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Kurzfassung
In der Bohrung Benken wurden die hydraulischen Eigenschaften des Wirtgesteins mittels 4 Packertests untersucht.
Die ermittelten K-Werte lagen zwischen 1 bis 6·10-14 m/s (s. auch Kap. 5.8.4 und 5.8.6 NTB 02-03). Ausser in Benken wurde der Opalinuston auch in den Bohrungen Weiach, Riniken und Schafisheim mit hydraulischen Packertests untersucht.
In diesen drei Bohrungen sind die unteren Abschnitte des Opalinustons zum Teil stark zerschert. In Schafisheim (zentrales Molassebecken) und Riniken (Jura) sind die Scherdeformationen besonders stark ausgeprägt. Es wurden spröde Scherzonen mit Fault gouges/breccias mit einer Mächtigkeit im m-Bereich festgestellt. In Weiach und Benken (östliches Molassebecken) wurden kleinere Sprödstrukturen beobachtet.
Die hydraulischen Durchlässigkeiten in den jeweiligen Bohrlochabschnitten mit Sprödstrukturen erreichen maximal 4 × 10-13 m/s und unterscheiden sich somit nicht signifikant von undeformiertem Opalinuston. Zusammen mit anderen Untersuchungen (z.B. im Felslabor Mont Terri) kann geschlossen werden, dass Diffusion als Transportprozess im Wirtgestein massgebend ist. Aus der Sicht der Nagra ist der Kenntnisstand für die Projektstufe Entsorgungsnachweis – im Wesentlichen basierend auf den Datensätzen aus der Sondierbohrung Benken und der 3D-Seismik – für die Beschreibung der potenziellen Wasserfliesswege ausreichend.
Ausführliche Antwort
Der Opalinuston im Felslabor Mont Terri befindet sich tektonisch in einer anderen Position als im Zürcher Weinland (in Jura-Antiklinale eingefaltet, geringere Überlagerung). In allen angetroffenen lithologischen Varietäten des Opalinustons (tonige, sandige und sandig-karbonatreiche Fazies) eine Vielzahl von Packertests durchgeführt. Durch Vergleich der Packertestergebnisse mit Kernaufnahmen wurde überprüft, ob die hydraulischen Eigenschaften signifikant von den Kluftfrequenzen entlang der Testintervalle abhängen.
Die hydraulischen Durchlässigkeiten liegen zwischen 2 × 10-14 m/s und 2 × 10-12 m/s, d.h. in einer ähnlichen Bandbreite wie die in Benken gemessenen Werte. Die Testauswertungen aus Mont Terri zeigen keine signifikante Korrelation zwischen der hydraulischen Durchlässigkeit und der getesteten Fazies. Auch konnte kein eindeutiger Zusammenhang mit der Kluftfrequenz entlang des Testintervalls nachgewiesen werden. Auch die prominenteste Störung (main fault), die einzige grössere Struktur mit einer Mächtigkeit von etwa einem Meter und bedeutender Scherdeformation (fault gouges/breccias, Schleppungen), wurde hydraulisch getestet. Die hydraulischen Tests im main fault ergaben K-Werte von ca. 1 bis 2 × 10-13 m/s. Die Messresultate führen zur Schlussfolgerung, dass diese grosse Überschiebung sehr geringdurchlässig ist und sich hydraulisch nicht von der undeformierten Gesteinsmatrix unterscheiden lässt. Die weitgehende Abwesenheit von Mineralisierungen weist auf sehr geringe Wasserflüsse in der geologischen Vergangenheit hin. Auch werden in den Porenwässern im Bereich der Störung keine geochemischen Anomalien beobachtet.
Diese Untersuchungen zeigen, dass sich die hydraulischen Eigenschaften auch in stark deformiertem oder geklüftetetem Opalinuston nicht wesentlich von demjenigen des ungestörten Gesteins unterscheiden, wenn die Gesteinsüberlagerung mindestens 200m beträgt. Dies wird auf das Selbstabdichtungsvermögen des Opalinustons zurückgeführt.
Aus dem Vergleich der Diffusionskonstanten des Wirtgesteins mit den geringen hydraulischen Durchlässigkeiten wird ersichtlich, dass die Diffusion der massgebende Transportprozess ist (s. auch Kap. 4.7.2 NTB 02-03). Ein zusätzliches Argument für die sehr kleine advektive Komponente ist die in der Bohrung Benken, sowie im Felslabor Mont Terri beobachtete, für Diffusionsprozesse typische bogenförmige Verteilung der Konzentration zahlreicher Elemente sowie der Isotopenverhältnisse im Porenwasser. Die Form der Profile schliesst einen namhaften vertikalen advektiven Fluss aus.
Aufgrund dieser Erkenntnisse, kann man davon ausgehen, dass der gewonnene Datensatz aus der Sondierbohrung Benken, zusammen mit den Daten aus der 3D-Seismik für die Beschreibung der potenziellen Wasserfliesswege auf Stufe Entsorgungsnachweis ausreicht (vgl. auch Antwort auf Frage 19).
Referenz:
Nagra (2002): Projekt Opalinuston – Synthese der erdwissenschaftlichen Untersuchungsergebnisse. Nagra Tech. Ber. NTB 02-03. Nagra, Wettingen.