主岩是指具备特定物理化学特性、能够满足高放废物深地质处置要求的岩石类型。其核心功能是作为处置库的天然屏障，为放射性核素提供长期（超过10000年）安全隔离的稳定地质环境。根据国际实践，主岩需满足低渗透性、地质稳定性和与废物包相容性三大基本要求，常见候选类型包括花岗岩、凝灰岩、玄武岩及岩盐等。

主岩须具备厚度超过500米的连续岩体，避免存在断裂带或破碎区，确保处置库在构造稳定区域。根据2021年研究数据，主岩基岩完整度需达到国际原子能机构II级标准以上，能够承受万年尺度的地质构造活动。尤卡山项目中选取玄武岩主岩时，要求岩体在10公里范围内无活动断层记录。

主岩渗透系数需低于10^-10^ m/s级别，地下水运移速率控制在万年移动距离小于100米范围内。花岗岩类主岩因孔隙度低于0.5%、裂隙密度小于0.1条/立方米而成为优选对象。瑞典的Aspö硬岩实验室表明，花岗岩主岩中地下水流速可低至0.1米/年，有效延缓核素迁移。

主岩矿物组成需含有15%以上粘土矿物或铁镁质矿物，其阳离子交换容量应大于20 meq/100g。德国戈尔莱本盐矿研究表明，岩盐主岩的塑性变形特性可自封闭处置孔洞。花岗岩中长石类矿物的水解作用可形成次生矿物层，增强核素吸附能力。

火山凝灰岩因热液蚀变形成的蒙脱石含量较高，其膨胀特性可有效封堵裂隙。比利时Mol地下实验室数据显示，凝灰岩对铯-137的吸附系数高达10^4^ L/kg级别。岩盐主岩的热导率（3.5 W/m·K）高于花岗岩（2.9 W/m·K），更利于衰变热的消散。加拿大花岗岩主岩的U-Pb同位素测年显示，其地质稳定性已持续2.5亿年以上。

主岩需与膨润土缓冲层形成协同效应，当膨润土含水量达到特定条件时，其膨胀压力与花岗岩抗压强度（200 MPa级别）形成力学耦合。瑞典SKB公司的实验表明，膨润土-花岗岩组合体系可有效阻滞核素迁移。主岩温度场需控制在100℃以内，花岗岩的热扩散系数符合废物体散热需求。

美国尤卡山项目对玄武岩主岩进行了研究（截止2021年），其地下实验室监测数据显示主岩裂隙密度低于0.05条/m3。德国在戈莱本盐丘开展的模拟实验表明，岩盐主岩的蠕变速率可使处置孔洞在百年内实现自密封。比利时HADES地下实验室在224米深度的黏土岩中测得渗透系数为10^-12^ m/s，验证了低渗透性主岩的可行性。