Ein Salzstock ist die bekannteste Form einer geologischen Salzstruktur. Salzstrukturen im geologischen Sinne sind alle Deformationstrukturen, die durch den Einfluss von in geologischen Zeiträumen fließfähigen Salzgesteinen entstanden sind. Daher umfassen Salzstrukturen sowohl geologische Gebilde, die aus deformierten Salzgesteinen bestehen, wie Salzstöcke und Salzkissen, als auch umgebende gleichzeitig entstandene Strukturen, die aus anderen Sedimentgesteinen bestehen, wie Randsenken. Salzstrukturen treten ausschließlich in der oberen Erdkruste auf (in Tiefen von bis 15 km) und können bis an die Erdoberfläche reichen. Die allgemeinen Theorien zur Entstehung der Salzstrukturen sind im Artikel Salztektonik zusammengefasst.
Das für die Entstehung von Salzstrukturen notwendige Salzgestein ist ein chemisches Sediment aus der Gruppe der Eindampfungsgesteine (Evaporite). Es besteht überwiegend aus dem Mineral Halit. Die sedimentäre Entstehung von Evaporiten wurde bereits 1877 von Carl Ochsenius mit der Barren- oder Schwellentheorie formuliert.Carl Ochsenius: Die Bildung der Steinsalzlager und ihrer Mutterlaugensalze unter specieller Berücksichtigung der Flötze von Douglashall in der egeln’schen Mulde. C. E. M. Pfeffer, Halle 1877.
Arten von Salzstrukturen Salzstöcke mini|Video zum Salzvorkommen und Salzbergbau in Deutschland (1:52 min)|thumbtime=94 Die auffälligsten Salzstrukturen sind Salzstöcke (auch Salzdiapire genannt, engl. salt diapir) und Salzmauern (engl. salt walls oder auch diapiric walls).M. R. Hudec, M. P. A. Jackson: The salt mine: a digital atlas of salt tectonics. (= Bureau of Economic Geology Udden Book Series. Nr. 5 und AAPG Memoir. Band 99). 2011, ISBN 978-0-615-51836-7. Salzdiapire sind säulenförmige, pilzartige oder umgekehrt tropfenförmige Gebilde, die bis zu 10 km Höhe erreichen können und von jüngeren Sedimentgesteinen umgeben sind. Salzmauern sind ebenfalls hohe, jedoch lateral ausgedehnte Salzstrukturen, die meist einem Versatz an der Basis der Salzschicht folgen.
Der unten abgebildete Längsschnitt durch das Nordwestdeutsche Becken zeigt einige Salzstöcke, deren Wurzelzone im Zechstein und teilweise auch im Oberrotliegend liegt (die Kombination von Zechstein- und Oberrotliegend-Salz in einem Salzstock, die so nur aus dem nördlichen Norddeutschland bekannt ist, wird auch „Doppelsalinar“ genannt.F. Kockel, P. Krull (Projektleiter): Endlagerung stark wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in tiefen geologischen Formationen Deutschlands. Untersuchung und Bewertung von Salzformationen. Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover 1995 ( 6,2 MB).)
Salzkissen Salzkissen (engl. salt pillows) sind Aufwölbungen der Salzschicht, deren Deckschichten noch relativ intakt sind, d. h. keine nennenswerten tektonischen Störungen aufweisen. Die Bezeichnung Salzantiklinale steht für langgestreckte Salzaufwölbungen mit intaktem Deckgebirge.
Randsenken Durch die Verdrängung bzw. Abwanderung des Salzgesteins in eine Salzstruktur werden benachbarte Bereiche des Deckgebirges abgesenkt, was sich an der Oberfläche durch lokale Beckenstrukturen ausdrückt. Solche Strukturen werden als periphere Randsenken (engl. peripheral sinks), Randsynklinalen (engl. rim synclines)F. Trusheim: Über Halokinese und ihre Bedeutung für die strukturelle Entwicklung Norddeutschlands. In: Zeitschrift der Deutschen Geologischen Gesellschaft. Band 109, 1957, S. 111–158. oder Minibecken (engl. minibasins)M. R. Hudec, M. P. Jackson, D. D. Schultz-Ela: The paradox of minibasin subsidence into salt: Clues to the evolution of crustal basins. In: Geological Society of America Bulletin. Band 121(1-2), 2009, S. 201–221. bezeichnet. In diesen Strukturen werden jüngere Sedimente akkumuliert. Man unterscheidet zwischen primären Randsenken, die sich neben Salzkissen bilden und in denen die Mächtigkeit der Beckenfüllung auch zur Salzstruktur hin abnimmt und sekundären Randsenken, die sich neben Diapiren befinden und in denen die Mächtigkeit der Beckenfüllung zur Salzstruktur stetig zunimmt. Umgekehrt, nimmt der Betrag der Absenkung in sekundären Randsenken mit zunehmender Entfernung vom Salzstock kontinuierlich ab. Deshalb kann im Deckgebirge zwischen zwei benachbarten Salzstöcken eine Antiform entstehen, die als Schildkrötenstruktur (engl. turtle back structure) bezeichnet wird, weil sie in seismischen Profilen dem Umriss eines Schildkrötenpanzers ähnelt. Dabei ist auf halber Strecke zwischen den Diapiren die ursprüngliche Salzschicht am mächtigsten, in Richtung der Diapire dünnt sie zunehmend aus.
