Introduction to the geological zones of Austria

University Degree European Languages, Literature and related subjects

Introduction to the geological zones of Austria

Austria can be separated into three main geological parts: - Austria divisa est in partes tres ;-)

(most parts of the Eastern Alps, northern rim of Southern Alps)
in the East
Southern parts of the

Alps

The Alps represent an orogeny consisting of folds and thrusts, which was created by the collision of Africa and N-Europe. This collision is, of course, a slow process, which started in the Upper Jurassic (ca. 150 Ma ago) and is still in action today. As a consequence, the strata of a sea basin ("Tethys"), that had been deposited since Permian times (230 Ma), were folded and thrust on top of each other (thrust sheets or nappes). Those nappes which used to be situated in the south were thrust above the ones in the north.

So the southernmost part (the Upper Austroalpine Nappe System), is on top, below the Middle Austroalpine and the Lower Austroalpine Nappes. The Austroalpine Nappe System was thrust over the Penninic Nappes, which were situated beyond a mid-oceanic ridge (like the Atlantic today) during Jurassic times. The oceanic crust was almost totally subducted under the Austroalpine Nappes. Only some Prasinites remained in the Bündnerschieferformation ("phyllite formation of the Grisons") (e.g. Großglockner).

On the other hand, the Penninic Nappes thrust over the Helvetic Nappe System, which leads to the autochthonous sediments of the massifs in the north (Bohemian Massif, Black Forest, Vosges).

(cross-section and interactive map)

In the Eastern Alps (Austria), the Austroalpine was thrust nearly to the northern rim of the Alps, so it covers almost the whole of Austria's Alps (hence the name). Only geological "windows" like the Tauern Window and the Window of Rechnitz (both Penninic) are excepted. The Helvetic System is rather rare in Austria's Alps, whereas it dominates in central Switzerland (hence the name). That is because most parts of the Austroalpine have been eroded away there (except for the Dent Blanche Nappe - Matterhorn). Also the Penninic Nappes are frequent there (south of the line Rhône Valley - Upper Rhine - Chur).

The younger strata of the Austroalpine Nappes consist of Mesozoic limestones and dolostones (230-65 Ma), which on the one hand represent the Northern Calcareous Alps (north of the line Bludenz - Arlberg- Innsbruck - St.Johann - Bischofshofen - Liezen - Semmering), and the Southern Calcareous Alps (Drau Range, northern Karawanken Mountains; do not mix up with Southern Alps!) on the other, which avoided transportation. A small deposit lies in the .

Below, there are low-grade metamorphites (Caledonian and Variscian orogenies): greywackes, slates, phyllites and paleozoic limestones (600-230 Ma). One deposit lies at the southern rim of the Northern Calcareous Alps (called Greywacke Zone), another is the Paleozoic of Graz and the one of Murau and the Gurk Valley (Nock Mountains).

The lowermost rocks are gneisses and schists (amphibolite facies) of the Caledonian and Variscian orogenies. They build up e.g. the Silvretta Group, the Oetz Valley Alps, the W Stubai Valley Alps, the Defreggen Alps, the Schober and Kreuzeck Groups, the Small Tauern Range and the SE Alps rim (Saualpe, Kor-, Pack-, Stub-, Gleinalpe: Middle Austroalpine, Wechsel area, Fischbach Alps: Lower Austroalpine).

The Penninic Nappes can be divided into four formations: firstly, the "Old Roof" (Precambrian and Cambrian gneisses - older than 500 Ma), which is the countryrock of granites which intruded during the Carboniferous. These granites became metamorph during the First Alpine Orogeny and now represent (secondly) the (FUCHS thinks that both formations are Helvetic (compare Aare and Gotthard Massifs!)); thirdly, the Habach Formation (Lower Paleozoic); and fourthly, Triassic sediments and Jurassic Bündnerschiefer / "Phyllites of the Grisons" (calcareous phyllites with ophiolites / prasinites).
The youngest penninic sediments date from the Cretaceous and Lower Tertiary. They represent turbidites of a deep ...

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The Helvetic Nappes only occur as a narrow zone at the north, mingled with the Flysch Zone. They consist of sandstones, slates and limestones.

Molasse Zone and tertiary basins

After the Austroalpine Nappes had been thrust over the Flysch Zone (see above), the remaining sea basin further in the north was filled up with sand and gravel. It was produced by the erosion of the Alps, which had been lifting up isostatically since the Middle Tertiary. The area of this basin is called Molasse Zone (v. ). The closer the sediments are to the northern rim of the Alps, the stronger they have been faulted and even folded (e.g. Bregenz Wood, N Vienna Woods: Buchberg near Neulengbach): "Subalpine Molasse".

The sea basin used to extend from the Black Forest as far as to the Black Sea and was called Paratethys. The sea regressed from the W to the E: In Lower Austria, sediments of the Badenian are still marine, the Sarmatian is brackish and the Pannonian was dominated by freshwater. The climate at these times was still warm, you can find reefs (Leitha Limestone) and fossils of sharks and manatees, for example (Eggenburg). In some areas (Hausruck Hills, Weinviertel), the molasse sands comprise the host rocks of petroleum and natural gas from the underlying autochthonous mesozoic carbonates. Consequently, there are "abundant" (in respect to Austrian conditions) petroleum and natural gas deposits there.

Bohemian Massif

The Bohemian Massif is an old orogen, that has been dominating Middle Europe since the Paleozoic. It suffered deformation and metamorphism during the and the Variscian orogeny, which ended up in the formation of the supercontinent Pangaea (300 Ma ago). It is situated at the E end of a huge mountain chain that reached from the Appalachian Mountains and E-Canada to N-Spain, the Brittany, S-Ireland, S-GB and finally across the Massif Central to Middle Germany and Bohemia. This orogen could well have had the dimensions of today's Himalayas.

One manifestation of this orogeny is the thrust of the Moldanubicum (Mühlviertel, Waldviertel) over the Moravicum (E-Waldviertel). The contour of the thrust is visible on a satellite image very well, leading from Krems across Manharts Mountain, bending around Horn towards the W and finally back to NE. The Moravicum was subducted below the Moldanubicum so that the former was molten up in the depths of the mountains. The magma welled up and crystallized in huge plutones as the Weinsberg Granite Plutone.

The collision of Africa during the Tertiary did not fold the massif any further, but it was faulted into many pieces and lifted (v. course of ).

Einführung in die geologischen Zonen Österreichs

Österreich besteht geologisch aus drei großen Teilen:

(Großteil der Ostalpen, Nordrand der Südalpen)
im Osten
Südteil der

Alpen

Die Alpen sind ein Falten- und Deckengebirge, das durch den Aufprall Afrikas auf N-Europa entstanden ist. Dieser Aufprall geht natürlich langsam vor sich, begann bereits im Oberjura (ca. vor 150 Mio.J.) und dauert noch heute an. Dabei werden die Schichten eines Meeresbeckens ("Tethys"), die seit dem Perm (250 Mio.J.) abgelagert wurden, verfaltet und wie Decken übereinandergestapelt und zwar so, daß die ursprünglich jeweils südlich liegenden über die nördlichen Teile geschoben werden.

Auf diese Weise gelangte der südlichste Teil, der oberostalpine Deckenstapel, zu oberst, darunter der mittelostalpine und unterostalpine. Die ostalpinen Decken sind über das Penninikum gefahren, das während des Jura vom Ostalpin durch einen Ozeanboden mit einer zentralozeanischen Schwelle wie heute im Atlantik getrennt war. Dieser Ozeanboden wurde beinahe zur Gänze in die Tiefe gedrückt ("subduziert"), es blieben nur Reste in der Bündnerschieferformation als Prasinite übrig (z.B.Großglockner).

