A Study of the Thermal Conductivity Property of the High-level Radioactive Waste Repository:The Case of Beishan Preselected Site,Gansu Province

The research and development of high-level radioactive waste(HLW)repository is a long-term systematic engineering project.Normally,it involves such stages as foundation study,site selection and assessment,underground research laboratory testing, and the design,construction,operation,and close of the repository.The key issue in repository design

甘肃北山南部早古生代古亚洲洋俯冲作用:来自明舒井埃达克质侵入体锆石U-Pb年龄及地球化学的证据

甘肃北山南部具有重要的构造位置与复杂的构造演化历史,制约着北山造山带大地构造归属研究。北山明舒井埃达克质侵入体位于南部辉铜山以西地区,岩性主要为二长花岗岩、正长花岗岩、花岗闪长岩、石英闪长岩等。对明舒井侵入体中的二长花岗岩、正长花岗岩和花岗闪长岩进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年,定年结果分别为423.4±3.4 Ma、425.4±2.3 Ma和437.8±3.5 Ma。岩石SiO2含量多数大于56%(55.53%~64.42%),Al2O3大于15%(15.1%~17.79%),MgO多数小于3%,全部小于6%(2.07%~3.5%),Y和Yb含量均较低,同时轻稀土元素富集,Eu异常不明显,Sr含量较高,具有与埃达克岩相似的特征。综合区域地质背景,认为北山南部志留纪埃达克质侵入岩形成于活动大陆边缘火山弧环境,可能是志留纪古亚洲洋向北消减俯冲背景下岩浆作用的产物,同时发生了大规模的地壳增生。明舒井埃达克质侵入岩体的识别为北山造山带早古生代构造演化提供了重要依据。

甘肃北山红石山地区扫子山组构造变形特征及其动力学背景

甘肃北山地区扫子山组形成于早石炭世,是红石山蛇绿构造混杂岩的重要组成部分,记录并保存了红石山古洋盆形成及演化的地质信息,是讨论红石山地区晚古生代古地理环境及洋盆构造属性的重要窗口。详细的野外地质调查发现,该套地层构造变形强烈,原始层理难以辨识,为研究该套地层的沉积环境增添了难度。基于此,在查明扫子山组物质组成的基础上,通过详细的构造解析,厘定其构造序列,并通过剥离后期构造改造,恢复原始沉积层理。结果表明,扫子山组经历了3期构造变形,第1期为北北西—南南东向逆冲兼左行走滑,可能为洋壳向北俯冲的产物;第2期为北北东—南南西向挤压兼右行走滑脆-韧性变形,可能为碰撞阶段的产物;第3期构造变形以北东—南西向左行走滑为主,为次一级的晚期构造变形。变形样式及变质程度表明,扫子山组以中浅层次构造变形为主,地层未发生明显的倒转和缺失,该套地层物质成分及空间分布具有明显的规律性,显示裂谷型盆地向南趋于成熟的火山-沉积特征。结合红石山-蓬勃山断裂以北发育石炭纪—二叠纪弧岩浆岩,揭示了红石山古洋盆向北俯冲的动力学过程,为进一步研究中亚造山带南缘构造演化过程提供地质依据。

甘肃北山红柳园—辉铜山地区成矿地质条件、地球化学特征及找矿新发现

甘肃北山红柳园—辉铜山地区位于甘肃北山南带,是形成铜、镍、铁、铅锌、钼、金、银等矿床的有利地区,具有较好的找矿潜力。通过开展成矿地质条件分析,总结控矿关键因素,依据水系沉积物地球化学特征,确定Au、Ag、As、Sb、Hg、W、Sn、Ni、Cu为区内主要的成矿(伴生)元素。Ni、Cu异常与基性-超基性侵入岩的分布有关,Au异常受华力西中期似斑状花岗岩及加里东晚期石英闪长岩控制明显,与区域性断裂及其旁侧平行或“入”字斜交的次级断裂关系密切。异常查证新发现铭扬铜镍矿、杨帆金矿等多处矿点及矿化线索,结合区域地质、物探、化探特征,优选出4处具较大成矿潜力的找矿远景区,尤其是早古生代铭杨铜镍矿的发现,实现了北山地区近年来铜镍矿找矿新突破。研究成果可为下一步找矿勘查部署提供重要依据。

