Arbeitsbericht NAB 13-80

Seismische Datenbearbeitung der Nagra 2D-Seismik 2011/12 in Tiefe

Résumé

Im Dezember 2011 erteilte die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra) an DMT Petrologic GmbH, Hannover, den Auftrag zur seismischen Datenverarbeitung von 20 reflexionsseismischen Profilen, die im Zeitraum von Oktober 2011 bis März 2012 von der Gesellschaft DMT GmbH & Co. KG gemessen worden waren. Die zu bearbeitenden Daten waren folgenden Umfangs:

1. Anzahl Linien: 20
2. Gesamtlänge: 305,7 km

Die seismische Datenverarbeitung in Zeit, inklusive dem Abgleich mit dem bestehenden 2D-Seismikliniennetz (vgl. Beilage 1), erfolgte zwischen Januar 2012 und März 2013. Die diesbezüglichen Arbeiten sind im Nagra Arbeitsbericht NAB 13-09 (Rybarczyk, 2013) dokumentiert.

Die im Anschluss an diese Arbeiten durchgeführte Bearbeitung im Tiefenbereich erfolgte in Anlehnung an die Reprozessierung von bestehenden seismischen Profilen in der Nordschweiz 2010/2011 (Rybarzcyk, 2012) und wurde im März 2014 abgeschlossen. Der vorliegende Bericht dient der Dokumentation dieser Arbeiten. Die Abbildungen zum Text sind aus Gründen der Berichts-Lesbarkeit vollständig in den Anhängen A1 und A2 des Berichts abgelegt. Im Text wird auf die Abbildungen in diesen Anhängen verwiesen. Die Ergebnisse der Datenverarbeitung in Tiefe in Form der tiefenmigrierten Seismikprofile sind in Anhang A3 illustriert.

Arbeitsbericht NAB 13-78

Extent and shape of the EDZ around underground structures of a geological repository for radioactive waste – A sensitivity study for the Opalinus Clay formation in the proposed siting regions in Northern Switzerland

Résumé

Beim Bau und Betrieb eines geologischen Tiefenlagers entwickelt sich im Umfeld der Untertagebauwerke eine Auflockerungszone, die nach Lagerverschluss einen möglichen Freisetzungspfad für Radionuklide darstellt und somit im Rahmen der Langzeit-Sicherheitsanalysen zu berücksichtigen ist. Die Wirksamkeit dieses Freisetzungspfads hängt nicht nur von der Form und der räumlichen Erstreckung der Auflockerungszone ab, sondern auch von der Art der Gebirgsauflockerung. In überkonsolidierten Tonformationen zeigen sowohl empirische Befunde als auch experimentelle Untersuchungen ausnahmslos, dass Spröddeformation des Gebirges der vorherrschende Mechanismus ist, d.h. die Auflockerungszone wird durch diskrete, exkavationsbedingte Trennflächensysteme gebildet.

Zu diesem Zweck wurden mit einem sogenannten FEMDEM Modell (Methode der hybriden finiten Elemente) rissmechanische Sensitivitätsstudien zur Abschätzung der Auflockerungszone im Umfeld eines geologischen Tiefenlagers durchgeführt. Konkret wurden 3 verschiedene Lagerkomponenten modelliert, nämlich ein BE/HAA-Lagerstollen, eine SMA-Lagerkaverne (Typ K09) und ein Schachtquerschnitt. Die durchgeführten Sensitivitätsstudien beziehen sich auf ein geologisches Tiefenlager im Opalinuston in den potenziellen Standortgebieten in der Nordschweiz. Der Schwerpunkt der rissmechanischen Modellierungen lag auf der Erstellung eines Katalogs von charakteristischen Rissbildern in der Umgebung der Untertagebauwerke unter Berücksichtigung der konzeptionellen und parametrischen Ungewissheiten in den vorgeschlagenen Standortregionen. Es sind dies:

• der Einfluss der Lagertiefe und der Gebirgsspannungs-Anisotropie

• der Einfluss der geomechanischen Eigenschaften des Wirtgesteins;

• der Einfluss der notwendigen Ausbaumassnahmen

• der Einfluss der Rückbildung der Auflockerungszone nach der

• Verfüllung der BE/HAA Lagerstollen mit quellfähigem Bentonit

Als maximale Tunnelkonvergenz wurden Werte bis zu 4% angenommen, so dass die in diesem Bericht ermittelten Rissbilder eine konservative Abschätzung der zu erwartenden Ausdehnung der Auflockerungszone darstellen. Die berechneten Rissbilder in Form eines digitalen Rissinventars (Risstyp, Risslänge, Rissorientierung, Rissbreite, vergl. Anhang) liefern die Grundlage für die quantitative Abschätzung der effektiven hydraulischen Durchlässigkeit der Auflockerungszone im Rahmen weiterführender hydraulischer Modellierungen (Alcolea et al. 2014).

Arbeitsbericht NAB 13-75

Charakterisierung der Lockergesteinsaquifere für die Modellierung der Biosphäre

Résumé

Im vorliegenden Bericht sind hydrogeologische Grundlagendaten der Lockergesteinsaquifere und der Fliessgewässer an den potenziellen Exfiltrationsorten der Tiefenaquifere zusammengestellt. Der Bericht liefert damit Grundlagen für die Modellierung der Biosphäre im Rahmen von SGT Etappe 2.

Arbeitsbericht NAB 13-71

Ausgewählte Beobachtungen im Hinblick auf die geologische Langzeitentwicklung des Standortgebiets Wellenberg

Résumé

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.

Arbeitsbericht NAB 13-70

Härterippen in den Effinger Schichten am Jura-Südfuss zwischen Olten und Auenstein

Résumé

und Fragestellung

Die Effinger Schichten (Effingen-Member der Wildegg-Formation) 1 bestehen aus z.T. sandigen Kalkmergeln mit eingeschalteten z.T. sandigen, tonigen Kalken und vereinzelt ''reinen'' Kalken (Karbonatgehalt > 90 %). Die Effinger Schichten lassen sich in Kalkmergel- und Kalkbankabfolgen unterteilen (vgl. Deplazes et al. 2013). Die offenbar sehr gute Korrelierbarkeit einiger Kalkbankabfolgen zwischen den Bohrungen Pfaffnau-1 (Büchi et al. 1965), EWS-Bohrung Oftringen (Albert & Bläsi 2008), Gösgen-SB2 (Albert et al. 2009), EWS Aarau (Sachs et al. 2012a), EWS Küttigen-2 (Albert et al. 2007), EWS Biberstein (Sachs et al. 2012b) und SB Schafisheim (Matter et al. 1988) (Fig. 1) führte zur Frage, ob sich diese postulierte Durchgängigkeit der Kalkbankabfolgen in der Morphologie durchpaust und die Kalkbankabfolgen mit dem Digitalen Terrainmodell der Amtlichen Vermessung (DTM-AV) kartiert werden können. Falls dies möglich ist, lassen sich so eventuell laterale Mächtigkeitsänderungen (z.B. vermutete Mächtigkeitsabnahme zwischen EWS-Küttigen und Schafisheim; Fig. 1) oder das Ausdünnen oder Auskeilen von Schichten (z.B. das vermutete Ausdünnen der Gerstenhübel-Schichten (Gerstenhübel-Bed) von Ost nach West im Untersuchungsgebiet; Fig. 1) besser eingrenzen. Andererseits könnten Lage und Verlauf dieser Bänke an der Oberfläche auch ergänzende Hinweise zur Tiefenlage darunter liegender Schichten und zu möglichen tektonischen Störungen liefern. Diesen Fragen sollte am Jura-Südfuss zwischen Olten und Auenstein nachgegangen werden, wo mit den Bohrungen Gösgen-SB2, EWS Aarau, EWS Küttigen-2 und EWS Biberstein sowie dem Steinbruch Jakobsberg bei Auenstein an fünf Punkten eine Eichung der Ober-flächendaten möglich ist. In dieser Region bilden die Effinger Schichten am Fuss der ersten Jurafalten (von West nach Ost: Hauenstein-Dottenberg-, Gugen-, Leutschenberg-Beguttenalp- und Gisliflue-Antiklinalen) eine sanfte Combe2 zwischen der Härterippe des Hauptrogensteins im Norden und der Malmkalke (Balsthal- und Villigen-Formation) entlang der Aare. In und vor allem zwischen den Siedlungen Mahren, Lostorf, Stüsslingen, Erlinsbach, Küttigen, Biberstein und Auenstein sind verschiedentlich Geländeformen erkennbar, die auf Schichtstufen innerhalb der Effinger Schichten zurückgeführt werden können. Es galt abzuklären, wie präzise diese Geländestufen mit Hilfe des hoch auflösenden DTM-AV (2 m-Raster) kartiert und inwieweit sie untereinander und mit den in den genannten Bohrungen beschriebenen Kalkbankabfolgen korreliert werden können. Die vorliegende Studie wurde vor Fertigstellung des Geologischen Atlasblattes Aarau (Jordan et al. 2011a) begonnen und ihre Resultate wurden bei der Erstellung dieser geologischen Karte berücksichtigt.

Arbeitsbericht NAB 13-68

Sachplan geologische Tiefenlager Etappe 2
Standortareal JO-3+-Kombi
im Planungsperimeter Jura-Ost
für die Oberflächenanlage
eines geologischen Tiefenlagers
Kombi Planungsstudie
September 2013

Résumé

Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.

Arbeitsbericht NAB 13-67

Sachplan geologische Tiefenlager Etappe 2
Standortareal JO-3+-HAA
im Planungsperimeter Jura-Ost
für die Oberflächenanlage eines
geologischen Tiefenlagers HAA
Planungsstudie
September 2013

Résumé

Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.

Arbeitsbericht NAB 13-66

Sachplan geologische Tiefenlager Etappe 2
Standortareal JO-3+-SMA
im Planungsperimeter Jura-Ost
für die Oberflächenanlage eines
geologischen Tiefenlagers SMA
Planungsstudie
September 2013

Résumé

Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.

Arbeitsbericht NAB 13-65

Geologische Grundlagen zur bautechnischen Machbarkeit der untertägigen Anordnung von Elementen einer Oberflächenanlage im Planungsperimeter Südranden

Résumé

(Einleitung und Auftrag)

Mit Schreiben vom 31.01.2013 hat die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra) die Dr. Heinrich Jäckli AG beauftragt, im Hinblick auf die Beurteilung der bautechnischen Machbarkeit von oberflächennahen Kavernen im Bereich der SR-Potenzialräume 1, 3 und 4 im Gebiet Südranden (SR), Kanton Schaffhausen (Fig. 1) die tunnelbautechnischen Grundlagen zusammenzustellen und ein geologisches Baugrundmodell zu entwerfen.

Arbeitsbericht NAB 13-64

Sachplan geologische Tiefenlager Etappe 2
Standortareal JS-1-SMA
im Planungsperimeter Jura-Südfuss
für die Oberflächenanlage eines
geologischen Tiefenlagers SMA
Planungsstudie
September 2013

Résumé

Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.

Arbeitsbericht NAB 13-63

Hydrochemie und Isotopenhydrogeologie von Tiefengrundwässern in der Nordschweiz und im angrenzenden Süddeutschland

Résumé

Der vorliegende Bericht behandelt die oberflächennahen und insbesondere die tiefen Grund-wässer in den Sedimentaquiferen im Molassebecken, Faltenjura und Tafeljura der Nordschweiz und des angrenzenden süddeutschen Gebiets. Für die Untersuchungen wurden die bis 2002 vorhandenen hydrogeochemischen Datensätze (Schmassmann et al. 1984, Schmassmann 1990, Pearson et al. 1991, Schmassmann et al. 1992, Biehler et al. 1993, Traber et al. 2002) mit neuen ergänzt und die bisherigen Interpretationen aufgrund dieser neuen Erkenntnisse überprüft und bei Bedarf angepasst. Andererseits wurde die hydrochemische Interpretation auf das grössere Untersuchungsgebiet mit allen geologischen Standortgebieten der Nordschweiz ausgeweitet. Der Bericht liefert in Ergänzung zu den Resultaten der hydrogeologischen Modelle unabhängige Evidenzen für die Fliesssysteme in den Tiefenaquiferen. Zusätzlich liefert er Argumente für den Grundwasserstockwerkbau und allfällige Hinweise auf cross-formation flow.

