六十五载辉煌路,核地报国启新程——热烈庆祝核工业北京地质研究院建院65周年

2024年3月18日,核工业北京地质研究院(以下简称“核地研院”)迎来建院65周年。65年来,在国家部委、上级部门和兄弟单位的大力支持下,核地研院在核地质科技创新、产业经济发展、深化改革及党的建设等方面取得突出业绩,为我国“两弹一艇”的成功研制、铀资源的需求保障及核工业可持续发展做出历史性贡献。

核工业北京地质研究院遥感前沿信息研究和进展

成象雷达和成象光谱技术是当前遥感领域的两大前沿研究课题。文章简介了这两大前沿目前发展的概况,以及核工业北京地质研究院遥感研究中心在这方面的研究工作。同时,文章还扼要介绍了该中心在图像综合分析技术和科学试验卫星像片二次开发等方面研究工作的新进展。

继承光荣传统 谱写新的篇章——庆祝核工业北京地质研究院成立45周年讲话

回顾了核工业北京地质研究院45年来的光辉历程,重点阐述了地质、物化探与分析测试、遥感、高放废物处置等多学科取得的可喜成果;展示了不断深化改革、实施品牌战略、科技创新、加快多种经营发展、加强科研质量管理所取得的一些成绩;对造就一流的科技与管理队伍、提高科研综合实力、建设一流科研院所的美好前景进行了展望。

刚果(金)Manono-Kitotolo含锂-铯-钽伟晶岩地质与矿化特征研究

【研究背景】Manono-Kitotolo伟晶岩位于刚果(金)中元古代Kibaran稀有金属成矿带,属于锂-铯-钽伟晶岩(LCT),主要由含锂辉石伟晶岩(40%~70%)构成。通过野外地质调查发现:伟晶岩在横向上由外至内依次发育有:花岗细晶岩带(Ⅰ)—白云母长石石英带(Ⅱ)—石英钠长石带(Ⅲ)—锂辉石带(Ⅳ)—石英内核(Ⅴ)。【研究方法】通过电子探针(EPMA)法测试,获得伟晶岩中云母、锂辉石、锡石和铌钽铁矿的主量成分,对伟晶岩的分异演化特征、锂矿化、铌钽矿化和锡矿化特征进行了讨论,并对Manono-Kitotolo伟晶岩型稀有金属矿床的成矿作用进行了分析。【研究结果】白云母由外向内Rb、Li和F含量逐渐升高,K/Rb值逐渐降低,锂云母石英带(Ⅴ-1)中产出的锂云母FeO和Rb_(2)O含量相对高于白云母,表明伟晶岩由外向内结晶的分异演化程度较高。【结论】锂矿化主要分布在锂辉石伟晶岩(Ⅳ)中,锂辉石粒度呈巨晶—粗粒—中粒变化,主量成分较稳定,但近地表的氧化淋滤作用与黏土化、云英岩化等蚀变作用造成锂元素发生流失;锡矿化分布于Ⅲ—Ⅳ带中,锡石Nb和Ta含量相对较高,属于稀有金属伟晶岩成因,但粗粒锡石主要形成于云英岩化阶段;铌钽矿化分布于Ⅱ—Ⅳ带中,根据元素含量比值显示其为铌铁矿-钽铁矿-锰钽铁矿系列,随着分异作用的进行,铌钽矿物中的钽和锰的含量增加,铌、铁和钛的含量降低,形成富钽、富锰的铌钽铁矿。

遥感图像超分辨率重建技术研究及地质解译应用

遥感图像超分辨率重建技术通过提升遥感图像的空间分辨率,增强图像的细节和清晰度,在地质调查中能够提高地质特征的识别精度和信息提取的准确性,具有重要的应用价值。针对现有遥感图像重建模型在地质解译下的细节和特征信息丢失等缺点,提出一种基于增强型深度残差网络的多尺度渐进式残差网络(MPEDSR)的超分辨率重建模型。该模型重点针对残差结构进行调整,在残差块堆叠结构中加入跳跃连接,同时在残差块间引入通道注意力机制模块,实现残差分支信息的充分利用,并通过测试集图像证明所提方法的地质调查要素解译能力。实验结果表明:所提算法在主观视觉感受及峰值信噪比(PeakSignal-to-NoiseRatio,PSNR)和结构相似度(Structural Similarity,SSIM)等客观评价指标上均高于现有几种主流算法。在2倍和4倍放大因子下相较原模型在PSNR上分别提升0.176和0.194 dB,在SSIM上分别提升0.018和0.021。此外,该网络能有效提取滑坡和岩性边界,识别断裂构造。本研究为高分辨率遥感图像下的地质解译和地质灾害监测提供了有效的技术手段,推动了遥感地质解译的精细化和智能化发展。

