Präambel

Anlässlich der Präsentation des Standortvorschlags hinsichtlich des Rahmenbewilligungsgesuch für das geologische Tiefenlager der Schweiz postulierte Matthias Braun (CEO Nagra) folgende Vorteile des Standortgebietes «Nördlich Lägern», welche diesem gegenüber «Jura Ost» und «Zürich Nordost» zur Ehre der Auswahl verhalfen (siehe auch Nagra 2022[1]):

«In Nördlich Lägern ist die Langzeitstabilität der geologischen Barriere am grössten. Der Schutz der Barriere vor künftiger Erosion ist aufgrund der grössten Tiefenlage und durch über dem Wirtgestein liegende erosionsresistente Gesteine in diesem Gebiet am besten.»

«In Nördlich Lägern ist der geeignete Bereich und damit die Flexibilität bei der Anordnung des Lagers am grössten.

Im Gebiet Nördlich Lägern gibt es den grössten zusammenhängenden Bereich ohne Hinweise auf Störungen. In diesem Gebiet ist die Flexibilität für die Anordnung des Lagers deshalb am grössten.»

Schaut man genauer hin, so wird die Argumentation brüchig.

3D-Seismik

Zwischen Herbst 2015 und Frühling 2017 führte die Nagra im Standortgebiet Nördlich Lägern eine 3D-Seismik-Kampagne durch. Mit den Resultaten dieser Aufnahmen können namentlich die Lagerungsverhältnisse und die tektonische Deformation der Gesteinsformationen dreidimensional abgebildet werden. Auch Besonderheiten der Gesteine sind erkennbar. Der detaillierte Bericht (Nagra 2019[2]) beschreibt, illustriert und interpretiert im Detail diese Resultate.

Abbildung 1 (Figur 6-13 in NAB 18-35) zeigt eine «Vorläufige Interpretation eines volumetrischen Neigungshorizontes, Top Opalinuston», was praktisch einer morphologischen Karte der Oberfläche dieser Formation entspricht. Darauf sind (rote Linien) tektonische Störungen (Bruchstrukturen) und (blaue Linien) andere tektonische Lineamente (z.B. Falten) eingezeichnet. Im Süden (auf der Karte unten) sind die zahlreichen Störungen der Baden – Irchel – Herdern-Störungszone erkennbar (blau eingezeichnete Störungszone in Abb. 2). Sodann folgt (im Zentrum der Karte) ein ruhiger, einzig durch Falten (D1 – D2) und die Strassberg-Störung (Sb) gestörter Bereich. Im nördlichen Teil des kartierten Gebietes (rot eingezeichnete Störungszone Abb. 2, Oberteil der Karte) ist der Opalinuston wiederum durch zahlreiche Störungen zerschnitten und durch kleinräumige Falten deformiert. Wichtigste Strukturen sind die Siglistorf-Antiklinalstruktur (SIA) mit ihren Brüchen und die Störung Weiach – Glattfelden – Eglisau (WGE). Aufgrund der starken Strukturierung dieses nördlichen Gebietes, das auf der Abbildung 1 wie ein «Hügelland» erscheint, ist anzunehmen, dass der Opalinuston zwischen den Hauptstörungen engmaschig zerbrochen ist. Um diese Detailstrukturen sichtbar zu machen, wären aber ein detaillierterer Kartenmassstab und vermutlich eine höher auflösende Seismik notwendig.

Abbildung 1: «Vorläufige Interpretation eines volumetrischen Neigungshorizontes, Top Opalinuston», was praktisch einer morphologischen Karte der Oberfläche dieser Formation entspricht  (Gebiet Nördlich Lägern,  Fig. 6-13 aus NAB 18-035,Screenshot). Rote Linien: Tektonische Störungen, Blaue Linien: Diverse Lineamente. BIH: Baden – Irchel – Herdern-Lineament; Eg: Eglisauer Verwerfung; Sb: Strassberg-Verwerfung; SIA: Siglistorfer Antiklinale; WGE: Weiach – Glattfelden – Eglisau-Linie. B – B’: Seismisches Profil Abb. 3; violetter Kreis: Haberstal, topographischer Punkt 404.