甘肃北山新场深部地下水中铀的赋存形态及其影响因素的地球化学模拟研究

核能的快速发展产生了大量的高水平放射性废物(简称高放废物),对生态环境和人类健康构成了巨大的威胁,其安全处置已成为国际放射性废物管理的重难点问题。深部地质处置被普遍认为是高放废物最安全可靠、技术上非常可行的处置方法。目前,我国已启动了甘肃北山新场高放废物地质处置地下实验室的建设,放射性元素铀在深部地下水中的形态分布及其影响因素从微观层面能为北山深地质处置性能评价提供基础数据,但尚不明晰,亟需开展相关地球化学模拟研究。基于PHREEQC中的llnl.dat数据库,添加NEA-TDB和ThermoChimie数据库中U(Ⅵ)的热力学数据,使用地球化学模拟软件PHREEQC.v3和PhreePlot.v11对铀在我国甘肃北山新场高放废物地质处置地下实验室场址BS28孔深部地下水中的赋存形态及分布进行了模拟计算,旨在厘清铀在北山深部地下水中的赋存形态,探讨pH、pE以及Ca^(2+)与HCO_(3)^(-)浓度比对铀在北山深部地下水中形态分布的影响。模拟结果表明,在该深部地下水环境下,铀主要以六价的形式存在,Ca_(2)UO_(2)(CO_(3))_(3)(aq)和CaUO_(2)(CO_(3))_(3)^(2-)是主要的赋存形态,其占比分别为84.14%和15.16%。受氧化还原氛围的影响,铀的价态在pE<1时逐渐由U(Ⅵ)转变为U(Ⅳ),且在pE=-1~1时,UO_(2)(s)和可溶性碳酸铀酰络合物可同时存在。Ca^(2+)与HCO_(3)^(-)的浓度比低倾向于形成CaUO_(2)(CO_(3))_(3)^(2-),浓度比高易于形成Ca_(2)UO_(2)(CO_(3))_(3)(aq)。Ca^(2+)-UO_(2)^(2+)-CO_(3)^(2)三元体系很大程度上会影响铀在北山深部地下水的溶解度和迁移能力。本研究结果将有助于查明铀在北山花岗岩裂隙中的迁移和吸附机理。

甘肃北山算井子花岗岩地球化学特征、成因及对高放废物地质处置的启示

北山是中亚造山带的重要组成部分,广泛发育着花岗岩。前人对北山花岗岩开展了大量地球化学研究,但很少与高放废物地质处置相结合。本研究分析了哈尔特尔德勒、哈尔根头口布、算井子花岗岩的岩石类型,并以算井子花岗岩为例,分析其岩石成因,探讨其对高放废物地质处置的启示,得到如下结论:1)哈尔特尔德勒花岗岩是A型、南岭型花岗岩,哈尔根头口布花岗岩属于A型、浙闽型花岗岩,算井子花岗岩为未分异的Ⅰ型、埃达克型花岗岩;2)处置库围岩的Fe^(3+)/Fe^(2+)比值可能对高放废物地质处置具有重要意义;3)算井子花岗岩属于埃达克质成因,但成矿潜力微弱,甚至不能成矿,因此该地区作为高放废物地质处置库选址,符合经济性原则;4)算井子花岗岩含有较高体积分数的黑云母,对放射性核素的阻滞具有重要作用,有利于作为高放废物地质处置库围岩。

甘肃三白墩地区化探数据处理异常下限确定方法的对比研究

迭代剔除法是目前化探工作者常采用的异常下限确定方法,该方法在圈定异常过程中,要求数据须服从对数正态分布或正态分布。但在实际工作中,原始数据常不符合对数正态分布或正态分布,需弱化高背景场、强化低背景场,最终实现凸显低缓异常,缩小高背景区。本文以玉门市三白墩地区1∶1万岩屑地球化学测量数据为例,采用经典数理统计方法研究元素间相互关系。在此基础上,分别运用迭代剔除法(均值标准差法)、剖面法、累频法和分形法确定背景上限即异常下限。应用上述4种方法确定异常值分别圈定单元素异常,相互对比显示,采用分形法圈定的Au元素异常与矿化体对应性好,对找矿具指导作用,其余3种方法确定的异常面积大,局部反映了地质体岩石地球化学特征,而非真正意义上的异常,给查证带来一定难度。应用迭代剔除法圈定的As元素异常与矿化体吻合程度较高,可较好指导找矿。分形法与85%累频法圈定的异常,弱异常局部丢失,导致矿化丢失。因此,建议采用多种异常下限确定方法进行对比研究,合理确定异常下限,圈定有利找矿异常区。

