アルプスの地質

アルプスは、アルプス山脈帯と呼ばれる新生代 造山帯の一部を形成し、大西洋からヒマラヤ山脈まで南ヨーロッパとアジアを貫いています。この山脈帯はアルプス造山運動中に形成されました。中央ヨーロッパのこれらの山脈の隙間がアルプス山脈と東のカルパティア山脈を隔てています。造山運動は継続的に起こり、地殻沈下によってその間の隙間が生まれました。

アルプスは、アフリカプレートとユーラシア プレートの衝突の結果として出現し、その衝突により、かつてはこれらの大陸の間にあったアルプステチス海が消失した。アルプステチス海盆の堆積物には莫大な圧力がかかり、その中生代および新生代初期の地層は、北に移動するアフリカ大陸によって安定したユーラシア大陸に押し付けられた。このほとんどは漸新世および中新世に発生した。圧力によって、かつてアルプステチス海であった場所から隆起して北に押された巨大な横褶曲、つまりナップが形成され、しばしば互いに破壊され、滑り落ちて巨大な逆断層を形成した。中央部の高地に露出している結晶質の基盤岩は、モンブラン、マッターホルン、ペンニネアルプスやホーエタウエルンの高峰を形成する岩石です(Stampfli & Borel 2004)。

その後、地中海の形成により、山脈の南にあるアフリカプレート内に起源を持つ地帯が覆われました。

アルプス山脈は、その南東の前地盆地であるポー川流域（正確には、南は実際には後背地である）の周囲に北向きの凸弧を形成している。この盆地の第四紀および新第三紀の 堆積物は、最南端の断層ユニットの上に不調和に横たわっている。北東部では、南に傾斜し内部で断層化した新生代の前地堆積物（フライシュおよびモラッセ）が見られる。このバイエルンおよびスイスの前地盆地は、モラッセ盆地と呼ばれている。前地盆地の堆積物は、アルプス山脈のナップの断層前面によって南から押しのけられている。スイスでは、モラッセ盆地は北西でジュラ山脈によって縁取られており、これは外部褶曲および断層帯であり、地質学的にはアルプスの一部と見なすことができる。モラッセ盆地の西部は、アルプス山脈とジュラ山脈の間のミッテルラント高原を形成しています。ジュラ山脈の位置は、まだ議論の的となっています。考えられる地殻変動の要因としては、北にある南北に伸びる上部ライングラーベンが挙げられます。

アルプス山脈は、南西のアペニン山脈、南東のディナル山脈、北東のカルパティア山脈など、比較的滑らかに続いています。アルプス山脈の東側はウィーン盆地とパンノニア盆地に囲まれており、ここでは地殻が東西に伸びています。

アルプス山脈は複雑な地質を持っていますが、全体的な構造は大陸の衝突によって形成された他の山脈と同じです。

アルプスは、東アルプス、中央アルプス、西アルプスに分けられることが多いが、これらの区分の境界は恣意的である。東アルプスと中央アルプスの境界は、おおよそザンクト・マルグレーテン、クール、ソンドリオを結ぶ線である。中央アルプスと西アルプスの境界は不明瞭である (Pfiffner 2009, p. 25)。アルプス山脈の主な縫合線(大きな剪断帯) はペリアドリア海層と呼ばれ、アルプス山脈を東から西に貫いている。これは、(旧) ヨーロッパプレートとアドリア海 プレートの境界である。この線の南には、南アルプスの褶曲および逆断層がある。

ペリアドリ海層の北には、3つの主要な古地理学的「領域」の岩石が見つかります。ヘルヴェティックまたはドーフィノア、ペニンニク、およびオーストロアルプス領域です。この区分は、岩石の古地理学的起源に従って行われます。ヘルヴェティック領域にはヨーロッパプレートからの物質が含まれ、オーストロアルプス領域にはアドリアプレートからの物質が含まれ、ペニンニク領域には2つのプレートの間に存在した領域からの物質が含まれます。^[1]

ペリアドリ海層の北側の褶曲と衝上断層は一般に北を向いており、これらのユニットの主な収束方向 (褶曲の非対称方向) は北です。南アルプスでは衝上断層は南を向いているため、収束方向は主に南向きです。

