GEOLOGINEN TUTKIMUSLAITOS Ydinjätteiden sijoitustutkimusten projektiryhmä

Transkriptio

1 Y30/83/2

2 GEOLOGINEN TUTKIMUSLAITOS Ydinjätteiden sijoitustutkimusten projektiryhmä Työraportti G Antero Lindberg MINERAALIEN SORPTIO-OMINAISUUKSIEN GEOLOGINEN TARKASTELU - VERKKOSILIKAATIT Selostus kauppa- ja teollisuusministeriön energiaosaston rahoittamasta tutkimuksesta Espoo, joulukuu 1983

3 Lindberg, Antero (1983) Mineraalien sorptio-ominaisuuksien geologinen tarkastelu - Verkkosilikaatit. Geologinen tutkimuslaitos, ydinjätteiden sijoitustutkimusten projektiryhmä, Espoo. Työraportti G , 16 s. Graniittisten syvakivilajien mineralogia vaihtelee varsin ahtaissa rajoissa. Tärkeimmät kivilajin koostumukseen vaikuttavat mineraalit ovat kvartsi ja maasalvat. Radionuklide ja parhaiten pidättavat verkkosilikaatit, kiilteet ja raontäytesavet, ovat vähemmistönä. Verkkosilikaateista on valittu tarkasteltaviksi graniittisten kivilajien tavallisimmat kiilteet biotiitti ja muskoviitti, alhaiselle metamorfoosiasteelle tunnusomainen kloriitti sekä rapautumista ilmentävät savimineraalit illiitti, kaoliniitti ja montmorilloniitti. Verkkosilikaattien hyvä pidätyskyky perustuu kahteen ominaisuuteen: 1) kerroshilojen rakenne on otollinen diffuusiolle ja mineraaleilla on runsaasti adsorboivaa pinta-alaa. Lisäksi verkkosilikaatit saattavat sisältää vaihtuvia kationeja. 2) Verkkosilikaatit, varsinkin kloriitti ja savimineraalit ovat tyypillisiä rakomineraaleja ja siten paremmin kontaktissa radionuklideja kuljettavan pohjaveden kanssa kuin muut mineraalit. Siksi pienilläkin verkkosilikaattipitoisuuksilla on merkittävä osuus kallion koko sorptiokapasiteetista.

4 MINERAALIEN SORPTIO-OMINAISUUKSIEN GEOLOGINEN TARKASTELU. VERKKOSILIKAATIT SISALLYSLUETTELO sivu 1. JOHDANTO TARKEIMMAT VERKKOSILIKAATIT VAALEISSA SYVAKIVILAJEISSA Yleistä Esiintymistavat ja yleisyys ERAITA KIILLEMINERAALEJA JA KLORIITTI Biotiitti Muskoviitti Kloriitti ERAITA SAVIMINERAALEJA Illiitti Kaoliniitti Montmorilloniitti ARVIO VERKKOSILIKAATTIEN MERKITYKSESTA KIVEN SORPTIOKAPASITEETILLE YHTEENVETO... 15

