Im oberen Bereich der Erdkruste verhalten sich die Gesteine zunächst elastisch, wenn Kräfte auf sie einwirken. Gerichtete Kräfte erzeugen Spannungen im Gesteinskörper, die zur Verformung führen. Zunächst ist die Deformation elastisch, also reversibel. Durch weiteren Anstieg der Spannungen kann es zur Überschreitung der Elastizitätsgrenze kommen, das Gestein wird danach irreversibel deformiert und bricht schließlich.
Nach Überschreiten der Elastizitätsgrenze entstehen Mikrorisse. An diesen Stellen, die im Gestein verteilt auftreten, ist die Gesteinskohäsion verloren gegangen, dies bedeutet, dass die Biege-, Scher- oder Zugfestigkeit des Gesteins an diesen Stellen gleich null ist. Bei zunehmender Spannung wachsen diese Risse besonders entlang bevorzugter Flächen, bis sich durchgehende Bruchflächen gebildet haben und die Spannung durch Bewegung abgebaut werden kann. Die Bildung der Bruchflächen ist in Abhängigkeit der Art der einwirkenden Spannung unterschiedlich ausgeprägt.
An der Bewegungsbahn einer Verwerfung bildet sich im Gebirge oft eine ausgeprägte Trennfläche aus, die als Störungs- oder Verwerfungsfläche bezeichnet wird. An dieser können sich durch die Reibung der Gesteine aneinander glatte, bisweilen spiegelglatt polierte Flächen mit Bewegungsrillen, den sogenannten Harnischen bilden.
An Verwerfungsflächen findet in aller Regel keine kontinuierliche Bewegung statt, sondern diese erfolgt episodisch. Die nur Sekunden andauernden Bewegungen sind ursprünglich auf mehr oder weniger starke Erdbeben zurückzuführen.
Im Aufschluss messbar sind die Sprunghöhe als Größe für den vertikalen Versatz, die Sprungweite als Größe für den horizontalen Versatz sowie die flache Sprunghöhe als Größe für den unmittelbar auf der Verwerfungsfläche erfolgten Versatz (Vektorensumme aus Sprunghöhe und Sprungweite).
Verschiedene Verwerfungstypen sind in Abb. 1 wieder gegeben.
Blattverschiebungen oder Seitenverschiebungen (A) entstehen durch Scherung in horizontaler Ebene, meist entlang von steil einfallenden Verwerfungsflächen. A entspricht der vorherigen Sprungweite.
Abschiebungen (B) entstehen durch Krustendehnung (Extensionstektonik).
Aufschiebungen (C) entstehen durch Krustenstauchung bzw. -verkürzung (Kompressionstektonik). B und C entsprechen der vorherigen Sprunghöhe.
Eine Verwerfung ist im Gelände oft nur schwer zu erkennen, denn in der Regel liegt sie unter einer Verwitterungsdecke bzw. einem Boden und die ursprüngliche Sprunghöhe ist durch Erosion und/oder Sedimentation mehr oder weniger stark nivelliert worden. An Verwerfungen ist das Gestein durch die Bewegungen oft zerrüttet und dadurch weniger widerstandsfähig gegen Erosion als das Nebengestein. Zudem kann an Verwerfungen Oberflächenwasser leicht in den Untergrund eindringen und Verwitterungsprozesse auslösen. Beides führt dazu, dass das Gestein im unmittelbaren Umfeld von Verwerfungen leichter ausgeräumt wird als das Nebengestein, weshalb Geländeeinschnitte im Hochgebieten humider Klimazonen oft dem Verlauf von Verwerfungslinien folgen.
Bei Verwerfungen handelt es sich um eng umgrenzte Bereiche der Erdkruste, in denen sich Kräfte, die von Außen auf einen solchen Krustenbereich einwirken, konzentrieren und in Bewegung umgewandelt werden. Verwerfungen entstehen nur in den obersten, noch relativ kühlen Bereichen der Erdkruste, wo das Gestein bei ausreichender Krafteinwirkung spröde bricht. Meist sind dies horizontale Druck- oder Zugkräfte, die nicht selten mit plattentektonischen Vorgängen in Zusammenhang stehen, und mitunter über viele hunderte oder sogar tausende Kilometer Entfernung wirken.
Wie verhält es sich nun mit den tektonischen Bildungsbedingungen um Schramberg ? Hier ziehen wir erklärend die Abb. 2 zu Hilfe.
