Olkiluodon kalliomalli, täydennetty ja tarkennettu kuvaus

Transkriptio

1 Työ r a p o r t t i Olkiluodon kalliomalli, täydennetty ja tarkennettu kuvaus V. 2001/1 Tiina Vaittinen, Pauli Saksa, Jorma Nummela, Jorma Palmen, Pirjo Hellä, Henry Ahokas Fintact Oy Jukka Keskinen Vibrometric Oy Lokakuu 2001 Karttaoikeudet : Maanmittauslaitos lupa nro 41/MYY/01 Pasivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset j a näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

2 Vaittinen, T., Saksa, P., Nummela, J., Palmen J., Hellä, P., Ahokas H. & Keskinen, J Olkiluodon kalliomalli, täydennetty ja tarkennettu kuvaus v. 2001/1. Helsinki: Posiva Oy. 190 s. Työraportti TIIVISTELMÄ Olkiluodon alueen kalliomalli päivitettiin keväällä Merkittävimmät uudet havainnot ovat rei'istä KR11 ja KR12 sekä reikien KR6 ja KR7 jatko-osilta. Myös joitakin vanhempia mittaustuloksia, kuten reikien KR1 ja KR2 seismisten heijastusluotausten (VSP, Vertical Seismic Profiling) tulokset, on uudelleen tulkittu ja arvioitu. Työn yhteydessä tarkasteltiin hiertojaksojen esiintymistä kairausnäytteissä. Päivitetty malli on laadittu ROCK -CAD kalliomallinnusohj elmiston NT-versiota käyttäen. Olkiluodon alueen pääkivilajeina ovat migmatiittinen kiillegneissi ja alueen eteläosassa pidemmälle migmatisoitunut suonigneissi. Suonigneissin esiintymisalueen rajalinjaa on siirretty etelämmäksi. Tonaliittigneissi ja tonaliitti/granodioriitti esiintyvät useina pienempinä yksikköinä, joiden muotoa ja laajuutta on muutettu vastaamaan uusimpia havaintoja. Tutkimusalueen keskellä sijaitseva graniitti/pegmatiittiesiintymä on muutettu pienemmiksi paikallisiksi yksiköiksi. Diabaasia esiintyy kapeina, jyrkkäasentoisina juonina. Reikien KR3 ja KR5 luoteispuolella olevaa diabaasijuonta on jatkettu koilliseenja reiän KR6 ympäristöön on mallinnettu uusia diabaasiyksiköitä. Tutkimusreikien KR1-KR12 rakennejaksojen määritys perustuu rakolukuun, pääkomponenttianalyysiin ja vedenjohtavuustuloksiin. Rakennejaksojen asento on tulkittu VSP- ja reikätutkaheijastajien sekä suunnattujen rakohavaintojen avulla. Rakennejaksoihin kuuluu noin 10 % kairauspituudesta. Kaikkiaan rakenteita on mallinnettu 71 kappaletta, joista 41 on uusia. Rakenteiden keskimääräinen paksuus on 5 m ja esiintymistiheys yksi rakenne noin 100 m:ä kohti. Rakenteista 11 luokiteltiin rikkonaisuusvyöhykkeiksi ja 1 ruhjevyöhykkeeksi. Suurin osa rakenteita leikkaa vain yhtä reikää, kymmenen rakennetta useampia reikiä. Rakenteista 13 ei leikkaa reikiä. Rakenteita R1, R2, R7, R12, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R26 ja R29 on muutettu. Rakenteet R3 ja R15 on poistettu ja näillä tunnuksilla on kuvattu uudet rakenteet. Uudet rakenteet R3 3-R 71 kuvaavat paikallisia, yhdessä reiässä tavatluja rakenteita, joista 12:ta ei ole suunnattu. Vedenjohtavuusominaisuuksiltaan merkittävimmiksi todettiin rakenteet R20, R21 ja pintaosissa olevat rakenteet R11, R17 ja R26. Rakenteiden transmissiviteetti pienenee syyyyden kasvaessa. Rakenteiden vedenjohtavuuden aiheuttaa lähes kaikissa tapauksissa vain yksi tai muutama avoin rako. Rakenteiden tilastollisessa tarkastelussa havaittiin, että rakenteita esiintyy harvemmin pohjoisluoteeseen suunnatuissa rei'issä kuin muissa rei'issä ja rakenteiden paksuus on näissä rei'issä pienempi. Tutkimusalueen eteläosassa suonigneissin alueella rakenteita

3 on harvemmassa kuin pohjoisempana kiillegneissin alueella ja rakenteiden paksuus on pienempi. Mallinnettujen rakenteiden osuus tutkimustilavuudesta on 4 %. Kairanreikien lähiympäristössä rakenteiden tilavuusosuus on noin 9 %. Tämän perusteella noin puolesta alueen rakenteista on tähän mennessä saatu havaintoja. Fracman-ohjelman ja mallin, jossa rakennetasot esiintyvät säännöllisin välein, avulla luotiin realisaatioita tuntemattomista rakenteista. Avainsanat: Kalliomallinnus, geologia, rikkonaisuusrakenteet, hydrogeologia, ydinjäte, loppusijoitus, tilastollinen kalliomallinnus

