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Verwerfung

Verwerfung
Verwerfung

Faille des Causses depuis Bedarieux;
Herault, Frankreich

Xhienne

Englisch: Fault (dislocation), Spanisch: Falla (dislocación) Französisch: Faille (dislocation)



Begriff für eine relative Verschiebung zweier Gesteinsschollen längs eines Bruches (im engeren Sinn eine Störung).

Eine Verwerfung (auch Bruch, Sprung, Verschiebung oder Störung im engeren Sinne) ist eine Zerreiß- oder Bruchstelle im Gestein, die über Distanzen vom Zentimeterbereich bis zu einigen dutzend bis hundert Kilometern zwei Gesteinsbereiche oder Krustenteile gegeneinander versetzt. Den Versatz bezeichnet man als Sprunghöhe bzw. Sprungweite. Während der Überbegriff Störung auch eine plastische Verformung der Gesteine mit einschließen kann, wird als Verwerfung nur das Resultat eines Gesteinsbruches bezeichnet.

Die Entstehung von Verwerfungen geht in der Regel mit Erdbeben einher und ist häufig an alt angelegte Schwächezonen der Erdkruste gebunden. Diese Schwächezonen bestimmen die Mechanik des Herdprozesses. Sie kann aber auch auf seismische Schockwellen bei Impakten zurückgeführt werden.

Mit einer Verwerfung gehen immer ausgeprägte Trennflächen einher, wie Klüfte und Spalten, an denen sich durch die Reibung der Gesteine gegeneinander glatte, z.T. spiegelnde Flächen mit Bewegungsrillen (die so genannten Harnische) bilden können. Auch können die Gesteine in den Verwerfungsbereichen zu Myloniten und tektonischen Brekzien zerrieben werden.

Dehnungen erzeugen Abschiebungen und Sprünge; Pressungen erzeugen Aufschiebungen, Überschiebungen (mit flacher Verwerfungsfläche) und Wechsel. Der Schichtneigung entgegengesetzt einfallende Verwerfungen sind antithetisch, in gleicher Richtung einfallende Verwerfungen homo- oder synthetisch.

Verwerfung in einem Kalkstein
Verwerfung in einem Kalkstein

Verwerfungsbeispiel

Lysippos
Bruchlinienstufe
Bruchlinienstufe

Durch Abtragung von der ursprünglichen Verwerfungslinie;
zurückverlagerte Bruchstufe, die in ihrem Verlauf;
noch die Bruchlinie nachzeichnet;
Wüste Gobi

Qfl247
Verwerfung
Verwerfung

Eine der weltbekanntesten Verwerfungen - die Andreas-Spalte in Kalifornien. Hier ein Bild vom Carrizo Plain, aufgenommen von N nach SE; Deutlich sichtbar (rechts) der angehobene westliche Block.

USGS Public Domain
Verwerfung
Verwerfung

Verwerfung im Cornberger Sandstein. Sprunghöhe ca. 20 m; von links: Rotliegendes, anliegend stark gestörter Cornberger Sandstein, Risse im unterem Bereich mit Baryt ausgefüllt.

Werner Simon

Einteilung der Verwerfungen nach der Schubrichtung

Man unterscheidet in der Regel folgende Arten von Verwerfungen:

  • Abschiebungen (Normale Verwerfungen) entstehen durch seitliche Dehnung der Gesteinspakete
  • Aufschiebungen- bzw. Überschiebungen (Inverse Verwerfungen) entstehen bei seitlicher Zusammenpressung
  • Blattverschiebungen (Transversal-, Horizontal- oder Seitenverschiebungen) entstehen bei seitlichen Ausgleichsbewegungen, meist entlang von steil einfallenden Verwerfungsflächen.
  • Deckelklüfte sind flache Verwerfungsflächen, ohne dass dabei eine spezielle Bewegungsrichtung festgelegt wird.

In der Realität treten die beschriebenen Verwerfungsarten selten in Reinform auf. Meist sind Mischformen aus zwei, manchmal sogar aus allen drei Formen anzutreffen.


Einteilung der Verwerfungen nach der Schichtung

Weiterhin unterscheiden sich Verwerfungen durch ihren Winkel zum Einfallen der Gesteinsschichtung:

  • Antithetische Verwerfungen haben ein Einfallen entgegen der Schichtung.
  • Synthetische oder Homothetische Verwerfungen fallen in dieselbe Richtung ein wie die Schichtung.

Verwerfung
Verwerfung

Verwerfung von triassisch-jurassischen Gesteinsschollen erzeugt durch Aufschiebung. Schwarze und weiße gebänderte Kalksteine und Kissenlaven überlagert vom Rotliegenden des Oberen Trias. Die trias...

USGS, N. J. Silberling

Verwerfungssysteme

Mehrere, annähernd parallele Verwerfungen nebeneinander bilden Verwerfungssysteme, wie die so genannten Staffelbrüche. Gegensinnig einfallendende Verwerfungen können Horste oder Gräben bilden, d.h. die Verwerfungsflächen streben zur Teufe voneinander weg bzw. aufeinander zu.

Eine Verwerfung ist in der Natur oft nur schwer zu erkennen, denn sie liegt in der Regel entweder unter einer Verwitterungsdecke oder die Sprunghöhe ist durch Erosion nivelliert worden. Nur bei relativ jungen Verwerfungen treten die einzelnen Schollen noch als morphologische Bruchstufen in Erscheinung. Als Hinweis auf eine Verwerfung kann austretendes Quellwasser an sogenannten Verwerfungsquellen – eine Sonderform von artesischen Quellen – dienen. Diese Quellen entstehen, wenn über eine größere Strecke wasserstauende neben wasserdurchlässige Gesteine geschoben werden. Verwerfungen sind auch erkennbar an der unterschiedlichen Verwitterung nebeneinander gestellter Gesteine. Manchmal wird, wider Erwarten, nicht die angehobene Scholle als morphologische Erhebung heraus erodiert, sondern die abgesunkene, so lange es sich bei letzterem um widerstandsfähigere Schichten handelt (Reliefumkehr).