Abbildung 2: Ausdehnung der Deformationszonen und des Schwellenbereiches D3 in Abb. 1 (Kommentar: siehe Text).

Die vertikale Versetzung der Schichten an der  Störung von Weiach – Glattfelden – Eglisau (WGE), kann örtlich 30 m übertreffen (Profil A in Abb. 6-11, NAB 18-35). Versetzungen von weniger als 10 m sind aufgrund der beschränkten Auflösung der Seismik oft nicht nachweisbar (Abb. 3), aber selbst in als Falten interpretierten Strukturen sind die Gesteinsschichten im Jura erfahrungsgemäss nicht verbogen, sondern spröde zerbrochen. Damit erhöht sich, selbst im Opalinuston, die Wasserdurchlässigkeit.

Am Lineament D3 ändert sich die Ausbildung der Sedimentgesteine von West nach Ost, von der normalen Mächtigkeit der mergeligen Schichten im Unteren Dogger zur sogenannten «Schwellenzone von Bülach» (Abb. 2), in welcher in der Tiefbohrung Bülach 1-1 Korallenkalke durchbohrt wurden[3].

Im zentralen Bereich des kartierten Gebietes (Abb. 2, weisse Flächen), sind die Gesteinsformationen tektonisch kaum gestört und zeigen einzig die um wenige Winkelgrade übliche Neigung gegen Süden.

Abbildung 3: Seismisches 2D-Profil durch die Weiach – Glattfelden – Eglisau-Linie im Querschnitt des Standortes Haberstal (NAB 18-35, Nagra 2019, Abb. 6-11). TLi: Reflektor Top Lias, Top: Reflektor Top Opalinuston). Die Reflektoren im Opalinuston zeigenüber die ganze Profillänge Veränderungen. Der Hauptschacht käme etwa auf die Höhe von Punkt 1520 zu liegen.

Der vorgeschlagene Standort Haberstal

Die von der Nagra geplante Entsorgungsanlage besteht aus den Oberflächenanlagen, dem Hauptschacht und Belüftungsschächten, sowie den beiden Tiefenlagern für HAA und SMA (Abb. 4). Horizontale oder geneigte Zufahrtstollen vom Hauptschacht zur Entsorgungsanlage sind keine vorgesehen.

Wie die Abbildungen 1 und 2 zeigen, befindet sich der Standort Haberstal (Stadel) im südlichsten Teil der Störungszone von Weiach – Glattfelden – Eglisau (WGE). Gleich östlich folgt der Übergang zur Schwellenzone. Der Opalinuston ist an dieser Stelle tektonisch deformiert, sei es durch Ausläufer der Störungszone, sei es durch brüchige Falten in deren Vorfeld.

Der Sachplan führt verschiedene Kriterien auf (angefangen mit Kriterium 1.1 zur räumlichen Ausdehnung des Wirtgesteins), welche bei der Standortwahl zu berücksichtigen sind. Diese Kriterien schliessen gestörte geologische Verhältnisse, welche die geotechnischen Eigenschaften beeinträchtigen und die Wasserwegsamkeit erhöhen können, aus. Damit sind sowohl Einrichtung wie Betrieb eines geologischen Tiefenlagers in dieser Zone kaum denkbar(https://nagra.ch/wp-content/uploads/2022/09/Tiefenlager-beschriftet_Quelle-Nagra.pdf ). Ein Vertikalschacht könnte wohl abgeteuft werden, würde aber vermutlich v.a. in der Tiefe geschwächtes Gestein durchfahren. Auch an den Hauptschacht anschliessende Transport, Betriebs- und Lagerstollen müssten tektonische Störungen im Einflussbereich der Störungszone queren.

