Inhalt

Inhalt
Einleitung
1
1
1.1
1-2
1-3
1-4
1-4.1
1-4.2
1.4.3
Beobachtungs- und Untersuchungsmethoden
der Krustendeformation
Beobachtung der Sedimentgesteine
Morphologie der Erde
Untersuchung der inneren Struktur der Gesteine
Verschiedene angewandte Disziplinen
Untersuchung der heutigen oder rezenten Deformation
Untersuchung älterer Deformationen
Analyse der Deformationsmechanismen
2
2
4
5
9
9
9
10
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2-4.1
2.4.2
2-5
2.5.1
2.5.2
2.5.3
2.6
2.7
2-8
Die Erdkruste
Definitionen
Methoden der Erdkrustenuntersuchung
Die „Moho" und die verschiedenen Krustenarten
Kontinentale Kruste
Stabile kontinentale Kruste ohne ausgeprägtes Relief
Gebirgsketten
Ozeanische Kruste
Typische ozeanische Zonen
Mittelozeanische Rücken
Binnenmeere
Übergangskruste
Schlußfolgerungen über die Struktur und Zusammensetzung der Kruste
Heutige und alte Kruste
11
11
11
12
13
13
14
14
14
15
18
18
18
20
3
Verschiedene Verhaltensweisen der Kruste
Definition von Platte, Einengungs-, Dehnungs- und
Hebungszonen und Blattverschiebung
31
Platten oder nicht deformierte Bereiche
3.1.1 Afrikanische Platte
3.1.1.1 Kontinentalafrika
3.1.1.2 Die ozeanische Fortsetzung der Afrikanischen Platte
3.1.1.3 Bemerkungen zum Begriff „Platte"
3.1.2 Die acht großen Platten der rezenten Entwicklung der Erde
3.2
Verschiedene Arten von Krustendeformation
3.2.1 Verkürzungszonen oder Gebirgsketten
3.2.2 Dehnungsbereiche
3.2.3 Vertikale Bewegungen
3.2.4 Blattverschiebungen
3-3
Verschiedene Bedingungen der Kompression und der Dehnung
3-4
Allgemeine Bilanz der Krustendeformationen seit 50 Millionen Jahren
21
21
21
21
21
21
22
23
23
24
24
25
25
27
29
VIII
Inhalt
4
4.1
4.1.1
4.2
Grundlagen der Gesteinsmechanik
Spannung
Spannungszustand der Gesteine in der Kruste
Beziehungen zwischen Spannung und Deformation, abgeleitet von
triaxialen Versuchen
4.2.1
Verschiedene Versuchsarten
4.2.2
Spannungs-Deformationskurven
4.2.3
Zeit-Deformationkurven
4.2.4
Wiederholung einiger Definitionen
4.2.5
Bruchbedingungen
4.2.6
Einfluß des hydrostatischen Druckes auf die Deformation
4.2.7
Einfluß der Temperatur auf die Deformation
4.2.8
Änderung des Gesteinsverhaltens mit zunehmender Tiefe
4.2.9
Einfluß der Porenflüssigkeit auf die Deformation
4.2.10
Einfluß der Gesteinsanisotropie auf die Deformation
4.2.11
Einfluß von Spannung, Umgebungsdruck und Temperatur auf das Kriechen
4.3
Experimentelle Untersuchung einiger tektonischer Prozesse
4.3.1
Qualitative Untersuchungen
4.3.2
Quantitative Untersuchungen
4.3.2.1
Analyse einiger Experimente
4.3.2.1.1 Beziehungen zwischen Viskosität von Schichten und Wellenlänge von Biegefalten .
4.3.2.1.2 Untersuchung schwerkraftbedingter Strukturen
4.3.2.1.3 Bildung von Knickfalten (kink-bands)
30
30
31
5
5.1
5.1.1
5.1.2
5.1.2.1
5.1.2.1.1
5.1.2.1.2
5.1.2.1.3
5.1.2.2
5.1.2.2.1
5.1.3
5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.3.3
5.3.4
5.4
5.4.1
5.4.2
5.4.3
5.4.3.1
5.4.3.2
5.4.3.3
5.4.3.4
5.5
51
51
51
54