5 1. JOHDANTO Kivilajien ja mineraalien sorptio-ominaisuuksia on tutkittu Suomessa muutamien vuosien ajan ja ensimmäiset kvantitatii- viset, geologisesti tulkitut tulokset on julkaistu Voima- yhtiöiden ydinjatetoimikunnan raporttisarjassa alkuvuodesta 1983 (~indberg, Pinnioja ja Nikula 1983). Laboratoriokokeissa on tutkittu nimenomaan kiteisen kallioperän pidatysominaisuuk- sia, aikaisemmin myös maalajien pidätyskykyä, mutta nykyään radioaktiivisten jätteiden sijoittaminen maaperään ei enää ole ajankohtainen tutkimusalue. Kalliopera tarjoaa maaperää tiiviimmän ja lujemman ympäristön kaikenlaisille ydinjatteille. Hyvän tiiviyden ansiosta jätteitä liuottavan -pohjaveden virtaus on vähäinen ja radionuklidit kulkeutuvat hitaasti kohti biosfaa- ria. Vielä pohjavettäkin hitaammin liikkuvat ne radioaktiivi- set aineet, jotka pidättyvät vettäjohtavien rakojen seinämiin fysikaalis-kemiallisten reaktioiden avulla. Jos pidattyminen on voimakasta, ehtivät radionuklidit hajota vaarattomiksi aineiksi. Kallioperan ja radionuklidien välisiä yleisiä pida- tystekijöita on aiemmin tarkasteltu ydinjätteiden sijoitus- tutkimusten projektiryhmän työraportissa (~indberg 1982). Laboratoriokokeiden alkuvaiheessa havaittiin, että "tummat" mineraalit (biotiitti ja sarvivalke) pidättivät radionuklideja paremmin kuin "vaaleat" mineraalit (kvartsi ja maasälvat ). Kokeita jatkettaessa ja nuklidivalikoimaa laajennettaessa kävi kuitenkin selväksi, etteivät kaikki nuklidit kayttaytyneet yhtä säännönmukaisesti. Oli siis olemassa muitakin pidattymiseen vaikuttavia ominaisuuksia kuin mineraalin rakenne tai kemial- linen koostumus. Useimmat tähän mennessä Helsingin yliopiston Radiokemian laitoksella tutkituista radionuklideista (89 Sr, 134~s, 58~0, 241~m, 125 1, 14c, 6 3~i ja 237~p) ovat kuitenkin osoittaneet merkittävämpää sorboitumista verkkosilikaatteihin (kiille- ja savimineraali t ) kuin muihin mineraaleihin.

6 Tässä raportissa selvitetään mineralogisia syitä verkkosilikaattien hyvään sorptiokykyyn. Lopuksi esitetään arvio verkkosilikaattien merkityksestä kivilajin kokonaissorptiolle, joka on monien tekijöiden, mineralogian, rakoilun, mikrorakoilun, kivilajille luonteenomaisen pohjaveden, pohjaveden virtausnopeuden jne., summa. Miten merkityksellinen tekijä on loppusijoitusympäristön kivilajien mineralogia? Kirjoittajan käsityksen mukaan edullinen mineraalikoostumus saattaa kumota jonkin muun teki jän, esimerkiksi runsaan rakoilun, aiheuttaman haitan.

7 2. TARKEIMMAT VERKKOSILIKAATIT VAALEISSA SYVAKIVILAJEISSA 2.1 Yleistä Suomessa, kuten monissa muissakin ydinjätteiden loppusijoitusta tutkivissa maissa, on suunniteltu käytetyn ydinpolttoaineen sijoittamista syvälle graniittiseen kallioperaan. Suomessa myös voimalaitosjate aiotaan sijoittaa kalliotiloihin, Loviisassa graniittiin ja Olkiluodossa tonaliittiin. Muita soveliaita vaaleita syvakivilajeja ovat granodioriitti, kvartsidioriitit ja erilaiset monzoniitit. Nämä vaaleat eli felsiset kivilajit sisältävät tavallisesti yli 50 % vaaleita mineraaleja, kvartsia, kalimaasalpaa, plagioklaasia, maasalvansijaisia ja muskoviittia. Felsisissa kivilajeissa yleisimmat tummat mineraalit ovat biotiitti ja sarvivalke, joskus myös pyrokseenit ja granaatit. Savimineraalit ovat rapautumistuotteita, jotka esiintyvät pienina määrinä kallion raoissa ja ruhjeissa seka suurina maalajimassoina. 2.2 Esiintymistavat ja yleisyys Kaikissa vaaleissa syvakivilajeissa on paamineraalien lisäksi aina myös muita mineraaleja, joskin niin pienina pitoisuuksina, ettei niillä ole merkitystä kivilajin koostumukselle. Kallion raoissa nämä hivenmineraalit voivat kuitenkin olla vallitsevia. Biotiitti on tärkein kiillemineraali vaaleissa syvakivilajeissa. Sen osuus kivilajin mineraalisisallösta on tavallisesti 5-20 %. Rapautuneiden ja metamorfoituneiden rakopintojen mineraalina biotiitti ei ole tavallinen, koska "tummana" mineraalina se ei kesta rapautumista kovin hyvin. Muskoviitti on biotiittia harvinaisempi, ylittaen vain satunnaisesti (esim. graniittipegmatiiteissa) 5 % syvakivilajin tilavuudesta. Sen sijaan muiden mineraalien, erityisesti kalimaasalvan ja plagioklaasin, muuttumistuloksena on usein runsaasti