Das Penninikum überfuhr seinerseits das Helvetikum, das den Übergang zum Autochthon der nördlichen Grundgebirge (Böhmische Masse, Schwarzwald, Vogesen) darstellt.

(Profil und interaktive Karte)

Im Bereich der Ostalpen wurde das Ostalpin bis fast an den Alpennordrand geschoben und bedeckt deshalb den größten Teil der Ostalpen (daher der Name). Ausnahmen bilden nur geologische Fenster wie das Tauern- und Rechnitzer Fenster (Penninikum). Das Helvetikum wird in Österreich nur in geringem Maße repräsentiert und herrscht eher in der Schweiz vor (daher der Name), wo das Ostalpin fast zur Gänze bereits wegerodiert wurde (Ausnahme: Dent Blanche - Matterhorn). Dort hat auch das Penninikum größere Verbreitung (südlich der Linie Rhonetal - Oberrhein - Chur).

Der jüngere Teil des Ostalpins besteht aus Kalksteinen und Dolomitsteinen des Mesozoikums (230-65 Mio.J.), die einerseits die nördlichen Kalkalpen (nördlich der Linie Bludenz - Arlberg- Innsbruck - St.Johann - Bischofshofen - Liezen - Semmering), andererseits, als "liegengebliebene" Teile, die südlichen Kalkalpen (Drauzug, nördliche Karawanken; nicht verwechseln mit Südalpen!) aufbauen. Eine kleine Serie liegt auch in den .

Darunter liegen geringmetamorphe (kaledonisch bis variszisch gefaltete) Schiefer, Phyllite und Kalke des Paläozoikums (600-230 Mio.J.). Es gibt einen Streifen unmittelbar südlich der nördlichen Kalkalpen (die sog. Grauwackenzone), weiters das Grazer Paläozoikum und das Murauer bzw. Gurktaler Paläozoikum.

Die Basis bilden Gneise und Glimmerschiefer, die meist kaledonisch und variszisch gefaltet wurden, allerdings mit höherem Metamorphosegrad (Amphibolitfazies). Diese bilden z.B. die Silvretta, die Ötztaler und W-Stubaier Alpen, die Defregger Alpen, Schober- und Kreuzeckgruppe, die Niederen Tauern und die Randgebirge im Osten (Saualpe, Kor-, Pack-, Stub-, Gleinalpe: Mittelostalpin, Wechselgebiet, Fischbacher Alpen: Unterostalpin).

Das Penninikum besteht aus dem "Alten Dach" (präkambrisch und kambrisch - älter als 500 Mio.J.), in das vermutlich im Karbon Granite intrudiert sind, die altalpidisch metamorph wurden und nun den repräsentieren (FUCHS ordnet beide dem Helvetikum zu und vergleicht sie damit mit dem Aare- und Gotthardkern!); weiters aus der Habachformation (Altpaläozoikum), Triasablagerungen und Bündner Schiefern aus dem Jura (Kalkphyllite mit Einschaltungen von Prasinit). Die jüngsten Ablagerungen stammen aus der Kreide bzw. stellenweise Alttertiär. Sie stellen Sedimente eines Tiefseegrabens dar, der durch die Aufschiebung des Oberostalpins entstand. Später wurden sie vom eigentlichen Penninikum abgequetscht und sind nördlich des Oberostalpins als Flyschzone erhalten geblieben.

Das Helvetikum wird in Österreich nur durch eine schmale Zone am Alpennordrand vertreten, die z.T. mit der Flyschzone verschuppt ist. Sie besteht aus Sandsteinen, Schiefertonen und Kalken.

Molassezone und Tertiärbecken

Nach der Aufschiebung des Oberostalpins auf die von ihm geschütteten Grabensedimente (die Flyschzone) wurde nördlich davon eine weitere Tiefseerinne erzeugt, die durch Sedimente aus der einsetzenden Erosion der sich isostatisch seit dem Mitteltertiär hebenden Alpen aufgefüllt wurde. Dieses Becken wird Molassezone (siehe ) genannt. Je näher die Schichten sich zum Alpennordrand befinden, umso stärker sind sie gestört, ja sogar gefaltet worden (Bregenzer Wald, N Wienerwald Buchberg bei Neulengbach: "Subalpine Molasse"). Vorerst erstreckte sich vom Schwarzwald bis zum Schwarzen Meer ein Ozean (die Paratethys), der jedoch von W nach E verlandete. In NÖ sind die Schichten des Baden noch marin, das Sarmat bereits brackisch und das Pannon limnisch. Damals herrschte in diesem Gebiet noch warmes Klima vor, man kann Riffe (Leithakalk) und Fossilien von Haien und Seekühen (Eggenburg) finden. Die Sande der Molasse fungieren teilweise als Speichergesteine für aus den liegenden autochthonen Kalken (Mesozoikum) hochgestiegenes Erdöl und Erdgas. Daher finden sich hier (für österreichische Verhältnisse) beträchtliche Erdöl- und Ergaslagerstätten (Hausruck, Weinviertel).

Böhmische Masse

Die Böhmische Masse ist ein altes Gebirgsmassiv, das seit dem Paläozoikum Mitteleuropa dominiert. Es erlitt Deformationen und Metamorphosen während der und durch die variszische Gebirgsbildung, die im Verschweißen mehrerer Kontinente als Superkontinent Pangäa gipfelte. Sie liegt am Ostende einer (durch die Öffnung des Atlantiks später zerrissenen) Gebirgskette, die von den Appallachen über Ostkanada nach N-Spanien, in die Bretagne, S-Irland, S-GB und schließlich über das Massif Central nach Mitteldeutschland und Böhmen führte. Dieses Gebirge könnte durchaus die Dimensionen des heutigen Himalaya gehabt haben. Ein Zeuge dieser Gebirgsbildung ist die Überschiebung des Moldanubikums (Mühlviertel, Waldviertel) auf das Moravikum (E-Waldviertel). Die Deckengrenze läßt sich, besonders am Satellitenbild, besonders schön von Krems über den Manhartsberg, um Horn nach W herumbiegend und schließlich wieder nach NE streichend verfolgen. Auf diese Weise wurde das Moravikum tief subduziert und schließlich aufgeschmolzen. Die Schmelzen stiegen in die Höhe und erstarrten als riesige Plutone wie dem Weinsberger Granitpluton.

Durch die Kollision Afrikas im Tertiär wurde die Böhmische Masse zwar nicht mehr verfaltet, aber sie wurde durch Bruchschollentektonik zerlegt und gehoben (Verlauf des ).

Geology of Austria: The Austrian (Eastern Alps) belong to the Alpine mountain system. It consists of various kinds of rock from the Mesozoic Tethys marine strata, which separated the European plate from the African plate (theory of plate tectonics). Slow collision of the plates in a north-south direction caused multiphase mountain building (mainly in the Cretaceous and Tertiary periods), inner buckling and superimposition of the various series of rocks (polycyclic relief).

Deeper-lying levels of the Alpine range have been revealed by erosion (e.g. "Tauernfenster" window), allowing a more precise analysis of the internal mountain structure. After the end of the principal phases of mountain formation, the basins developed in the Alpine range (Vienna Basin, Styrian Basin, Mur-Mürz channel, Klagenfurt Basin, Lavanttal Basin). The most important is the Vienna Basin, with its rich petroleum and natural gas deposits in the sedimentary rock.

The Waldviertel and Mühlviertel regions () form the Austrian share of the Variscan mountain system; today this granite tableland represents the roots of a Palaeozoic mountain system with the oldest rock formation in Austria, the Bittesch gneiss (1.38 billion years).

Between the Bohemian Massif and the Alpine range to the south lie the plains of the ; these plains are composed of the sediments of the latter. In the course of later mountain building phases (Tertiary) southern parts of the molasse zone were superimposed by the Alpine range. The Alps and the molasse zone were last shaped by the consolidated thick ice cover during the Ice Age.