54
54
55
55
55
58
58
58
58
60
61
66
69
69
69
69
69
69
73
75
75
75
Definition tektonischer Grundbegriffe
Störungen
Geometrie der Störungen
Nomenklatur von Störungen
Vereinfachter Fall mit horizontalen Schichten
Definitionen
Definitionen bei zwei konjugierten Störungen
Definitionen bei einem Störungsfeld
Verhältnisse bei gleichzeitiger Verkippung der Schichten
Komplexere Beispiele
Darstellungsformen von Störungen
Klüfte
Falten und kontinuierliche Deformation
Definitionen mit Hilfe einer einzigen Bezugsfläche
Definitionen mit Hilfe mehrerer Bezugsflächen
Allgemeine Faltenform: Definitionen
Darstellungsarten von Falten
Definition einiger tektonischer Umformungen
Verschiebung
Rotation
Deformation im eigentlichen Sinne
Reine Deformation oder Plättung
Deformation durch einfache Scherung oder einfache Gleitung
Rotationale Plättung
Allgemeinfall
Geometrische Eigenschaften und Symmetrieelemente der Strukturgefüge
32
33
34
35
35
36
38
38
40
40
41
42
43
44
45
47
47
48
50
Inhalt
IX
6
Dehnung
77
6.1
Dehnung im globalen Maßstab
77
6.1.1
Dehnung in kontinentalen Platten
77":
6.1.1.1 Rezente Dehnung in der afrikanischen Platte
77
6.1.1.2 Rezente Dehnung in Westeuropa
84
6.1.1.3 Einige Beispiele älterer Dehnung
84
6.1.2
Dehnung innerhalb der ozeanischen Platten
86
6.1.2.1 Morphologie, Natur und Struktur der Mittelozeanischen Rücken
86
6.1.2.2 Magnetische Anomalien und allgemeiner Bildungsmechanismus der Rücken
87
6.1.2.3 Problem der ozeanischen Blattverschiebungen oder Transformstörungen
90
6.1.2.4 Erklärung des allgemeinen Erscheinungsbildes der Rücken
90
6.1.2.5 Allgemeine Bilanz der Dehnung der ozeanischen Zonen seit 100 Millionen Jahren. . 94
6.1.2.5.1 Prinzip der Rekonstruktion
94
6.1.2.5.2 Entwicklung des Atlantiks
94
6.1.2.5.3 Entwicklung des Indischen Ozeans und des Pazifiks
98
6.1.2.6 Schlüsse über die rezente Dehnung in den ozeanischen Zonen
101
6.1.2.7 Dehnung in den Bereichen der Ozeane vor 200 Millionen Jahren
101
6.2
Dehnung in Gebirgsketten
102
6.3
Dehnung im regionalen Rahmen
102
6.3.1
Verschiedene Typen der Dehnungsstrukturen
102
6.3.2
Beschreibung der känozoischen Gräben Westeuropas
103
6.3.3
Ein Beispiel von Dehnungsstörungen mit schräger Striemung
107
6.3.4
Dehnung im Bereich eines ozeanischen Rückens. Beispiel: Island
107
6.3.5
Einige Fälle lokaler Dehnung
108
6.3.6
Aussehen und Einfallen der Abschiebungen
109
6.3.7
Entwicklung der Störungen
110
6.3.7.1 Synsedimentäre Störungen
113
6.3.7.2 Wiederholt aktive Störungen
113
6.3.7.3 Verfaltete Abschiebungen
113
6.3.7.4 Über das Alter der Abschiebungen
113
6.3.7.5 Einige Anomalien
113
7
Einengung im globalen Maßstab
Inventar und allgemeines Erscheinungsbild verschiedener
Gebirgsketten in der Erdgeschichte
7.1
Rezente oder alpidische Gebirgsketten
7.1.1
Allgemeine Betrachtungen
7.1.1.1 Bereich der großen Platten
7.1.1.2 Im Tausend-Kilometer-Maßstab
7.1.1.2.1 Peripazifische Gebirgsketten
7.1.1.2.2 Bikontinentale Gebirgsketten
7.1.1.2.3 Zusammenfassung
7.1.2
Verschiedene Entwicklungsstadien der alpidischen Gebirgskette
7.1.2.1 Sedimentationsphase
7.1.2.2 Mehrere Einengungsphasen
7.1.2.3 Zerstörungsphase
7.1.3
Baustil der alpidischen Gebirgskette
7.2
Alte Gebirgsketten
7.2.1
Herzynische Gebirgskette
7.2.2
Kaledonische Gebirgskette
7.2.3
Präkambrische Gebirgsketten
7.3
Zusammenfassung
115
115
115
115
115
115
115
118
118
118
118
118
120
120
120
123
123
123
123
Inhalt
8
Musterbeispiel der Entwicklung eines Kettengebirges
125
8.1
8.2
8.2.1
8.2.2
8.2.3
8.2.4
8.3
8.4
8.5
Über die Natur der Kruste, auf dereine Gebirgskette entsteht
Sedimentationsphase oder Geosynklinale
Form und Ausdehnung der Geosynklinale
Bildung einer Geosynklinale
Mächtigkeit und Fazies der geosynklinalen Sedimente
Dauer der geosynklinalen Phase
Faltungsphase oderTektogenese
Phase des isostatischen Ausgleichs
Mechanismen der Gebirgskettenbildung
125
126
126
127
127
128
128
129
130
9
Der Begriff des Strukturniveaus
131
9.1
9.2
9.3
9.3.1
9.3.2
9.3.3
Grundlagen zur Definition der Strukturniveaus
Definition des oberen, mittleren und unteren Strukturniveaus
Anordnung der Strukturniveaus
Im regionalen Maßstab
Im Maßstab von Gebirgsketten
Überlagerte tektonische Niveaus und Strukturniveaus
131
132
133
133
137
138
10
Einengungsstörungen
139
10.1
10.1.1
10.1.2
10.2
10.2. 1
10.2. 2
10.2. 3
10.2. 3.1
10.2. 3.2
10.2. 3.3
10.2. 3.4
Aufschiebungen und Überschiebungen
Im Maßstab von Gebirgsketten
Im regionalen Maßstab
Blattverschiebungen
Beziehungen zwischen Spannungs- und Deformationsfeld
Untersuchung einiger großer Blattverschiebungen
Blattverschiebungen im regionalen Rahmen
Blattverschiebungen mit geringem Versatz im Vorland der Gebirgsketten
Zeitliche Beziehung zwischen Blattverschiebung und Faltung
Blattverschiebungen im Jura
Blattverschiebungen im Languedoc
143
143
146
153
154
157
160
160
160
161
162
11
Verschiedene Faltenarten
163
11.1
11.1. 1
11.1..1.1
11.1.1.2
11.1.2
11.1..2.1
11.1,.2.2
11.1..3
11.2
11.2..1
11.2.2
11.2 .3
11.3
11.3 .1
11.3 .2
11.3.3
11.4
11.5
11.5 .1
11.5 .2
11.6
Biegegleitfalte oder isopake Falte
Untersuchung der Deformation einer Schicht
Kontinuierliche Deformation
Diskontinuierliche Deformation
Untersuchung der Deformation in einem Schichtstapel
Allgemeines Erscheinungsbild der Faltung
Form der Störungen
Isopake Falte und Verkürzung
Plättungsfalte
Verschiedene Plättungsbedingungen
Geometrie der Plättungsfalte
Plättungs- und Verkürzungsfalte
Fließfalte
Art der Deformation
Faltungsgeometrie
Physikalische Bildungsbedingungen der Fließfalte
Biegescherfalte
Biegeplättungsfalte
Biegung vor der Plättung
Gleichzeitige Biegung und Plättung
Knick- und Chevronf alte
163
163
163
165
167
167
169
169
170
170
174
174
176
176
178
178
181
186
186
189
189
Inhalt
11.6.1
11.6.2
11.6.3
XI
Mechanismus der Knickfaltung
Mechanismus der Chevronfaltung
Allgemeines Aussehen der Knickfalten
189
191
191
12
Oberflächenstrukturen
193
12.1
12.1.1
12.1.2
12.2
12.2.1
12.2.2
12.2.2.1
12.2.2.2
12.2.2.3
12.2.2.4
12.2.2.5