4 Vaittinen, T., Saksa, P., Nummela, J., Palmen J., Hellä, P., Ahokas H. and Keskinen, J Bedrock model ofolkiluoto site, revision 2001/1. Working report Posiva Oy, Helsinki. 190 p. ABSTRACT The bedrock model of Olkiluoto site has been updated during spring The most significant new observations are from the new boreholes K.Rll and KR12 and from the extended parts of boreholes KR6 and KR 7. In addition, vertical seismic profiling data (VSP) from boreholes K.Rl and KR2 and some other older results were revised. As part of the modelling work, shear sections at specific borehole sections are mapped. The bedrock model is done using the ROCK CAD NT geological modelling system. Main rock types at the Olkiluoto site are migmatic mica gneiss and at the southem parts of the island strongly migmatised veined gneiss. The northem border of veined gneiss has been moved southwards. There are several smaller tonalitic gneiss and tonalite/granodiorite bodies. The extension and form of these units have been revised according to the new observations. At the central part of the site, several distinct units replace the previously large, uniform granite/pegmatite body. There are also narrow, steeply dipping diabase dykes. The extension of dyke northwest of boreholes KR3 and KR5 has been elongated towards northeast New diabase units have been modelled at the surroundings of borehole KR6. Determination ofthe fractured sections along boreholes KR1-KR12 is based on fracture frequency, principal component analysis and hydraulic conductivity. The orientation of the structures is based on VSP- or radar reflectors or the orientation of fractures in the zone. The fractured sections form about 10 % of the total length of the drilled core. All together, 71 structures are modelled, 41 ofthem being new ones. The average thickness of the structures is 5 m and on average, one structure is found per each 1 00 m of borehole length. 11 structures have been classified as major fracture zones and one as crushed zone. Most of the structures are intersected by one borehole only, ten are observed in two or more boreholes. No direct borehole observation is available from 13 structures. Major changes have been done in structures R1, R2, R7, R12, R16, R17, R18, R19, R20, R21, R26 and R29. New structures R15 and R3 replace former structures with same name. The new structures R33-R71 are local, each of which is observed in one borehole only. Twelve ofthese structures have no assigned orientation. Structures R20, R21 and elo se to surface lying structures Rll, R17 and R26 are considered to be the most significant hydraulically conductive zones. The transmissivity of the structures diminishes with increasing depth. In most cases, a single open fracture or a few open fractures cause the conductivity of the structure.

5 Statistical analysis of showed, that the fractured sections are more scattered in northwestero bound boreholes than in the other boreholes. The thickness of the structures is also less in the northwestero bound boreholes. At the southero part of the site, where the host rock is veined gneiss, structures are more sparsely than in the northero parts, where mica gneiss is dominant. The modeled structures form 4 % of the central investigation volume. In the close vicinity of the boreholes 9 % of the rock volume belongs to structures. Thus it is estimated that about half of the existing structures are not yet observed. Fracman-program and a model with regularly spaced structures were used to make realizations of the unknown structures. Keywords: Bedrock modelling, geology, structures, geohydrology, nuclear waste, disposal, statistical bedrock modelling

6 1 TIIVISTELMÄ ABSTRACT 1 JOHDANT AINEISTON KÄSITTELY... S 2.1 Yleistä Tulkinnan mittakaava ja varmuusaste Rakenteiden ulottuvuuksien määritys Jyrkkä- ja keskikaateiset rakenteet Loivat rakenteet Yksittäisiin havaintoihin perustuvat ja paikalliset rakenteet Reikien KR1 ja KR2 VSP-aineiston uudelleen prosessointi KIVILAJIEN MALLINNUS Nimeäminen ja ikäjärjestys Kivilajien esiintymisen tulkinnat Kataklasiittia sisältävät hiertojaksot ja haarniskasarjat Tuntomerkit ja esiintyminen Hiertojaksojen hyödyntäminen kalliomallissa Kivilajien kuvaus mallissa RAKENTEIDEN MALLINNUS Rakenteiden määrittelyt Rakoluku Pääkomponenttianalyysi Vedenjohtavuus Rakennejaksot Tulkintamenetelmät Rakenteiden kuvaus Poistetut rakenteet Muutetut tai täydennetyt rakenteet Uudet rakenteet Vaihtoehtoiset rakenteet Yhteenveto rakennemallista Rakenteiden tyypit ja määrä Rakenteiden asentojakauma... 54

7 2 5 HYDROLOGISET HAVAINNOT Hydrauliset yhteydet Rakenteiden hydrauliset ominaisuudet TILASTOLLINEN TARKASTELU Menetelmät Reikälävistysten ominaisuuksien tarkastelua Rakenteiden stokastinen kuvaus Rakenteiden generointi Fracman-ohjelmalla Rakenteiden kuvaus säännöllisen rakennejärjestelmän avulla Epävarmuuksien tarkastelu YHTEENVETO LÄHDEVIITTEET LIITELUETTEL

8 3 1 JOHDANTO Tämä työ sisältää Olkiluodon täydentävän kalliomallinnuksen kuvauksen ja tulokset. Kenttämittaustulokset, niiden perusteella tehdyt tulkinnat sekä asiantuntija-arviot on koottu kallion mallikuvauksiksi. Ne kuvaavat tutkimusalueen kallioperän kivilajeja, keskimääräisesti rakoillutta kalliomassaa sekä sitä halkovia, runsaammin rakoilleita rako-, rikkonaisuus- ja ruhjevyöhykkeitä, joita kutsutaan yhteisnimellä rakenteiksi. Kalliomalli on havaittu hyväksi tavaksi esittää tutkimuskohteen kallioperän geometriset ja ominaisuustiedot johdonmukaisessa muodossa. Malli havainnollistetaan ja välitetään edelleen suunnitteluun ja analysoi tavaksi. Edellinen mallin päivitys on tehty ja raportoitu v (Saksa et al. 1998), jonka tiivistetty kuvaus on pienin muutaksin esitetty Olkiluodon paikkaraportissa (Anttila et al. 1999). Tämän jälkeen on tutkimusalueelle kairattu reiät KR11 ja KR12 sekä pidennetty reikiä KR6 ja KR7. Rei'istä on tehty eri ominaisuuksien kartoitukset, mittaukset ja tulkinnat. Myös kalliota luotaavien VSP- ja tutkaluotausten tulokset ja valmistuneet uudet prosessoinnit hyödynnetään mallin päivityksessä. Pasivan paikkatutkimusten arvioinnissa (STUK 2000) on esitetty myös tarpeita kallioperän mallinnusta koskien erillisten, toisistaan riippumattomien konseptuaalisten mallien tekoa kallioluokittelua rakenteiden ja deformaatiohistorian välisten yhteyksien ymmärtämistä vaihtoehtoisten tulkintojen ja mallikuvausten tekoa epävarmuuksien analysointia ja esittämistä Kallioperätutkimusten tarvetta ja kohdentamista on käsitelty myös syksyllä 2000 pidetyssä tutkimusseminaarissa (Andersson & McEwen 2000). Tämä työ sisältää yhden kuvauksen Olkiluodon kallioperän geologisista ominaisuuksista. Kivilajien osalta on ollut tarpeena tarkentaa kuvaukset uusimpia havaintoja ja tulkintoja vastaaviksi. Erityistä huomiota kiinnitetään hiertyneiden deformaatiojaksojen analysointiin mahdollisten siirrosten osoittajina. Rakenteiden osalta on työssä päivitetty ensin niiden luokitusperusteet Mallinnus on perustunut pääosin rakenteellisten yksiköiden deterministiseen ja yksilöivään kuvaukseen. Geometrista sijaintia ja sen vaihtelua on pyritty kuvaamaan myös paikallisesti. Yksityiskohtaisuutta on pyritty lisäämään tekemällä paikallisia tulkintoja. Työssä on tarkasteltu paikallisempia yksiköitä stokastisesti perustuen sekä reikähavaintoihin että koko kallion statistiikkaan. Koko kalliomassan rakenteiden osalta on mahdollista saada käsitys epävarmuuksista ja niiden suhteesta tiedon määrään. Vaihtoehtoisia kuvauksia on tehty yksilöidyille rakenteille ja näiden yhdistelmille. Tällaiset kuvaukset edellyttävät kuitenkin erilaisten tulkintojen ja sitä tukevan datan olemassaoloa.

9 4 Kalliomallin kuvaus on koottu Pasivan tietokoneavusteisen geologisen mallintamisen ROCK-CAD-järjestelmään (Saksa 1995). Malli on tätä työtä varten siirretty Pasivan uuteen Auto-CAD pohjaiseen ROCK-CAD NT-ohjelmistoon. Uusi ohjelmisto mahdollistaa tehokkaamman vuorovaikutteisen mallintamisen, siirtomahdollisuudet muihin 3-D järjestelmiin ja monipuoliset luokittelun ja havainnollistamisen työkalut. Työ on tehty Fintact Oy:ssä mallinnusryhmän toimesta. Rakenteiden analysoinuin on pääosin tehnyt Tiina Vaittinen. Kivilajien ja rakennegeologian mallinnuksesta ovat vastanneet Jorma Palmen ja Pauli Saksa. Geohydrologian analysoinuin on tehnyt Henry Ahokas ja tilastolliset mallitarkastelut Pirjo Hellä. ROCK-CAD -järjestelmän tekniikasta on vastannut Jorma Nummela. Reikätietojen visualisointia on tehnyt Petri Jääskeläinen. VSP-tulosten uudelleen prosessoinnin teki Jukka Keskinen Vibrometric Oy:stä. Projektin yhteyshenkilönä Posivassa on toiminut Liisa Wikström. Lisäksi seurantaan ovat osallistuneet Aimo Hautajärvi Pasivasta ja Pekka Anttila Fortum Engineering Oy:stä.

