Geológia Álp

Geologické hranice Álp

Alpy tvoria na sever vypuklý (konvexný) oblúk okolo Pádskej panvy. Kvartérne a neogénne sedimenty tejto panvy ležia diskordantne na najjužnejších častiach alpského vejára. Západný okraj Álp sa nachádza pri Ženeve, na východe siahajú až k Viedni. Severne od Álp sa nachádza ich predpolie - alpská predhlbeň (tzv. Molasová panva) okrajová panva predpolia, uklonená na juh a vyplnená nezvrásnenými molasovými sedimentami. Predpolie na severovýchode nadväzuje na Bavorskú panvu. Na severozápade predhlbeň oddeľuje pohorie Jura, ktoré vzniklo tlakom Álp z juhu pred asi 7 miliónmi rokov koncom miocénu. Príčina odlišnosti severozápadnej a východnejšej časti predhlbne je dodnes predmetom diskusie. Za veľmi pravdepodobné vysvetlenie je považovaný vplyv zo severu na juh sa tiahnúceho Rýnskeho grábenu severozápadne od Álp.
Alpy z juhozápadu nadväzujú na Apeniny a oblúkovite sa točia o skoro asi 90° a ďalej pokračujú smerom na východ a severovýchod do Karpát. Na východe sú Alpy oddelené od Západných Karpát sústavou poklesnutých paniev tvoriacich Panónsku panvu (viedenská a štajerská panva), miestom ich styku na povrchu je Karnutská brána. Južné Alpy priamo nadväzujú na na Dinárske vrchy.

Geologická stavba Álp

Geológia Álp je pomerne zložitá, ale základný princíp vývoja, je podobný ako pri iných pohorí spojených s kontinentálnou kolíziou. Zložitú stavbu Álp spôsobila prítomnosť nie jednej ale viacerých sutúr. Zdanlivá dôležitosť periadriatickej línie je spôsobená až neskoršími treťohornými násunovými pohybmi, ktoré spôsobili stlačenie staršieho kriedového príkrovového systému
Alpy možno rozčleniť na dve časti. Jednou je smerom na Európu (sever) nasúvané pásmo, ktoré vzniklo medzi kriedou a neogénom násunom kontinentálnych aj oceánskych oblastí na Európsku plaformu a molasovú panvu. Druhou je na juh (smerom na Apúliu) nasúvané neogénne vrásovo-násunové pásmo tvoriace Južné Alpy.
Hlavná sutúra (styčná plocha tektonických mikroplatní) má v Alpách rôzne názvy: periadriatická línia (Drávska jazva, či insubrická alebo gailská línia) a prechádza Alpami od západu na východ. Je hranicou medzi vtedajšou Európskou a Apulskou platňou (označovanou tiež Adriatická platňa) a významnou štruktúrnou hranicou Álp. Periadriatická línia je však len súčasť zlomového systému a nadväzuje na západe na giudicárskú a rhônsko-simplonskú líniu. Oblasť je koreňovou oblasťou viacerých príkrovov, ktoré z nej boli vytlačené na sever (príkrovové jednotky rôzneho pôvodu sa označujú helvetikum, penninikum a austroalpinikum). Južné Alpy, ktoré ležia južne od pariadriatickej línie majú odlišnú geologickú stavbu. Nie sú prítomné príkrovy a horniny majú podobnú stavbu ako Dinaridy. Kvôli nasunutiu helvétskych, penninických a austroalpínskych príkrovov na sever, majú Alpy dominantnú severnú vergenciu (smerovanie vrás). V Južných Alpách bol smer násunu opačný a tak je vergencia vrás v tejto oblasti južná. Alpy preto majú v priereze tvar označovaný ako asymetrický vejár. Rozdiel je aj medzi západnou a východnou časťou Álp. Zatiaľ čo v Západných Alpách prevládajú nižšie príkrovy ako helvetikum a penninikum, vo Východných Alpách sú dominantné vyššie príkrovy austroalpinika. Austroalpinikum a dinarikum ležali v druhohorách na okraji apulskej platne, zatiaľ čo penninikum tvorilo samostatný element severne od nich a južne od helvetika, ktoré ležalo na okraji Európskej platne.

