Hydrogeologie und Hydrochemie

Die regionale und lokale Hydrogeologie wurde im Rahmen der Synthesen zu SGT-E2 detailliert dargestellt (Nagra 2014b, Dossiers V und VI). Von besonderer Bedeutung für das Standort-gebiet ZNO sind die Untersuchungen in der im Zentrum des geologischen StandortStandort-gebiets gele-genen Sondierbohrung Benken (Nagra 2001) und die Synthesearbeiten im Rahmen des Entsor-gungsnachweises (Nagra 2002a). Wichtige ergänzende Datensätze kommen insbesondere aus den Bohrungen Schlattingen SLA-1 und Weiach (Nagra 2014b, Dossier V).

Der folgende Abschnitt gibt einen Überblick über die hydrogeologischen Einheiten (vgl.

Fig. 2.1). Detailliertere Informationen finden sich im Bericht zu den geologischen Grundlagen der SGT-E2 (Nagra 2014b, Dossier V) und der dort zitierten weiterführenden Literatur. Generell ist das Gebiet geprägt durch eine Abfolge von Aquiferen (Grundwasserleiter) und Aquitarden (Grundwasserstauer) mit einer stockwerkspezifischen Charakteristik der Grundwässer.

Die oberflächennahe Situation ist charakterisiert durch das Rhein- und das Thurtal inklusive der dort vorhandenen ergiebigen Lockergesteinsaquifere. Auch ausserhalb dieser Flusstäler existie-ren Lockergesteinsgrundwasserleiter, teilweise in Zusammenhang mit glazialen Rinnen.

NAGRA NSG 16-12 12

Von Norden nach Süden nimmt die Mächtigkeit der Molasse zu; für die Wasserführung relevant sind insbesondere sandige Einschaltungen. Im rund 6 km südwestlich des geologischen Stand-ortgebiets gelegenen Eglisau wurde während vielen Jahren aus der Unteren Süsswassermolasse ein Na-Cl-Wasser gefördert (z.B. Kempf et al. 1986).

Die Karbonate des Oberen Malms bilden einen in der Bohrung Benken potenziell 238 m mäch-tigen regionalen Kluft- und Karstaquifer. Ob die in Benken 11 m mächtige Schwarzbach-For-mation (Mittlere Malmmergel) als Aquitard ausgebildet ist, lässt sich anhand der Daten dieser Bohrung nicht beurteilen. Bei Benken erwies sich der Obere Malm als mehrheitlich gering-durchlässig. Der Malm-Aquifer ist im Raum Neuhausen – Rheinfallbecken aufgeschlossen und findet sich gegen Süden unter zunehmend mächtigerer Molassebedeckung. Im oberflächennahen Bereich ist eine bedeutende offene, rezente Verkarstung zu erwarten. Zusätzlich ist im gesamten Gebiet von Paläokarst auszugehen, dieser scheint unter bedeutender Molassebedeckung gemäss bisheriger Beobachtungen weitgehend mit Boluston verfüllt zu sein. In der Bohrung Benken wurde der Malm-Aquifer in verschiedenen Intervallen getestet und wies hydraulische Durch-lässigkeiten bis maximal 10^-8 m/s auf (Transmissivität T: 2.1 × 10^-6 m²/s); in der Geothermie-bohrung Schlattingen SLA-1 waren die Durchlässigkeiten noch geringer. Aus der Bohrung Benken konnte ein sehr altes, modifiziertes Formationswasser marinen Ursprungs gefördert werden (Nagra 2001). Aus der westlich des Rheins gelegenen Bohrung Lottstetten-Nack fliesst ein thermales Na-HCO3-Cl-Typ Grundwasser artesisch aus.

Von der Basis des Malm-Aquifers bis zum Keuper-Aquifer folgt ein rund 270 m mächtiges Schichtpaket, das sehr geringe Durchlässigkeiten aufweist. Die Wildegg-Formation ist in der Bohrung Benken praktisch undurchlässig (K-Wert 6 × 10^-14 m/s, Nagra 2002a).