10 5 2 AINEISTON KÄSITTEL V 2.1 Yleistä Olkiluodon tutkimusalueelia on tehty ydinjätteen loppusijoitukseen tähtääviä paikkatutkimuksia vuodesta 1987 lähtien. Tutkimusalueesta lähiympäristöineen on laadittu kalliomalli ensimmäisen kerran 1990-luvun alussa (Saksa et al. 1992, 1993), jota on päivitetty sen jälkeen vastaamaan uusimpien kenttätutkimusten tuloksia (Saksa et al. 1996, 1998, Saksa & Lindh 1999). Tutkimusaineiston laajentumisen ja monipuolistumisen seurauksena kalliomalli ja sen sisältämät tulkinnat ovat perustuneet hyvin erilaisiin lähtöaineistoihin, koska mallin tähänastisissa päivityksissä on kiinnitetty huomiota vain muuttuneisiin yksiköihin. Olkiluodon alueen tultua valituksi loppusijoituskohteeksi, esille tuli tarve päivittää kalliomalli mahdollisimman yhtenäisillä perusteilla. Toisaalta jo entuudestaan laaja tutkimusaineisto tulee edelleen kasvamaan, joten aineiston käsittely ja hallinta edellyttävät kehittyneitä menetelmiä. Kalliomallin edellinen päivitysontehty PATU-tutkimusvaiheen jälkeen. Tämän jälkeen uutta aineistoa on saatu reikien KR6 ja KR7 jatkokairauksista sekä uusien reikien KR11 ja KR12 kairauksista (Rautio 1999, 2000b, 2000a, Niinimäki 2000). Näissä rei'issä on tehty lisäksi geofysikaaliset reikätutkimukset ja niiden tulkinnat (Front et al. 2001a ja 2001 b, Okko et al. 2000). Rei'issä KR9 ja KR10 on tehty VSP-mittaukset (Cosma et al. 1997). Reikätutkimusten rakoaineiston hyödyntämistä on myös parannettu kehittämällä rakotietokanta, jossa kairausnäytekartoituksesta saatavaan rakotietoon on integroitu havainnot mineralogisesta tutkimuksesta, sekä dipmeter, televiewer ja reikä-tv mittauksista (Saksa et al. 1997, Karanko et al. 2000). Reikäaineiston yhtenäisen käsittelyn pohjaksi laadittiin uusi ohjelma, joka mahdollistaa numeerisen tutkimusaineiston nopean luokittelun annetuilla kriteereillä. Valittujen parametrien ja käytettävien kriteerien muuttaminen on tehty mahdollisimman helpoksi. Geofysikaalisille reikätutkimuksille, joiden tuloksia e1 voida sitoa suoraan reikäsyvyyteen, on kehitetty graafiset esitystavat ROCK -CAD NT -ohjelmaan (Nummela et al. 2001). VSP-, HSP- ja reikätutkamittauksista tullittavat heijastajaelementit kuvataan 2D-elementteinä 3D-mallissa. Kehitettyjen rutiinien avulla voidaan mm. rajata 3D-mallista graafisesti halutun alueen elementit tai taulukkolaskentaohjelmaa hyödyntäen valita tietyn asentoiset elementit tulkinnan avuksi 3D-malliin. Olkiluodon mallissa kivilajien ja rakorakenteiden mallin kattama maanpinnan alue on Y: 1522,0-1529,0 km ja X: 6790,0-6795,0 km. Alue on esitetty kuvassa 2-1. Malli kattaa 35 km 2 alueen ja sen syvyysulottuvuus on 1500 metriä.

11 6 Kuva 2-1. Kalliomallin kattama alue kokonaisuudessaan. 2.2 Tulkinnan mittakaava ja varmuusaste Mittakaava Tulkinnan ja havainnon mittakaava tullaan lisäämään kivilajiyksiköiden ja rakenteiden tietokantaan. Alueellinen, tutkimusalue, tila-alue (määritettävä), paikallinen tai reikä/kaivanto/osa-alue tietona antaa mahdollisuuden esittää osajoukon tai vain halutun mittakaavan piirteet. Jatkossa tulee laadittavaksi paikallisempia osatilavuusmalleja. Paikallisten mallien tarkkuus ja yksityiskohtien määrä on suurempi kuin laajempien alueiden mallien. Eri mittakaavojen mallien yhdistely keskenään voi olla häiritsevää. Kuvaus on parhaimmillaan laadintamittakaavassa ja tyypillisesti käyttökelpoinen vielä viereisissä mittakaavoissa, mutta esim. alueellisten piirteiden tarkastelu m mittakaavassa on tarkkuudenkin osalta harhaanjohtavaa. Alueellisen tai tutkimusalueen kilometrimittakaavan kuvassa on myös häiritsevää esittää esim. kaivannosta tai reiästä kuvattu suuri määrä yhteen paikkaan keskittyviä paikallisia rakojaja kivilajijuonia.

