MapGIS在东天山高放废物地质处置库选址中的应用

高阳

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

MapGIS在东天山高放废物地质处置库选址中的应用

高阳

（核工业北京地质研究院，中核集团铀资源勘查与评价技术重点实验室，北京 100029）

根据高放废物选址的要求，利用MapGIS对东天山地区不同时代岩体的空间位置、分布形态、出露面积，以及岩体与断裂构造、地震和矿床点等的空间关系进行了研究，对海量资料信息进行分析处理，可起到事倍功半的效果。利用MapGIS分析结果，初步筛选出阿奇山1号岩体、雅满苏北岩体作为高放废物地质处置库选址的有利岩体。

MapGIS；高放废物地质处置库；选址

对高放废物进行深地质处置已是国际社会达成的共识［1-2］，目前，很多有核国家开展了高放废物地质处置库选址工作［3］。高放废物处置库选址，需要考虑的因素较多，如：地质因素、人文因素、水文因素、地震因素、气候因素和交通因素等。选址工作需要收集的资料和处理的数据较多，信息量庞大。本文以我国自主研究开发的大型基础地理信息系统MapGIS为平台［4-5］，对选址区域所需信息进行存储管理、集成和分析，为方便快捷开展选址工作提供各种信息。

1 信息存储管理

基于GIS对各种信息进行存储管理即是一个建 “库”的过程，包括数据库、图形库等。在选址工作中使用的信息大多以图件为载体，如地质图、区域地壳稳定性图、地震震中与活动构造分布图等。对图件的存储管理首先要对图件进行镶嵌配准并数字化。对于场址初选阶段，往往用的是1∶1 000 000比例尺的图件。可根据适当的地理参数，采用兰伯特等角圆锥投影生成1∶1 000 000比例尺的经纬网，据此配准研究区1∶1 000 000比例尺的图件，并可将相邻地区的图件进行镶嵌接边处理。其次要建立专题图层，并对每个图层构置属性字段并赋以属性，即可建立属性库，通过属性库来管理选址所需各方面信息。以地质图为例，建立研究区地层专题图层需赋地层单位名称、代号、主要岩性和各地层之间接触关系等属性。断裂专题图层要赋予断裂名称、断层性质、断层活动时代、断层倾向和倾角等信息。岩浆岩体要赋予侵入时代、主要岩性描述、产状和成因等信息。另外，还需要对研究区的火山口、基性岩/超基性岩体等赋予相应的属性。完成这一步骤的工作后，就初步建立了研究区的地质信息数据库。

地震信息方面，可收集研究区历年地震震中资料，包括震中位置、震中深度、发生地震的时间、震级和烈度等信息。可通过MapGIS软件中的投影变换功能，将地震震中生成点文件，其余信息可作为每个点的属性来进行保存。

收集研究区内已有矿床、矿点的坐标，矿床规模、储量大小和年开采量等信息，应用投影变换功能，先生成矿床（点）空间位置点文件，并将相关信息作为属性来保存。

在MapGIS中可对研究区遥感信息进行处理。ETM遥感影像可提供丰富的植被、地表水和岩体的信息。选址研究时，可先将ETM影像以tiff格式导入MapGIS中并加以配准，然后在MapGIS的 “输入编辑界面”对研究区的植被、河流和湖泊等信息进行解译，直接存储为MapGIS点、线和面文件。这样，就可实现解译结果直接与其他信息进行关联分析。此外，利用遥感影像反映出的岩体范围，可对地质图中的岩体范围、形态进行修正。

矢量化纸质的布格重力异常图、地壳稳定性分区图、震中与新构造分布图、水文地质图和地热异常图等选址所需要的相关资料，也可以MapGIS为平台，通过数字化后形成工程文件进行存储管理。在收集这些图件时，往往会有坐标系统和比例尺不统一的问题，可通过MapGIS中的投影变换，将之统一到同一坐标系统和相同的比例尺上，以方便对不同方面的信息进行准确地扣合分析。

