Neue Erkenntnisse über Gesteinsstrukturen in Scherungszonen

Neue Erkenntnisse über die Gesteinsstrukturen in sogenannten „Scherzonen“ haben die beiden Bayreuther Geowissenschaftler und Professoren Stephen Mackwell und David Rubie in einem perspektivischen Beitrag in der neuesten Ausgabe der angesehen Wissenschaftszeitschrift SCIENCE (24.11.2000) präsentiert.

Sie beschäftigen sich dabei mit der Anwendbarkeit einer neuartigen Experimentaltechnik, mit der die Entwicklung und die Ausbildung von Gesteinsstrukturen unter hohen Scher-Spannungen bestimmt werden kann. Die Autoren beziehen sich auf Forschungsarbeiten, die Misha Bystricky und seine Mitarbeiter an der Eidgenössischen TH Zürich durchgeführt und in der gleichen SCIENCE-Ausgabe veröffentlicht haben.

Die Verformung von Gesteinen erfolgt häufig nicht gleichförmig, sondern lokalisiert in Scherzonen. Am Bayerischen Geoinstitut der Universität Bayreuth hat der Leiter des Instituts, der Geophysiker Stephen Mackwell, in Zusammenarbeit mit Iona Stretton und Florian Heidelbach die Bedingungen im Labor simuliert, die in natürlichen Scherzonen gegeben sind. In den sich oft von der Erdoberfläche bis in große Tiefen erstreckenden realen „Störungen“ in der geologischen Gesteinsabfolge, entlang derer mächtige Gesteinspakete unterschiedlich verschoben und im engen Bereich der Störung geschert wurden, sind die Gesteinsstrukturen schon sehr gut untersucht. Ein gutes Beispiel für eine ganz deutlich ausgeprägte Scherzone findet sich ganz in der Nähe von Bayreuth in der sogenannten NW-SE verlaufenden „Fränkischen Linie“, die zwischen Weiden bis weit hinter Kronach das östlich gelegene Oberland von seinem tiefer gelegenen westlichen Vorland abtrennt.

Die neuen Konzepte von Mackwell und Rubie erklären nun auch die Einflüsse von Scherspannungen in den Bereichen des Erdmantels. Zusammen mit den Ergebnissen der neuen Experimente lassen sich die seismischen Geschwindigkeiten von Scherwellen im obersten Erdmantel erklären.

Den Seismologen ist schon lange bekannt, dass sich Scherwellen, die in der Richtung der Konvektion im Erdmantel schwingen, schneller ausbreiten als die Wellen mit Schwingungen senkrecht zu dieser Richtung. Aufgrund der neuen Erkenntnisse über die Gesteinsstrukturen in Scherzonen ist die Ursache dieser Beobachtungen aus der Seismik nun klar. Die Kombination aus Laborversuchen und Beobachtungen von natürlichen Prozessen und Zuständen in der Erde liefert somit ein schlagkräftiges Instrument, um Konvektionsprozesse im Erdinneren zu erhellen.

(Quelle: Informationsdienst Wissenschaft (idw) – Pressemitteilung Universität Bayreuth, 04.12.2000)

Geonet News vom 08.12.2000