Abb. 2 Der Bruch der Erdkruste bei Schramberg
Zur Zeit des Perm (rd. 280 - 230 Millionen Jahre) sank der Boden des Schramberger Trogs (siehe auch GC8YYB2) entlang dieser Verwerfung in die Tiefe (1). Gleichzeitig wurden die Reste eines alten Gebirges, des variszischen Gebirges, abgetragen (2). Nach Starkregen ergossen sich immer wieder Schlammströme in den Trog (3). So sammelte sich im Laufe des Perm die ca. 500 Meter mächtige Schichtfolge des Rotliegenden an (4). Zu dieser Zeit brachen in der Umgebung mehrere Vulkane aus (5). Gegen Ende des Perm war vom variszischen Gebirge nichts mehr übrig und der Schramberger Trog mit dem Schutt des eingeebneten Gebirges aufgefüllt.
Nun zu den Wegpunkten unserer Exkursion:
Das geologische Profil des Schramberger Schloßberges am WP 1 wird durch die Abb. 3 wieder gegeben.
Abb. 3: Geologisches Profil des Schramberger Schloßberges
Bei WP 2 begegnet uns ein Merkwürdigkeit. Denn am Schloßberg setzt der Buntsandstein heute etwas oberhalb dieses Standortes in ca. 580 Meter Höhe ein. Westlich der Verwerfung am Hochsteig liegen dieselben Schichten jedoch in ca. 710 Metern Höhe. Dies ist rätselhaft, wobei die fast waagrechten Schichten des Buntsandsteins ursprünglich zusammenhingen. Sie sind in eine Ebene geschüttet worden, die sich hier ausdehnte, nachdem die Verwerfung zur Ruhe gekommen und das variszische Gebirge eingeebnet worden war. Hierfür gibt es nur eine Erklärung: Nach langer Ruhezeit wurde die Schramberger Verwerfung nochmals aktiv. In der Erdkruste sind wieder enorme Spannungen aufgetreten und die alte Schwächezone gab nach. Die ursprünglich zusammenhängenden Gesteinspakete gingen zu Bruch und wurden um ca. 120 Meter gegeneinander versetzt. Diese Spannungen gingen wohl von der Hebung des Schwarzwaldes in der Erdneuzeit aus.
An Wegpunkt 3 unserer Exkursion wird uns anschaulich vor Augen geführt, wie die Erosion durch Wasser ganze Gebirge zerschneiden und diese einebnen kann. Doch kommen wir auch hier wieder auf unsere Verwerfung zurück. Hier wird erkennbar, dass der härtere Granit (auf der einen Seite der Verwerfung) der Abtragung mehr Widerstand entgegensetzt als die Ablagerungen des Rotliegenden. So bildete sich im Bereich der Verwerfung eine Stufe mit den Lauterbachfällen. Seither nagt das herabschießende Wasser unermüdlich an der Granitstufe, so dass der Wasserfall allmählich zurückweicht und abflacht. Alles so langsam, dass man auch nach hundert Jahren wohl kaum etwas davon bemerkt. Vielzählige Strudeltöpfe sind nur in diesem Bereich zu finden. Im weiteren Verlauf des Lauterbachs weitet sich das Tal, da ihm das dort entgegenstehende Rotliegende nur noch geringen Widerstand entgegen setzt.
Um diesen Earthcache zu loggen, beantworte die nachfolgenden Fragen über mein Profil. Nach Absendung der Fragen kann sofort geloggt werden. Sollte etwas nicht stimmen, werde ich mich melden.
WP 1:
1. Erkläre mit eigenen Worten, wie es zu dieser Hauptverwerfung gekommen ist. Nimm dazu die Abbildung 2 zur Hilfe.
2. Wir stehen hier vor dem Riss in der Erdkruste. Nenne hierfür zwei Gegebenheiten vor Ort, die darauf hinweisen.
WP 2:
3. In welchem Bereich der Verwerfung befinden wir uns zur Linken und in welchem zur Rechten ? (Infotafel)
4. Wie verläuft diese Verwerfung ? Gib hierzu die Himmelsrichtung an (also z.B. von Nordwest nach Südost). Um welchen Verwerfungstyp nach Abb. 1 handelt es sich hierbei ? (Lies hierzu auch aufmerksam das Listing)
WP 3:
5. Welche geologischen Gegebenheiten sind vor Ort erkennbar, die in ihrer Ursache auf die Hauptverwerfung zurückzuführen sind ?
Quellenangabe:
McCann Tom, Manchego Mario Valdivia: Geologie im Gelände, Berlin/Heidelberg 2015
Naturfreunde Schramberg: Geologischer Pfad
Wikipedia
Abb. 1: Wikipedia
Abb. 2: Naturfreunde Schramberg: Geologischer Pfad
Abb. 3: Naturfreunde Schramberg: Geologischer Pfad