2 花岗岩体特征初步分析

通过对研究区地质图进行数字化处理，可方便地为研究者提供研究区的基本地质信息。如笔者在对东天山地区1∶1 000 000地质图进行矢量化并建立属性库后，通过属性查询，可知东天山地区共有花岗岩体415个，其中石炭纪花岗岩体271个，占总岩体数的66%；二叠纪岩体有63个，占总岩体数的15%；长城纪岩体5个，占总岩体数的1%；蓟县纪岩体4个，占总岩体数的1%；奥陶纪岩体4个，占总岩体数的1%；志留纪岩体24个，占总岩体数的6%；泥盆纪岩体38个，占总岩体数的9%（图1）。由此可见，东天山地区的岩浆活动以石炭纪最为强烈，其次为二叠纪。对于高放废物处置库选址而言，年代较新的花岗岩体较为有利。因此，利用MapGIS建立地质图数据库后，利用属性检索功能，可以很快将石炭纪、二叠纪花岗岩体分布的地点、范围和面积全部选择出来。

由于选址要求岩体有一定的面积，在纸质地质图上，很难对备选岩体的面积进行较为准确的度量。而在MapGIS系统中，则可以很容易给出每个地质体的面积。例如，在东天山备选区中，阿奇山1号岩体中二叠系花岗岩的面积为318.4 km2，石炭系花岗岩的面积为50.2 km2，阿奇山2号岩体的面积为190.2 km2，雅满苏北山岩体的面积为188.5 km2，尾亚岩体的面积为176 km2，天湖岩体的面积为126 km2。其中，阿奇山1号岩体的面积最大。其余几个岩体的面积也较大，从这一方面来讲都满足建设高放废物处置库的要求。这样，不仅可以快速排除其余20%的岩体，减少了选址的对象和工作量，而且提高了工作效率和准确性。

3 断裂特征分析

对研究区内的断裂构造进行分析研究是高放废物处置库选址工作中的一项重要内容。可以通过断裂等密度图来定量研究区域断裂发育程度。断裂密度小的地区岩体完整程度较高，是较好的选址区域。

利用MapGIS可将工作区划分网格，将研究区内的断裂与网格单元进行空间叠加分析，然后统计单位面积内的断层长度，并用等值线表示出来，即可得出研究区的断层等密度图。图2为新疆东天山地区的断裂等密度图，图2中的蓝色区域为断裂密度较低地区。预示着该区岩石结构较完整。将东天山地区石炭系、二叠系岩体与断裂等密度图进行叠加分析，可以选择出较适合的岩体。阿奇山1号岩体全部处于蓝色背景区域、雅满苏北岩体3/4的面积处于蓝色背景区域内，尾亚、天湖岩体均有一半的面积处于蓝色背景区域内，而阿奇山2号岩体处于断层密度较高的地区。野外调查工作也表明，阿奇山1号岩体、雅满苏北岩体内断裂较少，岩体完整性较好。这与断裂等密度图反映结果一致。

另外，岩体中心距离周边大断裂的距离越远，则岩体的完整性越好。阿奇山1号岩体距离南侧断裂24 km，阿奇山2号岩体中心距离边界断裂6 km，雅满苏北岩体、尾亚岩体周边无大断裂，天湖岩体的南侧也有断裂通过。

4 孕震断裂影响范围的确定

地震作为一种自然灾害，其对处置库的破坏能力巨大，因此在选址工作中，不能回避地震这个话题。目前，很多学者对发震构造及其地震危险性做了研究。地震所造成的破坏程度在垂直与断裂走向上，随着远离断裂而呈非线性衰减。因此，确定垂直于断裂走向上的安全距离是有必要的。笔者认为，可以借鉴成矿预测工作中控矿断裂缓冲区确定的方法来研究断裂的发震范围，即通过地震震中点与活动断裂做空间分析，统计震中与活动断裂之间的距离，然后确定断裂的缓冲区。如果离开这个缓冲区范围，即使发生地震，对周围建筑物的影响也较小。确定研究区发震断裂的安全距离后，可通过MapGIS空间分析中的缓冲区分析，对发震断裂进行缓冲区处理，则远离该缓冲区的范围应是适宜建造高放废物处置库的地区。

