Feil (geologi)

Blue Anchor Fault, en feil i Triassic - Tidlige jura sedimentære bergarter på sørkysten av Bristol Channel , Somerset , England. Feilkontakten mellom de kontinentale røde sedimentene (til høyre) og de yngre, mer marinepåvirkede leiresteiner , marmor og kalkstein (til venstre) kan sees ikke bare i klippen , men også på stranden eller surfeplattformen .

En feil (også hopp , forskyvning eller feil i smalere forstand ) er et tektonisk brudd eller bruddpunkt i fjellet , der to fjellområder eller skorpedeler blir forskjøvet fra hverandre over avstander fra en centimeter til noen få dusin til en hundre kilometer . Disse fjellområdene kalles bruddvinger , blokker eller kluter . Offset kalles hopphøyde eller hoppbredde . Mens paraplybetegnelsen lidelsekan også omfatte forskjellige typer plastisk deformasjon i bredere forstand, bare resultatet av en bruddeformasjon blir referert til som vridning. Tilsvarende tektonikk kalles bruddtektonikk . Feil har derfor alltid oppstått i den øverste delen av jordskorpen. Skjæringslinjen av en feil med terrengets overflate, eller overflaten av steinen kalles bruddlinjen , feil linje eller feil linje.

Fremvekst

Feil med (tilsynelatende) hopp høyde i centimeter området i den polerte seksjon av en Devon- kalkstein ( " Lahn marmor ") fra Gaudernbach , Hessen. Imidlertid trenger ikke hovedmengden av forskyvningen å være langs bruddlinjen som er synlig i blødningen.

Feil er spesielle former for dannelse av skjærsoner , det vil si at de er smalt avgrensede områder av jordskorpen, der krefter som virker fra utsiden på et slikt skorpeområde blir konsentrert og omgjort til bevegelse. Feil forekommer bare i de øverste, fremdeles relativt kule områdene av jordskorpen, der fjellet bryter sprøtt når det er tilstrekkelig kraft . Disse er for det meste horisontale trykk- eller strekkrefter, som ikke sjelden er forbundet med platetektoniske prosesser og noen ganger virker over en avstand på hundrevis eller til og med tusenvis av kilometer. Andre mulige årsaker til dannelsen av feil er effekten av Magmatisme eller halokinesisbelaste , eller konsekvenser av kosmiske objekter .

funksjoner

En uttalt separasjonsflate dannes ofte på bevegelsesveien til en feil i fjellet , som blir referert til som en feil eller feiloverflate. På grunn av bergens friksjon mot hverandre , kan det dannes glatte, noen ganger speilglatte, polerte overflater med bevegelsesspor, den såkalte rustningen .

Imidlertid kan berget også knuses til såkalte tektoniske breccias på bevegelsesstiene eller til og med helt males til bergpulver (jf. →  Kakirit , →  Kataklasit ). I disse tilfellene har banen ikke lenger karakter av en diskret skilleflate, men snarere av en sone. Slike områder på fjellet, kjent som feilsoner , kan forårsake betydelige problemer i anleggsprosjekter, spesielt i tunnelbygging. Bergens styrke i feilsonen er betydelig lavere enn den tilstøtende bergarten, noe som potensielt muliggjør kjøring under tunnelbygging, for eksempel ved å eliminere sprengning, men dette øker også sannsynligheten for kollaps og representerer dermed ikke minst en sikkerhetsrisiko. Det var betydelige forsinkelser i byggingen av Gotthard-basistunnelen i vestrøret etter en kollaps i en feilsone.

I sedimentære bergarter med uttalt stratifisering observeres ikke en bøyning av lagene sjelden i nærheten av feilområdet, forutsatt at bevegelsen skjedde på tvers av stratifiseringen. Denne bøyningen kalles å dra . Sele og dra gjør det mulig å bestemme følelsen av bevegelse i feilområdet.

