Альпы являются частью кайнозойского орогенного пояса горных цепей , называемого Альпийским поясом , который тянется через южную Европу и Азию от Атлантики до Гималаев . Этот пояс горных цепей образовался во время альпийского орогения . Разрыв в этих горных цепях в центральной Европе отделяет Альпы от Карпат на востоке. Орогение происходило непрерывно, а тектоническое опускание создало разрывы между ними.
Альпы возникли в результате столкновения африканской и евразийской тектонических плит , в результате чего Альпийский Тетис , который ранее находился между этими континентами , исчез. Огромное давление было оказано на осадки бассейна Альпийского Тетиса, и его мезозойские и раннекайнозойские слои были прижаты к стабильному евразийскому массиву суши движущимся на север африканским массивом суши. Большая часть этого произошла в олигоценовую и миоценовую эпохи. Давление образовало большие лежачие складки, или покровы , которые поднялись из того, что было Альпийским Тетисом, и продвинулись на север, часто ломаясь и скользя друг по другу, образуя гигантские сбросы . Кристаллические породы фундамента , которые обнажаются в более высоких центральных регионах, - это породы, образующие Монблан , Маттерхорн и высокие пики в Пеннинских Альпах и Высоком Тауэрне (Stampfli & Borel 2004).
Впоследствии формирование Средиземного моря охватило террейны, возникшие в пределах Африканской плиты к югу от гор.
Альпы образуют дугу, обращенную на север, вокруг их юго-восточного форландового бассейна , бассейна реки По (точнее, юг на самом деле является их внутренним районом). Четвертичные и неогеновые отложения в этом бассейне залегают несогласно над самыми южными надвиговыми единицами. На северо-востоке обнаружены падающие на юг и внутренне надвиговые кайнозойские форландовые отложения ( флиш и моласса ). Этот баварский и швейцарский форландовый бассейн называется Молассовым бассейном . Отложения форландового бассейна надвинуты с юга надвиговым фронтом альпийских покровов. В Швейцарии Молассовый бассейн окаймлен на северо-западе Юрскими горами , внешним складчато-надвиговым поясом, который геологически можно рассматривать как часть Альп. Западная часть Молассового бассейна образует плато Миттельланда между Альпами и Юрскими горами. Местоположение Юрских гор до сих пор является предметом споров. Возможным тектоническим фактором является простирающийся с севера на юг Верхнерейнский грабен .
Альпы довольно плавно переходят в следующие связанные с ними альпийские горные хребты: Апеннины на юго-западе, Динариды на юго-востоке и Карпаты на северо-востоке. На востоке Альпы ограничены Венским бассейном и Паннонским бассейном , где происходит растяжение земной коры с востока на запад.
Альпы имеют сложную геологию, но общая структура такая же, как и у других горных хребтов, образованных в результате столкновения континентов .
Альпы часто делят на Восточные , Центральные и Западные Альпы , хотя границы между этими подразделениями условны. Разделение между Восточными и Центральными Альпами приблизительно соответствует линии между Санкт-Маргретеном , Куром и Сондрио ; разделение между Центральными и Западными Альпами неясно (Pfiffner 2009, стр. 25). Главный шов (большая зона сдвига ) в Альпах называется Периадриатическим швом и проходит через Альпы с востока на запад. Это граница между материалами из (бывших) Европейской и Адриатической плит . К югу от этой линии находятся складчатые и надвиговые единицы Южных Альп .
К северу от периадриатического шва обнаружены породы из трех основных палеогеографических «доменов»: гельветического или дофинского , пеннинского и австроальпийского доменов. Это подразделение сделано в соответствии с палеогеографическим происхождением пород: гельветическая зона содержит материал с Европейской плиты, австроальпийская зона — материал с Адриатической плиты, пеннинская зона — материал из доменов, которые существовали между двумя плитами. [1]
Складки и надвиги к северу от периадриатического шва в целом направлены на север, доминирующая вергенция (направление асимметрии складок) в этих единицах направлена на север. В Южных Альпах надвиги направлены на юг, поэтому вергенция преимущественно южная.
