TGL 23985 Geologie. Ingenieurgeologische Untersuchungen in

DIC
550.8
Deutsche
Demokratische
Republik
J
Fachbereichstandard
Geologie
INGENIEURGEOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN
IN KARSTGEBIETEN
reoJIOrWI
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PA3BFJU{Y.l B KAPCTAX
März 1977·
-
T&L
23985
Gruppe 923030
Geology
ENGINEERING GEOLOGICAL
INVESTIGATIONS IN KARSTS
Deskriptoren: Ingenieurgeologie; Karstgebiet; Untersuchung
verbindlich ab
Di e s e r
Standard
g i 1 t
n i c h t
änderungen durch Flutung von Salzbergwerken.
1. 7. 1977
fUr Ver-
Vorbemerkung
In Karstgebieten verändern die abgeschlossenen oder noch vor
sich gehenden Verkarstungaprozease und die durch diese entstandenen und/oder noch entstehenden Veränderungen im Untergrund und an der Erdoberfläche die ingenieurgeologischen Verhältnisse. UngenUgende BerUcksichtigung der Veränderungen kann
zu Schäden an baulichen Anlagen im weiteren Sinne oder an Nutzflächen der Land-, Forst- und Wasserwirtschaft sowie zur Gefährdung menschlichen Lebens fUhren.
Fortsetzung Seite 2 bia 12
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Verantwortlich: VEB Geologische Forschung und Erkundung Halle
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Seite 2
1.
TGL 23985
Begriffe
Karst:
Gesamtheit aller geologischen Formen im Untergrund
und geomorphologischen Formen an der Erdoberfläche,
die durc~ abgeschlossene oder noch andauernde Lösungsproz.esse wasserlöslicher Gesteine und sich dar.aus ergebender Folgeprozesse sowohl in als auch.
über wasserlöslichen Gesteinen entstanden sind oder
entstehen.
Verkarstung: Prozeß der kontinuierlich oder phasenhaft verlaufßnden Auflösung von wasserlöslichen Gesteinen und
sich daraus ergebende Folgeprozesse wie z. B. bruchlose Senkung, Spaltenbildung, Erdfall.
Karstgebiet: Bereich der Erdkrust~, in dem durch ·verkarstung bedingte Veränderungen im Untergrund und an der Erdoberfläche vorhanden sind, entstehen oder in dem
die Möglichkeit der Entstehung solcher Veränderungen gegeben ist.
2.
Grundsätze
2.1. Ingenieurgeologische Untersuchungen in Karstgebieten (im
folgenden Untersuchungen genannt) werden eigenständig oder in Zusammenhang mit anderen geowissenschaftlichen oder ingenieurtechnischen Untersuchungen im Rahmen der ingenieurgeologischen Erkundung durchgeführt.
2.2. Die Untersuchungen sind durchzuführen, wenn in Karstgebieten
- die Errichtung neuer baulicher Anlagen im weiteren Sinne 1 )
oder die E~eiterung vorhandener baulicher Anlagen im weiteren
Sinne geplant ist oder in Karstgebieten, die fUr andere Zwecke
von volkswirtschaftlicher Bedeutung wie z. B. Land- und Forstwirtschaft und Naherholung genutzt werden sollen, eine Veranlassung vorliegt.
1 ) Bauliche Anlagen im weiteren Sinne sind Anlagen im Sinne von
TGL 23982/02
TGL 23985
Seite 3
- aufgrund der geologischen Verhältnisse zu erwarten ist, daß
eine nennenswerte Beeinträchtigung des Bauwerkes eintritt
- Schäden an baulichen Anlagen im weiteren Sinne durch Veränderungen im Untergrund und/oder an der Erdoberfläche infolge
von Verkarstung auftreten
-
3•
im Gelände auftreten, die zu einer Beeinträchtigung der öffentlichen Sicherheit führen.
V~ränderungen
Allgemeine Forderungen
3.1. Die Untersuchungen müssen den Bereich der Erdkruste erfassen, der durch vorhandene oder entstehende Veränderungen im Untergrund und an der Erdoberfläche infolge von Verkarstung einen
Einfluß auf bauliche Anlagen im weiteren Sinne, die Nutzung des
Geländes oder die öffentliche Sicherheit ausüben kann.
