Gebirgsbildung

Die Gebirgsbildung (Orogenese) wird durch tektonische Vorgänge verursacht, die durch die Verschiebung von Kontinentalplatten erzeugt werden. Auch die Art des Gesteins, sein inneres Gefüge und Wassergehalt beeinflussen den Vorgang, sowie äußere Einflüsse wie klimatische Faktoren und Erosionsprozesse. Sie bestimmen darüber, welche Form ein Gebirge (Orogen) annimmt, wie hoch es bei welcher Hebungsrate wird, und wie lange sein Aufbau bzw. seine allmähliche Einebnung dauern.

Kollision von Kontinentalplatten

Alpiner Gebirgsgürtel.JPG Die Erdoberfläche setzt sich nach der Theorie der Plattentektonik aus zehn größeren und einigen kleineren Lithosphärenplatten zusammen, die sich mit einigen Zentimetern pro Jahr gegeneinander verschieben. Treffen zwei Platten aufeinander, so treten Schubkräfte auf, die zu einer Auffaltung oder Stapelung der Krustengesteine führen. Hierdurch entsteht eine Gebirgskette entlang der Plattengrenze. Der Himalaya entstand so durch das Auftreffen der indischen Platte auf die asiatische Platte. Etwa zur gleichen Zeit, nämlich vor 30-50 Millionen Jahren, begann die Auffaltung der Alpen durch die Kollision der eurasischen Platte mit einem Teil der afrikanischen Platte.

Subduktion von ozeanischen Platten

Trifft eine Kontinentalplatte auf eine ozeanische Platte, so taucht die ozeanische Platte wegen der höheren Dichte in den Erdmantel ab und wird dort wieder aufgeschmolzen. Dies wird als Subduktion bezeichnet. In den Subduktionszonen treten häufig Erdbeben und Vulkanausbrüche auf. Gebirge entstehen durch aufgeschüttete Lava, aber auch durch Aufsteigen von leichteren Gesteinsbereichen, die während der Subduktion im Erdinnern entstanden sind. Die Anden sind eine Folge des Aufeinandertreffens der pazifischen mit der südamerikanischen Platte. Weitere Beispiele hierfür sind das nordamerikanische Kaskadengebirge und die Japanischen Inseln.

Phasen der Gebirgsbildung

Nach Hans Stille unterteilt man die geologische Geschichte Europas in vier wesentliche Gebirgsbildungsphasen: fennosarmatische, kaledonische, variskische und alpine Phase.

Fast alle "jungen" Faltengebirge der Erde sind in den letzten 20-40 Millionen Jahren in der letzten dieser Phasen entstanden - in der sog. Epoche der "alpinen Gebirgsbildung". Neben den Alpen ist auch der Entstehung des Karpatenbogens und vieler Gebirgsketten Asiens (z.B. des Zagros-Gebirges in Persien) die Bildung einer "Geosynklinale" vorausgegangen: einer großen Einsenkung, in der sich mächtige Schichten von Tiefsee-und anderen Sedimenten ablagerten, bevor die Senkung durch großtektonische Vorgänge zu einem Hebungsgebiet wurde. Diese Gesteine wurden später umgewandelt und teilweise über hunderte km verschoben, sodass sie sich heute in einzelnen Bergketten der Alpen finden.

In der heutigen Alpenregion fand die o.e. synklinale Einsenkung vor etwa 50 Mill. Jahren statt; die damals gebildeten Meeressedimente waren bis zu einigen Kilometern dick und sind heute z.B. als sandsteinartiger und toniger Flysch zu den Voralpen aufgefaltet. Nach innen folgt Kalkgestein (nördliche und südliche Kalkalpen, während die Zentralalpen - z.B. die Hohen Tauern - aus "Kristallin" (Granit und Metamorphiten wie Gneis oder Schiefer aufgebaut sind.

Die Auffaltung der Alpen hält bis heute an (mit 1-3 mm pro Jahr), wird aber durch etwa gleichstarke Erosion wettgemacht. Nach der stärksten Hebungsphase (vor etwa 25 Mill.Jahren) war die Erosion stärker und furchte das weiträumig gehobene Gebiet an tektonischen Schwächezonen durch lange und kürzere Täler ein.

