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mit Kalkknollen, oder Mergel; auch etwa Grünsandstein. Er ist oft sehr reich an Petrefakten: Belemnites minimus, Ammonites mammilatus, Turrilites Bergeri, Inoceramus concentricus und In. sulcatus etc.
d) Seewerkalk und Schiefer, 10-200 m, repräsentieren die ganze obere Kreide, also Cenoman, Turon und Senon. Der untere Teil besteht aus einem dichten, hellgrauen, etwas gelblichen Kalkstein, der steile, weisse dünnplattige Wände bildet. Charakteristisch sind kohlig-thonige, flaserig geordnete Häute, wie sie sonst in keinem alpinen Gestein zu finden sind. Nach oben geht der Kalk mehr und mehr in kalkig-thonige Schiefer über. - Petrefakten sind nicht selten: Ananchytes ovata, Turrilites costatus, viele Foraminiferen.
d) Kænozoisches Zeitalter.
1. Tertiär. Für die Alpen ist eine Dreiteilung das natürliche: Eocän, Miocän, Pliocän, während sonst meist vier Teile unterschieden werden: Eocän, Oligocän, Miocän, Pliocän. Das alpine Eocän umfasst dabei nicht bloss das Eocän der gewöhnlichen Einteilung, sondern auch noch das untere Oligocän, während das alpine Miocän = oberes Oligocän + Miocän ist.
a) Eocän (gelb), mit einer Mächtigkeit bis gegen 2000 m. -
Als Gestein tritt am massenhaftesten auf der Flysch, der aus leicht verwitternden, bald mehr kalkigen, bald mehr thonigen, gewöhnlich gelblich grauen Mergelschiefern besteht. Stellenweise geht er in wirklichen Thonschiefer über (Elm, Engi, mit Fischresten), und es sind ihm Kalkbänke eingelagert, oft auch Sandsteine und vereinzelt Konglomerate. Der eigentliche Flysch ist sehr arm an Petrefakten; man findet hin und wieder Abdrücke von Algen und die rätselhaften Helminthoiden, die man als Wurmsspuren erklären will, ferner viele Nadeln von Kalkschwämmen.
Um so reicher sind an Versteinerungen die Bänke von Nummulitenkalk, die im Eocän auch auftreten. Sie enthalten ausser verschiedenen Nummulitenarten lokal auch Korallen, Seeigel; Muscheln, wie Pecten, Osträa, Mytilus, Cardium; Schnecken wie Dentalium, Turritella, Cerithium etc. -
Endlich findet sich im Eocän wieder Eruptivmaterial: der grünfleckige Taveyanazsandstein ist aus Sand und vulkanischer Asche als eine Art submariner Tuff entstanden.
b) Miocän. Bis hieher waren alle Sedimente, vielleicht mit Ausnahme des schwach entwickelten Karbons, Meeresbildungen; das hört nun auf. Die Nagelfluh (Konglomerat), die Sandsteine und Mergel der Miocänzeit sind (mit Ausnahme der eingeschalteten Meeresmolasse) Süsswasserbildungen. Sie bilden das Abschwemmungsprodukt der Alpen in den Molassesee zwischen Alpen und Jura und gehören nicht mehr zum alpinen Gebiet, sondern zum Mittelland (schweizer. Hochebene).
c) Das Pliocän hat am Nordabhang der Alpen gar keine Sedimente geliefert; dagegen finden sich marine pliocäne Schichten gegen die Poebene hin, südlich vom Langensee und Comersee.