Скалы австроальпийских покровов образуют большую часть обнажений в Восточных Альпах , тогда как на западе эти покровы, за исключением нескольких мест ( единицы Дан-Бланш и Сезия ), размыты . В Западных Альпах гельветические покровы можно найти на севере и западе, иногда все еще под клиппами пеннинских покровов, как в Преальпах-дю-Сюд к югу от Женевского озера .
Во многих местах центральной зоны к северу от периадриатического шва можно найти крупные антиформы , называемые антиклинориями , иногда они отображаются в обнажениях в виде окон . На уровне одного из этих окон ( окно Высокий Тауэрн ) периадриатический шов изгибается на север, что говорит о том, что Адриатическая плита более жесткая в этом конкретном месте, работая как так называемый индентор. В центральной части Швейцарии подъем произошел вдоль пластичной зоны нормального разлома север-юг, называемой линией Рона-Симплон . Структура, образованная таким образом, называется куполом Лепонтена .
В более старых породах из нижней коры обнаружены интрузии, которые образовались во время или сразу после герцинской орогенеза . Эти интрузии старше Альп и не имеют никакого отношения к их формированию. Радиометрическое определение возраста дает возраст около 320 млн лет . Также можно обнаружить немного более молодые фельзитовые интрузии, образованные пермским и триасовым растяжением .
Интрузии из формации самих Альп относительно редки. Самые крупные из них можно найти вдоль Периадриатического пласта, самый большой из них — гранит Адамелло . В Пеннинских покровах можно найти мигматиты и небольшие расплавы.
Породы гельветического и австроальпийского покровов и южных Альп не испытали метаморфизма высокой степени в основных альпийских фазах кайнозоя. Любые метаморфические породы высокой степени в этих единицах не стали метаморфическими из-за формирования Альп. Другие возможности:
Кайнозойские эклогиты встречаются в пеннинских покровах, которые содержат материал, прошедший через фации голубого сланца или эклогита . Эти покровы демонстрируют градиент поля Барровиан . Этот тип метаморфизма может происходить только тогда, когда порода находится в условиях давления — температуры , которые обычно возникают в мантии Земли . Это означает, что пеннинские покровы состоят из материала, который был погружен в мантию и позже вытеснен на кору.
Альпийский ( кайнозойский ) контактный или буханский метаморфизм в Альпах встречается редко, поскольку интрузии там редки.
Альпы представляют собой складчато-надвиговый пояс . Складчато-надвиговое образование является выражением сокращения земной коры , вызванного конвергентными движениями Европейской и Адриатической плит.
В конце каменноугольного периода (300 млн лет назад ) завершилась герцинская или варисцианская орогенез, в ходе которой из Гондваны и Лавразии образовался суперконтинент Пангея . К востоку от террейнов, которые сейчас образуют Альпы, находился океан Палео-Тетис .
Воздействие ветра и воды было способно химически и механически разрушить герцинские горные хребты. В пермский период основными отложениями в Европе были песчаник и конгломерат , продукты эрозии герцинского горного хребта. В то же время произошло растяжение земной коры, поскольку горный хребет был изостатически нестабилен (это называется орогеническим коллапсом). Из-за растяжения вдоль оси горного хребта образовались бассейны и произошел кислый вулканизм . Это была первая фаза рифтинга между Европой и Африкой. Из-за повышения уровня моря в триасовый период восточная окраина Пангеи была затоплена. Существовали мелководные шельфовые моря и эпиконтинентальные моря , в которых отлагались эвапориты и известняки .
В ранний юрский период (180 млн лет назад ) между северной (Северная Америка и Евразия) и южной (Африка и Южная Америка) частями Пангеи начал формироваться узкий океан. Океаническая кора , которая образовалась в этом процессе, известна как Пьемонтско-Лигурийский океан . Этот океан обычно рассматривается как западное продолжение океана Тетис . Хотя он на самом деле не был связан с ним, полуостровная часть континентальной коры Африканской плиты, называемая Адриатической плитой, лежала между Африканской и Европейской плитами и участвовала в разделении Тетиса и формировании ранних Альп. Иногда названия Альпийский Тетис или Западный океан Тетис используются для описания ряда небольших океанических бассейнов, которые образовались к юго-западу от Европейской плиты, чтобы отличить их от океана Нео-Тетис на востоке. Поскольку юрский период был временем с высоким уровнем моря, все эти океаны были соединены мелководными морями. На континентах мелководные морские отложения (известняки) формировались в течение всего мезозоя.
В конце юрского периода микроконтинент Иберия откололся от Европейской плиты, и между двумя плитами образовался Валеанский океан . Оба океана, Пьемонт-Лигурийский и Валеанский, никогда не были большими океанами, такими как современный Атлантический океан. То, что они могли бы представлять собой, — это отверстие под Красным морем , продолжающееся вниз через Африку, образуя Великую рифтовую долину . В конце концов, новый океан прорежет восточную Африку по мере развития разлома, отделив большую часть суши от основного континента.
Когда в конце юрского периода Адриатическая плита начала двигаться в сторону Европейской плиты, в восточных Альпах образовались океанические впадины . В них откладывались глубоководные морские отложения, такие как радиоляриты и лютиты .
Расходящееся движение Европейской и Африканской плит было относительно недолгим. Когда между Африкой и Южной Америкой образовался Атлантический океан (около 100 млн лет назад ), Африка начала двигаться на северо-восток.
В результате этого процесса мягкие слои океанических осадков в альпийских океанах Тетис были сжаты и сложены, поскольку они медленно выталкивались вверх. Оказавшись в середине сливающихся континентов, область моря Тетис между Африкой и Евразией начала сокращаться, поскольку океаническая кора погружалась под Адриатическую плиту. Огромные силы, действующие в нижнем континентальном основании, заставили европейское основание прогнуться вниз в горячую мантию и размягчиться. Южный (африканский) массив суши затем продолжил свое движение на север примерно на 1000 км (600 миль). Считается, что медленное складывание и плиссировка осадков по мере их подъема из глубин изначально сформировали серию длинных восточно-западных вулканических островных дуг . Вулканические породы, образовавшиеся в этих островных дугах, встречаются среди офиолитов Пеннинских покровов.
В позднем меловом периоде произошло первое столкновение континентов , когда северная часть Адриатической субплиты столкнулась с Европой. Это называется Эо-альпийской фазой и иногда рассматривается как первая фаза формирования Альп. Часть Адриатической плиты, которая была деформирована в этой фазе, является материалом, который позже сформирует Австро-Альпийские покровы и Южные Альпы. В некоторых фрагментах Пьемонтско-Лигурийского океана, которые сейчас находятся в Пеннинских покровах, также можно распознать Эо-альпийскую фазу деформации.
Помимо Эо-Альпийского складчатого и надвигового пояса, другие регионы все еще находились в морской области в меловой период. На южных окраинах европейского континента мелководные моря сформировали известняковые отложения, которые позже (в Альпах) были включены в Гельветические покровы. В то же время седиментация бескислородной глины происходила в глубоководных областях Пьемонтско-Лигурийского и Валеанского океанов. Эта глина позже стала сланцами Бюнднера из Пеннинских покровов.
Когда океаническая кора Пьемонт-Лигурия полностью погрузилась под Адриатическую плиту в палеоцене , микроконтинент Бриансонне , по некоторым данным часть Иберийской плиты , прибыл в зону субдукции. Микроконтинент Бриансонне и океан Вале (с островными дугами) погрузились под Адриатическую плиту. Они оставались на глубине около 70 км (45 миль) под поверхностью в течение эоцена , достигнув эклогитовых фаций и подвергшись интрузии мигматитами . Этот материал позже стал Пеннинскими покровами, но большая часть террейна Бриансонне погрузилась глубже в мантию и была потеряна. Тем временем на поверхности верхняя кора Адриатической плиты (позднее Австроальпийские покровы) была надвинута на европейскую кору. Это была главная коллизионная фаза в формировании Альп.
Когда субдуцирующая плита откололась (известно как отрыв плиты, вытягивание плиты ) и упала, субдуцированная кора начала двигаться вверх. Это привело к подъему утолщенной континентальной коры, что привело в миоцене к растяжению . В случае Альп расширение могло происходить только в направлении запад-восток, поскольку Адриатическая плита все еще сходилась с юга. Образовалась огромная зона надвига, которая позже стала Периадриатическим швом . Зона также приняла правосторонний сдвиг , возникший в результате растяжения с запада на восток. За исключением аллохтонного австроальпийского материала, этот надвиг развился на границе Адриатической и Европейской плит. Центральные зоны Альп поднялись и впоследствии были размыты. Таким образом образовались тектонические окна и купола, такие как окно Высокий Тауэрн .
