Orogenese

Orogenese (Gebirgsbildung), Bezeichnung für einen nicht umkehrbaren tektonischen Vorgang, der episodisch und auf einem begrenzten Raum abläuft. Diese Definition geht auf Arbeiten des deutschen Geologen Hans Stille (1876-1966) zurück.

Das Ergebnis einer Orogenese ist das so genannte Orogen. Bei weiteren Forschungen stellte sich heraus, dass die Gebirgsbildung der Kettengebirge erst sehr viel später einsetzte als die Faltung der Gesteinsschichten. Aus diesem Grund wurde von E. Haarmann der Begriff „Tektogenese” vorgeschlagen. Durch die Tektogenese entstehen Abschnitte der Erdkruste, die von tektonischen Vorgängen einheitlich geprägt wurden. Im engeren Sinne bezeichnet die Orogenese diejenigen Prozesse, die zur Entstehung eines Faltengebirges führen.

Erfolgt die Orogenese im Geosynklinalbereich, spricht man von einer alpinotypen Orogenese; während der alpidischen Gebirgsbildung entstanden z. B. die Alpen. Im Unterschied dazu bezeichnet die germanotype Orogenese eine Gebirgsbildung, die während hochorogener Zeiten abgelaufen ist; in solch einem Zeitraum entstanden z. B. die deutschen Mittelgebirge. Germanotype Gebirge entstehen als Schollen- oder Bruchschollengebirge. Die einzelnen Phasen der Orogenese laufen in einzelnen Zeiträumen ab (u. a. variszische Gebirgsbildung), die durch so genannte anorogene Phasen unterbrochen werden. Zu den typischen Erscheinungsformen der Orogenese gehört die Schichtfaltung in Mulden und Sättel. Je nach Mächtigkeit und Aufbau der Erdkruste kann die Orogenese verschiedene Gebirgsformen hervorbringen: Falten- und Deckengebirge in Mobilbereichen, Blockgebirge in stabilen Bereichen und Bruchfaltung in konsolidierten Zonen der Erdkruste.

Um die Ursachen der Orogenese zu erklären, wurden verschiedene Theorien entwickelt. Die Oszillationstheorie z. B. geht davon aus, dass es innerhalb der Erdkruste zu Stoffverschiebungen kommt. Dadurch kann sich die kristalline Kruste dehnen und zusammenziehen. Bei der Kontraktionstheorie wird versucht, die Bewegungen in der Erdkruste mit einem Abkühlen und Schrumpfen der Erdkugel zu begründen. Im Gegensatz dazu erklärt die Unterströmungstheorie die Bewegungen der Erdkruste durch Konvektionsströme im Erdmantel. Die Zyklentheorie geht davon aus, dass das heutige Bild der Erdkruste in Zyklen entstanden ist. Die Entwicklung kann dabei ruhig verlaufen (Evolution), sie kann aber auch mit starken geologischen Änderungen einhergehen (Revolution). Am Anfang eines jeden Zyklus steht eine Geosynklinale, die zunächst abgesenkt wird, in deren Bereich jedoch später ein Gebirge aufgefaltet wird. Abgeschlossen wird der Zyklus mit einer Abtragung, Einebnung oder Absenkung.

Seit den sechziger Jahren hat die Theorie der Plattentektonik als Erklärung für die Orogenese immer mehr an Bedeutung gewonnen. Der Plattentektonik zufolge ist die Mehrzahl der Gebirge auf Bewegungen in der Lithosphäre zurückzuführen, die nach den Vorstellungen dieser Theorie in eine Vielzahl großer und kleiner Platten zerlegt ist, die auf der Asthenosphäre „schwimmen”, d. h. sich horizontal bewegen. Die mittlere Bewegungsgeschwindigkeit beträgt nur einige Zentimeter pro Jahr. Während starker Erdbeben kann sich die Platte auch um einige Meter verschieben. Dadurch kommt es zu Zusammenstößen von Platten und so letztlich zur Auffaltung von Gebirgen. Die einzelnen Platten können sich von anderen Platten entfernen bzw. auf andere zudriften. Im ersten Fall spricht man von Divergenz, entsprechend werden die Plattenränder als divergente Ränder bezeichnet, das Aufeinanderdriften von Platten wird dagegen Konvergenz (konvergente Plattenränder) genannt. Bei konvergenten Plattenrändern kann die leichtere Platte unter die schwerere abtauchen (Subduktion), es kann sich aber auch eine leichtere ozeanische Platte auf eine kontinentale schieben (Obduktion). Schließlich können noch beide Platten aneinander vorbeigleiten.

