Geologie und Erdgeschichte von Deutschland

Deutsche Alpen und Alpenvorland

Ostalpin (Überblick)

Die Alpen lassen sich tektonisch in wenige Haupteinheiten gliedern: Helvetikum, Penninikum, Ost- und Südalpin. Diese stellen heute komplexe, in weitere Untereinheiten gegliederte Deckensysteme dar, in denen die einzelnen Decken als relativ geringmächtige Gesteinslagen von ihrem Untergrund abgeschert und teilweise mehrere 100 km transportiert worden sind. Helvetikum, Penninikum und Ostalpin wurden nach Norden und Westen auf das europäische Vorland bewegt. Dabei handelt es sich um ursprünglich nebeneinander liegende Ablagerungsräume, die durch die Alpidische Gebirgsbildung übereinandergeschoben wurden. Je südlicher ein Ablagerungsraum lag, desto höher ist heute seine Lage im alpinen Deckenstapel.

Etwas vereinfacht ausgedrückt liegt daher das Ostalpin auf dem Penninikum und dieses wiederum auf dem Helvetikum. Das Helvetikum seinerseits hat noch den gebirgsnahen Teil der Molasse überfahren und diese ebenfalls in die Faltung einbezogen (Abb. 1). Das Südalpin, das durch eine bedeutende Störungslinie von den übrigen Haupteinheiten getrennt wird, zeigt eine nach Süden auf das oberitalienische Vorland gerichtete Überschiebungstektonik.

Abb. 1: Der nach Norden auf das Vorland (Molasse) gerichtete Deckenbau der Alpen, stark vereinfachtes Schema

Die Alpen sind ein Kollisionsgebirge, das durch die Kollision des europäischen Kontinentes mit der Adriatischen (Adriatisch-Apulischen) Platte entstand. Die Hauptphase der Kollision lag im Alttertiär (Paläogen). Dabei wurde das zwischen beiden Kontinenten liegende Penninikum, das ozeanische und kontinentale Kruste enthielt, weitgehend subduziert. Plattentektonisch bildete das Helvetikum den südlichen Kontinentalrand Europas. Ost- und Südalpin stellten den gegenüberliegenden Kontinentalrand der Adriatischen Platte dar. Sie durchliefen von der Trias bis in die Kreide hinein eine sehr ähnliche Entwicklung. Das Ostalpin wurde aber später auf das Penninikum überschoben, während das Südalpin auf der Adriatischen Platte blieb.

Verbreitung und heutige Lage

Das Ostalpin stammt ursprünglich vom Nordostrand der Adriatischen Platte. Es findet sich heute vor allem im östlichen Alpenraum (Abb. 2). Es liegt in der höchsten Position des alpinen Deckenstapels und überdeckt dort großräumig das Penninikum. In den westlichen Alpen dagegen, die stärker gehoben und abgetragen wurden, sind die ostalpinen Decken bis auf kleinere Reste, zu denen beispielsweise das Matterhorn gehört, nicht mehr vorhanden. Am nördlichen Alpenrand wird das Ostalpin von den Nördlichen Kalkalpen (Abb. 3) eingenommen.

Abb. 2: Geologische Gliederung der Alpen, stark vereinfacht

Erdgeschichtliche Entwicklung

In der Trias, als sich der Südpenninische Ozean noch nicht geöffnet hatte, grenzte Europa mit seinem Südrand direkt an den absinkenden Schelf der Tethys, die von Osten kommend mit einem großen Meeresarm weit in den Superkontinent Pangäa hineinreichte. Der Südrand des europäischen Kontinentes bildete den Ablagerungsraum des Helvetikums. Hier kamen Sedimente zum Absatz, die der Germanischen Fazies mit ihrer Gliederung in die Gruppen Buntsandstein, Muschelkalk und Keuper zugeordnet werden können und die denen in Mitteleuropa ähneln. Der sich weiter südlich anschießende Schelfbereich der Tethys, auf dem bei starker Absenkung mächtige Karbonatplattformen entstanden, bildete den Sedimentationsraum des Süd- und Ostalpins.

Abb. 3: Ammergauer Alpen als Teil der Nördlichen Kalkalpen

In den Nördlichen Kalkalpen können für die Trias drei Faziesbereiche unterteilt werden, die als Hauptdolomit-Fazies (oder Bayerisch-Nordtiroler Fazies), Dachstein-Fazies (oder Berchtesgadener Fazies) und Hallstätter Fazies bezeichnet werden (Abb. 4). Alle drei Faziesbereiche entstanden auf kontinentaler Kruste. Sie repräsentieren die Abfolge von Sedimentationsräumen, die sich südlich an das europäische Festland anschlossen und über einen Watt- und Lagunenbereich zu Riffkalken an der Außengrenze des Schelfmeeres reichten, wo schließlich die Tiefsee mit dem offenen Ozean der Tethys begann, die von ozeanischer Kruste unterlagert wurde. Auf Einzelheiten wird an dieser Stelle nicht näher eingegangen.

