高陽

（核工業(yè)北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029）

MapGIS在東天山高放廢物地質處置庫選址中的應用

高陽

（核工業(yè)北京地質研究院，中核集團鈾資源勘查與評價技術重點實驗室，北京 100029）

根據(jù)高放廢物選址的要求，利用MapGIS對東天山地區(qū)不同時代巖體的空間位置、分布形態(tài)、出露面積，以及巖體與斷裂構造、地震和礦床點等的空間關系進行了研究，對海量資料信息進行分析處理，可起到事倍功半的效果。利用MapGIS分析結果，初步篩選出阿奇山1號巖體、雅滿蘇北巖體作為高放廢物地質處置庫選址的有利巖體。

MapGIS；高放廢物地質處置庫；選址

對高放廢物進行深地質處置已是國際社會達成的共識［1-2］，目前，很多有核國家開展了高放廢物地質處置庫選址工作［3］。高放廢物處置庫選址，需要考慮的因素較多，如：地質因素、人文因素、水文因素、地震因素、氣候因素和交通因素等。選址工作需要收集的資料和處理的數(shù)據(jù)較多，信息量龐大。本文以我國自主研究開發(fā)的大型基礎地理信息系統(tǒng)MapGIS為平臺［4-5］，對選址區(qū)域所需信息進行存儲管理、集成和分析，為方便快捷開展選址工作提供各種信息。

1 信息存儲管理

基于GIS對各種信息進行存儲管理即是一個建 “庫”的過程，包括數(shù)據(jù)庫、圖形庫等。在選址工作中使用的信息大多以圖件為載體，如地質圖、區(qū)域地殼穩(wěn)定性圖、地震震中與活動構造分布圖等。對圖件的存儲管理首先要對圖件進行鑲嵌配準并數(shù)字化。對于場址初選階段，往往用的是1∶1 000 000比例尺的圖件?？筛鶕?jù)適當?shù)牡乩韰?shù)，采用蘭伯特等角圓錐投影生成1∶1 000 000比例尺的經緯網(wǎng)，據(jù)此配準研究區(qū)1∶1 000 000比例尺的圖件，并可將相鄰地區(qū)的圖件進行鑲嵌接邊處理。其次要建立專題圖層，并對每個圖層構置屬性字段并賦以屬性，即可建立屬性庫，通過屬性庫來管理選址所需各方面信息。以地質圖為例，建立研究區(qū)地層專題圖層需賦地層單位名稱、代號、主要巖性和各地層之間接觸關系等屬性。斷裂專題圖層要賦予斷裂名稱、斷層性質、斷層活動時代、斷層傾向和傾角等信息。巖漿巖體要賦予侵入時代、主要巖性描述、產狀和成因等信息。另外，還需要對研究區(qū)的火山口、基性巖/超基性巖體等賦予相應的屬性。完成這一步驟的工作后，就初步建立了研究區(qū)的地質信息數(shù)據(jù)庫。

地震信息方面，可收集研究區(qū)歷年地震震中資料，包括震中位置、震中深度、發(fā)生地震的時間、震級和烈度等信息。可通過MapGIS軟件中的投影變換功能，將地震震中生成點文件，其余信息可作為每個點的屬性來進行保存。

收集研究區(qū)內已有礦床、礦點的坐標，礦床規(guī)模、儲量大小和年開采量等信息，應用投影變換功能，先生成礦床（點）空間位置點文件，并將相關信息作為屬性來保存。

在MapGIS中可對研究區(qū)遙感信息進行處理。ETM遙感影像可提供豐富的植被、地表水和巖體的信息。選址研究時，可先將ETM影像以tiff格式導入MapGIS中并加以配準，然后在MapGIS的 “輸入編輯界面”對研究區(qū)的植被、河流和湖泊等信息進行解譯，直接存儲為MapGIS點、線和面文件。這樣，就可實現(xiàn)解譯結果直接與其他信息進行關聯(lián)分析。此外，利用遙感影像反映出的巖體范圍，可對地質圖中的巖體范圍、形態(tài)進行修正。