Für die Beschreibung der Entwicklung der Grundwässer als Funktion von Zeit und Raum in den hydrogeologischen Einheiten im Hangenden und Liegenden potenzieller Wirtgesteinsformationen wurden mehr als 2'300 Datensätze aus der Hydrochemischen Datenbank der Nagra und diversen Projektberichten älteren (u.a. BLFW & GLA Baden-Württemberg 1991, unpublizierte Datenerhebung Malmkalk-Oberschwaben 1993/1994) und neueren Datums (u.a. Interreg IIIA 2008) zusammengestellt. Die geographische Verbreitung der Beprobungslokalitäten mit Bezug auf das Perimetergebiet und die Anzahl vorhandener Grundwasseranalysen reflektieren zu einem gewissen Grad auch die Bedeutung eines Grundwasserleiters (Molasse-Einheiten: 64 Datensätze; Malm-Aquifer: 68; Effinger Schichten: 4; Hauptrogenstein-Aquifer (inkl. Birmenstorfer Schichten und eine Probe aus der Wedelstandstein-Formation): 12; Lias: 9; Keuper-Aquifer: 39; Muschelkalk-Aquifer: 90)

Die chemische und isotopische Zusammensetzung eines Grundwassers wird durch seine Wechselwirkung mit dem Gestein und möglichen Mischungen entlang des Fliesspfades, inklusive Zusickerungen aus und diffusiver Austausch mit hangenen und/oder liegenden Schichten, bestimmt. Aufgrund der unterschiedlichen mineralogischen Zusammensetzung der Lithologien des Tertiär und Jura gegenüber denjenigen der Trias ergeben sich für die Grundwässer in diesen Einheiten typische chemische und isotopische Zusammensetzungen. Die Unterschiede bleiben bis zu einem gewissen Grad auch bei der Mischung mit dem einzigen gleichen Endglied, nämlich ehemaligem Meerwasser (konnates Wasser) erhalten. Oberflächennahe Grundwässer entwickeln sich in allen hydrogeologischen Einheiten vornehmlich in den Lithologien, von welchen sie beprobt wurden. Die Verweilzeiten im Untergrund von solchen Wässern variieren zwischen wenigen Monaten bis einigen Jahrzehnten. In den tiefen Grundwässern wird in allen hydrogeologischen Einheiten der Einfluss von Mischungen mit älteren Grundwasserkomponenten grösser. Die mittleren Verweilzeiten solcher Mischungen im Untergrund variieren über einen Bereich von wenigen hundert bis mehreren Millionen von Jahren. Einflüsse von pleistozänen, glazialen Komponenten sind in den Molasseeinheiten, dem Malm-Aquifer, dem Keuper-Aquifer und dem Muschelkalk-Aquifer ersichtlich. In den zentralen Bereichen des schweizerischen und süddeutschen Molassebeckens treten in allen hydrogeologischen Einheiten hoch mineralisierte (konnate) Tiefengrundwässer mit z.T. gegenüber Meerwasser deutlich erhöhter Mineralisation und unter mehrheitlich stagnierenden Bedingungen auf.

Die hydrochemischen Daten aus den verschiedenen hydrogeologischen Einheiten zeigen, dass die durch die Wechselwirkung mit dem Gestein erworbenen charakteristischen Unterschiede insbesondere im Molassebecken von nordöstlich des Faltenjuras bis zur Randzone des Hegau-Bodensee-Grabens ungestört vorhanden sind. In diesem Gebiet ist ein intakter Stockwerkbau vorhanden, wobei die gering durchlässigen Lithologien des Doggers, Lias und Gipskeupers die Stockwerke Tertiär/Malm-Aquifer, Keuper-Aquifer und Muschelkalk-Aquifer effizient trennen.

Über das ganze erweiterte Untersuchungsgebiet weisen die hydrochemischen Daten auf eine Kommunikation zwischen den Molasseeinheiten und dem Malm-Aquifer hin. In tektonisch beanspruchten Regionen, insbesondere am Rand zum Faltenjura, gibt es Anzeichen, dass diese Kommunikation bis in den tiefer liegenden Hauptrogenstein-Aquifer und die Birmenstorfer Schichten reicht. Eine Verbindung zu tiefer liegenden hydrogeologischen Einheiten ist aber auch hier nicht offensichtlich.

Innerhalb des Falten- und Tafeljuras liegen komplexe Verhältnisse vor und es kommt teilweise zu formationsübergreifenden Verbindungen zwischen den hydrogeologischen Einheiten der Trias, des Kristallins und des Permokarbons (z.B. Thermalwässer). Im Hegau-Bodensee-Graben scheinen solche Verbindungen aufgrund der vorliegenden Daten wiederum auf die Molasseeinheiten und den Malm-Aquifer beschränkt zu sein.

Im Raum des Hegau-Bodensee-Grabens und besonders östlich davon im süddeutschen Molassebecken ist eine gewisse Kommunikation aufgrund der hydrochemischen Verwandtschaft auch in den Tiefengrundwässern des Lias, des Keuper-Aquifers und Muschelkalk-Aquifers angezeigt. Dabei ist zu beachten, dass es sich hier um Grundwässer mit sehr hohen Verweilzeiten handelt.

Eine Überlagerung von Fliesssystemen ist zudem häufig in Exfiltrationsgebieten zu beobachten.

Arbeitsbericht NAB 13-61

Sachplan geologische Tiefenlager Etappe 2
Standortareal WLB-1-SMA
im Planungsperimeter Wellenberg
für die Oberflächenanlage eines
geologischen Tiefenlagers SMA
Planungsstudie
September 2013

Résumé

Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.

Arbeitsbericht NAB 13-60

Vorbereitung 3D-Seismik für Etappe 3:
Survey-Design-Studie, Gebiet Südranden

Résumé

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

Das Zürcher Weinland (jetzt Zürich Nordost) wurde bereits in den 90er Jahren für den Ent-sorgungsnachweis 3D-seismisch untersucht und am Wellenberg sind aufgrund seiner Topographie weitere seismische Messungen nicht sinnvoll. Da gemäss Sachplan geologische Tiefenlager noch nicht entschieden ist, welche Standortgebiete am Ende von Etappe 2 zurückgestellt werden, bereitet sich die Nagra darauf vor, die anderen vier Standortgebiete Jura Ost, Jura-Südfuss, Nördlich Lägern und Südranden zu untersuchen. Die Planung und Vorbereitungen der 3D-seismischen Messungen werden daher für die vier potenziell zu untersuchenden Gebiete durchgeführt und in separaten Berichten dokumentiert.

Der vorliegende Bericht beschreibt die Bestimmung der Messgeometrie für das provisorisch geplante Messgebiet Jura Ost, westlich der Stadt Brugg im Kanton Aargau.

Die interessierenden Tiefen liegen im Bereich von etwa 300 bis 800 m, mit dem Schwerpunkt Basis Opalinuston, dessen Tiefenlage von ca. 450 bis 550 m reicht.

Für die voll überdeckte und voll migrierte Untergrundfläche wurden vom Auftraggeber ~28 km², bezogen auf einen Gesamtaperturbetrag von 75 %, angegeben.

Der Charakter der 3D-Seismik ist als sehr hochauflösend anzusehen, da einerseits sehr flach liegende Reflexionshorizonte und andererseits kleinräumige tektonische Störungen aufgelöst werden sollen.

Fig. 1 zeigt die seismische Linie 12-NS-04. Diese verläuft S-N durch das Standortgebiet Südranden im Fallen der geologischen Schichten

Arbeitsbericht NAB 13-59

Vorbereitung 3D-Seismik für Etappe 3:
Survey-Design-Studie, Gebiet Nördlich Lägern

Résumé

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

Das Zürcher Weinland (jetzt Zürich Nordost) wurde bereits in den 90er Jahren für den Entsorgungsnachweis 3D-seismisch untersucht und am Wellenberg sind aufgrund seiner Topographie weitere seismische Messungen nicht sinnvoll. Da gemäss Sachplan geologische Tiefenlager noch nicht entschieden ist, welche Standortgebiete am Ende von Etappe 2 zurückgestellt werden, bereitet sich die Nagra darauf vor, die anderen vier Standortgebiete Jura Ost, Jura-Südfuss, Nördlich Lägern und Südranden zu untersuchen. Die Planung und Vorbereitungen der 3D-seismischen Messungen werden daher für die vier potenziell zu untersuchenden Gebiete durchgeführt und in separaten Berichten dokumentiert.

Der vorliegende Bericht beschreibt die Bestimmung der Messgeometrie für das provisorisch geplante Messgebiet Jura Ost, westlich der Stadt Brugg im Kanton Aargau.

Die interessierenden Tiefen liegen im Bereich von etwa 250 bis 1'500 m, mit dem Schwerpunkt Basis Opalinuston, dessen Tiefenlage von ca. 500 bis 1'000 m reicht.

Für die voll überdeckte und voll migrierte Untergrundfläche wurden vom Auftraggeber ~74 km², bezogen auf einen Gesamtaperturbetrag von 75 %, angegeben.

Der Charakter der 3D-Seismik ist als sehr hochauflösend anzusehen, da einerseits sehr flach liegende Reflexionshorizonte und andererseits kleinräumige tektonische Störungen aufgelöst werden sollen.

Fig. 1 zeigt die seismische Linie 11-NS-04. Diese verläuft SSE-NNW quer durch das Standortgebiet Jura-Ost im Fallen der geologischen Schichten

Arbeitsbericht NAB 13-58

Vorbereitung 3D-Seismik für Etappe 3:
Survey-Design-Studie, Gebiet Jura-Südfuss

Résumé

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

Das Zürcher Weinland (jetzt Zürich Nordost) wurde bereits in den 90er Jahren für den Entsorgungsnachweis 3D-seismisch untersucht und am Wellenberg sind aufgrund seiner Topographie weitere seismische Messungen nicht sinnvoll. Da gemäß Sachplan geologische Tiefenlager noch nicht entschieden ist, welche Standortgebiete am Ende von Etappe 2 zurückgestellt werden, bereitet sich die Nagra darauf vor, die anderen vier Standortgebiete Jura Ost, Jura-Südfuss, Nördlich Lägern und Südranden zu untersuchen. Die Planung und Vorbereitungen der 3D-seismischen Messungen werden daher für die vier potenziell zu untersuchenden Gebiete durchgeführt und in separaten Berichten dokumentiert.

Der vorliegende Bericht beschreibt die Bestimmung der Messgeometrie für das provisorisch geplante Messgebiet Jura Ost, westlich der Stadt Brugg im Kanton Aargau.

Die interessierenden Tiefen liegen im Bereich von etwa 350 bis 1'300 m, mit dem Schwerpunkt Basis Opalinuston, dessen Tiefenlage von ca. 350 bis 750 m reicht.

Für die voll überdeckte und voll migrierte Untergrundfläche wurden vom Auftraggeber ~54 km², bezogen auf einen Gesamtaperturbetrag von 75 %, angegeben.

Der Charakter der 3D-Seismik ist als sehr hochauflösend anzusehen, da einerseits sehr flach liegende Reflexionshorizonte und andererseits kleinräumige tektonische Störungen aufgelöst werden sollen.

Fig. 1 zeigt die seismische Linie 11-NS-42. Diese verläuft S-N durch das Standortgebiet Jura Südfuss im Fallen der geologischen Schichten

Arbeitsbericht NAB 13-57

Vorbereitung 3D-Seismik für Etappe 3:
Survey-Design-Studie, Gebiet Jura Ost

Résumé

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

Das Zürcher Weinland (jetzt Zürich Nordost) wurde bereits in den 90er Jahren für den Entsorgungsnachweis 3D-seismisch untersucht und am Wellenberg sind aufgrund seiner Topographie weitere seismische Messungen nicht sinnvoll. Da gemäß Sachplan geologische Tiefenlager noch nicht entschieden ist, welche Standortgebiete am Ende von Etappe 2 zurückgestellt werden, bereitet sich die Nagra darauf vor, die anderen vier Standortgebiete Jura Ost, Jura-Südfuss, Nördlich Lägern und Südranden zu untersuchen. Die Planung und Vorbereitungen der 3D-seismischen Messungen werden daher für die vier potenziell zu untersuchenden Gebiete durchgeführt und in separaten Berichten dokumentiert.

Der vorliegende Bericht beschreibt die Bestimmung der Messgeometrie für das provisorisch geplante Messgebiet Jura Ost, westlich der Stadt Brugg im Kanton Aargau.

Die interessierenden Tiefen liegen im Bereich von etwa 250 bis 1'000 m, mit dem Schwerpunkt Basis Opalinuston, dessen Tiefenlage von ca. 300 bis 700 m reicht.

Für die voll überdeckte und voll migrierte Untergrundfläche wurden vom Auftraggeber 86,25 km², bezogen auf einen Gesamtaperturbetrag von 75 %, angegeben.