12.2.2.6
Rolle der Schwerkraft und Gleitdecken
Merkmale der Oberflächenstrukturen
Subaerische topographische Flächen
Subaquatische Flächen
Schwerkraftbedingte Strukturen Beispiel: Gleitdecken
Allgemeines
Untersuchung von Gleitdecken
Lage der Gleitdecken in den Gebirgsketten
Lithologische Voraussetzungen der Gleitung
Hangneigungsproblem
Beziehungen zwischen Gleitdecken und Einengungstektonik
Struktur der Gleitdecken, Olistholithe und Olisthostrome
Gleitdecken in Nordafrika
193
193
193
198
199
199
201
201
201
203
203
207
209
13
Isopake Falten im mittleren Strukturniveau
210
13.1
13.2
13.3
13.3.1
13.3.2
13.3.3
13.3.4
13.3.5
Allgemeines
Die verschiedenen Entwicklungsstadien der isopaken Falten
Einige Beispiele
Faltenjura
Subalpine Ketten
Gefaltetes Vorland der Pyrenäen
Falten des Atlas (Nordafrika)
Gefaltetes Vorland der alpidischen Kette im mittleren Orient
210
210
210
210
217
218
222
222
14
Anisopake Falten im unteren Strukturniveau
223
14.1
14.2
14.2.1
14.2.2
14.2.3
14.2.4
14.2.5
14.2.6
14.2.7
14.3
14.4
14.4.1
14.4.2
14.4.3
14.4.4
14.4.5
14.4.6
14.5
14.5.1
14.5.2
14.5.3
Allgemeines
Unterteilungen im unteren Strukturniveau
Falten in Bereichen steilstehender Schieferung
Rheinisches Schiefergebirge und herzynische Massive in Deutschland
Kaukasus
Iglesiente auf Sardinien
Herzynikum in Galizien
Herzynische Spätphasen in Südfrankreich
Vertikale Schieferung in den Pyrenäen
Vertikale Schieferungen gebunden an Blattverschiebungen
Falten in Bereichen mit geneigter Schieferung
Falten in Bereichen mit subhorizontaler Schieferung
Herzynische Decken der Montagne Noire
Herzynische Strukturen in den Cevennes
Herzynische Decke des Canigou
Interne Bereiche der Alpen
Kaledonische Gebirgskette in Schottland
Oberpräkambrische Gebirgskette des Hoggar
Falten im Fließbereich
Penninische Decken in der Internzone der Alpen
Präkambrische Decken in Süd-Norwegen
Fließfalten der Kaledoniden in Grönland
223
223
225
226
227
228
229
229
229
231
231
232
238
238
239
239
241
245
245
246
246
248
XII
Inhalt
15
Kleintektonik oder Mikrotektonik
250
15.1
15.1.1
15.1.1.1
15.1.1.2
15.1.1.3
15.1.2
15.1.3
15.1.4
15.1.5
15.1.6
15.2
15.2.1
15.2.1.1
15.2.1.2
15.2.1.3
15.2.1.4
15.2.1.5
15.2.1.6
15.2.2
15.2.2.1
15.2.2.2
15.2.2.3
15.2.2.4
15.2.3
15.2.4
15.2.4.1
15.2.4.2
15.2.4.3
15.2.4.4
15.2.4.4.1
15.2.4.4.2
15.2.5
15.2.5.1
15.2.5.2
15.2.5.2.1
15.2.5.2.2
15.2.6
Definitionen
Methoden der Kleintektonik
Kleintektonische Analyse der Brüche
Bestimmung des Bewegungssinnes
Ebene Brüche
Unebene Brüche
Komplexe Fälle
Bestimmung der Verkürzungsrichtung und Stylolithen
Bestimmung der Dehnungsrichtung und Spalten
Gesamtinterpretation der diskontinuierlichen Deformation
Klüfte
Brüche in isopaken Falten
Mikrotektonik der Schieferungszonen
Schieferung
Definitionen
Fließschieferung
Foliation
Bruchschieferung
Bruchfalten-und Crenulationschieferung (= Runzelschieferung)
Beziehung zwischen den verschiedenen Schieferungsarten
Lineationen
Verschneidungslineare
Streckungslineare