Der 'Braune Dogger' ist eine grösstenteils tonreiche Einheit mit eingeschalteten sandig-kalkigen Bänken und Eisenoolithen. Die hydraulischen Durchlässigkeiten in den Bohrungen Benken, Weiach und Schlattingen SLA-1 waren meist < 10^-11 m/s (Nagra 2014b, Dossier VI). In einem insbesondere die Wedelsandstein-Formation umfassenden Intervall wurde in Schlattingen SLA-1 eine hydraulische Durchlässigkeit von 10^-9 m/s ermittelt und es konnte eine stark konta-minierte Grundwasserprobe gefördert werden (Nagra 2014b, Dossier V und Waber et al.

2014a).

Das Wirtgestein Opalinuston wurde in Benken in mehreren Intervallen getestet, die hydrauli-schen Durchlässigkeiten lagen bei ≤ 10^-13 m/s. Diese sehr geringen hydraulischen Durchlässig-keiten belegen zusammen mit den beobachteten Tracerprofilen (Nagra 2002a, Gimmi & Waber 2004) ein durch Diffusion dominiertes Transportregime.

Im Liegenden des Opalinustons folgen weitere tonreiche, gering durchlässige Gesteine. In den Bohrungen Benken, Weiach, Riniken und Schafisheim wies der Lias (Staffelegg-Formation) K-Werte < 10^-11 m/s auf (Nagra 2001, Nagra 1989, Nagra 1990, Nagra 1992).

Der Keuper-Aquifer ist allgemein charakterisiert durch vergleichsweise kleinräumig wechselnde hydrogeologische Eigenschaften. Das porös ausgebildete Seebi-Member⁶ der Klettgau-Forma-tion wies in der Bohrung Benken eine hydraulische Durchlässigkeit von 7 × 10^-7 m/s und ein artesisches Potenzial auf. Es konnte eine Grundwasserprobe vom Na-SO4-Cl-Typ gefördert wer-den, das während einer Interglazialzeit infiltrierte (Waber et al. 2014b).

6 Stubensandstein-Formation.

Unter dem Keuper-Aquifer folgt bis zum Muschelkalk-Aquifer wiederum ein mächtiger Aqui-tard mit sehr geringen Durchlässigkeiten, welcher insbesondere die Bänkerjoch-Formation⁷ umfasst.

Der Muschelkalk-Aquifer ist der regionale Tiefenaquifer unterhalb der Wirt- und Rahmenge-steine. In der Bohrung Benken lag die hydraulische Durchlässigkeit im Bereich von 10^-7 m/s. Es wurde eine Wasserprobe vom generellen Ca-SO4-Typ gefördert mit einer kaltzeitlichen Isoto-pensignatur und einem ¹⁴C-Modellalter von 12'000 – 14'000 Jahren (Waber et al. 2014b). Bei der Geothermiebohrung Schlattingen SLA-1 östlich des Standortgebiets beträgt die mittlere hydraulische Durchlässigkeit im Oberen Muschelkalk ca. 1 × 10^-6 bis 1 × 10^-7 m/s. Es wurden dort aus dem Trigonodus-Dolomit zwei Wasserproben vom Ca-SO4-Typ entnommen, die aber mit Bohrspülung und Injektionsfluiden kontaminiert sind. Das Grundwasser weist ebenfalls eine kaltzeitliche Isotopensignatur auf. Die vorhandene Kontamination erlaubt jedoch keine Aussa-gen bezüglich der Verweilzeit.

Im Mittleren und Unteren Muschelkalk folgt wiederum ein mächtiger, sehr gering durchlässiger Aquitard.

Der Buntsandstein (Dinkelberg-Formation) bildet dort, wo er direkt dem kristallinen Grundge-birge aufliegt, zusammen mit dem aufgelockerten obersten Kristallin einen regionalen Aquifer.

Dort, wo er dem Permokarbon aufliegt, stellt er einen selbständigen geringmächtigen Aquifer dar. In der Bohrung Benken wurden im Buntsandstein mit 6 × 10^-6 m/s die höchsten Durch-lässigkeiten angetroffen (Nagra 2001); in der Bohrung Siblingen wurden gar K-Werte bis 2 × 10^-4 m/s bestimmt (Nagra 2002a). Das in Benken geförderte Na-HCO3-Cl-Typ Grundwasser weist ein ¹⁴C-Modellalter von > 26'000 Jahren auf (Nagra 2001).

Die hydrogeologischen und hydrochemischen Verhältnisse im Kristallin und Permokarbon sind in früheren Nagra-Berichten detailliert dargestellt (z.B. Thury et al. 1994).

7 Gipskeuper.