Document ID: /fineweb-2-swissfilter-quality_10-filterrobots/filtered/03192.jsonl.gz/36

Die Verteilung von Permokarbontrögen in der Schweiz ist derzeit noch nicht restlos geklärt. Seismische Linien, Tiefbohrungen und neuere gravimetrischen Untersuchungen lassen darauf schliessen, dass Permokarbontröge auch in den Standortgebieten des Mittellandes vorhanden sind, vor allem in den Standortgebieten Jura Ost und Nördlich Lägern, teilweise auch in Zürich Nordost.
Die Schultern der Permokarbontröge sind im Miozän vor der Jurafaltung reaktiviert worden. Dabei entstanden Abschiebungen (Extensionstektonik). Diese Abschiebungen sind vermutlich während der Jurafaltung nochmals reaktiviert worden (Kompressionstektonik), wobei steile Überschiebungen entstanden, welche mit den flachen Abscherungshorizonten aus der Jurafaltung interagierten. Die Kinematik dieser zweiten Reaktivierung ist noch nicht klar und swisstopo untersucht im Auftrag des ENSI mögliche geometrische und kinematische Szenarien.
Geologische Tiefenlager in den Standortregionen Jura Ost und Nördlich Lägern weisen auf Grund ihrer Lage oberhalb des Nordschweizer Permokarbontroges mögliche Nutzungskonflikte mit der Geothermie und fossilen Energieträgern (Erdgas, Erdöl, Kohlen) auf. Die Wirtschaftlichkeit von tiefer Geothermie wie auch für unkonventionelles Gas aus dieser Region ist allerdings noch nicht erwiesen. Bezüglich CO2 Sequestrierung sehen wir keinen Nutzungskonflikt, da die möglichen CO2 Lagergebiete klar ausserhalb der Standortgebiete für radioaktive Abfälle liegen.
Sowohl lange Zugangsstollen als auch kurze Minischächte sind für die Erschliessung eines zukünftigen Tiefenlagers möglich. Bezüglich technischer Machbarkeit, Betriebs- und Langzeitsicherheit weisen beide Varianten Vor- und Nachteile auf.
a)
(Details siehe Anhang zur TFS-Antwort 103 der swisstopo, Nutzungskonflikte, Kapitel 1.3)
Über die Verbreitung und detaillierte Geometrie der Permokarbontröge in der Schweiz gibt es unterschiedliche Kenntnisstände. Dass diese im alpinen Vorlandbecken existieren ist aus den Bohrkernen mehrerer Tief-Bohrungen ersichtlich. Es sind dies Humly-2 (Wildi et al., 1991), Teycovagnes-1 (Schegg et al., 1997), Otterbach-2 (Häring, 2001), Entlebuch-1 (Vollmayr et al., 1987), Riniken-1 (Matter et al., 1987), Weiach-1 (Matter et al., 1988), Berlingen-1 (Müller et al., 1999), Schlattingen-1 (Grob, 2011), Dingelsdorf-1 (Lemcke, 1961). Durch die Untersuchungen der Nagra mittels Bohrungen, Seismik und Gravimetrie ist die Verteilung und die Mächtigkeit des Nordschweizer Permokarbontroges zwischen Konstanz und Frick relativ gut bekannt (Nagra, 2008). Für die geologischen Tiefenlager ist aufgrund der bekannten und vermuteten Verteilung der Permokarbontröge vor allem dieser Nordschweizer Permokarbontrog von grosser Relevanz (NAB 08-49, Leu, 2008a).
Weitere grössere Tröge werden in Schaffhausen (Klettgau-Trog), zwischen Biel und Solothurn (Hermrigen-Trog), am Jurasüdfuss, zwischen Altishofen und Boswil, in St.Gallen und am Genfersee vermutet.
