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Die Alpen

Der alpine Gebirgsgürtel
Der alpine Gebirgsgürtel

Ungefährer Verlauf des Alpinen Gebirgsgürtels;
Originalarbeit US Central Intelligence Agency's World Factbook.

Jo Weber

Entstehung der Alpen - Alpidische Orogenese




Orogenese

Faltengebirge

Die Erdoberfläche setzt sich nach der Theorie der Plattentektonik aus sieben größeren und einigen kleineren Lithosphärenplatten (Kontinentalplatten) zusammen, die sich mit einigen cm pro Jahr gegeneinander verschieben. Treffen zwei Platten aufeinander, treten Schubkräfte auf, die zu einer Auffaltung oder Stapelung der Krustengesteine führen. Hierdurch entsteht entlang der Plattengrenze eine Gebirgskette. Vor ca. 30–50 Millionen Jahren, begann so die Auffaltung der Alpen durch die Kollision der Eurasischen mit einem Teil der Afrikanischen Platte.. Faltengebirge entstehen, wenn mindestens zwei Platten der Erdkruste sich aufeinander zubewegen und aufeinander Druck ausüben, was dazu führt, dass die Kruste in der Kontaktzone der beiden Platten verformt und emporgedrückt („aufgefaltet“) wird. Faltengebirge sind die häufigste Hochgebirgsform auf der Erde. (wiki) Faltengebirge sind an konvergierenden Plattenrändern durch Einengung und Hebung (Orogenese) entstandene Gebirge, deren Bau überwiegend durch Faltung, meist aber auch durch Deckenüberschiebungen (Deckenbau) gekennzeichnet ist. Fast alle „jungen“ Faltengebirge der Erde sind in den letzten 20 bis 40 Millionen Jahren in der alpinen Gebirgsbildung, der letzten dieser Phasen, entstanden. In dieser Phase entstanden unter anderem der Hohe Atlas, die Pyrenäen, die Alpen und die Karpaten, die Dinariden, die Gebirgszüge der Türkei, das Zagros-Gebirge in Persien, der Himalaya und die westlichen Gebirge von Burma, Thailand und Indonesien. In der heutigen Alpenregion wurden die Ausgangsgesteine in mehreren Meeresräumen abgelagert; die damals gebildeten Meeressedimente waren bis zu einigen Kilometern dick und wurden in einem komplizierten Prozess, dessen Hauptphase vor etwa 70 Millionen Jahren begann, zu einem Gebirge aufgefaltet Alte Faltengebirge sind weitgehend abgetragen und nur noch geologisch-stratigraphisch definierbar (z B. Varisziden). Die plattentektonische Konstellation der Erdneuzeit (Känozoikum) führte zur Entstehung eines Faltengebirgsgürtels (engl. alpine chain) entlang konvergierender Plattenränder, wobei der Baustil echter Faltengebirge nur teilweise verwirklicht ist. (GeoDZ) Die geologische Auffaltung der Alpen als mehrstufiger Prozess begann vor etwa 135 Millionen Jahren an der Wende von der Jura- zur Kreidezeit, hatte die letzte wichtige Phase vor etwa 30 bis 35 Millionen Jahren im Tertiär, hält aber in abgemildeter Form noch weiter an


Deckengebirge und Überschiebungsdecken

Deckengebirge sind Gebirge, welche großteils aus tektonischen Decken, Überschiebungs- oder Schubdecken durch starken seitlichen Schub ohne Ausweichmöglichkeit aufgebaut oder über weite Flächen von einer Decke überschoben wurden. Diese o.a. Decken sind flache oder gewellte Gesteinskörper in Faltengebirgen, die oft mehrere Kilometer mächtig sind und eine Ausdehnung von bis zu mehreren tausend Quadratkilometern besitzen können. Die verschobenen Gesteinskörper können von ihrem Ursprungsgebiet, der Deckenwurzel, bis zu ihrem vorderen Rand, der Deckenstirn, viele Kilometer und sogar über 100 km bewegt worden sein. Decken, die unter Mitwirkung der Schwerkraft an gering geneigten Flächen abgeglitten sind, werden als Gleitdecke bezeichnet.