12 Mikäli mittakaava, kohde tai osatilavuus olisi yksi mallinnetun kappaleen määre, voisi sisäkkäisiä malleja päivittää toisistaan riippumatta. Ehdotus käytettäväksi jaoksi on seuraava: Alueellinen, yli 1 km REGIONAL Tutkimusalue, sadoista metreistä kilometreihin SITE Paikallinen, kymmenistä satoihin metreihin LOCAL Kohteittainen: reikä, kaivanto, alue, projekti, tunneliosuus... KR1, TK1, ALUE jne. Kohteet sijoittuvat yleensä SITE tai LOCAL mittakaavoihin. Varmuusaste Malli huomioi nyt havaintojen väliset pääerot todettu-, todennäköinen- ja mahdollinenluokkajaolla. Havaintojen ja tulkinnan luotettavuutta on tarve kuvata tarkemmin, varsinkin jos malli sisältää hyvin eri tasoisia tulkintoja. Seuraavassa taulukossa 2-1 on varmuusasteen määrittelyn havaintotavat ja varmuusluvut Varmuusluku on geometriseen kappaleeseen liitettävä määre. Luokittelu pätee sekä kivilajien että rakenteiden yksiköihin. Taulukko 2-1. Tulkinnan varmuusluvun määrittely. Havaintotapa Varmuusluku = hyvin epävarma, Maanpintakulku (ei kaadetta, lineamentti) Maanpintakulku ja kaade (pelkkä) 2 Reikähavainnot ja tulkinta: 1 0 = täysin varma arvo1 1 reikä, 2 reikää, 3 reikää, 24 reikähavaintoa arvot 2, 4, 6, 9 Maanpintakulku (+kaade) yhdistettynä reikälävistykseen: 1 reikä, 2 reikää, 3 reikää arvot 4, 6 ja 8 Suunnatut havainnot suhteessa mallikuvaukseen: kaikki eri suunnissa, arvo 3 Raot, tutkaheijastus, VSP 2 yhteensopivaa, 6 Korrelointi reikien välillä: yleiset ominaisuudet vastaavat toisiaan eri paikoissa (paksuus, mineralogia) 6 reiästä reikään geofysikaalinen vaste havaittu ja tulkittu 7 geologinen yhtenevä ja erityinen piirre 8 Tomografinen kuvaus: yhdistää 2 reiän välillä 8 yhdistävät 3 reiän välillä 10 kaikki yhteensopivia, 9 Soveltamisesta: Suoramaanpinta-ja tunnelihavainto vastaa reikähavaintoa. Arvoksi valitaan korkein arvo joukosta, joka sopii dataan ja tulkintaan. Saman yksikön eri vaihtoehtojen varmuuslukujen summan ei tarvitse olla 10.

13 8 Määrittelyn ulkopuolelle jää spatiaalinen vaihtelu piirteessä: es1m. reikien välillä varmuus on suurempi kuin linjan ulkopuolella ja reunoilla. Esimerkkejä: maanpinnalta tulkittu geofysiikan anomalia, arvioitu kaade = 2 maanpinnalta tulkittu geofysiikan anomalia, 1 reikälävistys = 4, kahdesta reiästä yhdistetty, suunnatut havainnot eri suunnissa = 4, 1 reikälävistys, kaikki suunnatut havainnot tukevat = 9 3 reikälävistystä, suunnatut havainnot enintään 2 yhteensopivaa, pumppausvaste = Rakenteiden ulottuvuuksien määritys Jyrkkä- ja keskikaateiset rakenteet Jyrkkäkaateisiksi kutsutaan rakenteita, joiden kaade on ja keskikaateisiksi rakenteita, joiden kaade on Maanpintaan puhkeavat rakenteet Rakenteen kulku maanpinnalla perustuu tutkimusaineistoon ja siihen liitettyyn tulkintaan. Syvyysulottuvuus määräytyy kulun pituudesta. Lähtötasona on kalliopinnan taso lähellä maanpintaa. Ulottuvuus pitkin kaadesuuntaa on sama kuin kulun pituus l. Vertikaalinen syvyysulottuvuus (z) saadaan huomioimaha kaade a: z=l sin(a) (2-1) Kaadearvon vaihdellessa käytetään kaateen keskimääräistä arvoa. Syvyysulottuvuus jatketaan alaspäin seuraavalle tasan 50 m z-tasolle kulun pituuden ollessa alle 1 km:n ja seuraavalle tasan 100 m z-tasolle suuremmilla kulun pituuksilla. Kalliomallin kuvaussyvyys ulottuu 1500 metriin. Yksi rajaustapa on käyttää reunustavia rakenteita ja näiden merkittävyyttä (paksuus, ominaisuudet) päättymisen rajauksessa sekä kulkulinjalle että syvyysulottuvuudelle. Lohkomallissa suuremmat ja/tai merkittävämmät yksiköt ovat reunustavia ja rajaavat pienempiä. Kahden rakenteen keskinäisen suhteen ja leikkaavuuden arviointia tulisi tehdä vain kun ominaisuuksista on suoria tai muuten luotettavia havaintoja. Maanpintahavaintojen perusteella määritettyjen päättymispisteiden ulkopuolella sijaitsevat reikälävistykset, jotka voidaan yhdistää kulkulinjaan, pidentävät kulkua. Samoin ulottuvuus kaadesuunnassa voi kasvaa lävistyksiin perustuen. Ohjearvona voi pitää kulkulinjan lisäystä reiästä ulospäin lävistyssyvyyden (z) verran. Syvyysulottuvuutta tulee kasvattaa 1,5-kertaiseksi kalliopinnan (yläpinnan) ja suurimman lävistyssyvyyden (z) erosta laskien. Esimerkiksi lävistys -600 metrin (z) syvyydeltä jatkaa syvyysulottuvuutta -900 metriin.