8 serisiittia, joka koostumukseltaan vastaa muskoviittia, mutta on hyvin hienorakeista ja mahdollisesti illiittia sisältävää. Kloriitti, joka graniittisissa kivilajeissa on usein merkityksetön biotiitin muuttumistulos, voi saman kivilajin hiertyneel- 1a rakopinnalla olla tärkein mineraali. Tällöin kloriitti on osoitus rakoa pitkin tapahtuneesta kallioperan liikunnosta, jolloin paine on kiteyttänyt rakopinnan mineraalit kloriitiksi. Illiitti ja kaoliniitti ovat tavallisia raontaytemineraaleja kaikenlaisissa kivilajeissa ja ne todistavat pohjaveden rapauttavasta vaikutuksesta syvallakin kallioperassa. Illiitti on kiilteiden ensimmäinen rapautumistuote, rakenteeltaan ja kemismiltään muskoviitin ja montmorilloniitin seos. Kaoli,niitti on kiilteiden ja maasalvan täydellisen kemiallisen rapautumisen tulos (Taulukko 2-1). Montmorilloniitti ei ole raontaytesavena tavallinen Suomen kallioperassa, mutta bentoniitin paakomponenttina se on otettu tarkasteltavaksi savimineraalien kanssa. Montmorilloniitti on Fe-Mg-mineraalien, Ca-maasalpien ja vulkaanisen lasin rapautumistuote. Montmorilloniitti tarjoaa tunnetusti hyvien ioninvaihto-cjminaisuuksiensa ansiosta hyvän vertailukohdan raportissa esitettaville kiilteille ja savimineraaleille.

9 Taulukko 2-1. Kivilaj ien paamineraalien rapautuminen (~oughnan 1969, Fieldesin ja Swindalen muk.). Vaaleiden syväkivilajien olennaiset rapautumisreaktiot ovat riveillä 3 ja 4. Group Silicate Structure of Primary Mineral Primary Mineral Secondary Minerals 1 Single Chains Double Chains Hornblende 3-Layer Structures with Hexagonal Linkage Diotite Muscovite KiC H hl Dioqtahedral lllite 1 H, Ca Gibbsite 5 Linked Tetrahedra Quartz

10 3. ERAITA KIILLEMINERAALEJA JA KLORIITTI 3.1 Biotiitti Biotiitti (K(Mg,Fe)3(A1,Fe)Si 0 (OH)2) on vaaleiden syväkivi lajien yleinen tumma kiille, suomumainen mineraali, joka muodostaa helposti lohkeavia suomupinkkoja. Biotiitin muoto on seurausta sen hilarakenteesta, jossa SiO -tetraedrit ovat aset- 4 tuneet samaan tasoon hilaverkoksi (ks. kuva 3-1). Atomeja toisiinsa sitova energia on suurempi verkon sisässä kuin rinnak- kaisten verkkojen välillä (Bates and Jackson 1980). Tästä seuraa mineraalin etevä lohkeavuus yhdessä suunnassa sileiksi suomuiksi. Biotiitin rakenne vastaa melko tarkasti jäljempänä esitettävää muskoviittia. Kuva 3-1. Verkkosilikaatin kaavamainen rakenne. Si-atomit ne1 jän happiatomin ympäröimänä (Loughnan 1969, Grimin mukaan). Sorptiokyvyn kanna1 ta mineraalilla on kaksi merkittävää ominai- suutta, kemismi ja rakenne. On ilmeista, että mineraali voi adsorboida pinnalleen sellaisia katione ja, jotka kokonsa ja varauksensa puolesta muistuttavat mineraalihilassa olevia, bio- tiitin tapauksessa siis ~+:n, ~e~+:n ja ~e~+:n sekä Mg2+:n kaltaisia.