Natürliche Abtragung

Noch während der Entstehung werden erosive Kräfte wirksam. Hier spielen physikalische Faktoren (Sonneneinstrahlung, Auftauen und Wiedergefrieren des Gesteins), chemische Prozesse und mechanische Faktoren (v.a. durch Gletscher und fließendes Wasser) die entscheidende Rolle. In Abhängigkeit von der Hebungsrate eines Gebirges im Verhältnis zur Abtragungsrate ergibt sich, ob ein Gebirge weiter an Höhe gewinnt oder schneller abgetragen wird. Im Grundsatz gilt, dass höhere Gebirge höhere Abtragungsraten aufweisen, da die "Reliefenergie" eines Hochgebirges höher ist als die eines Mittelgebirges und diese wiederum höher ist als im Flachland. Bildhaft kann man sich hier die erosive Wirkung eines reißenden Gebirgsbaches im Vergleich zu einem Wiesenmäander in der Ebene vorstellen.

Isostasie

Gebirge befinden sich mit dem darunter liegenden zähplastischen Erdmantel in einer Art Schwimmgleichgewicht (Isostasie). Dabei taucht der Gebirgsblock so tief in den Mantel ein, dass die verdrängte Menge an Mantelgestein seinem eigenen Gewicht entspricht. Dies ist vergleichbar mit mehreren nebeneinander schwimmenden Eisbergen, deren Verhältnis von Tiefe zu sichtbarer Höhe von den 2 Dichten abhängt: Für Meerwasser (1,03) und eine Eisdichte von 0,9 g/cm³ wäre es 0,90/(1,03-0,90) = 6,9.
Fast im selben Verhältnis reicht ein Gebirgsmassiv (etwa um das 5-6fache seiner Höhe) in den Erdmantel hinein. Wird durch Erosion an der Oberfläche Gestein abgetragen, muss sich aus Isostasiegründen die gesamte Gebirgskette so weit heben, bis ungefähr 80% der entfernten Gesteinsmasse ersetzt sind. Auch wenn die tektonische Aufwärtsbewegung längst zum Stillstand gekommen ist, können sich Bergregionen dadurch für viele Millionen Jahre auf ihrem Höhenniveau halten, bevor die Erosion Oberhand gewinnt.

Siehe auch: Kontinentalabhang, Magmatite

Einzelfälle

Charakteristische Einzelfälle meist sehr großflächiger und bedeutender Orogenesen der Erdgeschichte sind:

Angaben in myaKreide, KänozoikumKontinent Eurasien und Subkontinent Indienmittleres Paläozoikum Superkontinent Pangäafrühes Paläozoikum Alte Großkontinente Gondwana und Euramerika ProterozoikumSuperkontinent Rodiniafrühes Proterozoikum Superkontinent Kenorland ArchaikumSuperkontinent "Erste Erde"?

Orogenese- Zeitalter	Anfangsphase	Höhepunkt oder Ende	Derzeitige Phase	Wo? Kontinent?
alpidisch-	100	50	rezent wachsend	Alpen, Himalaya, Karpaten-
variskisch- alleghenisch	400	300	Erosion	Südliche Appalachen, die pre- Rocky Mountains und Anden, Ural, Schwarzwald, Harz, Rheinisches Schiefergebirge-
kaledonisch-	510	410	Erosion	Nördliche Appalachen, Schottland, Norwegen-
cadomisch-	650	545	Durch Plattentektonik,Sedimentation, Vulkanismus überlagert.	Dobra Gneis (1377 mya) der Böhmischen Masse, im Waldviertel in Österreich-
Wopmay-	2.000	1.800	Ehemals überlagert, durch eiszeitliche Abschleifung teilweise freigelegt.	Im westlichen Kanadischen Schild, Grönland, der Nordwesten Australiens und Südafrika -
Slave Province Orogen-	4.030	?	Überlagert, in kleinsten Gebieten der Kratone durch eiszeitliche Gletscher freigelegt.	Acasta Gneis (4.030 mya) in der Sklavenprovinz in Kanada, Isua Gneis in Grönland und in den Schilden der Kontinente -

Siehe auch

Weblinks, Quellen

Deutsch:

Englisch:

Glossar plattentektonischer und paläographischer Ausdrücke

Geologie

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