Geologia Alp - Geology of the Alps

Alpy 2007-03-13 10.10UTC 1px-250m

Alpy stanowią część kenozoicznej górotwórczych pas łańcuchów górskich , zwany pas Alpide , że ciągnie za pośrednictwem południowej Europy i Azji od Atlantyku aż do Himalajów . Ten pas łańcuchów górskich powstał podczas orogenezy alpejskiej . Luka w tych łańcuchach górskich w Europie Środkowej oddziela Alpy od Karpat na wschodzie. Orogeneza zachodziła nieprzerwanie, a osiadanie tektoniczne stworzyło luki pomiędzy nimi.

Alpy powstały w wyniku zderzenia afrykańskiej i euroazjatyckiej płyty tektonicznej , w której zniknęła alpejska Tetyda , która znajdowała się dawniej pomiędzy tymi kontynentami . Ogromne naprężenia wywarły osady basenu alpejskiego Tetydy, a jego mezozoiczne i wczesne kenozoiczne warstwy zostały zepchnięte na stabilny ląd eurazjatycki przez przemieszczający się na północ ląd Afryki. Większość z nich miała miejsce w epoce oligocenu i miocenu . Nacisk utworzył wielkie leżące fałdy lub płaszcze , które wyrosły z tego, co przekształciło się w Alpejską Tetydę i pchały na północ, często łamiąc się i przesuwając jedno po drugim, tworząc gigantyczne uskoki naporu . Krystaliczne skały podłoża , które są odsłonięte w wyższych regionach centralnych, to skały tworzące Mont Blanc , Matterhorn oraz wysokie szczyty Alp Pennińskich i Wysokich Taurów ( Stampfli & Borel 2004 ).

Powstanie Morza Śródziemnego jest nowszym zjawiskiem i nie wyznacza północnego zasięgu terranów pochodzących z płyty afrykańskiej.

Granice geologiczne

Mapa tektoniczna Morza Śródziemnego , pokazująca położenie Alp w obrębie innych struktur pasa alpejskiego

Alpy tworzą północy wypukły łuk wokół ich południowo basenu przedpola , w dorzeczu Padu (dokładniej południe jest w rzeczywistości ich zapleczu ). Osady czwartorzędu i neogenu w tym basenie leżą niezgodnie nad najbardziej wysuniętymi na południe jednostkami ciągu . W północno-wschodniej, na południe, zanurzanie i wewnętrznie wbiliśmy kenozoik Przedgórza depozyty ( fliszowe i molasowego ) znajdują. Ten bawarsko - szwajcarski basen przedgórza nazywany jest basenem Molasy . Osady basenu przedpola są nasuwane od południa przez nasuniętą czoło płaszczowin alpejskich. W Szwajcarii basen Molasse jest otoczony na północny zachód przez góry Jura , zewnętrzny pas fałdowo-nasunięty , który można postrzegać jako geologicznie część Alp. Zachodnia część basenu Molasse tworzy płaskowyż Mittelland pomiędzy Alpami a Jurą. Położenie Jury wciąż jest tematem do dyskusji. Możliwym czynnikiem tektonicznym jest północno-południowe rozszerzenie Górnego Renu Graben na północy.

Alpy przechodzą dość płynnie w następujące pokrewne pasma górskie: Apeniny na południowym zachodzie, Dinarydy na południowym wschodzie i Karpaty na północnym wschodzie. Na wschodzie Alpy ograniczają Basen Wiedeński i Basen Panoński , gdzie następuje rozciąganie skorupy ziemskiej ze wschodu na zachód.

Struktura geologiczna

Alpy mają złożoną geologię, ale ogólna struktura jest taka sama jak w przypadku innych łańcuchów górskich powstałych w wyniku zderzenia kontynentów .

Podziały

Alpy często dzieli się na Alpy Wschodnie , Środkowe i Zachodnie , mimo że granice między tymi poddziałami są arbitralne. Podział między Alpami Wschodnimi i Środkowymi to w przybliżeniu linia między St. Margrethen , Chur i Sondrio ; podział na Alpy Środkowe i Zachodnie jest niejasny ( Pfiffner 2009 , s. 25). Główny szew (duża strefa ścinania ) w Alpach nazywa się Szewem Periadriatycznym i biegnie przez Alpy ze wschodu na zachód. Jest to granica pomiędzy materiałami z płyt (dawnych) europejskich i adriatyckich . Na południe od tej linii znajdują się złożone i przesunięte jednostki Alp Południowych .

