Bewegte Bergwelt: Gebirge und wie sie entstehen

Florian Neukirchen
Bewegte Bergwelt
Gebirge und wie sie entstehen
 
2. Auflage (vollständig überarbeitet, aktualisiert und erweitert)
Oktober 2022, Springer
Gebunden, ca. 500 Seiten, 482 farbige Abbildungen
ISBN 978-3-662-64837-7
Ebooks: PDF, Kindle
Englische Ausgabe: The Formation of Mountains
▸ Gebirgsbildung und Plattentektonik verständlich erklärt
▸ Ausgezeichnete Fotos und farbige Grafiken veranschaulichen den Text
▸ Für Bergsteiger, Reisende wie für Studierende der Geographie und Geowissenschaften gleichermaßen geeignet

Die Bergwelt, wie wir sie kennen, geht auf eine Vielzahl von Prozessen zurück. Florian Neukirchen erklärt diese auf leicht verständliche Weise. Er führt in einer geologischen Berg- und Talfahrt durch alle Welt und fördert so manche Überraschung zutage. Ausgezeichnete Fotos begleiten den Text und wecken Reiselust. Da viele beliebte Reiseziele detailliert erklärt werden, ist das Buch zugleich eine Art Reiseführer für Naturfreunde.

Warum sind die Berge so hoch, wie sie sind? Wie kommen Hochdruckgesteine an die Oberfläche? Wie entstehen Falten und Überschiebungen? Wie funktioniert ein Vulkanausbruch? Warum gibt es in den Anden große Lücken im „Feuergürtel“? Warum gibt es Berge in Norwegen, in Neuseeland oder die Tepui in Venezuela? Wie beeinflussen sich Tektonik und Klima? Und woher wissen wir das alles? Diese und viele andere spannende Fragen werden beantwortet. Das Buch stützt sich dabei auf aktuelle Erkenntnisse aus so unterschiedlichen Fachgebieten wie Plattentektonik, Tektonik, Geomorphologie, Geophysik und Petrologie.

Florian Neukirchen ist Mineraloge und Sachbuchautor. Nach dem Studium in Freiburg beschäftigte er sich zeitweise an der Universität Tübingen mit exotischen Alkaligesteinen. Forschungsreisen führten zum Oldoinyo Lengai nach Tansania, durch den Hohen Atlas in Marokko und zur Ilimaussaq-Intrusion in Grönland. Auf seinen Wanderungen durch Gebirge in aller Welt schleppte er immer eine Kamera mit. Derzeit lebt und schreibt er in Berlin. Bei Springer bisher erschienen sind Die Welt der Rohstoffe (2016), Von der Kupfersteinzeit zu den Seltenen Erden (2016) und Edelsteine (2012).

Inhalt und Abstracts

Kapitel 1 – Der Bau der Berge

Eine markante Linie teilt die Berge zwischen Chur und Walensee (Ostschweiz) in zwei Stockwerke aus völlig unterschiedlichen Gesteinen. An der Glarner Hauptüberschiebung erkannten Geologen erstmals, dass ein Gebirge wie die Alpen aus übereinander geschobenen Gesteinsdecken besteht. Das Kapitel nimmt diese Struktur als Ausgangspunkt, um in die Grundlagen der Tektonik einzuführen: Wie werden Gesteine verformt? Der Faltenjura und die helvetischen Decken der Westschweiz veranschaulichen weitere Zusammenhänge zwischen Falten, Verwerfungen und den wirkenden Kräften. Weitere Abschnitte stellen wichtige Minerale und den Schalenbau der Erde vor, gefolgt von einem kurzen Überblick über die Erdgeschichte.

1.1 Das Rätsel der Glarner Hauptüberschiebung
1.2 Gestein und Knete
1.2.1 Brüche
1.2.2 Plastische Verformung
1.2.3 Mehr oder weniger kompetent
1.3 Abschiebung, Aufschiebung, Seitenverschiebung
1.4 Klüfte
1.5 Der Faltenjura
1.6 Mehr über Falten und Überschiebungen
1.6.1 Falten und Schuppen in den helvetischen Decken
1.6.2 Duplex im Moine Thrust Belt in Schottland
1.6.3 Rücküberschiebungen und Pop-ups
1.7 Feldspat, Quarz und Glimmer
1.8 Die Schalen der Erde
1.9 Absolute und relative Alter
1.10 Im Galopp durch die Erdgeschichte
1.10.1 Präkambrium
1.10.2 Paläozoikum
1.10.3 Mesozoikum
1.10.4 Känozoikum

