Olkiluodon hauraiden siirrosrakenteiden mallinnus Seppo Paulamäki Geologian tutkimuskeskus 1
Rakohavainnot Noin 16000 havaintoa paljastumilta ja tutkimuskaivannoista Noin 68000 havaintoa 57 kairanreiästä Noin 58000 havaintoa ONKALO-tunnelista (5,5 km) Deformaatiovyöhykkeiden määrittely Kairanreikien loggaukset Tutkimuskaivantojen kartoitukset ONKALOn seinämien kartoitus Reikägeofysiikka 2
Deformaatiovyöhykkeiden määrittely Hauraat rakovyöhykkeet (BJI) Hauraat siirrosvyöhykkeet (BFI) Semihauraat siirrosvyöhykkeet (SFI) Alhaisen asteen duktiilit hiertovyöhykkeet (DSI) Korkean asteen duktiilit hiertovyöhykkeet (HGI) Designation of a given intersection at Olkiluoto: The intersection shows intensive deformation, clearly more intensive than the wall rock on either side.). Designation: Deformation zone intersection The intersection is characterised by features which indicate that deformation took place under low PT conditions, retrograde with respect to high-grade metamorphic mineralogy of the wall rock The intersection shows cohesionless or low-cohesive deformation products: gouge, breccia, fractured rock and their partially or wholly mineralised equivalents (low T mineralisation) Designation: Brittle deformation zone intersection (called R-structure or fracture zone intersections in earlier Posiva reports) The intersection shows no clear signs of lateral movement Designation: Joint zone, or joint cluster, intersection The intersection shows clear signs of lateral movement Designation: Fault zone intersection Designation: Low-grade deformation zone intersection The intersection shows fine-grained cohesive deformation products (e.g. cataclasites, pseudotachylite, welded crush rocks), which are massive and structureless Designation: Semi-brittle deformation zone, or semi-brittle fault zone, intersection The intersection shows fine-grained cohesive deformation products (e.g. mylonites, phyllonites), which are strongly laminated and/or foliated Designation: Low-grade ductile deformation zone, or ductile shear zone, intersection The intersection shows the same highgrade metamorphic mineralogy as the wall rock Designation: High-grade deformation zone intersection The intersection shows medium to coarse-grained cohesive deformation products (e.g. blastomylonites, mylonitic gneisses and schists), with strong foliation of banded or schistose type (Milnes et al. 2007; Table 2-2, RMF=3) Designation: High-grade ductile deformation zone intersection BJI BFI SFI DSI HGI 3
Rikkonaisuusvyöhykkeiden lävistyksiä kairanrei issä, esimerkki Punainen: BFI (Brittle Fault Zone Intersection) Magenta: BJI (Brittle Joint Zone Intersection) Katselu etelästä 4
Siirrosvyöhykkeen rakenne Siirrosvyöhykkeen ydin (fault core) Siirrossavi (gouge) Siirrosbreksia Haarniskaraot Vaikutusalue (influence zone/damage zone) 5
Siirrosvyöhykkeiden suunta ja jatkuvuus Ytimen haarniskarakojen suuntaus, korrelointi reikien välillä, kinemaattisten havaintojen vertailu ONKALO-havainnot Lineamenttitulkinnat (topografia, geofysiikka) Geofysikaaliset menetelmät Latauspotentiaalimittaukset HIRE-reflektioseismiikka 3D-seismiikka Seisminen vertikaaliprofilointi VSP (Vertical Seismic Profiling) Tunneliseismiikka Seisminen tomografia Sähkömagneettiset laajakaistaluotaukset Reikätutka (sähköisten ominaisuuksien ero ehjän ja rikkonaisen kallion välillä) 6