矢量化紙質的布格重力異常圖、地殼穩(wěn)定性分區(qū)圖、震中與新構造分布圖、水文地質圖和地熱異常圖等選址所需要的相關資料，也可以MapGIS為平臺，通過數(shù)字化后形成工程文件進行存儲管理。在收集這些圖件時，往往會有坐標系統(tǒng)和比例尺不統(tǒng)一的問題，可通過MapGIS中的投影變換，將之統(tǒng)一到同一坐標系統(tǒng)和相同的比例尺上，以方便對不同方面的信息進行準確地扣合分析。

2 花崗巖體特征初步分析

通過對研究區(qū)地質圖進行數(shù)字化處理，可方便地為研究者提供研究區(qū)的基本地質信息。如筆者在對東天山地區(qū)1∶1 000 000地質圖進行矢量化并建立屬性庫后，通過屬性查詢，可知東天山地區(qū)共有花崗巖體415個，其中石炭紀花崗巖體271個，占總巖體數(shù)的66%；二疊紀巖體有63個，占總巖體數(shù)的15%；長城紀巖體5個，占總巖體數(shù)的1%；薊縣紀巖體4個，占總巖體數(shù)的1%；奧陶紀巖體4個，占總巖體數(shù)的1%；志留紀巖體24個，占總巖體數(shù)的6%；泥盆紀巖體38個，占總巖體數(shù)的9%（圖1）。由此可見，東天山地區(qū)的巖漿活動以石炭紀最為強烈，其次為二疊紀。對于高放廢物處置庫選址而言，年代較新的花崗巖體較為有利。因此，利用MapGIS建立地質圖數(shù)據(jù)庫后，利用屬性檢索功能，可以很快將石炭紀、二疊紀花崗巖體分布的地點、范圍和面積全部選擇出來。

由于選址要求巖體有一定的面積，在紙質地質圖上，很難對備選巖體的面積進行較為準確的度量。而在MapGIS系統(tǒng)中，則可以很容易給出每個地質體的面積。例如，在東天山備選區(qū)中，阿奇山1號巖體中二疊系花崗巖的面積為318.4 km2，石炭系花崗巖的面積為50.2 km2，阿奇山2號巖體的面積為190.2 km2，雅滿蘇北山巖體的面積為188.5 km2，尾亞巖體的面積為176 km2，天湖巖體的面積為126 km2。其中，阿奇山1號巖體的面積最大。其余幾個巖體的面積也較大，從這一方面來講都滿足建設高放廢物處置庫的要求。這樣，不僅可以快速排除其余20%的巖體，減少了選址的對象和工作量，而且提高了工作效率和準確性。

3 斷裂特征分析

對研究區(qū)內的斷裂構造進行分析研究是高放廢物處置庫選址工作中的一項重要內容?？梢酝ㄟ^斷裂等密度圖來定量研究區(qū)域斷裂發(fā)育程度。斷裂密度小的地區(qū)巖體完整程度較高，是較好的選址區(qū)域。

利用MapGIS可將工作區(qū)劃分網(wǎng)格，將研究區(qū)內的斷裂與網(wǎng)格單元進行空間疊加分析，然后統(tǒng)計單位面積內的斷層長度，并用等值線表示出來，即可得出研究區(qū)的斷層等密度圖。圖2為新疆東天山地區(qū)的斷裂等密度圖，圖2中的藍色區(qū)域為斷裂密度較低地區(qū)。預示著該區(qū)巖石結構較完整。將東天山地區(qū)石炭系、二疊系巖體與斷裂等密度圖進行疊加分析，可以選擇出較適合的巖體。阿奇山1號巖體全部處于藍色背景區(qū)域、雅滿蘇北巖體3/4的面積處于藍色背景區(qū)域內，尾亞、天湖巖體均有一半的面積處于藍色背景區(qū)域內，而阿奇山2號巖體處于斷層密度較高的地區(qū)。野外調查工作也表明，阿奇山1號巖體、雅滿蘇北巖體內斷裂較少，巖體完整性較好。這與斷裂等密度圖反映結果一致。

另外，巖體中心距離周邊大斷裂的距離越遠，則巖體的完整性越好。阿奇山1號巖體距離南側斷裂24 km，阿奇山2號巖體中心距離邊界斷裂6 km，雅滿蘇北巖體、尾亞巖體周邊無大斷裂，天湖巖體的南側也有斷裂通過。