甘肃北山东小泉金矿床类型及成矿构造模式

东小泉金矿床位于中国西北地区重要的金属矿床富集区甘肃北山区,是近年新发现的含金石英脉型和破碎带蚀变岩型组合型矿床。通过分析该矿床地质特征、控矿构造期次、金矿体与构造空间关系,总结该区的成矿构造模式。结果表明,该区的石英脉型矿床和蚀变花岗岩型矿床严格受断层及其次级断裂控制。东小泉金矿成矿期次分为两期,一期与F 1断层形成有密切关系,另一期与NE—SW向断层关系密切。东小泉金矿的蚀变岩型金矿规模较石英脉型规模大,应加强不同方向断层交汇处的勘查。

地质-化探-遥感多元信息找矿在甘肃北山大口子山一带的应用

大口子山位于甘肃省玉门市北侧,区内大面积被第四系覆盖,基岩出露差,传统找矿方法很难取得突破。笔者为获取更多的找矿信息,在研究区选用地质、化探、遥感相结合的方法,有效筛选矿致异常,以提高找矿效果。目前在研究区已发现金矿(化)体5条,砷矿体2条,硅灰石矿体1条,钨矿(化)体4条,综合找矿效果明显。显示出该方法对浅覆盖区及基岩出露差的区域均有较好的找矿效果。

甘肃北山地区芦草沟富闪深成岩的成因

富闪深成岩是一类罕见的岩石类型,角闪石含量很高,矿物组合十分罕见,对岩浆作用和地球动力学过程具有敏感的指示意义。本文对甘肃北山地区首次发现的芦草沟二叠纪富闪深成岩开展野外调查、LA-ICP-MS锆石U-Pb测年、全岩主量和微量元素地球化学分析,结果表明,岩石的SiO_(2)含量为45.43%~51.84%,Na_(2)O含量为2.76%~3.98%,K_(2)O含量为0.18%~0.59%,Al_(2)O_(3)含量为16.59%~20.58%,MgO含量为4.18%~6.34%,显示贫钾富钠的特征;岩石的微量元素组成显示富集大离子亲石元素Rb、Ba、U等,亏损高场强元素Nb、Ta、Zr和Hf,Eu异常不明显(δEu=0.81~1.46)。锆石U-Pb年龄为286.7±2.5 Ma,即形成于早二叠世。结合区域地质背景,认为芦草沟富闪深成岩是俯冲碰撞环境壳幔相互作用的产物,而中亚造山带大范围发育中晚二叠世花岗岩是碰撞后构造岩浆事件的产物,暗示北山地区的古亚洲洋在中二叠世才完全消亡,进入陆内演化阶段。

北山花岗岩裂隙围岩蚀变矿物学及地球化学特征

在地质流体的作用下,花岗岩裂隙两侧常发生不同程度的围岩蚀变,蚀变可能会改变围岩的矿物组成、化学组分乃至对放射性核素的阻滞性能。因此,查明深部岩体裂隙围岩的蚀变特征是处置库场址评价的重要内容之一。以北山新场和沙枣园花岗岩体深钻孔岩心为调查对象,借助显微分析、X射线荧光法等分析测试手段,研究分析了裂隙两侧岩石蚀变的矿物学及地球化学特征,初步探讨了蚀变作用对于围岩还原能力的影响。研究结果表明:北山花岗岩裂隙蚀变岩仅在少数裂隙两侧分布,主要类型为因矿物交代作用引起的钠长石化、黏土化、赤铁矿化和绿泥石化等,每种蚀变作用过程使得围岩的矿物组分与化学组成发生特定变化,除Na_(2)O、K_(2)O、CaO、Fe和LOI等元素以外,其他主量元素含量在蚀变作用中变化微弱或无变化。仅从Fe(Ⅱ)含量变化上分析,北山花岗岩裂隙蚀变作用对围岩还原能力的影响很小。