Der Charakter der 3D-Seismik ist als sehr hochauflösend anzusehen, da einerseits sehr flach liegende Reflexionshorizonte und andererseits kleinräumige tektonische Störungen aufgelöst werden sollen.

Fig. 1 zeigt die seismische Linie 11-NS-04. Diese verläuft SSE-NNW quer durch das Standortgebiet Jura-Ost im Fallen der geologischen Schichten

Arbeitsbericht NAB 13-56

Thermo-hydraulic modelling of the temperature distribution in the siting region Nördlich Lägern

Résumé

Für die Einengung der möglichen Standortgebiete im Rahmen der Etappe 2 des Sachplans geologische Tiefenlager auf mindestens 2 Standortgebiete je Abfallart müssen alle Gebiete im Rahmen des sicherheitstechnischen Vergleichs umfassend bewertet werden. In diese Bewertung fliessen neben zahlreichen anderen Aspekten auch die thermo-hydraulischen Zustände der jeweiligen Standortgebiete mit ein. Der vorliegende Bericht beschreibt die zu diesem Zweck durchgeführten thermo-hydraulischen Simulationen für das Standortgebiet Nördlich Lägern.

Die hydraulischen Simulationen, die die Grundlage für die hier vorgestellten thermo-hydraulischen Simulationen bilden, sind umfassend in Luo et al. (2014) beschrieben. Die zusätzlich benötigten Parameter und Randbedingungen, die für die vorliegenden Simulationen genutzt wurden, beruhen hauptsächlich auf geophysikalischen Messungen der Tiefbohrung Weiach bzw. der nahegelegenen Tiefbohrung Benken, aus denen durch 1D Inversionen die benötigten Parameter errechnet wurden.

Es wurden insgesamt 5 Fälle berechnet, die sich durch unterschiedliche Annahmen bezüglich der thermischen Randbedingungen unterscheiden. Der Referenzfall bezieht sich auf ein steady-state Szenario, bei dem die Randbedingungen aus den 1D Inversionen der Messwerte aus den Tiefbohrungen entnommen wurden. Die Ergebnisse zeigen die zu erwartende Zunahme der Temperatur mit zunehmender Tiefe, die maximalen Temperaturen werden im tiefsten Teil des Modells erreicht.

Während den regionalen Störungen im Referenzfall eine Durchlässigkeit von 1e-7 m/s zugewisen wurde, werden diese Flächen in Variante 1 mit Durchlässigkeiten von 1e-15 m/s belegt. Dies ermöglicht es, die Rolle von Störungen, die bei geeigneten Durchlässigkeiten einen Austausch von Grundwasser auch zwischen den hydrogeologischen Einheiten erlauben, abzuschätzen. Die Ergebnisse dieser Simulation zeigen, dass im Allgemeinen die Temperaturen etwas höher sind als im Referenzfall, da kein Grundwasseraustausch zwischen den einzelnen hydrogeologischen Einheiten entlang der Störungen möglich ist.

Variante 2 unterscheidet sich vom Referenzfall durch die Annahme von abnehmenden Temperaturen an der Oberfläche, so dass, wenn auch vereinfacht, der Einfluss von Eiszeiten abgeschätzt werden kann. Es zeigt sich, dass bei gleichbleibendem basalen Wärmefluss und abnehmenden Oberflächentemperaturen auch im Untergrund tiefere Temperaturen gemessen werden. Diese treten zeitlich versetzt ein, da die Änderungen der Oberflächentemperatur nur langsam bis in tiefere Bereiche des Modells propagieren.

Während in den zuvor beschriebenen Varianten sowie im Referenzfall ein einheitlicher basaler Wärmefluss angewandt wurde, wurde dieser für Variante 3 räumlich variiert. Es wurde ein von Ost nach West linear zunehmender, basaler Wärmefluss zugewiesen, um so die Temperaturanomalien im Raum Bad Zurzach - Unteres Aaretal (westlich des Modelliergebiets) zu berücksichtigen. Die aus dieser Variante resultierenden Temperaturen zeigen im Vergleich zum Referenzfall niedrigere Temperaturen im Osten (hier ist, wieder im Vergleich zum Referenzfall, der basale Wärmefluss niedriger) und höhere Temperaturen im Westen (hier ist der basale Wärme-fluss höher als im Referenzfall). Ausserdem zeigen die Simulationen, dass untiefe Bereiche deutlich von den Oberflächentemperaturen beeinflusst werden, während in tieferen Bereichen der basale Wärmefluss die Temperaturverteilung dominiert.

Variante 4 unterscheidet sich vom Referenzfall durch eine zusätzlich radiogene Wärmeproduktion der im Modell berücksichtigten Einheiten; im Referenzfall wurde diese zusätzliche Wärmequelle vernachlässigt. Diese zusätzliche Wärme entsteht beim Zerfall radioaktiver Isotope bestimmter Minerale. Die Ergebnisse der Simulationen dieser Variante zeigen jedoch praktisch keine Auswirkung auf die Temperaturverteilung im Untergrund. Dies zeigt, dass der basale Wärmefluss bzw. die Oberflächentemperatur einen weitaus höheren Einfluss auf die erreichten Temperaturen hat als die radiogene Wärmeproduktion der berücksichtigten Einheiten im Modell.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass wie erwartet die Temperaturen im Untergrund massgeblich vom basalen Wärmefluss, den hydraulischen Eigenschaften der Störungen und der Oberflächentemperatur beeinflusst werden. Andere Effekte wie die hydrogeologischen Verhältnisse abseits von Störungen oder die radiogene Wärmeproduktion der Gesteine selber haben keine bzw. nur vernachlässigbar kleine Auswirkung auf die Temperaturverteilung im Untergrund des Modellgebiets

Arbeitsbericht NAB 13-55

Projektstudie für eine Schmelzanlage zur Behandlung radioaktiv kontaminierter / aktivierter metallischer Reststoffe

Résumé

Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.

Arbeitsbericht NAB 13-52

Anaerober Abbau und Gasbildungskinetik für SMA in geologischen Tiefenlagern

Résumé

Der Bericht enthält keine Zusammenfassung.

Arbeitsbericht NAB 13-51

Water and air permeability tests on deep core samples from Schlattingen SLA-1 borehole

Résumé

(Background and Scope)

The Department of Geotechnical Engineering and Geosciences of the Universitat Politècnica de Catalunya in Barcelona (UPC) was requested by NAGRA to perform a geomechanical testing program on two core samples extracted from a deep geothermal well near the village of Schlattingen in the Molasse Basin of Northern Switzerland. The laboratory studies are aimed at characterising the fluid and gas transport behavior of two candidate host rock formations for the disposal of radioactive waste, namely the so-called 'Brown Dogger' (stratigraphic sequence of Callovian, Bathonian and Bajocian age) and the Opalinus Clay. The investigation programme comprises basic geotechnical identification tests, determination of the water retention behaviour and water / gas permeability tests in a triaxial cell. The results of the laboratory investigations will feed in Nagra’s data base on gas related host rock properties. The electronic data base is enclosed in Appendix A.

The initial characterisation program included the definition of the initial state of the tested materials (water content, dry density, density of solids, initial suction, and pore size density function with mercury intrusion porosimetry MIP / nitrogen adsorption). The first stage of the program was intended to provide quantitative data to calibrate hydraulic and two-phase flow properties through MIP (pore size distribution assimilated to water retention curve), water retention tests (psychrometer measurements), as well as water permeability tests at different (effective) stress states and hydraulic gradients that allowed accounting for the change in permeability with void ratio. The different stress states were attained after isotropic compression under controlled confining stress rate and specified water back-pressure. These tests also allowed determining compressibility on loading/unloading of the intact material. The main stage of the program was devoted to study the influence of the stress state under isotropic conditions on the air permeability of initially water saturated samples. Four controlled-volume rate air injection experiments were performed in a triaxial cell by testing two different rock samples under two isotropic stress states (flow was always orthogonal to bedding planes). Two different maximum air injection pressures were attained at high and constant air injection rate (100 mL/min) before shut-in and air dissipation. The maximum air injection pressures were in one case below the air-entry value determined by MIP and around the air-entry value in the second case. Particular emphasis was placed in monitoring sample volume changes (axial strains) during air injection and dissipation stages. Tests were performed during July 2011 and July 2012.

The present report includes the following information for each rock type:

• Documentation of sample and synthetic pore water preparations, experimental set-up and detailed water and air test protocols followed.

• Definition of the initial sate (water content, dry density, density of solids and initial suction), as well as mercury intrusion porosimetry / nitrogen adsorption tests and water retention results (psychrometer measurements during main drying starting from initial conditions).
• Controlled stress rate isotropic compression results under controlled water pressure and their corresponding compressibility.

• Water permeability determined at four different stress states (total stresses of 10, 11.75, 13.25 and 15 MPa), which will be used to assess the void ratio dependence on water permeability. Constant backpressure conditions (downstream between 0.5 and 2 MPa and upstream between 2 and 8.5 MPa) were used to determine water permeability under steady state conditions and flow orthogonal to bedding planes.

• Air permeability results at two different maximum air injection pressures (below the air-entry value determined by MIP at a maximum air pressure of 14 MPa and around the air-entry value at 18 MPa). Time evolution of upstream and downstream pressures, as well as outflow volume and sample volume changes, during the injection and dissipation stages. There was no post-mortem sample characterisation after finishing the air tests.

Arbeitsbericht NAB 13-50

Wasserführende Systeme in den Effinger Schichten

Résumé

Im Rahmen des Sachplanverfahrens wurden im Raum Nordschweiz verschiedene potenzielle Standortgebiete für die Lagerung radioaktiver Abfälle identifiziert (Nagra 2008; Fig. 1). Die dabei betrachteten Gesteinseinheiten umfassen

• Opalinuston (Nordschweiz)

• 'Brauner Dogger' (östliche Nordschweiz)

• Effinger Schichten (Jura-Südfuss).

Wegen des geringen Grads an lithologischer Heterogenität sowie auf Grund hydrogeologischer und hydrochemischer Argumente wird der Opalinuston als diffusives System betrachtet, in welchem advektiver Transport entlang diskreter Strukturen im Basisfall nicht berücksichtigt wird (Nagra 2002, Kapitel 5.5). In Sensitivitätsanalysen werden u.a. hypothetische, durchlässige Diskontinuitäten angenommen, welche das Lager mit den Aquiferen verbinden (Nagra 2002, Kapitel 6.7). Hierfür gibt es hingegen keine unabhängigen Feldevidenzen, somit bleibt dies eine eher theoretische Betrachtung ("what if?"-Fälle). In den Wirtgesteinseinheiten 'Brauner Dogger' und Effinger Schichten ist der Grad der lithologischen Heterogenität vergleichsweise deutlich höher, und angesichts der im Vergleich zum Opalinuston teilweise geringeren Tonmineral-gehalte ist die Selbstversiegelungsfähigkeit reduziert (Nagra 2009, Jolley et al. 2007). Der vorliegende Bericht beschränkt sich auf die Betrachtung der potenziell wasserführenden Strukturen in den Effinger Schichten, wogegen der 'Braune Dogger' in Mazurek (2013) charakterisiert wird. Die hauptsächliche Zielsetzung umfasst die Herleitung und das strukturelle Verständnis von hypothetischen Fliesspfadgeometrien auf verschiedenen Massstäben.

Die Effinger Schichten sind ein potenzielles Wirtgestein für die Lagerung von schwach- und mittelaktiven Abfällen im Standortgebiet Jura-Südfuss (Fig. 1). Die wichtigsten Bohrungen und Oberflächenaufschlüsse, welche zur Charakterisierung der Effinger Schichten beitragen, sind in Tab. 1 und Fig. 2 zusammengestellt. Die wichtigste Informationsquelle ist hierbei die nahe Bohrung Oftringen, welche einerseits ein vollständig gekerntes Profil aufweist, andererseits auch geophysikalische Logs von hoher Qualität sowie andere Informationen geliefert hat. Zudem kommen hier die Effinger Schichten in einem relevanten Tiefenbereich vor. Relevant sind des Weiteren die Bohrungen von Gösgen und Küttigen sowie die Steinbrüche Jakobsberg und Schümel. Der Beitrag der anderen in Fig. 2 dargestellten Bohrungen ist aus verschiedenen Gründen beschränkt (fehlender Kern, grosse Distanz zum Standortgebiet, s. Tab. 1).

Arbeitsbericht NAB 13-49

Nagra Biosphere Modelling:
Review of Generic Data

Résumé

Nagra uses a compartment model for representing the distribution of radionuclides in the biosphere following release from a deep geological repository and for calculating potential effective radiation doses to persons. The current model, which builds on Nagra's previous biosphere model TAME, is implemented in a software application and is referred to as the Swiss Biosphere Assessment Code, SwiBAC.

