Kräften und Spannungen der Erde auf der Spur Kräfte aus dem Inneren der Erde bauen Spannungen in den Kontinenten und den Böden der Ozeane auf. Gesteine werden zerbrochen, gegeneinander geschoben, übereinander gestapelt und gefaltet. So entstehen tektonische Strukturen, die den Bau und die Entwicklung von Gebirgen und Meeresbecken charakterisieren. Claus-Dieter Reuther erklärt klar und verständlich die theoretischen Grundlagen der Tektonik - Kräfte und Spannungen - sowie die Deformationsarten und die Mechanismen der Verformung, die damit verbunden sind. Anschaulich beschreibt und erklärt er die daraus resultierenden tektonischen Strukturen: Klüfte, Abschiebungen, Horizontalverschiebungen, Aufschiebungen, Falten etc. Hervorzuheben sind die zahlreichen farbigen Grafiken und Fotos. Kenntnisse über die Entstehung tektonischer Strukturen finden ihre praktische Anwendung z. B. in der Exploration und Analyse bestimmter Lagerstätten oder in der Messung aktueller Spannungszustände an tektonischen Strukturen, die Hinweise auf mögliche Gefahren, z. B. an Gebirgshängen und in Erdbebengebieten, geben. Das Buch wendet sich an eine geologisch interessierte Leserschaft, insbesondere an Studierende der geowissenschaftlichen Bachelor-Studiengänge.
/ AUS DEM INHALT: / / /
A Die Erde als dynamischer Körper
1 Grundlagen der Tektonik und Strukturgeologie 2
2 Kräfte in der Lithosphäre 4
2.1 Körperkräfte und Oberflächenkräfte 4
2.2 Abriss zur dynamischen Entwicklung unserer Erde 6
B Tektonische Strukturen
3 Brüche 12
3.1 Definition und Mechanismen der Bruchausbreitung 12
3.2 Bruchmechanik 13
3.2.1 Entstehung von Zugbrüchen 14
3.2.2 Entstehung von Extensionsbrüchen (Longitudinales "Splitting") 15
3.2.3 Entstehung von Scherbrüchen 15
4 Klüfte 18
4.1 Definition zu Klüften und Kluftsystemen 19
4.2 Kluftstrukturen 20
4.2.1 Haupt-und Nebenklüfte 20
4.2.2 Besenstrukturen 22
4.3 Kluftentstehung im lokal- und regional-geologischen Kontext 24
4.3.1 Nicht-tektonische Klüfte 24
Kluftentstehung durch Auflast 24
Entlastungsklüfte 24
Kluftentstehung durch Volumenschwund 25
Klüfte durch Meteoriteneinschlag 26
4.3.2 Tektonische Klüfte 27
4.4 Kluftanalyse 29
4.4.1 Geometrische Beziehung von Klüften zueinander 29
4.4.2 Übergang zwischen verschiedenen Klufttypen 32
4.5 Gänge 34
4.5.1 Entstehung magmatischer Gänge 34
Sedimentäre Gänge 35
5 Verwerfungen 37
5.1 Terminologie von Verwerfungen 37
5.2 Bewegungssinn von Verwerfungen 39
5.3 Zusammenhang zwischen Verwerfungsart und Hauptspannungsrichtungen 43
5.4 Verwerfungen im krustalen Spannungsfeld 45
6 Abschiebungen 47
6.1 Definition 48
6.2 Dehnungstektonik und ihre Ursachen 48
6.3 Nomenklatur und Geometrie von Abschiebungen 51
6.4 Schichtverbiegungen und Faltung an Abschiebungen 54
7 Horizontalverschiebungen 58
7.1 Terminologie 58
7.2 Horizontalverschiebungstektonik und ihre Ursachen 60
7.2.1 Transformstörungen 60
7.2.2 Horizontalverschiebungen (transcurrent faults) 62