Тем временем фронт надвига Пеннинских и Австроальпийских покровов двигался дальше, выталкивая весь материал на своем пути на север. Из-за этого давления образовался деколлемент , по которому произошло надвигание. Материал надвига стал Гельветическими покровами.
Адриатическая плита начала вращаться против часовой стрелки. [3]
После субдукции океанической коры Европейской плиты столкновение почти полностью прекратилось в Западных и Центральных Альпах (см. карту Рисунок 2)., [3] [4] Эти части все еще приподняты до 2,5 мм/год в некоторых областях. [5] [6] Считается, что это в основном из-за отскока после потери веса от таяния ледяных шапок после последнего ледникового периода , интенсивной эрозии во время оледенения и некоторых процессов в литосфере и мантии . Адриатическая плита, подталкиваемая Африканской плитой, все еще вращается против часовой стрелки вокруг оси около Ивреи на северо-западе Италии и субдуцируется в Восточных Альпах и вызывает там тектоническое поднятие (надвиг). [3]
Формирование альпийского ландшафта, который мы видим сегодня, произошло недавно – всего около двух миллионов лет назад. С тех пор пять известных ледниковых периодов внесли большой вклад в перестройку региона. Огромные ледники , которые стекали с горных долин, неоднократно покрывали всю швейцарскую равнину и сталкивали верхний слой почвы в низкие холмы, которые мы видим сегодня. Они вычерпывали озера и округляли известняковые холмы вдоль северной границы.
Последнее большое наступление ледника в Альпах закончилось около 10 000 лет назад, оставив после себя большое озеро, теперь известное как озеро Невшатель . Лед в этом регионе достигал около 1000 м (0,6 мили) в глубину и вытекал из региона за Женевским озером примерно в 100 км (60 миль) к югу. Сегодня в лесах региона разбросаны большие гранитные валуны. Их переносили и толкали ледники, которые заполняли эту часть западной равнины в течение примерно 80 000 лет во время последнего ледникового периода . По их составу удалось определить точную область, из которой они начали свое путешествие. Считается, что после окончания последнего ледникового периода климат изменился так быстро, что ледники отступили обратно в горы всего за 200–300 лет.
Помимо того, что оставили арктическую пустошь из бесплодных камней и гравия, огромная морена материала, которая была сброшена на фронте ледников, заблокировала огромные массы талой воды, которая в этот период изливалась на центральную равнину. В результате образовалось огромное озеро, затопившее регион на глубину в несколько сотен метров на многие годы. Старую береговую линию можно увидеть в некоторых местах вдоль низких холмов у подножия гор — холмы на самом деле являются ледниковыми боковыми моренами. Когда Ааре , который сейчас стекает с западной Швейцарии в Рейн , в конечном итоге открыл естественную плотину, уровень воды на равнине упал почти до нынешнего уровня.
За последние 150 лет люди изменили течение и уровень всех рек, а большинство обширных водно-болотных угодий и небольших озер исчезли под воздействием сельского хозяйства и других видов развития.
Было высказано предположение, что высота гор в Дофинских Альпах ограничена ледниковой эрозией , эффектом, называемым ледниковой циркулярной пилой . [7]
Альпы были первой горной системой, которая была тщательно изучена геологами, и многие геологические термины, связанные с горами и ледниками, возникли именно там. Термин Альпы применяется к горным системам по всему миру, которые демонстрируют схожие черты.
В 1980-х и 1990-х годах ряд команд начали картировать структуры в нижней коре с помощью сейсмологии . Результатом стал ряд подробных геологических разрезов глубинных структур под Альпами. Когда сейсмические исследования объединяются с выводами из гравитационных исследований и томографии мантии , субдуцирующая плита Европейской плиты может быть картирована. Томография также показывает некоторые более старые оторванные плиты глубже в мантии.