Parameter values for representing important radionuclides in the biosphere model were last reviewed and updated for Stage 1 of the ongoing siting procedure for deep geological reposi-tories in Switzerland in 2008. This report presents a review of element-dependent data within SwiBAC with the aim of updating Nagra's biosphere data to be consistent with the latest inter-national consensus, for example, as reflected in the latest recommendations of the International Atomic Energy Agency. The review also takes note of more recent sources to ensure that the data are fully up-to-date, for example, discussions and recommendations arising from the BIOPROTA international collaborative project.

The current review relates to the following 32 elements, which are included in the reference data set for SwiBAC: Be, C, Cl, K, Ca, Co, Ni, Se, Sr, Zr, Nb, Mo, Tc, Pd, Ag, Sn, I, Cs, Sm, Eu, Ho, Pb, Po, Ra, Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am and Cm. It further focuses on the following element-specific parameters:

 

• the soil to crop transfer factor;

• the weathering loss term for externally intercepted contaminants;

• the translocation rate from external intercepted contamination to edible crop;

 

 

• the food processing factor;

• the transfer factor from feed to meat;

• the transfer factor from feed to milk;

• the transfer factor from feed to eggs; and

• the surface water to fish transfer factor.

 SwiBAC calculations undertaken with the changes described in this report and with the new parameter recommendations show that, in most cases, steady-state biosphere dose conversion factors (BDCFs) remain within a factor two of the previous values used by Nagra. In other cases, the new BCDF values are much lower than before, with the exception of Ca-41, for which an increase in the BDCF by almost a factor of ten is observed.

Arbeitsbericht NAB 13-45

Diagnostic analyses of the geomechanical data bases from the SLA-1 borehole

Résumé

(Objectives)

This report is aimed at an integrated interpretation of geomechanical laboratory investigations on core samples from the Opalinus Clay formation. The objectives of the data analyses are:

• General quality assessment of the existing geomechanical data bases from SLA-1 and evaluation of the suitability of the data for constitutive modelling of the deformation behaviour of Opalinus Clay.

• Diagnostic analysis of the geomechanical data base from the triaxial testing campaign (Jahns 2013) of the P, S, X and Z samples. The analyses comprise diagnostic plots of the consolidation phase (saturation/consolidation curves) and of the shear phase

• Derivation of representative strength and stiffness parameters

• Assessment of the relevance of coupled processes on the deformation behaviour (porosity dependency on retention properties, swelling).

• Further data interpretations in the light of the constitutive modelling of Opalinus Clay.

Arbeitsbericht NAB 13-43

Hydrogeologische Daten der Tiefenaquifere als Grundlage für die hydrogeologischen Modelle SGT Etappe 2

Résumé

Als Grundlage für die hydrogeologischen Modelle im Rahmen von SGT-Etappe 2 werden hydrogeologische Daten der Tiefenaquifere benötigt. Im vorliegenden Bericht sind die verfügbaren Datensätze der hydrogeologischen Einheiten OMM, USM, Malm-Aquifer, Hauptrogenstein-Aquifer, Keuper-Aquifer und Muschelkalk-Aquifer kompiliert. Die Daten werden in Form von Histogrammen, x-y-Diagrammen und Kartendarstellungen präsentiert und im Hinblick auf die Parametrisierung der Modelle ausgewertet.

Basierend auf der Datenkompilation wurde anschliessend ein für die Validierung des regionalen Grundwassermodells repräsentativer und konsistenter Datensatz an Potenzialwerten erarbeitet. Dazu wurden alle vorhandenen Potenzialmessungen innerhalb des Modellgebiets herangezogen. Die Selektion der Messwerte erfolgte nach festgelegten Kriterien, mit dem Hauptaugenmerk, zuverlässige und belastbare Potenzialmesswerte identifizieren zu können.

Die verwendeten Datensätze sind im Anhang aufgelistet.

Arbeitsbericht NAB 13-40

Gravity Data in Northern Switzerland ans Southern Germany

Résumé

The primary goals of the "Gravity Data in Northern Switzerland and Southern Germany" project were to (i) compile a new Bouguer gravity map approximately centred about Nagra's five siting regions in Northern Switzerland and (ii) derive a suite of residual and filtered gravity maps that can be used to delineate tectonic features, geological contacts, buried Quaternary valleys and other structures. Initially, gravity data and digital terrain models from multiple sources were evaluated. Based on this evaluation, gravity data from one source in Switzerland and three sources in Germany were eventually included in the gravity compilation, and 25 × 25 m digital terrain models for Northern Switzerland and Southern Germany and a 60 × 60 m digital terrain model for neighbouring regions were combined to form a composite digital terrain model. For calibration purposes and to fill in gaps, new gravity data were acquired. Standard processing of the compiled gravity data set that was based on the composite digital terrain model produced a complete Bouguer gravity map for Northern Switzerland and Southern Germany in Swiss coordinates. The initial part of the project was concerned with the entire complete Bouguer gravity map. Upward continuation proved to be an appropriate method for defining the regional component of the Bouguer gravity field and associated residual gravity field. Before applying various filters to the Bouguer gravity data, it was necessary to suppress the effects of numerous very short wavelength anomalies (many of these low amplitude anomalies were defined by only one or two data values) by upward continuing the data 200 - 1000 m. Filters that produced useful maps included the analytic signal, tilt derivative, maximum horizontal gradient and second vertical derivative. The suite of maps was displayed using colour schemes based on linear or histogram-equalised distributions. To enhance subtle but potentially important structures, histogram-equalised shaded relief was added to the residual gravity maps.

In addition to the images based on the entire complete regional Bouguer gravity map for Northern Switzerland and Southern Germany, a variety of large-scale residual and filtered gravity maps were derived for six investigation sites in order to study the gravity signatures of geological features in the shallow subsurface. Features of specific interest were Permo-Carboniferous troughs and buried Quaternary valleys. Four sites encompassed the proposed siting regions for high- and low-level radioactive waste disposal in northern Switzerland (i.e. (1) Zürich Nordost and Südranden, (2) Nördlich Lägern, (3) Jura Ost and (4) Jura-Südfuss). The other two sites included a length of the Thur Quaternary valley and another incorporated part of the Upper Glatt Quaternary valley.

Relatively negative residual gravity anomalies correlate with the proposed locations of Permo-Carboniferous troughs. Many buried Quaternary valleys have distinct expressions in the various gravity-based maps, whereas others are barely perceptible. Some relatively narrow buried valleys are not well-delineated as a result of the sparse sampling of the gravity data and/or due to small density contrasts between valley fills and bedrock.

Arbeitsbericht NAB 13-37

A model for radionuclide release from spent UO2 and MOX fuel

Résumé

The objective of the present report is to provide a model for release of radionuclides from spent fuel for performance assessment calculations as part of SGT Stage 2, including the definition and justification of parameter values for the model.

Discussion of the detailed mechanistic basis of the model is limited, as several recent comprehensive discussions of the relevant processes are available. In the case of processes responsible for rapid release of radionuclides, the discussions in SKB (2010a,b) and Johnson et al. (2012) provide most of the background. For the dissolution rate of the oxide matrix and associated radionuclide release, the detailed reviews of Shoesmith (2008), Curti (2011), SKB (2010a,b) and Ollila (2011) are available.

Figure 1 shows the conceptual distribution in a spent fuel rod of radionuclides relevant to long-term safety assessment. During in-reactor irradiation, a fraction of the inventory of some radionuclides produced in the UO₂ is segregated to grain boundaries, to cracks in the fuel and to the gap between the fuel and cladding. Similarly, a fraction of the fission gas produced also segregates. The majority of the radionuclide inventory resides in the UO₂ matrix and in the cladding.

Arbeitsbericht NAB 13-33

Sachplan geologische Tiefenlager Etappe 2 – Zürich Nordost: Zusätzliche Vorschläge zur Platzierung der Standortareale für die Oberflächenanlage der geologischen Tiefenlager sowie zu deren Erschliessung – Dokumentation Standortareale ZNO-5, ZNO-6, ZNO-7 und ZNO-8

Résumé

Einleitung

Die Nagra hat zu Beginn der Etappe 2 gemäss Sachplan geologische Tiefenlager (SGT) dem Bundesamt für Energie (BFE) zuhanden der Gremien der regionalen Partizipation insgesamt 20 Vorschläge für die mögliche Platzierung von Standortarealen für die Oberflächenanlage (OFA) sowie deren Erschliessung eingereicht. Im Rahmen der anschliessenden Beurteilung der Vorschläge und der Diskussionen möglicher Platzierungen des Areals beauftragte die Fachgruppe Oberflächenanlage Zürich Nordost mit Schreiben vom 25. Februar 2013 die Nagra, in den vier Potenzialräumen C1, C2, D und H je mindestens einen Standortvorschlag für eine OFA auszuarbeiten. Es sind dies die vier Vorschläge ZNO-5 bis ZNO-8.

Die Fachgruppe OFA hat sechs Ausschlusskriterien festgelegt, in denen kein Standortareal für die OFA liegen soll. Aus den damit verbliebenen Flächen hat sie in einem weiteren Schritt die oben erwähnten, vier Potenzialräume C1, C2, D und H bestimmt.

Um der Regionalkonferenz vergleichbare Beurteilungsgrundlagen der verschiedenen Vorschläge zur Verfügung zu stellen und eine nachvollziehbare Dokumentation der Prüfung zu gewährleisten, weist der vorliegende Bericht eine analoge Bearbeitungstiefe und Struktur wie die Dokumente zur Veröffentlichung der Nagra-Vorschläge auf (Nagra Technischer Bericht NTB 11-01, Beilagenband sowie Nagra Arbeitsbericht NAB 12-07).

Arbeitsbericht NAB 13-31

Geologisches Baugrundmodell für das geologische Standortgebiet Jura Ost als Proxi für den Faziesraum West

Résumé

Beim Einengungsverfahren in Etappe 2 des Sachplans geologische Tiefenlager (SGT) wird unter anderem für die verschiedenen Standortgebiete die bautechnische Machbarkeit der Zugangsbauwerke nach Untertag für das HAA- und das SMA-Tiefenlager bewertet. Dazu werden Baugrundmodelle benötigt, aus welchen geotechnische Gefährdungsbilder abgeleitet werden können. Es handelt sich um Baugrundmodelle auf Stufe "Vorstudie" im Rahmen der Projektentwicklung, die sich formal an die Empfehlungen der SIA 199 "Erfassen des Gebirges im Untertagbau" (SIA 1998) anlehnen.

Gegenstand des vorliegenden Berichts ist eine katalogartige, formationsspezifische, geotech-nische und hydrogeologische Charakterisierung der Gesteinsschichten, die mit den Zugangsbauwerken (Rampe, Schächte) in den geologischen Standortgebieten westlich des unteren Aaretals (Jura Ost, Jura-Südfuss) durchfahren werden. Behandelt werden die Gesteins- und Gebirgseigenschaften der Festgesteine von der Oberfläche bis zum Opalinuston. Die Darstellung der Baugrundmodelle ist richtungsunabhängig und es werden die verschiedenen Tiefenbereiche diskutiert. Da in dieser Projektphase noch kein Datensatz von Feld- und Laboruntersuchungen vorliegt, der speziell für die Projektierung dieser Zugangsbauwerke erhoben worden wäre, stammen sämtliche Daten aus vorhandenen geologischen Unterlagen bzw. sind als Schätz- und Erfahrungswerte zu betrachten. Im Rahmen der weiteren Projektentwicklung wird dieser Datensatz aufgrund spezifischer Feld- und Laboruntersuchungen überarbeitet und ergänzt.

Die Baugrundmodelle dienen als Grundlage für standortspezifische geologische Längsschnitte entlang der Zugangsbauwerke von der Oberflächenanlage bis zum Haupterschliessungspunkt des Lagers untertage, welche mit geotechnischen Datenbändern unterlegt werden. Dabei wird auch die jeweilige Tiefenlage der Zugangsbauwerke berücksichtigt (z.B. Wasserdrücke). Diese Längsschnitte sind nicht Gegenstand des vorliegenden Berichts.