5 综合分析选址各因素

对于高放废物处置库选址工作来讲，要同时满足地质、自然条件和社会因素等较多因素，如果不满足其中任何一个条件，就不能在该区进行选址。而某区是否都满足这些条件，需要拿出各种图件进行分析对比。而在GIS中，可同时将已数字化的各种专题图层打开，这样便于选址工作者综合分析待选区。如在东天山地区开展选址工作时，将岩体、断裂和断裂等密度图、区域地壳稳定性图、植被分布图、布格重力异常图、水文地质图、地震震中分布图和矿床、矿点分布图等专题图层变换成同一比例尺、同一坐标系统，再在MapGIS输入编辑模块中同时打开，可很快看出某一待选岩体是否符合所有选址条件。如阿奇山1号岩体，岩体中无大的断裂通过，处于断裂低密度区，地壳稳定性好，无植被分布，岩体上有开采花岗岩石材的采石厂，岩体中心离地震点较远，且该地震点震级较低，就岩体专题图层的属性而言，该岩体大部分由二叠纪、石炭纪花岗岩体构成。综上所述，该岩体具备高放废物选址条件，适合作为待选岩体。

6 结 论

利用MapGIS，可将各种各样的各专题图层，通过投影变换，成为同一坐标系统和比例尺下的工程图件图层，将选址各因素有效地存储、组织起来。这样既方便资料的调阅，也便于进行直观综合分析，起到事半功倍的效果。

在东天山地区选址工作中的实践表明，阿奇山1号岩体、雅满苏北岩体满足选址需要的各项条件，是较好的待选岩体。 而阿奇山2号岩体、尾亚和天湖岩体，对比阿奇山1号岩体、雅满苏北岩体来讲，所具备条件较差，可作为备选岩体。

［1］ 王 驹.论我国高放废物深地质处置［J］.中国地质，1998， 25（7）:33-35.

［2］郭永海，王 驹，金远新.世界高放废物地质处置库选址研究概况及国内进展 ［J］.地学前缘，2001， 8（2）:327-332.

［3］威瑟斯庞P A.世界放射性废物地质处置［M］.王驹，张铁岭，郑华铃，等译.北京:原子能出版社，1999.

［4］ 李妩巍.MapGIS在地质制图中的应用［J］.铀矿地质， 2005， 21（6）:370-375.

［5］ 陈练武.MapGIS在地质图件绘制中的应用［J］.西安科技学院学报， 2002， 22（1）:36-38.

Application of MapGIS in the selection of high-level radioactive waste geological disposal repository in East Tianshan area

GAO Yang
（CNNC Key Laboratory of Uranium Resources Exploration and Evaluation Technology，Beijing Research Institute of Uranium Geology， Beijing 100029， China）

Lots of data need to be processed in the selection of high-level radioactive waste geological disposal repository.Distribution， shapes， outcrop areas of intrusive rock with different times， and their relationship to faults，earthquake and deposits are studied with MapGIS in East Tianshan area and evidences have been put forward for repository selection in a new area.Aqishan No.1 and North Yamansu pluton are selected as the preferable ones.

MapGIS； high-level radioactive waste geological disposal repository； site selection

TL942+.211

A

1672-0636（2011）01-0042-04

10.3969/j.issn.1672-0636.2011.01.008

2010-08-11

高 阳（1983—），男，河南项城人，工程师，博士，研究方向：矿产普查与勘探。E-mail:gaoyangcugb@gmail.com