7.3 Mechanik von Horizontalverschiebungen 65
7.3.1 Horizontalverschiebung bei reiner Scherung 65
7.3.2 Horizontalverschiebung bei einfacher Scherung 67
7.3.3 Verbindungsstrukturen 69
7.3.4 Transpression und Transtension 72
8 Auf- und Überschiebungen 74
8.1 Definitionen 74
8.2 Auf- und Überschiebungstektonik 74
8.2.1 Plattentektonische Konvergenzzonen 74
8.2.2 Weitere Ursachen von Auf- und Überschiebungen 78
8.3 Klassifikation und Kinematik von Auf- und Überschiebungen 80
8.4 Nomenklatur von Auf- und Überschiebungen 84
9 Inversionstektonik - Reaktivierung präexistenter Krustenstrukturen 95
9.1 Definition 96
9.2 Positive Inversion 96
9.3 Negative Inversion 98
9.4 Reaktivierung von Grabenstrukturen als Horizontalverschiebungen 99
10 Falten 101
10.1 Definition 101
10.2 Tektonischer Rahmen und Mechanismus von Faltung 103
10.2.1 Elemente und Geometrie von Falten 103
Elemente von Falten 103
Lage von Falten im Raum und ihre Geometrie 105
10.2.2 Faltungsmechanismen 112
Stauch-oder Buckelfalten 112
Biegefalten 112
Schichtparalleles Gleiten 113
Scherfalten 117
Biegescherfalten 121
Erzwungene Falten 121
10.2.3 Zusammenwirken verschiedener Faltungsmechanismen bei der Entwicklung von Sekundärstrukturen in Falten 122
10.3 Falten und Spalten 124
10.4 Atektonische Falten 125
10.4.1 Fließfalten 125
10.4.2 Rutschfalten 125
11 Foliation und Lineationen 127
11.1 Definition 127
11.2 Tektonite 128
11.3 Foliationen 132
11.3.1 Mechanismen zur Entstehung von Schieferungen 132
11.3.2 Morphologische Klassifizierung von Schieferungen 133
11.3.3 Die Beziehungen zwischen Schieferung und Falten 137
11.3.4 Geometrische Beziehungen zwischen Faltenbildung und gleichzeitiger Schieferung 138
11.3.5 Schieferung in duktilen Scherzonen 138
11.4 Lineationen 140
11.4.1 Strukturelle Lineationen 140
11.4.2 Boudin-Linien und Boudinage 141
11.4.3 Mullions 142
11.4.4 Minerallineationen 142
11.4.5 Nicht-penetrative Lineationen 143
12 Diapirismus 144
12.1 Definition 144
12.2 Gneis-Dome 145
12.3 Salzstöcke 146
12.3.1 Übersicht der Salzstrukturen 146
12.3.2 Salztektonik 147
12.3.3 Gravitativ bedingte Salzbewegung 148
12.4 Halotektonischer Diapirismus 149
12.4.1 Tektonische Extension und Salzdiapirismus 149
12.4.2 Tektonische Kompression und Salzdiapirismus 150
12.4.3 Salzdecken 151
12.4.4 Passiver Salzdiapirismus 151
12.4.5 Salzbewegungen durch gravitativ bedingte Extension und Kompression 152
13 Neotektonik 153
13.1 Defintion 153
13.2 Wechselbeziehungen zu geowissenschaftlichen Nachbardisziplinen 154
13.2.1 Fernerkundung 154
13.2.2 Geodäsie 155
13.2.3 Tektonische Geomorphologie / Morphotektonik 155
13.2.4 Paläoseismologie 156
13.2.5 Seismotektonik 157
13.2.6 Weitere geophysikalische Verfahren 160
13.2.7 Felsmechanik 162
13.3 In situ-Bestimmung aktiver Gesteinsspannungen 162
13.3.1 Messungen an der Oberfläche 162
13.3.2 Oberflächennahe Messungen in flachen Bohrlöchern 163
