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Arbeitsbericht NAB 12-56

Analyse des Tonmineralgehalts anhand von Bohrlochmessungen in Bohrungen der Nordschweiz

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Kontinuierliche Profile des Tonmineralgehalts sind wesentlich für die Charakterisierung der Wirt- und Rahmengesteine. An Kern- bzw. Cuttingproben wird in unregelmässigen Abständen der Tonmineralgehalt direkt bestimmt. Dies reicht aber in der Regel nicht für ein kontinuierliches Profil. Petrophysikalische Bohrlochmessungen messen unterschiedliche petrophysikalische Parameter direkt an der Bohrlochwand in kontinuierlichen Profilen (Logs), aus denen sich auch der Tonmineralgehalt errechnen lässt.

Im Grossraum der 5 Nordschweizer Standortgebiete Jura Ost, Jura-Südfuss, Nördlich Lägern, Südranden und Zürich Nordost (Nagra 2008) wurden in mehreren Bohrungen petrophysikalische Bohrlochmessungen durchgeführt. Dabei wurden auch die Wirt- und Rahmengesteine (Effinger Schichten, 'Brauner Dogger', Opalinuston, Lias, Keuper) erfasst. Im Rahmen des vorliegenden Berichts werden Bohrungen analysiert, von denen der Nagra Messungen in den Formationen Effinger Schichten bis zu den potenziellen Aquiferen im Sandsteinkeuper vorliegen. Dazu gehören z. B. Sondierbohrungen der Nagra, Erdölexplorationsbohrungen der SEAG, Erdwärmesonden-(EWS)- und Geothermiebohrungen unterschiedlicher Auftraggeber. Für das Standortgebiet Wellenberg gibt es bereits eine vergleichbare Auswertung (Nagra 1996).

Von den einzelnen Bohrungen liegen Bohrlochmessungen aus unterschiedlichen Jahren und in unterschiedlicher Qualität vor. Es war jedoch für alle Bohrungen in Tab. 1.1 möglich, den Tonmineralgehalt verschiedener Schichten absolut oder relativ zueinander mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen. Eine weitere lithologische Differenzierung – z. B. durch Berechnung des Quarz- oder Karbonatgehalts ist sicher auch wünschenswert, aber mit den Daten der meisten, hier betrachteten Bohrungen nicht sinnvoll möglich. Deswegen wird in diesem Bericht darauf verzichtet.

Für die Berechnung des Tonmineralgehalts wird das gleiche Verfahren angewendet, das in Albert (2008) für unterschiedliche Bohrungen, welche die Effinger Schichten durchteuft haben, vorgestellt wurde. Die Berechnungen beruhen in der Regel auf folgenden Parametern:

  • Summe der natürlichen Gammastrahlung (SGR, CGR, GR),
  • Spezifischer elektrischer Widerstand (FEL, ILD, LLD, RLA5, R64, 64LN) und 
  • Seismische (Sonic-)Ausbreitungsgeschwindigkeit der Kompressionswelle (Vp).

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