Som regel er det ingen kontinuerlig bevegelse på feilflater, men det skjer snarere episodisk. Bevegelsene, som varer bare noen få sekunder, er årsaken til mer eller mindre sterke jordskjelv . Feilenes geometri og følelse av bevegelse (se klassifiseringer ) bestemmer mekanikken i ildprosessen eller de såkalte strålingsegenskapene til jordskjelvet. I tilfelle en feil som ikke er eksponert og fortsatt er aktiv, og som et skjelv stammer fra, kan geometrien og skyveretningen bestemmes ved hjelp av tilsvarende seismologiske data ved hjelp av løsningenbrennvidden .

Den hopphøyde (også saigere hopphøyde eller kaste ) som en størrelse for loddrett forskyvning, den hopp bredde (også horisontal hopp størrelse) som en parameter for den horisontale forskyvning (vinkelrett på hopphøyde ) og den flate hopphøyde som størrelsen for direkte på feilområdet kan måles forskyvning (vektorsum av saiger hopphøyde og hoppavstand).

Klassifiseringer

Skjematisk fremstilling av de forskjellige feiltypene:
A: Justering av forskyvning
B: fjerning
c: utsettelse
Hangendscholle under installasjon og fjerning er alltid den rette.

Klassifisering i henhold til bevegelse på feilområdet

  • Bevegelse i retning av feilen
    • Bladeforskyvninger ( tverrgående , horisontale eller laterale forskyvninger , engelsk: strike-slip fault ) er forårsaket av skjæring i et horisontalt plan, hovedsakelig langs bratt fallende feilflater.
  • Bevegelse i fallretningen for feilen ( dip-slip feil )
    • Deporteringer (ger.: Normal feil ), forårsaket av strekk i skorpen (utvidelse). Noen ganger refererer begrepet "feil" bare til feil, mens andre former kalles forskyvninger .
    • Utsettelser (engl.: Omvendt feil ) forårsaket av skorpekompresjon eller forkorting (kompresjon)
    • Thrusts (engl.: Thrust fault ), også forårsaket av kompresjon, der feilplanene i motsetning til utsettelsen, innfallende på mindre enn 45 ° noen ganger jevn, horisontal ( söhlig lie). Sistnevnte inkluderer dekkstøttene , som kan finne sted i området med sprø deformasjon, men anses ikke for å være feil i den virkelige forstand og anses derfor ikke for å være brøkdelte tektoniske strukturelementer.

I virkeligheten forekommer typene feil beskrevet sjelden i sin rene form. Blandede former av omveltning og blad forskyvning ( transpressive lidelse) eller av forskyvning og blad forskyvning ( transtensive lidelse) er regelen.

Når feil med en vertikal komponent mellom Hangendem (engl.: Hengende vegg ) og liggende (engl.: Footwall ) skilles ut. Den hengende kluten (også kjent som den hengende vingen eller hengende blokken) er kloden som er over feilområdet, dvs. Med andre ord, når det gjelder et imaginært borehull som trenger inn vertikalt både den hengende kluten og den horisontale kloden, er den hengende kloden den kloden som den øvre enden av borehullet ligger på. Den hengende kluten er kloden som spesifiserer den relative bevegelsesfølelsen: når den skyves opp, skyves den opp og når den skyves av, skyves den bort.

Alternativt betegnes den avstengte eller ikke avstøtende floen som høy eller horst floe og den avstøpte eller ikke avstøtede floen som dyp eller grøft. Denne betegnelsen anbefales spesielt hvis feilens karakter ikke er kjent på grunn av mangel på utsnitt.

Klassifisering etter forekomst for stratifisering

Videre forkastningene er forskjellige i sin vinkel i forhold til kollaps av den bergart lagdel :

  • Antitetiske feil kollapser mot stratifiseringen.
  • Syntetiske eller homotetiske feil dypper i samme retning som stratifiseringen.

Klassifisering etter streker for stratifisering

Avhengig av belegget av et forkastningsplan eller -line i forhold til streik av lagene eller av foldeakser i et spesielt område er referert til som langsgående , tversgående eller diagonale åpninger og -verwerfungen eller lidelser . Diagonale brudd er foreldet, også kjent som gjeddehjørnefeil .

