Альпы являются частью кайнозойского орогенного пояса горных цепей , называемого Альпидным поясом , который простирается через южную Европу и Азию от Атлантики до Гималаев . Этот пояс горных цепей образовался в период альпийской складчатости . Разрыв в этих горных цепях в Центральной Европе отделяет Альпы от Карпат на востоке. Орогения происходила непрерывно, а тектонические опускания образовали промежутки между ними.
Альпы возникли в результате столкновения Африканской и Евразийской тектонических плит , при котором исчез Альпийский Тетис , находившийся ранее между этими континентами . Огромная нагрузка была оказано на отложения альпийского бассейна Тетис, а его мезозойские и раннекайнозойские пласты были прижаты к стабильному евразийскому массиву суши движущейся на север африканской сушей. Большая часть этого произошла в эпохи олигоцена и миоцена . Давление сформировало огромные лежащие складки, или покровы , которые поднялись из того, что раньше было Альпийским Тетисом, и двинулись на север, часто ломаясь и скользя одна по другой, образуя гигантские надвиговые разломы . Кристаллические породы фундамента , которые обнажаются в более высоких центральных регионах, представляют собой породы, образующие Монблан , Маттерхорн и высокие пики в Пеннинских Альпах и Хоэ Тауэрне (Stampfli & Borel 2004).
Впоследствии формирование Средиземного моря охватило террейны, берущие начало в пределах Африканской плиты южнее гор.
Альпы образуют выпуклую дугу, направленную на север, вокруг своего юго-восточного бассейна , бассейна реки По (если быть точным, юг фактически является их внутренней территорией). Четвертичные и неогеновые отложения в этом бассейне залегают несогласно по самым южным надвигам . На северо-востоке встречаются падающие на юг и надвинутые внутрь кайнозойские отложения форланда ( флиш и моласса ). Этот баварско - швейцарский прибрежный бассейн называется бассейном Молассы . Отложения форландового бассейна надвинуты с юга надвиговым фронтом альпийских покровов. В Швейцарии бассейн Молассы на северо-западе окаймлен горами Юра , внешним складчато-надвиговым поясом, который геологически можно рассматривать как часть Альп. Западная часть бассейна Молассы образует плато Средней Земли между Альпами и горами Юра. Местоположение гор Джура до сих пор остается темой для дискуссий. Возможным тектоническим фактором является простирающийся с севера на юг Грабен Верхнего Рейна на север.
Альпы довольно плавно переходят в следующие родственные альпийские горные хребты: Апеннины на юго-западе, Динариды на юго-востоке и Карпаты на северо-востоке. На востоке Альпы ограничены Венской впадиной и Паннонской впадиной , где происходит растяжение земной коры с востока на запад.
Альпы имеют сложную геологию, но общая структура такая же, как и у других горных хребтов, образовавшихся 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 примерно соответствует линии между Св. Маргретеном , Куром и Сондрио ; разделение между Центральными и Западными Альпами неясно (Пфиффнер 2009, стр. 25). Главный шов ( зона большого сдвига ) в Альпах называется периадриатическим швом и проходит через Альпы с востока на запад. Это граница между материалами (бывшей) Европейской и Адриатической плит . К югу от этой линии расположены складчато -надвиговые образования Южных Альп .
К северу от Периадриатического пласта обнаружены породы трех основных палеогеографических «доменов»: Гельветического или Дофинуа , Пеннинского и Австроальпийского доменов. Это подразделение производится в соответствии с палеогеографическим происхождением горных пород: Гельветическая зона содержит материал с Европейской плиты, Австроальпийская зона - с Адриатической плиты, Пеннинская зона - с доменов, существовавших между двумя плитами. [1]
Складки и надвиги к северу от Периадриатического пласта, как правило, направлены на север, преобладающая вергенция (направление асимметрии складок) в этих толщах — на север. В Южных Альпах надвиги направлены на юг, поэтому вергенция преимущественно направлена на юг.