Arbeitsbericht NAB 13-30

Formationsspezifische Baugrundmodelle für das geologische Standortgebiet Nördlich Lägern als Proxi für den Faziesraum Ost

Résumé

Beim Einengungsverfahren in Etappe 2 des Sachplans Geologische Tiefenlager (SGT) wird unter anderem für die verschiedenen Standortgebiete die bautechnische Machbarkeit der Zugangsbauwerke nach Untertag für das HAA- und das SMA-Tiefenlager bewertet. Dazu werden Baugrundmodelle benötigt, aus welchen geotechnische Gefährdungsbilder abgeleitet werden können. Es handelt sich um Baugrundmodelle auf Stufe "Vorstudie" im Rahmen der Projektentwicklung, die sich formal an die Empfehlungen der SIA 199 "Erfassen des Gebirges im Untertagbau" (SIA 1998) anlehnen.

Gegenstand des vorliegenden Berichts ist eine katalogartige, formationsspezifische, geotech-nische und hydrogeologische Charakterisierung der Gesteinsschichten, die mit den Zugangsbauwerken (Schächte, ev. Rampe) in den geologischen Standortgebieten östlich des unteren Aaretals (Nördlich Lägern, Zürich Nordost und Südranden) durchfahren werden. Behandelt werden die Gesteins- und Gebirgseigenschaften der Festgesteine von der Oberfläche bis zum Opalinuston. Die Darstellung der Baugrundmodelle ist richtungsunabhängig und es werden die verschiedenen Tiefenbereiche diskutiert. Da in dieser Projektphase noch kein Datensatz von Feld- und Laboruntersuchungen vorliegt, der speziell für die Projektierung dieser Zugangsbauwerke erhoben worden wäre, stammen sämtliche Daten aus vorhandenen geologischen Unterlagen bzw. sind als Schätz- und Erfahrungswerte zu betrachten. Im Rahmen der weiteren Projektentwicklung wird dieser Datensatz aufgrund spezifischer Feld- und Laboruntersuchungen überarbeitet und ergänzt.

Die Baugrundmodelle dienen als Grundlage für standortspezifische geologische Längsschnitte entlang der Zugangsbauwerke von der Oberflächenanlage bis zum Haupterschliessungspunkt des Lagers untertage, welche mit geotechnischen Datenbändern unterlegt werden. Dabei wird auch die jeweilige Tiefenlage der Zugangsbauwerke berücksichtigt (z.B. Wasserdrücke). Diese Längsschnitte sind nicht Gegenstand des vorliegenden Berichts.

Arbeitsbericht NAB 13-28

Documentation of the Nagra regional 3D Geological Model 2012

Résumé

In order to better understand groundwater flow in the main bedrock aquifers of Northern Switzerland, Nagra set up regional and local scale hydrogeological models. Since hydrogeological models depend on the regional and local geology, a regional 3D geological model of Northern Switzerland and parts of southern Germany had to be constructed. The present report documents the current version of the geological 3D model (GeoMod 2012).

Arbeitsbericht NAB 13-27

Hydrogeological model Jura Ost

Résumé

Der vorliegende Bericht dokumentiert Simulationen zu den lokalen Grundwasserzirkulationsverhältnissen für das potenzielle Standortgebiet Jura Ost. Das hier beschriebene Modell umfasst eine Grundfläche von 427 km² um das Standortgebiet Jura Ost von der Geländeoberfläche bis zu einer Tiefe von ca. 1125 m. Das Modell umfasst 18 hydrogeologische Einheiten vom Quartär bis zu den Gesteinen der Anhydritgruppe. Störungen von regionaler Bedeutung (Jura-Haupt-überschiebung und Mandach-Überschiebung) sind ebenfalls im Modell abgebildet. Der Schicht-verlauf der hydrogeologischen Einheiten und die Geometrie der tektonischen Strukturen sind aus einem regionalen, geologischen Modell entnommen, das in Gmünder et al. (2013a) dokumentiert ist. Die für das lokale Modell erforderlichen lateralen Randbedingungen werden aus einem regionalen, die gesamte Nordwestschweiz umfassenden, hydrogeologischen 3D Modell abgeleitet (siehe Gmünder et al. 2013b).

Die lokalen hydrogeologischen Verhältnisse im Standortgebiet werden massgeblich von den hydraulischen Eigenschaften der regionalen Störungssysteme geprägt. Um deren Einfluss auf die Grundwasserzirkulation systematisch zu analysieren, wurden Sensitivitätsstudien mit 4 verschiedenen Basisfällen und umfangreichen Parametervarianten durchgeführt. In den 4 Basisfällen wurden die regionalen Störungen als geringmächtige, vertikale Strukturen mit komplementären hydraulischen Eigenschaften ("permeable fault – along flow/cross flow", "sealing fault", "throw only") implementiert, welche die sedimentären Schichtpakete fragmentieren. Zusätzlich wurde im Rahmen von weiteren Parametervarianten die Bedeutung einzelner hydrogeologischer Einheiten als potenziell wasserführende Systeme untersucht.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass im Standortgebiet die Aquitarde des Keupers den Muschelkalk Aquifer von den darüber liegenden Aquiferen hydraulisch voneinander weitgehend entkoppelt. Eine Grundwasserzirkulation zwischen den beiden Stockwerken kann praktisch nur über die Störungen ausserhalb des Standortgebiets erfolgen, sofern diese permeabel sind.

Das obere Grundwassersystem beinhaltet den Malm Aquifer, den Hauptrogenstein, als potenziell wasserführende Systeme das Sissach Member (Einheit RD4) und den Arietenkalk (in den Sensitivitätsfällen) sowie den Keuper Aquifer. Es zeigt sich, dass der Grundwasserfluss im oberen Grundwassersystem stark durch die Topographie und die hydrogeologischen Eigenschaften der Störungen beeinflusst wird und es zumeist zur Ausbildung (sub-) hydrostatischer Drücke kommt.

Das untere Grundwassersystem beinhaltet einzig die hydrogeologischen Einheiten des Muschel-kalk Aquifer. Im Allgemeinen zeigen die Simulationen hier ebenfalls (sub-) hydrostatische Drücke. Dies deckt sich mit Messungen an Bohrungen und spiegelt die Topographie des Infiltrationsgebiets wieder. Die Fliessrichtungen im Muschelkalk Aquifer sind nicht, bzw. nur noch sehr bedingt von der lokalen Topographie abhängig, hier dominieren die hydrologischen Eigenschaften der Störungen und die regionalen In- und Exfiltrationsgebiete den Grundwasserfluss.

Ein Vergleich der errechneten Grundwasserpotenziale mit den (wenigen) vorhandenen gemessenen Potenzialen zeigt, dass aufgrund der Simulationen keine der simulierten Hypothesen ausgeschlossen bzw. als weniger wahrscheinlich bewertet werden kann.

Arbeitsbericht NAB 13-26

Hydrogeological model Jura Ost

Résumé

Der vorliegende Bericht dokumentiert Simulationen zu den lokalen Grundwasserzirkulationsverhältnissen für das potenzielle Standortgebiet Jura Ost. Das hier beschriebene Modell umfasst eine Grundfläche von 427 km? um das Standortgebiet Jura Ost von der Geländeoberfläche bis zu einer Tiefe von ca. 1125 m. Das Modell umfasst 18 hydrogeologische Einheiten vom Quartär bis zu den Gesteinen der Anhydritgruppe. Störungen von regionaler Bedeutung (Jura-Hauptüberschiebung und Mandach-Überschiebung) sind ebenfalls im Modell abgebildet. Der Schichtverlauf der hydrogeologischen Einheiten und die Geometrie der tektonischen Strukturen sind aus einem regionalen, geologischen Modell entnommen, das in Gmünder et al. (2013a) dokumentiert ist. Die für das lokale Modell erforderlichen lateralen Randbedingungen werden aus einem regionalen, die gesamte Nordwestschweiz umfassenden, hydrogeologischen 3D Modell abgeleitet (siehe Gmünder et al. 2013b).

Die lokalen hydrogeologischen Verhältnisse im Standortgebiet werden massgeblich von den hydraulischen Eigenschaften der regionalen Störungssysteme geprägt. Um deren Einfluss auf die Grundwasserzirkulation systematisch zu analysieren, wurden Sensitivitätsstudien mit 4 verschiedenen Basisfällen und umfangreichen Parametervarianten durchgeführt. In den 4 Basisfällen wurden die regionalen Störungen als geringmächtige, vertikale Strukturen mit komplementären hydraulischen Eigenschaften ("permeable fault – along flow/cross flow", "sealing fault", "throw only") implementiert, welche die sedimentären Schichtpakete fragmentieren. Zusätzlich wurde im Rahmen von weiteren Parametervarianten die Bedeutung einzelner hydrogeologischer Einheiten als potenziell wasserführende Systeme untersucht.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass im Standortgebiet die Aquitarde des Keupers den Muschelkalk Aquifer von den darüber liegenden Aquiferen hydraulisch voneinander weitgehend entkoppelt. Eine Grundwasserzirkulation zwischen den beiden Stockwerken kann praktisch nur über die Störungen ausserhalb des Standortgebiets erfolgen, sofern diese permeabel sind.

Das obere Grundwassersystem beinhaltet den Malm Aquifer, den Hauptrogenstein, als potenziell wasserführende Systeme das Sissach Member (Einheit RD4) und den Arietenkalk (in den Sensitivitätsfällen) sowie den Keuper Aquifer. Es zeigt sich, dass der Grundwasserfluss im oberen Grundwassersystem stark durch die Topographie und die hydrogeologischen Eigenschaften der Störungen beeinflusst wird und es zumeist zur Ausbildung (sub-) hydrostatischer Drücke kommt.

Das untere Grundwassersystem beinhaltet einzig die hydrogeologischen Einheiten des Muschelkalk Aquifer. Im Allgemeinen zeigen die Simulationen hier ebenfalls (sub-) hydrostatische Drücke. Dies deckt sich mit Messungen an Bohrungen und spiegelt die Topographie des Infiltrationsgebiets wieder. Die Fliessrichtungen im Muschelkalk Aquifer sind nicht, bzw. nur noch sehr bedingt von der lokalen Topographie abhängig, hier dominieren die hydrologischen Eigenschaften der Störungen und die regionalen In- und Exfiltrationsgebiete den Grundwasserfluss.

Ein Vergleich der errechneten Grundwasserpotenziale mit den (wenigen) vorhandenen gemessenen Potenzialen zeigt, dass aufgrund der Simulationen keine der simulierten Hypothesen ausgeschlossen bzw. als weniger wahrscheinlich bewertet werden kann.

Arbeitsbericht NAB 13-25

Hydrogeological model Nördlich Lägern

Résumé

Der vorliegende Bericht dokumentiert Simulationen zu den lokalen Grundwasserzirkulations-verhältnissen im potenziellen Standortgebiet Nördlich Lägern mittels eines 3D hydrogeologischen Modells. Das hier beschriebene Modell umfasst eine Grundfläche von 258 km² um das Gebiet Nördlich Lägern von der Geländeoberfläche bis zu einer Tiefe von ca. 1160 m. Das Modell umfasst 19 hydrogeologische Einheiten vom Quartär bis zu den Gesteinen der Anhydritgruppe. Störungen von regionaler Bedeutung (Teile der Mandach-Überschiebung, Siglistorf Antiklinale und Baden-Irchel-Herdern Lineament) sind ebenfalls im Modell abgebildet. Die Geometrie ist aus einem regionalen geologischen Modell entnommen, das in Gmünder et al. (2013a) dokumentiert ist. Die für das lokale Modell erforderlichen lateralen Randbedingungen werden aus einem regionalen, die gesamte Nordwestschweiz umfassenden, hydrogeologischen 3-D Modell abgeleitet (siehe Gmünder et al. 2013b).

Die lokalen hydrogeologischen Verhältnisse im Standortgebiet werden massgeblich von den hydraulischen Eigenschaften der Störungen geprägt. Um deren Einfluss auf die Grundwasserzirkulation systematisch zu analysieren, wurde eine Sensitivitätsstudie mit 4 verschiedenen Basisfällen und umfangreichen Parametervarianten durchgeführt. In den 4 Basisfällen wurden die regionalen Störungen als geringmächtige vertikale Strukturen mit komplementären hydraulischen Eigenschaften (permeable fault – along flow/cross flow, sealing fault, throw only) implementiert, welche die sedimentären Schichtpakete fragmentieren. Zusätzlich wurde im Rahmen von weiteren Parametervarianten die Bedeutung einzelner hydrogeologischer Einheiten als potenziell wasserführende Systeme untersucht.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass es durch die tonreichen Gesteine des Dogger und oberen Lias zur Ausbildung eines oberen und unteren Grundwasserstockwerks kommt. Eine Grundwasserzirkulation zwischen den beiden Stockwerken kann praktisch nur über die Störungen ausserhalb des Standortgebiets erfolgen, sofern diese permeabel sind.