14 9 Maanpintaan puhkeamattomien jyrkkä- ja keskikaateisten rakenteiden ulottuvuudet määritetään samalla tavoin kuin seuraavissa luvuissa esitettävien loivien ja paikallisten rakenteiden ulottuvuudet Loivat rakenteet Loivat rakenteet (kaade 0-30 ) perustuvat useimmiten reikälävistysten yhdistelyyn. Yläpinnan (kattopuolen) ja alapinnan (jalkapuolen) rajaukset muodostavat tasomaisen kappaleen, jonka jatkuvuus havaintoreikien ulkopuolelle tulee määrittää. Luonnollisina rajauksina toimivat puhkeama kallionpintaan ja reunustavat rakenteet. Jos rakenne ei puhkea maanpintaan, perustuu laajuus joko reunustaviin rakenteisiin tai havaintojen ekstrapolointiin. Reuna voi kulkea havaintoreiän ja ei-havaintoreiän puolivälissä tai se voidaan määrittää 1,5-kertaiseksi verrattuna havaitun alueen pituuteen kyseisessä suunnassa. Jälkimmäisessä tapauksessa rakenteen pinta-ala on nelinkertainen verrattuna reikähavaintojen kattamaan alaan. Ekstrapoloitava kaadesuunta ja kaade voivat olla rakenteen keskimääräisiä arvoja. Paikallisia ääriarvoja käytetään geologisen trendin kuvaukseen ja etenkin kivilajeja myötäilevien rakenteiden kohdalla. Myös loivien rakenteiden syvyysulottuvuutta voidaan rajata. Jos kaadesuunta ja kaade sekä kulun suuntainen pituus ovat määritettävissä, niitä voidaan käyttää syvyysulottuvuuden rajaukseen samoin kuin jyrkkä- ja keskikaateisten rakenteiden tapauksessa (luku 2.3.1). Reikien havaintokohdat (z-syvyys) tulee myös huomioida Yksittäisiin havaintoihin perustuvat ja paikalliset rakenteet Osalla rakenteista on vain yksittäisiä havaintoja tai rakenne esiintyy vain paikallisena. Esimerkkitapaus on suuruusluokaltaan m oleva rakenne, josta on yksi reikälävistys ja jonka asento on tulkittava. Tässä päivityksessä tämän tyyppisiä, uusia rakenteita määritettiin 38 kappaletta. Käytännön syistä näiden rakenteiden koko määritettiin vakioksi halkaisijan ollessa 200 m. Jatkossa tullaan käyttämään seuraavia rakenteen laajuuden (halkaisijan) määrityssääntöjä: pituuden ja paksuuden välinen suhde on välillä , keskiarvo , käyttöarvo 150 (Munier & Hermansson 2000). ympäröivien reikien puoliväliin mallin kalliopinta, pohjapinta ja pystyreunat rajauksina Metrin paksuisen rakenteen keskimääräinen esiintymisen säde reiän ympärillä on 7 5 m. Rakenteen ulottuvuuksien määrittelyssä tulee huomioida myös sitä piste- tai aluekohtaisesti kuvaavat geofysikaaliset havainnot, esimerkiksi seismisten heijastuspisteiden sijainti tai tutkaheijastusten jatkuvuus. Parhaan arvion laajuudelle saa

15 ~ visualisoimalla havaintopisteiden sijainnit. Havainnon merkitys voi olla ulottuvuudelle parhaimmillaan jopa suoraan havaintoon (reikälävistys) verrattava. 2.4 Reikien KR1 ja KR2 VSP-aineiston uudelleen prosessointi Olkiluodon kairanreikien KR1 ja KR2 vuonna 1990 tehtyjen VSP-mittausten tulokset käsiteltiin ja tulkittiin uudelleen käyttäen nykyisiä prosessointi- ja tulkintamenetelmiä (Cosma et al. 1994). Kairanreikä KR1 on mitattu syvyyksiltä m räjäytysrei'iltä Ll, L3, L4, L5 ja L6 ja kairanreikä KR2 syvyyksiltä m räjäytysrei'iltä L2, L3, L6, L7 ja L8 (Cosma et al. 1991). Vuonna 1990 kolmikomponenttisesta geofonirekisteröintidatasta muodostettiin totaalikomponentti, joka prosessoitiin ja tulkittiin sen aikaisilla menetelmillä. Prosessoinnin ja tulkinnan tuloksena pystyttiin havaitsemaan pääosin heijastajia, joiden kaade on yli Tulkinta suosi myös tasomaisia heijastajia, joiden asento on likimain sama eri räjäytysrei'iltä. Nykyisillä tulkinta- ja prosessointimenetelmillä ei ole näitä rajoituksia ja siten myös esimerkiksi vaaka-asentoiset heijastajat voidaan tulkita luotettavasti. Geofoniyksiköiden asento reiässä pystytään määrittämään mittaamalla seisminen signaali useilta räjäytysrei'iltä vastaanotinketjua välillä siirtämättä. Näin horisontaalikomponentit (x- ja y-komponentti) voidaan kääntää osoittamaan 1) kohti seismistä lähdettä (radiaalikomponentti) ja 2) kohtisuoraan tätä vastaan olevaksi komponentiksi (transversaalikomponentti). Tämä mahdollisti polarisaatioanalyysin käytön tulkinnassa. Tulkinnassa käytettiin apuna myös heijastuneita S-aaltoja, jotka konvertoituvat rakenteeseen saapuvista P-aalloista. Seisminen P-aaltonopeus määritettiin kaikilta räjäytysrei'iltä. Rei'issä KR1 ja KR2 havaituissa P-aaltonopeuksissa ei ollut suurta vaihtelua nopeuden ollessa m/s. Anisotropiaa ei havaittu. Mittaustulosten esikäsittely koostui seuraavista vaiheista: - taajuussuodatus, signaalin taajuus Hz, - suoran P-aallon mediaanisuodatus käyttäen poimittuja kulkuaikoja, -suoran S-aallon mediaanisuodatus nopeuksilla m/s, - sekä ylöspäin että alaspäin kulkevien putkiaaltojen poisto mediaanisuodatuksella ja nopeuksilla m/s ja - signaalin amplitudin vaimenemisen korjaus (AGC) käyttäen 7 5 ms ikkunaa. Tulosten jatkokäsittely koostui seuraavista vaiheista: - suodatus (Image Space -muunnos, Cosma et al. 1994), jossa muut kuin P aaltoheijastukset poistettiin datasta, - P-aaltoheijastusten koherenssin lisäys (Image Space -prosessointi Cosma et al. 1994),

