Geologische Strukturen

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Geologischen Strukturen sind im Grunde alle dreidimensionalen Eigenschaften eines Gesteins. Oft sind sie das Ergebnis von kraftvollen, tektonischen Kräften, die in der Erdkruste auftreten. Diese Kräfte können Gesteine brechen oder verfalten. Dabei bilden sich Störungen oder ein Gebirge wird aufgewölbt. Das wiederholte Wirken oder die Kombination von unterschiedlichen Kräften lässt sehr komplexe Situationen von Strukturen entstehen, für welche es viel Erfahrungen benötigt, um ein schlüssiges Bild zu entwickeln.

Die Strukturgeologie beschäftigt sich mit dem Studium der beschriebenen Prozesse und den Auswirkungen auf Strukturen und Gesteine durch die Einwirkung von Kräften. Dabei reicht die Untersuchung von der mikroskopischen Ebene bis zu einem globalen Maßstab.

Die Strukturen können zum Beispiel linear oder planar ausgebildet sein und können für Bauvorhaben oder die Lagerstättenkunde relevant sein.

Beachte:
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Auf dieser Seite geht um um geologische Strukturen im Sinne der Strukturgeologie. Nicht zu verwechseln mit den Strukturen eines Gesteins, die zum Beispiel die Größe und Form von einzelnen Komponenten beschreiben. Unter Textur wiederum versteht man die räumliche Anordnung der Komponenten.




Bildung von Strukturen

Primäre Strukturen, bzw. ein primäres Gefüge, also die Beziehung zwischen verschiedenen Strukturen, bilden sich während der Entstehung eines Gesteins. Während der Deformation des Gesteins kann das primäre Gefüge durch Einwirkung von Kräften (z.B. durch Plattentektonik) sekundäre Strukturen ausbilden.

Zu beachten gilt es, dass es auch Grenzfälle gibt, für die es keine einheitliche Zuordnung gibt. Hier ist es wichtig sich ausführlich mit geeigneter Literatur auseinander zu setzen. Außerdem ist praktische Erfahrung hier essentiell und kann einem weiterhelfen. Wenn man diese selbst noch nicht aufweist, hilft es sicher sich an einen Dozenten zu wenden.

Strukturarten

Störungen

  • Hochscholle und Tiefscholle
  • Aufschiebung
  • Abschiebung
  • Überschiebung
  • Horizontal- /Seiten- oder Blattverschiebung
  • Schrägabschiebung /-aufschiebuung


Es gibt drei Arten von Störungen bezüglich der Verschiebungsart:

  1. Abschiebung (normal fault): bei Abwärtsbewegung des Hagendblockes und daraus folgender Extension.
  2. Aufschiebung (thrust fault): bei Aufwärtsbewegung des Hagendblockes über den Liegendblock und dadurch verursachte Verdoppelung von Gesteinsschichten.
  3. Blattverschiebung (strike-slip fault): bei gegenläufiger horizontaler Bewegung der beiden Blöcke und daraus folgender Reibung beim Aneinandervorbeigleiten.


(Erstellt von A. Mazon 2018)

Falten

  • Sattel / Antiklinale
  • Mulde / Synklinale
  • aufrechte Falte
  • abtauchende Falte
  • asymmetrische Falte
  • überkippte Falte
  • Vergenz (Kipprichtung)
  1. Mulde (Synclinale), entsteht, wenn die Abfolge nach unten gebogen wird, so dass die jüngsten Gesteinsschichten im Zentrum der Struktur liegen.
  2. Sattel (Anticlinale), ensteht, wenn die Gesteinsschichten nach oben verbogen werden, so dass im Kern der Struktur die ältesten Gesteinsschichten liegen.

(Erstellt von A. Mazon 2018)

Dome und Becken

Ein Beispiel hier ist das Aufsteigen von Salz als Diapire, da Salz "fließen" kann und eine geringe Dichte als das umligende Gestein hat. (man spricht von Holokinese)

Klüfte

Deformationsgefüge

  • Kataklasite
  • Mylonite

Schieferungen

Gänge

Horst und Graben

Metamorphe Kernkomplexe


Maßstab

Die beschriebenen geologischen Strukturen können in unterschiedlichen Maßstäben ausgebildet sein. Hier seht ihr die grobe Einteilung von Maßstäben, wie sie in der Strukturgeologie verwendet wird. Auch innerhalb der Strukturgeologie ist die Einteilung von Größenbereichen nicht immer exakt gleich. Beim Schreiben eines Berichts oder einer Arbeit ist es daher besonders wichtig zu Beginn darauf zu verweisen nach welcher Nomenklatur die Begriffe verwendet werden und diese dann konsequent beizubehalten.