II. Entstehung und Alter des Gebirges.
Lange, zum Teil sehr lange Zeit, nachdem sich die im vorigen Abschnitte erwähnten Schichtsysteme gebildet hatten, begann deren Hebung aus dem Meer, entstand erst das Gebirge. Die Ursache der Entstehung der Alpen, wie der Gebirge überhaupt, ist die allmälige Abkühlung des Erdkerns. Durch die Abkühlung zieht sich nämlich der Kern zusammen, während die äussere Rindenschicht unverändert bleibt. Dadurch wird sie für den Kern zu gross, es entstehen in der Rinde Gewölbespannungen, d. h. Druckkräfte in tangentialer, horizontaler Richtung. Da nun das Gewölbe nicht überall gleich stark ist, weicht es an der schwächsten Stelle aus; es kann dies am leichtesten nach oben geschehen, und so entstehen durch horizontalen Zusammenschub Biegungen der ursprünglich horizontal abgelagerten Schichten, es bilden sich Falten. So sind die Alpen entstanden durch einen Horizontalschub von SSO. her; sie sind ein Faltengebirge mit sehr intensiver Faltung und sehr kompliziertem Bau. Am kompliziertesten ist der Faltenbau gerade in den Zentralalpen, weil hier der Faltung sich das viel ältere Festland von Vogesen und Schwarzwald als steife Stelle der Erdrinde entgegenstellte. Dadurch wurden die Falten eng zusammengedrängt, übergelegt, über einander geschoben etc. In den Ostalpen dagegen verlaufen die Falten viel einfacher, regelmässiger, weil hier Platz zu deren Ausbildung war.
Die primäre Bewegung bei der Bildung der Alpen war also horizontal; das Gebirge ist nicht, wie man früher annahm, durch senkrecht von unten wirkende Kräfte gehoben worden. Das erkennt man an den beiliegenden Profilen 1-3: Denkt man sich eine von den gefalteten Schichten wieder ausgeglättet, so hat sie auf ihrem jetzigen Grundriss nicht mehr Platz;
sie ist also tatsächlich zusammengeschoben worden.
Für die ganze Alpenkette ergibt sich ein Zusammenschub von 120 km in der Richtung von SSO. her. Zug und Como liegen jetzt 170 km auseinander; vor der Alpenfaltung waren es 290 km. Der Zusammenschub betrug also 41,4% oder ca. 2/5; dieser Streifen Erdrinde wurde auf 58,6% oder ca. 3/5 seiner ursprünglichen Breite reduziert. - Erst sekundär ergab sich durch die Faltung der Alpen zugleich ihre Hebung über den Meeresspiegel und zu den jetzigen imposanten Höhen. So sind z. B. die jüngsten alpinen Schichten (Eocän) an der Dent du Midi oder am Saurenstock bis zu 2000-2500 m gehoben; in den höchsten Teilen der Alpen finden wir die allerältesten Gneisse oder Protogine in Höhen von 4000-4800 m; wenn wir uns die ursprüngliche Sedimentdecke mit einer Mächtigkeit von 2000 m noch dazu denken, beträgt hier die gesamte vertikale Hebung 6000-7000 m. Damit soll nicht gesagt sein, dass die Alpen jemals so hoch gewesen seien! Die Alpen wurden nicht zuerst fertig als Gebirge aufgestaut worauf erst die Erosion begann; sondern sobald die ersten Hügelzüge sich gebildet hatten, fing auch schon die Erosion ihre abtragende Tätigkeit an. Sie hätten aber diese Höhe, wenn die Sedimentdecke noch vollständig erhalten wäre.
Die Zeit der Alpenfaltung geht aus folgendem hervor: Im grössten Teil der Zentralalpen sind die Schichten vom Gneiss bis und mit Eocän konkordant (unter einander parallel) abgelagert;
am Nordrand der Alpen besteht dagegen fast überall eine Diskordanz (die Eocänschichten sind steiler aufgerichtet als die Molasseschichten).
Daraus folgt, dass die Faltung im letzten Teil der Eocänzeit begonnen hat. Nun sind aber auch die ältern Miocänschichten noch stark gefaltet; also hat die Hauptfaltung in der Miocänzeit stattgefunden.
Spuren von älteren Faltungen sind nur an wenigen Orten zu finden; sie waren unbedeutend gegenüber der Faltung in der Tertiärzeit.