4 孕震斷裂影響范圍的確定

地震作為一種自然災害，其對處置庫的破壞能力巨大，因此在選址工作中，不能回避地震這個話題。目前，很多學者對發(fā)震構造及其地震危險性做了研究。地震所造成的破壞程度在垂直與斷裂走向上，隨著遠離斷裂而呈非線性衰減。因此，確定垂直于斷裂走向上的安全距離是有必要的。筆者認為，可以借鑒成礦預測工作中控礦斷裂緩沖區(qū)確定的方法來研究斷裂的發(fā)震范圍，即通過地震震中點與活動斷裂做空間分析，統(tǒng)計震中與活動斷裂之間的距離，然后確定斷裂的緩沖區(qū)。如果離開這個緩沖區(qū)范圍，即使發(fā)生地震，對周圍建筑物的影響也較小。確定研究區(qū)發(fā)震斷裂的安全距離后，可通過MapGIS空間分析中的緩沖區(qū)分析，對發(fā)震斷裂進行緩沖區(qū)處理，則遠離該緩沖區(qū)的范圍應是適宜建造高放廢物處置庫的地區(qū)。

5 綜合分析選址各因素

對于高放廢物處置庫選址工作來講，要同時滿足地質、自然條件和社會因素等較多因素，如果不滿足其中任何一個條件，就不能在該區(qū)進行選址。而某區(qū)是否都滿足這些條件，需要拿出各種圖件進行分析對比。而在GIS中，可同時將已數(shù)字化的各種專題圖層打開，這樣便于選址工作者綜合分析待選區(qū)。如在東天山地區(qū)開展選址工作時，將巖體、斷裂和斷裂等密度圖、區(qū)域地殼穩(wěn)定性圖、植被分布圖、布格重力異常圖、水文地質圖、地震震中分布圖和礦床、礦點分布圖等專題圖層變換成同一比例尺、同一坐標系統(tǒng)，再在MapGIS輸入編輯模塊中同時打開，可很快看出某一待選巖體是否符合所有選址條件。如阿奇山1號巖體，巖體中無大的斷裂通過，處于斷裂低密度區(qū)，地殼穩(wěn)定性好，無植被分布，巖體上有開采花崗巖石材的采石廠，巖體中心離地震點較遠，且該地震點震級較低，就巖體專題圖層的屬性而言，該巖體大部分由二疊紀、石炭紀花崗巖體構成。綜上所述，該巖體具備高放廢物選址條件，適合作為待選巖體。

6 結 論

利用MapGIS，可將各種各樣的各專題圖層，通過投影變換，成為同一坐標系統(tǒng)和比例尺下的工程圖件圖層，將選址各因素有效地存儲、組織起來。這樣既方便資料的調閱，也便于進行直觀綜合分析，起到事半功倍的效果。

在東天山地區(qū)選址工作中的實踐表明，阿奇山1號巖體、雅滿蘇北巖體滿足選址需要的各項條件，是較好的待選巖體。 而阿奇山2號巖體、尾亞和天湖巖體，對比阿奇山1號巖體、雅滿蘇北巖體來講，所具備條件較差，可作為備選巖體。

［1］ 王 駒.論我國高放廢物深地質處置［J］.中國地質，1998， 25（7）:33-35.

［2］郭永海，王 駒，金遠新.世界高放廢物地質處置庫選址研究概況及國內進展 ［J］.地學前緣，2001， 8（2）:327-332.

［3］威瑟斯龐P A.世界放射性廢物地質處置［M］.王駒，張鐵嶺，鄭華鈴，等譯.北京:原子能出版社，1999.

［4］ 李嫵巍.MapGIS在地質制圖中的應用［J］.鈾礦地質， 2005， 21（6）:370-375.

［5］ 陳練武.MapGIS在地質圖件繪制中的應用［J］.西安科技學院學報， 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 陽（1983—），男，河南項城人，工程師，博士，研究方向：礦產普查與勘探。E-mail:gaoyangcugb@gmail.com