Geologie: Metamorphose, Falten und Störungen der Erdkruste

Metamorphose: Prozesse und Agenten

Die Agenten der Metamorphose sind: Wärme, Druck und chemisch aktive Flüssigkeiten.

Typen der Metamorphose

Kataclastische oder Dynamische Metamorphose

Diese Art tritt in Gebieten auf, in denen Gesteine unter starkem tektonischem Stress stehen, was zur Zerkleinerung (Pulverisierung) und zur Bildung feinkörniger kataklastischer Gesteine führt.

Kontaktmetamorphose

Tritt als Folge erhöhter Temperatur auf, wenn Magma in ein umgebendes Gestein eindringt. In diesem Fall bildet sich eine Zone der Veränderung im Gestein, die als Aureole (oder Hof) den magmatischen Körper umgibt.

Regionale Metamorphose

Tritt während der Gebirgsbildung auf. Große Gesteinsvolumina stehen unter hohem Druck und hohen Temperaturen, was zu großen Deformationen und regionaler Metamorphose führt.

Metamorphe Gesteine

Metamorphe Gesteine magmatischen Ursprungs

• Ultramafische Gesteine
• Mafische Gesteine (enthalten wenig Siliziumdioxid)
• Pelitische Grauwacken
• Kalksilikatgesteine (Calcolsilicatas)

Signifikante Merkmale Metamorpher Gesteine

• Schiefer: Ein sehr feinkörniges, geschiefertes Gestein, das aus kleinen Glimmerkristallen besteht, die oft zu klein sind, um sichtbar zu sein.
• Phyllit (Filita): Stellt ein Metamorphosestadium zwischen Schiefer und Tonschiefer dar.
• Amphibolit: Dieses Gestein besteht hauptsächlich aus dunklem Plagioklas und Hornblende. Die Ausrichtung der Hornblende-Kristalle erzeugt eine leicht blättrige Textur.

Bedeutung und Nutzen Metamorpher Gesteine

Sie ermöglichen die Rekonstruktion der Geschichte unseres Planeten, da sie helfen, das Alter des Landes zu bestimmen, die Verteilung der Kontinente in der Vergangenheit zu verstehen und Hinweise auf frühere Lebensformen zu finden.

Tektonische Theorien und Gesetze

Theorie des Elastischen Rückpralls (Elastic Rebound)

Entwickelt nach dem Erdbeben von San Francisco im Jahr 1906 (publiziert 1910).

Snellius'sches Gesetz (Snell's Law)

Bezieht sich auf das Phänomen der Reflexion und Brechung (hier fälschlicherweise mit „Attraktion“ verbunden).

Strukturen der Erdkruste: Falten

Flanken oder Flügel der Falten

Dies sind die Positionen auf beiden Seiten der Struktur. Sie helfen, die Position der Achse einer Antiklinale und der Achse einer Synklinale zu bestimmen.

Axiale Linie oder Faltenachse

Die axiale Linie ist die Schnittlinie der axialen Ebene und der Schichtebene. Die Chamela ist der Punkt, an dem die Flanken die Richtung wechseln.

Streichen (Richtung) der Schicht

Das Streichen ist die Richtung (der Winkel), die durch den Schnittpunkt der Schichtebene und der horizontalen Ebene gebildet wird.

Typen von Falten

Homoklinale Falte

Eine Struktur, in der die Schichten gleichmäßig und mit stabilem Streichen vorliegen. Tritt auf, wenn Schichten nahezu horizontal liegen. Diese Falte ist charakteristisch für eine Hebung, die dann in ihre vorherige Position zurückkehrt.

Kuppel oder Plateau

Eine Struktur, in der die Schichten durch vertikale Kräfte im zentralen Teil angehoben werden und dazu neigen, horizontal zu bleiben.

Strukturelle Terrasse

Eine Falte, bei der die Schichten in einem zentralen Bereich fast horizontal verlaufen.

Stark komprimierte Falte (Endlospapier?)