Kapitel 2 – Der Kreislauf der Gesteine

Diese Einführung in die Gesteinskunde legt ihren Schwerpunkt auf Prozesse, die bei der Erosion, der Ablagerung von Sedimenten, der Umwandlung zu metamorphen Gesteinen und dem Aufschmelzen und Erstarren zu magmatischen Gesteinen ablaufen. Auch Landschaftsformen, die typisch für die jeweiligen Gesteine sind, werden vorgestellt.
Wir erkunden die fossilen Riffe der Dolomiten und Karstformen wie Höhlen und Karren. Gletscher, Flüsse und Erdrutsche nagen an den Bergen und geben ihnen so ihre Form. Wenn wir herausfinden, unter welchen Bedingungen sich metamorphe Gesteine umgewandelt haben, bekommen wir wichtige Informationen über die Dynamik einer Gebirgsbildung. Wir erfahren, unter welchen Bedingungen Magmen entstehen und warum diese unterschiedliche Zusammensetzungen und Eigenschaften haben.

2.1 Karbonate
2.1.1 Die Riffe der Dolomiten
2.1.2 Dolomitisierung
2.2 Karst
2.2.1 Karstquellen und Ponore
2.2.2 Sinterbildungen
2.2.3 Höhlen
2.2.4 Dolinen, Uvalas und Poljen
2.2.5 Fluviokarst
2.2.6 Glaziokarst
2.2.7 Tropischer Karst
2.3 Evaporite
2.3.1 Marine Evaporite
2.3.2 Salzseen und Salzpfannen
2.3.3 Salz und Tektonik
2.4 Von der Verwitterung bis zur Ablagerung
2.4.1 Chemische Verwitterung
2.4.2 Physikalische Verwitterung
2.4.3 Massenbewegungen
2.4.4 Wenn Regen auf Hänge fällt
2.4.5 Erosion, Transport und Ablagerung durch Flüsse
2.4.6 Trübeströme im Meer
2.4.7 Vom Sand zum Sandstein
2.5 Die Kraft des Eises
2.6 Tafeln und Türme aus Sandstein
2.6.1 Elbsandsteingebirge
2.6.2 Meteora
2.6.3 Wulingyuan
2.6.4 Tepui
2.7 Metamorphose
2.7.1 Wenn wenig passiert
2.7.2 Metamorphose von Basalt
2.7.3 Metamorphose von Tonstein
2.7.4 P-T-Pfade und große Kristalle
2.8 Magmen
2.8.1 Schmelzbildung im Erdmantel
2.8.2 Differentiation von Magmen
2.8.3 Alkaligesteine
2.8.4 Granit

Kapitel 3 – Bewegte Platten, Vulkane und Hebung

Die Erkenntnis, dass Kontinente über den Globus wandern, führte zur größten Umwälzung in der Geschichte der Geologie. Auch die Frage, wann und warum es zu einer Gebirgsbildung kommt, lässt sich nun leicht erklären. Vulkane machen Plattengrenzen regelrecht erlebbar, daher erkläre ich, wie unterschiedliche Eruptionen ablaufen und welche Vulkanformen dabei entstehen. Auf eine Art von Plattengrenze gehe ich in diesem Kapitel besonders detailliert ein: An mittelozeanischen Rücken entsteht die ozeanische Kruste, die wir im folgenden Kapitel wieder verschwinden lassen. In vielen Gebirgen finden sich Stücke dieser ozeanischen Kruste mit allen dazugehörigen Gesteinen, sogenannte Ophiolithe. Sie markieren die Naht zwischen den Kontinenten, die hier miteinander kollidierten.
Für die Hebung eines Gebirges ist der Auftrieb verantwortlich. Es gibt interessante Rückkopplungen zwischen Hebung und Erosion, die sich auf die Höhe eines Gebirges auswirken. Ich nehme Wechselwirkungen zwischen Tektonik und Klima zum Anlass, um auf Auswirkungen des Klimawandels einzugehen.

