青海富铀盐湖-尕斯库勒盐湖铀水文地球化学研究

Both recharge mechanism of uranium in bedrock, surface water and groundwater and geochemical process of migration and enrichment of uranium in the salt lake system are the key scientific issues in the uranium hydrogeochemistry field. The 234U/238U activity ratio of the salt lake system is an effective technology and tool to solve these problems. Moreover, 234U/238U activity ratio is available to tracing the sources of bedrock, surface water and groundwater in uranium-rich salt lake. The Project will focus on the Gasikule Salt Lake, a uranium-rich salt lake in Qinghai province. By aiming to trace the uranium source of the saline brine, and taking 234U/238U isotope geochemistry as a key research tool, together with hydrochemistry measurements, we will determine the differential supply from surface runoff, Pliocene salt-bearing strata and groundwater, and study the adsorption process of uranium in sediments. Further, we will quantify the 234U/238U isotopic fractionation between saline brine and sediment after its entry into the salt lake system. Additionally, we will investigate the pattern of uranium migration and enrichment in the Gasikule Salt Lake, and finally our study will provide the basic data for tracing uranium enrichment process of the salt lake system in Qinghai province.

富铀盐湖补给区基岩、地表水和地下水对铀的补给作用机理以及铀元素进入盐湖体系后的迁移、富集等地球化学过程是盐湖铀水文地球化学研究领域亟待解决的关键科学问题，而盐湖体系内 234U/238U 活度比地球化学特征是解决这些问题非常有效的技术和手段，也是示踪富铀盐湖补给区基岩、地表水和地下水等补给来源的突破点之一。为此，本项目拟选择青海富铀盐湖—尕斯库勒为研究对象，以尕斯库勒盐湖铀元素物源区示踪为切入点，利用234U/238U活度比地球化学为主要研究手段，并辅以相关水化学和地球化学分析，结合已有相关数据资料，比较地表径流、上新世含盐岩系与地下水对尕斯库勒盐湖铀补给量的相对差异，同时探索铀元素进入盐湖体系后，其在盐湖卤水与湖底沉积物之间的分配和分馏规律，进一步探讨尕斯库勒盐湖区铀元素的迁移富集规律，最终为青海盐湖体系微量铀元素富集规律研究提供相关的基础资料。

本项目围绕“盐湖体系补给、径流、排泄水文地质循环过程中铀的富集机制”这一科学问题开展了如下研究：①地表径流、地下水和上新世含盐岩系补给铀量的定量研究；②基于铀同位素的铀迁移富集规律研究。通过三年的研究，对尕斯库勒盐湖铀水文地球化学富集过程有了较为深刻的认识，主要可分为三个方面。第一，不同水体铀含量的主控因素有所不同，来源是一个重要的条件，特别是深循环水的补给，而铀进入盐湖体系之后与沉积物（碎屑、盐类）的交换作用也是个重要因素。第二，234U优先进入液相的缘故，尕斯库勒盐湖不同水体铀同位素均大于1，铀含量不是控制铀同位素的主要因素；铀同位素能清晰识别出铀在基岩山区水文地质带→山前戈壁砾石水文地质带→山前平原水文地质带→湖积平原水文地质带内的迁移方向、富集过程；深循环水、河水、上新世含盐岩系风化淋滤水对湖表卤水中的补给比例分别为18%、5%、77%；深循环水的补给量远大于河水。第三，铀以吸附、夹带或混入的方式进入盐类矿物，导致卤水中铀的富集倍数远小于卤水的浓缩倍数，因此，铀随着盐类矿物的析出、分离而离开卤水，造成了卤水中的铀含量不会持续升高。通过该项目的研究，初步提出了“盐湖系统塔级式表生水文地球化学铀富集模式”，具有较大的学术价值。而且，通过研究认为盐田生产过程中铀不会持续富集，盐类生产企业不用担心放射性污染的环境问题。上述成果一方面为青藏高原盐湖体系铀富集演化关系研究提供基础背景资料，另一方面也是对盐湖卤水中铀等微量元素富集机制研究资料的重要补充。