Južné Alpy

Dinarikum sa nachádza južne od periadriatickej línie, geograficky tvorí Južné Alpy. Táto oblasť je zvrásnená a poznačená viacerými násunmi (tvorí tzv. vrásovo-násunové pásmo), príkrovy však nie sú prítomné, čo je znakom odlišného pôvodu. Táto tenkokôtová stavba vznikla v miocéne.

Severné Alpy

Členenie alpských jednotiek severne od periadriatickej línie sa do značnej miery odvíja od paleogeografického pôvodu hornín.

Helvetikum

Helvétska zóna (Helvetikum) sa nachádza na vonkajšej (severnej strane) Álp. Na povrchu prevláda najmä v Západných Alpách, kde sa vyskytujú často po obvode príkrovových trosiek penninických príkrovov ako napr. v oblasti Préalpes du Sud južne od Ženevského jazera. Zo severu na juh tvoria zónu flyšové a vápencové helvétske príkrovy nasunuté na predpolie, ktoré je flexúrne prehnuté vytvárajúc predhlbeň a vyplnenú molasou. Autochtónne klastické mezozoické sedimenty pochádzajúce z kontinentálneho okraja erodovaných materských hornín Európskej platformy, ležia na staršom hercýnskom kryštaliniku a sú označované ako infrahelvetikum. Pôvodne tvorili šelf. Podložie infrahelvetika však nie je vo svojej pôvodnej pozícii, tieto pôvodne hercýnske horniny boli oddelené od svojho podložia a počas orogenézy zavrásnené medzi mladšie jednotky. Neskôr vytvorili rozsiahle vyklenuté antiklinóriá (hraste), vďaka svojej vyššej odolnosti, budujúce najvyššie časti dnešných Álp. Helvetický príkrov v oblasti Glarus bol prvým miestom, kde geológovia predpokladali príkrovovú stavbu.

Penninikum

Penninikum je nasunuté na helvetikum a výrazne metamorfované. Na povrchu sú príkrovy penninika prítomné najmä v západnej časti Álp. Na východe vystupujú v rozsiahlych tektonických oknách spod austroalpinika (napr. tektonické okno Vysokých Taur alebo Engadine). Pôvodne sa, dnes už pohltený, sedimentačný priestor (penninikum) týchto príkrovov nachádzal medzi helvetikom a južnejším austroalpinikom. Priestor označovaný ako Briançonnaiský mikrokontinent s kontinentálnou kôrou bol zo severu ohraničovaný Piemontsko-ligurským oceánom a z juhu Valaiským oceánom. Oba oceány vznikli v jure a zo západu do nich vpadlo more. Pre celú zónu sú typické Bündnerské bridlice (tiež označované ako shistes lustrés). Troska mezozoických hornín penninika severne od helvetika je označovaná ako Predalpy.

Austroalpinikum

Austroalpínska zóna (austroalpinikum) sa pôvodne nachádzala na okraji Apulskej platne, kde tvorila šelf a kontinentálny svah priliehajúci k Valaiskému oceánu. V Západných Alpách bolo austroalpinikum erodované a nachádza sa len v tektonických oknách (napr. tektonické okno Dent Blanche s vrchom Matterhorn), ktoré ležia nad penninikom. Naopak vo Východných Alpách pokrýva väčšinu územia. Vytvára tri výrazné tektonické jednotky: unterostalpin, ktorý leží na penniniku v leme tektonických okien; mittelostalpin tvorený kryštalinikom a oberostalpin, ktorý je sústavou viacerých superficiálnych príkrovov. Spodný príkrov je označovaný ako juvavikum, v jeho podloží sa nachádza slabo metamorfovaná karbónsko-permská Grauwackenzone. Vyššie príkrovy tvorí tirolikum a vrchné bajuvarikum. Kriedovú stavbu austroalpinika prekrývajú vrchnokriedovo-paleogénne sedimenty gossauskej superskupiny.

Intrúzie

Staršie vyvreté horniny v nižšej časti zemskej kôry, ktorá vznikla počas hercýnskeho vrásnenia (devón - perm), teda pred vznikom samotných Álp, sú podľa rádiometrického datovania staré až 320 miliónov rokov (karbón). V Alpách však možno nájsť aj mladšie intrúzie felzických magiem, ktoré pochádzajú z permu a triasu, počas ktorých podliehala kôra v tejto oblasti rozpínaniu. Intrúzie v Alpách nezaberajú veľké územia, najväčšie sa nachádzajú pozdĺž periadriatickej línie, kde vznikli napríklad adamelské granity. V oblasti penninických príkrvov možno sledovať migmatity.

Metamorfizmus

Horniny helvétskych, austroalpínskych príkrovov ako aj dinarika neboli zasiahnuté premenou vysokého stupňa počas terciéru. Premenené horniny vysokého stupňa nevznikli v týchto zónach v dôsledku orogenézy, ich pôvod možno vysvetliť napríklad tak, že pochádzajú z pôvodne hlbších častí kôry a na povrch sa dostali až neskorším výzvihom, pri ktorom boli premenené do amfibolitovej fácie. V zóne austroalpínskych príkrovov sa vyskytuje aj eklogit (premenená hornina vysokého stupňa), ktorého vznik sa spája s kriedovými orogénnymi pohybmi.
Terciérne eklogity sa nachádzajú aj v penninických príkrovovch. Tie obsahujú aj horniny od fácie modrých bridlíc. Takéto podmienky však signalizujú tepeltno-tlakové podmienky, ktoré sa môžu vyskytovať iba hlboko vnútri Zeme, na rozhraní spodnej kôry a vrchného plášťa. To znamená že tieto horniny pôvodne subdukovali a dostali sa niekoľko stoviek km hlboko, no neskôr boli pri obdukcii vyzvihnuté.
Kontaktná metamorfóza je v alpských terciérnych horninových komplexoch pomerne vzácna.

Vznik a vývoj Álp

Alpy sú vrásovo-príkrovové pásmo, ktoré vzniklo v dôsledku kôrového skrátenia spôsobeného konvergentným pohybom Euroázijskej a Apulskej litosférickej platne.

Rozpad Pangey

Koncom karbónu pred asi 300 miliónmi rokov sformovalo hercýnske (tiež označované variské) vrásnenie veľký superkontinent Pangea, ktorý v tej dobe zahŕňal väčšinu vtedajšej súše. Pangea vznikla zrážkou dvoch veľkých blokov, južnej Gondwany a severnej Laurázie. Do Pangey z východu zasahoval ako obrovský záliv oceán Paleotethys, ktorý niesol menšie kryhy kontinentálnej kôry, ktorá neskôr vytvorila časť Álp a ďalších pohorí alpsko-himalájskej sústavy. 
Vietor, voda a drsné poveternostné podmienky spôsobovali chemické a mechanické zvetrávanie a eróziu hercýnskych pohorí, ktoré vznikli na mieste zrážky oboch kontinentov. V perme preto v oblasti dnešnej Európy vznikali hlavne klastické sedimenty, najmä pieskovce, presnejšie ich na kremeň bohatá odnož kremence a zlepence. V rovnakej dobe sa však zemská kôra týchto pohorí, ktorá bola izostaticky nestabilná, začala horizontálne rozpínať a stenčovať, čo viedlo k takzvanému orogénnemu kolapsu. V dôsledku tejto extenzie začali v stenčených častiach kôry vznikať panvy a pozdĺž osi horstva sa objavila felizcká sopečná činnosť. Bola to prvá fáza riftingu ktorý opäť oddelil Lauráziu a Gondwanu. Počas kolísania hladiny svetového oceánu v triase bol východný okraj Pangey zaplavený morom Paleotethys. V plytkých častiach šelfu tohto epikontinentálneho mora sa tak usadili verfénske bridlice a pri ďalšom pozvoľnom poklesávaní najmä veľké hrúbky vápencov, ktoré majú lokálne názvy. Masívne tmavé guttensteinské vápence vznikali v plytšej severnej časti šelfu, sú často dolomitizované (premenené na dolomit). Južnejšie, v o niečo hlbších častiach paniev, vznikali tenšie zvrstvené svetlé wattersteinské vápanece. V depresiach na okraji šelfu, ktoré poklesli najviac vznikali reiflingské vápence s rohovcami. Zaujímavosťou sú tiež lunzské vrstvy z vrchného triasu, ktoré majú flyšový charakter a ich vznik bol spojený s krátkodobou ale výraznou zmenou podnebia, ktorá spôsobila eróziu okolitého kryštalinika. Na lunzské vrstvy nasadá významná až 3000 m hrubá formácia tzv. hauptdolomitu (hlavný dolomit).