13.3.3 Spannungsbestimmungen in tiefen Bohrlöchern 165
13.4 Ermittlung von potentiell aktiven Verwerfungen mit Radon-Messungen im Bodengas 167
13.5 Neotektonik und Georisiken 167
13.5.1 Tsunamis 169
13.5.2 Bergstürze und Massenbewegungen 171
13.5.3 Erdfalle in der Folge von Salztektonik 171
13.6 Altersbestimmung in der Neotektonik 172
14 Tektonik und Klima 173
14.1 Wechselwirkungenzwischen Tektonik und Klima 173
14.2 Regionale Beispiele 176
14.2.1 Die Anden 176
14.2.2 Das Ostafrikanische Grabensystem 177
14.3 Plattentektonik und Klima 178
C Theorie und Auswertung
15 Spannungen 180
15.1 Allgemeine Definition von Spannung 180
15.2 Der Spannungsbegriff 181
15.3 Spannungszustand an einem Punkt 182
15.3.1 Spannungsellipsoid 183
15.4 Der Mohr'sche Spannungskreis 186
15.4.1 Maximale Scherspannung 187
15.4.2 Reine Scherspannung 188
15.5 Grenzen der Spannung 188
15.5.1 Der Bruch des Gesteins 189
15.5.2 Reibung 191
15.5.3 Bruchkriterium für Zugbrüche 192
15.5.4 Auswirkungen von Porenflüssigkeiten auf das Bruchverhalten und Reibungsgleiten von Gesteinen 196
16 Deformation 199
16.1 Definition 199
16.2 Arten der Deformation 200
16.2.1 Translation, Rotation, interne Deformation und Volumenänderung 200
16.2.2 Homogene Deformation und inhomogene Deformation 201
16.3 Deformationsanalyse 202
16.3.1 Lineare Deformation 202
16.3.2 Winkelscherung y und Scherverformung y 203
16.3.3 Volumenverformung 204
16.3.4 Deformationsellipsoid 204
16.3.5 Allgemeine Verformung von Linien 205
16.3.6 Infinitesimale Verformung und finite Deformation 207
16.3.7 Die Deformationsgleichungen 208
16.3.8 Der Mohr'sche Deformationskreis 208
16.3.9 Reine versus einfache Scherung 211
16.3.10 Teilchenbewegung bei progressiver Deformation 211
17 Verformungsverhalten 213
17.1 Zusammenhang zwischen Spannung und Deformation 213
17.1.1 Elastische Verformung 213
17.1.2 Viskose Verformung 214
17.1.3 Plastische Verformung 214
17.1.4 Spröde und duktile Gesteinsdeformation 215
17.1.5 Spannung und Gesteinsdeformation 216
17.2.1 Elastizitätsmodul 217
17.2.2 Poisson-Zahl 219
D Anwendung in der Praxis
18 Angewandte Tektonik 222
18.1 Tektonische Strukturen und Lagerstätten 222
18.1.1 Strukturbedingte Erzlagerstätten und nichtmetallische Minerallagerstätten 223
18.1.2 Strukturbedingte Erdöl- und Erdgas-Lagerstätten 224
18.2 Tektonische Strukturen und Grundwasser 229
18.2.1 Überblick Grundwasser 229
18.2.2 Strukturgeologische Beispiele 230
18.3 Tektonische Strukturen und Geothermie 231
18.3.1 Überblick Geothermie 231
18.3.2 Tektonik und Geothermie 231
18.4 Tektonische Strukturen u n d Baugeologie 234
19 Einmessung und graphische Darstellung von Flächen und Linearen 237
19.1 Messungen mit dem Geologenkompass im Gelände 237
19.2 Graphische Darstellung von Flächen und Linearen 240
19.3 Eintragung von Flächen und Linearen in das Schmidt'sche Netz 241
Literatur 250
Index der deutschen Fachbegriffe 258
Index der englischen Fachbegriffe 266