Na północ od Periadriatic szwem, skały z trzech głównych paleogeograficzne „domen” znajdują się: the helvetic lub Dauphinois The Penninic i Austroalpine domen. Podział ten jest dokonywany zgodnie z paleogeograficznym pochodzeniem skał: strefa helvetic zawiera materiał z płyty europejskiej, materiał strefy austroalpejskiej z płyty adriatyckiej, materiał strefy pennickiej z domen, które istniały pomiędzy dwiema płytami.

Uproszczona mapa geologiczna Alp, pokazująca podział tektoniczny i największe struktury geologiczne. Niektóre szczegóły oparte są na kontrowersyjnych założeniach.

Geologia strukturalna

Pofałdowane warstwy płaszczowiny Helvetic w Dent de Morcles w Szwajcarii

Fałdy i nasunięcia na północ od pokładu periadriatu są z reguły skierowane na północ, dominująca wergencja (kierunek asymetrii fałdów) w tych jednostkach jest skierowana na północ. W Alpach Południowych napory są na południe, więc wergencja jest skierowana głównie na południe.

Większość wychodni w Alpach Wschodnich tworzą skały płaszczowin Austroalpejskich , natomiast na zachodzie płaszczowiny te, z wyjątkiem kilku miejsc (jednostki Dent Blanche i Sesia ), uległy erozji . W Alpach Zachodnich płaszczowiny helweckie można znaleźć na północy i zachodzie, czasami jeszcze pod skałami płaszczowin pennińskich, jak w Prealpes du Sud na południe od Jeziora Genewskiego .

W wielu miejscach w strefie środkowej na północ od pokładu periadriatu można znaleźć duże antyformy zwane antyklinoriami , czasami wyświetlane w wychodniach jako okna . Na wysokości jednego z tych okien (okno Wysokich Taurów ) szew periadriatycki zakrzywia się na północ, co sugeruje, że płyta adriatycka jest w tym konkretnym miejscu sztywniejsza , działając jako tzw. wgłębnik. W centralnej części Szwajcarii wypiętrzenie nastąpiło wzdłuż ciągliwej strefy uskokowej północ-południe zwanej linią Rhône-Simplon . Tak utworzona struktura nazywana jest kopułą Lepontina .

Włamania

W starszych skałach z dolnej skorupy występują intruzje powstałe w trakcie orogenezy hercyńskiej lub tuż po niej . Te wtargnięcia są starsze niż Alpy i nie mają nic wspólnego z ich powstawaniem. Radiometryczne określenie wieku daje około 320  Ma . Można również znaleźć nieco młodsze intruzje felsiczne utworzone przez rozszerzenie permu i triasu .

Intruzje z samych Alp są stosunkowo rzadkie. Największe znajdują się wzdłuż pokładu periadriatu, największym jest granit Adamello . W płaszczowinach Penninic można znaleźć migmatyty i małe wytopy.

Metamorfizm

Skały płaszczowiny helweckiej i austroalpejskiej oraz Alpy Południowe nie doświadczyły wysokiego stopnia metamorfizmu w głównych fazach alpejskich w kenozoiku. Żadne wysokiej klasy skały metamorficzne w tych jednostkach nie staną się metamorficzne z powodu formowania się Alp. Inne możliwości to:

  • pierwotnie pochodziły z niższych rejonów skorupy i dostały się na powierzchnię przez wypiętrzenie , co daje im co najwyżej facje amfibolitowe .
  • w tego Austroalpine nappes eclogites zdarzyć, że powstały podczas kredy okresie, we wczesnej fazie góra budynek nazywany orogenezy Eo-Alpine. Są to wysokogatunkowe skały metamorficzne, ale ich metamorfizm nie jest związany z (późniejszym) powstaniem Alp.

Eklogity kenozoiczne występują w płaszczach Penninic, które zawierają materiał, który przeszedł przez facje blueschist lub eklogit . Te płaszcze pokazują gradient pola Barrovian . Ten rodzaj metamorfizmu może wystąpić tylko wtedy, gdy skała znajduje się pod ciśnieniem – warunkami temperaturowymi , które normalnie występują w płaszczu Ziemi . Oznacza to, że Penninic nappes składać się z materiału, który został pogrążone w płaszczu, a później obducted na skorupie.