Latauspotentiaalitutkimukset Lähes 300 maadoituskohtaa Erillisiä mittauksia noin 1000 kpl Mallinnusten mukaan vaatii 50 100Ωm ominaisvastuskontrastin Erityisesti isoimpien kiisu- /grafiittipitoisten ja vettäjohtavien deformaatiovyöhykkeiden asento on pystytty määrittämään Latauspotentiaalijohde reikien välissä, maadoitus OL-KR4 759 m (BFZ021) 7
Reflektioseismiikka: HIRE-linjan V1 tulkinta Kukkonen et al. 2010 8
HIRE-linja V1 ja tulkitut tutkimusaluemittakaavan hauraat siirrosvyöhykkeet BFZ020 BFZ146 BFZ262 BFZ021 9
3D-reflektioseismiikka 10
3D-seismiikka: Amplitudiblokit 11
3D-seismiikka: Amplitudiblokit ja mallinnetut tutkimusaluemittakaavan hauraat siirrosvyöhykkeet BFZ020 ja BFZ021 BFZ021 BFZ020 12
Seisminen vertikaaliprofilointi VSP 4-6 lähetinpistettä tutkimusreiän ja oletetun rakenteen välissä. 30-60 g räjähdyspanoksilla synnytetyt seismiset aallot mitataan reikään asennetuilla geofoneilla. 13
VSP-heijasteiden korrelointi kairanreikiin KR8 KR4 KR14 BFI BJI BFI 14
Vyöhykkeiden luokittelu Tutkimusaluemittakaavan vyöhykkeet (site-scale) Loppusijoitustilan mittakaavan vyöhykkeet (repository-scale) - Jos vyöhykkeen jokin mallinnettu dimensio on yli 1000 m (usean reikäleikkauksen, geofysiikan tai topografian perusteella), se on luokiteltu tutkimusaluemittakaavaiseksi. Tätä pienemmät luokitellaan loppusijoitustilan mittakaavaisiksi. Niiden dimensiot on tyypillisesti alle 500 m. 15
Vyöhykkeiden luokittelu High confidence Medium confidence Low confidence - Luokittelun kriteerinä vyöhykkeen olemassaoloa indikoivan aineiston määrä ja laatu, esimerkiksi: - 1 reikäleikkaus ilman muuta indikaatiota => low - 2 reikäleikkausta, geofysiikan indikaatio => medium - Useita reikäleikkauksia, geofysiikan indikaatioita => high - ONKALO-havainto => high 16
Hauraan deformaation malli GSM 3.0 294 mallinnettua haurasta siirrosvyöhykettä 30 tutkimusalueen mittakaavan vyöhykettä (> 1km) 264 sijoituspaikan mittakaavan vyöhykettä 66 haurasta rakovyöhykettä 65% sijaitsee 200 m:n yläpuolella, 83% 400 m:n yläpuolella 17
Olkiluodon hauraan deformaation malli, pääsiirrosvyöhykkeet View from W 18
GSM3.0, koko hauras malli Katselusuunta lounaasta 19
GSM3.0, brittle model as block model View from NE 2400 x 1900 x 1030 m (X, Y Z) Smallest block size 2.5 m 20
Hauraat siirrosvyöhykkeet: Ryhmittely asennon perusteella MEAN DIP DIRECTION ( ) MEAN DIP ( ) DIP DIRECTION RANGE ( ) DIP NUMBER RANGE ( ) OF ZONES % % Group 1a 149 23 135-160 15-40 37 12.5 Group 1b 147 53 132-160 41-70 37 12.5 Group 1c 157 83 152-164 76-78 4 1.4 Group 2a 176 54 165-185 45-60 21 7.1 Group 2b 169 33 165-185 25-40 16 5.4 Group 2c 192 37 190-195 30-50 7 2.4 Group 2d 183 72 165-195 70-85 7 2.4 Group 3a 98 75 85-110 64-90 25 8.4 Group 3b 98 40 85-110 35-60 24 8.1 Group 3c 275 85 260-290 80-90 6 2.0 Group 4a 123 51 115-130 40-65 12 4.1 Group 4b 123 27 115-130 20-35 8 2.7 Group 5a 43 85 40-60 85 8 2.7 Group 5b 60 40 45-75 45-55 5 1.7 Group 5c 62 23 50-70 20-25 3 1.0 Group 5d 229 38 220-245 40-55 6 2.0 26.4 17.3 18.7 6.8 7.4 21
Siirrosvyöhykkeiden ikämäärityksiä: Illiitin K-Arikiä OL-BFZ099 (ryhmä 1) Näyte 1271: 1240±25 Ma, 1103±22 Ma,1006±20 Ma Näyte 1270: 980±20, 927±19 Ma, 910±18 Ma, 886±18 Ma OL-BFZ259 (ryhmä 2) 1316±26 Ma (BFZ259) OL-BFZ100 (ryhmä 3) 1385±27 Ma, 1373±27 Ma OL-BFZ106 (ryhmä 5) Näyte 1260: 811±16 Ma, 987±20 Ma, 1066±21 Ma Näyte 1261: 1) 886±18 Ma ja 822±16 Ma, 2) 663±13 Ma ja 551±11 Ma OL-BFZ160 & OL-BFZ214 (ryhmä 5) 1344±27 Ma, 1374±28 Ma, 1382±28 Ma (BFZ160) 1322±26 Ma (BFZ214) Jussi Mattilan väitöskirja 2015, Posiva WR 2011-37 (Viola ym. 2011), Posiva WR 2007-67 (Mänttäri ym. 2007) 22
Kiitos! Kuva: Jussi Mattila, Posiva Oy 23