11 Rakenne biotiitilla on erittäin suotuisa, sillä radionuklidit voivat pidättyä helposti myös mineraalin sisään hilaverkkojen väliin. Reaktio voi toimia sekä ioninvaihdon että diffuusion avulla. Biotiitti on graniittisen kiven mineraaleista pidätyskykyisen, muskoviitin kanssa ssmaa suuruusluokkaa (Lindberg, Pinnioja ja Nikula 1983, Pinnioja, Jaakkola and Miettinen 1983), laboratoriotutkimusten mukaan jo 5-10% biotiitti-pitoisuus vastaa valtaosaa rapautumattoman kivipinnan sorptiokapasiteetista. 3.2 Muskoviitti Muskoviitti (KA12(A1Si3) 0 (OH)2) on vaalea kiille, jota lähes 10 kaikki graniittiset kivilajit sisältävät pieniä määriä, taval- lisesti biotiitti-suomujen reunoilla ja maasälpien sisässä hienorakeisena muuttumistuotteena, serisiittinä. Muskoviitti saattaa olla kallion rakopinnoilla myös metamorfinen mineraali - osoitus rakoon alhaisen lämpötilan vallitessa kohdistunees- ta kovasta paineesta (Turner and Verhoogen 1960). Muskoviitin hilarakenne on kiilteille tyypillinen kerroshila (Kuva 3-2), jossa kerrokset liittyvät toisiinsa K-atomien välityksellä. On erittäin ilmeistä, että K+ on tässä rakenteessa vaihtuva kationi, joka voi korvautua liuoksessa olevalla kationilla. CS+-ioni pidättyy sorptiokokeiden mukaan erittain tehokkaasti biotiittiin ja muskoviittiin (esim. Andersson and Allard 1983).

12 0 Hydrok- Alumiini 0 Kaliun 0 ja Pii syyli Kuva 3-2. Muskoviitin hilarakenne. Biotiitti on periaatteessa samanlainen ( Loughnan 1969 ). Kivilajinäytteistä tehdyt autoradiogrammit osoittavat, että kalimaasalvassa ja plagioklaasissa pienet serisiittipilkut ja -taplat pidattavat radionuklide ja paremmin kuin mineraalien muuttumattomat osat. Koska maasalvat ovat eri kivilajeissa muuttuneet vaihtelevissa määrin, on luonnollista, ettei maasalpien pidatyskertoimia voida pitää vakioina. Serisiitti on niin hienorakeista maasalvan "epäpuhtautta1', ettei sen mekaaninen erottaminen ole mahdollista. Arvio serisiitin määrästä voidaan kyllä antaa mikroskooppitutkimuksella.

13 3.3 Kloriitti Kloriitti ((Mg,Fe,Fe )6A1Si3010(OH)8) on ryhmänimi kiilteiden kaltaisille, suomuisille ja tavallisesti vihreille mineraaleille. Kloriitti on läsnä monenlaisissa kivilajeissa Fe-Mg -mineraalien muuttumistuotteena tai osoituksena alhaisen asteen metamorfoosista. Kloriitti esiintyy siis usein samassa yhteydessä kuin muskoviitti (~urner and Verhoogen 1960). Kloriittihila koostuu kahdesta erillisesta kerroksesta, jotka kertautuvat säännöllisesti mineraalin rakenteessa (Kuva 3-3). Hilassa vallitsee varaustasapaino (Loughnan 1969). Päinvastoin kuin muskoviitissa, ei kloriitissa ole kerrosten valissa heikosti sitoutuneita kationeja, jotka voisivat vaihtua liuoksen ioneihin. Kerroshilana kloriitilla lienee kuitenkin melko hyvä diffuusioon perustuva pidätyskyky. Kuva 3-3. Kahdesta kerroksesta koostuva kloriittihila. (Loughnan 1969).

