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大地构造与成矿学 2023年第4期47卷 801-809页

作者：翁宗翔谭凯旋段先哲谢焱石韩世礼杨月平李咏梅宋静南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001

华南地区是我国重要的铀成矿区,特别是中新生代强烈的岩浆活动形成了众多的花岗岩型和火山岩型等热液铀矿床。本文运用构造扩散模型对华南地区花岗岩型铀矿床和火山岩型铀矿床的潜在资源量进行了分析与评估。构造模型从地壳构造运动的... 详细信息

华南地区是我国重要的铀成矿区,特别是中新生代强烈的岩浆活动形成了众多的花岗岩型和火山岩型等热液铀矿床。本文运用构造扩散模型对华南地区花岗岩型铀矿床和火山岩型铀矿床的潜在资源量进行了分析与评估。构造模型从地壳构造运动的角度出发,引入折返速率、侵蚀速率、矿床形成速率等参数,利用矿床的年龄‒频率分布以及形成深度来模拟U元素在地壳中的迁移,从而预测矿床的资源量。研究结果表明,华南地区具有潜在的热液铀矿床总数约459个,其中近地表约86个,0.5~1 km深处约348个,1~2 km深处约25个。铀矿床主要集中在0.5~1 km深度,占矿床总数的75.8%,其潜在花岗岩型和火山岩型热液铀矿总资源量达到数十万吨。该区还有较好的铀矿找矿潜力,大多数矿床被剥蚀至地壳深度2 km以内,并且集中在地壳0.5~1 km深度内,应当要加强深部铀成矿理论研究与找矿工作。

关键词：热液铀矿构造扩散铀矿资源潜力华南地区

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基于随机模拟的火山CO_(2)释放通量预测研究:以意大利埃特纳火山为例

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地学前缘 2024年第4期31卷 429-437页

作者：孙浩然豆佳乐李南吴鹏杜聪段先哲南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001 南华大学化学化工学院湖南衡阳421001

火山活动能够将地球深部的碳输送到大气圈,是地质碳排放和深部碳循环的重要形式。火山区所释放的温室气体(尤其是CO_(2)气体),对全球气候有着重要的影响。在全球气候变暖及“碳中和”计划的背景下,估算火山区温室气体释放通量,评估其对... 详细信息

火山活动能够将地球深部的碳输送到大气圈,是地质碳排放和深部碳循环的重要形式。火山区所释放的温室气体(尤其是CO_(2)气体),对全球气候有着重要的影响。在全球气候变暖及“碳中和”计划的背景下,估算火山区温室气体释放通量,评估其对全球碳排放的影响,具有至关重要的意义。本文阐述了火山区温室气体释放的主要特征及调查方法,并以意大利埃特纳火山为例,指出可以使用地统计学原理对火山区CO_(2)气体采样数据进行插值模拟。最后,本文分析了加入协变量进行协克里格插值模拟的可行性,并与普通克里格插值法的模拟结果进行比较。结果表明:火山区CO_(2)释放通量与火山区土壤温度之间具有相关性,引入土壤温度进行协克里格插值模拟,可以优化模拟结果的误差指标。本研究将为定量评价火山活动对气候变化的影响以及预警火山灾害提供重要依据。

关键词：火山活动温室气体碳排放随机模拟克里格插值法

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高放废物地质处置中核素迁移研究进展

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原子能科学技术 2024年第8期58卷 1704-1715页

作者：唐振平杜聪李南毕文婷吴鹏孙浩然汪佳伟豆佳乐段先哲南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001 南华大学化学化工学院湖南衡阳421001

核技术在工业、农业、医学等领域有广泛应用,但也产生了大量放射性废物,其中高放废物含有大量放射性强、毒性大、半衰期长和释热量大的核素,对自然环境和人类健康构成了巨大的威胁,其安全处置一直是放射性废物管理中的重点难点问题,受... 详细信息