3.1 Alfred Wegener und seine Kontinentalverschiebung
3.2 Von der Kontinentalverschiebung zur Plattentektonik
3.3 Wie Vulkane funktionieren
3.3.1 Hawaiianische und strombolianische Eruptionen
3.3.2 Wenn Magma auf Wasser trifft
3.3.3 Ascheneruptionen und plinianische Eruptionen
3.3.4 Lavadome und Obsidianströme
3.3.5 Glutwolken und Lahare
3.3.6 Calderen und Ringkomplexe
3.3.7 Fumarolen und Hydrothermalsysteme
3.4 Mittelozeanische Rücken und die ozeanische Kruste
3.4.1 Ophiolithkomplexe in Zypern und Oman
3.4.2 Nackter Mantel ohne Schale
3.5 Hebung eines Gebirges
3.5.1 Spiel mit dem Auftrieb
3.5.2 Abtragungsraten
3.5.3 Hebung und Tektonik
3.6 Berge und Klima
3.6.1 Vulkaneruptionen und Klima
3.6.2 Berge und der Klimawandel

Kapitel 4 – Berge über abtauchenden Platten: Subduktionszonen

An Subduktionszonen taucht ozeanische Kruste in den Erdmantel ab, darüber ragt eine Kette explosiver Vulkane auf. Solche destruktiven Plattengrenzen gibt es sowohl mitten in den Ozeanen, wo sich ein Inselbogen bildet, als auch an Rändern von Kontinenten, wo ein Gebirge wie die Anden entsteht.
Lange Lücken im Feuergürtel der Anden zeigen, dass einzelne Abschnitte solcher aktiven Kontinentalränder eine ganz andere Dynamik haben. Die Rocky Mountains in den USA machen deutlich, dass auch weit von der Plattengrenze entfernt noch Berge entstehen können. An mehreren Beispielen erfahren wir, wie sich die Kollision eines Inselbogens mit einem Kontinentalrand auswirkt. Wir werden später feststellen, dass dieses Kapitel eine wichtige Grundlage für das Verständnis fast aller Gebirge ist.

4.1 Inselbögen und aktive Kontinentalränder
4.1.1 Anwachskeil oder Schmirgelpapier
4.1.2 Magmen und Metamorphose
4.1.3 Kopfüber in die Hölle
4.1.4 Kompression und Dehnung
4.1.5 Marianen
4.1.6 Sundabogen in Indonesien
4.2 Die Anden
4.2.1 Zentralchile bis Nordpatagonien
4.2.2 Aconcagua und die Sierras Pampeanas
4.2.3 Zentralanden und der Altiplano
4.2.4 Schneewittchen hinter den 30 Bergriesen
4.2.5 Ecuador, Kolumbien und ein Abstecher nach Mittelamerika
4.2.6 Patagonien und Feuerland
4.3 Subduktion und Akkretion am Westrand von Nordamerika
4.3.1 Mexiko
4.3.2 Die Gebirge im Westen der USA
4.3.3 Die Rocky Mountains in Kanada
4.4 Kollision mit Inselbogen und Obduktion von Ophiolithen
4.4.1 Neuguinea
4.4.2 Taiwan
4.4.3 Philippinen

Kapitel 5 – Seitenverschiebungen mit Komplikationen

An einer Seitenverschiebung gleiten zwei Krustenblöcke aneinander vorbei. Die Verwerfung ist nicht immer optimal zur Bewegungsrichtung ausgerichtet, daher kann es an bestimmten Abschnitten gleichzeitig zu Kompression („Transpression“) oder Dehnung („Transtension“) kommen. Dann hebt sich entlang der Störungszone ein Gebirge oder ein Becken senkt sich: zum Beispiel Libanongebirge und das Tote Meer. Oft sind beide Bewegungskomponenten auf mehrere Verwerfungen aufgeteilt, dann gibt es systematisch zur Seitenverschiebung angeordnete Überschiebungen. Es gibt Rampen und sogenannte Blumenstrukturen. Die spektakulärsten durch Seitenverschiebungen entstandenen Gebirge sind die Südlichen Alpen in Neuseeland und mehrere Ketten in Alaska. Ein weiteres interessantes Beispiel ist der Altai.