14 4. ERAITA SAVIMINERAALEJA 4.1 Illiitti Illiitti on ryhmänimi kiilteen kaltaisille savimineraaleille, joiden yleinen koostumus on: ( H ~ ~, K ) ~ ( A ~ ~ F ~ ~ M ~ ~ M ~ ~ missä ~ ( S y ~ on ~ alle - ~ A 2, ~ ~ ~ O ~ ~ tavallisesti 1-1,5. Illiitin rakenne (Kuva 4-1) on musko- viitin ja motmorilloniitin väliltä ja osa illiitistä voikin olla niiden mekaanista seosta. Illiitti sisältää vähemmän K: a ja enemmän vetta kuin aidot kiilteet, mutta kuitenkin enem- män K: a kuin kaoliniitti ja montmorilloniitti. Kationinvaihto- ja vedenpidätyskyky ovat illiitillä kaoliniitin ja montmoril- loniitin väliltä. Hilassa K+-ionit erottavat kerroksia toi- sistaan samaan tapaan kuin muskoviitissa. Kalsiumin ja magne- siumin tiedetään syrjäyttävän kaliumia hilojen välisestä ase- masta, samoin vetta on usein kerrosten lomassa (Loughnan 1969). Kuva 4-1. Illiitin hilarakenne (~oughnan 1969, Grimin mukaan). Illiitin kyky pidättää radionuklideja on heikosti tunnettu. Eräät tulokset (esim. Skytte-Jensen 1980) ja illiitin raken- ne antavat kuitenkin aiheen olettaa illiitin sorptiokyvyn olevan

15 montmorilloniitin luokkaa. Koska illiitti on yleensä paljon kiilteita hienorakeisempaa, on sen adsorptiokykykin painotai tilavuusyksikköä kohden huomattavasti suurempi kuin kiilteillä. Montmorilloniitin paisumisominaisuus illiittiltä kuitenkin puuttuu, joten sen käyttö tayteaineena ei ole yhtä tehokasta. 4.2 Kaoliniitti Kaoliniitti (A12Si 0 (OH)4) on yleinen kaoliiniryhman mine- 2 5 raali, jota muodostuu erityisesti maasälpien ja kiilteiden rapautuessa (vrt. Taulukko 2-1). Kaoliniitin kaavamaisesta rakennekuvasta (Kuva 4-2) on nähtävissä, ettei hilakerrosten välissä ole vaihtuvia kationeja. Kaoliniitilla onkin huonompi ioninvaihtokyky ja vähäisempi vesipitoisuus kuin illiitillä ja montmoril lonii tilla. Kaoliniitti on kuitenkin tärkeä raontäytesavi, joten sen kyky pidättää radionuklideja tulisi tutkia huolelli- sesti. Toistaiseksi kaoliniitin sorptio-ominaisuuksia on tutkittu vain eräiden aktinoidien yhteydessä (Allard 1982), joiden sorptio ei ole niinkään riippuvainen mineraalin ominai- suuksista kuin pohjaveden kemismistä. Hyvin hienorakeisena mineraalina kaolinii tilla on runsaammin reagoivaa pinta-alaa kuin kiilteillä serisiitti mukaan lukien. (bl o=si OsAL 0.0 0, OH Kuva 4-2. Kaoliniitin hilarakenne (Loughnan 1969, Brindleyn muk.).

16 4.3 Montmorilloniitti Montmorilloniitti on yhteisnimi ryhmälle paisuvahilaisia savimineraaleja. Montmorilloniitin yksinkertaistettu koostumus on R Al2Si4Olo(OH) nh20, missä R on jonkin kationeista ~a', K+, ca2+ joko yksin tai useampia yhdessä. Hilassa (Kuva 4-3) positiivisen varauksen puute korvautuu tavallisesti + ca2+- ja Na -kationeilla, jotka luovat perustan rnineraalin kationinvaihtokyvylle. Lisäksi kerrosten väliin voi imeytyä vaihtelevia määriä vettä. Kuva 4-3. Montmorilloniitin hilarakenne (Loughnan 1969). Kationit ja vesimolekyylit asettuvat hilakerrosten valiin kumoamaan happianionien negatiivista varausta.

