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Technical Report NTB 84-24

Permeability, porosity and retardation characteristics of granite samples from the Böttstein Borehole; A laboratory study

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Eine Flüssig-Chromatographie-Methode wurde angewandt, um die Permeabilität, Porosität und einige Retentionsfaktoren einer Reihe von Granitkernen aus 489 bis 670 m Tiefe aus der Sondierbohrung Böttstein im Rahmen des Nagra-Tiefbohrprogramms im nordschweizerischen Grundgebirge abgeteuft wurde, zu bestimmen. Die Proben wurden sowohl aus Kernen mit «alten», verheilten Klüften als auch aus frischem, unzerklüftetem Material geschnitten. Keine dieser Proben liess irgendwelchen Durchfluss bei Druckdifferenzen bis 90 bar erkennen; das heisst, die hydraulischen Durchlässigkeiten lagen durchwegs unter 4·10-14 m sec-1.

Einige Probenzylinder wurden künstlich längs aufgespalten und in der Druckabpresseinrichtung hydrostatisch annähernd auf die ursprüngliche Gesteinsüberlastung komprimiert. Frisches, unzerklüftetes Material wies nun Permeabilitäten von 10-9 bis 10-10 m sec-1 auf, Proben mit wieder aufgespaltenen, verheilten Klüften solche von 10-11 m sec-1. Porositäten waren nur schwierig zu bestimmen, lagen aber durchwegs unter 0.5 %.

Diese künstlichen Spalten zeigten eine starke Tendenz, rasch wieder «zuzuheilen» im Kontakt mit relativ HCO3-reichem Säckinger Wasser, welches für diese Experimente verwendet wurde.

Die vorliegenden Resultate deuten darauf hin, dass der Wassertransport durch den Böttstein-Granit vorwiegend durch Flüssigkeitsdiffusion innerhalb von Mikroporen stattfindet.

Die Retention der sorbierenden Spezies TcO4, Sr2+ und CO2+ innerhalb einer künstlichen Spalte im «frischen» Gestein wurde bestimmt. Es resultierten Werte von 0.16, 0.24 bzw. 0.04, die aber mit äusserster Vorsicht zu interpretieren sind, da diese bei unrealistisch grossen hydraulischen Gradienten (2'800) ermittelt und daher zu hohe Durchflussgeschwindigkeiten gemessen wurden.

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