5.1 Das Tote Meer und das Libanongebirge
5.2 Roter Fluss und Ailao Shan
5.3 Die Südlichen Alpen Neuseelands
5.4 Alaska
5.5 Altai

Kapitel 6 – Große Gräben und heiße Flecken

Berge entstehen nicht nur durch Kompression und Einengung, sondern auch durch das Gegenteil, durch Dehnung. Das Ergebnis ist ein von Abschiebungen begrenzter Graben. Klassische Beispiele sind der Oberrheingraben zwischen Vogesen und Schwarzwald sowie der Ostafrikanische Graben, u. a. mit Kilimanjaro und Ruwenzori. Während der Graben sich absenkt, können die benachbarten Krustenblöcke stark angehoben werden. Strömungen im Erdmantel spielen dabei eine Rolle und sie sind auch für die dazugehörigen Vulkane verantwortlich. Ein Hochgebirge kann unter seinem eigenen Gewicht regelrecht auseinanderfließen. Die Basin-and-Range-Provinz (USA) zeigt, dass bei einem derartigen Orogenkollaps ironischerweise wieder Berge entstehen. Ganz anders sind Gebirge an passiven Kontinentalrändern wie in Norwegen, Indien oder Südafrika, doch auch sie gehen ursprünglich auf Dehnung zurück. Für den Vulkanismus an „Hotspots“ wie Hawaii oder den Kanarischen Inseln wird in der Regel ein Manteldiapir verantwortlich gemacht, d. h. eine aus großer Tiefe stammende aufsteigende Strömung im Erdmantel. Ob es solche Diapire gibt bzw. ob alle Hotspots darauf zurückgehen, ist allerdings umstritten.

6.1 Hotspots und die höchsten Berge der Welt
6.1.1 Hawaii
6.1.2 Die Kanarischen Inseln
6.1.3 Island
6.1.4 Flutbasalte
6.1.5 Yellowstone
6.2 Wie Grabenbrüche entstehen
6.3 Der Ostafrikanische Graben
6.3.1 Das Hochland von Abessinien, Afar und die Turkana-Senke
6.3.2 Der Westarm des Grabensystems
6.3.3 Der Ostarm des Grabensystems
6.4 Gräben und Mittelgebirge in Mitteleuropa
6.4.1 Oberrheingraben, Schwarzwald und Vogesen
6.4.2 Schichtstufenlandschaft und Schwäbische Alb
6.4.3 Erzgebirge, Thüringer Wald und Harz
6.5 Der Hohe Atlas
6.6 Gebirge an passiven Kontinentalrändern
6.6.1 Westghats in Indien
6.6.2 Der Kap-Faltengürtel und die Große Randstufe in Südafrika
6.6.3 Hebung in Skandinavien
6.7 Kollision und Kollaps im Wilden Westen
6.7.1 Basin-and-Range-Provinz
6.7.2 Die jüngste Hebung der Sierra Nevada
6.7.3 Die Teton Range

Kapitel 7 – Das Dach der Welt: Hochgebirge Asiens

Durch die heftige Kontinent-Kontinent-Kollision zwischen Indien und Eurasien entstanden nicht nur der Himalaya und das Tibetplateau, sondern auch alle anderen Gebirge mit Gipfeln über 7000 m. Der Himalaya ist auf den ersten Blick ein relativ einfach aufgebautes Deckengebirge. Die Details sind aber nicht so leicht zu erklären: War die mittlere Kruste so heiß, dass sie auseinanderfließen konnte („channel flow“)? Was ist an den beiden Enden des Gebirges passiert, wo es regelrecht abknickt? Dieses Kapitel besucht auch die anderen Hochgebirge Asiens, vom Kaukasus bis zum Tian Shan. Zudem erklärt es, wie Hochdruckgesteine aus einer Subduktionszone entkommen und in ein Gebirge eingebaut werden können.