17 Bentoniitti on pehmeä ja plastinen savi, joka koostuu pääasiassa montmorilloniittiryhmän mineraaleista ja kolloidisesta piistä. Bentoniitti on tavallisesti tuffin tai vulkaanisen tuhkan kemiallisen rapautumisen ja muuttumisen tulos. Ydinjätteiden loppusijoituksessa bentoniitin merkittävin ominaisuus on sen kyky ottaa vettä hilaansa ja paisua jopa kahdeksankertaiseksi. Samanaikaisesti bentoniitilla on montmorilloniitin hyvät ioninvaihto-ominaisuudet. 5. ARVIO VERKKOSILIKAATTIEN MERKITYKSESTA KIVEN SORPTIOKAPASITEETILLE Geologisen materiaalin, kivilajin tai irtaimen maalajin, sorptiokapasiteettia kuvataan jakautumiskertoimilla K d ja Ka. 3 Massareaktio K (m /kg) soveltuu hyvin irtaimille maalajeille, d joissa pohjavesi ja sen mukana radionuklidit pääsevät koske- tuksiin jokaisen rakeen kanssa. Vastaavasti Suomen kallioperän 3 2 rakoilleille kivilajeille pintareaktio K (m /m ) on kuvaava, a sillä koko kivimassa ei osallistu radionuklidien pidattämiseen. Radionuklidit kulkeutuvat kallion vettäjohtavissa raoissa pohja- veden mukana ja tunkeutuvat diffuusion avulla pienempiin rakoi- hin ja huokosiin. K :n määrittämisen vaikeutena on kallion a rakojen pinta-alan laskeminen. Diffuusion avulla radionuklidit saavuttavat osan "ehjääkin" kiveä, mikrorakoja ja mahdollisesti eräitä verkkosilikaatteja pitkin, mutta tutkimusten mukaan (~indberg, Pinnioja ja Nikula 1983 s. 57) mineraalirakeiden rajapinnat eivat sorboi radionuklideja mineraaleja paremmin. Tämän perusteella voi- daan olettaa, että rajapinnat eivat ole diffuusioreittejä. Tiiviissä graniittisessa kivessä ei diffuusio siten etene kaikissa kohdissa samalla nopeudella, vaan on mikrorakojen li- säksi merkittävää vain kiven kiillemineraaleissa, joiden hila- kerrosten välissä jotkut radionuklidit voivat edetä.

18 Mineraalin kationinvaihtokapasiteetti on tavallisesti mainittu eräänä tärkeimmistä mineraalin sorptiokykyyn vaikuttavista tekijöistä. Eräät radionuklidit pidattyvatkin runsaimmin suuren kationinvaihtokapasiteetin mineraaleihin - parhaimpana esi- merkkinä Cs (Allard, Ittner and-~orstenfelt 1983). Verkkosilikaattien pidätysominaisuuksiin kuuluu hyvän kationin- vaihtokapasiteetin lisäksi rakenne, johon radionuklidit pystyvät diffundoitumaan. Taulukkoon 5-1 on koottu eraiden verkkosili- kaattien NaBr: lla mäaritettyja kationinvaihtokapasiteetin arvo ja verrattuna vaaleiden syväkivilajin päamineraaleihin, kvartsiin, kalimaasalpaan (mikrokliini), plagioklaasiin (albiitti ja anortiitti). Läheskään kaikki radionuklidit eivät vastaa + Na : a, mutta maaritetty kationinvaihtokapasiteetti antaa vertai- lulukuna kuvan mineraalien välisistä eroista. Taulukko 5-1. Graniitin päämineraalien (1-5) ja eraiden tärkeiden raontaytemineraalien (6-8) kationinvaihtokapasiteetit maaritetty NaBr: lla ph: ssa 5 ja 8 (Allard, Karlsson, Tullborg and Larson 1983). - CEC, meq/kg mineraal i PH 5 PH 8 1. kvartsi 2. mikroliini 3. albiitti 4. anortiitti 5. biotiitti 6. muskoviitti 7. kloriitti 8. kaoliniitti 9. montmorilloniitti

