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Geologische Barrieren
Die geologische Barriere umfasst das Wirtgestein und alle darüberliegenden Gesteine bis zur Erdoberfläche.
Als Wirtgestein wird jener Gesteinskörper bezeichnet, der unmittelbar das Tiefenlager umgibt. Für hochaktive Abfälle werden in Europa als Wirtgestein Kristallin-, Ton- und Salzgesteine in Betracht gezogen. In der Schweiz eignen sich Salzgesteine nicht als Wirtgestein (zu geringe Mächtigkeit, zum Teil Verwendung als Rohstoff).
Kristallingesteine wie Granit entstehen tief im Innern der Erdkruste aus Magma.
Beim Abkühlen entstehen Schrumpfungsrisse und Hohlräume, in denen sich unter geeigneten Bedingungen schöne Kristalle bilden. Störungen entstehen, wenn ein Gesteinskörper den Spannungen nicht mehr standhalten kann. Das Gestein bricht ruckartig oder beginnt sich an Schwächestellen zu verformen.
Landschaft am Grimselpass mit Kristallingesteinen
Bild: Nagra
Entlang dieser Störungen und Klüfte kann Wasser oft relativ einfach und schnell fliessen. Zwischen den ungleichmässig über den Gesteinskörper verteilten Störungszonen gibt es grosse, nur schwach gestörte Bereiche, die wegen ihrer hohen Stabilität für Tiefenlager in Frage kommen würden. Die in diesem Zusammenhang möglicherweise als Wirtgestein geeigneten Kristallingesteine in der Nordschweiz liegen zum Teil tief im Untergrund unter mächtigen Sedimentschichten. Das macht ihre Erkundung schwierig.
Kristallkluft im Felslabor Grimsel. Bild: Comet
Tonformationen zeichnen sich durch ein hervorragendes Isolations- und Abdichtungsvermögen aus sowie durch die Fähigkeit, Wasser und gelöste Inhaltsstoffe während geologischer Zeiträume an sich zu binden.
An der Erdoberfläche sind Tone weich und plastisch. In grösserer Tiefe bilden Tone festes Gestein.
Auf Schadstoffe haben Tone eine Art «Bremswirkung». Sie vermögen viele Schadstoffe zurückzuhalten und zu binden.
Der 175 Millionen Jahre alte Opalinuston enthält in der Tiefe noch zehn bis zwanzig Gramm gelöste Salze pro Liter Porenwasser aus ursprünglichem Meerwasser. Weil solche Anteile von Meerwasser seit vielen Millionen Jahren im Gestein erhalten geblieben sind, gehen Wissenschaftler davon aus, dass sich die Eigenschaften des Gesteins auch in den nächsten paar 100 000 Jahren kaum verändern werden. Er eignet sich daher als Wirtgestein für ein geologisches Tiefenlager.
Beispiel Ammonit, «Leioceras opalinum»
In der Bohrung Benken wurde im Opalinuston dieser sehr gut erhaltene Ammonit der Art «Leioceras opalinum» gefunden. Er wurde durch das Tongestein vor äusseren Einflüssen geschützt und konserviert. Der Name ist auf das opalisierende Schillern der Schale zurückzuführen, das über eine Zeit von zirka 175 Millionen Jahren erhalten geblieben ist. Bild: Comet
Beispiel Salzlager in der Nordschweiz
In Rheinfelden (östlich von Basel) liegt in hundert Meter Tiefe eine etwa fünfzig Meter dicke Salzschicht. Sie befindet sich unterhalb von wasserführenden Schichten. Obwohl Steinsalz extrem leicht wasserlöslich ist, ist die rund 240 Millionen Jahre alte Salzschicht immer noch nicht von Wasser weggelöst worden − trotz ihrer Lage in einer erdbebenintensiven Region. Verantwortlich dafür sind die insgesamt fünfzig Meter dicken tonig-sulfathaltigen Schichten, in welche die Salzschicht eingebettet ist. Sie verhindern das Eindringen von Wasser. Dies zeigt, dass tonige Schichten sehr gute Isoliereigenschaften aufweisen. Bild: Comet