Eine Falte, die so angeordnet ist, dass sie einen komprimierten Kern und den Kern der größten Biegung aufweist.

Antiklinale

Eine bogenförmige Falte, die von oben nach unten gesehen eine konvexe Form hat. Die Flanken divergieren, und die ältesten Schichten befinden sich im Zentrum der Struktur.

Synklinale

Eine Falte, die von oben nach unten gesehen eine konkave Form hat. Die Flanken konvergieren, und die jüngsten Gesteine befinden sich im Zentrum der Struktur.

Isoklinale Falte

Eine Falte (Antiklinale oder Synklinale), deren charakteristisches Merkmal parallele Flanken sind.

Kasten- oder Boxfalte

Dies ist die schmalste Antiklinale.

Zick-Zack-Falte (Chevron-Falte)

Falten mit Sätteln und Mulden, die nahezu rechte Winkel bilden.

Klassifikation der Falten

• Symmetrisch
• Schieflage (Asymmetrisch)
• Liegend oder Rekumbent
• Tauchend (Plunging)

Krustenverformung und Störungen

Formen der Gesteinszerbrechung

• Bruch
• Störung (Verwerfung)
• Kluft (Verbinden)
• Fissur

Störungsfläche (Plano d fehlgeschlagen)

Dies ist die Fläche, entlang der die Verschiebung eines Gesteinsblocks relativ zu einem anderen stattfindet. Es ist wichtig zu bestimmen, wie sich die beiden Blöcke bewegt haben.

Störungssprung (Escarpment)

Die Oberfläche, die durch die Verschiebung der Flanken entlang der Störung entsteht.

Harnisch (Spiegel der Störung)

Polierte Bereiche, die durch die Verschiebung der Gesteinsmassen entstehen.

Streichen der Störung (Rumbo)

Die Richtung, die die Störungsfläche in Bezug auf die magnetische Nord-Süd-Ebene darstellt.

Einfallen der Störung (Lying)

Die Neigung der Störungsfläche zur Horizontalen.

Typen von Störungen (Verwerfungen)

Normalstörung (Abschiebung)

Entsteht durch Zugspannung. Der Hangendblock bewegt sich relativ zum Liegendblock nach unten.

Reversstörung (Aufschiebung)

Entsteht durch Kompressionsspannung. Der Hangendblock steigt gegenüber dem Liegendblock auf.

Überschiebung (Thrust Fault)

Dies ist das Ergebnis starker Kompression, bei der die Verschiebung des Hangendblocks über den Liegendblock erfolgt.

Öffnungsstörung

Dies wird durch Spannungen aufgrund der Verformung von zwei Normalstörungen verursacht, die sich voneinander wegbewegen.

Graben oder Horst-Tektonik

Verursacht durch eine doppelte Verwerfung, bei der der zentrale Block absinkt (Graben) oder angehoben wird (Horst), oft aufgrund von Zugspannung oder mangelnder Unterstützung.

Scherstörung (Strike-Slip Fault)

Entsteht durch Drehmoment oder Scherkräfte, wobei die Bewegung hauptsächlich in horizontaler Richtung erfolgt.

Drehbewegung (Giro)

Eine Störungsbewegung, die eine Scherung darstellt und in drei Typen unterteilt werden kann: Rotierend, Transformierend, Dreh-Scherung.

Transversale Normalstörung

Eine Normalstörung, die quer (transversal) zu den Schichten verläuft.

Störung parallel zu den Schichten

Eine Störung, die parallel zu den Schichten verläuft.

Grundlagen der Gesteinsmechanik

Hooke'sches Gesetz

Solange die Elastizitätsgrenze nicht überschritten wird, ist die Verformung eines Körpers direkt proportional zur aufgebrachten Spannung (Anstrengung).

Elastizitätsmodul

Eine charakteristische Eigenschaft von Feststoffen, die zur Berechnung der Verformungsdifferenz dient, die ein Körper erfährt, wenn er einer bestimmten Spannung ausgesetzt wird.