Verwerfungssystem

Verwerfung in einem Kalkstein im Zentimeterbereich

Eine Verwerfung (auch Bruch, Sprung, Verschiebung oder Störung im engeren Sinne) ist eine Zerreiß- oder Bruchstelle im Gestein, die über eine Distanz von einigen dutzend bis hundert Kilometern zwei 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 nur das Resultat eines Gesteinsbruches als Verwerfung bezeichnet.

Die Entstehung von Verwerfungen geht in der Regel mit Erdbeben einher und ist häufig an alt angelegte Schwächezonen 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 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)

Nach der Schubrichtung

Man unterscheidet in der Regel folgende Arten von Verwerfungen:

Schematische Animation eine Horizontalverschiebung während eines Erdbebens

• Normale Verwerfungen (Abschiebungen) entstehen durch seitliche Dehnung der Gesteinspakete
• Inverse Verwerfungen (Aufschiebungen- bzw. Überschiebungen) entstehen bei seitlicher Zusammenpressung, meist über flachen Verwerfungsflächen
• Blattverschiebungen (Transversal-, Horizontal- oder Seitenverschiebungen) entstehen bei seitlichen Ausgleichsbewegungen, meist entlang von steil einfallenden Verwerfungsflächen. Bei einer flachen Verwerfungsfläche spricht man von Deckelkluft.

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

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 von einander weg b.z.w. auf einander 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 dienen, die 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.

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.