An Hand der Profile und der Karte lassen sich im allgemeinen nun folgende Faltengruppen unterscheiden.
a) Die Kreidefalten. Auf die Molasse folgt nach S. auf der ganzen Linie vom Thunersee bis zum st. gallischen Rhein eine schmale Eocänzone und dann kommen eine Anzahl von regelmässig ausgebildeten Falten der Kreideschichten. Die nördlichsten davon, manchmal auch die nächst folgenden, sind fast überall nach N. übergelegt: Säntis, Mattstock am Walensee, Rigihochfluh, Bürgenstock etc. Daher kehren diese Kreideberge auch die steilen Seiten mit den Schichtköpfen nach N., die flachern Seiten mit den Schichtflächen nach S. - Im Säntisgebiet kann man leicht drei Hauptfalten unterscheiden: Ebenalp, Säntisgipfel und Altmann;
alle drei zeigen dann wieder Falten zweiter Ordnung. - Sehr klar zu übersehen ist der Faltenbau der Kreide am Vierwaldstättersee, dank dem Querthal des Urnersees.
Die nördlichste Falte ist diejenige der Rigihochfluh, die sich im Bürgenstock fortsetzt, an beiden Orten stark nach N. überliegend. Die zweite bildet den Hügel von Morschach, dazu gehört westlich vom See Sonnenberg bei Seelisberg; die dritte hat ihren Gewölbescheitel am Nordabhang des Fronalpstocks und des Niederbauenstocks; die vierte bildet den hintersten Teil des Fronalpstocks und den Oberbauenstock.
b) Die Jurafalten. Auch hier lassen sich verschiedene Gruppen unterscheiden, die aber in den Hauptcharakterzügen übereinstimmen. Die nördlichern Gruppen: Mürtschenstock-Faulen-Schächenthaler Windgälle;
Uri Rotstock-Titlis-Hochstollen;
Wildstrubel-Wildhorn-Diablerets stehen noch vielfach in enger Verbindung mit Kreidefalten;
z. B. die erstgenannte Gruppe mit den komplizierten Falten von Glärnisch-Silbern.
Vorherrschend ist auch da das Ueberliegen der Falten nach N., oft liegen mehrere derselben über einander. Die übrigen, südlichem ¶
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Jurafalten, die auch fast ausnahmslos nach N. überliegen: Tödi-Windgällen; Eiger-Blümlisalp stehen im engsten Zusammenhang mit den Zentralmassiven.
c) Die Zentralmassive. Unter diesem Namen versteht man grössere Partien von krystallinen Gesteinen, hauptsächlich Gneiss, welche mehr oder minder vollständig von sedimentären Mulden eingeschlossen sind. Im Grundriss erscheint ein solches Massiv gewöhnlich in der Streichrichtung des Gebirges elliptisch getreckt ^[richtig: gestreckt]. Die Schichtung ist meist sehr steil, stellenweise senkrecht.
Die Zahl der Zentralmassive wird sehr verschieden angegeben, gewöhnlich unterscheidet man eine nördliche Reihe: Aiguilles Rouges, Mont-Blanc, Aarmassiv, Gotthardmassiv, - und eine südliche: Mont Colon, Monte Rosa, Monte Leone, Tessiner Massiv, Adulamassiv, Berninamassiv. Die südliche Reihe hat den einfachern Bau; sie bilden weitgespannte gewaltige Gewölbe, so namentlich das Massiv des Monte Leone, das Tessinermassiv, aber auch das Adulamassiv. Das letztere weicht insofern von den übrigen ab, als es nicht im allgemeinen Alpenstreichen liegt, sondern von S. nach N. streicht.
Komplizierter sind die nördlichen: Die Aiguilles Rouges, der Mont-Blanc, der Gotthard zeigen deutliche Fächerstructur;
die Schichten stehen in der Mitte senkrecht, im N. fallen sie nach S., im S. nach N., sie divergieren also nach oben.
Das Aarmassiv endlich bildet gewissermassen einen schiefstehenden Fächer. Zwischen solchen Massiven, die sich fast berühren, wie z. B. Aiguilles Rouges und Mont-Blanc, oder Aar- und Gotthardmassiv, findet man schmale, spitz gequetschte Mulden von Sedimentgesteinen, die ebenfalls steilgestellt sind, wie die Zentralmassive selbst.