Es gilt fest zu halten, dass verschiedene Interpretationen der Verteilung des Permokarbons teils wiedersprechende Resultate liefern. Dies liegt in erster Linie an der mangelhaften Zahl an Tiefenaufschlüssen (Tiefenbohrungen) und interpretatorische Schwierigkeiten bei der Auswertung seismischer Linien. Eine Zusammenfassung der Schwierigkeiten bei der Exploration der Permokarbontröge mittels Seismik lieferten (Marchant et al., 2005). Als ergänzende Methode kann die Gravimetrie dienen. Die Permokarbon-Sedimente weisen relativ zum Kristallin einen negativen Dichtekontrast von ungefähr 100 kgm-3 auf. Dieser Kontrast reicht aus, um oberflächennahe Tröge wie den Nordschweizer Permokarbontrog mittels Gravimetrie zu erkennen (Sprecher and Müller, 1986). Bei stärker überlagerten Permokarbontrögen ist die Exploration mittels Gravimetrie mit grösseren Unsicherheiten behaftet.
Es besteht die Möglichkeit, dass aus Permokarbontrögen Energierohstoffe (Kohle, Gas, Öl) gewonnen werden können. Ebenfalls weisen die Tröge ein erhöhten geothermisches Potential auf. Daraus können Nutzungskonflikte mit geologischen Tiefenlagern resultieren (siehe Teilfrage c).
b)
Um den potentiellen Einfluss der permokarbonen Störungen auf das aktuelle tektonische Regime zu verstehen, ist es unerlässlich die tektonische Geschichte der NE-Schweiz kurz aufzuarbeiten. Der jurassische Falten- und Überschiebungsgürtel wird klassischerweise als „thin-skinned“ (=Bewegungen im Deckgebirge) oberhalb eines triassischen Abscherhorizonts interpretiert. Dieser triassische Abscherhorizont stellt die Obergrenze der E-W verlaufenden Permokarbontröge dar, welche horizontal durch N-S verlaufende Blattverschiebungen begrenzt werden. Die permokarbonen Störungen wurden bei der miozänen Extension und Subsidenz des Nordalpinen-Vorland-Beckens als Abschiebungen reaktiviert (Laubscher, 1987 und 2001).
Die Schlüsselfrage ist, ob die bestehenden Abschiebungen in jüngster Zeit in umgekehrter Richtung als Überschiebungen reaktiviert wurden und in welcher Beziehung sie mit der basalen Abscherung des Deckgebirges stehen. Nach Malz et al. (2013) weist das Baden-Irchel-Herdern-Lineament eine zusätzliche Überprägung durch eine kompressive Deformation auf. Des weitern deutet die Registrierung rezenter Erdbeben darauf hin, dass der Jura-Gürtel gegenwärtig einen gewissen Grad an Deformation im Grundgebirge („thick-skinned“) erfährt. Trotz der hohen Qualität der aufgearbeiteten und 2011/2012 neu aufgenommenen seismischen Profile sind die Bereiche unterhalb von Antiklinalen und bestehenden Abschiebungen zu schwach aufgelöst und lassen verschiedene Interpretationen zu.
Durch mechanische Analysen testen wir verschiedene Hypothesen. Dabei wird ein einfacher rheologischer Prototyp mit zwei potentiellen Abscherhorizonten verwendet: ein triassischer Horizont der sich unter dem Jura-Gürtel und dem Molasse-Becken erstreckt sowie der Übergang von der oberen zu unteren Kruste, der tief südlich der Alpinen Front nahe der penninischen Decken Region (Maillot et al, 2014) wurzelt. Die alten, im Miozän reaktivierten, permokarbonen Abschiebungen werden durch eine Reihe von entweder nach Norden oder Süden fallenden Störungen repräsentiert. Um die potentielle aktuelle Aktivität der verschiedenen Störungen zu testen werden die mechanischen Analysen weitergeführt.