甘肃北山某地区成矿远景区圈定及靶区优选

甘肃北山某地区位于甘肃省北山造山带南带,塔里木板块东缘,是连接哈萨克斯坦-塔里木-中朝-西伯利亚板块的纽带,是一个多旋回的复合造山带。本文通过对区域地质背景、典型矿床的综合研究与分析,认为该区具有寻找韧性剪切带型金矿、岩浆期后热液(脉)型钨矿、岩浆岩熔离型铜镍矿的有利条件。综合圈定重点成矿远景区4个;优选找矿靶区9个,其中A类2个,B类3个,C类4个。本次研究为本区下一步开展矿产资源勘查评价和找矿靶区优选提供了科学依据,指明了地质找矿方向。

甘蒙北山四道梁南钼矿土壤地球化学异常特征及找矿潜力分析

甘蒙北山四道梁南地处东天山-北山中亚增生造山带南缘,早二叠世-三叠纪早期完成了俯冲增生体制到伸展构造体制动力转换过程,伸展背景下多期次的酸性岩浆活动为斑岩型和浅成低温热液型铜、金、银、钼矿床的形成提供了良好的地质条件。本文通过对区内土壤地球化学测量数据的多元统计分析,探讨了成矿元素及伴生元素异常组合、分布特征,结合成矿地质背景评价了找矿潜力。研究发现区内Bi、Mo、As等元素高强度数据占比大、分异程度高,是主要的成矿元素,异常主要分布在印支期中粗粒二长花岗岩与早二叠世双堡塘组英安岩的接触带附近;成矿元素组合与矿化蚀变分带具有从高温W、Mo、Bi→中高温Pb、Zn、Ag→中低温Hg、Sb、Cu→低温As、Au演化的规律;结合矿床地质特征,认为其具有与斑岩型成矿系统相似的成矿元素组合和矿物分带特征,属于斑岩型钼矿床且具有较好的找矿前景。同时确定W-Mo-Bi元素组合异常是区内寻找Mo (W)矿床的有利指示元素或找矿标志,可有效地确定成矿部位并指导勘查工程布置。

甘肃北山古堡泉西铁矿床地质特征及成因分析

古堡泉西铁矿位于甘肃北山成矿带南缘,是该区新发现的中型铁矿床。该矿深部勘查取得了许多新的进展,但矿床成因研究较少。本文结合区内成矿地质背景,探讨了矿床地质特征及成因类型,初步建立了铁矿成矿模型。综合研究认为,古堡泉西铁矿床为岩浆热液型铁矿床,成矿方式以充填作用为主,交代作用次之;矿体赋存岩性为辉长岩,呈不规则的脉状及透镜状,矿石矿物主要为磁铁矿、黄铁矿、黄铜矿。

甘肃北山音凹峡地区水系沉积物测量地球化学特征及找矿靶区优选

音凹峡地区位于北山南带,是甘肃北山地区重要的成矿带,目前地质工作程度较低。通过对音凹峡地区开展1/5万水系沉积物地球化学测量,初步总结了区域地球化学特征,圈定了地球化学异常,为下一步找矿工作部署和成矿规律研究提供了基础资料。运用多元素富集系数累加化探方法,圈定找矿靶区16个。通过对找矿靶区开展概略检查和重点检查工作,在9个靶区中发现矿化线索。研究结果表明:在工作程度较低地区多元素富集系数累加化探方法可以快速缩小找矿范围,确定找矿目标,有助于提高找矿工作效率。

甘肃北山七角井铁钒矿地质特征及找矿方向

七角井铁钒矿是甘肃北山地区近年来勘查发现较为典型的层控型矿床,铁矿体赋存于青白口系大豁落山组磁铁石英岩及含磁铁矿透闪石岩中,钒矿体主要赋存于寒武系西双鹰山组碳质板岩中。矿区内圈定铁矿体17条,长82~220 m,厚1.48~11.80 m,w(TFe)_(平均)=21.02%~34.23%;圈定钒矿体26条,长200~5930 m,厚1.09~11.26 m,w(V_(2)O_(5))_(平均)=0.94%~11.26%。综合研究表明,七角井铁钒矿主要控矿因素为岩性控矿、构造控矿和岩相古地理控矿,主要找矿标志为岩性标志、构造标志、地球物理标志和地貌标志。