核技术在工业、农业、医学等领域有广泛应用,但也产生了大量放射性废物,其中高放废物含有大量放射性强、毒性大、半衰期长和释热量大的核素,对自然环境和人类健康构成了巨大的威胁,其安全处置一直是放射性废物管理中的重点难点问题,受到国际社会的广泛关注。目前,深地质处置被认为是高放废物处理处置最有效可行的方法,而地质屏障中放射性核素迁移研究是高放废物地质处置安全评价的关键课题之一。本文首先对高放废物地质处置及核素迁移研究进行概述,然后论述了核素迁移数值模拟研究的关键技术(包括物理模型以及数学模型),最后分析了数值模拟在不同核素迁移研究中的应用进展。通过综合分析可知,目前核素迁移研究还存在以下主要问题:1)核素迁移的机理和规律尚不完全清楚,需要更多的基础研究和数据支撑;2)核素迁移的实验技术和设备还有待改进,需要更高的精度和灵敏度;3)核素迁移的数值模拟还存在不确定性和误差,需要进行更有效的验证和优化。未来的研究方向主要包括:1)加强核素迁移的理论研究,揭示核素在复杂条件下的迁移行为及其控制机制;2)发展核素迁移的实验技术,提高实验数据的质量和可信度;3)创新核素迁移的数值模拟方法,增强模型的适应性和预测能力;4)完善核素迁移的安全评价体系,建立更合理的评价指标和方法。

关键词：高放废物深地质处置核素迁移安全评价数值模拟

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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

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原子能科学技术 2024年第5期58卷 1007-1016页

作者：吴鹏王驹凌辉周志超段佳欣李南段先哲南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001 核工业北京地质研究院北京100029 国家原子能机构高放废物地质处置创新中心北京100029

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... 详细信息

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***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。

关键词：高放废物铀赋存形态深部地下水地球化学模拟甘肃北山新场

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湘中月山早三叠世花岗岩成因及其构造意义

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桂林理工大学学报 2023年

作者：任烜贺海洋唐振平陈亮王亭亭侯淡平刘毅柳位张焕宝南华大学资源环境与安全工程学院南华大学稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室

湖南省中部发育有一系列三叠纪花岗岩，其成因及构造意义存在较大争议。以湘中月山花岗岩为研究对象，开展了岩石(相)学、锆石年代学和地球化学等研究。结果显示，月山花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为245±1 Ma，表明该岩体... 详细信息

湖南省中部发育有一系列三叠纪花岗岩，其成因及构造意义存在较大争议。以湘中月山花岗岩为研究对象，开展了岩石(相)学、锆石年代学和地球化学等研究。结果显示，月山花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为245±1 Ma，表明该岩体侵位时代为早三叠世；锆石饱和温度较低(平均728.66 ℃)，微量元素组成具有显著的Ce正异常和Eu负异常，轻稀土亏损，符合典型的岩浆锆石特征；全岩主量元素富硅(SiO2=76.65%～81.72%)、富碱(Na2O+K2O=6.67%～8.53%)、贫TiO2(0.04%～0.08%)，显示出过铝质(A/CNK=1.09～1.17)、高钾钙碱性的S型花岗岩特征；全岩富集Rb、Th、U等大离子亲石元素，亏损Nb、Ti等高场强元素，具有明显的Eu负异常(δEu=0.13～0.36)。全岩地球化学特征指示其属于壳源型花岗岩，且岩浆源区为泥质岩的部分熔融，结合构造环境判别及区域构造-岩浆演化，认为月山花岗岩形成于同碰撞构造环境。

关键词：月山花岗岩早三叠世锆石U-Pb年龄成因构造意义湘中

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自然界铀同位素分馏研究进展及展望

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核化学与放射化学 2022年第6期44卷 565-574,I0002页

作者：宋静谭凯旋刘振中李春光李咏梅翁宗翔南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001

铀是自然界中天然存在的最重的放射性元素,其在地壳中广泛分布。随着质谱测量铀同位素比的技术精度的提高,人们逐渐认识到自然环境中铀同位素也具有分馏作用。本文主要对近年来有关铀同位素分馏的研究成果进行了综述,介绍了自然界中铀... 详细信息

