Nagra Nationale Genossenschaft für die Lagerung radioaktiver Abfälle

Societe cooperative nationale pour I'entreposage de dechets radioactifs

Cisra Societa cooperativa nazionale per I'immagazzinamento di scorie radioattive

TECHNISCHER BERICHT 85-01

SONDIERBOHRUNG BÖTTSTEIN UNTERSUCHUNGSBERICHT

BEILAGENBAND B (Beilagen 6.1- 9.3)

JUNI 1985

Erscheint gleichzeitig als «Beiträge zur Geologie der Schweiz, geotechnische Serie, Lieferung 67» herausgegeben von der Schweizerischen Geotechnischen Kommission.

Parkstrasse 23 5401 Baden/Schweiz Telephon 056/205511

BEILAGENVERZEICHNIS

1.1 N agra-Tiefbohrprogramm, Lage der Bohrstellen 4.5 Calcitdruse im Trigonodus-Dolomit

1.2 Untersuchungsziele und geplante Untersuchungen Quarz und Karneol im Buntsandstein

1.3 Zeitplan 4.6a Faziestypen der Sedimente

1.4 Ansichtsskizze der Bohrstelle 4.6b Faziestypen der Sedimente

1.5 Verzeichnis der Mitarbeitergruppen und 4.7 Röntgenographisch bestimmter Mineralgehalt

ihrer Aufgaben der Sedimente

4.8 Gehalte an Karbonat- und Sulfatmineralien der Sedimente

2.1 Geologisch-tektonische Uebersicht 1:500'000 und 4.9 Röntgendiffraktogramme von Tonmineralproben Lage der Bohrungen im kristallinen Grundgebirge (Obere Sulfatschichten und Wellenmergel) der Nordschweiz

2.2 Tektonische Elemente in der zentralen Nord- 4.10 Mengenverhältnisse der Tonmineralien der

schweiz und im Südschwarzwald Sedimente in der Fraktion< 2 J.l

2.3 Geologisch-tektonische Karte der Umgebung von 4.11 Gesteinsdichte, Korndichte, Permeabilität,

Böttstein 1:25000 abs. Porosität, offene Makro- und Mikroporosität und spezifische Porenoberfläche der Sedimente

4.12 Quecksilberdruckporosimetrische Analyse der offenen Porosität in den Sedimenten (Beispiele)

3.1 Technische Daten des Bohrgerätes HANIEL & LUEG 4.13 Aeussere, innere und totale (spezifische) FG2/2-140 Oberfläche einiger tonreicher Sedimente

3.2 Chronologische Abfolge der Bohrarbeiten 4.14 Wärmeleitfahigkeit der Sedimente und Tests

4.15 Felsmechanische Druckversuche an Sedimenten 3.3 Zeit-Teufe-Diagramm

4.16 Haupt- und Spurenelementanalysen der Sedimente 3.4 Verrohrungen und deren wichtigste Parameter

4.17 Korrelationsdiagramme Si02 vs. Hauptelemente 3.5 Spezifikation des Zementes (Gew.-%) der Sedimente

3.6 Bohrlochabweichung 4.18 Gehalte an Ctor, Corg, CO2 und S der Sedimente

3.7 Technische Daten der Workover-Anlage 4.19 Gammaspektrometrisch bestimmte U ran-,

3.8 Diamond Core Slicer Thorium- und Kaliumgehalte der Sedimente

4.20 Ionenaustauschkapazitäten und Ionenbelegung einiger tonreicher Sedimente

4.21 Vitrinitreflexion und Thermal 4.1 Geologisches ProfIl 1: 1000, Sedimente 0- 315.3 m, Alteration Index (TAl)

mit Ergebnissen von Laboruntersuchungen 4.22 Beziehung zwischen mittlerer Vitrinitreflexion

4.2 NAGRADATA Erfassungsblätter (Beispiele) und Teufe

4.3 Sampler-Log 1:200 (Ausschnitt) 4.23 Variation und Interpretation der Vitrinit-

4.4 Uebersicht der stratigraphischen Einheiten Reflexionswerte

Vergleich: Prognostizierte - erbohrte Schichtfolge 4.24 Räumliche Lage der Schichtung in den Sedimenten

21

4.25 Räumliche Lage der Kluftflächen in den 5.22 Mittelwerte und Standardabweichungen der Sedimenten Haupt- und Spurenelemente von Ganggesteinen

