Verwerfungen – eine geologische Betrachtung

Hebung und Absenkung

Eine Verwerfung kann grundsätzlich nur in einem erkalteten, spröden Gestein entstehen. Es handelt sich um «…eine tektonische¹ Zerreiss- oder Bruchstelle im Gestein, an der … zwei Gesteinsbereiche oder Krustenteile gegeneinander versetzt sind.»² Zu unterscheiden sind dabei

– eine horizontale Verschiebung von Gesteinspaketen (Blattverschiebung), die meist mit einer gleichzeitigen Hebung oder Senkung verbunden ist, 

–  eine Hebung von Gesteinspaketen aufgrund einer Einengung, Kompression der Erdkruste, wie sie beispielsweise bei einer Gebirgsbildung auftritt sowie

–  eine Absenkung von Gesteinspaketen, bei einer Dehnung der Erdkruste.

Die Versetzung kann im Zentimeterbereich liegen, aber auch viele Kilometer betragen. Sie erfolgt entlang einer Verwerfungsfläche. Die Bewegungen sind nicht kontinuierlich, sondern erfolgen ruckartig durch Erdbeben. Gebiete, die aufgrund solcher Kräfte gegenüber der Umgebung höher zu liegen kommen, werden als Horste bezeichnet, tiefere Bereiche als Gräben.

Oberrheingraben, Vogesen und Schwarzwald

Ein schönes Beispiel für die Dehnung der Erdkruste ist der Oberrheingraben zwischen Basel und Mainz. Die Dehnung beträgt hier sechs bis acht Kilometer. Dabei wurden die linksrheinischen Gebiete um etwa 4 Kilometer nach Südsüdwesten verschoben. Gemäss allgemeinem geomorphologischem Gesetz haben die Vorgänge an der Erdoberfläche immer das Bestreben, diese möglichst ausgeglichen zu gestalten. So werden Gebiete, die absinken, möglichst schnell durch Sedimente aufgefüllt, während aufsteigende Regionen durch Abtragung erniedrigt werden. Entsprechend ist die Rheinebene inzwischen mit bis zu vier Kilometer mächtigen Flussablagerungen verfüllt. Im Gegensatz dazu wurden die Randgebirge Vogesen und Schwarzwald um etwa 2500 Meter angehoben, während gleichzeitig mit ihrer Hebung rund 1500 Meter mächtige Gesteinspakete abgetragen wurden. Ist eine grosse Bruchstufe in mehrere Teilabbrüche gegliedert, wie hier an den Flanken des Oberrheingrabens, so spricht man von einem Staffelbruch. 

Wärmeströme und Kreislauf

Oftmals wirken die tektonischen Kräfte geradezu zerstörerisch auf eine Landschaft. So können mehrere Bruchschollen kleinräumig nebeneinander auftreten, einige gehoben, manche abgesenkt oder gekippt. Das Gebiet des Fränkischen Bruchschollenlandes zwischen der Fränkischen Alb und dem Fichtelgebirge ist ein typisches Beispiel hierfür. 

Die Ursache für die Entstehung von Verwerfungen ist verborgen im Erdinneren zu suchen. In etwa 2900 Kilometer Tiefe befindet sich die rund 3500° C heisse Oberfläche des Erdkerns, der in etwa die Grösse unseres Mondes besitzt. Von hier steigen Wärmeströme durch den sich anschliessenden Erdmantel nach oben, um sich abzukühlen. Dort angekommen, weichen sie zur Seite aus, bewegen sich parallel zur Erdoberfläche und tauchen im Bereich der Subduktionszonen wieder ab. Es entstehen Konvektionszellen, wie wir sie beispielsweise beim Erhitzen von Kokosfett in einem Fonduetopf beobachten können: Heisses Fett steigt vom Boden in der Mitte hoch, bewegt sich an der Oberfläche zum Topfrand hin, sinkt hier ab und steigt, um den Kreislauf zu schliessen, in der Mitte wieder hoch.

Kontinentaldrift

Die Dynamik des geologischen Geschehens an der Erdoberfläche war lange Zeit völlig unklar. Die Möglichkeit  einer Kontinentaldrift, wie sie Alfred Wegener³ als erster forderte, erschien undenkbar. Einen grossen Schritt weiter in diesen Fragen brachte die Geologen die Entdeckung der einzigartigen, obersten Schicht des Erdmantels, der Asthenosphäre. 