Minerallineation
Mikrofalten- oder Crenulationslineation
Mikrofalten
Beziehungen zwischen Schieferung, Lineation und Faltung
Allgemeines Erscheinungsbild einer bei der Schieferung entstandenen Falte
Streckungslinear in einer Falte
Detailstruktur der Bruchschieferung und der Schieferungsfächer
Detailgeometrie von bei der Schieferung entstandenen Falten
Zusammenspiel von Biegung und Plättung
Bruchbedingte Komplikationen
Auswertung der Schieferung, Lineationen und Mikrofalten
Einphasige Tektonik
Mehrere überlagerte tektonische Phasen
Zwei Phasen
Mehr als zwei tektonische Phasen
Praktische Betrachtungen im Fall von überlagerten tektonischen Phasen
250
250
250
250
250
251
252
252
254
256
264
267
267
267
267
267
268
270
275
275
277
277
277
277
281
281
283
283
284
284
289
289
289
289
289
292
292
296
296
Vertikale Bewegungen oder
Tektonik mit vertikaler Komponente
298
16
16.1
16.2
16.3
16.4
16.5
16.6
Die verschiedenen Arten vertikaler Bewegungen
Eigentliche vertikale Bewegungen in den kontinentalen Platten
Vertikale Bewegungen im Zusammenhang mit Riftbildungen
Vertikale Bewegungen, die durch den isostatischen Ausgleich in
Gebirgsketten verursacht sind
Subsidenz in Sedimenttrögen
Vertikale Bewegungen als direkte Folge der Faltung
Lokale vertikale Bewegungen
298
298
301'
302
302
305
306
Inhalt
XIII
17
Struktur der Gebirgsketten
308
17.1
17.2
17.3
17.3.1
17.3.2
17.3.2.1
17.3.2.2
17.4
17.4.1
17.4.2
17.4.3
17.4.4
17.5
17.5.1
17.5.2
Größe und allgemeines Erscheinungsbild einer Gebirgskette
Richtung und Vergenzrichtung der Gebirgskettenstrukturen
Tektonischer Stil
Tektonischer Stil und Strukturniveaus
Tektonischer Stil und Lithologie
Tektonik des Deckgebirges
Sockeltektonik
Tektonische Phase oder Einengungsphase
Definition
Einengungsphasen im mittleren und oberen Strukturniveau
Einengungsphasen im unteren Strukturniveau
Unter- und Oberbau - Schlußfolgerungen
Regionalmetamorphose der Gebirgsketten
Darstellung einiger Merkmale der Regionalmetamorphose
Beziehung zwischen Tektonik und thermischen Anomalien als Ursache
der Metamorphose
Beziehung zwischen Metamorphoseisograden und tektonischen Strukturen
Schlußfolgerungen
Vorgeschichte einer Gebirgskette - Geosynklinale
Verschiedene Ereignisse in der Entstehungsgeschichte einer Gebirgskette
Plutonismus
Syn- und posttektonisches Molassestadium
An vertikale Bewegungen gebundener posttektonischer Vulkanismus
Schlußfolgerung
308
310
312
312
313
313
314
314
315
316
317
318
318
318
319
321
321
321
325
325
325
327
327
18
Tektonische Entstehungsgeschichte der Erde
und ihre Mechanismen
328
18.1
18.2
18.2.1
18.2.2
18.2.2.1
18.2.2.2
18.2.2.3
18.2.2.4
18.3
Der Größenmaßstab
Heutiger Kenntnisstand
Allgemeine Betrachtungen
Mechanismen
Lithosphäre und Plattentektonik
Asthenosphäre
Die Bildung von Gebirgsketten
Schlußfolgerung
Weitere Präzisierungen
328
328
328
329
32?
333^;
334
336
337
17.5.3
17.5.4
17.6
17.7
17.7.1
17.7.2
17.7.3
17.7.4
Schlußwort
344
Literatur
345
Sachregister
350