广西苗儿山地区马家铀矿床成矿地质特征研究

广西马家铀矿床为花岗岩型铀矿,在新一轮铀矿地质勘查工作中取得了较好的找矿成果。不同于区内其他铀矿床赋存在印支期岩体中,马家铀矿床赋存在加里东期岩体内,是在加里东期岩体中铀矿找矿的新突破。从赋矿围岩、控矿构造、围岩蚀变和铀矿化等方面分析了马家铀矿床的成矿地质特征,认为区内铀源丰富,加里东期岩体为产铀岩体;NNE向断裂构造规模大,其次级成矿构造发育,铀矿体严格受F_(2709)、F_(2715)和F_(2719)等含矿断裂带控制;热液蚀变作用强烈,赤铁矿化、碳酸盐化、硅化、钾长石化、紫黑色萤石化与铀矿化关系密切;控矿因素主要为富铀花岗岩、断裂构造和热液蚀变。下一步的勘查工作需加强在苗儿山岩体及相邻越城岭岩体中寻找同类型铀矿,继续加强对F_(2719)、F_(2715)和F_(2709)等含矿断裂带的勘查力度,开展深部地质勘查,寻找富大铀矿体,扩大矿床资源量。

刚果加丹加省某铜钴矿矿床地质特征与找矿标志研究

某铜钴矿区整体位于赞比亚—刚果(金)铜矿带的北西部,加丹加弧形铜钴成矿带的西部,成矿地质条件较好。矿区地表出露的地层主要是第三纪河流冲积层,铜钴矿赋存在推覆体之中,岩石普遍经历了不同程度的浅变质作用,矿化分为三个矿化层位,分为10个宽带,共圈定48个矿体,矿床是受一定的层位控制的,是层控型铜钴矿床,多种找矿标志明显,研究结果对同类矿床的勘查具有一定的借鉴。

以建设一流研究院所为目标的文化体系构建与实践--以核工业北京地质研究院为例

在中国逐步实现中国梦、走向富强的今天，我国科研院所的企业文化关系到国家自主创新体系建设的大计，中华民族要创造新的辉煌，就需要创造适应时代发展的新的企业文化，实现中国梦。在这个发展过程中，国内很多企业或机构都走出了富有特色的企业文化发展之路，核工业北京地质研究院就在这方面进行了积极的探索。

高放废物地质处置用低pH胶凝材料及其基本性能试验研究

pH值小于11的低pH胶凝材料是高放废物处置库建造所需的关键材料。为支撑我国北山高放废物地质处置地下实验室和未来处置库的建设,本文采用破碎溶出法,研究普通硅酸盐水泥掺入不同矿物掺合料后硬化体pH值的变化规律,得到了低pH胶凝材料的配比。通过渗透、浸泡和极限溶出试验评价了低pH胶凝材料的可靠性,借助X射线衍射和扫描电镜,结合室内试验,测定分析了其水化产物、抗压强度和流变参数,并评估了其对北山地下水环境的影响。结果表明:胶凝材料中CaO/SiO2(质量比)与硬化体pH值呈线性关系,低pH胶凝材料的基础配比为在普通硅酸盐水泥中掺入40%的硅灰,硬化体渗透水和浸泡水的pH值分别在约28 d和90 d降低至11以下,在万年尺度分解为松散颗粒时的最大pH值约为11.2,满足处置库要求。与普通硅酸盐水泥相比,低pH胶凝材料150 d水化产物中不含氢氧化钙,胶砂体28 d抗压强度更高,但相同水胶比时注浆浆液的黏稠度更大;按照水固比1∶1浸泡硬化体,浸泡水的主要离子浓度变化幅度不大,对北山地下水环境的影响更小。

