第八届青年地学论坛

地下介质并不是铁板一块，而是由许多细小孔隙、裂隙、甚至大型溶洞组成的空隙空间和矿物颗粒组成。这些空隙空间储存了大量人类赖以生存的宝贵资源，包括水、石油等，因此如何准确获取空隙体积从而估算宝贵资源量是学者们探索的一个科学问题。

随着科学技术发展，我们可以通过直接获取岩芯，利用室内实验（如X-ray，NMR）获取孔隙度，但是这种方法获取孔隙度（体积）的空间代表性有限。利用空间地球物理方法（例如地震法，重力卫星法）同样可以估算空隙体积或者资源量的多寡，虽然突破了空间代表性问题，但是该类方法的空间精度备受质疑。

为了保持空间代表性但又不失准确性，我们提出了一种基于地下水实测年龄（或者通过示踪剂穿透曲线来估算滞留时间）来预测地下介质孔隙体积的方法。该方法基于2个假设：（1）数学理论推导基于优先流通道系统（例如裂隙-基质系统或者含水层-弱透水层系统）；（2）溶质在无限长时间内能历经系统内所有空隙（主要是孔隙）。我们利用两个复杂系统来验证新方法的适用性与准确性：（a）单裂隙-基质系统；（b）裂隙网络-基质系统（含水层-弱透水层系统我们也曾检测过，但是没有包含进来）。结果表明新方法误差大约在9%，其误差大小取决于年龄估算/测量带来的不确定性。可见，新方法给大范围区域准确估算孔隙体积提供了强有力的理论基础。
 

有效孔隙度,滞留时间,地下水年龄,优先流,裂隙