Andre navn

Cover cleft er en utdatert gruvebetegnelse for en grunne dyppefeil som ikke er knyttet til en bestemt bevegelsesretning eller en bestemt formasjonsprosess.

Aktive og inaktive feil

Feil bestemmes i henhold til om det tektoniske spenningsregimet der de oppsto fremdeles eksisterer, dvs. Det vil si om det fortsatt er (intermitterende) bevegelser på feiloverflaten, skilles det mellom nylige (fortsatt aktive) feil og fossile (inaktive, gamle) feil. Mange aktive feil kan bli funnet i unge foldfjell og i skorpeområdene foran disse foldfjellene, eller i aktive riftdaler . Såkalte jordskjelvlinjer , smale soner på jordoverflaten der det ofte registreres jordskjelv , går ofte langs aktive feilsystemer . En av de mest kjente feilene i denne forbindelse er San Andreas Fault i den amerikanske delstaten California, som også er en plategrense og derfor bare faktisk har en feilkarakter i den øvre delen av jordskorpen. Aktive feil trenger ikke nødvendigvis å være opprettet (opprettet) i det eksisterende stressregimet, men kan også være "gamle svake soner", dvs. Det vil si å i mellomtiden inaktive feil som ble aktivert i det nåværende stressregimet . Mange av feilene som den tyske lave fjellkjeden ble reist på, for eksempel Franconian Line eller Harz North Rim Fault , er gamle feil som ble reaktivert i løpet av dannelsen av Alpene.

Hvis aktive feil strekker seg under relativt tett befolkede områder med sensitiv infrastruktur, er det fornuftig i forbindelse med katastrofekontroll å overvåke disse feilene ved hjelp av geotekniske og geodesiske metoder ( GPS , utjevning ). For eksempel i oppkjøringen til byggingen av Karawanken-tunnelen var den periadriatiske sømmen målet for slike overvåkingstiltak.

Avvisningssystemer

Motsatte feil i et eyrie og grøftesystem

Flere, tilnærmet parallelle, ensrettede feil på kort lateral avstand blir referert til som relébrudd . Feil som faller i motsatt retning danner klumper eller grøfter der feilområdene har en tendens til å bevege seg fra hverandre eller mot hverandre mot dybden. Kluter som er vippet på parallelle feil i samme retning og faller i samme retning, blir referert til som halvreir eller halve grøfter . Slike feil- eller feilsystemer kan være flere titalls til hundrevis av kilometer brede, ha en lengde på hundrevis eller tusenvis av kilometer og strekke seg over hele kontinenter. Kjente eksempler er den østafrikanske kløftdalen , som strekker seg fra Tanganyika-sjøen til Dødehavet, Middelhavet Mjosen-sonen , som strekker seg fra Rhônes utløp til Oslo-området , og bassenget og Range-provinsen , som strekker seg over flere stater strekker seg i det vestlige USA til det nordvestlige Mexico. Hovedfeilene i disse systemene strekker seg vanligvis dypt inn i den kontinentale litosfæren og smelter sammen på dybden i duktile skjærsoner. Det største sammenhengende feilsystemet på jorden er imidlertid det fra midthavsryggene .

Kontinental skorpe subduseres ikke og er derfor ofte geologisk relativt gammel. Det er også relativt lett tilgjengelig for geologisk forskning. Det er derfor kjent at karakteren til mange feilsystemer har endret seg flere ganger i løpet av jordens historie, avhengig av de rådende store tektoniske (platetektoniske) forholdene, fra omfattende til komprimerende til omfattende igjen osv. Bevegelsesfølelsen individuelle feil kan også endre seg, slik at det i løpet av mange millioner år med en og samme feil, noen ganger hovedsakelig forskyvning, noen ganger overveiende forskyvning og noen ganger overveiende bladforskyvning har funnet sted (se også →  Aktive og inaktive feil ).