Alpejski ( kenozoiczny ) metamorfizm kontaktowy lub Buchan jest rzadkością w Alpach, ponieważ intruzje są rzadkie.

Historia tektoniczna

Alpy to pas fałdowy i oporowy . Fałdowanie i pchanie to wyraz skrócenia skorupy ziemskiej, który jest spowodowany zbieżnymi ruchami płyt europejskiej i adriatyckiej.

Rozpad Pangei

Pod koniec okresu karbońskiego (300  mln lat ) zakończyła się orogeneza hercyńska lub waryscyjska, w której powstał superkontynent Pangea z Gondwany i Laurazji . Na wschód od terranów, które obecnie tworzą Alpy, znajdował się Ocean Paleo-Tetyda .

Działanie wiatru i wody w stanie chemicznie i mechanicznie erozji zniszczyć Hercynic zakresy góry. W permie głównymi złożami w Europie były piaskowce i zlepieńce , produkty erozji w paśmie gór Hercynic. W tym samym czasie nastąpiła ekspansja skorupy ziemskiej, ponieważ pasmo górskie było izostatycznie niestabilne (nazywa się to zawaleniem orogenicznym). W wyniku rozszerzenia powstały baseny wzdłuż osi pasma górskiego i wystąpił wulkanizm felsic . Był to pierwszy etap rozłamu między Europą a Afryką. Ze względu na podnoszący się poziom morza w okresie triasu wschodni brzeg Pangei został zalany. Istniały płytkie morza szelfowe i morza epikontynentalne, w których osadzały się ewaporaty i wapienie .

Jurajski

We wczesnym okresie jurajskim (180  mln lat ) pomiędzy północną (Ameryka Północna i Eurazja) a południową (Afryka i Ameryka Południowa) częścią Pangei zaczął tworzyć się wąski ocean. Skorupy oceanicznym , który został utworzony w procesie znanym jako Ocean Piemont-Liguria . Ten ocean jest powszechnie uważany za zachodnie przedłużenie Oceanu Tetydy . Chociaż nie był z nią tak naprawdę połączony, półwyspowy kawałek skorupy kontynentalnej płyty afrykańskiej, zwany płytą adriatycką, leżał pomiędzy płytą afrykańską i europejską i był zaangażowany w podział formacji Tetydy i wczesnych Alp. Czasami nazwy Alpine Tethys lub Western Tethys Ocean są używane do opisania kilku małych basenów oceanicznych, które utworzyły się na południowy zachód od płyty europejskiej, aby odróżnić je od Oceanu Neo-Tetyda na wschodzie. Ponieważ jura była okresem wysokiego poziomu mórz, wszystkie te oceany łączyły płytkie morza. Na kontynentach przez cały mezozoik tworzyły się płytkie osady morskie (wapienie).

W późnej jurze mikrokontynent Iberia oderwał się od płyty europejskiej, a między dwiema płytami utworzył się Ocean Valais . Zarówno Ocean Piemont-Liguria, jak i Valais nigdy nie były dużymi oceanami, takimi jak dzisiejszy Ocean Atlantycki. To, co mogło wyglądać, to otwarcie poniżej Morza Czerwonego , ciągnące się w dół przez Afrykę, tworzące Wielką Dolinę Ryftową . W końcu nowy ocean przebije się przez wschodnią Afrykę w miarę rozwoju szczeliny, oddzielając dużą część lądu od głównego kontynentu.

Kiedy pod koniec jury płyta adriatycka zaczęła przesuwać się w kierunku płyty europejskiej, we wschodnich Alpach utworzyły się rowy oceaniczne . W nich osadzały się osady głębinowe, takie jak radiolaryty i lutyty .

Faza eo-alpejska w kredzie

Rozbieżny ruch europejskich i afrykańskich płyt została stosunkowo krótkotrwałe. Gdy między Afryką a Ameryką Południową utworzył się Ocean Atlantycki (około 100  mln lat temu ), Afryka zaczęła się przesuwać na północny wschód.

