高放射性废物深地质处置库预选场址深部花岗岩的同位素地球化学

评价高放射性废物深地质处置库安全性能的一个重要方面是研究处置库的远场地球化学环境 ;矿物和岩石同位素地球化学研究可以较客观地重现矿物、岩石形成时的古环境及其演化历史。对中国第一个高放射性废物处置库预选场深部花岗岩不同深度裂隙充填矿物 (方解石、石英 )的 C、O同位素 ,Rb- Sr同位素及铀系核素的研究表明预选场深部花岗岩可分为四种不同的地球化学环境 :1浅部 (0～ 15 0 m ) ,其填隙矿物的δ1 8O(SMOW) =12 .1‰～ 13.0‰ ,δ1 3C(PDB) =- 9.5‰～ - 10 .1‰ ,δ87Sr=- 3.2 4‰～ - 1.0 9‰ ,填隙矿物形成于低温流体环境 ,为大气降水补给。 2中—上部 (15 0～ 35 0 m) ,δ1 8O(SMOW) =13.3‰～ 18.0‰ ,δ87Sr≈ 0 ,δ1 3C(PDB) =- 11.2‰～- 10 .5‰ ,填隙矿物形成时其流体来源较复杂 ,为大气降水和盆地卤水的混合流体 ,且处于弱还原环境 ;铀系核素活度数据也显示此区段地下水环境相对稳定 ,未受到现代大气降水或地下水的影响。 3中—下部花岗岩 (35 0～5 5 0 m) ,填隙矿物形成时的环境由两种不同性质的地下水控制 ,但深部地球化学环境相对稳定。 4深部 (>5 5 0 m) ,岩性相对稳定 ,地下水—花岗岩的反应处于稳定的长期平衡状态。这种地球化学环境对于高放射性废物的永久处置是有利的。     

论铀成矿过程中的气还原作用

热力学计算及成矿实验结果表明Ｈ２，ＣＨ４，ＣＯ和Ｈ２Ｓ等气体能作为还原剂使ＵＯ还原成ＵＯ２（晶质铀矿）。尽管在许多铀矿床中存在的黄铁矿能作为还原剂，但上述还原性气体是比黄铁矿更有效的还原剂。一些矿床的钻探资料及流体包裹体中气体含量测定结果证实了上述气体的存在。文中提出了气还原作用这一概念，它被认为是澳大利亚、加拿大和中国等地不整合脉型铀矿床及其他一些脉型铀矿床成矿富集的重要机制。     

高放废物地质处置场甘肃北山预选区区域地下水循环模式与意义

高放核废物对环境与人体都有极大的危害性,如何有效地处置将制约着我国核电事业的发展.目前,高放核废物安全处置是一个世界性难题,其难点在于如何使高防核废物与人类生存环境充分、彻底、可靠地隔离,且隔离时间至少要达上万年,在科学、技术和工程方面还面临一系列重大挑战.高放核废物深地质处置被认为是一种有效的手段,即在地表以下数百米深的地方建造一个处置库,以限制核素在数万年内不会迁移进入地表生物圈.目前甘肃北山戈壁沙漠地带是我国高放废物地质处置库的预选区.     

节理迹线中点密度修正方法的探讨

节理迹线中点密度是描述岩体露头节理分布特征的重要指标。由于露头或测窗尺寸的限制、节理迹长的差异以及露头面和节理面夹角的变化,常规的迹线中点密度计算方法通常包含尺寸、截长和角度误差。本文首先介绍了截长、尺寸和角度误差的修正原理,继而将角度误差修正系数引入到关联点密度计算方法中,提出了凸面测窗条件下同时修正截长、尺寸和角度误差的迹线中点密度计算方法。利用三维节理网络建模技术,模拟生成不同方位、不同大小和不同形状的测窗,系统分析了尺寸、截长和角度误差对迹线中点密度的影响,验证了新方法的有效性。最后,针对我国高放废物地质处置北山坑探设施的硐口岩体露头,实现了节理迹线中点密度分析。上述算例和应用表明,新方法可以有效地修正截长、尺寸和角度误差,可以为估算岩体节理分布密度提供更为可靠的依据。     

气体地球动力学—一个重要的研究新方向

地球科学发展到今天,已要求从昔日的固体地球观向新的流体地球观转变。在动力学中流体才是最活动的因素。广义流体的含义指浆、液、气。固体只有渗透一定量的浆、气、液三者之一才有流动的可能或其应变速率加快。浆、液(主要是水)、气三者的动力学功能并不等同。无论是浆还是液均乃气的派生产物,没有气体则不可能形成浆或液。硅酸盐岩石的固体热传导微不足道。因此,在流体地球动力学中气体地球动力学乃是最有决定意义的核心问题。此气体是指地幔条件和环境中的气体,它和地壳、地表上的气体有很大不同。     