Aufgrund unseres Wissensstands und der in der Tiefe absehbar gestörten Gesteinsformationen, erscheint  die Eignung des Standorts Haberstal aus heutiger Sicht für ein geologisches Tiefenlager, sowohl für HAA als auch für SMA, zumindest fragwürdig.

Abbildung 4: Entsorgungsanlagen, Projekt Haberstal der Nagra (https://nagra.ch/wp-content/uploads/2022/09/Tiefenlager-beschriftet_Quelle-Nagra.pdf) . Die Oberflächenanlagen sind mit dem zweiteiligen Tiefenlager direkt über etwa 800 m Tiefe Schächte verbunden. Das Projekt, welches bei der Vorstellung des Standortes Haberstal präsentiert wurde, sieht keine geneigten Schächte vor.

Der Standort Haberstal im Rahmen des Sachplans

Das im Jahr 2009 angelaufene Sachplanverfahren war als Standortsuchverfahren für geologische Tiefenlager für die beiden Abfallkategorien der hochaktiven (HAA) und der schwach- und mittelaktiven Abfälle (SMA) angelegt.

Über dieses Verfahren sei nun die  Nagra, nach eigenem Bekunden, zur Erkenntnis gelangt, dass sie mit Nördlich Lägern den „besten“  Standort für die Ausarbeitung des Rahmenbewilligungsgesuchs (RBG) vorschlagen könne. Doch so einfach ist die Sachlage offensichtlich nicht:

• Im Verfahren wurden wichtige Fragen ausgeklammert, oder aber rein formal und in unzulänglicher Art behandelt. Dazu gehört namentlich die Frage nach Nutzungskonflikten (Geothermie und Thermalwasser, Kohlenwasserstoffe im Permokarbon-Trog; Kriterium 2.4. gemäss Sachplan).
• Nun tauchen neu auch Fragen und Zweifel bezüglich der tektonischen Beanspruchung und damit der Langzeitsicherheit des Standorts auf.

Die wissenschaftliche Argumentation, welche die Nagra zu diesem Standort führte, liegt noch nicht vor. Die einzelnen Grundlagen- und Referenzberichte sollen nun bis zur Einreichung des RBG laufend abgeschlossen und veröffentlicht werden. Daher kann die Qualität dieses Standortvorschlags heute auch noch nicht abschliessend beurteilt werden.

Doch die bisher vorliegende, bzw. öffentlich zugängliche Dokumentation  gibt zumindest Anlass zu begründetem  Zweifel, ob der vorgeschlagene Standort die in ihn gesetzten Erwartungen wirklich erfüllen kann. Dazu und zu den zahlreichen institutionellen Fragen, welche dieses laufende Verfahren in Erinnerung ruft, werden wir uns in einer weiteren Publikation äussern.

[1] Nagra 2022: Der Standort für das Tiefenlager. Der Vorschlag der Nagra. Wettingen, 68 S.

[2] Nagra 2019: Preliminary horizon and structure mapping of the Nagra 3D seismics NL-16 (Nördlich Lägern) in time domain. Arbeitsbericht NAB 18-35, Nagra Wettingen, 77 S.

[3] Nagra 2021: Arbeitsbericht TBO Bülach-1-1: Data Report Summary Plot, Arbeitsbericht NAB 20-008, Nagra Wettingen, 19 S.

Artikel im „Zürcher Unterländer“: Stellungnahme zur Reaktion der Nagra

Im «Zürcher Unterländer» vom 4. Februar 2023 reagiert die Nagra auf die Aussagen in unserem Blog «Nagra unterschätzt die tektonische Beanspruchung» (25. Januar 2023, siehe oben).
.
Zitat: Im Opalinuston unter der Oberflächenanlage seien auch keine Störungen erkennbar.  . .. “Das eigentliche Tiefenlager – und dieses muss langfristig sicher sein, und nicht nur während des Betriebs – liegt weiter südlich in einem sehr ruhig gelagerten Bereich ohne relevante Deformationen und Störungen.»
 (https://www.zuonline.ch/ist-der-nagra-standort-fuer-die-oberflaechenanlagen-gar-nicht-sicher-727928571256)