Nach Ansicht der Plattentektonik können Gebirge sowohl an konstruktiven als auch an destruktiven Plattengrenzen entstehen. Mit beiden Möglichkeiten geht ein starker, formbildender Vulkanismus einher. Als antreibende Kraft für die Verschiebungen der Platten werden Konvektionsströme im Erdmantel angesehen. Diese Konvektionsströme steigen an den Mittelozeanischen Rücken auf und drücken die beiden Platten auseinander. Das dabei geförderte Magma fügt den Platten ständig neues Material hinzu. In diesem Sinne werden die Mittelozeanischen Rücken, die mehrere tausend Kilometer breit und mehrere Kilometer hoch sein können, als konstruktive Plattenränder bezeichnet. Die Größe der Mittelozeanischen Rücken hängt von der Temperatur und der Menge des Magmas sowie der Geschwindigkeit ab, mit der sich der Meeresboden ausbreitet. Das Gebirge entlang des Mittelozeanischen Rückens entsteht durch reinen Vulkanismus, der von relativ leichten Erdbeben begleitet wird (siehe Sea-floor spreading).

Durch das Auseinanderdriften der ozeanischen Platte kommt es an den Rändern zur Kollision mit Kontinenten. Dabei kann sich die ozeanische Platte mit einer kontinentalen Platte bewegen (wie z. B. bei Afrika) oder unter einem Kontinent abtauchen (wie etwa an der südamerikanischen Westküste). Der Vorgang der Gebirgsbildung an destruktiven Plattengrenzen verläuft in mehreren Stadien. In einer ersten Phase werden Inselbögen oder ein Küstengebirge gebildet, je nachdem, in welcher Entfernung zum Kontinent sich die Abtauchzone befindet. Liegt die Zone direkt unter dem Kontinent, wird eine Küstenkordillere aufgefaltet, liegt sie in einiger Entfernung, entstehen Inselbögen. An der Abtauchstelle wird die ozeanische Platte gebogen und unter die kontinentale gedrückt. In einer Tiefe von rund 150 Kilometern wird die ozeanische Platte aufgeschmolzen. Die dabei entstehenden Magmen haben ein geringeres Gewicht als das Ausgangsmaterial und drängen deshalb an die Oberfläche, wo es zu heftigen Vulkanausbrüchen kommt. Der gesamte Vorgang der Kollision zweier Platten wird von starken Erdbeben und starker vulkanischer Aktivität begleitet. An der Abtauchstelle wird ein Tiefseegraben gebildet (z. B. Perugraben).

Eine andere Möglichkeit der Gebirgsbildung besteht darin, dass mit einer ozeanischen Platte ein Kontinent mitgeführt und gegen einen anderen Kontinent gedrückt wird. Ist die ozeanische Platte zwischen den beiden Kontinenten zusammengepresst worden, entsteht durch das Aufeinandertreffen der beiden Kontinente ein so genanntes Kollisionsgebirge. Die Plattengrenze wird dabei aufgelöst und es kommt durch die starke Erwärmung zu vulkanischer Aktivität (Sekundärvulkanismus). Typische Kollisionsgebirge sind der Himalaya, der durch das Aufeinandertreffen der Indisch-Australischen Platte mit der Asiatischen gebildet wurde, der Ural, der an der Nahtstelle von Europäischer und Asiatischer Platte liegt, sowie die Alpen, die aus Afrikanischer, Europäischer und verschiedenen Kleinplatten aufgefaltet wurden. Die gesamte Entwicklung ist immer noch nicht abgeschlossen. Jährlich wird etwa der Himalaya um rund fünf Zentimeter aufgefaltet. Da allerdings in gleicher Weise Material abgetragen wird, bleibt die Höhe der Gipfel nahezu unverändert.