7.1 Himalaya
7.1.1 Der Beginn der Kollision
7.1.2 Die tiefe Struktur der Kollision
7.1.3 Der Deckenstapel
7.1.4 Channel Flow oder Orogenkeil?
7.1.5 Hebung, Erosion und Klima
7.1.6 Die Enden des Himalayas
7.2 Ausweichende Krustenblöcke
7.3 Tibet
7.3.1 Die Terrane Tibets
7.3.2 Hebung und Deformation des Plateaus
7.4 Karakorum, Ladakh und Hindukusch
7.5 Hochgebirge in Zentralasien
7.5.1 Pamir
7.5.2 Tian Shan
7.6 Hochdruckgesteine – in die Tiefe und zurück
7.6.1 Anwachskeil und Subduktionskanal
7.6.2 Kontinentale Ultrahochdruckgesteine
7.6.3 Eklogite am Nordfjord in Norwegen
7.7 Ein Flickenteppich im Nahen Osten
7.7.1 Zagros
7.7.2 Elburs und Kopetdag
7.7.3 Kaukasus
7.7.4 Anatolien

Kapitel 8 – Die Alpen und ihre Geschwister

Die Alpen sind ein besonders kompliziertes Gebirge – und zugleich besonders gut erforscht. In diesem Kapitel verfolgen wir die Geschichte von der Entstehung des Penninischen Ozeans über die frühalpidische Kollision im Bereich der Ostalpen bis zur Kollision von Europa und der Adriatischen Platte. Wir erkunden den Deckenbau mit seinen Falten und Überschiebungen, den Zermatt-Saas-Ophiolith und das Tauernfenster. Zahlreiche weitere Gebirge im Mittelmeerraum sind durch die Schließung des einstigen Ozeans entstanden: von der Sierra Nevada (Andalusien) über das Rifgebirge und den Tellatlas in Nordafrika zum Apennin in Italien. Von den Karpaten über Dinariden und Helleniden bis zu den griechischen Inseln.

8.1 Ein Überblick über die Alpen
8.2 Ein Ozean entsteht
8.2.1 Ein Flachmeer flutet den Kontinent
8.2.2 Ein tiefer Ozean
8.2.3 Die frühalpidische Gebirgsbildung und das Ostalpin
8.2.4 Die maximale Ausdehnung des Ozeans
8.3 Die Kollision in den Alpen
8.3.1 Aus dem Anwachskeil wird ein Gebirge
8.3.2 Rund um Zermatt
8.3.3 Plattenabriss und Spätphase der Gebirgsbildung
8.3.4 Ein Blick durch das Tauernfenster
8.3.5 Die jüngste Geschichte
8.4 Zwischen Apenninen und Gibraltar
8.4.1 Korsika und Sardinien
8.4.2 Apenninen
8.4.3 Tellatlas, Rif und Betische Kordillere
8.4.4 Kalabrien, Sizilien und die süditalienischen Vulkane
8.5 Pyrenäen
8.6 Östlich der Alpen und der Adria
8.6.1 Dinariden und Helleniden
8.6.2 Hellenischer Inselbogen und die Ägäis
8.6.3 Karpaten und Balkangebirge
8.7 Zeitreise zu den paläozoischen Gebirgsbildungen
8.7.1 Die kaledonische Gebirgsbildung
8.7.2 Die variszische Gebirgsbildung

1. Auflage von Bewegte Bergwelt

Florian Neukirchen
Bewegte Bergwelt
Gebirge und wie sie entstehen
 
Februar 2011, Spektrum Akademischer Verlag
Gebunden, 232 Seiten, 263 farbige Abbildungen, 26 cm x 19 cm
ISBN 978-3-8274-2753-3
Ebooks: PDF, Kindle

Berge können auf unterschiedliche Weise entstehen. Bei den Alpen handelte es sich um die Einengung bei der Kollision zweier Kontinente. Im Gegensatz dazu bildeten sich die höchsten Berge Afrikas, wie der Kilimanjaro, durch Dehnung. Andere Berge finden sich wiederum fernab in Gebieten, in denen schon seit langer Zeit keine tektonischen Bewegungen stattfanden.

Die Bergwelt, wie wir sie kennen, geht auf eine Vielzahl von Prozessen zurück, die von Florian Neukirchen auf leicht verständliche Weise erklärt werden: etwa Deckenüberschiebungen und das Verformen von Gesteinen. In manchen Gebirgen begegnen uns erstaunliche Phänomene, die zum Teil erst in den letzten Jahrzehnten von Geologen verstanden wurden. Beispielsweise wurde der Hohe Himalaja als weiche Masse aus der Tiefe hervorgepresst. Viele Hochgebirge steigen – in geologischen Zeiträumen betrachtet – plötzlich auf, können danach aber auch regelrecht wieder auseinanderfließen, wie es gerade in Tibet und im Westen der USA passiert. Und warum gibt es in Norwegen oder Neuseeland ein Gebirge? Warum haben die Anden größere Abschnitte ohne jede Vulkane? Wie funktioniert ein Vulkanausbruch? Hat das Klima Auswirkungen auf die Hebung? Wie kommen Hochdruckgesteine an die Oberfläche?

Da diese geologische Berg- und Talfahrt zu einigen beliebten Reisezielen führt und diese in faszinierenden Fotos vorstellt, ist das Buch zugleich eine Art Reiseführer für Naturfreunde.

Rezensionen der 1. Auflage

„Manchmal ist die Erdgeschichte wie ein spannender Krimi.“
Westdeutsche Allgemeine Zeitung

„Bewegte Bergwelt ist sehr spannend geschrieben und das Lesen ein wirkliches Vergnügen. Damit wird eine Lücke geschlossen, denn bislang waren leichtverständliche Bücher über das Entstehen und Vergehen der Berge immer noch Mangelware. Die gut verständlichen und bebilderten Kapitel enthalten eine Menge an Informationen, die auch so manchen Geowissenschaftler etwas Neues bringen dürften.“
Spektrum.de

„Der Titel weckt Assoziationen an Abenteuererzählungen bekannter Bergsteiger. Aber schon der Untertitel weist in die Richtung, die dann im Buch auch durchgängig eingehalten wird: Es geht um Gebirge, um ihre Entstehung und Zerstörung. (…) Die knappen, aber sehr gut verständlichen Texte sowie die wissenschaftlich zielgerecht ausgesuchten und ästhetisch beeindruckenden Bilder lassen die Lektüre zu einem Gewinn werden.“
Praxis Geographie

„Das Buch ist sehr gehaltvoll und umfassend und gleichzeitig durch die Vielzahl an Illustrationen und die flüssige und leicht verständliche Sprache gut lesbar. (…) Da dabei beliebte Reiseziele besucht und diese mit faszinierenden Fotos vorgestellt werden, ist das Buch nicht nur für Studierende der Geografie und Geologie geeignet, sondern auch als außergewöhnlicher Reiseführer für Naturfreunde, Bergsteiger und Wanderer.“
Forstarchiv

„Wissenschaftlich begründet und fundiert, nimmt der Autor den Leser auf eine Reise zur Entstehung der Bergwelt mit und erklärt verständlich und gut lesbar, was Kollisionen und Einengungen, Dehnungen und tektonische Bewegungen zur Entstehung der Gebirge beitragen.“
Bücherrundschau

„Das interessante Werk ist aber nicht nur sehr informativ und gehaltvoll, sondern auch kurzweilig und verständlich geschrieben. Nicht nur für naturhistorisch interessierte Bergsteiger sondern für jeden geowissenschaftlich Interessierten ist dieses Bergbuch daher ein großer Gewinn.“
Bergbuch.info

„Wie Berge nach ganz oben kommen: Wer sich beim Reisen fragt, wie bizarre Felsformationen oder Gebirge entstanden sein könnten, findet in einem neuen Buch Antworten.“
Tierwelt 28/2011

„Kneten, Schmelzen, Brechen – gigantische Kräfte sind am Werk, wenn ein Gebirge wächst.“
Bild der Wissenschaft

„Dieses Buch sollte jeder geowissenschaftlich Interessierte besitzen!“
Dr. Eberhard Strehl, Natur- und Landeskunde — Zeitschrift für Schleswig-Holstein, Hamburg und Mecklenburg

„Neben den hervorragenden Fotos und didaktisch sehr gelungenen Abbildungen werden Satellitenbilder bearbeitet und dabei die beteiligten Plattenränder und Störungslinien visualisiert. Dies trägt sehr zum besseren Verständnis der oft sehr komplexen Orogenese bei.“
Prof. Dr. Hans-Joachim Fuchs, Universität Mainz

„Ein wunderschönes, reich bebildertes und mit anschaulichen Zeichnungen versehenes Buch, das es schafft dem interessierten Laien die wichtigsten geologischen Prozesse näherzubringen, die für die Entstehung von Gebirgen weltweit verantwortlich sind.“
Dr. Michael Marks, Universität Tübingen

„Deshalb trotz des recht stattlichen Preises für öffentliche Bibliotheken eine wichtige Anschaffung.“
EKZ-Informationsdienst