Quick Clays

Erkundung potenziell instabiler Untergrundbereiche in Skandinavien

Scherwellenseismik im Hafengebiet von Trondheim, Norwegen

Als Quick Clays (oder auch Leda Clays) werden Tonformationen bezeichnet, die ursprünglich in einer submarinen Umgebung abgelagert wurden und später durch isostatische oder tektonische Bewegungen über den Meeresspiegel in den Bereich meteorologischer Wässer angehoben wurden. Sie treten vorwiegend in Bereichen der nördlichen Hemisphäre auf, die vormals durch mächtige Eisschichten bedeckt waren, wie Kanada, Skandinavien und Russland, aber auch auf der Südhalbkugel sind derartige Formationen bekannt.

Ihr Name beruht auf einer Eigenschaft zur spontanen Verflüssigung in Form einer Kettenreaktion, die zu einem "wegfließen" großer Untergrundbereiche führen, wodurch großflächige Schäden an Infrastruktur, Gebäuden und bewirtschafteten Flächen entstehen. In diesen Formationen sind je zwei Tonminerale ursprünglich physikalisch durch ein Kation (z.B. Kalium, Natrium) elektrolytisch zu einem Sandwich gebunden. Durch Exposition mit meteorologischem Wasser werden die Kationen sukzessive herausgelöst und die physikalische Bindung aufgehoben. Dann reicht eine kleine externe Erschütterung z.B. durch Bauaktivität, den Verflüssigungsprozess einzuleiten. Die Formationen sind in der Regel nicht an der Oberfläche sichtbar, da sie durch jüngere quartäre Schichten überlagert sind. Ihre Detektierung, sowie Kartierung von Ausdehnung und Mächtigkeit sind aber für eine sichere Baugründung von herausragender Bedeutung.

Unter dem auf dem Mündungsdelta des Flusses Nidelv künstlich aufgeschütteten neuen Hafengebiet von Trondheim wurden solche Formationen vermutet. Submarine Rutschungen am Deltahang, die auch kleinere Tsunamis im Fjord auslösten, waren aus der Historie bekannt. Für eine geplante Erweiterung des Hafengebietes und neue Anlagen wurde eine umfassende Erkundung unter den weitläufig versiegelten Flächen angestrebt. In Kooperation mit dem International Centre for Geohazards (ICG), Oslo, und dem Norwegischen Geologischen Dienst NGU, Trondheim, führte LIAG dazu erstmals in Skandinavien scherwellenseismische Untersuchungen durch. Die Ergebnisse zeigen die Untergrundstrukturen mit hochauflösenden Details im Submeterbereich bis zur Tiefe des Grundgebirges in ca. 180 m.