Es ist zu berücksichtigen,
- daß dieser Bereich in Karstgebieten über den Bereich hinausreichen kann, der durch eine bauliche Anlage im weiteren Sinne
beeinflußt wird ·
- daß mehrere Karstty-oen übereinande~ auftreten können (z. B.
Sulfatkarst über Chloridkarst)
- daß sich Veränderungen infolge von Verkarstung unabhängig von
der Errichtung baulicher Anlagen im weiteren Sinne vollziehen
- daß Verkarstungsprozesse und daraus resultierende Veränderungen durch anthropogene Einflüsse beschleunigt oder ausgelöst
werden können.
3.2. Die Untersuchung erfolgt in maximal drei Erkundungsstufen
A, B und c, gemäß den Festlegungen nach TGL 23982/02.
Die Zusammenfassung von Erkundungsstufen ist zulässig. Diesbezügliche Festlegungen sowie Festlegungen über Art und Umfang der
Untersuchungen hat die ingenieurgeologische Untersuchungsstelle
auf der Grundlage des Erkundungszieles und des Kenntnisstandes
zu treffen.
Seite 4
TGL 23985
).). Erkundungsaufgabe: Bei den Untersuchungen sind die in Tabelle 1 aufgeführten Sachve~halti mit der für die jeweilige Erkundungsstufe geforderten Genauigkeit zu klären.
).4. Erkundungsziel: D];e Klärung der Sachverhalte muß zu einer
- Zuordnung des Untersuchwigsgebietes in seiner Gesamtheit zu
einer ingenieurgeologiscben Einheit oder
Aufgliederung de~ Untersuchungsgebietes in mehrere ingenieurgeologische Einheiten nach Tabelle 2
führen.
3.5. Die aus den ingenieurgeologischen Einheiten abzuleitenden
Angaben über vorhandene und/oder mögliche weitere Veränderungen
im Untergrund und an der Erdoberfläche infolge von Verkarstung
müssen die Entscheidung ermöglichen über
- die ökonomisch effektive Variante bei der Standortwahl bzw.
bei der Errichtung der baulichen Anlage im weiteren Sinne
- die ökonomisch effektiven SicheIUngsmaßnahmen zur Verhütung
von Schäden an baulichen Anlagen im weiteren Sinne
- die ökonomisch wirksamen Sanierungsmaßnahmen bei eingetretenen
Schäden und/oder Sicherungsmaßnahmen zur Verhütung weiterer
Schäden.
4.
Untersuchungsmethoden
Zur Klärung der Sachverhalte nach Tabelle 1 sind die in Tabelle
3 zusammengestellten Untersuchungsmethoden entsprechend ihrer
Anwendbarkeit einzusetzen. Dabei sind geophysikalische Verfahren
(außer Bohrlochmessung) nach erfolgreichem Einsatz von geophysikalischen Testmessungen einzusetzen.
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Grundwasserchemismus
Ausbildung, Größe und Häufigkeit der Karstformen im Untergrund
Ausbildung, Größe und Häufigkeit der Karstformen an der Erdoberfläche
Alter der Karstformen an der
Erdoberfläche
Seismizität und rezente Krustenbewegungen
in salzfUhrenden Gebieten
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mit verkarstbaren Gesteinen
Mächtigkeit der Schichtenfolgen mit verkarstbaren Gesteinen
Lithologische Ausbildung der Deckschichten
einschließlich Quartär
Mächtigkeit der Deckschichten einschließlich
Quartär
GefUge/Lagerungsverhältnisse der Schichten mit
verkarstbaren Gesteinen und der Deckschichten
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Seite 6
TGL 23985
Tabelle 2
Ingenieurgeologische Einheiten in Karstgebieten und
ihre Bebaubarkeit
und
Tabelle 3
Untersuchungsmethoden in Karstgebieten und .Angaben
der ftlr verschiedene Sachverhalte erreichbaren Ergebnisse
sind Bestandteil des verbindlichen Teiles dieses Standards.