W wyniku tego procesu miękkie warstwy osadów oceanicznych w Oceanach Tetydy alpejskiej zostały skompresowane i pofałdowane, gdy były powoli wypychane w górę. Złapany w środku łączących się kontynentów, obszar Morza Tetydy między Afryką a Eurazją zaczął się kurczyć, gdy oceaniczna skorupa przesunęła się pod płytę Adriatyku. Ogromne siły działające w dolnym podłożu kontynentalnym spowodowały, że europejska baza pochyliła się w dół do gorącego płaszcza i miękła. Południowy (afrykański) ląd następnie kontynuował ruch na północ przez około 1000 km (600 mil). Uważa się, że powolne fałdowanie i fałdowanie osadów wynurzających się z głębin początkowo utworzyło serię długich łuków wysp wulkanicznych ze wschodu na zachód . Skały wulkaniczne wytworzone w tych łukach wyspowych znajdują się wśród ofiolitów płaszczowin Penninic.

W późnej kredzie doszło do pierwszego zderzenia kontynentalnego, gdy północna część płyty podrzędnej Adriatyku zderzyła się z Europą. Nazywa się to fazą eo-alpejską i czasami uważa się ją za pierwszą fazę formowania się Alp. Odkształcona w tej fazie część płyty Adriatyku jest materiałem, który później uformował płaszcze Austroalpejskie i Alpy Południowe. W niektórych fragmentach Oceanu Piemont-Liguria, obecnie w płaszczowinach pennickich, można również rozpoznać fazę deformacji eo-alpejskiej.

Oprócz pasa fałdowania i nasunięcia eo-alpejskiego inne regiony nadal znajdowały się w domenie morskiej w okresie kredy. Na południowych krańcach kontynentu europejskiego płytkie morza tworzyły osady wapienne, które później (w Alpach) zostały włączone do płaszczowin helweckich. W tym samym czasie w głębinach oceanów Piemont-Liguria i Valais miała miejsce sedymentacja gliny beztlenowej . Ta glina stała się później łupkami Bündner z płaszczowin Penninic.

Paleocen i eocen

Kiedy skorupa oceaniczna Piemont-Liguria całkowicie uległa subdukcji pod płytą adriatycką w paleocenie , mikrokontynent Briançonnais , według niektórych fragmentów płyty iberyjskiej , dotarł do strefy subdukcji. Mikrokontynent Briançonnais i Ocean Valais (z łukami wysp) podpłynęły pod płytę Adriatyku. Podczas eocenu przebywali na głębokości około 70 km (45 mil) pod powierzchnią , docierając do facji eklogitów i wpadając na migmatytów . Materiał ten stał się później płaszczami Penninic, ale duża część terranu Briançonnais uległa dalszemu wtopieniu w płaszcz i została utracona. Tymczasem na powierzchni górna skorupa płyty adriatyckiej (późniejsze płaszczowiny austroalpejskie) została narzucona na skorupę europejską. Była to główna faza kolizji w tworzeniu Alp.

Oligocen i miocen

Kiedy płyta subdukcji oderwała się (znana jako slab breakoff, slab pull ) i odpadła, subdukowana skorupa zaczęła się przesuwać w górę. Doprowadziło to do wypiętrzenia pogrubionej skorupy kontynentalnej, co w miocenie doprowadziło do jej rozszerzenia . W przypadku Alp rozszerzenie mogło nastąpić tylko w kierunku zachód-wschód, ponieważ płyta Adriatyku wciąż zbiegała się od południa. Wyewoluowała ogromna strefa naporu, która później stała się Złożem Periadriatu . W strefie uwzględniono również ścinanie prawoskrętne wynikające z rozbudowy z zachodu na wschód. Z wyjątkiem materiału allochtona austroalpejskiego, napór ten wyewoluował na granicy płyty adriatyckiej i europejskiej. Centralne strefy Alp podniosły się, a następnie uległy erozji. W ten sposób powstały okna i kopuły tektoniczne, takie jak okno Hohe Tauern .

W międzyczasie napory płaszczowin Penninic i Austroalpine posuwały się naprzód, popychając cały materiał na swojej drodze na północ. Z powodu tego nacisku rozwinął się dekolt, nad którym nastąpiło pchnięcie. Pchnięty materiał zamieni się w helweckie płaszcze.

Płyta Adriatyku zaczęła się obracać w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara.