5.23 Fluor-, Bor- und Lithiumgehalte einiger Kristallingesteine

5.24 Korrelationsdiagramme von Haupt- und Spuren-5.1 Geologisches Profil 1 : 1000, Kristallin elementen der Kristallingesteine (Beispiele)

315.3 -1501.3 m, mit Ergebnissen von 5.25 Durchschnittliche chemische Zusammensetzung Laboruntersuchungen

der Schwarzwaldgranite und des Böttstein-Granits 5.2 Böttstein-Granit und Ganggesteine

5.26 Zr-Ti-Diagramm aller analysierten Gesteine des 5.3 Modalbestand des Böttstein-Granits Böttstein-Granits. - Korrelation mit

5.4 Mittlere Modalbestände der Südschwarz- Schwarzwald-Graniten

wald-Granite und des Böttstein-Granits 5.27 Oxidations grad FeH /(Fe2+ + FeH) in Abhängig-keit der Tiefe

5.5 Aplitische, pegmatitische und rhyolithische 5.28 Sr-, Ba- und Rb-Gehalte des Böttstein-Granits in Ganggesteine (~ 0.3 m). Verteilung und

räumliche Lage Abhängigkeit der Tiefe

5.6 Bohrkernabwicklung (Beispiel) 5.29 Gammaspektrometrisch bestimmte U ran-, Thorium- und Kaliumgehalte der

5.7 Datenbank-Erfassungsblatt für spröde Strukturen Kristallingesteine

5.8 Kakiritisierung (makroskopisch) 5.30 Ionenaustauschkapazitäten, Ionenbelegung und

5.9 Kabritische Störungs zonen im Kristallin. Oberflächen von stark umgewandelten Graniten Verteilung und räumliche Lage und Kakiriten

5.10 Kakiritisierung (mikroskopisch) 5.31 (3 D - (3 180-Diagramm von Mineralien des

5.11 Offene Klüfte im Kristallin Böttstein-Granits

5.12 Orientierung der Klüfte im Kristallin 5.32 (3 180-Werte von Quarzen des Böttstein-Granits in Abhängigkeit der Tiefe

5.13 Hydrothermale Umwandlungen im Böttstein-5.33 Absolute Altersbestimmungen (K/ Ar, Rb/Sr, Granit (makroskopisch)

Apatit-Spaltspuren) 5.14 Schematische Darstellung der zonaren

5.34 Quecksilber-Druckporosimetrie von frischen, Umwandlung um eine Quarz-Kluft umgewandelten und kakiritisierten Graniten

5.15 Hydrothermale Umwandlungen im Böttstein- 5.35 FI uoreszenzmikroskopische Untersuchung der Granit (mikroskopisch) Poren

5.16 Chemische Zusammensetzung der 5.36 Felsmechanische Druckversuche an Umwandlungsmineralien Böttstein-Graniten

5.17 -, MR 3_ 2R 3_ 3R 3_ Diagramm von späthydrothermal 5.37 Schematische Darstellung der Entwicklungsge-

gebildeten Tonn;lineralien schichte des Böttstein-Granits 5.18 Chemische Zusammensetzung und Paragenesen

der Erzmineralien

5.19 Homogenisationstemperaturen, Schmelztempera-turen und Dampfdruckkurven von fluiden 6.1 Geophysikalische Bohrlochmessungen Einschlüssen in Kluftquarzen und gesteinsbil- (Uebersicht) denden Quarzen

6.2 Bohrlochpetrophysik (Composite-Log und 5.20 Berechnete Zusammensetzung der wässrigen G LO BAL-Interpretation): Sedimentbereich

Lösungen der späthydrothermalen Phase

5.21 Mittelwerte und Standardabweichungen der 6.3 G LO BAL-Interpretation: Qualitätskontrolle

Haupt- und Spurenelemente von frischen und 6.4 Bohrlochpetrophysik (Composite-Log): umgewandelten Graniten Kristallinbereich

22

6.5 Reproduzierbarkeit elektromagnetischer Lauf- 6.32 Bohrlochgravimetrie: Schwereanomalien einfacher zeitmessungen (TPL) Störkörper