面向铀矿地质应用的航空高光谱数据与伽马能谱数据协同应用研究

充分挖掘赋存于地学数据中的有用信息服务于铀矿勘查是地学信息技术应用领域研究的关键。高光谱遥感作为反映地物光谱特征内在物理属性的一种重要技术手段,能用于基岩裸露区岩性、矿物及蚀变识别,但岩石和矿物通常不完全裸露,单一的高光谱遥感数据无法满足矿物、岩石识别高精度的要求。伽马能谱数据不受植被覆盖的影响,能够反映浅地表及地下不同岩石、地物的放射性强度,在区分岩性和钾化蚀变信息方面效果好,弥补了高光谱数据受植被干扰的影响。高光谱数据和伽马能谱数据能够分别反映地物的光谱信息、空间信息及放射性信息,及其表征的岩石、矿物及蚀变特征,因此两种数据各具优势、能够互相补充。文章提出了基于航空高光谱和伽马能谱数据信息挖掘的铀矿控矿要素。首先,对两种数据分别进行矿物、断裂构造与伽马能谱放射性异常等多元信息提取,以二者数据的优势互补效应为基础,从空间相关性、内在地质规律的关联性进行协同应用。结果表明,研究提出的多源数据信息协同应用技术能够有效克服单一数据源分析结果的不足,可以提高铀成矿要素遥感解译和信息提取的精度。

高放废物地质处置新场候选场址水文地质特征研究

场址水文地质条件对高放废物处置库而言至关重要,是决定场址适宜性及长期安全的关键因素之一。以我国高放废物地质处置新场候选场址为研究对象,重点分析讨论了场址岩体的渗透性、地下水动力场、水化学与同位素特征及地下水成因机制,目的是从水文地质角度为高放废物处置库场址的适宜性评价提供技术支撑。结果表明:新场候选场址地下水主要以大气降水入渗补给为主,整体上补给能力差;受蒸发浓缩作用影响显著,地下水化学类型主要为Cl·SO_(4)-Na型;场址地下水位的空间分布整体受地形控制,呈现西高东低、中间高南北低,此外,地下水位在垂向上还表现为浅部高、深部低的趋势,具有典型的补给区特征;场址断层和岩体深部的渗透性极低,相应的处置深度渗透系数小于10^(-10)m·s^(-1);14C测年结果表明:场址浅部地下水表观年龄一般小于5.4 ka,深部年龄高达13.2 ka,说明地下水循环更新速率缓慢。新场候选场址水文地质条件总体上具有补给条件差、岩体渗透性低、垂向水力联系弱和循环更新速率缓慢等特点,这些特点对高放废物地质处置都是有利的。

高放废物地质处置缓冲材料砌块吊装转运及包装工艺的研究进展

在施工安装期,最大限度保护砌块的完整性和安全性,确保缓冲材料原位试验安装技术顺利进行,开展缓冲材料砌块转运和包装技术研究是基础保障。通过调研芬兰、瑞典和日本高放废物处置库缓冲材料砌块的吊装转运及包装工艺流程及设备。初步查明:芬兰和瑞典将制备好的砌块放置在托盘上,转运到轨道运输机或传送带将托盘转运到储存室,区别在于瑞典现场安装以起重安装装置和吸盘为主;日本在处置单元砌块现场安装试验中,采用起重机和机械夹持装置进行吊装,同时考虑砌块加工凹槽和使用辅助带防止砌块掉落;瑞典、芬兰在砌块包装均采用塑料膜包装或者将堆放在托盘上的砌块整体采用塑料膜包装;日本砌块包装采用塑料膜包装。研究表明:采用真空吸吊机可以完成大型砌块吊装转运及安装;小型缓冲材料砌块采用塑封袋包装和大型缓冲材料砌块采用塑料膜包装,能满足缓冲材料砌块临时储存要求。

高放废物地质处置核素迁移模拟方法研究

对放射性核素在多重屏障系统中迁移过程的模拟,是高放废物处置库定量安全评价的重要内容。针对万年以上的安全评价要求,结合核素在多重屏障系统不同单元中迁移过程的差异性,对核素迁移过程进行概化;在概化后的核素迁移过程基础上,建立了核素通过衰变、扩散、吸附、对流和基质扩散等方式迁移的数学模型,包括孔隙单元、含水通道和单裂隙等迁移模型;综合运用不同类型的核素迁移模型和不确定性分析模块,实现了对孔隙和裂隙介质中核素迁移过程的模拟。提出的核素迁移模拟方法,可用于对多重屏障系统中核素迁移全过程的模拟及不确定性分析,为高放废物处置库定量安全评价提供技术支撑。