Abb. 4: Faziesräume der Nördlichen Kalkalpen in der Obertrias (vereinfachtes Schema), verändert nach ELICKI & BREITKREUTZ (2016) und FAUPL (2003)

Zu Beginn der Trias kam es noch unter terrestischen Bedingungen und bei aridem Klima zur Ablagerung klastischer Rotsedimente, die als Alpiner Buntsandstein bezeichnet werden und ähnliche Sedimentationsverhältnisse wie der Buntsandstein im Germanischen (Mitteleuropäischen) Becken widerspiegeln. Weiter östlich, wo die schluffig-sandigen, vor allem aber tonigen Sedimente der Werfen-Formation entstanden, befand sich bereits ein flaches Meer. Gegen Ende der Skyth-Stufe erweiterte sich das Meer nach Norden und überflutete von der Tethys kommend Teile des Vindelizische Landes. Damit setzte für das Ostapin eine überwiegend marine Entwicklung ein, die während der Trias durch ein Nebeneinander mächtiger flachmariner Karbonatplattformen und tieferer Becken mit feinklastischer Sedimentation geprägt wurde. Es gab allerdings auch kurzzeitige Regressionen.

Insgesamt erreichten die ostalpinen Karbonatplattformen in der Trias große Mächtigkeiten. Bei warmen Temperaturen vermochte das Riffwachstum die Absenkung des Untergrundes der Adriatischen Platte auszugleichen, so dass über lange Zeiträume flachmarine Verhältnisse herrschten. Die Riffe wurden vor allem von Bakterien und Algen aufgebaut, die am Boden flacher, teils übersalzener Lagunen siedelten. Sie fällten Karbonat aus dem Meerwasser aus und bauten Gesteine mit einer feinen Laminierung im Millimeterbereich auf. Für Korallenriffe waren die Bedingungen eher ungünstig. Sie spielten daher eine geringere Rolle.

Neben den flachen, bis nahe an die Wasseroberfläche reichenden Riffplattformen gab es auch tiefere Becken, in denen Ton- und Mergelsteine entstanden. Dazu gehören die fossilarmen Sedimente der Partnach-Formation. Sie entstanden zeitgleich mit den Plattformkarbonaten der Wetterstein-Formation. Mit den Ablagerungen der Raibl-Formation kam es zwischenzeitlich zu einer Änderung der Sedimentationsbedingungen. Das Riffwachstum wurde unterbrochen, klastische Sedimente erreichten von Norden her das ostalpine Meer. Es finden sich Ton-, Sand,- Kalk- und Dolomitsteine. Im oberen Teil der Raibl-Formation treten auch Anhydrit und Gips auf.

Insgesamt erreichen die Ablagerungen aus Karbonaten, klastischen Sedimenten und Vulkaniten in den Nördlichen Kalkalpen etwa 5000 m Mächtigkeit. Die bedeutendsten Karbonatplattformen der Nördlichen Kalkalpen entstanden in der Obertrias. Es handelt sich um den Hauptdolomit der Bayerisch-Nordtiroler Fazies (Abb. 5) und den Dachsteinkalk der Berchtesgadener Fazies. Diese Karbonate entstanden unter warmen Klimaverhältnissen in flachen Lagunen, im Schelf- und teilweise auch im Wattenmeer.

Abb. 5: Hauptdolomit in den Allgäuer Alpen nahe Oberstdorf

Im Jura vertiefte sich der ostalpine Ablagerungsraum, so dass die an flachmarine Bedingungen geknüpfte Entwicklung der Karbonatplattformen endete. Es begann nun das Auseinanderbrechen des Superkontinentes Pangäa. Damit im Zusammenhang stand die Öffnung des Penninischen Ozeans mit der Bildung ozeanischer Kruste. So wurden der ost- und südalpine Sedimentationsraum zum Passiven Kontinentalrand der Adriatischen Platte vor dem sich nördlich bildenden Penninischen Ozean. Tektonische Bewegungen führten zur Gliederung des ostalpinen Ablagerungsraums in Becken und Schwellen. Im Allgäu stehen die geringmächtigen Bunten Schwellenkalke den mächtigen Beckenablagerungen der Allgäu-Formation gegenüber. Im Mittel- und Oberjura kamen kieselige und kalkig-mergelige Sedimente zum Absatz, in die sich Turbidite einschalteten.

Die ersten Deckenüberschiebungen fanden ab dem Mitteljura im Südosten des Ostalpins statt und erfassten den Hallstätter und Berchtesgadener Faziesraum. Während der Kreide entwickelte sich eine nach Südosten einfallenden Subduktionszone an der Grenze zwischen Penninikum und Ostalpin und damit ein Aktiver Kontinentalrand, an dem der Südpenninische Ozean unter den Kontinentalrand des Ostalpins gezogen wurde.

