Eine Störung oder Dislokation bezeichnet in der Geologie einen tektonischen Vorgang, der das ursprüngliche Gefüge eines Gesteins stört. In der Regel werden größere Gesteinspakete gegeneinander verschoben. Oftmals wird aber auch, in einer etwas unscharfen Weise, die durch die tektonische Bewegung entstandene Trennfläche selbst als Störung bezeichnet.
Hierbei kann das Gesteinsgefüge auf plastische (bruchlose, duktile) Art verformt werden, wie in Falten, Flexuren, bei Überschiebungen und in der Salztektonik, oder durch Bruchbildung und die Verschiebung der gegenüber liegenden Schollen. Im letzteren Fall bezeichnet man die entstandene Struktur als Verwerfung.
Eine Abschiebung entsteht durch Zugspannungen (Extension), bei denen die Erdkruste gedehnt wird.
Mechanismus: Die Gesteinsblöcke werden auseinandergezogen. Die Gesteinsmasse oberhalb der geneigten Bruchfläche (die sogenannte Hangendendscholle) bewegt sich nach unten relativ zur Masse unterhalb der Bruchfläche (Liegendscholle).
Resultat: Es entsteht eine Dehnung der Kruste. Großräumig bilden sich so oft Grabenbrüche (z. B. der Oberrheingraben).
Diese Formen entstehen durch Kompressionskräfte, bei denen die Erdkruste zusammengestaucht wird.
Aufschiebung: Die Hangendscholle bewegt sich relativ zur Liegendscholle nach oben. Der Einfallswinkel der Bruchfläche ist meist steil (größer als 45°).
Überschiebung: Liegt der Winkel der Bruchfläche flach (unter 45°, oft sogar fast horizontal), spricht man von einer Überschiebung. Hierbei werden oft riesige Gesteinspakete kilometerweit über andere geschoben, was ein zentraler Prozess bei der Gebirgsbildung (z. B. in den Alpen) ist.
Hier wirken die Kräfte horizontal und aneinander vorbei.
Mechanismus: Die Gesteinsblöcke bewegen sich horizontal beziehungsweise lateral aneinander vorbei. Es findet kaum eine vertikale Bewegung statt.
Unterteilung: Man unterscheidet anhand der Blickrichtung über die Störungslinie hinweg zwischen rechtshändigen (dextralen) und linkshändigen (sinistralen) Blattverschiebungen. Ein bekanntes Beispiel ist die San-Andreas-Verwerfung in Kalifornien.
| Begriff | Bedeutung |
| Hangendscholle | Der Gesteinsblock, der über der geneigten Störungsfläche liegt. |
| Liegendscholle | Der Gesteinsblock, der sich unterhalb der Störungsfläche befindet. |
| Sprunghöhe | Der vertikale Betrag, um den die Schollen zueinander versetzt wurden. |
| Störungsfläche | Die eigentliche Bruchfläche, auf der die Bewegung stattfindet. |
Für die Geothermie sind Störungen interessant, da sie erhöhte Wasserwegsamkeiten begründen können. Störungen können allerdings auch 'verheilt‘ sein, z.B. durch das Einschwämmen von Tonmineralien und so geradezu eine hydraulische Barriere bilden. Bei der Exploration (Seismik) können Störungen oft ausreichend gut kartiert werden, ihr Charakter bleibt aber ungewiss.
Bei der hydrothermalen Geothermie wird natürliches, heißes Tiefenwasser über Bohrungen an die Oberfläche gefördert. Gesteine in großer Tiefe sind oft kompakt und undurchlässig. Störungszonen ändern das:
Erhöhte Permeabilität: Durch die tektonischen Bewegungen wird das Gestein im Bereich der Störung stark zerbrochen und geklüftet (es entsteht sogenannter Kluftaufstieg oder Störungsbrekzie).
Aufstiegsbahnen: Diese hochpermeablen Zonen wirken wie natürliche Pipelines. Heißes Wasser aus noch größeren Tiefen kann in diesen Kanälen aufsteigen und bildet Reservoire, die wirtschaftlich angezapft werden können. Viele Geothermieprojekte (z. B. im bayerischen Molassebecken oder im Oberrheingraben) zielen daher exakt auf bekannte Störungszonen ab.
Störungen stehen unter natürlichen, tektonischen Spannungen. Wenn sich diese Spannungen schlagartig entladen, kommt es zu natürlichen Erdbeben. Die Geothermie kann diesen Prozess unbeabsichtigt beeinflussen:
Druckveränderungen: Wird Wasser mit hohem Druck in den Untergrund gepresst (wie es beim Enhanced Geothermal System (EGS) zur Risserzeugung nötig ist oder beim Reininjizieren des abgekühlten Wassers passiert), sinkt die Reibung auf den Störungsflächen.
Auslösung von Beben: Die Störung kann „durchrutschen“. Man spricht von induzierter Seismizität. Bekannte historische Fälle wie in Basel (2006) oder St. Gallen (2013) zeigten, dass das Treffen einer kritisch gespannten Störung zu spürbaren Erdbeben führen und Projekte stoppen kann.
Nicht jede Störung leitet Wasser; manche bewirken das exakte Gegenteil.
Abdichtung: Wenn bei der Verschiebung tonreiche Schichten entlang der Störungsfläche verschmiert werden (sogenannter Clay Smear), kann die Störung wie eine unterirdische Staumauer wirken.
Kompartimentierung: Das Reservoir wird in einzelne, voneinander isolierte Blöcke (Kompartimente) unterteilt. Trifft eine Bohrung ein solches isoliertes Segment, kann nicht genug Wasser nachfließen, und die thermische Ergiebigkeit bricht schnell ein.
Vor jeder geothermischen Bohrung ist eine exakte Erkundung der Störungen mittels 3D-Seismik zwingend erforderlich. Die Planer müssen zwei Kernfragen beantworten:
Wie steht die Störung im Raum? (Um sie mit der Bohrung präzise zu treffen und von ihrer Durchlässigkeit zu profitieren).
Wie hoch ist das Spannungsfeld? (Um das Risiko für spürbare Erdbeben zu minimieren).
Teilweise Gemini, überarbeitet.
https://de.wikipedia.org/wiki/Störung_(Geologie)
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Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.
Weitere Literatur siehe:
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