Sie ist rund 200 bis 250 Kilometer mächtig mit der Besonderheit: Ihr Material verhält sich wie Gletschereis. Es ist plastisch. Fliessbewegungen bis circa 12 Zentimeter pro Jahr sind möglich.⁴

«Worauf wir stehen, ist aus der Perspektive der Erde nur ein sehr dünnes Häutchen.»
Monika Petermüller-Strobl

Der dritte grosse Bereich im Aufbau unseres Planeten ist neben Erdkern und Erdmantel die Erdkruste. Gerade einmal 40 Kilometer ist sie unter den Kontinenten mächtig, unter den Ozeanen gar nur 5 Kilometer. Worauf wir stehen, ist aus der Perspektive der Erde gesehen, nur ein sehr dünnes Häutchen festen Gesteins, welches dem Erdmantel aufliegt und mit der Asthenosphäre fest verbunden ist. Damit wirkt der oberste Erdmantel wie ein Fliessband für die daraufliegende Erdkruste. Die Bewegungen dieses Transportbandes erleben wir als das Auseinander- oder Aufeinanderzudriften ganzer Kontinente oder grosser Teile davon. So zeigen moderne Messungen, dass sich beispielsweise Nordamerika und Europa um etwa 4 Zentimeter pro Jahr voneinander entfernen, sich die Ostafrikanischen Gräben mit circa 12 Zentimeter pro Jahr öffnen und Indien mit einigen Zentimetern pro Jahr nach Norden in den europäischen Kontinent hineindriftet. 

Aufreissen von Gräben, Ausbruch von Vulkanen und frische Gesteine

Denken wir zurück an unseren Fonduetopf, dann gibt es Bereiche, an denen die Wärmeströme an die Oberfläche drängen. Dies gilt auch für unseren Planeten. Diese Gebiete sind gekennzeichnet durch fast ununterbrochene, schwache Erdbeben, durch das Aufreissen von Gräben und den Ausbruch von Vulkanen. Da das zu Tage tretende Magma heiss und dünnflüssig ist, verhält es sich wie überkochendes Nudelwasser und ein explosiver Vulkanismus ist hier unmöglich. Normalerweise läuft das Geschehen tief verborgen am Untergrund der Meere ab, innerhalb der erst 1952 für die Wissenschaft entdeckten, mittelozeanischen Rücken. Sie erstrecken sich über Tausende von Kilometern in der Mitte der Weltmeere. Durch aufsteigendes Magma wird im zentralen Graben dieses unterseeischen Gebirges laufend neue Erdkruste gebildet. Rund 2,6 Quadratkilometer sind es jedes Jahr. Lediglich auf Island und im Gebiet der Afar-Senke bei Addis Abeba lassen sich die Vorgänge an der Erdoberfläche beobachten. Die neu entstehenden, frischen Gesteine sind wenig abgekühlt und damit nicht spröde genug, um Verwerfungen entstehen zu lassen. 

Ganz anders sieht es während des Geburtsstadiums eines mittelozeanischen Rückens aus. Werden die aufsteigenden Wärmeströme durch Kontinente daran gehindert, weiter nach oben vorzudringen, so staut sich die Hitze unter den Landmassen. Gut abgekühlte, spröde Erdkruste wird nach oben gedrückt, ein zentraler Graben öffnet sich und der Kontinent beginnt auseinanderzubrechen. Die Dynamik ist vergleichbar mit einem Kastenkuchen: Durch die Einwirkung der Hitze reisst der Kuchen in der Mitte grabenartig auf, während die Ränder hochgedrückt werden. Dauern die Vorgänge an, verbreitert und vertieft sich der zentrale Graben immer mehr. Schliesslich dringt Meerwasser ein und es entsteht ein neuer mittelozeanischer Rücken. Entsprechende Entwicklungsstadien sehen wir neben dem Oberrheingraben zum Beispiel beim Ostafrikanischen Grabensystem und beim angrenzenden Roten Meer.