Auf der geologischen Karte ist der relative Verschiebungssinn vertikaler Störungen (Auf-, Über-, Abschiebungen) anhand der unterschiedlichen Alter der benachbarten Gesteinsschichten zu erkennen. Die älteren Schichten auf einem Flügel der Störung sind relativ zu den Schichten des gegenüberliegenden Flügels gehoben bzw. die jüngeren Schichten sind relativ gesenkt worden. Hydrogeologie und Vulkanismus

Entlang der Schwächezone der Verwerfung kann magmatisches Material empordringen, das weite Flächen überdecken, oder Vulkane aufbauen kann. Das in den Klüften verbliebene Magma erstarrt zu Gesteinsgängen. In offenen Spalten können aber auch hydrothermale Lösungen aus der Tiefe aufsteigen, oder Oberflächenwässer einsickern. Die gelösten Minerale können hierbei ausgefällt werden und sich an den Kluftwänden in Form von Mineralgängen abscheiden. Bei ausreichendem Gehalt an wirtschaftlich nutzbaren Erzen, kann dies zur Bildung von Ganglagerstätten führen. Verwerfungszone

Eine Verwerfungszone ist, wie der Name impliziert, nur eine Verwerfung, ein Schnitt in die Erdkruste, die zwischen den anderen beiden Arten von tektonischen Elementen verläuft. Die meisten Verwerfungszonen liegen auf dem Scheitel der mittelozeanischen Rücken, einige wenige zwischen einem Rücken und einer Subduktionszone; noch weniger verlaufen von einer Subduktionszone zu einer anderen. Die Erdbeben auf Verwerfungen von Rücken zu Rücken liegen recht oberflächlich (in 1 km bis 5 km Tiefe), da dort die Kruste noch jung und schwach ist. Wo jedoch Verwerfungszonen ältere Krusten durchdringen, können Erdbeben in einer Tiefe von 10 km bis 20 km auftreten. Die berühmteste Verwerfungszone ist die San-Andreas-Verwerfung. Aufschluss von Verwerfungen

Ob bei einer Verwerfung eine Aufschiebung oder eine Abschiebung stattgefunden hat, ist manchmal schwer zu entscheiden. Der Hauptgrund dafür ist, dass im Laufe der Zeit der aufgeschobene oder oben verbliebene Teil der Verwerfung (zu einer Ebene) erodiert worden ist. Die Handregel zur Vereinfachung besteht darin, dass man die Hände in Richtung der fallenden Schichten hält und die obere Hand den oberen Teil der Verwerfung verkörpert. Einmal bewegt sich der Schichtenaufschluss vom Körper weg (zu den Fingerspitzen der oberen Hand), das andere Mal bewegt er sich heran (zur Handwurzel der oberen Hand). Auf diese Art und Weise lässt sich bei bekannter Richtung des Fallens der (unterschiedlich alten) Schichten leicht ermitteln, ob es sich um eine Abschiebung oder Aufschiebung (engl. fault normal/reverse) handelt. Siehe auch


Verwerfungszone

Eine Verwerfungszone ist, wie der Name impliziert, nur eine Verwerfung, ein Schnitt in die Erdkruste, die zwischen den anderen beiden Arten von tektonischen Elementen verläuft. Die meisten Verwerfungszonen liegen auf dem Scheitel der mittelozeanischen Rücken, einige wenige zwischen einem Rücken und einer Subduktionszone; noch weniger verlaufen von einer Subduktionszone zu einer anderen. Die Erdbeben auf Verwerfungen von Rücken zu Rücken liegen recht oberflächlich (in 1 km bis 5 km Tiefe), da dort die Kruste noch jung und schwach ist. Wo jedoch Verwerfungszonen ältere Krusten durchdringen, können Erdbeben in einer Tiefe von 10 km bis 20 km auftreten. Die berühmteste Verwerfungszone ist die San-Andreas-Verwerfung.

s.a. > Verwerfungsgestein


Literatur

  • Brodie, Kate; Fettes, Douglas; Harte, Ben; Schmid, Rolf (29 January 2007). 3. Structural terms including fault rock terms. Recommendations by the IUGS Subcommission on the Systematics of Metamorphic Rocks.
  • Davis, George H.; Reynolds, Stephen J. (1996). "Folds". Structural Geology of Rocks and Regions (2nd ed.). New York: John Wiley & Sons. pp. 372–424. ISBN 0-471-52621-5.
  • Fichter, Lynn S.; Baedke, Steve J. (13 September 2000). "A Primer on Appalachian Structural Geology". James Madison University. Retrieved 19 March 2010.
  • Hohl, R., (Hrsg.), 1985; Die Entwicklungsgeschichte der Erde. 6. Aufl. Werner Dausien Verlag, Hanau, ISBN 3-768-46526-8, S.201–13.
  • McKnight, Tom L.; Hess, Darrel (2000). "The Internal Processes: Types of Faults". Physical Geography: A Landscape Appreciation. Upper Saddle River, N.J.: Prentice Hall. pp. 416–7. ISBN 0-13-020263-0.
  • Richter, D., 1985; Allgemeine Geologie. 3. Auflage. de Gruyter Verlag, Berlin – New York, ISBN 3-110-10
  • Weber, H. (1992). Die Wolframitgrube Pechtelsgrün des Kirchberger Granits im sächsischen Vogtland. Lapis, Jg.17, Nr.7, S.26-33.

Quellangaben


Einordnung