Aufklärung der tektonischen Struktur des Harz-Südrandes und dessen Genese seit dem Perm nach Erfassung der Geologie des Südharzer Zechsteins im Maßstab 1:10.000

Der in Norddeutschland gelegene Harz wurde durch seine Hebung während der Oberkreide zu einem Horstgebirge aus paläozoischen Gesteinen mit einem Saum aus jüngeren Schichten. Das Bearbeitungsgebiet ist der Saum des Südharzes auf einer Länge von etwa 82 km und mit einer Breite von 1 bis 5 km. Er besteht aus Schichten der Zechsteinserien 1– 4 (Werra, Stassfurt, Leine und Aller, letztere steht nur in wenigen Aufschlüssen an), die im S des Saums unter den Unteren Buntsandstein abtauchen. Der Kupferschiefer, der liegende Pelit des Zechsteins, wurde jahrhundertlang bergmännisch im Tage- und Tiefbau gewonnen. Die hangenden Tone, Karbonate und Sulfate wurden in Steinbrüchen und die Salze im Tiefbau abgebaut. Die Salze der Serien sind oberflächennah subrodiert. Die Morphologie ist großflächig von Verkarstung geprägt. Auf der Grundlage von neun Karten der Landesämter (einige Karten sind älter als 100 Jahre), etwa 40 Diplom-Kartierungen, zahlreichen Karten aus Kartierkursen und eigener Kartierungen wurde eine abgedeckte geologische Karte für eine Fläche von 338 km² erarbeitet. Sie erstreckt sich über Regionen dreier Bundesländer. Das Programm ArcGISTM ermöglichte es, die Karten georeferenziert im Maßstab 1:10.000 darzustellen. Die tektonische Struktur konnte an Hand von 150 Profilen modellhaft aufgeklärt werden. Ausgehend von der Hypothese gleichmäßigen S-Einfallens des Präzechsteins sind die konstruierten Profile zwischen 6° und 15° nach S fallend angelegt. Dieses Kartenwerk umfasst den Südharz von Förste bei Osterode bis zur Lokalität Mooskammer bei Morungen mit einheitlicher Legende und einheitlichen stratigrafischen Farben. „Blattrandverwerfungen“ sind geklärt und ausgeglichen. Die derart gewonnene tektonische Karte erlaubt Interpretationen über Bearbeitungsgrenzen hinweg. Störungen wurden mit ihrer Spur dargestellt. Sie wurden in Stratigraphiestörungen, Erdfallstörungen, konstruierte und interpretierte Störungen unterschieden. Nach dem Sortieren und Glätten der kartierten Störungen konnten dominante Streichrichtungen in rheinischen, variszischen, herzynischen und eggischen, also den durchweg in Mitteleuropa anzutreffenden Richtungen abgeleitet werden. Sie zeigen annähernd gerade Verläufe mit Ausnahme der herzynischen, die die Krümmung der südharzer Grenze des Paläozoikums nachzeichnet. Aus den Störungsverläufen wurde das Schollenmosaik abgeleitet und mit Hilfe von Architektur-Elementen beschrieben. Nach der Modellvorstellung der Inversionstektonik (Kley, 2013) ist der Harz während dreier tektonischer Phasen entstanden: Krustendehnung, Kompression und Extension. Die Absenkung des Norddeutschen Beckens durch die Krustendehnung in der 1. Phase schuf während des Perms und dem Mesozoikum einen mehrere Kilometer mächtigen Sedimentationsraum. In der 2. Phase verursacht die herzynisch gerichtete Kompression die Bildung von Störungs-begrenzten Bruchleisten und Horst-Graben-Folgen in Abständen von wenigen hundert Metern. Diese können als Strukturen interpretiert werden, die mit der Harz-Hebung entstanden sind. Die Kompression verursachte einige kleinmaßstäbliche Sättel, Aufwölbungen, regionale Versteilungen und großmaßstäbliche Flower-Strukturen. Eine Aufschiebung mit etwa 100 m Verwurf kann auf etwa 50 km Länge von Neuhof bis Morungen verfolgt werden. Die 3. Phase wird charakterisiert durch mit wenigen Kilometern Abstand wiederkehrende rheinisch und eggisch streichenden Störungen. Diese bilden u.a. Grabensysteme, so den Römerstein-Weißensee-Graben, den Bere-Graben und das Thyra-Tal. Die Störungs-Systeme sind die wesentlichen Ursachen der hydrogeologischen Erscheinungen im Sulfat-Karst des Süd-Harzes: Bachschwinden, viele Erdfälle und zahlreiche Karstquellen, drei davon mit großer Schüttung (Salza-Spring bei Förste, Rhume-Quelle bei Rhumspringe und Salza-Quelle bei Nordhausen)