『Abstract
　The hydrogeochemistry of the Lac du Bonnet granitic batholith has been determined for the region of the Whiteshell Research Area (WRA) in southeastern Manitoba, Canada. This work forms part of the geosciences studies performed for the Canadian Nuclear Fuel Waste Management Program over the period 1980-1995 by Atomic Energy of Canada Limited (AECL). Knowledge of the variation of groundwater chemistry and its causes is useful in assessing the performance and safety of a nuclear fuel waste vault located at depths of up to 1000 m in a crystalline rock formation of the Canadian Shield. Groundwaters and matrix pore fluids have been obtained by standard sampling methods from shallow piezometers in clay-rich overburden, from packer-isolated borehole zones intersecting fractures or fault zones in the bedrock, and from boreholes in unfractured rock in AECL's Underground Research Laboratory (URL). Eighty-six individual fracture groundwaters have been sampled and analysed from permeable zones in 53 boreholes drilled to depths of up to 1000 m in the Lac du Bonnet batholith. In addition, 28 groundwaters from piezometers in a large wetland area near the URL have been sampled and analysed to determine the influence of clay-rich overburden on the bedrock hydrogeochemistry. Analyses have been made for major and minor ions, pH, Eh, trace metals, and stable and radioactive isotopes, to characterise these groundwaters and relate them to their hydrogeologic regimes. Shallow groundwaters in the fractured bedrock are generally dilute (TDS＜0.3 g/l), Ca-Na-HCO3 waters and show little indication of mixing with Ca-Mg-HCO3-SO4 groundwater from overburden sediments. The near-modern levels of ³H and ¹⁴C, and a warm-climate ²H/⁸O signature in these groundwaters, indicates that the upper 〜200 m of fractured bedrock contains an active groundwater circulation system with a residence time of tens to hundreds of years. Deeper fracture groundwaters (200-400 m depth) in recharge areas, are more alkaline, Na-Ca-HCO3 waters and evolve to Na-Ca-HCO3-Cl-SO4 waters with increasing distance along the flow path. Isotopic data indicate the presence of a glacial melt-water component suggesting that the residence times of these waters are 10³-10⁵ a. These waters form a transition zone between the upper, advective flow regime and a deeper regime in sparsely fractured rock where groundwater in fractures and fracture zones is largely stagnant. At these depths (＞500 m), Na-Ca-Cl-SO4 waters of increasing salinity (up to 50 g/l) with depth are found and in some fractures the waters have evolved to a Ca-Na-Cl composition. Isotopic data indicate that these waters are warm-climate and pre-glacial in origin, with residence times of over 1 Ma. Pore fluids observed to drain from the unfractured rock matrix in the URL facility are almost pure Ca-Cl in composition, 〜90 g/l salinity, and have a ²H/¹⁸O composition displaced well to the left of the global meteoric water line, about which all other WRA groundwaters lie. This information indicates that these pore fluids have undergone prolonged water-rock interaction and have residence times of 10¹-10³ Ma. Most of the deeper fracture groundwaters and pore fluids have low Br/Cl ratios and moderate to high δ³⁴S values of dissolved SO4 which indicates that their salinity could be derived from a marine source such as the basinal sedimentary brines and evaporites to the west of the batholith. These fluids may have entered the batholith during early Paleozoic times when sedimentary rocks were