柴达木盆地西北缘南八仙预选区地质条件与粘土岩特征研究

【摘要】：世界各国及国际原子能机构普遍认为,高放废物深地质处置是目前对高放废物最安全有效的可行性方案,而处置库围岩的在其中扮演着至关重要的角色。在对可能作为高放废物处置库围岩的各类型岩石进行深入研究与比对后,世界各国均认为,花岗岩、粘土岩、盐岩和凝灰岩最为合适。基于此,我国重点针对花岗岩进行深入研究,经过多年的系统研究,取得重大进展,已筛选出甘肃北山高放废物地质处置库预选区,处置库主岩为北山地区产出花岗岩,并已在北山地区遴选出八个有利地段。相比于花岗岩,粘土岩具有自封闭性、渗透率低等突出优势,依托国防科工局相关项目,本课题组已启动我国高放废物处置库粘土岩场址筛选工作。本文重点分析和研究了柴达木盆地西北缘南八仙预选区的地质条件、岩石学特征、岩石地球化学特征、基本物理特性及渗透特性等。在此基础上,对南八仙粘土岩能否作为高放废物处置库围岩进行了探讨,研究表明:(1)南八仙预选区位于柴达木盆地西北缘的马海—大红沟凸起,区内新构造运动及活动构造不发育,地壳稳定性较好。(2)新近系上新统油砂山组下段在南八仙预选区分布范围广泛,岩层大致以5°~15°的缓倾角向南西方向倾斜,粘土岩属于滨浅湖相沉积产物。(3)南八仙预选区粘土岩以灰绿色、紫红色泥岩为主,泥质组分含量高,结构致密,固结程度好,坚硬而性脆,具有较好的机械强度。粘土矿物主要为高岭石和伊利石,并含有有机质、黄铁矿等。(4)岩石地球化学研究表明南八仙预选区粘土岩源岩主要为北部的祁连造山带的花岗片麻岩,粘土岩继承了早期源岩构造环境的相关地球化学信息,沉积环境为还原性—氧化过渡环境。通过对比国外已选粘土岩场址粘土岩的基本特征,本研究认为南八仙预选区下油砂山组粘土岩的特征能满足高放废物地质处置库围岩筛选的基本要求。