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Arbeitsbericht NAB 13-71
Ausgewählte Beobachtungen im Hinblick auf die geologische Langzeitentwicklung des Standortgebiets Wellenberg
Im Rahmen der Untersuchungsphasen I und II des Wellenbergs als geologisches Standortgebiet für ein Tiefenlager für schach- und mittelaktive Abfälle (SMA) wurden Erosionsszenarien erarbeitet und dokumentiert (Klemenz 1993, Nagra 1997). Im vorliegenden Bericht werden im Rahmen von Etappe 2 des Sachplans geologische Tiefenlager (SGT) die seither von Dritten gewonnenen neuen Daten aus dem Engelbergertal und dem Secklisbachtal gesichtet und im Hinblick auf neue Erkenntnisse zur quartären Landschaftsentwicklung und daraus abzuleitende Erosionsszenarien für die nächsten 100'000 Jahre analysiert.
Im Hinblick auf die Erstellung von Erosionsszenarien sind insbesondere folgende Resultate von Bedeutung:
- Felsoberfläche im Engelbergertal: Das neu erstellte digitale Höhenmodell der Felsoberfläche im Engelberger- und im Secklisbachtal zeigt im Bereich des Engelbergertals zwischen Wolfenschiessen Dörfli und Grafenort eine Felsoberfläche von ca. 365 m ü.M., was einer Lockergesteinsmächtigkeit im Tal von ca. 200 m entspricht. Gegenüber der Fels-schwelle von Luzern auf 425 m ü.M. ist das Tal um 60 m übertieft. Eine deutlich stärkere Übertiefung mit Felshöhen auf ca. 0 m ü.M. findet sich im Bereich von Stans bis Buochs, wo der Engelberger- mit den grösseren Reuss- und Aaregletschern zusammen geflossen ist. Im Vergleich zum Gletscher im benachbarten Reusstal ist das System im Engelbergertal isolierter. Es zeichnen sich für einen möglichen nächsten Vorstoss keine grossen Transfluenzen und damit verbundene Änderungen in der Eisdynamik ab.
- Felsoberfläche unter der Rutschung von Altzellen: Verlauf und Neigung der Felsoberfläche sind hier stark durch nach der glazialen Eintiefung entstandene Hanginstabilitäten beeinflusst. Der unterste Teil gegen das leicht übertiefte Engelbergertal hat eine Neigung von 20 bis 25°, was als Abscherwinkel einer ursprünglich tiefgründigen Rutschung im Fels von Altzellen interpretiert wird, welche nach Ausräumung durch den Gletscher und dessen nachfolgenden Rückzug aktiv war. Die Rutschmasse ist im unteren Hangbereich über 250 m mächtig und zumindest im oberen Teil spät- und postglazialen Alters. Die höher gelegenen Hangbereiche zeigen Felsneigungen von ca. 18°. Die Rutschablagerungen von 70 bis gut 100 m Mächtigkeit konservieren hier die Neigung der Felsoberfläche. Die Kretenbereiche zeigen Gleichgewichtsneigungen von Hängen, an welchen der Fels heute der Erosion ausgesetzt ist.
- Hangneigungen in der Palfris-Formation: Die durchgeführte Analyse zeigt, dass heute der Erosion ausgesetzte Hänge mit ausgedehnten Vorkommen von Palfris-Formation im Untergrund überall ähnliche Hangneigungen, eine Art Gleichgewichtsneigungen, aufweisen. Im anstehenden Fels liegen die Neigungen typischerweise bei 26 – 33°, flachere Abschnitte sind mit Lockergestein (umgelagerte Palfris-Formation) bedeckt und weisen typischerweise Neigungen von 17 – 25° auf.
Für die Erstellung von Erosionsszenarien wird aufgrund der obgenannten Beobachtungen davon ausgegangen, dass sich auch in Zukunft am Wellenberg die heute beobachteten typischen Hangneigungen einstellen werden. Eine Ausräumung des Tals infolge Vergletscherung und/oder einer Absenkung der lokalen Erosionsbasis kann zu einer Übersteilung der Hänge und erhöhtem Abtrag führen. Dieser wirkt so lange, bis sich die stabilen Hangneigungen wieder einstellen.
Bei Szenarien mit Tieferlegung der lokalen Erosionsbasis ohne Ausräumung der Lockergesteine durch glaziale Tiefenerosion steuern vorwiegend flach- und mittelgründige Rutschungen, sowie Bachprozesse die Neigungen der Fels- und Lockergesteinsoberflächen. Bei Szenarien mit glazialer Tiefenerosion dürften während und kurz nach dem Eisrückzug zusätzlich tiefgründige Rutschungen im Fels die Felsoberfläche im Bereich des unteren Talrands stark überprägen. Diese tiefgründigen Rutschungen werden durch Ablagerung neuer Lockergesteine relativ rasch stabilisiert und die Felsoberfläche im untersten Hangbereich dadurch konserviert. Danach werden flach- bis mittelgründige Rutschungen und Bachprozesse vor allem noch die Form der Oberfläche der Lockergesteinsbedeckung und die Felsoberfläche im oberen Hangbereich bestimmen.
Die in den existierenden Erosionsszenarien von Klemenz (1993) verwendeten Oberflächenneigungen sind mit den neuen Erkenntnissen konsistent. Hingegen spezifiziert Klemenz (1993) nicht den zukünftigen Verlauf der Felsoberfläche für den Fall einer als Reaktion auf eine glaziale Vertiefung des Engelbergertals entstehende vertiefte Rutschung von Altzellen. Dies wird im letzten Teil des vorliegenden Berichts nachgeholt. Dabei wird ein Szenario mit einer glazialen Vertiefung des Engelbergertals um 50 m betrachtet, was dem extremsten glazialen Szenario von Klemenz (1993) entspricht. Zusätzlich werden im Hinblick auf die Abgrenzung von Lagerperimetern in Etappe 2 des SGT auch Szenarien für 100 m und 200 m glaziale Vertiefung erstellt.