Das obere Grundwasserstockwerk beinhaltet den Malm Aquifer, die lokal wasserführenden Schichten des Hauptrogenstein/Spatkalk (soweit vorhanden), und als potenziell wasserführendes System das Sissach-Member ('Brauner Dogger', Einheit BD5). Es zeigt sich, dass der Grundwasserfluss im oberen Grundwasserstockwerk stark durch die Topographie und die hydrogeologischen Eigenschaften der Störungen beeinflusst wird und es zumeist zur Ausbildung (sub-) hydrostatischer Drücke kommt. Die Hauptinfiltrationsgebiete liegen im Süden entlang des südlichen Teils der Lägern, während im Norden die Infiltrationszonen entlang der Flüsse und/oder entlang der Aufschlüsse der jeweiligen Aquifere liegen. Die Exfiltrationsgebiete liegen alle innerhalb, bzw. nur knapp ausserhalb des Modelliergebiets.

Das untere Grundwasserstockwerk beinhaltet die hydrogeologischen Einheiten Arietenkalk (als potenziell wasserführendes System nur in den Sensitivitätsfällen implementiert), Keuper Aquifer sowie den Muschelkalk Aquifer. Im Allgemeinen zeigen die Simulationen artesische Drücke in den Einheiten des unteren Grundwasserstockwerks. Allerdings kommt es zu einem Druckausgleich des unteren mit dem oberen Grundwasserstockwerk, wenn die Störungen als (vertikal) durchlässige Störungen betrachtet werden. Die Fliessrichtungen im unteren Grundwasserstockwerk sind nicht, bzw. nur noch sehr bedingt von der Topographie abhängig, hier dominieren die hydrologischen Eigenschaften der Störungen und die regionalen Infiltrationsgebiete den Grundwasserfluss.

Ein Vergleich der errechneten Grundwasserpotenziale mit den (wenigen) vorhandenen gemessenen Potenzialen zeigt, dass aufgrund der Simulationen keiner der Basisfälle ausgeschlossen bzw. als weniger wahrscheinlich bewertet werden kann.

Arbeitsbericht NAB 13-24

Hydrogeological model Zürich Nordost and Südranden

Résumé

Der vorliegende Bericht dokumentiert Simulationen zu den lokalen Grundwasserzirkulationsverhältnissen in den potenziellen Standortgebieten Zürich Nordost und Südranden mit Hilfe eines dreidimensionalen hydrogeologischen Modells. Das hier beschriebene Modell umfasst eine Grundfläche von 214 km² um die Gebiete Zürich Nordost und Südranden von der Geländeoberfläche bis zu einer Tiefe von 1240 m. Das Modell umfasst 14 hydrogeologische Einheiten vom Quartär bis zu den Gesteinen der Anhydritgruppe. Störungen von regionaler Bedeutung (hauptsächlich die Neuhausen Störung) sind ebenfalls im Modell abgebildet. Der Schichtverlauf der hydrogeologischen Einheiten und die Geometrie der tektonischen Strukturen sind aus einem regionalen geologischen Modell entnommen, dass in Gmünder et al. (2013a) dokumentiert ist. Die für das lokale Modell erforderlichen lateralen Randbedingungen werden aus einem regionalen, die gesamte Nordwestschweiz umfassenden, hydrogeologischen 3-D Modell abgeleitet (siehe Gmünder et al. 2013b).

Die lokalen hydrogeologischen Verhältnisse in den beiden Standortgebieten werden massgeblich von den hydraulischen Eigenschaften des regionalen Störungssystems (Neuhausen Störung) geprägt. Um dessen Einfluss auf die Grundwasserzirkulation systematisch zu analysieren, wurde eine Sensitivitätsstudie mit 4 verschiedenen Basisfällen und umfangreichen Parametervarianten durchgeführt. In den 4 Basisfällen wurde die regionale Störung als geringmächtige vertikale Struktur mit komplementären hydraulischen Eigenschaften ("permeable fault – along flow/cross flow", "sealing fault", "throw only") implementiert, welche die sedimentären Schichtpakete fragmentieren. Zusätzlich wurde im Rahmen von weiteren Parametervarianten die Bedeutung einzelner hydrogeologischer Einheiten als potenziell wasserführende Systeme untersucht.

Zusammenfassend kann festgehalten werden, dass in den beiden Standortgebieten die tonreichen Formationen des Doggers und des tonigen Lias zur Ausbildung eines oberen und unteren Grundwasserstockwerks führen, die hydraulisch voneinander entkoppelt sind. Eine Grundwasserzirkulation zwischen den beiden Stockwerken kann praktisch nur über Störungen ausserhalb der Standortgebiete erfolgen, sofern diese permeabel sind. Das obere Grundwasserstockwerk beinhaltet den Malm Aquifer und, als potenziell wasserführendes System, die Wedelsandstein-Formation ('Brauner Dogger' 4, BD4). Es zeigt sich, dass der Grundwasserfluss im oberen Grundwasserstockwerk stark durch die Topographie und die hydrogeologischen Eigenschaften der Neuhausen Störung beeinflusst wird und es zumeist zur Ausbildung (sub-) hydrostatischer Drücke kommt. Die Exfiltrationsgebiete liegen alle innerhalb, bzw. nur knapp ausserhalb des Modellgebiets und orientieren sich an den lokalen/regionalen Vorflutern (zumeist dem Rhein).

Das untere Grundwasserstockwerk beinhaltet die hydrogeologischen Einheiten Arietenkalk (in einzelnen Sensitivitätsfällen als potentiell wasserführendes System implementiert), Keuper Aquifer sowie den Muschelkalk Aquifer. Im Allgemeinen zeigen die Simulationen der Aquifere des unteren Grundwasserstockwerks artesische Drücke, vor allem im Keuper Aquifer. Dies deckt sich mit Messungen an Bohrungen und spiegelt wahrscheinlich die Topographie des (regionalen) Infiltrationsgebiets wieder. Wenn die hydraulischen Eigenschaften der implementierten Störungen einen vertikalen Fluss zulassen kommt es zu einem Druckausgleich des unteren mit dem oberen Grundwasserstockwerk. Die Fliessrichtungen im unteren Grundwasserstockwerk sind nicht, bzw. nur noch sehr bedingt von der lokalen Topographie abhängig, hier dominieren die hydrologischen Eigenschaften der Störungen und die regionalen Infiltrationsgebiete den Grundwasserfluss.

Ein Vergleich der errechneten Grundwasserpotenziale mit den (wenigen) vorhandenen gemessenen Potenzialen zeigt, dass aufgrund der Simulationen keine der simulierten Hypothesen ausgeschlossen bzw. als weniger wahrscheinlich bewertet werden kann.

Arbeitsbericht NAB 13-23

Regional Hydrogeological Model of Northern Switzerland

Résumé

Im Rahmen von Etappe 2 des Sachplans Geologische Tiefenlager (SGT) müssen die hydrogeologischen Verhältnisse in den potenziellen Standortgebieten analysiert werden. Diese Analysen erfolgen unter anderem mit Hilfe von hydrogeologischen Modellen. Das Testen von unterschiedlichen Szenarien ermöglicht dabei die Herleitung und Begründung von im Rahmen der provisorischen Sicherheitsanalysen verwendeten Parametern, wie dem hydraulischen Gradienten über die Wirtgesteine.

Um die unterschiedlichen Massstäbe abbilden zu können, werden feiner diskretisierte lokale Modelle der Standortgebiete in ein regionales hydrogeologisches Modell (Regionalmodell) eingebettet. Dabei liefert das Regionalmodell die hydraulischen Randbedingungen für die Lokalmodelle. Im vorliegenden Bericht des hydrogeologischen Regionalmodells der Nordschweiz werden insbesondere die regionalen Fliesssysteme im Malm-Aquifer, im Hauptrogenstein-Aquifer (westliches Gebiet) und im Muschelkalk-Aquifer betrachtet. Zusätzlich wurde auch der lokale Keuper-Aquifer als 10 m mächtige Einheit im Modell berücksichtigt.

Die Geometrie des Regionalmodells beruht auf dem geologischen Modell 2012.1 (Gmünder et al. 2013) und beinhaltet auch die regionalen Störungszonen. Aus modelliertechnischen Gründen mussten diese in die Vertikale rotiert werden. Die Störungen sind im Modell mit drei Elementreihen abgebildet um unterschiedliche Szenarien der Störungseigenschaften testen zu können. Die Modellierung erfolgte stationär (d.h. zeitunabhängig).

Die Wahl der lateralen Modellgrenzen beruht auf generellen hydrogeologischen Überlegungen und ersten Analysen mit Hilfe von einfachen 2D-Modellen. Die Modelloberfläche wurde bei bedeutenden Oberflächengewässern und Lockergesteinsaquiferen mit Fixpotenzialen belegt. Zusätzlich erfolgt eine flächenhafte Grundwasserneubildung über Niederschlag.

Die hydraulischen Eigenschaften der hydrogeologischen Einheiten basieren auf der Datenkompilation von Nusch et al. (2013) und weiterer Literatur. Weitere geologische Aspekte wurden berücksichtigt für die Abschätzung regional unterschiedlicher hydraulischer Durchlässigkeiten, beispielsweise für den Malm-Aquifer im Faltenjura gegenüber anderen Gebieten. Die in Bohrungen gemessenen Potenziale werden für einen Vergleich mit den Modellresultaten verwendet. Weil die Dichte von Potenzialmessungen in den Tiefenaquiferen zu gering ist für eine belastbare Modellkalibration, wurden die Modelle für Szenarienanalysen eingesetzt, insbesondere bezüglich der möglichen Auswirkungen der regionalen Störungszonen.

Bezüglich der hydraulischen Eigenschaften der Störungszonen wurden drei hypothetische Rechenfälle betrachtet:

• Mit dem Fall C1 werden die Auswirkungen des veränderten Durchflussquerschnitts durch den Versatz an den Störungen betrachtet. Die typischen Exfiltrationszonen von Malm-, Hauptrogenstein-, Keuper- und Muschelkalk-Aquifer liegen dabei in den Flusstälern, wo das Vorflutniveau durch die Flüsse oder die Lockergesteins-Grundwasserleiter definiert wird. Das Grundwasser stammt dabei meist von den Infiltrationsgebieten im Falten- und Tafeljura wie auch von der Südgrenze des Modells. Der Betrag des hydraulischen Gradienten über den Opalinuston ist in diesem Fall meist < 0.5.

• Mit dem Fall C2 werden die Auswirkungen von abdichtenden Störungszonen studiert. In diesem Fall resultieren durch die Störungen separierte, kleinerräumige Fliesssysteme. Für den Malm- und Hauptrogenstein-Aquifer ergeben sich ähnliche Hauptexfiltrationszonen wie im Fall C1. Demgegenüber sind die Auswirkungen auf die tieferen Aquifere (Muschelkalk, Keuper) ausgeprägter und können beispielsweise im Muschelkalk-Aquifer zu sehr langen Exfiltrationspfaden führen. Aus diesem Rechenfall resultieren die höchsten Gradienten über den Opalinuston: Meist ist der Betrag kleiner als 1, im Raum Zürich Nordost – Südranden resultieren aus der in diesem Gebiet verwendeten hohen Durchlässigkeit des Keuper-Aquifers und dem stauenden Effekt der Störungen auch etwas höhere Werte.

• Mit dem Fall C3 werden die Auswirkungen von Kurzschlüssen über Störungen zwischen unterschiedlichen Aquiferstockwerken getestet. In diesem Fall resultieren gegenüber C1 und C2 oft deutliche Verschiebungen in den In- und Exfiltrationszonen. Wichtige Exfiltrationszonen liegen in diesem Fall dort, wo die Störungen die grossen Flusstäler queren. Während in den Fällen C1 und C2 die Fliesspfade typischerweise im selben Aquifer bleiben, können in C3 Exfiltrationspfade beispielsweise beginnend im Muschelkalk, via Störungen und Malm-Aquifer die Vorflut erreichen. Dieser Modellfall würde zumindest nahe an den Störungen eine identische oder ähnliche isotopische und geochemische Charakteristik der verschiedenen Grundwasserstockwerke bedeuten. Durch den Potenzialausgleich entlang der regionalen Störungszonen resultieren in diesem Rechenfall gegenüber C1 verbreitet tiefere Gradienten über den Opalinuston. Der Betrag ist Allgemein kleiner als 0.5

Zusätzlich zu diesen drei Rechenfällen wurde auch ein Fall getestet, wo sich die Durchlässigkeit der Elemente der Störung aus dem Versatz und den Durchlässigkeiten angrenzender Einheiten errechnen (shale gouge ratio). Dieser Ansatz führte zu ähnlichen Resultaten wie der Fall C1 und wurde deshalb nicht weiter verfolgt.

