Je nachdem, wie sich die Bruchflächen während der Bruchentstehung relativ zueinander bewegen, werden drei Hauptarten der Bruchausbreitung unterschieden:
- Zugbruch (englisch: tensile fracture) oder Extensionsbruch (englisch: extension fracture): Die entstehenden Bruchflächen weichen senkrecht zur Bruchebene auseinander, sie bewegen sich also voneinander weg. Wenn am Bruch mindestens eine Zugspannung (negative Spannung) beteiligt ist, spricht man von Zugbruch, bei kompressiver Spannung (positive Spannung) von Extensionsbruch. Gestein hat durchschnittlich eine etwa zehnmal so große Druckfestigkeit wie Zugfestigkeit.
- Scherbruch Typ A: Die Bruchflächen bewegen sich bruchparallel relativ zueinander, und die Relativbewegung findet entlang der Bruchebene statt.
- Scherbruch Typ B: Die Bruchflächen bewegen sich bruchparallel relativ zueinander, und die Relativbewegung findet senkrecht zur Bruchebene statt.
Zugspannungen entstehen in der Natur durch Ausdehnung und Kontraktion von Gestein. In der Nähe der Erdoberfläche entlasten natürliche Erosion und künstliches Abtragen das Gestein, das dadurch entlastet wird und sich ausdehnt. Zugspannung kann auch durch Entwässerung von Sedimenten und die damit verbundene Volumenabnahme entstehen. Magmatisches Gestein verliert durch Abkühlung an Volumen. An Hängen oder Steilküsten entsteht Zugspannung durch die Gravitationskraft.
Gestein kann sich durch Wasseraufnahme bestimmter Mineralien (etwa Anhydrit) auch ausdehnen. Generell ist der Spannungszustand in der Erdkruste kompressiv. Es gibt dabei drei Hauptspannungen, die senkrecht aufeinander stehen: Die größte Horizontalspannung SH und die kleinste Horizontalspannung Sh liegen parallel zur Erdoberfläche; vertikal orientiert ist die vertikale Hauptspannung SV. Sie ist an der Erdoberfläche gleich Null und entspricht mit zunehmender Tiefe dem Überlagerungsdruck. Mit zunehmender Tiefe nehmen auch die beiden Horizontalspannungen zu. Zu diesen gravitativ bedingten Spannungszuständen können tektonische Spannungen treten.
In den oberen Bereichen der Erdkruste können SH, Sh und SV je nach ihrer Größe σ1, σ2 und σ3 in bruchmechanischen Modellen entsprechen. In großen Tiefen können sich die Ausrichtungen der Hauptspannungsrichtungen ändern, besonders an konvergenten Plattengrenzen können Hauptspannungsrichtungen in Ober- und Unterplatte unterschiedlich orientiert sein.
Bruchflächen
Bruchflächen sind die neuen Oberflächen, die an den Bruchstücken eines zuvor Ganzen offenliegen.
Oft kann anhand der Beschaffenheit der Bruchflächen der Grund eines – insbesondere ungewollten – Bruches festgestellt werden. Aus der Oberflächenstruktur einer Bruchfläche lässt sich auf den Bruch- und Schadensmechanismus schließen. Die Färbung der Bruchflächen kann auf Vorschädigungen hinweisen, z. B. Oxidation von Metallflächen als Zeichen für einen bereits früher entstandenen, aber unerkannten Anbruch oder eine anderweitige Materialermüdung.
Siehe auch
Weblinks
Quellen
Bildernachweis