Alpenbildung: Auftauchen nach Ballastabwurf statt Zusammenschieben

Die Alpengesteine sind zu einem Gebirge aufgestiegen, weil sie sich von der schwereren unteren Schicht der abtauchenden europäischen Platte gelöst haben. Dies schlagen E. Kissling vom Institut für Geophysik der ETH Zürich und F. Schlunegger vom Institut für Geologie der Universität Bern in ihrem vor kurzem publizierten neuen Modell zur Gebirgsbildung der Alpen vor. Bisherige Annahmen gingen davon aus, dass die Alpen durch Zusammenstauchen zwischen der adriatischen Platte im Süden und der europäischen Platte im Norden entstanden sind. Allerdings widersprechen verschiedene neuere geophysikalische und geologische Daten dem alten Bulldozer-Modell.

Die feste Gesteinsschale der Erde wird als Lithosphäre bezeichnet und ist in Platten zerbrochen, welche wie Flösse auf dem darunterliegenden zähflüssigen Mantel schwimmen. Diese Platten bestehen aus zwei Schichten, der Kruste oben und der sogenannten Mantellithosphäre unten. Die Kruste sorgt für den Auftrieb und verhindert, dass die schwerere Mantellithosphäre im Mantel versinkt. Die ozeanischen Teile der Lithosphären-Platten haben eine viel dünnere Kruste als die kontinentalen Teile. Sie haben daher einen viel geringeren Auftrieb, so dass die ozeanische Lithosphäre in sogenannten Subduktionszonen als Ganzes im Mantel versinken kann und dabei den kontinentalen Teil der Platte entlang der Erdoberfläche mitbewegt.

Am Anfang der Gebirgsbildung der Alpen steht eine solche Subduktion, bei welcher der frühere ozeanische Teil Europas unter den Adria-Afrikanischen Kontinent weiter im Süden abtaucht. Nachdem der gesamte Ozean subduziert ist, kommt es zur Kollision der beiden kontinentalen Lithosphärenplatten wie bei einem Zusammenstoss von zwei Flössen. Gemäss dem bisherigen Modell der Gebirgsbildung der schweizerischen Zentralalpen führt die Kollision der beiden kontinentalen Platten zum Zusammenschieben und Auftürmen des dazwischenliegenden Gesteinsmaterials.

Neuere geophysikalische Daten über die Tiefenstruktur der Alpen und geologische Erkenntnisse zur Entstehung des Mittelandes deuten jedoch darauf hin, dass der Zusammenschub, wenn überhaupt, nur einen sehr geringen Anteil an der Entstehung des Gebirges gehabt hat. Vielmehr sind die Alpengesteine zum Gebirge aufgetaucht, weil sich die kontinentale Kruste von der schweren Unterschicht der abtauchenden europäischen Platte gelöst hat. Die bis zu 60 km mächtige Kruste hat dadurch einen zusätzlichen, grossen Auftrieb erfahren und trägt seither problemlos die Last des Gebirges wie ein Eisberg, der auf dem Wasser schwimmt. Der verstärkte Auftrieb der kontinentalen Kruste gleicht die Gebirgshöhe stetig aus, welche aufgrund von Erosionprozessen ansonsten abnehmen würde. Flüsse und Gletscher formen das Gebirge durch Abtrag und Sedimentation im Vorlandbecken, früher im schweizerischen Mittelland und heute in der Po-Ebene.

Beim neuen Modell über die Bildung der Alpen stehen also gravitative und damit vertikal wirksame Kräfte der schwimmenden Platte im Vordergrund. Damit unterscheidet sich das Modell der beiden Autoren vom bisherigen Bulldozermodell, bei welchem horizontale Kräfte die zentrale Rolle spielen.

Publikation: «Rollback Orogeny Model for the Evolution of the Swiss Alps», Tectonics, 2018

Weitere Informationen: Edi Kissling, Fritz Schlunegger.