Jura

Začiatkom jury pred 180 miliónmi rokov pokračoval rozpad Pangey vznikom riftu a následne oceánu najprv medzi Severnou Amerikou a Západnou Afrikou, neskôr v kriede aj v oblasti Eurázie, Južnej Afriky a Južnej Ameriky. Vznikal Atlantik. Jedna z jeho vetiev siahala aj do oblasti európskej platne. Oceánska kôra, ktorá pri tomto procese vznikla bola označená ako Piemontsko-ligurský oceán. Všeobecne je tento oceán považovaný za súčasť Západnej Tethydy, tá sa však nachádzala viac na východ a Piemontsko-ligurský oceán s ňou geologicky nebol spojený. Oddeľovala ich polostrovná kryha africkej kontinentálnej kôry označovaná ako Apulská platňa (označovaná aj Adriatická platňa). (Označenie Západný Tethys je pomenovaním viacerých menších oceánskych paniev juhozápadne od Európskej platformy, ktoré ich rozlišuje od Neotethýdnej oblasti na východe.) Keďže sa v jure na Zemi nevyskytovali žiadne kontinentálne ľadovce, morská hladina siahala vysoko a oba tieto oceány boli spojené rozsiahlymi plytkými oblasťami, v ktorých sa mohli usadzovať karbonáty.
Koncom jury postihla extenzia aj euroázijskú platňu, vznikol pri tom Valaiský oceán, ktorý oddelil od kontinentu malú Iberskú platňu, ktorú z druhej strany ohraničoval Piemontsko-ligurský oceán. Obe tieto oceánske provincie nikdy nedosiahli veľkosť porovnateľnú s dnešným Atlantikom, boli skôr porovnateľné s dnešným Červeným morom. V tej istej dobe (vrchná jura - malm) sa však narušil pasívny okraj Piemontsko-ligurského oceánu, ktorého kôra začala subdukovať a Apulská platňa sa začala pohybovať smerom k Euroázijskej platni. V dôsledku subdukcie vznikla vo východnej časti Álp oceánska priekopa (tzv. trenč), v ktorej sa usadzovali hlbokomorské sedimenty hlavne radiolarity a Bündnerské bridlice. Miestami boli zachované nepohltené ofiolity.