Породы австроальпийских покровов образуют большую часть обнажений в Восточных Альпах , тогда как на западе эти покровы, за исключением нескольких мест ( пачки Дент-Бланш и Сезия ), размыты . В Западных Альпах гельветические покровы можно найти на севере и западе, иногда все еще под клиппами пеннинских покровов, как в Преальп-дю-Сюд к югу от Женевского озера .
Во многих местах центральной зоны к северу от Периадриатического пласта встречаются крупные антиформы , называемые антиклинориями , иногда они отображаются в обнажениях в виде окон . На уровне одного из этих окон ( окна Хоэ Тауэрн ) Периадриатический шов изгибается к северу, что позволяет предположить, что Адриатическая плита в этом конкретном месте более жесткая , действуя как так называемый индентор. В центральной части Швейцарии поднятие происходило вдоль пластичной зоны сброса с севера на юг, называемой линией Рона-Симплон . Образовавшаяся таким образом структура называется куполом Лепонтина .
В более древних породах нижней коры встречаются интрузии, образовавшиеся во время или сразу после герцинской складчатости . Эти вторжения старше Альп и не имеют никакого отношения к их образованию. Радиометрическое определение возраста дает возраст около 320 млн лет назад . Встречаются также несколько более молодые кислые интрузии, образованные пермским и триасовым растяжением .
Вторжения в результате формирования самих Альп относительно редки. Самые крупные из них встречаются вдоль Периадриатического пласта, самый крупный — гранит Адамелло . В пеннинских покровах встречаются мигматиты и небольшие расплавы.
Породы гельветского и австроальпийского покровов и южных Альп не испытали метаморфизма высокой степени в основные альпийские фазы кайнозоя. Любые метаморфические породы высокой степени метаморфизма в этих подразделениях не стали метаморфическими из-за образования Альп. Другие возможности:
Кайнозойские эклогиты действительно встречаются в пеннинских покровах, которые содержат материал, прошедший через голубые сланцы или эклогитовые фации . Эти покровы демонстрируют барровский градиент поля . Этот тип метаморфизма может произойти только тогда, когда горная порода находится под давлением – температурными условиями, которые обычно возникают в мантии Земли . Это означает, что пеннинские покровы состоят из материала, который был погружен в мантию, а затем на земную кору.
Альпийский ( кайнозойский ) контактный метаморфизм или метаморфизм Бьюкена редок в Альпах, поскольку интрузии редки.
Альпы представляют собой складчато-надвиговый пояс . Складчатость и надвиг являются выражением сокращения земной коры , вызванного сходящимися движениями Европейской и Адриатической плит.
В конце каменноугольного периода (300 млн лет назад ) завершилась герцинская или варисканская складчатость, в ходе которой из Гондваны и Лавразии сформировался суперконтинент Пангея . К востоку от террейнов, которые сейчас образуют Альпы, находился океан Палео-Тетис .
Воздействия ветра и воды смогли химически и механически разрушить герцинские горные хребты. В перми основными месторождениями Европы были песчаники и конгломераты , продукты эрозии Герцинского горного хребта. В то же время происходило растяжение земной коры, поскольку горный массив был изостатически неустойчив (это называется орогенным коллапсом). В результате растяжения вдоль оси горного хребта образовались котловины и произошел кислый вулканизм . Это был первый этап раскола между Европой и Африкой. Из-за повышения уровня моря в триасовый период восточная окраина Пангеи оказалась затопленной. Существовали мелководные шельфовые и эпиконтинентальные моря , в которых отлагались эвапориты и известняки .
В раннем юрском периоде (180 млн лет назад ) между северной (Северная Америка и Евразия) и южной (Африка и Южная Америка) частями Пангеи начал формироваться узкий океан. Океаническая кора , образовавшаяся в результате этого процесса, известна как океан Пьемонт-Лигурия . Этот океан обычно считается западным продолжением океана Тетис . Хотя на самом деле он не был связан с ней, полуостровная часть континентальной коры Африканской плиты, называемая Адриатической плитой, лежала между Африканской и Европейской плитами и участвовала в разделении формации Тетис и ранних Альп. Иногда названия Альпийский Тетис или Западный океан Тетис используются для описания ряда небольших океанических бассейнов, образовавшихся к юго-западу от Европейской плиты, чтобы отличить их от океана Нео-Тетис на востоке. Поскольку юрский период был временем высокого уровня моря, все эти океаны были соединены мелководными морями. На континентах в течение всего мезозоя формировались мелководные морские отложения (известняки).
В поздней юре микроконтинент Иберия откололся от Европейской плиты, и между двумя плитами образовался океан Вале . Океаны Пьемонт-Лигурия и Вале никогда не были такими большими океанами, как сегодняшний Атлантический океан. Они могли бы быть похожи на отверстие под Красным морем , продолжающееся через Африку и образующее Великую рифтовую долину . В конце концов, по мере развития разлома через Восточную Африку прорвется новый океан, отделяющий большую часть суши от основного континента.
Когда в конце юрского периода Адриатическая плита начала двигаться в сторону Европейской плиты, в восточных Альпах образовались океанические желоба . В них отлагались 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 океанских отложений в альпийских океанах Тетис сжимались и складывались, медленно выталкиваясь вверх. Оказавшись посреди сливающихся континентов, площадь моря Тетис между Африкой и Евразией начала сокращаться по мере того, как океаническая кора погружалась под Адриатическую плиту. Огромные силы, действовавшие в нижнем континентальном основании, заставили европейское основание прогнуться вниз, в горячую мантию и размягчиться. Затем южный (африканский) массив продолжил движение на север примерно на 1000 км (600 миль). Считается, что медленное складывание и складки отложений по мере того, как они поднимались из глубин, первоначально образовали серию длинных вулканических островных дуг с востока на запад . Вулканические породы , образующиеся на 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, деформированная на этом этапе, представляет собой материал, который позже сформировал Австроальпийские покровы и Южные Альпы. В некоторых фрагментах Пьемонт-Лигурийского океана, ныне находящихся в пеннинских покровах, также можно выделить эо-альпийскую фазу деформации.
Помимо Эо-Альпийского складчатого и надвигового пояса, в меловой период другие регионы все еще находились в морской области. На южных окраинах европейского континента мелководные моря образовали отложения известняка, которые позже (в Альпах) вошли в состав гельветических покровов. В то же время в глубоководных областях Пьемон-Лигурийского и Вале океанов происходила седиментация бескислородной глины . Эта глина позже стала сланцами Бюнднера из покровов Пеннинских островов.
Когда в палеоцене океаническая кора Пьемонт-Лигурия полностью погрузилась под Адриатическую плиту , в зону субдукции прибыл Бриансонский микроконтинент , по некоторым данным являвшийся частью Иберийской плиты . Микроконтинент Бриансонне и океан Вале (с островными дугами) погрузились под Адриатическую плиту. В течение эоцена они оставались на глубине около 70 км (45 миль) от поверхности , достигая эклогитовой фации и подвергаясь вторжению мигматитов . Этот материал позже стал покровами Пеннинских островов, но большая часть Бриансонского террейна погрузилась дальше в мантию и была потеряна. Между тем на поверхности верхняя кора Адриатической плиты (поздние австроальпийские покровы) надвигалась на европейскую кору. Это была основная коллизионная фаза в формировании Альп.
Когда погружающаяся плита оторвалась (известный как отрыв плиты, натяжение плиты ) и отпала, погруженная кора начала двигаться вверх. Это привело к поднятию утолщенной континентальной коры, что в миоцене привело к ее растяжению . В случае с Альпами расширение могло происходить только в направлении запад-восток, поскольку Адриатическая плита все еще сходилась с юга. Возникла огромная зона надвига, которая позже стала Периадриатическим пластом . В этой зоне также наблюдался правый сдвиг , возникший в результате растяжения с запада на восток. За исключением аллохтона австроальпийского материала, этот надвиг развивался на границе Адриатической и Европейской плит. Центральные зоны Альп поднялись и впоследствии подверглись эрозии. Таким образом образовались тектонические окна и купола, такие как окно Хоэ Тауэрн .