浅钻地球化学测量在甘肃北山南金山金矿外围浅覆盖区的应用

南金山金矿是北山成矿带典型的浅成低温热液型矿床,该矿床沿NE向延伸至外围浅覆盖区,外围成矿潜力较大。为进一步实现外围浅覆盖区的找矿突破,选择开展机动浅钻地球化学测量试点工作。依据覆盖层性质及厚度,利用车载空气正循环+三翼合金刮刀钻进/气动潜孔锤钻进工艺对浅覆盖区开展机动浅钻化探取样126件,采样密度16.8个点/km^(2),进一步探讨了浅覆盖区浅钻化探方法技术,包括钻进工艺选择、采样网度、采样物质、样品采集等内容;对零星基岩区开展土壤测量,采集样品278件,采样密度48.77个点/km^(2);分析测试了Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Co、Ni等15种元素。通过上述工作,圈定化探综合异常7处,后经异常查证在基岩区新圈定金矿体6条、银矿体1条,浅覆盖区新发现隐伏金矿体2条、银矿体1条,取得了较好的找矿效果。本次研究表明浅钻地球化学测量在北山干旱荒漠戈壁景观浅覆盖区找矿是有效可行的。

甘肃北山地区古亚洲南缘古生代岛弧带位置的讨论

综合研究得出结论:"甘肃北山红石山断裂带以北的雀儿山—英安山地区为一种与俯冲洋壳板块相关的岛弧带,它记录了古亚洲大洋向南缘东天山古陆系统下俯冲消减的整个地史过程"。主要依据:①该地区缺少古老基底陆壳;②发育于区内的中奥陶世—泥盆纪不同时代地层中的火山岩和石炭—三叠纪的中酸性侵入岩,主要以钙碱性或TTG或埃达克成分系列为主要标志,揭示深部有消减洋壳板片或岩源的存在;③从中奥陶世和志留纪火山岩的玄武岩、安山岩和英安岩组合,到泥盆纪以安山岩、英安岩为主的流纹岩、玄武岩组合,至三叠纪马鞍山、小草湖中酸性侵入岩序列的部分高钾钙碱性岩石类型组合,反映古亚洲大洋在南侧消减带之上从一种不成熟岛弧到成熟岛弧和大陆边缘弧发育演化的过程;文章提出代表古亚洲大洋南缘消减带的实际位置应在雀儿山—英安山一线以北的蒙古境内,而北山岛弧带实属南侧东天山古陆陆缘增生地体的一部分。

甘肃北山地区榴辉岩的变质年龄:来自锆石的U-Pb同位素定年证据

北山造山带地处塔里木-中朝板块与哈萨克斯坦板块的交汇部分,主造山时期被认为是早古生代。榴辉岩产在北山造山带的南带,带中榴辉岩与大量基性超基性洋壳岩石和俯冲碰撞有关的花岗岩等伴生,反映该带有可能代表板块的边界。北山榴辉岩的锆石SHRIMP U-Pb同位素定年表明,榴辉岩相的变质年龄为(819±21)Ma,原岩年龄为(1007±20)Ma,表明北山地区存在新元古代一次重要的板块裂解和俯冲碰撞事件。与北山相邻的祁连山南部柴北缘地区近年也报道存在新元古代板块裂解和蛇绿岩洋壳形成事件,表明中国西部存在区域上的新元古代洋盆裂解事件,或称之为罗德尼亚大陆裂解事件。需强调的是,北山榴辉岩相变质事件发生在新元古代,柴北缘榴辉岩的原岩虽为新元古代洋壳岩石,但榴辉岩相变质作用则发生在早古生代,反映北山新元古代俯冲碰撞事件之后的又一次俯冲碰撞事件。

甘肃北山石板井地区花岗岩成因探讨

甘肃北山石板井地区隶属东天山古陆东延部分的北山中央古陆断隆构造带,由北山岩群构成古老变质结晶基底岩系。该岩群由具有TTG组合或灰色片麻岩和富铝孔兹岩系构成。获得的同位素年龄为(2 757±790)Ma,时代为太古代。侵入其内的中酸性岩获得的同位素年龄分别为(482.3±1.8)Ma^(422±47)Ma和(384.3±2.3)Ma^(332.1±6.8)Ma,分属于加里东期(奥陶—志留纪)和华力西期(晚泥盆—早石炭世)。岩石矿物组合及岩石化学成分揭示,两期岩体岩浆源区与北山岩群有一定相关性。岩石稀土总量较低,与I型花岗岩相似,成因可能为北山岩群的古老变质岩系重熔而形成花岗岩类,为一种后造山岩浆底侵隆升构造环境的产物。