Frage 34: Wasserwegsamkeiten in den Kalkbankabfolgen der Effinger-Schichten
Warum wird in den Effingerschichten ein solches Tiefenlager geplant, obwohl bekannt ist, dass die Effinger Schichten viele Kalkbänke aufweisen, welche teilweise stark geklüftet sind und in diesem Zustand als Karstwasserleiter anzusehen sind (diverse Bohrungen beim Tunnel Horental in Küttigen – Staffeleggzubringer). Es wurden mittels Pumpversuchen in diesen Schichten Durchlässigkeitsbeiwerte von 4.5 x 10−3 m/s ermittelt.
Kalkbankabfolgen in den Effinger Schichten sind auch gemäss Nagra in oberflächennahen Vorkommen (Steinbrüche, Tunnels) und im Bereich der Dekompaktionszone (bis gegen 300 m Tiefe u. Terrain) oft höher durchlässig (Kluftwasserleiter). Hohe Durchlässigkeiten betreffen oft tektonisch stärker überprägte Gebiete (Faltenjura, steil stehende Schichten und Überschiebungszonen).
Für die Eignung der Effinger Schichten als Wirtgestein sind Vorkommen in geologisch möglichst ungestörten Verhältnissen, bei flacher Lagerung und in grösseren Tiefen unterhalb von 300 m unter Terrain zu beurteilen. Tatsächlich liegen ca.80% des bevorzugten Bereichs SMA-EFF-SJ-O tiefer als 450 m unter Terrain.
Unter diesen Verhältnissen zeigen die vorhandenen Daten für die Effinger Schichten:
in den Porenwässern der Bohrung Oftringen Chlorid- und Heliumgehalte, die auf sehr lange Verweilzeiten im Gestein schliessen lassen (Diffusionsprofile) und die sehr geringe hydraulische Durchlässigkeit bestätigen (Figur 34-2),
ähnliche Diffusionsprofile auch in der Bohrung Gösgen-Niederamt (Mäder et al. 2010).
Vereinzelte Adern und Klüfte, welche im Zuge der geologischen Entwicklung (mehrere Millionen Jahre) mit Mineralen gefüllt wurden und somit hydraulisch nicht mehr wirksam sind (NTB 08-04)1,
Tongehalte in den Kalkmergelfolgen, die ein gewisses Selbstabdichtungsvermögen erwarten lassen. Für die Kalkbänke wird hingegen kein Selbstabdichtungsvermögen erwartet.
Figur 34-1: Ergebnisse hydraulischer Tests in den Effinger Schichten (aus NTB 08-04). Das Lager für schwach- und mittelaktive Abfälle muss gemäss Nagra tiefer als 300 m unter Terrain liegen. Die hydraulische Durchlässigkeit muss kleiner als 1 x 10−9 m/s sein.Figur 34-2: Bohrung Oftringen: Cl- und He-Gehalte der Porenwässer der Effinger Schichten (NAB 08-18)
Zur Datenlage: Für das Kantonsgebiet Aargau liegen dem ENSI Bohrprofile von 64 Bohrungen in den Effinger Schichten vor. Keine dieser Bohrungen liegt innerhalb des bevorzugten Bereichs SMA-EFF-SJ-O. Drei Bohrungen liegen allerdings innerhalb des geologischen Standortgebiets Jura-Südfuss. Zwei dieser Bohrungen weisen innerhalb der Effinger Schichten keinen Wasserzufluss auf (Effinger Schichten bis maximal 160 m Tiefe). Eine einzige Bohrung erreicht 300 m Tiefe, was der minimalen Tiefenlage des SMA-Lagers in der subjurassischen Zone entspricht. Das Wasser tritt dort bei 234 m unter Terrain an der Grenze zu den darüber liegenden Kalksteinen der Geissberg-Schichten zu, die Schüttung ist dem ENSI nicht bekannt („viel Grundwasser?“). Im Kantonsgebiet Solothurn sind 271 maximal 235 m tiefe Erdwärmesonden bekannt. Insgesamt gibt es heute keine Belege für eine Wasserführung innerhalb der Effinger Schichten unterhalb 300 m und innerhalb des geologischen Standortgebiets Jura-Südfuss.
Die Skepsis betreffend einer möglichen erhöhten Wasserwegsamkeit in tektonisch überprägten und damit geklüfteten Kalkbankabfolgen der Effinger Schichten ist nach Ansicht des ENSI und der KNE berechtigt, da sich die Kalkbänke spröd verhalten. Da Kalkbankabfolgen mit seismischen Erkundungsmethoden nur schwer abzubilden sind, wird die Explorierbarkeit der Kalkbankabfolgen in den Effinger Schichten seitens ENSI und KNE als nur bedingt günstig beurteilt. Im Massstab „Tiefenlager“, das heisst über mehrere hundert Meter, lassen sich die Kalkbank dominierten Abfolgen recht gut verfolgen. Im Zuge einer späteren Detailerkundung (Bohrungen, 3D-Seismik, Felslabor) können diese Abfolgen daher identifiziert und die Lagerkavernen ausserhalb dieser Bereiche platziert werden.
Die Effinger Schichten sind von keinen zusätzlichen Rahmengesteinen umgeben, welche zur Barrierenwirkung beitragen könnten. Das Standortgebiet Jura-Südfuss enthält jedoch auch das Wirtgestein Opalinuston und bietet die Möglichkeit, Teile oder das gesamte SMA-Lager im Opalinuston zu platzieren. Diese Option war ein wesentliches Argument für den Vorschlag des Standortgebietes Jura-Südfuss.
Referenzen:
Mäder U., Koroleva M., Waber H.N., Haller A.d., Mazurek M. (2010): Pore water chemistry of the calcareaous/marly rocks of the Effingen Member: A field, laboratory, and modelling study, Clays in Natural & Engineered Barriers for Radioactive Waste Confinement – 4th International Meeting.
NAB 08-18: Borehole Oftringen: Mineralogy, Porosimetry, Geochemistry, Pore Water Chemistry, Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle, Nagra Arbeitsbericht, Wettingen, 2008.
NTB 08-04: Vorschlag geologischer Standortgebiete für das SMA- und das HAA-Lager – Geologische Grundlagen (Texband & Beilagenband), Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle, Nagra Technischer Bericht, Wettingen, 2008.
1 NTB 08-04, S.165: „Eine der Ursachen ist die Abdichtung von potenziell wasserführenden Strukturen durch Mineraladern, welche sich während der Diagenese der Effinger Schichten bei erhöhten Temperaturen und Drücken über sehr lange (geologische) Zeiträume bildeten (Figur 4.3-18)