Hinweise
Ersatz ftlr TGL 168-1002 Ausg. 12.66
Änderungen gegenUber TGL 168-1002 Ausg. 12.66: Fachlich und
redaktionell vollatändig Uberarbeitet.
Im vorliegenden Standard ist auf folgenden Standard Bezug genommen:
TGL 23982/02
Anwendungsbeispiele
Ubersicht Uber Karsttypen und Karstformen siehe Seite 10
Beispiele ftlr Zuordnung von Karstgebieten zu ingenieurgeologischen
Einheiten nach Tabelle 2 siehe Seite 11 und 12
Die Lage von Karstgebieten kann der "Ingenieurgeologiachen Karte
der DDR, Karte der Auslaugungserscheinungen" entnommen werden.
Tabelle 2
Ingenieurgeologiache Einheiten in Karatgebieten und ihre Bebaubarkeit
Jmgliche neu entstehende Karstformen
vorhandene Karatf ormen
im Untergrund
an der Erdoberfläche
im Untergrund
Karatformen im Untergrund und an der Erdoberfläche nicht vorhanden oder Karstformen abgeachlowsener Verkarstungen beeinflussen bauliche Anlagen nicht
Reduzierte primäre Salzmächtigkeit;
Geringe flächenhafte gleichmäßige
LagerungastHrungen in nicht verkarstSenkungen
baren Gesteinen Uber dem Salzspiegel
örtliche Bildungen von Spalten und
kleinen Hohlräumen in geringmächtigen
Einzelne Erdfälle und/oder
Gipsen; Hrtlich begrenzt~ LagerungsSenkungsmulden
atörungen in nicht verkarstbaren
Gesteinen
örtliche Hohlraumbildung in
Örtliche Lösungsdolinen
Karbonaten
Entstehung neuer Karstformen im Untergrund i. a.
nicht zu erwarten
Reduzierte primäre·Salzmächtigkeit;
Lagerungsstörungen in nicht verkaratbaren' Gesteinen unter dem Salzspiegel
Reduzierung der vorhandenen Salzmächtigkeit;
Lagerungsstörungen in nicht verkarstbaren
Gesteinen
Hohlräume im Gips und in nicht verkarstbaren Gesteinen;
Lagerungsstörungen in nicht verkaretbaren Gesteinen
Mittlere flächenhafUe ungleichmäßige
, Senkungen
Erdfälle und Senkungsmulden
Entstehung neuer Karatformen im Untergrund
nicht zu erwarten
Reduzierung der vorhandenen Salzmächtigkeit;
LagerungsstHrungen in nicht verkaratbaren
Gesteinen
Örtliche Bildung neuer Spalten und Hohlräume;
Lagerungsatörungen durch Einbruch der nicht
verkaratbaren Gesteine in vorhandene Hohlräume
Bildung neuer Hohlräume, Erweiterung vorhindener Hohlräume;
Lagerungsetörungen durch Einbruch der nicht
verkaratbaren Gesteine in vorhandene Hohlräume
Intensive flächenhafte ungleichmäßige
Senkungen
Reduzierung der vorhandenen Salzmächtigkeit;
Lagerungsstörungen in nicht verkarstbaren
Gesteinen
.
