高放廢物地質(zhì)處置甘肅北山預(yù)選區(qū)花崗巖裂隙充填物的地球化學(xué)特征研究.pdf

1、隨著我國核能事業(yè)的飛速發(fā)展,高放廢物的處理和處置,已成為一個重大的安全和環(huán)保問題。目前,國際上公認(rèn)的安全可靠且技術(shù)上可行的處置方法為深地質(zhì)處置。針對深地質(zhì)處置方法而言,處置庫近場的地球化學(xué)環(huán)境很大程度上影響著放射性核素向外釋放和遷移。為了揭示預(yù)選場址地下古流體的來源、成因、水-巖相互作用及地球化學(xué)環(huán)境等特征,本研究以甘肅北山預(yù)選區(qū)花崗巖裂隙充填物為研究對象,在查明填隙礦物的類型、分布、產(chǎn)狀、形成年代及礦物學(xué)特征的基礎(chǔ)上,重點分析研究了填

2、隙方解石的碳、氧、鍶同位素與稀土元素(REE),以及石英的氧同位素等組成特征,并對比分析了舊井、新場和芨芨槽巖體中裂隙充填物及其母源流體的地球化學(xué)特征。通過系統(tǒng)研究,獲得了以下相關(guān)認(rèn)識:
　　北山預(yù)選區(qū)花崗巖中裂隙充填物的類型主要有石英、方解石、粘土礦物(蒙脫石、綠泥石等),還有少量黃鐵礦、褐鐵礦等。其中,方解石作為主要研究對象,其分布最廣,且數(shù)量最多。根據(jù)方解石的結(jié)晶狀態(tài)、產(chǎn)狀與伴生礦物組合等特征將其分為三種類型,即產(chǎn)于主巖封閉

3、裂隙中的方解石、產(chǎn)于主巖開放裂隙中的方解石,以及產(chǎn)于構(gòu)造破碎帶中的方解石。通過對方解石U-Th年齡、同位素和稀土元素,以及石英氧同位素的分析,從測試結(jié)果可以看出:1)方解石年齡范圍為114.4ka~463.2ka,表明其形成于不同時代和不同期次的地下流體活動。其中,舊井和芨芨槽填隙方解石形成較早(分別為179.8ka~344.8ka和114.4ka~305ka),新場方解石形成較晚(162.9ka~286.9ka),且年齡范圍相對集中;

4、2)方解石δ13C組成穩(wěn)定(-11.6‰~-5.1‰),產(chǎn)于舊井、新場和芨芨槽中方解石的δ13C組成范圍分別為-11.6‰~-5.7‰、-9.9‰~-5.1‰和-10.4‰~-5.5‰;而δ18O組成較分散(-0.7‰~21.9‰),產(chǎn)于舊井、新場和芨芨槽中方解石的δ18O組成范圍分別為-0.7‰~19.7‰、10.9‰~21.9‰和11.5‰~16.1‰,其中以產(chǎn)于舊井構(gòu)造破碎帶中的方解石差異較大。同時,δ13C、δ18O組成在同一巖

5、體的不同深度也表現(xiàn)出一定的差異;3)石英δ18O組成穩(wěn)定(8.4‰~12.3‰),暗示其地下流體可能具有相似的源區(qū)性質(zhì)和較穩(wěn)定的流體環(huán)境;4)方解石87Sr/86Sr值組成范圍大(0.708584~0.732967),其中舊井和新場填隙方解石87Sr/86Sr值較小(分別為0.708584~0.718749和0.708838~0.732967),并隨深度增加呈明顯降低趨勢,而芨芨槽87Sr/86Sr值較大(0.714716~0.7290

6、15),且隨深度變化趨勢不明顯;5)方解石稀土元素配分曲線均呈明顯的右傾特征,輕重稀土分餾較強,但不同方解石在REE含量和配分模式上也具有一定的差異性。其中,舊井填隙方解石REE含量較高,新場填隙方解石REE配分曲線右傾斜率較大,且具有更明顯的Eu負(fù)異常和Ce正異常等特征。
　　研究結(jié)果表明,北山預(yù)選區(qū)地下流體來源及成因較復(fù)雜,除淺部及局部構(gòu)造破碎帶中的流體受大氣降水的影響較大以外,其余流體源于地下咸水、大氣降水及其它地質(zhì)流體等多