Verwerfung (Geologie)

Verwerfung in einem Kalkstein im Zentimeterbereich

Eine Verwerfung am Alpstein verläuft durch Saxer Lücke (hinten) und Bogartenlücke (Standort)

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.

Bei nicht aufgeschlossenen, noch aktiven Verwerfungen kann die Art der Verwerfung auch mit Hilfe der Herdflächenlösung ermittelt werden.

Einteilungen

Die verschiedenen Verwerfungstypen:
A: Blattverschiebung
B: Normale Verwerfung (Abschiebung)
C: Inverse Verwerfung (Auf- bzw. Überschiebung)

Einteilung 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 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.

Verwerfungssysteme

Gegensinnig einfallende Verwerfungen in einem Horst-und-Graben-System

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 nachfolgenden 4 Bilder zeigen, wie sich das Muster des Aufschlusses links und rechts der Bruchlinie gewöhnlich zeigt. Eine einfache Regel kann dabei zur Deutung hilfreich sein.

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  Bild 1

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  Bild 2

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  Bild 3

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  Bild 4

• Bild 1: Die Schichten fallen von der Person weg und der Aufschluss des aufsteigenden Teils wandert ebenfalls weg (Aufschiebung)
• Bild 2: Die Schichten fallen zur Person hin und der Aufschluss des aufsteigenden Teils wandert zu ihr hin (Aufschiebung)
• Bild 3: Die Schichten fallen von der Person weg und der Aufschluss des oben verbleibenden Teils wandert weg (Abschiebung)
• Bild 4: Die Schichten fallen zur Person hin und der Aufschluss des oben verbleibenden Teils wandert zu ihr hin (Abschiebung)

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

• Tektonik, Bruchtektonik und Plattentektonik
• Transformstörung

Literatur

• Rudolf Hohl (Hrsg.): Die Entwicklungsgeschichte der Erde. 6. Auflage. Werner Dausien Verlag, Hanau 1985, ISBN 3-768-46526-8, S. 201–213.
• Dieter Richter: Allgemeine Geologie. 3. Auflage. de Gruyter Verlag, Berlin – New York 1985, ISBN 3-110-10416-4, S. 218–233.

Weblinks

 Commons: Verwerfungen – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien