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Vergleichende geologische und geophysikalische Betrachtungen der Westalpen und des Nordapennins

Giese, Peter; Günther, Konrad; Reutter, Klaus-J.

Kurzfassung

Zusammenfassung Die zahlreichen in den letzten Jahren durchgeführten refraktions-seismischen Messungen in den Alpen und im Nordapennin machen es möglich, geophysikalische Ergebnisse mit geologischen Beobachtungen zu vergleichen. Es wird der Versuch unternommen, aus der Kenntnis vom heutigen Krustenaufbau Rückschlüsse auf die Krustenverhältnisse vor und während der Gebirgsbildung im Alpen-Apennin-Orogen zu ziehen. Die zentrale Zone der Westalpen ist durch eine 25-30 km mächtige sialische Kruste gekennzeichnet, deren unterer Bereich eine ausgeprägte Geschwindigkeitsinversion aufweist, die sich bis unter das markante Schwerehoch von Ivrea fortsetzt. Diese positive Schwereanomalie wird durch einen Körper von basischem und ultrabasischem Material der Übergangszone Kruste/Mantel und des oberen Mantels hervorgerufen, der hier auf sialischer Kruste liegt. Auf diese Kruste, die als Teil des Grundgebirges der helvetisch-dauphinoisen Miogeosynklinale aufzufassen ist, wurde von E her die Südalpen-Poebenen-Masse (Hinterland) überschoben. Die Sedimente des dazwischen liegenden pennmisch-ligurischen Eugeosynklinalraumes wurden dabei ausgequetscht und als Decken nach W verfrachtet, während basische Teile ihres Untergrundes, der nur wenig oder kein Sial besessen haben kann, an der Front der sich nach W bewegenden Südalpen-Poebenen-Masse zusammengeschoben wurden. Die basische Unterlage dieser Masse und die Anreicherung von Schuppen aus dem Eugeosynklinalboden bilden den Schwerekörper, der die positive Anomalie von Ivrea verursacht. Im Nordapennin dagegen ist die sialische Kruste nur 15-25 km mächtig und dünnt in Richtung auf das Ligurische Meer aus. Eine ausgeprägte Geschwindigkeitsinversion ist hier nicht vorhanden. Die starke orogenetische Einengung im Apennin führte erstaunlicherweise nicht zu einer abnormen Krustendicke. Im Gegensatz zu den Alpen unterschiebt die Südalpen-Poebenen-Masse im Nordapennin die Gesteine der ligurisch-penninischen Eugeosynklinale. Da durch den orogenetischen Zusammenschub gerade eine Kruste normaler Dicke entstand, muß auch hier ursprünglich die Sialkruste der Südalpen-Poebenen-Masse in Richtung auf die Eugeosynklinale ausgekeilt sein. In den Alpen und im Nordapennin lassen sich die geophysikalischen Meßergebnisse mit den geologischen Beobachtungen nur in Übereinstimmung bringen, wenn man mit GLANGEAUD (1957) annimmt, daß Eugeosynklinalen einen Untergrund mit stark reduziertem oder sogar fehlendem Sial hatten.

Abstract

In the last years a great number of seismic refraction measurements were carried out in the Alps and the Northern Apennines, giving the possibility to compare the geophysical results with the geological observations. Using the knowledge of the recent structure of the crust, an attempt is made to draw conclusions about the crustal conditions before and during the development of the Alpine-Apennine orogenic belt. The central zone of the Western Alps is characterized by a 25-30 km thick sialic crust, the lower part of which shows a marked inversion of velocity. This low velocity layer also extends under the gravity high of Ivrea. The positive anomaly is caused by a large body of mafic and ultramafic material of the transition-zone crust/mantle and the upper mantle, lying here on a sialic crust. From E the block of the Southern Alps-Po-plain was thrusted over this crust, which must be considered as part of the basement of the helvetic-dauphinoise miogeosyncline. By this process the Sediments of the intercalated pennine-ligurian eugeosyncline were squeezed out and have been transported as nappes to W. The mafic parts of their substratum which must have been built up by a rather thin or even absent sialic crust, were compressed at the front of the westward moving block of the Southern Alps-Po-plain. The mafic material of the deeper parts of this block and the accumulation of schuppen from the bottom of the eugeosyncline form the heavy body, which causes the positive gravity anomaly of Ivrea. In the Northern Apennines, however, the sialic crust is only 15-25 km thick, and it thins out towards the Ligurian Sea. A marked low velocity layer doesn't exist here. The puzzling fact is that the drastic orogenic compression in the Apennines didn't result in an abnormal thickness of the crust. In contrast to the Alpine region the block of the Southern Alps-Po-plain underthrusts the rocks of the ligurian-pennine eugeosyncline in the Northern Apennines. As only a crust of normal thickness originated from this orogenic compression, the former sialic crust of the block of the Southern Alps-Po-plain, must have thinned out in the direction to the eugeosyncline. In the Alps and the Northern Apennines the results of the geophysical measurements only agree with the geological observations, if, according to GLANGEAUD (1957), a very reduced or even lacking sialic crust at the bottom of the eugeosyncline is accepted.