In einzelnen Rechenfällen werden auch Fliesspfade angezeigt, welche die Durchquerung von mächtigen Aquitarden beinhalten. Dieses Ergebnis der stationären Modellierung resultiert aus stagnierenden Verhältnisse im Aquifer und bedeutet letztlich lange Fliesszeiten.

Der Vergleich der modellierten mit den gemessenen Potenzialen ergibt keine eindeutige Präferenz für einen der Fälle C1, C2 oder C3. In vielen Lokalitäten sind die Messwerte primär durch die nahe liegenden Aufschlüsse (In- resp. Exfiltrationszonen) beeinflusst und erlauben deshalb keine Diskriminierung. Eine Modellkalibration erfolgte für den Rechenfall C1 und zeigte, dass der verwendete Datensatz der hydraulischen Durchlässigkeiten der Einheiten robust ist.

Die In- und Exfiltrationspfade werden für die einzelnen Standortgebiete mit Hilfe von particle tracking visualisiert. Der Gradient über das in allen potenziellen Standortgebieten der Nordschweiz betrachtete Wirtgestein Opalinuston wird für die verschiedenen Rechenfälle in Karten visualisiert.

Um die Sensitivitäten des Modells auf Eingabeparameter und Annahmen zu testen, wurden zahlreiche Sensitivitätsanalysen durchgeführt. Im regionalen Massstab zeigen diese ein robustes Modellverhalten bezüglich der südlichen Modellgrenze und der Verkarstungstiefe von Malm- und Hauptrogenstein-Aquifer. Eine moderate Sensitivität existiert bezüglich der Grundwasserneubildungsbedingungen, der Durchlässigkeit der Lockergesteine und der Verkarstungstiefe im Muschelkalk-Aquifer. Das Modell ist sehr sensitiv auf die Durchlässigkeitsverteilung in den wichtigsten Aquiferen, dies beeinflusst insbesondere die Grundwasserflüsse. Die maximalen vertikalen Gradienten über den Opalinuston liegen auch in den Sensitivitätsanalysen bei Werten nahe 1.

Arbeitsbericht NAB 13-22

Aufschlussdatenbank des 'Braunen Doggers' in den Perimetern Lägern, Klingnau-Zurzach, Küssaberg-Dangstetten (D) und Rechberg (D)

Résumé

(Ausgangslage)

Die tonreiche Abfolge des 'Braunen Doggers' im schwäbischen Faziesbereich wird als Wirtgestein für ein SMA-Lager betrachtet (Standortgebiete Zürich Nord-Ost und Nördlich Lägern). Der 'Braune Dogger' bildet mindestens einen Teil der oberen Rahmengesteine zum Wirtgestein Opalinuston in den Standortgebieten Südranden, Zürich Nordost, und Nördlich Lägern. Für die Charakterisierung der lithostratigraphischen Abfolge (Fig. 1) in diesen Gebieten wurden vor allem die bestehenden Tiefbohrungen der Nagra verwendet (Nagra 2010). Über die laterale Ausdehnung und Kontinuität der dort angetroffenen Gesteinsfazies gibt es nur beschränkte Kenntnisse, was eine ausreichende Charakterisierung der bezeichneten potenziellen Lagerzonen erschwert. Es ist deshalb vorgesehen, anhand zusätzlicher Oberflächenaufschlüsse und Bohrdaten sowie konzeptioneller Analysen neue Fazieskarten zu erarbeiten (vgl. Bläsi et al. 2013).

Dies gilt insbesondere für das Standortgebiet Nördlich Lägern, welches unmittelbar östlich an den Faziesübergang von der Karbonat-dominierten keltischen zur Ton-dominierten schwäbischen Ausbildung des 'Braunen Doggers' anschliesst. Um die Zusammenhänge besser zu verste-hen und das Faziesmodell zu optimieren, sollen zusätzliche Oberflächenaufschlüsse im Umfeld des Standortgebietes ausgewertet werden. Gemäss den verfügbaren geologischen Karten und den Profilbeschreibungen aus der Literatur gibt es solche Aufschlüsse im Unteren Klettgau (Rechberg und Küssaberg-Dangstetten), im Gebiet Zurzach-Acheberg-Klingnau und am Nordhang der Lägern (Beil. 1).

Die lithostratigraphische Abfolge des 'Braunen Doggers' in diesen Aufschlussgebieten variiert beträchtlich und unterscheidet sich in wesentlichen Punkten von der Abfolge in der Bohrung Weiach (z.B. Bläsi et al. 2013). Es ist deshalb notwendig, die faziellen Zusammenhänge in diesem Raum besser zu verstehen. In der älteren Literatur werden teilweise durchgehende Profile beschrieben, die heute so nicht mehr zugänglich sind (Schalch 1897, Senftleben 1923, Bader 1925, Schmassmann 1945, Gassmann 1987). Heute aufgeschlossen sind vor allem die basalen Sandkalke des Sissach-Members (ehemals Murchisonae-Schichten) und die Spatkalke (Hauptrogenstein-Formation) zwischen der Klingnau- und der Ifenthal-Formation (ehemals Varians-Schichten).

Im vorliegenden Bericht werden die Aufschlussverhältnisse dieser Gebiete dokumentiert, kurz beschrieben und zuhanden einer gezielten weiteren Bearbeitung grob beurteilt. Der Bericht hatte demnach das Ziel eine Bestandesaufnahme der Aufschlussverhältnisse zu erstellen, dabei wer-den die einzelnen Aufschlüsse aber nicht im Detail lithostratigraphisch aufgenommen. Die Resultate sind in einer FileMaker-Datenbank sowie einem GIS-Projekt abgelegt.

Arbeitsbericht NAB 13-18

Geomechanical laboratory tests on Opalinus Clay cores from the bore hole Schlattingen SLA-1

Résumé

Gesteinslabor Dr. Eberhard Jahns was commissioned by NAGRA to execute laboratory tests on drill core material from the bore hole Schlattingen-1.

The objective of the tests was the determination of rock strength and elasticity parameters at different confining levels. Unconfined and confined single stage strength tests had to be carried out for the construction of the Mohr-Coulomb criterion. Petrophysical parameters such as grain density, water potential, and water content were measured for monitoring the condition of the investigated samples. Computed tomography imaging was carried out to estimate the damage caused by the drilling process, transport, storage, and specimen preparation. Moreover, CT imaging was applied to investigate core structure heterogeneities to optimize the sample selection process.

Arbeitsbericht NAB 13-16

Sedimentologie und Stratigraphie der Effinger Schichten

Résumé

(Ziel und Aufbau des Berichts)

Im Rahmen des Sachplans Geologische Tiefenlager (SGT) wurden die Effinger Schichten als potenzielles Wirtgestein im Standortgebiert Jura-Südfuss für schwach- und mittelaktive Abfälle vorgeschlagen (Nagra 2008). Die Effinger Schichten bilden ausserdem die oberen Rahmen-gesteine zum Wirtgestein 'Brauner Dogger' in den Standortgebieten Zürich Nordost und Nördlich Lägern und einen Teil der oberen Rahmengesteine zum Wirtgestein Opalinuston in den geologischen Standortgebieten Südranden, Zürich Nordost und Nördlich Lägern.

Im Rahmen der Etappe 2 sollen die Kenntnisse über die Effinger Schichten vertieft werden. Der vorliegende Bericht hat folgende Ziele:

 

• Darstellung des aktuellen Wissenstands über die Sedimentologie und Stratigraphie der Effinger Schichten

• Beschreibung der Faziesmerkmale der Effinger Schichten (Lithologie, Sedimentstrukturen, Mikrofazies)

• Untersuchung des vertikalen Auftretens und der lateralen Ausdehnung von Kalkbankabfolgen in den Effinger Schichten

• Ableitung und Diskussion der sedimentären Prozesse, welche zur Genese der Effinger Schichten beigetragen haben

 

Der Fokus des Berichts liegt auf dem Untersuchungsgebiet zwischen Auenstein und Pfaffnau (Fig. 1), welches das Standortgebiet Jura-Südfuss beinhaltet. Es werden aber auch Beobachtungen, Analysen und Erkenntnisse aus den angrenzenden Gebieten miteinbezogen, v.a. von dort, wo die Effinger Schichten die oberen Rahmengesteine bilden.

In Kap. 1 wird eine kurze Übersicht über die Stratigraphie, die wichtigsten bisherigen Arbeiten und die im vorliegenden Bericht angewandte Methodik gegeben. In Kap. 2 werden die Resultate der Profilaufnahmen von 10 Bohrstandorten und vom Steinbruch Jakobsberg bei Auenstein vorgestellt. In Kap. 3 werden die Resultate der Mikrofaziesanalyse von Proben der Erdwärmesondenbohrung (EWS-Bohrung) Oftringen, der Sondierbohrung Gösgen und des Steinbruchs Jakobsberg gezeigt. In Kap. 4 wird auf die stratigraphische Einordnung und laterale Kontinuität der Kalkbankabfolgen innerhalb der Effinger Schichten eingegangen, wobei mehrere verschiedene Korrelationsmethoden diskutiert werden. In Kap. 5 werden die vorliegenden Resultate in Hinsicht auf den Ablagerungsraum und die Genese der Effinger Schichten diskutiert. In Kap. 6 werden Schlussfolgerungen gezogen.

Arbeitsbericht NAB 13-15

Hydrogeologische Beobachtungen in den Bözbergtunnels

Résumé

Beim Bau der Bözberg-Autobahntunnel wurden mineralisierte Bergwässer angetroffen, die zu Problemen im Hinblick auf die langfristige Stabilität der zementgebundenen Werkstoffe führten. Im vorliegenden Bericht geht es darum, die verfügbaren Beobachtungen und Daten zusammen zu stellen und für die hydrogeologische Charakterisierung des geologischen Standortgebiets Jura Ost zu verwenden. Dafür werden die Beobachtungen und Daten auf ihre Qualität beurteilt und im Kontext der geologischen Situation dargestellt. Als Grundlage dienen dabei diverse Berichte und Publikationen, unter anderem werden auch die Beobachtungen im Eisenbahntunnel berücksichtigt.

Der Zutritt von mineralisiertem Bergwasser erfolgte insbesondere im Abschnitt Faltenjura, aber es sind auch solche Beobachtungen aus dem besonders interessierenden Tafeljura dokumentiert. Allgemein liegt nur eine schwache Datenbasis vor. Dies ist einerseits dadurch bedingt, dass der TBM-Vortrieb mit nachfolgendem Tübbing-Einbau keine detaillierte geologische Dokumentation ermöglichte. Insbesondere eine geologische Charakterisierung der Zuflusspunkte fehlt weitgehend, die Wasserproben wurden oft aus dem Entwässerungssystem entnommen oder die Beprobung erfolgte an den Tübbingfugen. Die chemischen Analysen sind meist unvollständig und zahlreiche der analysierten Parameter weisen darauf hin, dass die Proben nicht dem In-situ-Bergwasser entsprechen (also verfälscht sind). Es sind keine Temperaturmessungen verfügbar, die auf aufsteigendes thermales Tiefengrundwasser hinweisen würden.

Weil die vorhandene Datenbasis keine abschliessende Beurteilung der Herkunft dieser mineralisierten Bergwässer im Abschnitt Tafeljura erlaubt, werden unterschiedliche Hypothesen diskutiert. Am plausibelsten scheint, dass es sich um langsam zirkulierendes, von der Oberfläche her stammendes Grundwasser handelt, das zudem durch den Tunnelbau beeinflusst ist. Eine alternative Erklärung wäre die Beimischung von altem (reliktischem) Porenwasser zu einem jüngeren meteorischen Wasser.

Arbeitsbericht NAB 13-14

Hydrogeologie Malm-Aquifer Südranden

Résumé

(Zielsetzung)

Die hydrogeologischen Verhältnisse im Standortgebiet Südranden und in dessen weiteren Umgebung sollen – basierend auf bereits vorhandenen Unterlagen und Untersuchungen – mit geeigneten Kartendarstellungen, Geländeschnitten sowie einem darauf basierenden konzeptionellen Modell veranschaulicht werden. Diese Arbeit erfolgte parallel zur Erarbeitung des hydrodynamischen Modells. Im vorliegenden Bericht geht es darum insbesondere die Feldsituation darzustellen, auszuwerten und konzeptuell zu interpretieren. Der Fokus liegt dabei auf den Malm-Aquifer.

Konkret sollen folgende Themen und Fragestellungen behandelt werden:

• Geologische und hydrogeologische Beschreibung des Malms im Gebiet Südranden.