Die Natur der Zentralmassive war lange streitig. Weil in denselben ächte Eruptivgesteine vorkommen, so erklärte man sie früher überhaupt als Eruptivmassen, welche in weichem Zustande aus der Tiefe emporgequollen seien und dabei die Sedimente links und rechts bei Seite geschoben hätten. Dieser Ansicht widersprechen nun aber eine Reihe von Tatsachen: 1. Es fehlen alle Kontakterscheinungen bei der Berührung von Zentralmassiv und Sediment, wie sie bei Berührung von vulkanischen Ergüssen und Sedimenten auftreten. 2. Stellenweise gehen die Sedimente als Brücke über ein Zentralmassiv hinweg (Tödigruppe).
Die Sedimente einer solchen Brücke zeigen keine Spuren, dass das Massiv von unten wie ein Keil gewirkt habe; sie weisen vielmehr selber Faltung, also seitlichen Zusammenschub, nicht Zerreissung auf, wie es sein müsste, wenn die Massive als Eruptionen emporgekommen wären. 3. Wenn die Zentralmassive Eruptivmassen wären, müssten die Eruptionen im Tertiär erfolgt sein, denn damals falteten sich die Alpen. Nun findet man aber z. B. schon im Dogger an der Windgälle Gerölle von dem darüber liegenden Porphyr, der allerdings ächt eruptiv ist. Er ist also älter als Dogger, mithin zur Tertiärzeit als ein Teil des Zentralmassives passiv mitgehoben worden. Die Eruptivgesteine der Zentralmassive sind also viel älter als die Alpenfaltung.
Bei den südlichen Zentralmassiven sieht man dies schon aus ihrer Form, bei den nördlichen ergibt es sich aus dem obigen: Die Zentralmassive sind Falten oder Faltenkomplexe, welche in der Tiefe unter hohem Drucke durch seitlichen Zusammenschub entstanden sind, gleichzeitig und eben so passiv wie die Falten der Sedimente. Weil Falten und Zentralmassive nur verschiedene Formen des Zusammenschubs sind, können sie einander auch ablösen, ersetzen.
Der kolossale Druck, unter dem die Gesteine der Zentralmassive gefaltet wurden, hat auch die Gesteinsmetamorphose bewirkt, die man an ihnen makroskopisch und mikroskopisch bemerkt. Da findet man z. B. in den Protoginen sandigen Quarz, oder zerbrochene Feldspäte, verbogene Glimmerblättchen und dergl.; der Sericit in den Sericitgneissen etc. ist ein Mineral, von dem man keine andere Entstehung kennt als durch hohen Druck. Dadurch sind auch, wie oben angedeutet, viele paläolithische und sogar mesolithische Sedimente halb und ganz krystallin geworden. Dahin gehört der jurassische Kalk (Malm) der Mulde von Andermatt, der zwischen den zwei Zentralmassiven in Marmor verwandelt wurde;
ebenso der Marmor von Grindelwald, die «Kalkkeile» (spitze Mulden) an der Jungfrau;
dahin gehören die meist liasischen Bündnerschiefer;
die Schiefer auf dem Nufenenpass etc. Petrefacten in den Sedimenten wurden dabei oft ganz verwischt, oft gequetscht (elliptische Ammoniten), oft zerrissen (Belemniten).
d) Die Glarner Doppelfalte (Profil 1) ist eine so gewaltige Erscheinung, dass sie wohl eine gesonderte Betrachtung verdient. Vom Walensee an legt sich eine breite Falte nach S. über bis zu der Linie Richetlipass-Foopass-Graue Hörner. Der Kern der Falte wird vom Verrucano gebildet, darauf liegen Rötidolomit, Lias, Dogger, Malm und Kreide in normaler Reihenfolge. (Der ganze Mürtschenstock ist nur eine sekundäre Runzelung innerhalb des Gewölbeschenkels.) Unter dem Verrucano folgt am Bützistöckli die Schichtserie: Rötidolomit, Dogger, Malm in verkehrter Lagerung, das jüngste zu unterst.