青藏高原北缘阿尔金走滑边界的侧向扩展:甘肃北山晚新生代走滑构造与地壳稳定性分析

对北山地区遥感影像和野外地质特征的分析表明,自阿尔金断裂带向NW方向依次出露三危山-双塔断裂、大泉断裂和红柳河断裂。这些断裂近于平行,且同为左行走滑断裂,具有相似的展布特征,空间走向均为NE40～50°,断裂系末端均发育 “树枝状”分支断层,在断层夹块之间形成“多米诺”构造,构成了北山地区主要的构造样式。断层谷地沉积物分析和断层泥ESR年代学测试结果表明,三危山-双塔断裂形成于上新世(N2k),大泉断裂形成于早更新世（1.2～1.5Ma）,而北山地区分支断层和次级断层的活动在400ka之后。对北山地区断裂构造几何学和年代学的研究表明,阿尔金断裂系晚新生代以来向NW方向的侧向扩展,是阿尔金走滑边界重要的生长方式。北山地区特殊的走滑构造组合样式,使该地区的构造变形难于在某条断层上聚集能量,而分散在若干条次级断层上的位移量又微乎其微,该地区成为“最稳定的活动区”。     

甘肃北山-河西走廊-祁连山区域地下水循环模式

山区地下水流动受到区域气候条件、地形地貌、地质构造等因素共同控制,限于资料有限,其流动模式与控制机理尚不清晰。特别是地处甘肃北山的高放废物地质处置库预选区、河西走廊以及祁连山北麓区域地下水的流动模式,直接决定了处置库在万年时间尺度上的安全性。基于区域遥感构造解译、地质构造演化分析、地球物理勘探以及水文地质钻探,获取了典型剖面的水文地质结构与渗透特征;综合区域水文地质调查、水文地球化学与同位素特征数据,构建了甘肃北山-河西走廊-祁连山山区的水文循环概念模型;并通过构建区域地下水流动数值模型与多情景模拟,分析了甘肃北山-河西走廊-祁连山山区的地下水流动模式。结果表明,地形对于该地区的地下水流动模式具有主控作用,祁连山山区地下水难以越过海拔最低的河西走廊至北山山区排泄,河西走廊是祁连山山区地下水系统与北山山区地下水系统的边界;北山山区地下水在地形与岩性的控制下,仅发育局部流动系统且渗流速度缓慢。同时由于该地区地质构造的阻滞作用,北山新场地下水无法径直向南穿越构造向花海盆地排泄,渗流路径长度明显增加;仅有F₉₅断裂构造以南山前地带地下水可向花海盆地排泄,但由于集水流域有限、渗流速度缓慢、循环交替能力差,排泄量较小。本研究探究了山区-盆地地下水循环模式,为高放废物地质处置库候选场址的适宜性评价提供了科学依据。      

花岗岩型地质处置库情景试构建与分析

高水平放射性废物(高放废物)地质处置库关闭后长期演变情景的构建和定量分析是安全评价的关键。研究以拟建于北山预选区的花岗岩型处置库为研究对象,对情景开发及其分析进行了初步探索。采用"自下而上"的情景开发方法,构建了处置库关闭后预期演变情景和3类典型的非预期演变情景,对各类情景条件下的核素释放率进行了计算和分析。结果表明,现有条件下,处置库具备较好的安全性;为提升安全评价的可靠度,需要进一步加强情景不确定性的分析。     

甘肃北山地质处置库围岩节理抗剪强度经验估算

节理抗剪强度参数是地质处置库预选地段工程地质对比和围岩稳定性分析的重要指标。本文在旧井地段英云闪长岩节理分组的基础上,运用定向统计测量方法估测节理粗糙度系数,通过评价节理粗糙度系数的尺寸效应,确定节理抗剪强度经验估算有效长度,由JRC-JCS模型求得各组节理4个方向的抗剪强度参数,并评价了地质处置库围岩节理抗剪强度的各向异性特征。     

美国高放废物处置库总系统性能评价

本文系统地介绍了美国高放废物处置库总系统性能评价的概念、目的、研究内容、研究方法以及最新研究进展,对我国今后高放废物处置库性能评价工作具有重要的借鉴意义。