高放废物地质处置预选地段调查与适宜性研究

本项研究从高放废物安全处置的需求出发,针对我国高放废物处置库首选预选区(北山预选区)内算井子预选地段,综合运用地质—地球物理—水文地质—地球化学等研究方法获得了地质、水文地质、未来自然变化、地球化学、建造与工程、环境保护和社会经济等方面的数据和资料,评价了预选地段岩体的安全性;从工程建造和工程安全等角度论证了预选岩体的可建造性;确认了预选岩体在运输条件、土地利用、社会经济与人文等方面的可接受性。在此基础上,建立了较为完善的处置库预选地段调查与适宜性综合分析方法,并通过地段适宜性综合分析和地段内场址圈定及其安全性综合对比,在算井子地段中筛选出1个花岗岩处置库候选场址。研究成果将直接服务于我国高放废物地质处置库场址筛选和场址特性评价,对保障我国核废物安全管理和核能可持续发展具有重要的现实意义。

湘西北北部地区黑色岩系铀多金属成矿环境研究

湘西北北部地区主要包括晓坪坳陷、慈利断陷盆地等区域,是湘西北成矿带上有用元素种类和矿物类型最为丰富的地区。文章通过对湘西北北部地区开展系统的地质调查评价和取样分析,研究表明区内铀多金属矿化形成环境主要为深水环境向浅水环境的过渡区域,海洋中的边缘浅海环境具有更佳的铀成矿条件。微量元素特征参数表明,研究区从震旦纪到寒武纪海洋环境是由相对富氧向缺氧环境的转变,寒武纪在海水缺氧的大背景下,发生过一到两次短时间小规模的充氧事件。对U、Th、稀土等元素的研究表明湘西北北部地区从震旦纪晚期到寒武纪早期U的富集速率明显加快,而后U富集速率逐渐降低,指示研究区在寒武纪早期海洋中的热水作用最为强烈,而后逐步减弱,且成矿作用过程中有深部物质的参与,矿化越好,受深部热水影响越强。对Ce的研究结果表明,研究区震旦纪到寒武纪在大的海退背景下存在3个较为明显的海平面“升-降”转化界面,可以将这段地质历史划分为4个海平面升降变化阶段,在海平面升高阶段,沉积物中Ce异常减小,海洋中还原性增强,有利于有机质和铀多金属元素的富集。研究区矿物学方面的发现与通过地球化学方法得出的结论具有较好的一致性,晶质铀矿、铀石等矿物的晶型、共生关系和所包含的Y、Se等元素指示寒武纪时期研究区黑色岩系成矿处于较高温度、强还原的条件下,且海底热流喷涌过程中携带有深源物质参与成矿。

北山地下实验室斜坡道三维地质建模研究

基于KANTAN 3D和SKUA-GOCAD软件,对北山地下实验室斜坡道围岩岩性、节理和断层分布特征等巷道编录资料进行深入解译和分析,探讨建模思路与方法,以期整合各种地质特征,建立直观、科学的地下实验室巷道尺度三维地质模型,为岩石力学分析提供几何框架与地质参数。结果显示:北山地下实验室斜坡道前460 m岩性相对单一,以花岗闪长岩和片麻状二长花岗岩为主;斜坡道构造建模主要从单节理、节理(蚀变)带和断层(带)3个影响因素进行考量;节理总体走向以NNE向为主,倾向以SEE向为主,倾角集中在60°~90°之间;共发育4处节理蚀变带,规模小,未延伸至地表。随着地下实验室工程开挖和相关试验数据的不断丰富,对地下实验室斜坡道的地质建模方法和地质认识水平将不断提高,相关成果将为安全评价等研究提供重要基础。

新世纪以来我国铀矿地质科技创新重要进展及展望

新世纪以来,我国铀矿地质勘查领域重大理论和技术创新成果,极大地改变了我国砂岩型、热液型铀矿的找矿思路、找矿方向,引领、支撑了系列找矿重大突破,重塑了铀矿勘查新格局。文章首先分析了我国20余年来铀矿地质科研布局的总体思路与演进方向;然后总结了铀矿重大基础地质与成矿理论研究进展,系统凝练了地质、物化探、遥感、钻探工艺、分析测试等领域的技术创新及核心勘查装备研制成果,梳理了铀资源预测评价技术研究进展及应用成效;最后,在重大基础前沿和成矿理论、先进铀矿勘查技术研发、非常规核能裂变资源勘查技术研究、数字铀矿勘查技术开发等方面提出了未来10~15年主要发展趋势和方向,指出在“双碳”目标和核能大发展对铀资源保障需求背景下,必须继续坚持并加强铀矿地质科技创新,高质量引领和推动“新区、新层位、新类型、新深度”找矿突破。

四川攀枝花大田地区铀矿化透镜地质体特征、成因及其对深源铀成矿的启示

提要:【研究目的】近期在四川省攀枝花大田地区发现了呈雁列式展布铀矿化透镜体群,无论是在铀矿化特征上还是在成因上均极为特殊,具有重要的研究价值。【研究方法】通过对铀矿化透镜体开展岩石学、矿物学、岩石地球化学、同位素地质学及年代学、铀赋存状态及铀矿化与透镜体之间的成因联系等研究。【研究结果】铀矿化透镜体基本由斜长石组成并发生了强烈钠黝帘石化,具有岩浆岩常见的镶嵌结构,形成年龄为821 Ma(SIMS锆石U-Pb)。化学组成上具有富Na_(2)O(含量3.95%~5.68%,平均为5.09%)、CaO(含量4.40%~7.35%,平均为5.46%),贫SiO_(2)(含量51.52%~55.09%,平均为53.34%)的特征。微量元素分析结果显示铀矿化透镜体具有极低的ΣREE含量(含量9.96×10^(-6)~33.63×10^(-6),平均为22.03×10^(-6)),特殊的铕正异常(δEu=1.59~5.51,平均为2.68)稀土配分模式。I_(Sr)值介于0.7060~0.7088,平均为0.7074,具有地幔来源特征。透镜体中铀主要呈独特的“铀钛矿物聚集体”形式存在,主要由“金红石+铀钛混合物+钛铀矿+晶质铀矿+锆石”等矿物组成,且上述矿物具有由“金红石(Ti)→铀钛混合物(Ti>U)→钛铀矿(Ti700℃)高压(>15 kbar)的环境中,U与Ti具有极强的亲和性,形成以Na U^(4+)(Ti^(4+))[Ti O_(4)]^(4+)(F,Cl)为主要形式的络合物,并在熔体中向富钠的部位迁移、富集。铀与透镜体具有同源、同成因特征,而“铀钛矿物聚集体”是在等压降温过程中因温度降低从浆状体中分离出来所形成。攀枝花大田地区铀矿化透镜体的发现提供了深源铀成矿的地质实例,为探讨深源铀成矿提供了参考。

围压和裂隙倾角对花岗岩力学行为的影响研究

含裂隙围岩的力学行为对高放废物地质处置库的长期稳定和安全至关重要。为研究围压和裂隙倾角对花岗岩围岩力学行为的影响,以完整花岗岩和含不同倾角贯通单裂隙的花岗岩为研究对象,开展了单轴压缩和三轴压缩试验研究。结果表明:0~10 MPa围压范围内,倾角30°和60°裂隙花岗岩分别发生了穿裂隙面破坏和沿裂隙面滑移破坏;随围压升高,倾角45°裂隙花岗岩由复合破坏转变为穿裂隙面破坏,后又在10 MPa围压条件下再次转变为倾斜“Z”字型裂纹的复合破坏。围压的存在制约了预制裂隙面的劣化作用。三轴压缩条件下低倾角裂隙花岗岩的抗压强度及变形发展曲线与完整花岗岩的结果相近,试样峰值破坏时的轴向应变在围压0,2,5,10MPa条件下分别约为0.38%,0.49%,0.59%和0.75%。沿裂隙面滑移破坏试样的抗压强度以及峰值破坏时的轴向应变均显著低于穿裂隙面破坏试样的相关结果,且其抗压强度与试验前后裂隙面的分形维数差值符合幂函数增长关系。