Geomorfologi, hydrologi, magmatisme, råstoffgeologi

Sax-Schwendi-pause, en venstrehendt deportasjon i Alpstein (sveitsiske alper), uttrykkes blant annet av to slående hakk i fjellryggene som den krysser: Saxer Lücke (bakgrunnssenter) og Bogartenlücke (beliggenhet ).
Skjematisk fremstilling av de geologiske forholdene ved en feilkilde
Skjematisk fremstilling av konvensjonelle olje- og gassforekomster ved feil
Hebron-folden ("fold" her afrikansk for "feil"), en svakt høyrehendt, bratt SW-dipping, og aktiv til deportasjon i historisk tid i Sør- Namibia (her tatt på den østlige kanten av det sørlige Namib , visningsretningen er nord) danner lokalt en opptil 9,6 m høy, bratt terreng (engelsk feil scarp ).

En feil er ofte vanskelig å gjenkjenne i terrenget, fordi den vanligvis er under et forvitret dekke eller et gulv, og den opprinnelige hopphøyden har blitt mer eller mindre utjevnet av erosjon og / eller sedimentering . Imidlertid kan geomorfologien indikere nærværet av forkastninger i undergrunnen. Hvis det er betydelig mer værbestandig stein på en flak enn på nabovollen, danner berget til den tidligere floen et terrengtrinn, eller floen er i det minste topografisk høyere. Den topografisk høyere liggende klyngen er ikke nødvendigvis den tektonisk høyere klyngen, fordi den tilsvarende mer motstandsdyktige bergarten på den tilstøtende, faktisk tektonisk høyere klypen allerede kan ha blitt fullstendig erodert (→  relieversjon ).

Fjellet knuses ofte av bevegelser ved feil og er derfor mindre motstandsdyktig mot erosjon enn den tilstøtende bergarten. I tillegg kan overflatevann lett trenge inn i undergrunnen ved feil og utløse forvitringsprosesser. Begge disse faktorene betyr at fjellet i umiddelbar nærhet av feil blir lettere ryddet enn den tilstøtende fjellet, og derfor følger terrengskjæringer i høye områder med fuktig klima ofte forløpet av feillinjer. De lange dalfurer i mange unge foldfjell er et eksempel på dette .

En grunnvannslekkasje kan også indikere tilstedeværelsen av en feil. En såkalt avvisningskilde - en spesiell form for artesiske kilder - hvis en oppstår akvifer (akvifer) er forseglet på en feil av et vanndammingslag (Aquiclud) og derved akkumuleres vannet i akviferen opp til bakken.

På lignende måte kan feil danne fellekonstruksjoner for råolje og naturgass : Hvis en svært porøs , permeabel bergart, der fossile hydrokarboner kan vandre mot jordoverflaten, er begrenset av en feil på toppen av en lav porøsitet, ugjennomtrengelig bergart, så kan råolje og naturgass legge seg under denne ugjennomtrengelige bergarten, akkumuleres i kvalifiserte mengder.

Feil kan tjene som en oppstigningsbane for magma , som deretter dukker opp på overflaten som lava og dekker store områder, bygger opp individuelle vulkaner eller trenger inn i overflatiske lag av sediment og danner lakkolitter . Resterende i rutene til overflaten stivner magma til diker (ger.: Diker ). I stedet for magma kan imidlertid hydrotermiske løsninger også stige fra dypet, hvorfra mineraler utfelles på bruddflatene , opp til fullstendig fylling av bruddpunktene i form av mineralårer. Er tilfredsstillende malm utfelte -minerale, økonomisk utnyttbare boks vene avleiringer oppstår.