In Faltengebirgen sind oft mehrere jeweils durch Verwerfungen voneinander getrennte Decken übereinander geschoben und bilden ein Deckensystem. Die Decken im jeweiligen Überschiebungsgebiet bezeichnet man auch als allochthon, darunter liegende nicht verschobene Krustenbereiche hingegen als autochthon. Parautochthone Decken sind im Vergleich zu ihrem Ursprungsort nur leicht verschoben.

Ursache einer Deckenbildung ist starker seitlicher Druck auf schon vorhandene Wölbungen der Erdkruste, der meist auf großräumige Plattentektonik zurückgeht. Diese Vorgänge bei der Kollision von Meeres- oder Kontinentalplatten wurden in den 1970er Jahren erkannt und gehen vermutlich auf Bewegungsvorgänge im oberen Erdmantel zurück. Wenn nun ein Stück der Erdkruste (siehe Lithosphäre) von sehr starker tektonischer Einengung betroffen ist, kann es auf einer flach ansteigenden, festeren Unterlage zu einer horizontalen Überschiebung über andere, benachbarte Gesteins- oder Gebirgskörper kommen. Im Detail ist der Mechanismus der Deckenbildung nicht völlig geklärt. Bei der Überschiebung der im Vergleich zu ihrer Ausdehnung sehr dünnen Gesteinspakete spielt ein erhöhter Porenwasserdruck eine Rolle, durch den die Decke gleichsam nach oben gedrückt und ihr Widerstand auf der Gleitfläche stark verringert wird. Auch das Vorhandensein von nachgiebigen Schichten wie Salzlagern, Mergeln oder Tonsteinen unterstützt die Bildung von Deckenbahnen.1 In den Alpen bestehen große Teile des Gebirges aus weit überschobenen Deckensystemen. So sind die Decken der Nördlichen Kalkalpen, der Grauwackenzone und begleitende Gesteine mindestens 150 km über ihr Unterlager überschoben worden, wahrscheinlich betrug die Transportweite jedoch mehr als 1000 km. Auch die Gesteine des Penninikums und des Helvetikums in der Schweiz, in Frankreich und in Österreich sind als Decken über ähnliche Entfernungen transportiert worden. Dies gilt ebenfalls für große Gebiete im Apennin, in den Karpaten und den anderen Gebirgen der alpidischen Orogenese wie dem Himalaya.


Tektonische Fenster

Als Fenster oder tektonisches Fenster wird ein durch Erosion oder horizontale Erdkrustenbewegungen freigelegter (aufgeschlossener) Teil des Untergrundes einer tektonischen Decke bezeichnet. Sie kommen häufig in jenen Faltengebirgen wie den Alpen vor, deren Aufbau (Tektonik) stark durch Überschiebungen geprägt ist. Solche Fenster treten als Öffnungen oder Lücken in einer weiträumigen Überschiebungsdecke zutage, wobei die im Untergrund liegenden – meist älteren – Gesteine der überschobenen Decke zutage treten. Dadurch wird inmitten ursprünglich tiefer liegender Gesteine bzw. Formationen ein ursprünglich höher liegender Teil der Erdkruste sichtbar. Die Gesteine im Fenster liegen demnach tektonisch tiefer (tektonisch Liegendes) als ihre Rahmengesteine und sind rundum von tektonisch höher liegenden Gesteinen (tektonisch Hangendes) umgeben. Sie erlauben somit wie durch ein Fenster den Einblick in den geologischen Untergrund. Meistens sind ältere Gesteine über jüngere überschoben, nur in speziellen geologischen Situationen ist dies umgekehrt. Von einem Halbfenster spricht man, wenn dieser Aufschluss des Untergrundes nicht an allen Seiten von den Gesteinen der Decke umgeben ist. Das Pendant zum geologische Fenster ist die Tektonische Klippe. Der Abstand zwischen einer Klippe und einem Fenster gibt die minimale Überschiebungslänge an.

