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Kasten 4.7 Wassergefüllte »mobile Brüche«
Wasser kann nicht nur in offenen Brüchen aufsteigen, es kann
den Bruch auch selbst schaffen. Das passiert in geringer
Tiefe, wenn Wasser unter Überdruck das Gestein zu einer
Brekzie zerbricht. In der mittleren und unteren Kruste kann
vermutlich etwas Ähnliches passieren. Das Wasser und die
offenen Spalte steigen dabei gemeinsam als eine Art Blase
auf (Bons 2001a, Oliver & Bons 2001). Dieser Prozess dürfte
eine wichtige Rolle bei der Entstehung von orogenen Gold-
adern spielen.
In etwa 10-15 km Tiefe ist der Übergang von spröder Verfor-
mung der Gesteine zu plastischer Verformung. Bei plastischer
Verformung entstehen keine offenen Brüche und das Volumen
der wassergefüllten Poren ist sehr klein. Das Wasser in den
Poren steht daher unter einem hohen Druck, der etwa dem
Druck des Gesteins entspricht (lithostatischer Druck).
Bei einer starken Verformung kann sich dieses Porenwasser zu
einer Art Blase ansammeln. Sobald diese eine kritische Größe
erreicht hat, beginnt sie aufzusteigen (
gradienten im Gestein: In der Spitze der Blase herrscht ein rela-
tiver Überdruck, an ihrem unteren Ende ein relativer Unter-
druck. Die Spalte öffnet sich nach oben hin immer weiter,
während sie unten wieder geschlossen wird.
Solche aufsteigenden Blasen ermöglichen trotz hohen Ge-
steinsdrucks die Entwässerung des Gesteins in metamorphen
Reaktionen. Der Wasserdruck in den Poren fällt dabei schlag-
artig ab - und baut sich anschließend durch metamorphe
Reaktionen langsam wieder auf.
Die Blase folgt bei ihrem Aufstieg dem Weg des kleinsten
Widerstands, was häufig dem Weg entspricht, den bereits
frühere Blasen genommen haben. An Unregelmäßigkeiten
des Gesteins kann die Blase zeitweise hängen bleiben, bis
sie sich mit späteren Blasen zu einer größeren vereinigt, die
den Widerstand überwinden kann.
Der Aufstieg dieser Blase ist sehr schnell, in der Größenord-
nung von 1 m/s, sodass sich das Wasser nicht entsprechend
abkühlt und unterwegs nur wenige der gelösten Stoffe aus-
gefällt werden. Am Übergang zur spröden Verformung
Abb. 4.13). Der Grund
ist der vertikale Druckgradient im Wasser relativ zum Druck-
.
Abb. 4.13
In plastisch deformiertem Gestein können Wasserblasen als »mobile Brüche« mit großer Geschwindigkeit aufsteigen.
In der Übergangszone zu spröder Verformung bleiben sie stecken, was zur Abkühlung und Ausfällung von Quarz führt. Inspiriert
von Bons 2001a.
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