Geologische Strukturen

Das hauptsächliche tektonische Element im Untersuchungsgebiet ist die Mont Terri Antiklinale. Es handelt sich dabei um eine domartige Falte, welche infolge des Druckes aus den Alpen (Fernschub) ca. 1 km auf den Tafeljura in der Ajoie geschoben wurde.

Das Felslabor liegt vollständig im Opalinuston, im Südschenkel der Mont Terri-Antiklinale. Die Schichten fallen im Felslabor mit ca. 42° nach SSE ein.

Geologisches Profil
Geologisches Profil durch die Mont Terri Antiklinale mit der Lage des Felslabors und den wichtigsten Tiefbohrungen BDS-5 und BDB-1

Im Felslabor werden alle Strukturen genauestens dokumentiert. Es gibt drei Prozesse, die Bruchstrukturen entstehen lassen:

  • Durch tektonische Kräfte verursachte, natürliche Störungen
  • Beim Ausbruch erzeugte Brüche
  • Austrocknen und Quellen im Jahresverlauf

Geologische Karte des Labors
Geologische Karte des Labors mit allen kartierten Brüchen und deren Ausrichtung; die Steroplotdarstellungen zeigen drei Gruppen mit verschiedenen räumlichen Orientierungen

Natürliche Störungen

Der Opalinuston ist aufgrund der tektonischen Geschichte von Störungszonen und zahlreichen kleineren Brüchen mit nachweislichen Bewegungsmarkern durchzogen. Im Felslabor können drei Gruppen von Störungen beobachtet werden: SSE- (rot), S- bis SW- (hellblau) und WNW-respektive ESE-einfallende Störungen (violett). Die SSE- und die S- bis SW-einfallenden Störungen, sind durch die Überschiebung und die Faltung aufgrund des Drucks der Alpen entstanden.

 

Die flach bis steil WNW- respektive ESE-einfallenden Störungen sind reaktivierte ältere Strukturen.

Im Labor befinden sich zwei grössere Störzonen, die beide nicht mehr aktiv sind. Diese Störzonen werden als Zweigstörungen zur basalen Abscherung und der damit verbundenen Überschiebung interpretiert.

Auf den Bruchflächen beobachtet man eine Striemung, welche die Bewegungsrichtung und teils den Bewegungssinn angibt.

Die Hauptstörung (Main Fault) im Felslabor
Die Hauptstörung (Main Fault) im Felslabor besteht aus einer nach SSE einfallenden Störungszone (rot).

Striemung auf dem Gesteinsstück
Gesteinsprobe mit Rutschharnischen auf einer Bruchfläche; diese geben die Bewegungsrichtung und teilweise den Bewegungssinn an

Auflockerungszone

Neben den natürlichen Brüchen im Gestein, entstehen beim Ausbrechen von Kavernen und Tunneln Entlastungsklüfte. Diese verlaufen parallel zur Tunnelwand. Eine solche Zone wird Auflockerungszone EDZ (Excavation Damaged Zone) genannt. Zusammen mit den tektonischen Brüchen bildet die Auflockerungszone ein zusammenhängendes Kluftnetzwerk, welches bis in eine Tiefe von ca. 1 m in die Tunnelwand reicht. In 2 m Tiefe sind nur noch vereinzelte isolierte EDZ-Klüfte vorhanden.

EDZ-Struktur
Entlastungsklüfte mit feinen Gipskristallen auf der Kluftoberfläche; die Gipskristalle entstehen durch das Verdunsten von Porenwasser an der Gesteinsoberfläche und damit verbunden, durch die Oxidation von Pyrit

Plumose-Struktur
EDZ Entlastungskluft mit Plumose-Struktur; gut erkennbar sind die konzentrischen "Ripples", welche die Ausbreitungsrichtung der Kluft aufzeigen

Austrocknen und Quellen im Jahresverlauf

Durch Austrocknung des Gesteins im Tunnel während dem Winterhalbjahr bilden sich Schrumpfrisse, die sich im Sommer bei 100% Luftfeuchtigkeit durch Quellen der Tonminerale wieder schliessen. Es kommt so zu einem zyklischen, jahreszeitlichen Öffnen und Schliessen dieser Risse. Über längere Beobachtungsperioden überwiegt das Schliessen der Klüfte (Selbstabdichtung).

Trockenrisse
Durch das Austrocknen des Gesteins entstehen im Winter Schrumpfrisse. Diese Risse breiten sich entlang der Schichtung (im Bild von unten links nach oben rechts) aus.