Reduzierte primäre Salzmächtigkeit;
Lagerungsstörungen am Rande von
Auslaugungshohlformen
Hohlräume im Gips und in nicht
verkarstbaren Gesteinen;
Lagerungsstörungen in nicht verkarstbaren Gesteinen
Zerrapalten, grabenartige Bruchspalten, Erdfälle, konzentrische
Randspalten um Erdfälle
Erdfälle und Senkungsmulden
Bildung neuer Hohlräume; Erweiterung vorhandener Hohlräume;
Lagerungsstörungen durch Einbruch der nicht
verkarstbaren Gesteine in vorhandene Hohlräume
Fortsetzung der Tabelle Seite 8
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Portsetzung der Tabelle 2
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Mögliche neu entstehende Karstformen
an der Erdoberfläche
Einzelform
Grundform
Geschwindigkeit v
(Größenordnung)
Größe
an der Erdoberfläche nicht zu erwarten
Senkungsf ormen
Bruchformen
•
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Senkungskessel
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Ingenieurgeologische
Einheit
Senkungswanne
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Senlcungsltesse 1
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>
b
Bebaubar; kein durch Karst verursachter
zusätzlicher ökonomischer Aufwand
a
2
flächenhaft,
ungleichmäßig
Ungleichmä:;,keit
•1 bis <5
Jahr
Bebaubar mit geringem zusätzlichem ökonomischem
Aufwand nach ingenieurgeologischer Untersuchung
b
c
Sanierungsmaßnahmen bei bauliehen Anlagen erforderlich
a
Bebaubar mit zusätzlichem ökonomischen Aufwand
nach ingenieurgeologischer Untersuchung
b
Meßtechnische Ubenrachung der baulichen Anlage
erforderlich
)
Bruobfo.rmen
Senltungstormen
I:lruchf o.rmen
4
am Rande von
Senlcungsmulden
Jrdfall
Senltungawanne
Senltungskessel
III~
5 m
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""1 m/Stunde
Intensiv, flächenhaft,
ungleiohlilllßig
>5 mm Jahr
Bedingt bebaubar mit hohem zusätzlichem
ökonomischem Aufwand nach ingenieurgeologischer
Untersuchung
U~l~jchmäßigkeit
Zerrspalte
Grabenartige
Bruchform
l>>b
>1 m/Stunde
a
Meßtechnische Uberwachung der baulichen Anlage
erforderlich
Erdfall
Koncentrische
Randapal ten
um Erdfall
Uber telctonisch
vorgezeichneten
Scmrllcbesonen
Bruchformen
Erdfall
Konr;entrische
Randapal ten
Erdfall
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gering , flächenhaft,
gleichmäßig
<1 mm/Jahr
>1 m/Stunde
Bebaubarkeit
b
Kombinationen von Gipskarst Uber Salzkarst sind möglich
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Tabelle 3
Untersuchungsmethoden in Karstgebieten und Angaben·der
fUr verschiedene Sachverhalte erreichbaren Ergebnisse
Erläuterung:
- keine Angabf~ möglioh
, einschätzen
2)
+ prinzipiell kläre~
++ umfassend klärenJ
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Zu untersuchende
Sachverhalte
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Lithologische Ausbildung der Schichtenfolge mit
verkarstbaren Gesteinen
Mächtigkeit der Schichtenfolge mit verkarstbaren Gesteinen
Lithologische Ausbildung der Deckschichten
einschließlich Quartär
Mächtigkeit der Deckschichten einschließlich
Quartär
GefUge/Lagerungsverhältnisse der Schichten mit
verkarstbaren Gesteinen und der Deckschichten
Hydrogeologische Verhältnisse
Grundwasserchemismus
Ausbildung, Größe und Häufigkeit der Karstformen im Untergrund
Ausbildung, Größe und Häufigkeit der Karstformen an der Erdoberfläche
Alter der Kerstformen an der Erdoberfläche
Seismizität und rezente Krustenbewegung in
salzfUhrenden Gebieten
---Stadium der Verkarstung
Möglichkeit der Bildung neuer Karstformen
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2
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3
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4
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mit anderen Methoden den geforderten Kenntnisstand gewährleisten.
1 ) bie 3) siehe Seite 5
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TGL 23985
Seite 10
Obersicht über Karsttypen und Karstformen
Karsttyp
Chloridkarst
(Salzkarst)
Löslichkeit
leicht löslich
schwer löslich
Gestein
Salzgestein
(Hauptvertreter) (Steinsalz, Kalisalz)
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...,"'
Karbonatkarst
Sulfatkarst
(Gipskarst)
Sulfatgestein
(Gips, Anhydrit)
Karbonatgestein
(Kalkstein, Dolomit)
Senkungsmulde
Erdfall
allmählich
gleichmäßig oder
ungleichmäßig
plötzlich, schlagartig
Senkung
Einsturz, Einbruch, Suff osion
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Klüfte, Hohlräume, Einsturzbrekzie)
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allmählich,
gleichmäßig oder
ungleichmäßig
plötzlich, schlagartig
Durchbiegung der
hangenden
Schichten
Einbrechen der hangenden Schichten
Suffosion
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weit ausgedehnte, 1·~m2.-~~~~~~~~~~~~~~~~­
allgemeinen sehr viel
breitere als
hohe Hohlräume
im allgemeinen 1 > b > b
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vorwiegend
flächenhaft
vorwiegend •on Trennflächen ausgehend
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Einsturz, Einbruch
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leicht löslich:
10
g/100 g ~o
z. B.