deposited over the granite and were driven by a hydraulic gradient resulting from higher ground i western Canada. The hydrogeochemical data and interpretations show that below 〜500 m in the WRA, fracture-hosted groundwaters are very saline, reducing and old, and are, therefore, indicative of stagnant conditions over the period of concern for nuclear waste disposal (1 Ma). The intact rock matrix at these depths is extremely impermeable as indicated by the presence of pore fluids with unusual geochemical and isotopic characteristics. The pore fluids may represent basional brines that have evolved geochemically and isotopically to their current composition over periods as long as 10³ Ma.』

『Lac du Bonnet花崗岩バソリスの水文地球化学的性質が、カナダのマニトバ州南東部のWhiteshell調査地域（WRA）一帯で決定された。本研究は、カナダ原子力エネルギー会社（AECL）により1980〜1995年の間にカナダ核燃料管理計画として実行された地球科学的研究の一部をなしている。地下水の化学的性質の変動とその原因についての知識は、カナダ楯状地の結晶質岩石層の1000mまでの深さに位置する核燃料廃棄物地下貯蔵所の運転と安全性を評価するために役に立つ。地下水および基質の孔隙流体は、AECLの地下調査研究所（URL）における、粘土に富む表土中の浅いピエゾメーター、パッカーにより分離された基盤岩の割目と交差する試錐孔帯、および非破砕岩中の試錐孔から、標準的な試料採取法により得られた。86の異なった割目地下水が、Lac du Bonnetバソリスの1000ｍまでの深さまで掘った53の試錐孔の透水帯から試料採取され、そして分析された。さらに、URL近くの大規模な湿地地域でのピエゾメーターから28の地下水が試料採取され、基盤岩の水文地球化学的性質に対する粘土に富む表土の影響を決定するために分析された。これらの地下水を特徴づけ、それらの水文地質学的な状況にそれらを関連づけるために、主要および少量イオン、pH、Eh、微量金属、および安定および放射性同位体について分析が行われた。破砕された基盤岩での浅い地下水は、一般に薄い（TDS＜0.3g/l）Ca-Na-HCO3水であり、表土堆積物からのCa-Mg-HCO3-SO4地下水との混合をほとんど示さない。これらの地下水の現在に近いレベルの³Hと¹⁴C、および暖かい気候を示す²H/⁸Oの特徴は、破砕した基盤岩の上部約200mは数十〜数百年の滞留時間をもつ活発な地下水循環系を含むことを示している。もっと深い涵養帯の割目地下水（200〜400m深度）はもっとアルカリ性のNa-Ca-HCO3水であり、流路に沿って距離が増すとともにNa-Ca-HCO3-Cl-SO4水に変わっていく。同位体データは、これらの水の滞留時間が1000年〜10万年であることを示唆する氷河融氷水成分の存在を示す。これらの水は、上部の水平流の状況と、割目中の地下水および破砕帯が大部分は停滞しているまばらに破砕した岩石の下部の状況との間の遷移帯を形成する。これらの深度（＞500m）で、深さとともに塩分の増加する（50g/l まで）Na-Ca-Cl-SO4水が見られ、いくつかの割目では水はCa-Na-Cl組成に変わっている。同位体データは、これらの水が、100万年を超える滞留時間をもつ、温かい気候で氷河作用以前の起源であることを示している。URL施設において非破砕岩の基質から流出することが観察された孔隙流体はほとんど純粋なCa-Cl 組成で、約90g/lの塩分であり、そして他のすべてのWRA地下水がその近くにのる世界の天水を示す直線のかなり左側の位置に移動した²H/¹⁸O組成をもっている。この情報は、これらの孔隙流体が長く続く水−岩石相互作用を受けており、100万〜10億年の滞留時間をもつことを示す。深部の割目地下水と孔隙流体の大部分は低いBr/Cl 比と溶存SO4の中位ないし高いδ³⁴Sをもち、このことはこれらの塩分は、バソリスの西にある盆地堆積性塩水と蒸発岩のような海洋起源に由来する可能性を示している。これらの流体は、堆積岩が花崗岩上に堆積し、そしてカナダ西部の高地に起因する動水勾配により運ばれた古生代の初期にバソリスへ浸入したのだろう。水文地球化学的データと解釈から、WRAの約500m以下では割目に胚胎する地下水は非常に塩分が高く、還元的で、古いものであり、したがって核廃棄物処理に関連する期間（100万年）にわたり停滞した条件にあることを示唆していることが示される。これらの深度におけるもとのままの岩石基質は、異常な地球化学的および同位体的特徴をもつ孔隙流体の存在により示されるように極端に不透水性である。この孔隙流体は、10億年のような長い期間にわたってこれらの現在の組成に地球化学的かつ同位体的に変わってきた盆地塩水を表わしているのであろう。』

1. Introduction
2. Description of the area
3. Methods
　3.1. Borehole purging
　3.2. Sample collection
　3.3. Preservation and analysis
　　3.3.1. Field analysis
　　3.3.2. Monitor sample set
　　3.3.3. Final sample set
　3.4. Reliability of data
4. Results
　4.1. Overburden groundwater chemistry
　4.2. Bedrock groundwater chemistry
　　4.2.1. Major ions
　　4.2.2. Depth relationships
　　4.2.3. Salinity relationships
　　4.2.4. Density
　　4.2.5. Variation with time
　　4.2.6. Variation of pH and Eh during sampling
　4.3. Minor ions
　　4.3.1. K
　　4.3.2. Mg
　　4.3.3. Sr, Li
　　4.3.4. F, Br, I
　　4.3.5. Si
　　4.3.6. B
　　4.3.7. NO3
　　4.3.8. P
　　4.3.9. Al
　4.4. Trace elements
　4.5. U
　4.6. pH-redox relationships
　4.7. Environmental isotopes
　　4.7.1. ³H
　　4.7.2. ²H, ¹⁸O
　　4.7.3. ¹³C, ¹⁴C
5. Water-rock interactions
　5.1. Geochemical evolution
　5.2. Increase of salinity
　5.3. pH-Eh controls
6. Relationship to hydrogeology
7. Groundwater residence times
8. Sources of salinity
　8.1. Fracture groundwaters
　8.2. Matrix salinity
　8.3. Alternate sources
9. Pore fluids
10. Summary and conclusions
Acknowledgements
References