Die fortschreitende Einengung des ostalpinen Sedimentationsraumes führte von der späten Unterkreide bis in die frühe Oberkreide zur Faltungsanlage und zum Deckenbau der Nördlichen Kalkalpen und mündete schließlich in der Heraushebung einer archipelartigen Inselkette aus dem Meer. Außerdem kam es zum Abgleiten von Teilen der Decken in tiefere Beckenbereiche in der näheren Umgebung, was zur Bildung von Olisthostromen führte. Das Ostalpin war somit bereits als Deckengebirge angelegt, bevor die eigentliche alpidische Gebirgsbildung begann.

Nach dieser ersten Gebirgsbildung herrschten ab der Oberkreide wieder ruhigere Sedimentationsbedingungen. Die unterschiedlichen Sedimente der Gosau-Gruppe liegen daher diskordant auf dem gefalteten ostalpinen Untergrund. Sie umfassen ein weites Spektrum von terrestrischen bis marinen Ablagerungen.

Die tektonische Ruhephase dauerte bis zu Beginn des Tertiärs, ehe der ostalpine Deckenstapel dann im Eozän über das Penninikum geschoben wurde. Die Nördlichen Kalkalpen befinden sich heute daher in allochthoner Lage. In der Spätphase der Gebirgsbildung kam es zu einer seitlichen Fließbewegung der Ostalpen. Der von Süden kommende Druck führte nicht mehr zu einer weiteren Überschiebung der ostalpinen Decken nach Norden, sondern zu einer Ausweichbewegung nach Osten. Die Ostalpen wurden dabei gestaucht und nach Osten auseinandergezogen. Dabei zerbrachen die ostalpinen Decken in rautenartige Schollen.

Die heutigen Lagerungsverhältnisse

Das Ostalpin bildet das höchste tektonische Stockwerk der Alpen. Es wird unterteilt in das Oberostalpin und das Unterostalpin. Das Oberostalpin macht den Hauptteil des ostalpinen Deckensystems aus. Seine Decken liegen auf denen des Unterostalpins.

Das Oberostalpin kann weiter in zwei Bereiche untergliedert werden, nämlich das Obere Oberostalpin und das Untere Oberostalpin. Das Obere Oberostalpin, das hauptsächlich die Nördlichen Kalkalpen umfasst, besteht überwiegend aus Decken permisch-mesozoischer Sedimente. Das sich südlich daran anschließende Untere Oberostalpin (Zentralostalpin) wird dagegen vor allem aus Decken des variszischen Grundgebirges aufgebaut. Im geringem Maße kommen auch permisch-mesozoische Sedimente vor.

Je höher eine Decke innerhalb des Deckenstapels heute liegt, desto weiter südlich befand sich ursprünglich ihre Lage auf dem ostalpinen Schelf. Die Nördlichen Kalkalpen, die zu den höchsten und am weitesten nach Norden verfrachteten Decken gehören, sind damit der Teil des Ostalpins, dessen Entstehungsraum ursprünglich am weitesten im Süden lag. Die räumliche Abfolge des ostalpinen Sedimentationsbereiches hat sich durch die alpidische Gebirgsbildung damit quasi umgekehrt.

Während die Nördlichen Kalkalpen weitgehend unmetamorph sind, wurden die Gesteine des Unter- und Zentralostalpins metamorph überprägt. Der Metamorphosegrad reicht dabei teilweise bis zur Eklogitfazies.

Wegen ihrer Erosionsbeständigkeit gehören die triassischen Plattformkalke zu den Höhenbildnern des Ostalpins (Abb. 6). Die dickbankigen Plattformkalke widersetzten sich zudem der Verfaltung viel stärker als die tonreichen Schichten z.B. der Partnach- und der Raibl-Formation, die oftmals stark verfaltet wurden und als Abscherhorizonte für Deckenüberschiebungen dienten.

Abb. 6: Wetterstein-Kalk als Höhenbildner mit dem 2047 m hohen Säuling (Gipfel links) bei Füssen

Literatur

ELICKI, O. & BREITKREUTZ, C. (2016): Die Entwicklung des Systems Erde. - 296 S.; Berlin, Heidelberg

FAUPL, P. (2003): Historische Geologie. - 272 S.; Wien

NEUKIRCHEN, F. (2011): Bewegte Bergwelten. - 228 S.; Heidelberg

MESCHEDE, M. (2015): Geologie Deutschlands. - 249 S.; Berlin, Heidelberg

MEYER, R. K. F.(2018): Der Bayerische Alpenrand zwischen Füssen und Berchtesgaden. - 144 S.; München

PFIFFNER, O. A. (2015): Geologie der Alpen. - 397 S.; Bern

SCHOLZ, H. (2016): Bau und Werden der Allgäuer Landschaft. - 354 S.; Stuttgart