Salzdecken Salzdecken (engl. salt canopy) sind eine fortgeschrittene Form des Salzdiapirismus. Sie entstehen, wenn nach Durchbruch des Diapirs weiter Salz durch das Deckgebirge gepresst (extrudiert) wird und an der Oberfläche ausfließt. Dabei bildet sich schließlich eine allochthone Salzschicht, die meist keine Verbindung mehr zum primären (autochthonen) Salzlager hat und das ursprüngliche Deckgebirge großflächig überlagert. Ein Typusgebiet für derartige Salzstrukturen ist der tiefe Teil des nördlichen Schelfs des Golfs von Mexiko. Während dort die Salzdecken von post-extrusiven Schichten überlagert werden und zudem tief unter dem Meer liegen, findet sich im Zagrosgebirge im heutigen Iran extrudiertes Salz direkt an der Erdoberfläche. Dieses Phänomen, das nur aufgrund des extrem trockenen Klimas dort auftreten kann, wird als Salzgletscher, oder nach der persischen Vokabel für Salz auch als Namakier bezeichnet.J. K. Warren: Evaporites: Sediments, Resources and Hydrocarbons. Springer, Berlin / Heidelberg / New York 2006, ISBN 3-540-26011-0, S. 375–452, Kapitel Salt tectonics.
Entstehung von Salzstöcken im Norddeutschen Becken Das Nordwestdeutsche Becken ist Teil eines größeren zentraleuropäischen Beckensystems und weltweit eines der Typusgebiete für Salzstrukturen, insbesondere Salzstöcke und Salzmauern. Die Entstehung der Salzstrukturen in diesem Becken lässt sich wie folgt beschreiben: Vor ca. 260 Millionen Jahren (im oberen Perm, im deutschen Sprachraum auch Zechstein genannt) befand sich Mitteleuropa in der ariden Klimazone. In Teilen des heutigen nördlichen Mitteleuropas und des heutigen Nordseeraumes senkte sich die Erdkruste ab und bildete ein großflächiges, intrakontinentales Sedimentbecken, dessen Oberfläche unter Meeresspiegelniveau absank. Ein Grabenbruch zwischen dem heutigen Norwegen und dem heutigen Grönland, das damals noch direkt mit Europa verbunden war, bildete eine Verbindung mit dem Ozean im Norden, sodass das Becken sich mit Meerwasser füllte. Dieses Flachmeer wird entsprechend den Ablagerungen, die es hinterließ, als Zechsteinmeer bezeichnet, das Becken, in dem es sich ausbreitete, als Zechsteinbecken (die „Zechsteinzeit“ ist ebenfalls nach diesen Ablagerungen benannt). Eine hin und wieder auftretende Unterbrechung des Wasseraustausches mit dem Weltmeer und das trockenheiße Klima führten zur mehrfachen, mehr oder weniger vollständigen Verdunstung des Wassers. Der dadurch hervorgerufene Anstieg der Konzentration im Meerwasser gelöster Salze führte zur Ausfällung und Ablagerung von Karbonaten (Kalkgesteine) und vor allem von Sulfaten (vorwiegend Gips) und Chloriden (vorwiegend Steinsalz), sogenannten Evaporiten. Nach weniger als 10 Millionen Jahren war dieses Wechselspiel aus Verdunstung des Meerwassers und Wiederauffüllung des Beckens beendet und die durch weitere Absenkung (Subsidenz) der Erdkruste mittlerweile 500 bis zu 3000 Meter Mächtigkeit aufweisenden Salzschichten wurden von Ablagerungen der geologischen Zeitalter der Trias, des Jura, der Kreide und des Känozoikums überlagert. In einigen Bereichen des Zechsteinbeckens kam es bereits während der Frühen Trias zu Dehnungsbewegungen der Erdkruste, die auf die Fernwirkung plattentektonischer Vorgänge zurückgingen. Dies initiierte den Aufstieg des Salzes (Salztektonik), welches unter der Druckeinwirkung des immer mächtiger werdenden Deckgebirges visko-elastisch reagiert – vergleichbar mit Eis- und Gletscherbewegungen – und zudem eine geringere Dichte als die überlagernden und umgebenden Sedimentgesteine besitzt. Das Salz drang bevorzugt an oder in diesen „Schwächezonen“ nach oben. Dabei wurden die Deckschichten nach oben gewölbt oder zur Seite gedrückt. In der Umgebung der Salzstöcke wanderte das Salz hingegen ab und an der Erdoberfläche darüber bildeten sich periphere Randsenken. Während der späten Trias und dem Jura setzte sich die Dehnung der Erdkruste fort, was in weiteren Teilen des Zechsteinbeckens die Bildung von Salzstöcken auslöste. Bereits aktive Salzstöcke setzten ihren Aufstieg fort. Konvergente Krustenbewegung führte während der Oberkreide vor allem am Südrand des ehemaligen Zechsteinbeckens zur horizontalen Einengung der Salzstöcke.