オーストロアルプス山脈のナップの岩石は、東アルプスの露頭のほとんどを形成していますが、西アルプスでは、これらのナップは、いくつかの場所（ダン・ブランシュとセシアユニット）を除いて、浸食されています。西アルプスでは、ヘルヴェティック・ナップが北と西に見られ、レマン湖の南にあるプレアルプ・デュ・シュドのように、ペニン山脈のナップのクリッペの下にまだ残っていることもあります。

ペリアドリアーテ層の北側の中央部には、背斜岩と呼ばれる大きな反形態が多くの場所で見られ、時には露頭に窓として現れる。これらの窓の1つ（ホーエタウエルン窓）の高さでペリアドリアーテ層は北に湾曲しており、これはアドリア海プレートがこの特定の場所ではより硬く、いわゆるインデンサーとして機能していることを示唆している。スイスの中央部では、ローヌ＝シンプロン線と呼ばれる延性の南北正断層帯に沿って隆起が起こった。こうして形成された構造は、レポンタン・ドームと呼ばれている。

下部地殻の古い岩石には、ヘルシニア造山運動中またはその直後に形成された貫入岩が見つかっています。これらの貫入岩はアルプス山脈よりも古く、その形成とは無関係です。放射年代測定による年代測定では、約 320  Maという結果が得られました。ペルム紀および三畳紀の伸張によって形成された、それよりわずかに新しい珪長質貫入岩も見つかっています。

アルプス山脈自体の形成による貫入は比較的まれです。最大の貫入はペリアドリア海層沿いに見られ、最大のものはアダメッロ花崗岩です。ペニンニク・ナップではミグマタイトと小さな溶融岩が見られます。

ヘルヴェティックおよびオーストロアルプス山脈のナップと南アルプスの岩石は、新生代の主要なアルプス期に高度変成作用を受けていません。これらのユニットの高度変成岩は、アルプスの形成によって変成されたわけではありません。他の可能性としては、次のものがあります。

• これらはもともと地殻の下層から隆起して地表に到達したもので、せいぜい両閃岩相を呈している。
• オーストロアルプス山脈のナップには、エオアルプス造山運動と呼ばれる山岳形成の初期段階である白亜紀に形成されたエクロジャイトが存在します。これらは高度変成岩ですが、その変成作用はアルプス山脈の（後の）形成とは無関係です。

新生代エクロジャイトはペニンニク岩塊に存在し、青色片岩またはエクロジャイト相を経た物質を含んでいます。これらの岩塊はバロビアン変成作用を示しています。このタイプの変成作用は、岩石が地球のマントル内で通常発生する圧力と温度の条件下にある場合にのみ発生します。つまり、ペニンニク岩塊はマントルに沈み込み、後に地殻に オブダクションされた物質で構成されています。

アルプス（新生代）接触変成作用またはブッカン変成作用は、貫入が稀であるため、アルプスでは稀です。

アルプス山脈は褶曲および衝上断層帯です。褶曲および衝上断層運動は、ヨーロッパプレートとアドリア海プレートの 収束運動によって引き起こされる地殻短縮の表現です。

石炭紀末期（3億 年前）には、ゴンドワナ大陸とローラシア大陸から超大陸パンゲアが形成されたヘルシニア造山運動またはバリスカン造山運動が終焉を迎えた。現在アルプスを形成している地塊の東には古テチス海があった。

風と水の影響により、ヘルキニク山脈は化学的、機械的に侵食され、破壊されました。ペルム紀には、ヨーロッパの主な堆積物は、ヘルキニク山脈の侵食産物である砂岩と礫岩でした。同時に、山脈がアイソスタシー的に不安定だったため、地殻の伸張が起こりました（これを造山運動による崩壊と呼びます）。伸張により、山脈の軸に沿って盆地が形成され、珪長質 火山活動が発生しました。これが、ヨーロッパとアフリカの間の地溝の第一段階でした。三畳紀の海面上昇により、パンゲアの東縁が浸水しました。浅い棚海と大陸棚海が存在し、蒸発岩と石灰岩が堆積しました。