CaCl2
NaCl
CaS04
74,5 g/100 g H20
35,9 g/100 g ~o
löslich:
0,2 g/100 g H2 0
z. B.
0,2 g/100 g H O bei 20° C
schwer löslich:
0,01 g/100 g ~O
z.- B. Mgco
0,11 g/100 g H~O
3
(Die Einzelwerte wurden entnommen aus: RAUSCHER VOIGT WIIKE WP,.,..,.
für
Rechentafeln
die analytische Praxis, Leipzig 1962 ):
•
LllU'.. Chemische Tabellen und
TGL 23985
Beispiele fUr ZuordnUJ
Sachverhalte nach Tab,
Lithologische Ausbil-gische
dung der Schichtenfolee
ge mit verkarstbaren
Gesteinen
Grundwasserchemismus
1
?
so4 ---Anteil
< 250 /l
Gips, .kompakt bzw.
tnflußGips-Anhydrit-Mischgea Grundstein od~r Wechsel~ol~r Löge von Gips bzw. Gipstige
mg
Anhydrit-Mischgestein~warten
und Tonstein (Mergelstein) im mm- bis mBereich
Kalksteine,
Dolomit
Lnfluß- entfällt
> Grund-
Gips, Gips-Anhydrit- >ereich
Mischgestein und/odertssers
Wechsellagerung von
Gips und Tonstein
(bzw. Mergelstein) im
cm- bis m-Bereich
so4---Anteil
> 250 mg/l
Steinsalz und/oder
Kalisalz
Cl--Anteil
ereich
.ssers,
von
1
~wässern
> 150
mg/l
von
Stöbzw.
n
~taetzung
der Tabelle Seite 12
Seite 11
TGL 23985
Beispiele fttr Zuordnung von Karatgebieten zu ingenieurgeologischen Einheiten nach Tabelle 2
Sachverhalte nach Tabelle 1
Lithologische Ausbildung der Schichtenfolge mit verkarstbaren
Gesteinen
1
Mächtigkeit der
Schichtenfolge mit
verkarstbaren Gesteinen
2
Gips, .kompakt bzw.
unterschiedliche
Gips-Anhydrit-Mischge- Mächtigkeit
stein oder Wechselfolge von Gips bzw. Gips
Anhydrit-Mischgestein
und Tonstein (Mergelstein) im mm- bis mBereich
Lithologische Ausbildung der Deckschichten einschließlich Quartär
Lockergesteine und
Festgesteine
unterschiedliche
Mächtigkeit
Lockergesteine
Gips, Gips-AnhydritMischgestein und/oder
Wechsellagerung von
Gips und Tonstein
(bzw. Mergelstein) im
cm- bis m-Bereich
unterschiedliche
Mächtigkeit
Lockergesteine,
Festgesteine
Steinsalz und/oder
Kalisalz
meist > 50 m
Lockergesteine
und/oder Festgesteine
> 50
m
max. 10 m
<
50 m
meist
Gefüge/LagerungsverHydrogeologische
hältnisse der Schich- Verhältnisse
ten mit verkarstbaren
Gesteinen und der
Deckschichten
5
4
3
Kalksteine,
Dolomit
(10 - 20 m)
Mächtigkeit der
Deckschichten
einschließlich
Quartär
Grundwasserchemismus
6
7
horizontale Lagerung
nicht im Einfluß- so ---Anteil
4
oder flaches Einfallen bereich des Grundwassers oder Lö<250 mg/l
sungsvorgänge
nicht zu erwarten
flaches bis mittelsteiles Einfallen
nicht im Einfluß- entfällt
bereich de"s Grundwassers
horizontale Lagerung
oder flaches bis
mittelsteiles Einfallen, einzelne Störungs- und Kluftzonen
im Einflußbereich
des Grundwassers
> 150 m flaches bis mittelsteiles Einfallen
so4---Anteil
> 250
mg/l
im Einflußbereich Cl--Anteil
des Grundwassers,
Versickern von
> 150 mg/l
Oberflächenwässern
im Bereich von
Kluft- und Störungszonen bzw.