19 Eräät radionuklidit, joista useimmat ovat fissiotuotteita, adsorboituvat mineraaleihin selvästi paremmin kuin aktinoidit, joiden sorptio riippuu pääasiassa pohjaveden ominaisuuksista. Mineraaleihin sorboituvat radionuklidit suosivat kiilteitä tavallisesti kertaisesti kiven maasälpiin ja kvartsiin verrattuna. Tästä voidaan päätellä, että jo 10 % kiilletai savimineraalipitoisuus niillä kiven pinnoilla, jotka ovat kosketuksissa pohjaveden kanssa, vastaa pidätyskyvyltään kaikkien muiden mineraalien yhteenlaskettua pidätyskykyä. Geologisin perustein voidaan väittää, että ainakin kivilajien vettajohtavien rakojen pinnoilla mainittu 10 % verkkosilikaattimaara useimmiten ylittyy. Rapautuneet tai muutoin rapautumistuotteiden peittämät rakopinnat ovat hyvien sorptio-ominaisuuksien tarkein edellytys. 6. YHTEENVETO Vaaleiden syväkivilajien mineraalikoostumus ei ole radionuklidien sorption kannalta niin edullinen kuin esimerkiksi kiilleliuskeiden tai -gneissien, joissa kiilteitä ja niiden muuttumistuotteita, lahinna kloriittia ja savimineraaleja on runsaasti. Graniittisissa kivilajeissa on silti mahdollisuus parempaan pidätyskykyyn kuin kiven kiillepitoisuus näyttäisi edellyttävän. Sillä sorption kannalta tärkeimmät mineraalit, raontäytemineraalit, ovat radionuklidien tavoitettavissa. Pohjaveden rapauttavan vaikutuksen tai rakoon kohdistuneen paineen vaikutuksesta rakojen pinnoilla olevat mineraalit - lahinna maasälvät ja kiil tee t ovat muuttuneet suuren sorptiokyvyn omaaviksi kiille-, kloriitti- ja savimineraaleiksi. Näin tarkein alue, jolla sorptiota kallioperässä tapahtuu, rakopinnat ja raontäytteet, poikkeavat eri kivilajeissa melko vähän toisistaan. Rapautumis- ja muuttumistuotteiden maara vaihtelee kivilajin tektonisen ja hydrogeologisen kehityksen perusteella, mutta on määritettävissä kairatuista kallionäytteistä. Myös vettajohtavien rakojen täytemateriaalit voidaan tunnistaa ja niiden pidätyskyky tutkia laboratorio-olosuhteissa.

20 Allard, B. (1982) Sorption of actinides in granitic rock. KBS TR-82-21, 61 p. Allard, B., Ittner, T. and Torstenfelt, B. (1983) Migration of frace elements into water exposed natural fissure surfaces of granitic rock. Department of nuclear Chemistry, Chalmers University of Technology, Göteborg. Allard, B., Karlsson, M., Tullborg, E.-L. and Larson, S.A. (1983) Ion exchange capasities and surface areas of some major components and common fracture filling materials of igneous rocks. KBS Technical report Andersson, K. and Allard, B. (1983) Sorption of radionuclides on geologic media - a literature survey. 1 fission products. KBS, TR-83-07, 98 p. Bates, Robert L. and Jackson, Julia A. (1980) Glossary of geology. American geological institute, Falls Church Va, 751 p. Lindberg, Antero (1982) Kallioperassa tapahtuvan migraation ja sorption geologiset perusteet. Työraportti G , Ydinjätteiden sijoitustutkimusten projektiryhma, Geologinen tutkimuslaitos, 25 s. Lindberg, A., Pinnioja S. ja Nikula, A. (1983) Radionuklidien sorptio kallioperaan, mineralogiset tekijät ja autoradiografiamenetelma. Voimayhtiöiden ydinjatetoimikunta, raportti YJT-83-02, 66 s., Helsinki. Loughnan, F.C. (1969) Chemical Weathering of the Silicate Minerals. American Elsevier Publishing Company, Inc., New York, 154 p. Pinnioja, S., Jaakkola, T. and Miettinen, J.K. (1983) Comparison of batch and autoradiographic methods in sorption studies of radionuclides in rock and mineral samples. In Scientific Basis for Nuclear Waste Management VII, Boston November, in print. Skytte-Jensen, B. (1980) The Geochemistry of Radionuclides with long Half-Lives. - Their Expected Migration Behavior. Risd-R-430, Roskilde. Turner, F.J. and Verhoogen, J. (1960) Igneous and Metamorphic Petrology. McGraw-Hill Book Company, Inc., New York, 694 p.

21