铀是自然界中天然存在的最重的放射性元素,其在地壳中广泛分布。随着质谱测量铀同位素比的技术精度的提高,人们逐渐认识到自然环境中铀同位素也具有分馏作用。本文主要对近年来有关铀同位素分馏的研究成果进行了综述,介绍了自然界中铀的地球化学行为和铀同位素的分析方法。自然界铀同位素分馏与核体积效应有关,核体积效应导致重铀同位素更倾向于富集在还原物相当中,U(Ⅵ)还原为U(Ⅳ)的δ^(238) U(δ^(238) U为研究样品同位素组成相对于标准物质的千分偏差)变化达到了1.0‰以上。铀同位素组成对氧化-还原环境较敏感的特性揭示了铀在氧化还原交换反应中的同位素分馏机理,形成于不同氧化-还原环境的铀矿床的δ^(238) U存在明显的差异,实验研究表明生物还原作用引起的铀同位素分馏程度更大。因此,铀同位素分馏在反演铀矿成矿环境以及地浸采铀矿山等放射性污染区域的核素迁移转化机理与环境修复的研究中具有重要的示踪作用。最后,提出了铀同位素分馏研究进一步的发展方向,以及在地浸采铀矿山地下水环境修复和其它地球科学领域的应用前景。

关键词：铀同位素分馏氧化还原

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Mg同位素示踪中国东部中生代深部碳循环

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地质论评 2022年第4期68卷 1345-1360页

作者：段先哲牛苏娟李赛李南孙浩然郭聪肖文舟隋清霖冯鹏贺海洋南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001

地球深部碳循环对全球气候变化、生命探索和岩石圈演化的研究具有重要意义。中国东部岩石圈是地球深部碳循环的重要场所,其减薄和破坏与深部碳循环密切相关。中生代太平洋板块俯冲是制约中国东部岩石圈减薄和破坏的关键,对华北克拉通和... 详细信息

地球深部碳循环对全球气候变化、生命探索和岩石圈演化的研究具有重要意义。中国东部岩石圈是地球深部碳循环的重要场所,其减薄和破坏与深部碳循环密切相关。中生代太平洋板块俯冲是制约中国东部岩石圈减薄和破坏的关键,对华北克拉通和华南板块的大规模金属成矿作用具有重要作用。笔者等系统阐述了Mg示踪地球深部碳循环原理,例举了镁同位素示踪中国东部深部碳循环的实例,论述了中生代俯冲的古太平洋板块所释放的碳酸盐熔体/流体与地幔相互作用,是造成中国东部地幔具有普遍的轻Mg同位素组成的重要原因。此外,指出轻镁同位素的多解性,提出多同位素联合示踪是未来研究地球深部碳循环的趋势。

关键词：深部碳循环中生代中国东部岩石圈 Mg同位素岩石圈减薄与破坏古太平洋板块俯冲

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贫Cd碳酸盐岩发育土壤Cd的富集与超常富集现象——以贵州岩溶区为例

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地质通报 2022年第4期41卷 533-544页

作者：冯志刚刘威张兰英李佩珊马强南华大学资源环境与安全工程学院湖南衡阳421001 南华大学稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001 南华大学核燃料循环地质理论与技术衡阳市重点实验室湖南衡阳421001

通过对贵州岩溶区19条风化剖面Cd分布特征的研究,初步揭示了贫Cd碳酸盐岩发育的土壤中Cd的富集机制及Cd含量的约束因素。①贫Cd基岩发育的土壤同样可以导致Cd的明显富集,甚至超常富集,且含量峰值通常位于土壤层底部(T1)。②Cd在基岩中... 详细信息

通过对贵州岩溶区19条风化剖面Cd分布特征的研究,初步揭示了贫Cd碳酸盐岩发育的土壤中Cd的富集机制及Cd含量的约束因素。①贫Cd基岩发育的土壤同样可以导致Cd的明显富集,甚至超常富集,且含量峰值通常位于土壤层底部(T1)。②Cd在基岩中通常优先赋存在酸不溶相,另一方面,由于基岩酸不溶物含量一般极低,酸溶相的Cd占全岩Cd的比例仍处于绝对优势。在富Cd的基岩酸不溶物基础上,叠加了来自酸溶相中Cd的贡献,是岩溶区土壤Cd普遍富集的原因。③土壤中Cd的含量与其在基岩或基岩酸不溶物中的含量均不相关。T1中Cd的含量受制于Cd在基岩酸不溶物中的含量、基岩酸溶相Cd占全岩中Cd的质量百分数、T1中Cd的亏损率的共同约束。有利于Cd在T1中超常富集的最佳条件是:Cd在基岩酸不溶物中含量高、基岩酸溶相Cd占全岩中Cd的比例大、T1中Cd的亏损率小。另外,对于由基岩酸不溶物残余累积形成的土壤层,T1为其发育起点,Cd在T1中含量高,通常在土壤层中也高,反映出一般风化剖面的发育特征。研究结果可以深化对岩溶环境Cd地球化学行为的认识,为区域上基于地质成因开展Cd污染风险评价及建立其清洁水平提供参考。