Czwartorzędowy

Po subdukcji skorupy oceanicznej przez europejskie płyty zderzenie prawie całkowicie ustało w Alpach Zachodnich i Centralnych ( patrz mapa Rysunek 2 ). W niektórych obszarach te części są nadal podnoszone do 2,5 mm/rok. Uważa się , że jest to spowodowane głównie odbiciem po utracie wagi w wyniku topnienia czap lodowych po ostatniej epoce lodowcowej , intensywnej erozji podczas zlodowacenia oraz niektórych procesów zachodzących w litosferze i płaszczu . Płyta adriatycka, popychana przez płytę afrykańską, nadal obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara wokół osi w pobliżu Ivrea w północno-zachodnich Włoszech i jest subdukowana w Alpach Wschodnich i powoduje tam wypiętrzenie (napór).

Geomorfologia

Dzisiejsze formowanie się alpejskiego krajobrazu jest zjawiskiem niedawnym – ma zaledwie około dwóch milionów lat. Od tego czasu pięć znanych epok lodowcowych w dużym stopniu przyczyniło się do przemodelowania regionu. Ogromne lodowce, które wypływały z górskich dolin, wielokrotnie pokrywały całą szwajcarską równinę i spychały wierzchnią warstwę gleby w niskie, faliste wzgórza, które można dziś zobaczyć. Wydobyli jeziora i zaokrąglili wapienne wzgórza wzdłuż północnej granicy.

Ostatni wielki postęp lodowca w Alpach zakończył się około 10 000 lat temu, pozostawiając duże jezioro znane obecnie jako Jezioro Neuchâtel . Lód w tym regionie osiągnął około 1000 m (0,6 mil) głębokości i wypłynął z regionu za Jeziorem Genewskim około 100 km (60 mil) na południe. Dziś w lasach tego regionu znajdują się rozrzucone duże granitowe głazy. Były one przenoszone i popychane przez lodowce, które wypełniały tę część zachodniej równiny przez około 80 000 lat podczas ostatniej epoki lodowcowej . Z ich składu można było dokładnie określić obszar, z którego wyruszyli w podróż. Uważa się, że wraz z zakończeniem ostatniej epoki lodowcowej klimat zmienił się tak szybko, że lodowce cofnęły się z powrotem w góry w ciągu zaledwie 200-300 lat.

Oprócz pozostawienia przypominającego Arktykę pustkowia z jałowej skały i żwiru, ogromna morena materiału, która została zrzucona na przedzie lodowców, zablokowała ogromne masy roztopionej wody, która w tym okresie wylewała się na centralną równinę. Powstało ogromne jezioro, które przez wiele lat zatapiało region na głębokość kilkuset metrów. Starą linię brzegową można zobaczyć w niektórych miejscach wzdłuż niskich wzgórz u podnóża gór – wzgórza faktycznie są polodowcowymi morenami bocznymi. W miarę jak Aare , które teraz odprowadza zachodnią Szwajcarię do Renu , w końcu otworzyła naturalną zaporę, poziom wody na równinie spadł prawie do obecnego poziomu.

W ciągu ostatnich 150 lat ludzie zmienili przepływ i poziomy we wszystkich rzekach, a większość rozległych terenów podmokłych i małych jezior zniknęła w wyniku działalności rolniczej i innych działań.

Sugeruje się, że wysokość gór w Delfinach jest ograniczona przez erozję lodowcową , efekt zwany piłą lodowcową .

Badania geologiczne

Alpy były pierwszym systemem górskim, który był intensywnie badany przez geologów, a wiele terminów geologicznych związanych z górami i lodowcami powstało właśnie tam. Termin Alpy został zastosowany do systemów górskich na całym świecie, które wykazują podobne cechy.

Geofizyka

W latach 80. i 90. kilka zespołów rozpoczęło mapowanie struktur w dolnej skorupie za pomocą sejsmologii . W rezultacie uzyskano szereg szczegółowych przekrojów geologicznych głębokich struktur poniżej Alp. Kiedy badania sejsmiczne połączy się z wnioskami z badań grawitacyjnych i tomografii płaszcza, można zmapować płytę subdukcji płyty europejskiej. Tomografia pokazuje również niektóre starsze oderwane płyty głębiej w płaszczu.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki