Berner Alpernas slående norra yta är resultatet av en kraftig stigning av stenar från djupet efter en kollision mellan två tektoniska plattor. Denna branta uppgång ger ny inblick i bergets slutskede och ger viktig kunskap om aktiva naturfaror och geotermisk energi. Resultaten från forskare vid universitetet i Bern och ETH Zürich publiceras i Vetenskapliga rapporter .

Berg dyker ofta upp när två tektoniska plattor konvergerar, där den tätare oceaniska plattan subducerar under den lättare kontinentala plattan i jordens mantel enligt standardmodeller. Men vad händer om två kontinentala plattor med samma densitet kolliderar, som var fallet i området i centralalperna under kollisionen mellan Afrika och Europa?

Geologer och geofysiker vid universitetet i Bern och ETH Zürich undersökte denna fråga. De konstruerade 3D-geometrin för deformationsstrukturer genom flera års ytanalys i Berner Alperna. Med hjälp av seismisk tomografi, liknande ultraljudsundersökningar på människor, de fick också ytterligare inblick i jordskorpans djupa struktur och bortom ner till 400 km djup i jordmanteln.

Viskösa stenar från djupet

En rekonstruktion baserad på dessa data indikerade att den europeiska jordskorpans ljus, kristallina stenar kan inte subduceras till mycket djupa djup utan lossnar från jordmanteln i den nedre jordskorpan och tvingas följaktligen tillbaka upp till jordytan av flytkraft. Branta felzoner bildas här, som tränger genom jordskorpan och underlättar den branta uppgången av stenar från djupet. Det finns läroboksexempel på den här typen av felzoner i Haslidalen, där de framstår som ärr i form av morfologiska snitt som imponerande skär genom det glaciöst polerade granitlandskapet.

Lösningen av jordskorpan och manteln sker på 25-30 kilometer djup. Denna process utlöses av den långsamma sjunkande och avtagande av den europeiska plattan i den övre jordens mantel mot norr. Inom specialistterminologi, denna process kallas slab rollback. De höga temperaturerna på dessa djup gör den nedre skorpans stenar viskösa, där de sedan kan tvingas upp av flytande lyftkrafter.

Tillsammans med ytorosion, det är denna branta stigning av klipporna från lägre till mellanskorpans nivåer som är ansvarig för Berner Alpernas branta nordfront idag (Titlis-Jungfrau-regionen-Blüemlisalp-området). Upphöjningsdata i intervallet en millimeter per år och dagens jordbävningsaktivitet indikerar att höjningsprocessen från djupen fortfarande pågår. Dock, erosion på jordens yta orsakar kontinuerlig ablation vilket är anledningen till att Alperna inte fortsätter att växa uppåt ändlöst.

Viktigt för naturfaror och geotermisk energi

Analysen av de branta felzonerna är dock inte bara av vetenskapligt intresse. De seismiska delvis fortfarande aktiva felen är ansvariga för att stenarna vittrar mer intensivt på ytan och därför förekommer jordskred och skräpflöden, till exempel i Halsi -dalen i de extremt branta områdena i Spreitlaui eller Rotlaui. De allvarliga skräpflödena i Guttannen -området är baserade, bland annat, på denna strukturella förkonditionering av värdbergarna. Läckage av varmt hydrotermiskt vatten, som det är viktigt att utforska för geotermisk energi och energipolitiken 2050, kan spåras direkt tillbaka till spröd sprickbildning av den övre jordskorpan och sippring av kalla ytvatten. Vattnet värms upp på djupet och kommer fram till ytan igen genom de branta felzonerna - t.ex. i Grimselregionen. I det här sammanhanget, de nya fynden leder till en djupare förståelse av ytprocesser, som påverkar vår infrastruktur, till exempel transiteringsaxlarna (järnväg, vägar) genom Alperna.