Beachte:
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Die Einteilung von Strukturen nach ihrer Größe ist von Fachgebiet zu Fachgebiet unterschiedlich. Zum Beispiel versteht man in der Mineralogie unter makroskopisch einen anderen Größenbereich als in der Strukturgeologie.


Folgende Einteilung des Maßstabs wird in der Strukturgeologie verwendet:

Auf­nahme geo­lo­gi­scher Struk­turen

Aus der kinematischen Analyse von Strukturen können Rückschlüsse auf die zugrunde liegenden tektonischen Bewegungen gezogen werden. Anschließend kann, anhand des Bewegungsablaufes, die Orientierung von rezenten und historischen Kräften- und Spannungsregimen rekonstruiert werden.

Vor Beginn der Beschreibung sollten folgende Fragen beantwortet werden:

  • Wie viel Zeit hat man an dem Aufschluss? (5min, 30min, ein ganzer Tag?)
  • Warum ist der Aufschluss relevant? (Gesteinsart, Lagerungsverhältnisse, Strukturen)
  • Wie detailliert sollte die Ausführung sein? (nur grobe Übersicht, genaue Beschreibung)


Die Aufnahme Geologischer Strukturen erfolgt grundsätzlich ähnlich zu der allgemeinen Aufschlussbeschreibung. Man geht auch hier vom Großen ins Kleine. Besonders wichtig bei der Beschreibung ist die Zeichnung im Feldbuch, sowie die Erstellung Geologischer Fotografien. Sowohl bei der Zeichnung als auch bei den Fotografien sollte man immer darauf achten, einen geeigneten Maßstab zu inkludieren (Lineal, Kompass, Feldbuch, Hammer, Kommilitonen etc.) Nachdem man sich einen ersten Überblick verschafft hat, sollte eine Übersichtsskizze erstellt werden, in die später weitere Details eingetragen werden können, welche man aus geringerer Entfernung beobachtet hat. Hier kann man später auch die Entnahmestellen von Proben (siehe Geologische Probenahme) eintragen, sofern welche genommen wurden.

Bei allen Beschreibungen ist es sehr wichtig zu beachten, dass ein Aufschluss in den meisten Fällen nur ein zweidimensionaler Anschnitt einer dreidimensionalen Struktur ist. Dies kann zu Täuschungen wie scheinbarem Einfallen führen. Um festzustellen, wie die anstehenden Gesteinseinheiten gelagert sind, kann man diese mit Hilfe des Gefügekompasses einmessen (Streichen und Fallen). Je mehr Messungen man z.B. an einer Falte oder Störung durchführt, desto genauer kann man ihre Morphologie später beschreiben. Für eine übersichtliche Beschreibung, wo welcher Messwert genommen wurde, sollte man auch hier eine Detailskizze der Struktur erstellen, in der die Messwerte eingetragen werden. Einzelne Details, welche nur an bestimmten Orten der Struktur vorhanden sind (z.B. Interne Faltung, Magma Mixing/Mingling, Dikes, Chilled Margins, Casts und Strömungsmarken, wichtige Fossilien usw.) können noch einmal mit einer gesonderten Skizze erfasst werden und ihre Position in die Übersichtsskizze eingetragen werden.

Als nächstes sollte man versuchen, festzustellen welche verschiedenen Gesteinseinheiten vorliegen. Hierzu verwendet man die gängigen Methoden zur Gesteinsansprache im Gelände und Gesteinsbeschreibung.



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Referenzen

Grotzinger J.(2017): Press/Siever Allgemeine Geologie.– 7. Aufl., 769 S.; Heidelberg (Springer Spektrum).

Coe A.L., Argles T. W., Rothery D., A., Spicer R.A. (2010): Geological field techniques.–323 p.; Department of Earth and Environmental Sciences, The Open University, Walton Hall, Milton Keynes, UK.

(2009): Lernort Geologie.– Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (StMUG), Staatsinsitut für Schulqualität und Bildungsforschung (ISB), München.

https://commons.wvc.edu/rdawes/Basics/structures.html#folds


Weitere Informationen und Literatur

Grotzinger J.(2017): Press/Siever Allgemeine Geologie.– 7. Aufl., 769 S.; Heidelberg (Springer Spektrum).

A.L., Argles T. W., Rothery D., A., Spicer R.A. (2010): Geological field techniques.–323 p.; Department of Earth and Environmental Sciences, The Open University, Walton Hall, Milton Keynes, UK.


Autor:innen

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Dieser Artikel wurde erstellt von:
Andrea Mazon, Lukas Sidorenko, Felicitas Kaplar