Eoalpínske fázy

Vzďaľovanie (divergentný pohyb) Euroázijskej a Africkej platne nemalo dlhé trvanie. Pred asi 100 miliónmi rokov, v strede kriedy, vznikol Atlantický oceán a Afrika sa začala pohybovať na severovýchod. V dôsledku tohto pohybu došlo k stlačeniu a skráteniu sedimentačných paniev oceánu Tethys, ktorých sedimenty boli tlačené pred Africkou platňou. Oceánska kôra sa medzi oboma kontinentálnymi platňami začala zužovať a subdukovať pod Apulskou platňou. V dôsledku pôsobenia obrovských síl sa najjužnejšia časť Eurázijskej platne ohla a ponorila hlbšie do horúceho zemského plášťa, ktorý ju natavil a celkom pohltil. Africká platňa zatiaľ pokračovala v svojom pohybe na sever, v priebehu tohto obdobia sa posunula vyše 1000 km.
Mladokimérska fáza sa v Alpách prejavila iba okrajovo (významnejšie boli vtedy horotvorné pohyby na Kryme), dôležitá však bola austrijská fáza, ktorú možno považovať za začiatok deformácie Apulskej platne, ktorej horniny neskôr vytvorili podstatnú časť austroalpínskych príkrovov a dinarika. Stopy týchto horotvorných pohybov možno pozorovať aj v niektorých oblastiach Piemontsko-ligurského oceánu, ktorý dnes tvorí príkrovy penninika. Vo vrchnej kriede (mediteránna fáza) nastala prvá kontinentálna kolízia, keď severná časť Apulskej platne narazila na Európsku platformu. 
Po skončení prvých fáz Alpínskej orogenézy vzniklo viacero vrásovo-násunových štruktúr, veľká časť oblasti však zostala v kriede stále pod hladinou mora. Na južnom okraji Európskej tabule vznikli v plytkej šelfovej zóne hojné vápencové uloženiny, ktoré boli v Alpách zabudované do helvétskych príkrovov. Naopak v hlbokých častiach anoxického dna Piemontsko-ligurského a Valaiského oceánu vznikali naďalej ílovité sedimenty penninského flyšu. Usadzovali sa tiež sedimenty gossauskej skupiny.

Paleogén

Po úplnej subdukcii Piemontsko-ligurskej oceánskej kôry pod Apulskou platňou v paleocéne sa začala subdukovať aj kontinentálna provincia Briançonského mikrokontinentu  a pravdepodobne aj časť Iberskej platne. Jednalo sa o laramskú a sávsku fázu alpínskej orogenézy. Briançonnaiský mikrokontinent a Valaiský oceán (s ostrovným oblúkom) subdukoval pod Apulskú platňu v eocéne. Počas tohto obdobia sa dostal do hĺbky asi 70 km, pričom jeho horniny boli premenené do eklogitovej fácie a na niektorých miestach boli aj intrudovené migmatitmi. Tieto horniny sa neskôr stali súčasťou penninických príkrovov, ale veľká časť Briançonnaiského kontinentu bola pohltená hlbšie a zanikla. Zároveň bola vrchná časť Apulskej platne, predstavujúcej austroalpínske príkrovy nasunutá na svoje predpolie tvorené Európskou tabuľou. Tieto udalosti boli vrcholom alpínskeho vrásnenia. V kolíznej oblasti došlo k úplnému odlepeniu a vytlačeniu hornín penninika, austroalpinika a helvetika na sever, vyvrásnilo sa i alpské flyšové pásmo a molasová panva. V mieste uzavretia sutúry vznikla Periadriatické línia.
Subdukujúca Apulská kryha sa však rozpadla, jedna časť pokračovala v subdukcii a neskôr zanikla, ale druhá bola izostaticky vyzvihnutá. Tento výzdvih viedol v miocéne k rozťahovaniu hrubej kôry kolízneho pásma, erózii a vytvoreniu tektonických okien Veľkých Taur a Engadinu.

Neogén a súčasnosť

Apulská a Eurázijská platňa sa približujú dodnes. Jadro Álp, ktoré subdukovalo počas paleocénu a eocénu naďalej pomaly stúpa. Podľa meraní v cestných a železničných tuneloch sa Alpy dvíhajú priemerne o milimeter až centimeter ročne. To vedie k rovnováhe medzi výzdvihom (izostáziou) a zvetrávaním. Pohorie je stále seizmicky aktívne. Energia, ktorá sa postupne hromadí v horninách sa uvoľňuje najmä pozdĺž hlbokých zlomových línií. Pohyb príkrovov na sever stále pokračuje pozdĺž Penninického násunu. Pokračuje tiež subsidencia okrajových paniev Pádskej a Bavorskej panvy.