Das im Juli 2017 durch den Bundestag verabschiedete Standortauswahlgesetz (StandAG) sieht vor, Standorte und Endlagerkonzepte zu untersuchen, und zwar ergebnisoffen unter der Berücksichtigung von Steinsalz, Kristallin oder Tonstein als mögliche Wirtsgesteine.

Eine möglichst hochauflösende Erkundung eines potentiellen Endlagerstandortes, sowohl von der Erdoberfläche aus, als auch untertage, ist eine wichtige Voraussetzung für die Standortcharakterisierung und den Nachweis der langfristigen Stabilität. Hochauflösende seismische Bohrlochmessverfahren liefern die detaillierte Verteilung von elastischen Parametern, jedoch beschränkt auf die unmittelbare Umgebung des Bohrlochs. Für eine möglichst detaillierte und umfassende Charakterisierung eines Standortes sind deshalb hochauflösende Messverfahren im Maßstab eines Untertagelabors gefragt. Im Kristallin und im Steinsalz hat sich das am GFZ entwickelte ISIS System zur untertägigen seismischen Erkundung und Überwachung bewährt (Link zum ISIS Projekt, Sektion 4.2), Tonstein stellt die geophysikalische Erkundung aber vor besondere Herausforderungen. Es sind insbesondere die Faktoren starke Heterogenität, Anisotropie und Dämpfung zu berücksichtigen.

Mit dem Eintritt der Helmholtz-Gemeinschaft in das Mont Terri Konsortium verfügt das GFZ über einen Zugang zum Mont Terri Untertagelabor (Schweiz, Opalinuston) mit umfassenden Möglichkeiten für experimentelle Arbeiten zur Charakterisierung des Opalinustons im Umfeld des Labors. Im Rahmen dieses Vorhabens werden seismische Pilotmessungen mit verschiedenen Quellen sowie Wiederholungsmessungen zur Wiederholbarkeit unter Felslaborbedingungen durchgeführt. Die Auswertung der Messdaten wird durch Modelluntersuchungen zum Auflösungsvermögen seismischer Messungen im Felslabor ergänzt.

Laufzeit

• 2018 - 2021

Zuwendungsgeber

• BMBF - Bundesministerium für Bildung und Forschung
• Helmholtz-Gemeinschaft

Projektverantwortliche

• Dr. Stefan Lüth (GFZ Potsdam)
• Dr. Rüdiger Giese (GFZ Potsdam)
• Prof. Dr. Charlotte M. Krawczyk (GFZ Potsdam)

ProjektmitarbeiterInnen

• Roman Esefelder (GFZ Potsdam)
• Dr. Britta Wawerzinek (GFZ Potsdam)

Kooperationen

• Forschungszentrum Jülich (FZJ)
• Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
• Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
• Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf H(ZDDR)

Methoden und Geräte

• Methoden: Seismische Erkundung - Tomographie und reflexionsseismische Untersuchungen
• Geräte: Hochauflösende seismische Quellen (GFZ-Untertage-Seismik, ELVIS Vibrationsquelle), seismische Empfängersysteme (GFZ-Untertage-Seismik, Land-Streamer)

Publikationen/Ergebnisse

• Wawerzinek, B., Lueth, S., Esefelder, R., Giese, R., Krawczyk, C. (2022 online): Performance of high-resolution impact and vibration sources for underground seismic exploration of clay formations at the scale of a rock laboratory. - Geophysical Journal International, ggac283.
  https://doi.org/10.1093/gji/ggac283
• Wawerzinek, B., Esefelder, R., Giese, R., Jurczyk, A., Krawczyk, C., Krüger, K., Lueth, S. (2022): Seismic pilot survey in the Mont Terri Underground Rock Laboratory (URL).
  https://doi.org/10.5880/GIPP.201999.1
• Esefelder, R., Wawerzinek, B., Lueth, S., Giese, R., Krawczyk, C. (2021): Seismic anisotropy of Opalinus Clay: tomographic investigations using the infrastructure of an underground rock laboratory (URL). - Swiss Journal of Geosciences, 114, 21.
  https://doi.org/10.1186/s00015-021-00398-2
• Lueth, S., Esefelder, R., Richter, H., Jaksch, K., Schwarz, B., Wawerzinek, B., Giese, R., Krawczyk, C. (2021): Licht ins Dunkel bringen. - System Erde, 11, 2, 18-23.
  https://doi.org/10.48440/GFZ.syserde.11.02.3