16 11 - polarisaatioanalyysi (radiaali- ja transversaalikomponenttien yhdistäminen ja amplitudimaksimin etsintä eri signaalin tulokulmille) ja - kaaderajoitukset tulkinnan helpottamiseksi, esimerkiksi horisontaalisten heijastajien suodatus. Seisminen heijastaja tulkittiin prosessoiduista rekisteröinneistä laskemalla havaitun heijastuksen kulkuajat kaikille vastaanotinpisteille. Heijastaja määriteltiin seuraavien parametrien avulla: leikkaussyvyys kairanreiässä tai sen oletetulla jatkeena, kaade, kaadesuunta ja P-aaltonopeus. Kun usealta räjäytysreiältä (vähintään kolme) havaitaan samalla syvyydellä leikkaava heijastaja, voidaan sen asento määrittää muuttamalla kaadetta ja kaadesuuntaa kunnes seisminen kulkuaika sopii kaikilta räjäytysrei'iltä havaittuun heijastajaan. Tukena tulkinnassa käytettiin aikaisempien mittausten havaintoja, tutkimusalueen rakennemallia, datasta polarisaatioanalyysillä saatuja suuntia ja heijastajasta konvertoituneita S-aaltoja. Tulkinnan perusteella laskettiin havaittujen seismisten heijastuselementtien sijainti tutkimustilavuudessa. Kairanreiästä KR1 tulkittiin uusin menetelmin kahdeksan aikaisemmin havaitsematonta heijastajaa. Seitsemän uuden heijastajan kaade oli kaadesuunnan ollessa Nämä ovat II-III (keskivoimakas ja heikko) luokan heijastajia, jotka havaitaan vasta prosessoidusta datasta tai vain osalta räjäytysreikiä. Myös yksi kolmannen luokan heijastaja kaadesuunnaltaan 191/65 tulkittiin. Viisi vuonna 1990 tulkittua heijastajaa (numerot 1 b, 3 b, 5, 9 ja 16) osoittautuivat maanpinnasta takaisin heijastuneiksi P aalloiksi (Cosma et al. 1991). Aikaisempien tulkintojen perusteella näistä muutaman heijastajan (1 b ja 3b) maanpintaprojektioon liittyi myös toinen heijastaja, mikä oli kasvattanut kummankin amplitudia. Nyt tehdyssä uudessa luokittelussa heijastuksen amplitudi on määritelty kultakin ampupisteeltä erikseen ja kaikki ampupisteet yhdessä määräävät heijastajan kokonaisluokittelun. Reiän KR1 uudet heijastajatulkinnat sisältävät listat ovat liitteenä 2-1. Kairanreiän KR2 jatko-osa ja myös reiän alkuosa mitattiin kahdelta uudelta räjäytysreiältä vuonna 1995 (Cosma et al. 1996). Uusia, aiemmin tulkitsemauomia heijastajia ei uudelleen tulkinnassa havaittu. Vuonna 1995 tulkitut heijastajat pystyttiin pääosin havaitsemaan myös uudelleen tullittavasta mittausaineistosta ja heijastajien asento ja jatkuvuus tutkimustilavuudessa pystyttiin varmistamaan. Kaksi 1995 tulkittua rakennetta on niin kaukana, ettei niitä voida havaita kairanreiän yläosassa tehdyissä mittauksissa käytetyssä aikaikkunassa. Kuten kairanreiästä KR1, kolme vuonna 1990 tulkittua heijastajaa osoittautuivat maanpinnasta takaisin heijastuneiksi P-aalloiksi (heijastajat 3, 8 ja 13). Lisäksi heijastaja numero 12 pinoutui kolmelta räjäytysreiältä samaan kohtaan datassa vahvemman heijastajan 11 kanssa ja poistettiin tulkinnasta. Reiän KR2 uudet heijastajatulkinnat sisältävät listat ovat liitteenä 2-2.

17 12 Kaikille heijastajille laskettiin heijastuselementtien koordinaatit kultakin räjäytysreiältä ja ne luovutettiin jatkokäyttöön ROCK-CAD-mallinnusjärjestelmän mukaisessa rflformaatissa.