• Räumliche Darstellung der hydraulisch wirksamen hydrogeologischen Einheiten (Verteilung Aquifere und Stauer).

• Konzeptuelle Darstellung des Fliesssystems inkl. Lokalisierung von Infiltrations- und Exfiltrationsgebieten.

Arbeitsbericht NAB 13-13

Hydraulic conductivity and head distributions in the host rock formations of the proposed siting regions

Résumé

In der Etappe 1 des Sachplans geologische Tiefenlager hat die Nagra, basierend auf Kriterien zur Sicherheit und technischen Machbarkeit, sechs geologische Standortgebiete für das Tiefenlager für schwach- und mittelaktiven Abfälle (SMA-Lager) sowie drei mögliche Gebiete für das entsprechende Lager für die hochaktiven Abfälle (HAA-Lager) vorgeschlagen. Vier geologische Formationen wurden als geeignete Wirtgesteine für das SMA-Lager identifiziert: Opalinuston, Effinger Schichten, 'Brauner Dogger' und Mergel-Formationen des Helvetikums (Helvetische Mergel). Für das HAA-Lager wurde der Opalinuston als Wirtgestein vorgeschlagen. Ziel der Etappe 2 des Sachplanverfahrens ist die Einengung auf mindestens zwei Standortgebiete pro Lagertyp. In Etappe 3 sind dann die vorgeschlagenen Standorte vertieft zu untersuchen, so dass für die beiden Lagertypen eine gut begründete Wahl der Standorte für die Rahmenbewilligungsgesuche möglich ist.

Um die Ziele der Etappe 2 zu erreichen, muss der Kenntnisstand über die geologischen Verhältnisse in den Standortgebieten für die Durchführung der provisorischen Sicherheitsanalysen ausreichend sein. Die hydraulischen Eigenschaften der Wirtgesteine und die hydraulischen Verhältnisse in den Standortgebieten sind für die Beurteilung der Langzeitsicherheit von zentraler Bedeutung. Hierzu wird eine umfassende, qualitätsgesicherte und nachvollziehbare hydrogeologische Datenbasis zu den verschiedenen Wirtgtesteinen im lokalen und regionalen Maßstab benötigt. Der vorliegende Bericht fasst die hydrogeologischen Datengrundlagen, die wirtgesteinsspezifischen Datenanalysen und die aus den Analysen abgeleiteten Schlussfolgerungen zu den hydraulischen Barriereneigenschaften der Wirtgesteine zusammen. Hierzu zählen:

• eine umfassende Übersicht über die hydrogeologische Datenbasis pro Wirtsgestein (Opalinuston, Effinger Schichten, 'Brauner Dogger', Helvetische Mergel) und die hydrogeologischen Verhältnisse in den Standortregionen (WLB , JSF, JO , NL , ZNO und SR). Die berücksichtigten Felddaten umfassen Packertests, Langzeitbeobachtungen und hydro- chemische Analysen der Porenwässer;

• die Bewertung der Datenqualität und der Qualität der Packertest-Interpretationen im Rahmen eines nachvollziehbaren Qualitätssicherungsverfahrens;

• die Analyse der Porenwasserdrücke in den Wirtgesteinen und insbesondere die Interpretation anomaler Porenwasserdrücke im Hinblick auf die lokalen und regionalen hydrogeologischen Verhältnisse;

• Konsistenz der hydraulischen Eigenschaften der betrachteten Wirtgesteine mit Befunden aus anderen Tonformationen;

• eine Zusammenfassung der vorhandenen Datenbasis und eine Bewertung des hydrogeologischen Kenntnisstands in Bezug auf die hydraulische Barrierefunktion der unterschiedlichen Wirtsgesteine.

Arbeitsbericht NAB 13-12

Wasserführende Systeme im 'Braunen Dogger'

Résumé

Im Rahmen des Sachplanverfahrens wurden im Raum Nordschweiz verschiedene potenzielle Standortgebiete für die Lagerung radioaktiver Abfälle ausgewählt (Nagra 2008; Figur 1). Die dabei betrachteten Wirtgesteinseinheiten umfassen

• Opalinuston (Nordschweiz)

• 'Brauner Dogger' (östliche Nordschweiz)

• Effinger Schichten (Jura-Südfuss).

Wegen des geringen Grads an lithologischer Heterogenität sowie auf Grund hydrogeologischer und hydrochemischer Argumente wird der Opalinuston als diffusives System betrachtet, in welchem advektiver Transport entlang diskreter Strukturen im Basisfall nicht berücksichtigt wird (Nagra 2002a, Kapitel 5.5). In Sensitivitätsanalysen werden u.a. hypothetische, durchlässige Diskontinuitäten angenommen, welche das Lager mit den Aquiferen verbinden (Nagra 2002a, Kapitel 6.7). Hierfür gibt es hingegen keine unabhängigen Feldevidenzen, somit bleibt dies eine eher theoretische Betrachtung ("what if?"-Fälle). In den Wirtgesteinseinheiten 'Brau-ner Dogger' und Effinger Schichten ist der Grad der lithologischen Heterogenität vergleichsweise deutlich höher, und angesichts der im Vergleich zum Opalinuston teilweise geringeren Tonmineralgehalte ist die Selbstabdichtungsfähigkeit möglicherweise reduziert (Nagra 2009, Jolley et al. 2007). Der vorliegende Bericht beschränkt sich auf die Betrachtung der potenziell wasserführenden Strukturen3 im 'Braunen Dogger', wogegen die Effinger Schichten in einem weiteren Bericht charakterisiert werden. Die hauptsächliche Zielsetzung umfasst die Herleitung und das strukturelle Verständnis von hypothetischen Fliesspfadgeometrien auf verschiedenen Massstäben.

Arbeitsbericht NAB 13-11

2D-Seismik Wellenberg Line 89-WF-10 CRS Reprocessing 2008

Résumé

Im Zeitraum von November 2008 bis Februar 2009 führte Petrologic Geophysical Services GmbH, Hannover, im Auftrag der NAGRA, Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle, eine Neubearbeitung der 2D reflexionsseismischen Linie Wellenberg 89-WF-10 durch. Die Bearbeitung erfolgte in Hannover auf Linux Rechnern mit dem Softwarepaket ProMAX 3D, Version 2003.19.1

Arbeitsbericht NAB 13-10

Regionale strukturgeologische Zeitinterpretation der Nagra 2D-Seismik 2011/12

Résumé

Der vorliegende Arbeitsbericht dokumentiert den auf das Hauptziel der Nagra 2D-Seismik 2011/12 abgestimmten Bearbeitungsschritt zur Verifikation und Präzisierung des Verlaufs von regionalen Störungszonen im Bereich der in SGT-E1 festgelegten Standortgebiete für geologische Tiefenlager. Dabei stehen die grundlegende Kartierung der wichtigsten seismischen Markerhorizonte und die darauf basierende Ableitung von Strukturkarten in Zweiweglaufzeit im Vordergrund.

Eine über die eigentliche Seismikauswertung hinausgehende, vollständige geologische Interpretation der Seismikprofile unter Einbindung aller Aufschluss- und Bohrungsinformationen und der Konstruktion von geologischen Profilschnitten sowie die Erstellung von Tiefenkarten sind nicht Teil der hier dokumentierten Auswertungsphase und werden im Bericht nicht behandelt. Diese Bearbeitungsschritte sind zu einem späteren Zeitpunkt vorgesehen und werden in separaten Berichten dokumentiert. Dasselbe gilt auch für die Analyse von seismofaziellen Phänomenen, welche in dieser Interpretationsphase zugunsten einer detaillierten Auswertung der Seismikdaten hinsichtlich strukturgeologischer Phänomene vorerst zurückgestellt wurde.

Im vorliegenden Bericht werden zunächst die Datengrundlage (Kap. 2) und die Vorgehensweise bei der strukturgeologischen Seismikinterpretation (Kap. 3) erläutert. Nach einem Überblick über die geologischen Verhältnisse im Arbeitsgebiet (Kap. 4) erfolgt eine detaillierte Beschreibung der Interpretation aller neuen Seismikprofile (Kap. 5). In den anschliessenden Berichtsabschnitten werden die an die vier von der Nagra 2D-Seismik 2011/12 untersuchten Standortgebiete für geologische Tiefenlager (Südrande, Nördlich Lägern, Jura Ost, Jura-Südfuss) angrenzenden regionalen Störungszonen (Kap. 6) und die sich aus der Seismikinterpretation ergebende lokale strukturgeologische Situation in diesen Standortgebieten erläutert (Kap. 7). Eine Zusammenfassung der Ergebnisse (Kap. 8) schliesst den Bericht ab.

Die Berichtsbeilagen beinhalten interpretierte und nicht-interpretierte Versionen aller neuen Seismikprofile sowie Strukturkarten der 5 interpretierten seismischen Markerhorizonte auf regionalem und lokalem Massstab. Appendix A liegt in Form einer DVD vor und beinhaltet zusätzlich die im Zuge dieser Seismikauswertung berücksichtigten Neuinterpretation der reprozessierten Nagra 2D-Seismikprofile.

Arbeitsbericht NAB 13-09

Seismische Datenverarbeitung der Nagra 2D-Seismik 2011/12 in Zeit

Résumé

Im Dezember 2011 erteilte die Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle (Nagra) an DMT Petrologic GmbH, Hannover, den Auftrag zur seismischen Datenverarbeitung von 20 reflexions-seismischen Profilen, die im Zeitraum von Oktober 2011 bis März 2012 von der Gesellschaft DMT GmbH & Co. KG gemessen worden waren. Die zu bearbeitenden Daten waren folgenden Umfangs:

1. Anzahl Linien: 20

2. Gesamtlänge 305,7 km

Die provisorische seismische Datenverarbeitung in Zeit erfolgte zwischen Januar und Juli 2012 in Hannover auf Linux Rechnern mit dem Softwarepaket ProMAX 2D, Version 2003.19.1. Gemäss Beauftragung wurde bei der Prozessierung der neuen Seismikprofile dieselbe Bearbei-tungssequenz angewandt, die auch bei der Reprozessierung von bestehenden seismischen Profilen in der Nordschweiz 2010/2011 zur Anwendung kam (Rybarczyk, 2012). Das Ziel der Datenverarbeitung war die Erstellung von Common Reflection Surface (CRS) Stapelungen der seismischen Profile mit anschliessender Prestack-Zeit-Migration.

Nach Abschluss einer ersten Interpretation der provisorischen Daten-Prozessierung im Herbst 2012 durch Interoil E&P Schweiz AG erfolgte eine systematische Misfit-Analyse zwischen den neuen Seismikprofilen und dem bestehenden 2D-Seismikliniennetz in der Nordschweiz. Auf Basis dieser Analyse wurde in Abstimmung mit dem Interpretationsteam der Interoil-E&P Schweiz AG eine Minimierung zwischen neuen und reprozessierten Seismikprofilen gemacht, wobei die provisorische Zeit-Prozessierung lokal überarbeitet und im März 2013 finalisiert wurde.

Nach Abschluss einer ersten Interpretation der provisorischen Daten-Prozessierung im Herbst 2012 durch Interoil E&P Schweiz AG erfolgte eine systematische Misfit-Analyse zwischen den neuen Seismikprofilen und dem bestehenden 2D-Seismikliniennetz in der Nordschweiz. Auf Basis dieser Analyse wurde in Abstimmung mit dem Interpretationsteam der Interoil-E&P Schweiz AG eine Minimierung zwischen neuen und reprozessierten Seismikprofilen gemacht, wobei die provisorische Zeit-Prozessierung lokal überarbeitet und im März 2013 finalisiert wurde.

Der vorliegende Bericht dient der Dokumentation dieser Arbeiten. Die umfangreichen Abbildungen zum Text sind aus Gründen der Berichts-Lesbarkeit vollständig im Anhang A1 des Berichts abgelegt. Im Text wird auf die Abbildungen in diesem Anhang verwiesen. Daneben beinhaltet dieser Bericht 2 weitere Anhänge wobei Anhang A2 einer Übersicht der Statik-Korrekturen für Empfänger gewidmet ist und Anhang A3 die sukzessive Entwicklung der Seismikprofile im Rahmen dieser Datenverarbeitung darstellt. Alle Aspekte betreffend der seismischen Interpretation sind im Bericht von Madritsch et al. (2013) abgehandelt.

Arbeitsbericht NAB 13-06

Self-sealing of faults and fractures in argillaceous formations: Evidence from the petroleum industry

Résumé

Arbeitsbericht NAB 13-04

SGT Etappe 2: Biosphärenmodellierung für die provisorischen Sicherheitsanalysen

Résumé