In Gebirgen – insbesondere jungen Faltengebirgen – findet man Fenster vielfach in Tälern oder im Kern von Antiklinalen (Sätteln). Die zwei größten Fenster in den Ostalpen sind das Unterengadiner Fenster (Ostschweiz) und das Tauernfenster (Salzburg/Kärnten). Kleinere Fenster sind im Westen u.a. das Vättner Fenster und das Gargellenfenster, im Osten das Semmeringfenster und an der ungarischen Grenze das Rechnitzer Fenster.



Tektonische Klippen

Als Klippe wird in der Tektonik der Teil einer tektonischen Decke (Überschiebungsdecke) bezeichnet, der durch Erosion vollständig vom Hauptkörper der Decke abgetrennt und dadurch nicht mehr in physischem Kontakt mit diesem ist. Klippen liegen tektonisch höher (Hangendes) als die Nebengesteine und sind rundum von tektonisch tiefer liegenden Gesteinen, dem Liegenden, umgeben. In aktiven Gebirgen wie den Alpen findet man Klippen hauptsächlich als Gipfel (Klippen) bzw. hohe Gebirgskämme aufbauende Einheiten oder im Kern von Synklinalen (Mulden). Musterbeispiel einer tektonischen Klippe sind die Mythen in den Schweizer Alpen. Sie liegen zwischen dem Talkessel von Schwyz, den sie im Nordosten abschliessen, und dem Alptal.Geologisch sind die Mythen penninische Klippen, das heisst Überbleibsel der mittelpenninischen Decken. Heute steht fest, dass Entstehungsort und heutige Lage der Mythen nicht identisch sind. Die Gesteine sind in einem Teil des Ur-Mittelmeeres entstanden und wurden von dort beim Aufbau der Alpen durch den faltenartigen Zusammenschub des Ozeanbodens nahezu 150 km nordwärts gedrängt. Im Verlauf der Hebung der Alpen haben Wasser und Eis das Relief herausgearbeitet, höhere Decken zerstört und abgetragen und nur noch Relikte – die heutigen Felspyramiden – zurückgelassen. Schliesslich formten während der letzten zwei Millionen Jahre Gletscher in den Eiszeiten das Relief. In der letzten Kaltzeit (etwa 70'000 Jahre v. Chr.) bedeckte der vereinte Reuss-Muota-Gletscher den Talkessel. Im Raum Schwyz erreichte der Eispanzer eine Mächtigkeit von rund 800 Metern; demzufolge ragten die Mythen als Felseninsel heraus. Entsprechend sind an den beiden Bergen auch heute noch Relikte von Moränen zu beobachten. Grösstenteils sind diese jedoch von nacheiszeitlichen Bergstürzen aus dem Mythengebiet zugedeckt worden. Das Pendant zur tektonischen Klippe ist das tektonische Fenster, die Öffnung oder Lücke in einer Überschiebungsdecke.



Alpidische Orogenese

Die Alpidische Orogenese bezeichnet die bislang letzte globale Gebirgsbildungsphase der Erdgeschichte, in der auch die Alpen gebildet wurden.

Es gab zwei orogene Phasen. Die eo-alpine (frühalpine) Orogenese fand vom späten Jura bis zur oberen Kreide statt und ist auf die Schließung des Meliata-Ozeans zurückzuführen. (*1) (SCHMID, S. M. et al., 2004). Der Prozess dieser Orogenese reicht von der Kreidezeit über die stärkste Hebungsphase im Miozän vor etwa 20 Ma bis in die Neuzeit, umfasst eine Zeitspanne von rund 100 Ma und klingt seit etwa 5 Ma ab. Die Eiszeiten des Pleistozäns in den letzten 2 Ma prägten dann wesentlich das Aussehen der heutigen Gebirge. Bei dieser Gebirgsbildung wurde der alpidische Gebirgsgürtel mit Atlas, Pyrenäen, balearischen Inseln, Alpen, Karpaten, Apenninen, Rhodopen, Balkan, Anatolien, Kaukasus, Hindukusch, Karakorum, Himalaya bis zu den westlichen Gebirgen Indochinas und Malaysias geformt.