Wechselwirkungen mit der Geländeoberfläche mini|Der Buntsandsteinfelsen von Helgoland wurde von einem Salzstock aus dem Untergrund der Nordsee an die Meeresoberfläche gedrückt Die Anwesenheit eines Salzstockes im Untergrund fällt vor allem dann auf, wenn er erosionsbeständige Gesteine nach oben gedrückt hat, sodass an der Erdoberfläche ein Bergrücken entsteht. Solche Höhenzüge finden sich in Deutschland vor allem im nördlichen Harzvorland, z. B. der Elm oder die Asse (siehe auch → Breitsattel, → Schmalsattel).
In regenreichem Klima bildet das leicht lösliche Salz (in erster Linie Halit) im Dachbereich eines dicht an die Geländeoberfläche heranreichenden oder sogar ohne jede Überdeckung anstehenden Salzstocks infolge von Subrosion eine horizontale Fläche, den sogenannten Salzspiegel aus. Dieser wird dann von einem Residualgestein überlagert, in der Regel Dolomit, Gips oder eine Mischung aus beidem (sogenannter Gipshut). In sehr trockenen Klimaten wird das zur Erdoberfläche aufgedrungene Salz hingegen nicht ausgewaschen und kann ausfließen und mehrere hundert Meter hohe Berge oder Salzgletscher bilden.
Verbreitung Salzstöcke sind ein weltweit verbreitetes Phänomen, das auftritt, sobald die Mächtigkeit der Salzschicht ausreichend groß ist, um Salzbewegungen zu ermöglichen. In Mitteleuropa sind sie vor allem im Bereich des ehemaligen Zechsteinbeckens zu finden, welches sich von Südengland bis Mittelpolen und von der Zentralen Nordsee bis nach Mitteldeutschland erstreckte. mini|Satellitenaufnahme mit Ausbissen von Salzdomen und davon ausgehenden Salzgletschern (dunkel) im iranischen Zāgros-Gebirge mini|Residualgips eines an die Erdoberfläche durchgebrochenen Salzstocks (das helle Material in der linken Bildmitte) in einem Küstenaufschluss auf Cape Breton Island, Nova Scotia, Kanada. Beispiele für Salzstöcke oder darin befindliche Salzbergwerke sind: Salzstöcke des Zechsteins Lüneburg in Niedersachsen Arendsee in Sachsen-Anhalt, der Arendsee befindet sich in einer Subrosionssenke über dem Salzstock der Kalkberg in Bad Segeberg in Schleswig-Holstein Sperenberg in Brandenburg Rüdersdorf in Brandenburg der Salzstock Conow in Mecklenburg-Vorpommern Inowrocław (Hohensalza) in Polen die Schachtanlage Asse, ein Endlagerstandort für radioaktive Abfälle der Salzstock Gorleben-Rambow, ehemaliger Kandidat für einen Endlagerstandort für radioaktive Abfälle der Salzstock Lesum im Bremer Gebiet Salzstöcke sonstiger Salinarserien die Salzstöcke im East Texas Basin, Ablagerungen des Oberjura (Louann-Gruppe)Debra H. Wood, Alice B. Giles: Hydrocarbon Accumulation Patterns in the East Texas Salt Dome Province. (= Geological Circular. 82-6). Bureau of Economic Geology, The University of Texas at Austin, Austin (TX) 1982. ( 19 MB) Salzdome im Basko-Kantabrischen Becken (Nord-Spanien), Ablagerungen der oberen Trias („Iberischer Keuper“)