关键词：贫Cd碳酸盐岩土壤 Cd 超常富集岩溶区贵州

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花岗岩氡析出影响因素研究进展

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辐射防护 2022年第1期42卷 11-18页

作者：龙淑琴谢焱石谭凯旋张明华单健王升南华大学资源环境与安全工程学院稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001

随着对氡气危害认识的加深,花岗岩作为生产、生活上接触较多的天然辐射来源,其氡析出特征对人居环境的辐射影响得到广泛关注。本文从岩石的原生特性和次生变化两方面对花岗岩的氡析出进行文献综述,发现花岗岩氡析出与岩石化学成分、矿... 详细信息

随着对氡气危害认识的加深,花岗岩作为生产、生活上接触较多的天然辐射来源,其氡析出特征对人居环境的辐射影响得到广泛关注。本文从岩石的原生特性和次生变化两方面对花岗岩的氡析出进行文献综述,发现花岗岩氡析出与岩石化学成分、矿物成分和成因类型等原生特性以及次生风化和蚀变导致的放射性核素分布、矿物颗粒大小以及岩石微裂隙等因素密切相关。研究表明,铀镭活度与花岗岩氡析出表现出线性相关,但受铀赋存矿物类型的影响,矿物成分的具体影响还需进一步研究,可能与其构造背景或者物质来源有关。岩石次生变化对花岗岩氡析出的影响主要表现为风化和蚀变使得放射性核素迁移到颗粒表面和岩石裂隙等有利于氡析出的位置,而颗粒变小比表面积增大以及岩石内表面积和孔隙率增加使得铀镭发生富集和逃逸,从而最终促进岩石氡的析出。岩石原生特性和次生变化对花岗岩的氡析出起着重要的影响作用,铀镭活度可以作为花岗岩氡析出率潜力的预测指标,而对于矿物成分和岩石的次生变化则是研究花岗岩氡析出的重要潜在因素。故此,未来需要系统研究并定量描述岩石化学、矿物成分和次生变化,并据此建立合理有效的岩石氡析出模型,帮助更全面地掌握岩石中氡析出规律,为地下工程及人居环境的氡防护提供理论依据。

关键词：氡析出花岗岩岩石特性风化和蚀变作用

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微塑料对U(Ⅵ)的吸附特性及机理研究

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现代化工 2022年第S02期42卷 183-190页

作者：唐振平赵双岑朱飞羽姜天云高媛媛南华大学资源环境与安全工程学院稀有金属矿产开发与废物地质处置技术湖南省重点实验室湖南衡阳421001

选取典型工业微塑料聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物(PMMA/PS)为研究对象,研究了溶液pH、微塑料的投加量与粒径、盐度和共存离子对PMMA/PS微塑料吸附典型放射性重金属U(Ⅵ)的影响,并采用傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱等手段分析P... 详细信息

选取典型工业微塑料聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯的混合物(PMMA/PS)为研究对象,研究了溶液pH、微塑料的投加量与粒径、盐度和共存离子对PMMA/PS微塑料吸附典型放射性重金属U(Ⅵ)的影响,并采用傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱等手段分析PMMA/PS与U(Ⅵ)的互作机理。结果表明,PMMA/PS对U(Ⅵ)的吸附容量随溶液pH的升高呈先增大后减小的趋势,并于pH 7达到峰值(4.00 mg/g)。此外,高盐度和共存金属离子可以强化PMMA/PS对U(Ⅵ)的吸附作用。PMMA/PS对U(Ⅵ)的吸附由化学吸附控制,且是多层、自发进行的吸热过程。PMMA/PS与U(Ⅵ)的作用机制主要包括静电作用、孔隙填充和表面络合作用。

关键词：微塑料聚甲基丙烯酸甲酯/聚苯乙烯吸附 U(Ⅵ)

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