Subsidenz (deutschSenkung) bezeichnet in derGeologie den Vorgang einer Absenkung. Diese kann lokal begrenzt sein, wie etwaBergsenkungen, oder auch großräumig, über Zehntausende bis mehrere Millionen Quadratkilometer, und über Zeitspannen von vielen Millionen Jahren hinweg auftreten.[1] Von Subsidenz betroffene Bereiche derErdoberfläche bzw. der oberenErdkruste werden allgemein alsSenkungszonen bezeichnet.
Großräumige Subsidenz führt in der Regel zur Ausbildung einesSedimentbeckens, in dem sich über geologische Zeiträume Sedimente mit einerMächtigkeit von vielen hundert bis mehreren tausend Metern ansammeln. So ist imNorddeutschen Becken die Sedimentdecke stellenweise bis zu 10 km mächtig.
Innerhalb derkontinentalen Kruste beginnt die Subsidenz eines Krustenbereichs mit einertektonischenDehnung der Kruste. Die Dehnung der Kruste kann symmetrisch oder asymmetrisch erfolgen und nur diekontinentale Oberkruste oder auch die gesamteLithosphäre umfassen, wie im Falle derRiftbildung. Die tektonische Dehnung der Kruste ist ein relativ schneller Vorgang, der wenige Millionen Jahre umfasst.
Auch durch Auflast kann ein Bereich der Erdkruste abgesenkt werden. Eines der bekanntesten Beispiele ist derSkandinavische Schild, der durch dasInlandeis derletzten Kaltzeit im Zentrum um mehrere hundert Meter eingedrückt wurde. Seitdem (ca. die letzten 10.000 Jahre) hebt sich die Erdkruste nach der Entlastung wieder. Im Gegenzug senken sich umliegende Bereiche (insbesondere die deutsche Nord- und Ostseeküste) ab.
Ein anderer Fall von Auflast-Subsidenz tritt im Zusammenhang mitHotspot-Vulkanismus in ozeanischen Regionen auf: Die durch den Vulkanismus geformten Basaltinseln lasten mit ihrer Masse der relativ dünnen ozeanischen Lithosphäre auf. Diese gibt unter dem Gewicht nach und sinkt tiefer in dieAsthenosphäre ein. Eine weitere Absenkung der Inseln erfolgt dann über die allmähliche Abkühlung und Dichtezunahme der Gesteine, so dass die Vulkanketten mit zunehmendem Abstand vom Hotspot unter die Meeresoberfläche geraten, wo sie, verstärkt durchErosion, zuGuyots geformt werden.
In Sedimentbecken kann die Auflast der angesammelten Sedimente die durch andere Faktoren ausgelöste primäre Beckensubsidenz verstärken.
In Städten tragen auch Gebäude als Auflast zur Subsidenz bei, was sich insbesondere in Großstädten in Küstenregionen bemerkbar machen kann.[2]
Grundwassentnahme ist die quantitativ wichtigste Ursache für anthropogene Subsidenz. Durch sie verursachte Senkung kann mehrere Dezimeter pro Jahr betragen. Subsidenz durch Grundwassentnahme betrifft vor allem einige landwirtschaftlich geprägte Regionen und Mega-Städte. In der Nähe vonRafsandschan, einem Zentrum des Pistazienanbaus im Iran, wurden Subsidenzraten von bis zu 30 cm pro Jahr beobachtet. In Tokyo wurde Anfang der 1960er die Grundwasserentnahme unterbunden; zehn Jahre später war die Subsidenz zum Stehen gekommen.[2][3]
In manchen Regionen verursacht auch die Förderung von Öl und Gas oder Bergbau Subsidenz.[3]
Die Folge einer tektonischen Dehnung der Erdkruste ist stets ein Ungleichgewicht der Temperatur, das durch heißes Gestein in relativ geringer Tiefe entsteht. Es muss deswegen eine weitere Subsidenz durch Abkühlung erfolgen. Die Abkühlung ist ein langsamer Vorgang, der einige hundert Millionen Jahre anhält und auch beiozeanischer Kruste wirksam ist. Diese entsteht an denMittelozeanischen Rücken aus aufsteigendem Magma und bewegt sich mit derDrift dertektonischen Platte vom Rücken weg. Durch die Abkühlung und das damit verbundene Schrumpfen des Gesteins wird das Material verdichtet und sinkt dadurch tiefer in die Asthenosphäre ein. Die Subsidenz erfolgt proportional zurQuadratwurzel der verstrichenen Zeit bzw. des Alters des Gesteins.
Halokinese ist die Wanderung vonSteinsalz im tieferen Untergrund infolge sedimentärer Auflast und von Inhomogenitäten („Paläorelief“) im unterhalb der Salzlager befindlichenGrundgebirge. Das Salz, das sich unter hohem Druck in geologischen Zeiträumen plastisch verhält, „fließt“ zu einem Bereich geringsten Druckes, steigt von dort in sogenanntenDiapiren in Richtung der Erdoberfläche auf und bildetSalzstöcke. In den Bereichen, aus denen das Salz abwandert, senkt sich aufgrund des Volumenschwundes im Untergrund das darüberliegendeGebirge ab, was sich bis an die Erdoberfläche durchpaust. Das Ergebnis ist eine sogenannteperiphere Randsenke. Der Name bezieht sich darauf, dass sich diese Senkungszonen in der Umgebung („an derPeripherie“) von Salzstöcken befinden.
Ziel der Messung der Subsidenz ist die Bestimmung der Absenkung eines Abschnitts derErdkruste in Abhängigkeit von der Zeit, um so eine Absenkungskurve dieses Abschnitts festlegen zu können. Die ermittelte Absenkungskurve kann Hinweise auf die Entwicklungsgeschichte des untersuchten Erdkrustenabschnittes geben, unter anderem auch zur Möglichkeit der Entstehung vonBodenschätzen wieErdöl oderErdgas.
Idealerweise kann man eine Bohrung mit zahlreichen,chronostratigraphisch gut belegten Abschnitten nutzen, um eine Absenkungskurve zu erhalten. Neben denSedimentmächtigkeiten, die in den betrachteten Zeitabschnitten abgelagert wurden, werden Angaben über die Entwicklung derPorosität der Gesteine und über dieeustatischen Meeresspiegelschwankungen benötigt. Diese Angaben ergeben eine Korrektur der Absenkung, denn die Auflast der Sedimente und des Meerwassers verursacht einen Teilbetrag der Subsidenz.
Zur Bestimmung der Temperaturgeschichte und derInkohlung der unterschiedlichen Bereiche einesSedimentbeckens werden Subsidenzanalysen, z. B. ausseismischen Daten, durchgeführt. Damit soll über die ehemaligen Temperaturbedingungen die Eignung eines potentiellenErdölmuttergesteins hinsichtlich der Möglichkeit der Erdölentstehung und des voraussichtlichen Reifegrades des Erdöls festgestellt werden.
Die aktuelle Subsidenz kann durch optische Methoden, durch GPS und durch Methoden der Fernerkundung (Lidar andInSAR) beobachtet werden.[2]
In mehreren asiatischen Küstenstädten und Küstengebieten Nordamerikas überlagert sich eine Subsidenz des Festlandes mit einemAnstieg des (globalen) Meeresspiegels, mit dem Ergebnis, dass derrelative Meeresspiegel dort noch wesentlich stärker steigt, als es allein aufgrund derglobalen Erwärmung zu erwarten wäre.[2][4]