ジュラ紀初期（1億8000 万年前）には、パンゲアの北部（北米とユーラシア）と南部（アフリカと南米）の間に狭い海が形成され始めた。その過程で形成された海洋地殻は、ピエモンテ・リグーリア海として知られている。この海は、一般的にテチス海の西側の延長であると考えられている。実際にはテチス海とつながっていなかったが、アドリア海プレートと呼ばれるアフリカプレートの大陸地殻の半島部分がアフリカプレートとヨーロッパプレートの間にあり、テチス海の分割と初期アルプスの形成に関与していた。アルプステチス海または西テチス海という名前は、ヨーロッパプレートの南西に形成されたいくつかの小さな海洋盆地を指すときに使用され、東にある新テチス海と区別される。ジュラ紀は海面が高かった時代であったため、これらすべての海は浅い海でつながっていた。大陸では、中生代全体を通じて浅い海の堆積物（石灰岩）が形成されました。

ジュラ紀後期、イベリア小大陸がヨーロッパプレートから分離し、 2つのプレートの間にヴァレー海が形成された。ピエモンテ＝リグーリア海とヴァレー海はどちらも、今日の大西洋のような大きな海ではなかった。紅海の下の開口部のようだったと考えられ、アフリカまで続いてグレートリフトバレーを形成した。最終的には、地溝が発達するにつれて新しい海が東アフリカを切り裂き、大陸の大部分を本土から分離する。

ジュラ紀末期にアドリアプレートがヨーロッパプレートに向かって動き始めたとき、東アルプスに海溝が形成されました。この海溝には、放散虫岩やリュータイトなどの深海堆積物が堆積しました。

ヨーロッパプレートとアフリカプレートの分岐運動は比較的短期間で終わりました。アフリカと南アメリカの間に大西洋が形成されたとき（約 1 億 年前）、アフリカは北東に移動し始めました。

このプロセスの結果、アルプスのテチス海の海洋堆積物の柔らかい層は、ゆっくりと押し上げられるにつれて圧縮され、折り畳まれました。アフリカとユーラシアの間のテチス海は、大陸の合体の真ん中に挟まれ、海洋地殻がアドリア海プレートの下に沈み込むにつれて縮小し始めました。下部大陸基盤に働く巨大な力により、ヨーロッパの基盤は下向きに曲がって熱いマントルに入り、軟化しました。その後、南部（アフリカ）の陸地は、約1,000 km（600マイル）北方への移動を続けました。深部から上昇するにつれて堆積物がゆっくりと折り畳まれ、ひだ状になったことで、最初に一連の東西に長い火山島弧が形成されたと考えられています。これらの島弧で生成された火山岩は、ペニン山脈のナップのオフィオライトの中に見られます。

白亜紀後期には、アドリア海プレートの北部がヨーロッパに衝突し、最初の大陸衝突が起こりました。これはエオアルプス期と呼ばれ、アルプス形成の第一期とみなされることもあります。この期に変形したアドリア海プレートの部分は、後にオーストロアルプス山脈と南アルプス山脈を形成する材料となりました。現在ペニン山脈にあるピエモンテ・リグーリア海の断片にも、エオアルプス期の変形が認められます。

エオアルプス褶曲と断層帯を除けば、白亜紀の間、他の地域はまだ海洋領域にありました。ヨーロッパ大陸の南端では浅い海で石灰岩の堆積物が形成され、後に（アルプス山脈で）ヘルヴェティアナップに取り込まれました。同時に、ピエモンテ＝リグーリア海とヴァレー海域の深海領域で無酸素 粘土の堆積が起こりました。この粘土は後にペニンニクナップの ビュンドナースレートになります。

暁新世にピエモンテ・リグーリア海洋地殻がアドリア海プレートの下に完全に沈み込んだとき、ブリアンソネ小大陸（一部の説ではイベリアプレートの一部）が沈み込み帯に到達した。ブリアンソネ小大陸とヴァレー州海（島弧を含む）はアドリア海プレートの下に沈み込んだ。これらは始新世の間、地表から約70 km（45マイル）下に留まり、エクロジャイト相に達し、ミグマタイトに貫入された。この物質は後にペニンニク・ナップとなるが、ブリアンソネ・テレーンの大部分はマントルにさらに沈み込み、失われた。一方、地表ではアドリア海プレートの上部地殻（後のオーストロアルプス・ナップ）がヨーロッパ地殻に押し付けられた。これがアルプス山脈形成における主な衝突段階であった。