Forvrengninger i kartet

I geologiske kart vises feil eller rettere sagt skjæringslinjene ("uthugg") av feil med terrengoverflaten ("feillinjer") vanligvis som tykke sorte eller røde linjer - i motsetning til lagkontakter, som er merket med betydelig tynnere sorte linjer . Den relative følelsen av bevegelse av feil med en vertikal komponent (omveltninger, overløp og feil) kan lett gjenkjennes i regioner med stort sett horisontale (nederste) lag på kartet basert på alderen til fjellet til nærliggende kluter: kluter som yngre berg er tilstede er blitt senket i forhold til kluter som eldre stein står på. Noen ganger indikerer visse signaturer på feillinjene følelsen av bevegelse i det tilsvarende feilområdet. En feillinje vist i form av en kam eller rake symboliserer en forskyvning, trekantede symboler langs en feillinje symboliserer en forskyvning oppover eller velting. Tindene eller trekantene peker alltid i retning av hengeknotten. Halve piler på en feillinje symboliserer en bladforskyvning.

Fjernmåling og planetologi

Satellittbilde av en kort del av det 70 km lange utsnittet av Piqiang-feilen, en sinistral (venstrehendt) bladforskyvning på den sørlige kanten av Tienschan (vestlige Kina). Forskyvningen av de flerfargede åsene øst for feilen med ca. 3 km sammenlignet med de vest for feilen kan sees tydelig.

Feil kan identifiseres på satellittbilder av jorden og andre himmellegemer basert på visse funksjoner. De fleste av disse er lineære strukturer ("feillinjer"), som er lett gjenkjennelige på jorden, spesielt i områder med nesten ingen vegetasjon, spesielt hvis fjellet på den andre siden og denne siden av en slik lineær struktur er tydelig annerledes eller hvis det er avvik i Relief forbundet.

På månen ble lineære strukturer, såkalte spor (rimae) eller rupes, først undersøkt av Hieronymus Schröter på begynnelsen av 1800-tallet. Det første omfattende tektoniske kartet over jordens måne med flere 1000 feil ble opprettet av United States Geological Survey på 1950-tallet. Omfattende feilsystemer er også kjent fra Mars (hovedeksempel: Valles Marineris ) og månene til gasskjempene i det ytre solsystemet (f.eks. Europa ).

litteratur

  • Gerhard H. Eisbacher: Introduksjon til Tektonikk . 1. utgave. Ferdinand Enke Verlag, Stuttgart 1991, ISBN 3-432-99251-3 , s. 69-81 .
  • Rudolf Hohl (red.): Historien om jordens utvikling . 6. utgave. Werner Dausien Verlag, Hanau 1985, ISBN 3-7684-6526-8 , s. 201-213 .
  • Dieter Richter: Generell geologi . 3. Utgave. de Gruyter Verlag, Berlin / New York 1985, ISBN 3-11-010416-4 , s. 218-233 .

weblenker

Commons : Dislocations  - samling av bilder, videoer og lydfiler

Individuelle bevis

  1. ^ A b c Hans Murawski, Wilhelm Meyer: Geologisk ordbok. 12. utgave. Spektrum Verlag, Heidelberg 2010, ISBN 978-3-8274-1810-4 , s. 181 f.
  2. Achrain Tunnel. ( Memento fra 29. november 2014 i Internet Archive ) Kort informasjon om det tilsvarende byggeprosjektet på nettstedet Jäger Bau GmbH, åpnet 14. november 2014.
  3. Geologisk forkastningssone i vestrøret. Artikkel på baublatt.ch fra 11. mars 2010, tilgjengelig 14. november 2014.
  4. Schm H. Schmid, K. Peters: Rapport om kartleggingsstudier om spørsmålet om den nord-sørlige alpegrensen i forbindelse med nylige skorpebevegelser (periadriatisk søm / Karawanken-profil). Kommunikasjon fra det østerrikske geologiske foreningen. Vol. 71/72 (år 1978/79), 1980, s. 307-316 ( PDF 900 kB).
  5. Stephen White Harald Stollhofen, Ian G. Stanistreet, Volker Lorenz: pleistocen å Nylige foryngelse av Hebron Fault, SW Namibia. Geological Society, London, Spesielle publikasjoner. Vol. 316, 2009, s. 293–317, doi: 10.1144 / SP316.18 (alternativ fullteksttilgang: ResearchGate )