18 13 3 KIVILAJIEN MALLINNUS 3.1 Nimeäminen ja ikäjärjestys Kivilajimallinnuksen perussääntönä on, että nuorempi kivilaji leikkaa vanhempaa. Pääkivilajit migmatiittinen kiillegneissi (lyhenne MGN), suonigneissi (VON) sekä jaksoina ja linsseinä esiintyvä amfiboliitti (AMF) ovat vanhimmat. Gehör et al.(1996) mukaan tonaliittigneissi (TONGN) on vanhempaa kuin tonaliitti/granodioriitti (TON). Graniitti/pegmatiitti (GR/PG) leikkaa tonaliitti/granodioriittia ja breksioi tonaliittigneissiä, joten se on nuorempi kuin TON ja TONGN. Diabaasi (DB) on leikkaavuutensa perusteella kivilajeista nuorin. Mallinnettujen kivilajien syvyysulottuvuuden määräytymissäännöt vaihtelevat kivilajeittain. Siirrostuneet tai poimuttuneet tulkinnat ovat yksikkökohtaisia ja vaihtoehtoisia ratkaisuja voi esiintyä. Olkiluodon saaren länsiosassa ja länsipuolella sijaitsevat tonaliitti/granodioriitti-muodostumat perustuvat aiempiin SITU-vaiheen kartoituksiin ja uudemman geologisen peruskartan tietoon (Suominen & Torssonen 1993). Tonaliittigneissiä esiintyy tutkimusalueena useina yksikköinä. Mallinnuksessa on syvyysulottuvuuden perustana käytetty kartoitettua tai arvioitua suurinta kulun suuntaista kappaleen pituutta. Kaade on mallinnettu poimuakselin suuntaan, joskus vaihtelevana saman yksikön eri osillekin. Suonigneissiä esiintyy varsin laajalla alueella kalliomallin eteläosassa. Graniittia ja pegmatiittia esiintyy tutkimusalueena monin paikoin. Kivilajikappaleiden syvyysulottuvuuden mallinnuksen perusteena on pienimmän pääakselin suuruus. Reikien kattamalla alueella sijaitsevien graniitti/pegmatiittien syvyysulottuvuus on suurimmillaan ollut vain 50 metriä. Mallinnusperusteena ovat olleet reikien KR1 ja KR5 epäyhtenäiset, kapeat graniitti/pegmatiitti -jaksot. Amfiboliitit ovat alkuperältään yhtä vanhoja kuin kiillegneissi ja suonigneissi. Ne esiintyvät linsseinä tai sulkeumina. Diabaasijuonet leikkaavat muita kivilajeja. Tiedot eri rei'istä raportoiduista hiertojaksoista (kairausraporttien "myloniitit") on kerätty mallin reikätietoihin. Olkiluodon kalliomallin karttojen ja leikkauskuvien selitykset sekä merkinnät on esitetty kuvassa 3-1. Kivilajien symbolit ja värit ovat aiempia vastaavat. Jokaisella kivilajikappaleella on yksikäsitteinen objektinumero, jolla se voidaan tunnistaa ja sitä kuvaava nimi. Olkiluodon keskisen tutkimusalueen maanpintaleikkaus on esitetty kuvassa 3-2 ja koko tutkimusalueen maanpintaleikkaus liitteessä 3-1.

19 14 OLKILUOTO KALLIOMALLI Luokitus ja graafiset merkinnät RAKENTEET Varmuusluokka Todettu Todennäköinen Mahdollinen Muu viite HYDRAULINEN JOHDE ( Ri 1-11 ja RpO 1 ja K RAKOTIHENTYMÄ ( Ri 1-11 ja RpO 1 ja RL RAKOVYÖHYKE ( Ri 111/ Rp11 1 ( Ri 1-11 ja RpO 1 ja (RL ja (K 1 PCAII RIKKONAISUUSVYÖHYKE ( Ri IV 1 Rp2 1 Rp3 1 RUHJEVYÖHYKE ( Ri V 1 ~ ~ m ~ m II L_j,---, L _J,---, L _J,----, L _j,----, L _j,----, L _j KIVILAJIT D TONALIITTINEN HIGHA TIITTINEN KIILLEGNEISSI MGN GNEISSI TONGN TONALUTTI/GRANODIORIITTI TON D DIABAASI DB AHFIBOLIITTIIHET ADIABAASI AFB/MDB PÄÄLLEMERKINNÄT ~ GRANIITTIIPEGHATIITTI ~ GR/PG SUONIGNEISSI VGN TEKTONISET HAVAINNOT HIERTO SHEAR < > SIIRROS MUUT MERKINNÄT 1{ ~ ~ EP ~ e KA KAIRANREIKÄ SUUNNITELTU KAIRANREIKÄ PORANREIKÄ ERIT ASOPIETSOMETRI PORAKAIVO A A' L_j "~ POIKKILEIKKAUKSEN SIJAINTI KAADEMERKINT Ä TUTKIMUSALUEEN RAJA TOPOGRAFIA Kuva 3-1. Olkiluodon tutkimusalueen kalliomallin merkinnät.

20 C\1 lf) c et :t. ~ ~ ~ ~ -c et c 0 +> ~ ~ 0 lf) \0 C\1 lf) \0 C\1 lf) 0 0 lf) lf) C\1 lf) 0 0 lf) C\1 lf) * * * * Kuva 3-2. tunnuksineen. Olkiluodon keskisen tutkimusalueen kivilajien maanpintakartta kappale-