沈み込むスラブが分離して（スラブ分離、スラブ引きとして知られる）、剥がれ落ちると、沈み込んだ地殻が上昇し始めた。これにより厚くなった大陸地殻が隆起し、中新世には伸長が起こった。アルプスの場合、アドリアプレートがまだ南から収束しつつあったため、伸長は西から東の方向にしか起こらなかった。後にペリアドリア海層となる巨大な衝上断層帯が発達した。この帯は、西から東の伸長によって生じた右方向の 剪断も受け入れた。異地性のオーストリアアルプス物質を除いて、この衝上断層はアドリアプレートとヨーロッパプレートの境界で発達した。アルプスの中央部は隆起し、その後浸食された。ホーエタウエルン山脈の窓などのテクトニックウィンドウやドームはこの方法で形成された。

一方、ペニン山脈とオーストロアルプス山脈の断層前線は移動を続け、その途中にあるすべての物質を北へ押しやった。この圧力によりデコルマンが形成され、その上で断層運動が起こった。断層物質はヘルヴェティア山脈の断層となる。

アドリア海プレートは反時計回りに回転し始めた。^[3]

ヨーロッパプレートの海洋地殻の沈み込み後、西アルプスと中央アルプスでの衝突はほぼ完全に停止しました（地図図2を参照）。^{[3] [4]}これらの部分は、一部の地域では今でも年間2.5 mmまで隆起しています。^{[5] [6]}これは主に、最終氷河期後の氷床の融解による重量減少後のリバウンド、氷河期中の激しい浸食、およびリソスフェアとマントルでのいくつかのプロセスによるものと考えられています。アフリカプレートに押されたアドリアプレートは、イタリア北西部のイヴレーア付近の軸を中心に反時計回りに回転し、東アルプスに沈み込んで、そこで地殻隆起（断層）を引き起こしています。^[3]

現在見られるアルプスの景観の形成はごく最近のことであり、わずか 200 万年前のことです。それ以来、5 回の氷河期がこの地域を大きく変えてきました。山間の谷から流れ出た巨大な氷河は、スイスの平原全体を何度も覆い、表土を今日見られる低い起伏のある丘陵に押し込みました。氷河は湖をえぐり出し、北の国境沿いの石灰岩の丘陵を丸くしました。

アルプス山脈における最後の大規模な氷河の前進は約 1 万年前に終わり、現在ヌーシャテル湖として知られる大きな湖が残りました。この地域の氷は深さ約 1,000 メートル (0.6 マイル) に達し、レマン湖の背後の地域から約 100 キロメートル (60 マイル) 南に流れ出ました。今日、この地域の森林には大きな花崗岩の玉石が散在しています。これらは、最終氷河期に約 8 万年にわたって西部平原のこの部分を満たしていた氷河によって運ばれ、押し出されたものです。その構成から、氷河が移動を開始した正確な地域を特定することが可能になりました。最終氷河期の終了時に、気候が急速に変化したため、わずか 200 年から 300 年の間に氷河が山岳地帯に後退したと考えられています。

氷河の前面に堆積した巨大なモレーンは、不毛の岩と砂利の北極のような荒地を残しただけでなく、この時期に中央平野に流れ込んだ大量の融解水を堰き止めました。その結果、巨大な湖が形成され、この地域は長年にわたり数百メートルの深さまで浸水しました。山のふもとの低い丘陵沿いのいくつかの場所では、古い海岸線を見ることができます。丘陵は実際には氷河の側方モレーンです。現在スイス西部​​からライン川に流れ込むアーレ川が最終的に天然のダムを開いたため、平野の水位は現在のレベル近くまで低下しました。

過去 150 年間に人間はすべての河川の流れと水位を変え、広大な湿地帯や小さな湖のほとんどが農業やその他の開発の影響で消滅しました。

ドーフィネ・アルプスの山々の高さは氷河の浸食によって制限されていると提唱されており、この効果は氷河のノコギリと呼ばれています。^[7]

アルプスは地質学者によって広範囲に研究された最初の山岳地帯であり、山や氷河に関連する地質学用語の多くはこの地で生まれました。アルプスという用語は、同様の特徴を示す世界中の山岳地帯に適用されてきました。

1980 年代から 1990 年代にかけて、いくつかのチームが地震学によって下部地殻の構造を地図化し始めました。その結果、アルプス山脈の深部構造の詳細な地質学的断面図が数多く作成されました。地震研究を重力研究やマントルトモグラフィーの知見と組み合わせると、ヨーロッパプレートの沈み込むスラブを地図化することができます。トモグラフィーでは、マントルの深部にある、より古い分離したスラブもいくつか示されています。

• アンデス造山運動
• スイス高原

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