Entstehungsgebiete

Prädestiniert für das Auftreten von Verwerfungen sind dagegen die als Subduktionszonen bezeichneten Gebiete, in denen die Asthenosphäre in den Erdmantel abtaucht und dabei die darüberliegende Erdkruste mit in die Tiefe nimmt. Tiefseegräben, zerstörerische Erdbeben, äusserst eruptive Vulkane wie zum Beispiel der Krakatau sind die Folge. Sind Kontinente in das Geschehen involviert, so entstehen Gebirge. Es herrschen gigantische Kräfte, die auf alte kontinentale Gesteine der Erdkruste einwirken und dazu führen, dass diese eingeengt, gequetscht, gestaucht, zerbrochen wird. Faltungen von Gesteinsschichten, Deckenüberschiebungen, bei denen ursprünglich nebeneinanderliegende Gesteinspakete übereinander geschoben werden und natürlich Verwerfungen zeigen, wie gewaltig diese Vorgänge sind.

Aber das ist noch nicht alles: Als Gegenbewegung zur Hebung eines Gebirges sinken die begleitenden Randbereiche ab. So finden sich parallel zu den Alpen die Poebene im Süden und das vom Alpenrand ziemlich genau bis zur Donau reichende Molassebecken im Norden. Mit dem Absinken dieser Gebiete brechen die Sedimente des Untergrunds. Auch hier sind Verwerfungen an der Tagesordnung. Gleichzeitig mit der Senkung wird das Molassebecken im Allgäu mit über 4000 Meter mächtigen Ablagerungen zugeschüttet. 

Neben diesen Grossereignissen führen auch kleinere Vorgänge zur Entstehung von Verwerfungen, beispielsweise durch sich im Untergrund sammelndes Magma, das darüberliegende Schichten empordrückt, durch das Auswaschen oder Hochsteigen von Salzstöcken und durch Meteoriteneinschläge wie zum Beispiel im Nördlinger Ries.

Das Versetzen der Schichtpakete entlang von Verwerfungsflächen führt zu einer starken Beanspruchung der Reibungszonen und Gesteine können bis zum Gesteinsmehl zerkleinert werden. Derart geologisch zerrüttete Zonen sind nicht in der Lage, einer Abtragung durch fliessendes Wasser oder durch sich bewegendes Gletschereis auf Dauer zu widerstehen. Grosse Alpentäler wie das von der Salzach, Enns und dem Inn zeichnen sie nach. So gehören die Täler der genannten Flüsse zu einem über 400 Kilometer langen Störungssystem, das sich von Innsbruck bis zum Wiener Becken erstreckt. Aufgrund der Einengung der Erdkruste durch die Alpenbildung wurden die Zentralalpen um 60 bis 100 Kilometer nach Osten versetzt. Eine Bewegung, die mit 1,6 Millimeter pro Jahr bis heute anhält. Gleichzeitig hoben sich die Zentralalpen gegenüber den Nördlichen Kalkalpen um mehrere Hundert Meter.

Die Geschichte der Alpentäler zeigt, wie stark tektonische Vorgänge und damit Verwerfungen das Antlitz der Erdoberfläche bestimmen. Der Verlauf von Tälern wird durch sie geprägt und dadurch auch der Qi-Fluss der Landschaft, der dem Gefälle folgt. Das Wasser der Flüsse transportiert Lebenskraft und trägt die Information über die Gesteine sowie den geologischen Gegebenheiten des Einzugsgebietes mit sich und zu den Menschen. So gesehen sind wir eng mit Verwerfungen verbunden. 

Anmerkungen

1 tektonisch – Vorgänge haben ihre Ursache im Erdinneren
2 Wikipedia 21.09.2025, Stichwort Verwerfung
3 Alfred Wegener, 1880–1930, Meteorologe, Polar- und Geowissenschaftler
4 Das daraus resultierende, moderne Bild der Geologie wird als Plattentektonik bezeichnet.

Praxis-Tipp von Monika Petermüller-Strobl

Staune! Informiere Dich über die geologische Entstehung der Landschaft, in der Du bist. Welche Gesteine gibt es hier? Kalke, einst am Meeresgrund abgelagert oder Granite, die langsam aus Magma abgekühlt sind? Staune über die enorme Menge an Material, die Gletscher während der grossen Vereisungsphasen aus den
Gebirgstälern der Alpen ausgeräumt haben! Versuche, in die Geschichte der Landschaft einzutauchen.