Spaltenzonen
Portset~ung
der Tabelle Seite 12
Seite 11
Fortsetzung Beispiele fUr Zuordnung von Karstgebieten zu ingenieurgeologischen Einheiten nach Tabelle 2
~achverhalte
nach Tabelle 1
Ausbildung, Größe und
Häufigkeit der Karstformen im Untergrund
8
keine Karstformen im
Untergrund
Ausbildung, Größe und
Häufigkeit der Karstformen an der Erdoberfläcbe
9
keine Karstformen an
der Erdoberfläche
Alter der
Karstformen
an der Erdoberfläche
10
entfällt
Seismizität
und rezente
Krustenbewegungen in
salzführenden
Gebieten
11
entfällt
geringfügige einzelne
Hohlräume (im cm-Bereich)
in den verkarstbaren Gesteinen1 vereinzelt geringfügige J...a.gerungsstörungen
Stadium der
Verkarstung
12
Verkarstung
nicht vorhanden
Möglichkeit und Ursache. ·rngenieurder Bildung neuer
geologische
Karstformen
Einheit
13
Entstehung neuer Karstformen im Untergrund und
an der Erdoberfläche
nicht zu erwarten
1
Teilgebiete des Unteren und Mittleren
Buntsandsteins über
Zechsteingips, Teilgebiete des Röts, Teilgebiete des Oberen Muschelkalkes
Entstehung neuer Karstf ormen nicht zu erwarten
2 c
Kalksteine des Oberen
Muschelkalkes am Ostrand des Thüringer
Beckens, Werradolomit
am Südostrand des
Thüringer Beckens
Erdfälle sind möglich,
kommen aber selten vor,
Durchmesser ~ 5 m
3 a
Teilgebiete des Zechsteins, Röts und
Oberen Muschelkalkes
im Thüringer Becken
(am Rand der Querfurter Mulde)
intensive, ungleichmäßige
Senkungen (durch selektive Auslaugung der
Salzgesteine unterhalb
der Salzauslaugungsfläche
4 b
Teilgebiete über Salz
des Zechsteins der
Mansfelder Mulde
geringfügige
Verkarstung,
Verkarstungsprozeß abgeschlossen
Hohlräume
Dolinen (bis 10 m
Durchmesser, bis 10 m
Tiefe), teilv.reise oder
vollständig mit Lokkergesteinen geflillt
fossil
entfällt
Kalksteine
teilweise
verkarstet
Hohlräume im Gips und in
nicht verkarstbaren Gesteinen, Auslaugungsrückstände des Gipses, Lagerungsstörungen in nicht
verkarstbaren Gesteinen
Erdfälle
(- 50 m Durchmesser,
- 10 m Tiefe), Senkungsformen (- 50 m
groß, mehrere Meter
tief (Erdfälle und
Senkungsformen teilweise mit Lockergesteinen gefüllt
vorwiegend
fossil,
selten
rezent
bei Unterlagerung durch
Salz z. T.
vorhanden
in Auslaugung
begriffen
oberhalb des S~lzspiegels
vom Salzgestein nur noch
Auslau:.;ungsrückstände vor-,
handen, unterhalb des
Salzspiegels Salzgestein
intakt
nicht verkarstbare Felsgesteine in gestörter Lar~erung (Einsturzbrekzie),
erhöhte Lockergesteinsmächtigkeit
Senkungsform~n bis
mehrere km lang, mehrere 100 m breit bis
200 m tief und/oder
Senkungsformen von
Dekameter bis mehrere
100 m Durchmesser,
einige m bis mehrere
Dekameter tief; Senkungsformen teilweise mit Lockergesteinen gefüllt
rezent und
fossil
vorhanden
Salzgesteine
vollständig
bis zu einer
Salzauslaugungsfläche
ausgelaugt,
im Bereich von
primär vorhandenen Klufi;und Störungszonen Auslaugung aktiviert
B e i s p i e 1 e