Тем временем надвиговый фронт Пеннинских и Австроальпийских покровов продвигался вперед, выталкивая весь материал на своем пути на север. Из-за этого давления образовалось декольте , над которым произошел выталкивание. Материалом тяги стали гельветические покровы.
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 поднимаются на некоторых участках со скоростью до 2,5 мм/год. [5] [6] Считается, что это происходит главным образом из-за отскока после потери веса в результате таяния ледяных шапок после последнего ледникового периода , интенсивной эрозии во время оледенения и некоторых процессов в литосфере и мантии . Адриатическая плита, толкаемая Африканской плитой, все еще вращается против часовой стрелки вокруг оси возле Ивреи на северо-западе Италии, погружается в Восточные Альпы и вызывает там тектоническое поднятие (надвиг). [3]
Формирование альпийского ландшафта, наблюдаемое сегодня, произошло недавно – ему всего около двух миллионов лет. С тех пор пять известных ледниковых периодов во многом изменили регион. Огромные ледники , которые вытекали из горных долин, неоднократно покрывали всю швейцарскую равнину и сбрасывали верхний слой почвы на низкие холмы, которые мы видим сегодня. Они вычерпывали озера и округляли известняковые холмы вдоль северной границы.
Последнее мощное наступление ледника в Альпах закончилось около 10 000 лет назад, оставив после себя большое озеро, ныне известное как озеро Невшатель . Лед в этом регионе достигал глубины около 1000 м (0,6 мили) и вытекал из региона за Женевским озером примерно в 100 км (60 миль) к югу. Сегодня в лесах региона разбросаны большие гранитные валуны. Они были перенесены и вытолкнуты ледниками, которые заполняли эту часть западной равнины в течение примерно 80 000 лет во время последнего ледникового периода . По их составу удалось определить точную местность, из которой они начали свое путешествие. Считается, что после окончания последнего ледникового периода климат изменился настолько быстро, что ледники отступили обратно в горы всего за 200–300 лет.
Огромная морена материала, сброшенная на переднюю часть ледников, не только оставила арктическую пустошь из бесплодных камней и гравия, но и заблокировала огромные массы талой воды, которая в этот период вылилась на центральную равнину. В результате образовалось огромное озеро, которое на протяжении многих лет затопляло регион на глубину нескольких сотен метров. Старую береговую линию кое-где можно увидеть вдоль невысоких холмов у подножия гор – холмов, которые на самом деле представляют собой ледниковые морены. Поскольку река Ааре , которая сейчас впадает в Рейн из западной Швейцарии , в конечном итоге открыла естественную плотину, уровень воды на равнине упал почти до нынешнего уровня.
За последние 150 лет люди изменили течение и уровень всех рек, а большая часть обширных водно-болотных угодий и небольших озер исчезла под воздействием сельского хозяйства и других видов развития.
Было высказано предположение, что высота гор в Альпах Дофине ограничена ледниковой эрозией , эффектом, называемым ледниковой циркулярной пилой . [7]
Альпы были первой горной системой, тщательно изученной геологами, и многие геологические термины, связанные с горами и ледниками, возникли именно там. Термин «Альпы» применялся к горным системам по всему миру, имеющим схожие черты.
В 1980-х и 1990-х годах ряд групп начали картировать структуры нижней коры с помощью сейсмологии . Результатом стал ряд подробных геологических разрезов глубинных структур под Альпами. Когда сейсмические исследования сочетаются с данными гравитационных исследований и томографии мантии , можно нанести на карту погружающуюся плиту Европейской плиты. Томография также показывает несколько более древних отдельных плит, находящихся глубже в мантии.