Eine andere Methodik um diese Frage zu klären, ist die Anwendung nanoseismischer Überwachung, welche die Identifizierung aktiver Störungen ermöglicht. Im Felslabor Mont Terri wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt (Blascheck at al., 2014) und zur Zeit wird die permanente nanoseismische Überwachung eingerichtet. Diese Pilotstudie könnte neue Einblicke in die Lokalisierung der aktuellen Seismizität entlang tektonischer Brüche gewähren. Dank diesen beiden Methoden – mechanische Analyse und Nanoseismik – sind wir daran, die rezent-tektonischen Bewegungen entlang der bestehenden paläozoischen Brüche besser zu belegen.
c)
Antworten auf Fragen zu Ressourcen- und Nutzungskonflikten mit geologischen Tiefenlagern finden sich bereits in den Fragen ans Technische Forum Sicherheit (TFS) Frage 22, Frage 58, Frage 36 , Frage 21 und Frage 48. Diese weisen darauf hin, dass Nutzungskonflikte nicht auszuschliessen sind und zeigen Möglichkeiten auf, wie der Konflikt gering gehalten werden kann. Nachfolgend wird ausschliesslich der umfassendere Begriff Nutzungskonflikt verwendet, welcher die Ressourcenkonflikte einschliesst. Ausführliche Erläuterungen inkl. Darstellungen finden sich im Anhang „Nutzungskonflikte“. Der Anhang behandelt die hier aufgeführten Nutzungskonflikte mit CO2-Sequestrierung, der Nutzung von Geothermie und der Förderung von fossilen Energieträgern sowie Steinen, Erden und Industrieminerale.
CO2-Sequestrierung
(Details siehe Anhang zur TFS-Antwort 103 der swisstopo, Nutzungskonflikte, Kapitel 2)
Chevalier et al. (2010) analysierten die Geologie unter dem Gebiet des Schweizer Molasse Beckens auf das Potential zur Einlagerung von CO2 in verschiedenen Aquiferen. Bemerkenswertes Potential weisen die Formationen Muschelkalk, oberer Malm und untere Kreide sowie der Hauptrogenstein auf. Auf die Standortgebiete für Hochaktive Abfälle (HAA) angewandt ergibt sich auf Grund der Ausdehnung und Tiefe der Formationen lediglich ein geringes Potential. Chevalier et al. haben in ihrer Studie das Potential der Permokarbontröge noch nicht berücksichtigt. Da die Standortgebiete Jura Ost und Nördlich Lägern oberhalb von Permokarbontrögen liegen, muss diese Beurteilung zu einem späteren Zeitpunkt revidiert werden.
Die von den Autoren als Region mit hohem Potenzial bezeichnete Region liegt im Dreieck zwischen Bern, Solothurn und Luzern und befindet sich ausserhalb der vorgeschlagenen Standorte.
Geothermie
(Details siehe Anhang zur TFS-Antwort 103 der swisstopo, Nutzungskonflikte)
Die Region um Baden (AG) weisst den grösste geothermischen Wärmefluss (oft >100 Milliwatt/m2) der Schweiz auf und eignet sich daher besonders für die Nutzung untiefer Geothermie (bis 300m). Diese Form der Erdwärmenutzung steht mit einem eigentlichen Tiefenlager jedoch in keinem Nutzungskonflikt, da dieses in grösseren Tiefen zu liegen kommt. Werden die spezifischen geothermischen Potentiale einzelner Formationen berücksichtigt, so fällt das grösste Potential hauptsächlich auf die von Permokarbontrögen unterlegten Gebieten. Die zerscherten Randbereiche der Tröge, welche eine erhöhte hydraulische Leitfähigkeit aufweisen, sind für die hydrothermale Nutzung von besonderem Interesse. Für petrothermale geothermische Nutzung eignet sich in erster Linie der ungestörte kristalline Sockel. Durch die Lage der Permokarbontröge ergeben sich somit für die Standorte Jura Ost und Nördlich Lägern mögliche Nutzungskonflikte mit hydrothermaler Geothermie. Für petrothermale Geothermie könnte sich mit dem Standortgebiet Zürich Nordost ein möglicher Nutzungskonflikt ergeben. Dort gibt es bislang keine Hinweise auf grössere Permokarbontröge. Die Bohrung bei Benken hat kein Permokarbon angetroffen, sondern direkt das Kristallin erbohrt (Nagra, 2000). Um dort den Zielhorizont für tiefe Geothermie im kristallinen Sockel zu erreichen, muss das Standortgebiet durchbohrt werden, da er unterhalb des Opalinustons liegt. Weitere Ausführungen zu Nutzungskonflikten mit Rohstoffvorkommen unterhalb des Wirtsgesteins finden sich auch in der Antwort auf die Frage an das Technische Forum Sicherheit Frage 48, welche summarisch auch im Anhang in Tabelle 1 aufgeführt ist.