Alles aber liegt auf Eocän. Am Bützistöckli ist also der Mittelschenkel der Falte vollständig; an andern Stellen ist er dagegen so stark ausgezogen, ausgewalzt worden, dass meist ausser dem Verrucano des Gewölbekerns nur noch das mächtigste Glied, der Malm, ausgehalten hat; er bildet von der Lochseite bei Schwanden an bis zum Kalkstöckli eine zusammenhängende schiefe Ebene, die unter einem Winkel von ca. 12° nach S. ansteigt. Bei diesem Auswalzen wurde die Mächtigkeit des Malm von ca. 600 m (normal) reduziert auf 20, 10, 2, 1 m; manchmal auf O. Das Gestein, das Arn. Escher als Lochseitenkalk bezeichnete, zeigt helle und dunkle Fasern völlig durcheinander geknetet. Die obere Begrenzung ist ganz eben, die untere wellig unregelmässig; Brocken des Kalkes stecken in den darunterliegenden eocänen Schiefern, und diese sind förmlich in Klüfte des Kalksteines hineingepresst.
Die Eocänmasse, auf welche diese gewaltige Falte von N. hinauf geschoben worden ist, bildet eine grosse Zahl isoklinaler (paralleler) Falten, die alle mit ca. 30° nach S. fallen. Es sind grosse Massen von Flyschschiefern, mit Bänken von Nummulitenkalk, Nummulitensandstein und mit den berühmten Fischschiefern von Engi und Elm.
Südlich von Elm, an den Mannen und am Saurenstock wiederholt sich die selbe Erscheinung: Oben auf das Eocän folgt wieder Lochseitenkalk (Malm), darüber Verrucano. Aber hier senkt sich die Falte nach S.; bald stellt sich im Mittelschenkel der S.-Falte der Malm in voller Mächtigkeit ein, sogar noch Kreide.
Daraus geht hervor, dass hier eine grosse Falte von N. und eine zweite von S. her über das Eocän gegeneinander geschoben worden sind; ihre Scheitel sind beide abgewittert, hätten sich aber auf der Linie Richetli-Foopass beinahe berührt. Eine solche Ueberschiebung von beiden Seiten her war nur möglich, wenn gleichzeitig die mittleren Partien einsanken. Hier ist also das Gegenteil geschehen wie bei den Zentralmassiven und speziell wie beim Aarmassiv: Die Glarner Doppelfalte ist ein negatives Zentralmassiv, ein nach unten geöffneter Fächer;
sie löst das Aarmassiv nach Osten hin ab und beweist gerade dadurch wieder, dass auch die Zentralmassive Falten sind.
Denn da die Doppelfalte einem Zusammenschub von 32 km gleich ist, muss auch das Aarmassiv gleichviel zusammengeschoben, d. h. gefaltet sein; sonst könnten nicht die gleichen Erscheinungen nördlich (Kreidefalten) und südlich (Mulde von Urseren-Rheinthal) von beiden ungestört durchstreichen.
e) Die südlichen Kalkalpen. Am Südabhang der Alpen zeigen die Sedimente eine viel geringere Ausbreitung; von Osten her reichen die Kalkalpen, mit abnehmender Breite, nur bis zum Langensee. Westlich von diesem stossen die krystallinen Gesteine direkt an die Alluvionen der Poebene. Von der ganzen Reihe der Sedimente sind östlich vom Langensee fast nur Triasgesteine vertreten; dazu kommen noch etwas Jura, wenig Kreide. Die Fazies der Gesteine ist eine andre als in den nördlichen Kalkalpen; sie stimmt mit den Ostalpen überein. Eine bedeutende Rolle spielen noch die grossen Quarzporphyrmassen, welche in der Permzeit als vulkanische Ergüsse emporgequollen sind. Im ganzen ist es eine mässig gefaltete, durch Brüche und Verschiebungen mehrfach zerstückelte Gebirgsmasse, die diskordant auf den steil gestellten krystallinen Schiefern liegt.
f) Die Klippen. Am Nordrande der Alpen sind ausserdem noch drei Phänomene zu beachten, die lange jeder ¶