Die geologische Auffaltung der Alpen als mehrstufiger Prozess begann vor etwa 135 Ma an der Wende von der Jura- zur Kreidezeit, hatte die letzte wichtige Phase vor etwa 30 bis 35 Ma im Tertiär, hält aber in abgemildeter Form noch weiter an. (Die eigentliche Gebirgsbildung erfolgte im Tertiär und ist das Produkt der Schließung der alpinen Tethys zwischen Apulia und Europa).

Die eigentliche Orogenese der Alpen fand vor etwa 100 bis 20 Millionen Jahren statt, als der afrikanische Kontinent begann, sich auf den europäischen Kontinent zu zubewegen. (Kontinentalverschiebung) . Durch den dabei entstandenen Druck und die Hitze wurden die Sedimentite des Thetys-Meeres stark zusammengepresst und verfestigten sich zu Gesteinsplatten. Als der afrikanische Kontinent weiter nach Norden driftete, wurde das Tethys-Meer zusammengeschoben und seine ozeanischen Gesteinsplatten in einen Tiefseegraben unter das Festland des afrikanischen Kontinents subduziert.

Im Laufe der Zeit hatte der Tiefseegraben vor Afrika schließlich so viel Gestein "geschluckt", dass der Zwischenraum zum europäischen Kontinent immer enger wurde. Es kam zu einer Kollision, das heißt einem Zusammenprall zwischen dem afrikanischen und dem europäischen Kontinent, wobei der afrikanische Kontinent weiter nach Norden drückte. Dadurch wurden große Teile der oft mehrere hundert m mächtigen Gesteinsmassen zusammengeschoben und gefaltet und schoben sich über andere Platten.

Dieser Vorgang wurde alpidische Faltung benannt; insofern bezeichnet man die Alpen als Faltengebirge. Die Schubbewegung des afrikanischen Kontinents in Richtung Norden und die Faltung des Gesteins hatten zwei geologisch interessante Folgen: Viele Gesteine der Alpen liegen heute Hunderte von km von ihrem ursprünglichen Bildungsort entfernt und oft lagert erdzeitgeschichtlich jüngeres Gestein unter viel älterem Gestein. Die in dieser Phase gefalteten Gesteinsplatten drückten stark nach unten in den Erdmantel. Zum Ausgleich dieses Drucks wölbte sich schließlich vor etwa 30 Millionen Jahren das Gestein aus der Tiefe in die Höhe und bildete ein Gebirge. Diesen Vorgang nennt man auch "alpidische Hebung". Einzelne Alpenteile wurden dabei bis zu 30 Kilometer emporgehoben. (*2)

Aus plattentektonischer Sicht gehören die Alpen zu den jungen Deckengebirgen der alpidischen Gebirgsbildung, zu denen auch der Kaukasus und der Himalaya gezählt werden. Die intensive geologische Forschung des vergangenen Jahrhunderts führte zur Vorstellung einer Einengung eines ehemals über 1000 km breiten Ozeans mit Kontinentalrändern, Tiefseebecken und mittelozeanischem Rücken auf die weniger als 100 km Breite der heutigen Alpen.




(*1) Nach SCHMIDT et. al wird vorgeschlagen, dass die Alpen das Produkt von zwei Orogenesen sind: Diese erste Subduktionsphase, die wie bereits beschrieben Ost-West orientiert war, und die damit verbundene Faltung und Aufschiebung von Krustenmaterial stellt damit die kretazische Orogenese dar. Der noch bestehende Nordpenninische Ozean bildete während dieser Orogenese den Sedimentationsraum für diese frühen, kretazischen Alpen und dem Eurasischen Plattenrand.

(*2) Tw. zitiert: Kinateder, B., Die Entstehung der Alpen -Vom urzeitlichen Meer zum höchsten Gebirge Europas; Helles-Koepfchen.de




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