Hierzu folgende Richtigstellungen:

• Ein Teil des geplanten Tiefenlagers und seiner Oberflächenanlagen liegen in der deformierten Zone im Vorfeld der Weiach – Glattfelden – Eglisau (WGE)-Störung (WGE, Blog, Abb. 1 und 3). Die unter dem Opalinuston liegenden Sedimentgesteine sind ebenfalls tektonisch gestört. Von «sehr ruhig gelagert» kann hier kaum die Rede sein.
• Gemäss Kernenergiegesetz Art. 40 und Kernenergieverordnung Art. 70 wird die Behörde (das ENSI) einen Schutzbereich um das Tiefenlager definieren (seitlich, oberhalb und unterhalb dem Lager). Dieser Bereich wird voraussichtlich seitlich mehrere hundert Meter breit sein müssen, um das Lager durch eine genügende Distanz von der erwähnten WGE-Störung separieren. Daher ist absehbar, dass in diesem Bereich der Bau eines Tiefenlagers und seiner Zugänge – allein schon aus geometrischen Gründen – kaum mehr zu realisieren sein dürfte.

Die Nagra schreibt von einem «Bereich ohne relevante Deformationen und Störungen». Doch im vorliegenden Fall ist diese Relevanz gegeben. Die Weiach – Glattfelden – Eglisau-Störung (WGE) gehört zu den dem Rheintal etwa parallel verlaufenden tektonischen Störungen, zu denen auch die etwas weiter nördlich liegende Siglistorfer Antiklinale mit ihren tektonischen Brüchen gehört. Diese rheintalischen Störungen sind heute praktisch nicht erforscht, sodass bei einem Tiefenlager-Projekt in der Nähe der Störung unter anderem folgende sicherheitsrelevante Fragen zu beantworten wären:

• Wie sind diese Störungen entstanden? Sind es reine Kompressionsstrukturen aus der Zeit der Jurafaltung? Oder sind es etwa Blattverschiebungen, welche mit der fortlaufenden Absenkung des Rheintalgrabens zusammenhängen?  Die Autoren in Madritsch et al. (2018, Fig. 10)[1], also Geologen aus dem Hause Nagra, ziehen die tektonischen Störungen durch die mesozoischen Sedimentschichten bis in den Permkarbon-Trog und sogar weiter ins unterliegende kristalline Grundgebirge.
• Wie alt sind diese Störungen? Sind sie noch (oder wieder) aktiv? Oder sind sie belegbar inaktiv?
• Falls sie inaktiv sind: Könnten sie etwa als Folge einer Vereisung in ein paar Jahrtausenden wieder aktiviert werden?
• Wie hängen sie mit dem Hydrothermalwasser (z.B. Zurzach) zusammen?
• Könnten sich Brüche, die heute „trocken“ sind, infolge  tektonischer Reaktivierung zu neuen Fliesswegen für Grundwasser öffnen (letzteres fliesst im Rheintal von unten nach oben)?

Dass tektonischen Störungszonen bei der Platzierung eines Tiefenlagers auszuweichen sei, hat der Gesetzgeber in den frühen 2000-er Jahren richtig erkannt (KEV, Artikel 70.1b, c). Technische Massnahmen, wie der Ausbau der Zufahrt- und Lagerstollen, können eine ungünstige geologische Situation langfristig nicht kompensieren.

[1] Madritsch, H., Naef, H., Meier, B., Franzke, H. J. & Schreurs, G. 2018: Architecture and kinematics of the Constance-Frick Trough (northern Switzerland): Implications for the formation of post-Variscan basins in the foreland of the Alps and scenarios of their Neogene reactivation. Tectonics,37, 2197–2220. https://doi.org/10.1029/2017TC004945.