Original paper

Excavation and humidity induced extension veins of mudrock clasts in a ductile rock salt matrix, filled with secondary halite deposits (Northern Calcareous Alps, Austria, Bavaria)

[Ausbruchs- und feuchtigkeitsbedingte, salzgefüllte Brüche in Tonschluffsteinklasten des Haselgebirges – das Blättersalzgebirge (Nördliche Kalkalpen, Österreich, Bayern)]

Leitner, Christoph; Friedl, Gertrude; Baumann, Sebastian; Bieniok, Anna

Abstract

The Alpine Haselgebirge Formation (Northern Calcareous Alps, Eastern Alps) in underground salt mines consists of a tectonic breccia of c. 50 % halite and 50 % mudrock. The mudrock clasts in the underground galleries undergo brittle deformation and develop <1 mm extension veins filled with white halite spaced in 1?10 mm range. The fillings often form well visible, flaky sheets, which give the rock its typical appearance in reflected light (?Blättersalzgebirge?). In-situ deformations of the galleries were analysed with extensometers in monitoring sections. Scanning electron microscopy, chemical analyses and swelling experiments were accomplished to elucidate the nature of mudrock and vein fillings. The mining induced extension veins strike parallel to the gallery and differ significantly from old, orogenic veins. After excavation, the stress in the rock salt matrix is accommodated by creeping of halite. However, the stress and the contact with water due to the high relative air humidity in the underground mines lead to initial cracks, subsequent swelling, and finally to complete disaggregation of the mudrock clasts. The saline solution can infiltrate cracks and fissures in the mudrocks. The cyclic crystallisation and dissolution of halite amplifies the disintegration of the mudrock clasts. The halite crusts behave similar to halite speleothems observed in salt karst environments.

Kurzfassung

Der Salzgehalt abbauwürdiger Salzlagerstätten der Haselgebirge-Formation (Nördliche Kalkalpen, Ostalpen) liegt bei etwa 50 %. Der restliche Anteil besteht vorwiegend aus Tonschluffstein. Beide Komponenten stellen in heutiger Form eine tektonische Brekzie der alpinen Gebirgsbildung dar. In bereits länger offen stehenden Stollen zeigen nahezu alle Tonschluffsteinblöcke über 0,01 m3 (c. 30 cm Kantenlänge), <1 mm dünne, mit Salz gefüllte Extensionsbrüche in Abständen von 1?10 mm. Die Ausblühungen von sekundärem Salz geben dem Blättersalzgebirge sein typisches Aussehen. Die In-situVerformung von Stollen wurde mittels Extensometern in Messquerschnitten ausgewertet. Mit rasterelektronischen Aufnahmen, chemischen Analysen und Quellversuchen wurden Tonschluffsteine und Kluftfüllungen untersucht. Die erst durch den Stollenausbruch entstandenen Extensionsbrüche streichen parallel zur Richtung des Stollens und unterscheiden sich deutlich von orogen entstandenen Klüften. Die Spannungsumlagerung auf das verbleibende Gebirge zeigt sich in der plastischen Verformung von Steinsalz. Im Gegensatz dazu reagiert der Tonschluffstein an der Hohlrauminnenwand mit Sprödbruchverhalten. Die Entstehung der Extensionsbrüche dürfte jedoch erst durch die Anwesenheit von Wasser und damit verbundene chemische und/oder physikalische Vorgänge im Tonschluffstein ausgelöst werden. Wasser ist über die Feuchtigkeit in der Bewetterung verfügbar. In weiterer Folge können schließlich salzhaltige Lösungen in den Tonschluffstein migrieren und nach wiederholter Auskristallisation zu Salzkrustenbildungen, dem Blättersalz, führen. Ähnliche sekundäre Salzbildungen sind aus der Salzverkarstung bekannt.

Keywords

eastern alpsextension veinshaselgebirge formationmudrockrock salt miningsecondary halite deposits