Rapports d’études sur le forage de Benken et sur la sismique 3D de la Nagra dans le Weinland zurichois

Historique des recherches effectuées dans le Weinland zurichois

La Nagra a lancé en 1980 un programme de recherches relevant des sciences de la terre dans le nord de la Suisse, programme comprenant des études sur le socle cristallin et sur les roches sédimentaires le recouvrant. Le "Projet Garantie", fondé sur "l'option du cristallin", a été présenté en 1985 aux autorités fédérales. L'appréciation du Conseil fédéral de 1988 contenait l'obligation d'étudier aussi désormais, parallèlement aux roches cristallines, les options des roches sédimentaires pour le stockage des déchets de haute activité. En plus de "l'option du cristallin", la Nagra a donc évalué le gisement de roches sédimentaires sous l'angle de son aptitude comme roche d'accueil pour un dépôt géologique en profondeur. Ses travaux se sont concentrés ici sur l'étude de l'argile à Opalinus et de la molasse inférieure d'eau douce. Suite aux résultats obtenus, la Na-gra a proposé en 1994 de poursuivre l'exploration de l'argile à Opalinus en première priorité. Cette démarche a été appuyée par les autorités et par les experts.

Les rapports actuels
Les rapports qui viennent d'être publiés documentent des données de base géoscientifiques sur l'argile à Opalinus. Ils contiennent les résultats des recherches réalisées dans le forage de Benken et des études sismiques dans le Weinland zurichois (sismique 3D). Les connaissances qui en ont résulté seront complétées par des essais dans le laboratoire souterrain du Mont Terri (canton du Jura), par des résultats des campagnes sismiques 2D précédentes dans le nord de la Suisse et par des résultats issus d'autres forages profonds.
Les rapports ne contiennent encore aucune affirmation concluante sur l'aptitude de l'argile à Opalinus comme roche d'accueil pour un dépôt géologique en profondeur pour déchets radioactifs. Des conclusions à ce sujet seront présentées dans les rapports de synthèse sur la "preuve de l'élimination", rapports qui incluront les résultats de toutes les recherches.

Informations sur l'argile à Opalinus
L'argile à Opalinus, roche sédimentaire, s'est déposée il y a 180 millions d'années dans la mer à l'époque jurassique. Elle s'est formée sur le fond de la mer comme dépôt de boue fine composée de particules d'argile. Au cours des millénaires s'est constituée une couche de bien plus d'une centaine de mètres d'épaisseur qui s'est solidifiée progressivement en couche sédimentaire. Le "Leioceras opalinum", fossile dont la coquille peut se trouver encore en surface dans des fosses de cette couche d'argile, est resté parfaitement conservé. La présence de ce fossile dans cette couche donna aux géologues l'idée de l'appeler "roche à Opalinus".
Les roches argileuses isolent. L'argile en tant que piège de pétrole, ainsi que des matières organiques (par exemple du bois) restées intactes pendant des millions d'années dans des sédiments argileux, témoignent de la capacité d'étanchéification et d'isolation du produit naturel minéral. Les porteurs de cette propriété sont les minéraux argileux microscopiques, en forme de paillettes, qui peuvent fixer des molécules d'eau et des particules de substances nocives, et ceci pendant des époques géologiques. La gestion des déchets nucléaires se fonde sur le concept de l'isolement durablement efficace de la biosphère de résidus radioactifs. Du fait de leurs propriétés, les roches argileuses, formations possibles pour l'aménagement des galeries de stockage, font l'objet dans de nombreux pays de programmes de recherches relevant des sciences de la terre. Des laboratoires de recherches souterrains construits dans des roches argileuses sont exploités par exemple en Belgique, en France et en Suisse (Mont Terri).

Informations sur le forage de Benken
Le forage de Benken (coordonnées: 690'988.80/ 277'842.90, 404,30 m au-dessus de la mer) est situé sur le territoire de la commune de Benken, dans le canton de Zurich, à environ 0,7 km au sud/ sud-ouest de l'orée du village, à l'ouest de l'autoroute Winterthour-Schaffhouse. Le forage, d'une profondeur finale de 1'007 m, a traversé toute la couche des sédiments mésozoïques et a atteint le socle cristallin (quelque 500 millions d'années). La stratigraphie géologique complète du forage est représentative de la région étudiée dans le Weinland zurichois.
Le forage a commencé le 3 septembre 1998 et a duré jusqu'au 12 mai 1999, interrompu à plusieurs reprises par des recherches scientifiques. Les dernières phases des travaux ont comporté la recimentation du forage jusqu'à une profondeur de 827,7 m et la perforation des tubes pour l'observation hydraulique à long terme. Le programme projeté des recherches a pu être mené à bien dans son intégralité. Du 28 juin au 17 juillet 1999, on a installé un système de bourrage multiple pour l'observation à long terme des potentiels hydrauliques. Ces observations se poursuivront pendant quelques années.

Informations sur la sismique 3D
La Nagra a procédé en 1991/1992 à une exploration régionale des couches sédimentaires mésozoïques dans le nord de la Suisse à l'aides de mesures de profil de réflexion sismique. On a pu délimiter sur cette base dans la région nord du canton de Zurich (Weinland zurichois) une région de quelque 50 km² présentant une situation géologique calme. En 1997, on a réalisé dans cette région une campagne de mesures de réflexion sismique à trois dimensions (sismique 3D). Les mesures posaient des exigences élevées d'ordre organisationnel puisqu'il s'agissait d'enregistrer dans une région à population relativement dense et à exploitation agricole intense les signaux de réflexion de presque 9000 points de mesures répartis sur toute la région, avec chacun 480 stations géophones distribuées sur huit lignes de mesure. Ces travaux ont permis de reproduire intégralement les conditions lithostratigraphiques et de structure géologique, en particulier de l'argile à Opalinus, dans la zone de profondeur intéressante (profondeur de 400 à 900 m).

Résultats, marche à suivre ultérieure
La sismique 3D a permis d'explorer intégralement, à partir de la surface, la structure et la position dans l'espace des couches géologiques. Conjointement avec le forage de Benken réalisé en 1998/99 dans la région de mesures, les résultats de la sismique 3D constituent une base importante pour l'évaluation des données géologiques dans la région des recherches. Les résultats contribuent à la compréhension globale de l'histoire de l'évolution géologique et permettent de déduire un modèle géologique de structure qui sert de base à l'analyse de la sûreté et à l'appréciation de la faisabilité technique de la construction d'un dépôt géologique en profondeur.
Les rapports ne contiennent encore aucune affirmation concluante quant à l'aptitude de l'argile à Opalinus comme roche d'accueil pour un dépôt géologique en profondeur de déchets radioactifs. Ces conclusions ne seront présentées qu'à la fin de 2002 dans les rapports de synthèse sur la "preuve de l'élimination". Les années suivantes, les experts de la Confédération et les autorités de surveillance évalueront cette "preuve de l'élimination". Le Conseil fédéral déterminera ensuite la marche à suivre ultérieure.