Institut für Mineralogie und Kristallchemie der Universität Stuttgart

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Gipskeuper
Beim Gipskeuper und weniger typisch bei den Unteren Bunten Mergeln ist aufgrund einer diskontinuierlichen Schichtfolge ein ganz anderes Verwitterungsverhalten anzutreffen als beim Opalinuston. Der Gipskeuper enthält im bergfrischen Zustand mehr oder weniger große Beimengungen von Anhydrit, neben anhydritfreien Schichten. Der Anhydrit wird bis in Teufen von rund 5-70 m über eine Lösungsphase in Gips umgewandelt. Die Auflösung von Gips (und Anhydrit), in geringeren Teufen ist mit einer Zerrüttung der Tonsteine und Mergel verbunden. Nach der Auflösung der Sulfate bleiben teilweise entfestigte, brekziöse Schichten und feinkörnige, lockere Lösungsrückstände, neben fast unbeeinflußten, felsartigen Schichten zurück. Für ein derart diskontinuierliches Verwitterungsprofil ist zwar eine Teufenabhängigkeit der Parameter, wie in Abb. 18, nicht zu erwarten, die neu eingeführten Parameter sind jedoch trotzdem anwendbar.

Verwitterungsgrad
Abb. 18: Verwitterungsprofil im Opalinuston bei Nürnberg. Die Verwitterungsstufen V1 bis V5 wurden visuell bestimmt. PF = [(Kornfraktion < 2µm] / [Feststoff-Kornfraktion < 2µm]; PFEND = [Tonmineralgehalt] / [Quarzgehalt + Feldspatgehalt]; IW = 6,67 PF½-0,75 = 1/3 {((wL-10) / 7,9 + (wP-10) / 2,4 + w / 4,47} mit w = natürl. Wassergehalt, WP = Ausrollgrenze und wL = Fließgrenze; IWEND = 100(VM-VB) / (VE-VB), mit VB = Verwitterungsindex der unverwitterten und VE = Verwit-terungsindex der vollständig verwitterten Probe.

Die Anhydrit-Gips-Umwandlung führt, wahrscheinlich in Wechselwirkung mit dem innerkristallin quellfähigen Tonmineral Corrensit, zu den gefürchteten Quelldrücken bei Tunnelbauten, z.B. Wagenburg- und Engelbergtunnel, sowie zu Hebungsschäden im Straßenbau, z.B. Autobahn bei Oberndorf. In neuerer Zeit wurden Bauschäden durch starke Hebungen beobachtet, die in Auffüllungen und Dammschüttungen aus Gipskeuper-Sedimenten auftraten aber offensichtlich nicht auf einer Anhydrit-Gips-Umwandlung und Tonquellung beruhen. In allen Schadensfällen wurden im Sediment röntgenographisch erstmals Ettringit/Thaumasit nachgewiesen. Eine chemische Substanz, die dem Ettringit entspricht, erzeugt als sogenannter "Betonbazillus" das Betontreiben. Deshalb ist es sehr wahrscheinlich, daß der stark wasserhaltige Ettringit/Thaumasit auch für die Hebungen im Auffüllmaterial verantwortlich ist. Ihre Bildungbedingungen und der Mechanismus, welcher die Hebungen erzeugt, werden in den nächsten Jahren weiter erforscht.


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