Fossile Energieträger
(Details siehe Anhang zur TFS-Antwort 103 der swisstopo, Nutzungskonflikte, Kapitel 4)
Das Vorkommen von wirtschaftlich nutzbarem konventionellen Erdöl, resp. konventionellem Erdgas ist im Gebiet der Nordschweiz eher unwahrscheinlich. Bis heute konnte einzig durch die Bohrung Entlebuch-1 Erdgas gefördert verwendet, wenn auch nur mit unbefriedigendem Erfolg (Lahusen and Wyss, 1995). Die Sedimente der Permokarbontröge können hingegen als Muttergesteine für sogenannte unkonventionelle Gasvorkommen wie Tightgas oder Coal Bed Methane (Kohleflözgas) dienen. Diese Gasvorkommen könnten gemäss Leu (2008b) womöglich wirtschaftlich gefördert werden, was zu einem möglichen Nutzungskonflikt in den Standortgebieten Jura Ost und Nördlich Lägeren führen könnte. Durch die Anwendung von abgelenkten und horizontalen Bohrungen könnte dieser Konflikt jedoch umgangen werden. Eine Sicherheitsanalyse muss allerdings zeigen, dass die Langzeitsicherheit des Tiefenlagers dadurch nicht beeinträchtigt wird.
Steine und Erden, Industrieminerale
(Details siehe Anhang zur TFS-Antwort 103 der swisstopo, Nutzungskonflikte, Kapitel 5)
Die Villigen- und Wildeggformation um den Bözberg bilden Potential für einen Abbau von Kalk und Mergel, welches z.T. schon heute genutzt wird. Änderungen im Spannungsfeld und Ausbildung von Auflockerungszonen (Dekompaktion) auf Grund von Druckentlastung bei einem exzessiver Abbau sind denkbar. Solche Druckentlastungen könnten sich bis in den Bereich eines Tiefenlagers auswirken, je nach dem in welcher Tiefenlage dieses liegt.
Die Salzlager im mittleren Muschelkalk haben auf Grund ihrer Tiefe (Bohrung Riniken: 740.4 bis 742.7m) (Matter et al., 1987) und Mächtigkeit kaum wirtschaftliche Bedeutung, dies vor allem in Anbetracht der zahlreichen, wirtschaftlichen Vorkommen im Ausland. Der Abbau der weitläufigen Kiesvorkommen in den Standortgebieten Nördlich Lägeren und Zürich Nordost sowie der Abbau in Tongruben (aus quartären Ablagerungen) stellen keinen Nutzungskonflikt mit einem eigentlichen Tiefenlager dar, da sich dieser nur auf oberflächennahe Schichten beschränkt.
d)
Beide Varianten (lange Zugangsstollen, kurze Minischächte) sind technisch machbar. Beide Varianten weisen Vor- und Nachteile auf. Bei der Rampe hat man zum Beispiel grössere Flexibilität in der Anordnung der Oberflächenanlage und die Streckenführung kann den geologischen Verhältnissen angepasst werden. Beim Schacht ist die geologische Erkundung einfacher und es fallen geringere Aushubmengen an; die Schachtlösung wäre finanziell günstiger. Bezüglich der Sicherheit muss abgeklärt werden, ob kurze Minischächte und lange Rampen gleichwertig sind. Kurzfristig gesehen können beide während des Auffahrens abgedichtet und beim Verschluss des Tiefenlagers langfristig versiegelt werden.
Anhang
Anhang zur TFS-Antwort 103 der swisstopo
Referenzen
Chevalier, G., Diamond, L.W. and Leu, W., 2010. Potential for deep geological sequestration of CO2 in Switzerland: a first appraisal. Swiss Journal of Geosciences, 103(3): 427-455.
Grob, H., 2011. Geothermie-Bulletin 5: Erfolgreiche Geothermiebohrung. Grob Gemüse, Bodenacker, 8255 Schlattingen, www.grob-gemuese.ch.
Häring, M., 2001. Technischer Bericht Geothermie-Sondierbohrung Otterbach 2, Basel., Geothermal Explorers Ltd, www.bfe.admin.ch.
Lahusen, P. and Wyss, R., 1995. Erdöl- und Erdgasexploration in der Schweiz: Ein Rückblick. Bulletin der Vereinigung Schweizerischer Petroleumgeologen und -Ingenieure, 62(141): 43-72.
Lemcke, K., 1961. Ein jungpaläozoischer Trog unter dem Süddeutschen Molassebecken. Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft, 113: 176-181.
Leu, W., 2008a. Permokarbon-Kartenskizze (Rohstoffe), Kompilation eines GIS-Datensatzes auf der Basis von bestehenden Unterlagen (Bereich Schweizer Mittelland). Nagra NAB 08-49.
Leu, W., 2008b. Potential der Kohlenwasserstoffressourcen, Schweizer Mittelland und subalpiner Bereich, Nagra NAB 08-35.
xx Maillot et al.,
Marchant, R., Ringgenberg, Y., Stampfli, G., Birkhäuser, P., Roth, P. and Meier, B., 2005. Paleotectonic evolution of the Zürcher Weinland (northern Switzerland), based on 2D and 3D seismic data. Eclogae geologica Helvetica,, 98: 345-362.
Matter, A., Peters, T., Bläsi, H.-R., Meyer, J., Ischi, H. and Meyer, C., 1988. Sondierbohrung Weiach, Geologie, Nagra NTB 86-01.
Matter, A., Peters, T., Isenschmid, C., Bläsi, H.-R. and Ziegler, H.-J., 1987. Sondierbohrung Riniken Geologie, Nagra NTB 86-02.
Müller, W.H., Naef, H. and Graf, H.R., 1999. Geologische Entwicklung der Nordschweiz, Neotektonik und Langzeitszenarien Zürcher Weinland.
Nagra, 2000. NTB 00-01, Sondierbohrung Benken Untersuchungsbericht.
Nagra, 2008. NTB 08-04, Vorschlag geologischer Standortgebiete für das SMA- und das HAA-Lager. Geologische Grundlagen (Textband und Beilagenband).
Schegg, R., Leu, W., Cornford, C. and Allen, P.A., 1997. New coalification profiles in the Molasse Basin of Western Switzerland: Implications for the thermal and geodynamic evolution of the Alpine Foreland. Eclogae geol. Helv., 90(1): 79-96.
Sprecher, C. and Müller, W.H., 1986. Geophysikalisches Untersuchungsprogramm Nordschweiz: Refexionsseismik 82, Nagra NTB 84-15.
Vollmayr, Theodor and Wendt, 1987. Die Erdgasbohrung Entlebuch-1, ein Tiefenaufschluss am Alpennordrand. Bulletin der Vereinigung Schwizerischer Petroleumgeologen und -Ingenieure, 53(125): 67-79.
Wildi, W., Blondel, T., Charollais, J., Jaquet, J. and Wernli, R., 1991. Tectonique en rampe latérale à la terminaison occidentale de la Haute Chaîne du Jura. Eclogae geol. Helv. , 84(1): 265-277.
BESbswyBESbswyBESbswyBESbswy