Alpen: Bergtäler entstanden „ruckartig“

Von wegen langsam: Die Täler der Alpen bildeten sich nicht allmählich, sondern in Schüben, wie Geologen herausgefunden haben. Demnach brach vor rund 30 Millionen Jahren plötzlich ein Teil der europäischen Kontinentalplatte unter den Zentralalpen ab. Als Folge schnellte das Gestein ruckartig in die Höhe und Flüsse bekamen mehr Gefälle. Das wiederum verstärkte die Erosion und grub die Alpentäler schneller ins Gestein, wie die Forscher im Fachmagazin „Scientific Reports“ berichten.

Die Alpen sind das Ergebnis einer gewaltigen Kollision – wenn auch in Zeitlupe: Vor rund 100 Millionen Jahren stieß die Afrikanische Erdplatte bei ihrer Nordwanderung auf die Eurasische Erdplatte. Mit dem weiteren Vorrücken der Platten wurde vor rund 30 Millionen Jahren eine Kontinentalplatte unter die andere gedrückt – eine Subduktion begann. Gleichzeitig faltete sich darüber ein Gebirge auf: die Alpen.

„Nagelfluh“ als Zeitzeuge

In der sich hebenden Landschaft bildeten sich Gebirgsflüsse, deren Wasser im Laufe der Zeit das Gestein in ihrem Bett abtrug. Dadurch entstanden die ersten Gebirgstäler. „Bislang gingen Forschende davon aus, dass sich diese Täler kontinuierlich bildeten“, erklärt Fritz Schlunegger von der Universität Bern. Ob dies tatsächlich der Fall war, haben er und seine Kollegen an speziellen Gesteinsablagerungen in den Schweizer Alpen untersucht.

Die Forscher studierten dafür Nagelfluh, ein Gesteinskonglomerat, das aus verfestigtem Geröll besteht. Dieses Geröll entstand, als die ersten Gebirgsflüsse der Alpen das Gestein abtrugen und mitrissen. Das Auffallende am Nagelfluh: Es bildet dicke, chaotisch gelagerte Schichten, wie sie heute etwa in den Felswänden an der Rigi sichtbar sind.

Wie eine Stahlplatte auf einer Eisscholle

Die geologischen Untersuchungen ergaben: Dieses Geröll muss sich einst schubweise abgelagert haben. Damit aber kann auch die Landschaftsentwicklung und Talbildung in den Alpen nicht so sanft abgelaufen sein, wie bisher angenommen. Stattdessen war sie durch Schübe charakterisiert. Zu diesen Schüben kam es, als unterhalb der heutigen Bündner Alpen Teile der europäischen Kontinentalplatte abbrachen.

Felsentor bei der Rigi – eine typische Nagelfluh-Formation © Robrot /Universität Bern

Damit ging eine starke Kraft verloren, welche zuvor die Alpen nach unten gezogen hatte. Als die schweren Gesteinsmassen in zirka 100 Kilometer Tiefe abbrachen, verlor das Gebirge somit seinen Ballast und konnte wachsen. „Diese Situation ist vergleichbar mit einer Eisscholle auf dem offenen Meer, die durch eine schwere Stahlplatte in der Tiefe gehalten wird“, erklärt Schlunegger. „Wird diese Stahlplatte entfernt, schnellt die Eisscholle als Folge starker Auftriebskräfte in die Höhe.“

Ruckartige Hebung

Diese plötzliche Hebung beeinflusste auch den Lauf der Gebirgsflüsse. Das Gefälle wurde stärker und damit auch die Strömung und Erosion des Wassers. Als Folge begannen die Flüsse nun besonders schnell, die Oberfläche abzutragen. Im Laufe der Zeit bildeten sich dabei Täler und formten die alpine Landschaft. Ihre Geröll- und Kiesfracht lagerten die Flüsse am Fuß des Gebirges in Form von Deltas ab.

Weil das Gebirge weiterhin rasch wuchs, verstärkte sich die Abtragung, es wurde mehr und größeres Geröll in den Flüssen transportiert. Dieses Geröll lagerte sich ab und bildet den heute sichtbaren Nagelfluh – eine dicke Schicht chaotisch umhergeworfener Felsbrocken.

Alpine Karibik

Die Bildung der Alpentäler nahm ihren Anfang übrigens in einer völlig anderen Umgebung, als wir sie heute kennen: Die alpine Verschluckungszone war von einem tiefen, etwa 50 bis 100 Kilometer breiten Meer umgeben, der Tethys. Aus diesem Gewässer ragten einzelne Inseln heraus, vergleichbar mit der heutigen Karibik.

Vor etwa 32 Millionen Jahre änderte sich die Situation: Der afrikanische Kontinent hatte sich mittlerweile dem europäischen Festland genähert und das Meer dazwischen verschwand. Damit kam die Subduktion ins Stocken. Die Europäische Platte wurde durch ihr starkes Eigengewicht aber weiter nach unten gezogen, was zu starken Zerrkräften führte. Als Folge davon brach ein Teil der Platte unter dem Gebirge ab, und es begannen sich die uns heute vertrauten Alpen mit ihren Tälern zu bilden. (Scientific Reports, 2016; doi: 10.1038/srep31010)

(Universität Bern, 12.08.2016 – NPO)