6.6 Originalabspielung der Logs (450 m - 500 m) 6.33 Bohrlochgravimetrie: Modellrechnungen

6.7 Originalabspielung der Logs (600 m - 650 m) 6.34 Bohrlochgravimetrie: Dichte- und Dichte-

6.8 Sonic-Log: Wellen züge in Linienschrift (WF) differenzprofile

6.9 Zonencrossplot THOR-POT A, Zone 7

6.10 Summencrossplot RHOB-NPHI 7.1 Die hydrogeologischen Untersuchungen

6.11 Summencrossplot RHOB-PEF im Ueberblick

6.12 Summencrossplot THOR-POTA 7.2 Drill-Stem-Test-Garnitur (schematische Darstellung)

6.13 Summencrossplot THOR-URAN 7.3 Druckverlauf in der Teststrecke während eines

6.14 Faciolog im Vergleich zur Kernbeschreibung Drill-Stem-Tests (schematisch) (Litholog)

7.4 Drill-Stem-Test im verwitterten Kristallin 6.15 Induzierte Gammaspektrometrie (GST -Sonde), (Druck-Zeit -Diagramm)

Reproduzierbarkeit 7.5 Ergebnisse der Drill-Stem-Tests

6.16 Erkennung und Orientierung planarer Dis-kontinuitäten: Vergleich Bohrkernabwicklung, 7.6 Repeat-F ormation-Test: Schematische Darstel-

Dipmeter (HDT), Multiple Scanner Tool (MST) lung der Testgarnitur

und Sonic Televiewer (SABIS) 7.7 Ergebnisse der Repeat -F ormation-Tests im

6.17 Häufigkeitsverteilung und Orientierung der Buntsandstein und obersten Kristallin

planaren Diskontinuitäten im Kristallin 7.8 Pumpversuch im Muschelkalk-Aquifer:

6.18 Sonic Televiewer (SABIS): Messprinzip Graphische Darstellung der Messwerte

7.9 Pumpversuch im Muschelkalk-Aquifer: 6.19 Sonic Televiewer (SABIS): Darstellung der Resul- Zusammenstellung der Berechnungsergebnisse

tate - Klüfte, kakiritische Störungszone 7.10 Fluid-Logging im Muschelkalk -Aquifer: Kaliber

6.20 Sonic Televiewer (SABIS): Spiralförmige Einker- und Widerstands messung

bungen in der Bohrlochwand durch Warzen- 7.11 Fluid-Logging im Muschelkalk-Aquifer: Rollenmeisselbohrung Spinner-Flowmeter-Messung

6.21 Orientierung planarer Diskontinuitäten: Vergleich 7.12 Fluid-Logging im Muschelkalk-Aquifer: Kernbeschreibung - Sonic Televiewer (SABIS) Temperatur-Messung

6.22 Korrelation Dipmeter (HDT), Multiple Scanner Tool (MST), Sonic Televiewer (SABIS) mit 7.13 Temperatur im Deckgebirge von Böttstein

Kerndaten 7.14 Packertests: Schematische Darstellung der

6.23 Spülungswellenmessungen: Prinzipskizze Versuchsanordnung

6.24 Spülungswellenmessungen: Seismogrammontage 7.15 Packertests: Schematische Darstellung der Druck-Zeit -Diagramme bei den ver~chiedenen

6.25 Spülungswellenmessungen: Vergleich mit den Testverfahren Ergebnissen der Packertests und des Fluid-Logging

6.26 Check Shot Survey: Prinzip 7.16 Zusammenstellung der Ergebnisse der Packertests

im Kristallin von Böttstein 6.27 Check Shot Survey: Laufzeit-Tiefenfunktionen ;

7.17 Packertests: Graphische Darstellung der Druck-6.28 Check Shot Survey: Geschwindigkeits-Tiefen- spiegelhöhen .

funktionen

6.29 VSP-Messung: Prinzip 7.18 Packertests: Graphische DaI;stellung der hydrauli-

schen Durchlässigkeiten (k-Profil) 6.30 Synthetische Seismogramme 7.19 Ergänzende hydrogeologische Untersuchungen im 6.31 Korrelation Bohrlochseismik -Oberflächenseismik Kristallin von Böttstein (Ueber~lick)

23

7.20 Fluid-Logging im Kristallin: Zusammenstellung 8.14 Ergebnisse der hydrochemischen Messungen auf der Ergebnisse der Bohrstelle (gewichtete Mittelwerte)

7.21 Labelled-Slug-Test: Versuchs anordnung 8.15 Hydrochemische Laboruntersuchungen:

7.22 Labelled-Slug-Test im Kristallin: Die 2. Messreihe Analysenprogramm Typ D

im Vergleich mit den Ergebnissen des Packertests 8.16 Hydrochemische Laboruntersuchungen:

7.23 LabelIed Slug Test im Kristallin: Die Transmissi-Analysenprogramm Typ B

vität von 1500 - 800 m Tiefe im Vergleich mit dem 8.17 Hydrochemische Laboruntersuchungen: Ergebnis der Packertests Analysenprogramm Typ PS

7.24 Auswertung der Daten vom Fluid-Logging und 8.18 Hydrochemische Laboruntersuchungen: Labelled-Slug-Test als Förderversuch Analysenprogramm Typ GEMAG

7.25 Das Multipacker-System: Ueberblick 8.19 Hydrochemische Laboruntersuchungen:

7.26 Das M ultipacker-System: Konstruktionsschema Durchgeführte Analysen (Ueberblick)

eines Packerelements 8.20 Ergebnisse der hydrochemischen Laboruntersu-

7.27 Das Multipacker-System: Das Füllventil am chungen (Rohdaten)

unteren Ende 8.21 Hydrochemische Laboruntersuchungen:

7.28 Das Multipacker-System: Ausflussraten während Ionenbilanzen und Trockenrückstände

des Auslaufversuchs 8.22 Die gemessenen und berechneten Werte für das

7.29 Vergleich der Permeabilitäten, berechnet nach Karbonatsystem im Vergleich

verschiedenen Bestimmungsmethoden 8.23 Die gemessenen und berechneten Redoxpotentiale

7.30 Das M ultipacker-System: Vergleich der gemes-im Vergleich

senen und berechneten Druckspiegelhöhen 8.24 Die Hauptbestandteile der Tiefengrundwässer im Vergleich

8.25 Die Zusammensetzung der Tiefengrundwässer in der Darstellung nach SCHÖLLER

8.1 Die hydrochemischen Untersuchungen 8.26 Wasserprobenentnahme bei 1326 Meter: Die im Ueberblick Tracerkonzentrationen, elektrischen Leitfähig-

8.2 Schöpfbüchse (schematische Darstellung) keiten und einige Hauptionen

8.3 PREUSSAG-Pro benehmer (schematische 8.27 Die berechnete Zusammensetzung des Tiefen-

Darstellung) grundwassers bei 1326 Meter

8.4 GTC-Probenehmer (schematische Darstellung) 8.28 Gas-Log und das Vorkommen von Hämatit als

8.5 Die Probenahmetechniken im Ueberblick Kluftfüllungim Vergleich

8.6 Liste der Wasserprobenentnahmen in Böttstein 8.29 Datierungsbereiche der verschiedenen Isotopenmethoden

8.7 Die Wasserprobenentnahmen im Ueberblick 8.30 Entwicklungsstand der verschiedenen

8.8 N atrium-Fluoreszein und m-TFMBA: Ihre Eigen- Isotopenmethoden schaften im Vergleich zu einem idealen Tracer

8.31 Isotopenhydrologische Untersuchungen: 8.9 Wasserprobenentnahme bei 621 Meter: Tracer- Untersuchungsprogramm für Grundwasser-

Konzentrationen während der Bohrlochreinigung proben

8.10 Ergebnisse der Tracer-Analysen im Ueberblick 8.32 Die Ergebnisse der Isotopenbestimmungen im U eberblick

8.11 Auf der Bohrstelle gemessene hydrochemische Parameter 8.33 Die Ergebnisse der Deuterium- und

8.12 Durchflussmesszelle (schematische Darstellung) Sauerstoff-18-Bestimmungen

8.34 Die aus den Edelgasgehalten bestimmten, 8.13 Wasserprobenentnahme bei 621 Meter: Die hydro- mittleren Infiltrationstemperaturen

chemischen Parameter während der Bohrlochreinigung 8.35 Ergebnisse der Uranbestimmungen

24

8.36 Ergebnisse der 180_ und 34S_ Bestimmungen 8.40 Untersuchung der Durchlässigkeit, Porosität und im Sulfat Nuklid-Retention an Bohrkernen

8.37 Untersuchungen an Porenwässern aus Bohrkernen (schematische Darstellung der Vorgehensweise )

8.38 Untersuchungen an Porenwässern: Geologische 9.1 Profil der hydraulischen Durchlässigkeiten, mit

Kurzbeschreibung der untersuchten Bohrkeme Zufluss bereichen und Zuflusspunkten

8.39 Vergleich der Ergebnisse der Verdünnungsreihen 9.2 Geologische Interpretation der Wasserfliesssy-

mit den Analysenergebnissen der Wasserproben sterne im Kristallin

(Analysenwerte ) 9.3 Multiple Scanner Log (610 - 622 m)

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