Search

Arbeitsbericht NAB 14-45

Vorbereitung 3D-Seismik für Etappe 3: Studie des Überdeckungsrisikos, Gebiet Südranden

Download

Details

Für Etappe 3 des Sachplanverfahrens geologische Tiefenlager sind in den Standortregionen vertiefende, geologische Untersuchungen (u. a. 3D-seismische Messungen und Sondierbohrungen) notwendig.

Die Nagra bereitet sich darauf vor, die vier Standortgebiete Jura Ost, Jura-Südfuss, Nördlich Lägern und Südranden in der Etappe 3 des Sachplanverfahrens Geologische Tiefenlager 3D-seismisch zu untersuchen. Das Standortgebiet  Zürich Nordost wurde bereits in den 90er Jahren für den Entsorgungsnachweis 3D-seismisch untersucht. Im Standortgebiet  Wellenberg sind aufgrund der lokalen Topographie weitere seismische Messungen nicht sinnvoll. Die Planung und Vorbereitungen der 3D-seismischen Messungen werden für vier potenziell zu untersuchenden Gebiete durchgeführt und in separaten Berichten dokumentiert.

Scharf & Hertrich (2013) haben in ihrer Studie über Vibrations- und Sprengseismik im Gebiet Südranden ein 3D-Survey-Design entwickelt und die Basisparameter hierfür aufgelistet. Auf dieser Grundlage wurde von Kessler & Hertrich (2013) für das Messgebiet Südranden das Liniennetz der Quell- und Empfängerlinien mit dem Softwarepaket OMNI Workshop von GEDGO erstellt und die Qualitätsparameter, wie Überdeckung, Offsets und Azimute, überprüft. Mit Hilfe von detaillierten Luftbildern, topographischen Karten, Shape-Files von Wegen und Flächen mit Einschränkungen und Hangneigungskarten wurden verschiedene Schusspunktplanungsszenarien1 simuliert. Die gleiche Studie beinhaltet auch ein 3D Ray-Tracing und eine Illuminations-Analyse der Schusspunktplanungen auf Grundlage eines geologischen Modells des Messgebietes.

Die vorliegende Studie basiert auf den von Kessler & Hertrich (2013) berechneten Modellen und untersucht die mit der Durchführung der 3D-seismischen Messung verbundenen Risiken. Hierzu wurde zwei grundlegenden Fragen nachgegangen: 

  • Offset- und Mute-Abschätzungen anhand von vorliegenden seismischen Daten
  • Abschätzung der effektiven Überdeckung bei simuliertem Schusspunktausfall

Im ersten Teil der Studie wurde der Offset-Bereich verschiedener geologischer Schichtgrenzen analysiert. Dieser ist von grosser Bedeutung für die Qualitätsabschätzung eines Survey-Designs. Jede Schichtgrenze kann abhängig von ihrer Teufenlage nur von seismischen Spuren mit einem bestimmten maximalen Quell-Empfänger-Abstand (Offset) dargestellt werden. Die vorliegende Studie untersucht den maximalen Offset folgender Schichtgrenzen: 

  • Basis Malm
  • "Leithorizont Blau"
  • Top Lias (Basis Opalinuston)

Die Basis Malm stellt in einem grossen Teil des Messgebietes den ersten stark ausgeprägten Leithorizont dar. Zwischen ihm und der Schichtgrenze des Top Lias wurde manuell ein weiterer starker Reflektor in den vom Madritsch et al. (2013) interpretierten Profilen der 2D-seismischen Messkampagne von 2011/12 ausgewählt. Für beide Horizonte wurde untersucht, in weit diese für die Berechnung der Reststatik im seismischen Daten-Processing herangezogen werden können. Die Schichtgrenze am Top Lias kennzeichnet den Zielhorizont der geplanten Messung. 

Anhand von NMO-korrigierten und statisch korrigierten Einzelschüssen (Records) der 2011/12er Messung im Messgebiet Jura Ost wurden die Offset-Bereiche für die drei Reflektoren untersucht. Für die Basis Malm wurde ein maximaler Offset-Bereich von rund 300 m, für den "Leithorizont Blau" ein maximaler Offset-Bereich von 600 m und für den Top Lias ein maximaler Offset-Bereiche von rund 850 m ermittelt. Diese Offset-Bereiche hängen in erster Linie von der Teufe der Schichtgrenze ab. Diese variiert im Messgebiet, daher variiert der Offsetbereich in ähnlichem Umfang.

Im zweiten Teil der Studie wurde eine Schusspunktplanung mit Ausfallflächen von Anregungspunkten simuliert. Bei der Durchführung einer seismischen 3D-Feldmessung können einzelne Betretungsgenehmigungen (Permits) von geplanten Flächen verweigert werden. Hiervon sind vor allem Anregungspunkte betroffen. Die ausfallenden Punkte beeinflussen den Überdeckungsgrad und die Offset- und Azimut-Verteilung der seismischen 3D-Messung.

Für eine Überdeckungsanalyse und der damit möglicherweise verbundenen Qualitätsbeeinträchtigungen wurde ein Szenario gewählt, in dem bis zu 5 % der Flächen im landwirtschaftlichen Bereichen, Siedlungen und speziell bei den Sprengpunkten ersatzlos ausfallen. Die zufällig ausgewählten Bereiche (Polygone) wurden als Shape-Files erzeugt und in OMNI Workshop als "Obstacle" im Survey-Design der oben zitierten Studie von Kessler & Hertrich (2013) angewandt.

In der Schusspunktplanungssimulation von Kessler & Hertrich (2013) gab es 35 (0,5 %) Anregungspunkte, die aufgrund von Hindernissen und Sicherheitsabständen ausfielen. Durch die zufällig erzeugten Ausfallflächen sind in der neuen Schusspunktplanungssimulation 320 (4,7 %) aller Anregungspunkte entfernt worden. Es entstanden vor allem in der Überdeckungsverteilung der Near-Offsets einige neue kleinräumige Lücken. Dies ist bei der Überdeckungsanalyse der für die Abbildung der Basis Malm nötigen Offsets im Bereich von 0 bis 300 m erkennbar. Der tiefer liegende "Leithorizont Blau" eignet sich in jedem Falle für die Berechnung der statischen Korrekturwerte im seismischen Daten-Processing. Hier ist eine rund 8- bis 20-fache Überdeckung des gesamten Untersuchungsgebietes flächendeckend gegeben. Die Abbildungsqualität des Zielhorizontes des Top Lias bleibt dagegen von Punktausfällen weitest-gehend unberührt.

Zusammenfassend ist anzumerken, dass die Ausfallsflächen die Qualität der geplanten 3D-seismischen Messung beeinflussen, jedoch ist bei einem Anregungspunkteausfall von rund 6 % die Qualität der Messung noch immer ausreichend um Ihre Ziele zur Erkundung des Untergrundes im Messgebiet Jura Ost zu gewährleisten.

Vorrangige Aufgabe der Schusspunktplanung während der laufenden Messkampagne sollte die tägliche Überprüfung und Optimierung der Near-Offset-Verteilung sein. Durch geschickte Verschiebungen von nicht betroffenen Nachbarpunkten können Lücken in der Near-Offset-Verteilung verkleinert oder ganz vermieden werden. Insgesamt gilt die alte Regel der Seismik, dass dort, wo nicht angeregt und gemessen werden kann, der Nahbereich des Untergrundes nicht erforscht werden kann.

Reden Sie mit und besuchen Sie uns.

Diskutieren Sie mit

Telefon

+41 56 437 11 11


©2021 Nagra, Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle