17. Verklaring van de geologie van de Alpen: het Jura gebergte


Het Jura gebergte is het meest noordelijk deel van de Alpen. Dit gebergte ligt in het gebied tussen Genève en Zürich, in een banaanvormige boog ten noorden van het Zwitserse Middelland (dat voornamelijk is opgebouwd uit een kilometers dik pakket molasse), zie figuur 17.1 en 17.2.

 

 

17.1. Ligging van het Jura gebergte aan de noordrand van het Zwitserse Middelland (het gele gebied tussen de Alpen en de Jura)

 

 

Figuur 17.2. De donkere strepen in het Jura gebergte stellen Mesozoïsche sedimenten voor die in een bundel oost west lopende plooiruggen (anticlinalen) zijn gevouwen.

 

Omdat het Juragebergte het resultaat is van het oprijzen van de Alpen - en dan vooral van het omhoog komen de autochtonen massieven - wordt het geologisch gezien als een onderdeel van het Alpiene gebergtesysteem. 

 

 

Figuur 17.3. In het gebied tussen Gèneve en Zürich is het Jura gebergte ontstaan doordat de Mesozoïsche kustsedimenten (voornamelijk kalk en klei uit het Jura tijdperk) in dit gebied, als een in elkaar geschoven tafelkleed, in plooien zijn gevouwen. De bruine gebieden stellen de autochtonen massieven voor. Dat zijn stukken van de Europese continentale bovenkorst, die tijdens de Alpiene gebergtevorming enkele kilometers zijn opgestuwd. Tijdens dit omhoogkomen werden deze korstfragmenten bovendien zo'n 20 km naar het noordwesten geduwd. Deze verplaatsing stuwde de complete sedimentinhoud van het molassebekken in het Middelland ook 20 km naar het noordwesten. Daardoor werden de Mesozoïsche kustsedimenten in het gebied tussen Genève en Zürich tegen de Vogezen en het Zwarte Woud opgedrukt. Dat resulteerde in de vorming van een serie zuidwest-noordoost lopende plooien. Loodrecht op deze plooien ontwikkelden zich bovendien breuken. De kaart brengt in beeld, dat het oorspronkelijk aaneengesloten slenkensysteem (bestaande uit het Rhone bekken, het Valence bekken, het Bresse bekken en de Rijnslenk), dat in het vroege Tertiair was ontstaan, als gevolg van de opstuwing en noordwestelijke verplaatsing van de autochtone massieven, ter hoogte van Basel door midden brak. Daarbij schoof het zuidelijk deel van dit slenkensysteem langs een transforme breuk meer dan 100 km naar het westen.

De V vormige tekens met stippen erin stellen puinwaaiers voor, waarin geweldige hoeveelheden grind, vanuit de oprijzende Alpen, in het Middelland werden gedumpt.

 

Het omhoogkomen van de autochtone massieven had enorme gevolgen voor de geologie van de omliggende regio: 1. het complete molassebekken werd 20 km naar het noordwesten verplaatst; 2. de kustsedimenten in het gebied ten noordwesten van het molassebekken werden in elkaar geperst en geplooid; 3. er ontwikkelden zich breuken in de geplooide kustsedimenten; 4. het slenkensysteem ten noordwesten van het Juragebied werd uit elkaar getrokken (figuur 17.3).

De grootschaligheid en intensiteit van voornoemde geologische ontwikkelingen, ver weg van de plaats waar de autochtone massieven zich bevinden, laten zien, dat het oprijzen van de autochtone massieven in een geweldige krachtsexplosie zich moet hebben voltrokken.

Dat de vervormig van de Mesozoïsche kustsedimenten in het Jura gebied tot een bundel plooiruggen zich snel en in korte tijd heeft voltrokken wordt aangetoond door de ligging van de rivieren in het Jura gebergte. Die stromen in een (zuid)oost-(noord)west richting en volgen de lengtedalen, die parallel lopen aan de lengteas van de plooiruggen. Zouden de plooiruggen langzaam omhoog zijn gekomen dan hadden de rivieren hun oorspronkelijke noord(west)-zuid(oost) stoomrichting behouden. Ze zouden in dat geval hun bedding dwars door de  omhoogkomende plooiruggen hebben uitgediept.

Ook het feit dat de plooiruggen mooi afgeronde vormen hebben (zie b.v. figuur 12.3) en niet getekend zijn door diepe sporen van verwering en erosie pleit voor een snelle vorming ervan in een recent verleden.

De ontstaansgeschiedenis van het Jura gebergte kan met onderstaand model worden samengevat.

 

Klik op de afbeelding om te vergroten.

Figuur 17.4. De bovenste doorsnede schetst de situatie in het midden Tertiair aan de zuidrand van het Europese vaste continent. De Aare en Gotthard massieven, nog diep in de aarde verborgen, vormen de uiterste rand van de Europese continentale korst.

In de middelste doorsnede zien we, hoe de Aare en Gotthard massieven in de Alpiene gebergtevorming worden opgenomen. Deze massieven komen omhoog en verplaatsen zich zijwaarts in noordwestelijke richting. Door het oprukken van de massieven wordt het molasse bekken in elkaar gedrukt en de kustsedimenten in het Jura gebied tegen de Vogezen en het Zwarte Woud opgestuwd.

In de onderste doorsnede zijn het Aare en Gottard massieven nog verder naar het noordwesten opgeschoven. Het molasse bekken wordt daardoor nog verder naar het noordwesten weggeduwd met als gevolg, dat de opgestuwde kustsedimenten in het Jura gebied uiteindelijk vervormen tot een bundel plooiruggen die door breuken wordt doorsneden.

 

 

Figuur 17.5. Ligging van de drie Jura landschappen: de Falten Jura, de Plateau Jura en de Tafel Jura. De rode pijlen brengen in beeld, dat het omhoog komen van de Alpen heeft geleid tot de noordwestelijke verplaatsing van het molasse bekken in het Zwitserse Middelland. Als gevolg hiervan ontstond het Jura gebergte, terwijl bovendien de Rhone-Valence-Bresse slenk (gele rand links in de figuur) van de Rijnslenk (geel gebied bij Basel middenboven) werd afgescheurd.

  

Het Jura gebergte bestaat geomorfologisch uit drie verschillende landschappen: de Falten Jura, de Plateau Jura en de Tafel Jura (figuur 17.5).

De Falten Jura bestaat uit een 300 km lange bundel van geplooide Mesozoïsche sedimenten (plaatselijk komt tussen de plooien ook Tertiaire molasse voor). Deze ongeveer 10 km brede plooienbundel begint ten zuidwesten van Genève en loopt in een banaanvormige boog door tot even ten westen van Zürich. De plooien hebben een hoekige vorm, met steile hellingen en horizontale toppen (figuur 17.6). Dit type plooien wordt aangeduid als Kofferfalten.

De west-oost verlopende plooien zijn gemiddeld 20 kilometer lang. Aan de uiteinden vlakken de plooien af. Ook komt het voor, dat plooien door breuken zijn doorsneden, waarna het noordelijke deel van de plooi langs de breuk enige kilometers naar het noorden is verschoven. 

De vorming van de plooingen is mogelijk geweest, omdat in de ondergrond van het Jura gebied een pakket anhydriet en steenzout in de aardlagen van het midden Trias voorkomt. Deze gladde, plastische chemische sedimenten hebben als glijhorizont gefunctioneerd waarlang de bovenliggende kalken en kleien van het Jura gebied in elkaar werden gedrukt. De aardlagen die onder het pakket anhydriet en steenzout liggen (d.w.z. de Paleozoïsche sokkel en het discordant daarop liggende zandsteen en conglomeraat van het onder Trias) zijn tijdens het oprijzen van het Jura gebergte niet vervormd. 

 

 

Figuur 17.6. Schematische doorsnede van twee plooiruggen in het Jura gebergte. De ondergrond (laag met kruisjes) bestaat uit aardlagen van het Paleozoïcum en het onder Trias. Die zijn niet vervormd tijden het omhoog komen van het Jura gebergte. De zwarte laag daarboven stelt een zone van steenzout en anhydriet uit het midden Trias voor. Die heeft als glijhorizont gefunctioneerd tijdens de plooiing van bovenliggende sedimenten uit het Jura tijdperk. Het betreft vooral harde kalken (de twee witte banden met streepjes), zachte kleien (grijs gestreept) en zachte mergel, een combinatie van kalk en klei. In z'n totaliteit is de verhouding kalk en klei in de Jura sedimenten ongeveer 2: 1. De harde (en onbegroeide) kalken vormen het buitenste skelet van de plooien, terwijl de zachte, in allerlei bochten gevouwen mergels en kleien vooral in de kernen voorkomen. Waar de harde kalklaag op de top van een plooirug is weggebroken ontstaat, door verwering en erosie, een (vruchtbaar) bekken in de zachtere kern van mergels en kleien. Zo'n depressie wordt een combe (kom) genoemd.

De rivieren stromen in de lengtedalen evenwijdig aan de plooiruggen. Een breukzone in een plooirug fungeert als zwakke zone waardoor een rivier in staat is een steile koof dwars door de plooirug heen uit te slijten. Zo'n kloof dwars door een plooirug wordt een klus genoemd.

 

Er is een morfologisch verschil tussen de Haute Chaîne Falten Jura (blauw in figuur 17.5) en de Freibergel Falten Jura (groen in figuur 17.5). In de eerst genoemde gordel zijn de plooien 1600 tot 1700 meter hoog. Ze vormen zeer geprononceerde oost-west lopende ketens, waartussen diepe lengtedalen liggen. In de Freibergel zone zijn de plooien grotendeels afgesleten en zijn de dalen opgevuld met erosiemateriaal. Hierdoor is een 1000 tot 1200 meter hoge, licht glooiende hoogvlakte ontstaan. Daaruit steken richels van harde kalksteen, die de restanten vormen van de steile flanken van de oorspronkelijke plooiruggen.

 

 

Figuur 17.7a. Doorsnede door de Freibergel zone, met geërodeerde plooiruggen en opgevulde dalen. Links gaat deze zone over in de Plateau Jura.

 

In de Plateau Jura zijn de klei en kalk sedimenten van het Jura tijdperk niet geplooid maar op bepaalde lokaties onder een kleine hellingshoek over elkaar geschoven. Hierdoor is een hoogvlakte ontstaan zonder veel relief (figuur 17.7).

 

 

 

Figuur 17.7b. Doorsnede van de Plateau Jura: pakketten Mesozoische sedimenten zijn over elkaar geschoven, wat geresulteerd heeft in een reliefarme hoogvlakte. De strook met kruisjes onder in de figuur stelt de Paleozoïsche ondergrond + het onder Trias voor. Deze aardlagen zijn niet vervormd. De band met dakjes vertegenwoordigt de anhydriet en steenzout laag van het midden Trias. Langs deze zone zijn de bovenliggende sedimenten van het Jura tijdperk over elkaar geschoven. Links ligt de Bresse slenk die is opgevuld met een 2 km dikke stapel sedimenten uit het Mesozoïcum en het Tertiair.

 

De Tafel Jura bestaat uit de oorspronkelijke (autochtone) Mesozoische sedimentbedekking aan de zuidkant van de Vogezen en het Zwarte Woud. Toen deze gebergten tijdens het ontstaan van de Rijnslenk in het begin van het Tertiair uit de ondergrond omhoog kwamen, werd deze voornamelijk uit Jura kalken bestaande sedimentcover in zuidelijke richting scheefgesteld. Tijdens deze kanteling ontwikkelden zich in het Mesozoische sedimentpakket breukzones, waarlangs de Jura afzettingen in een aantal naast elkaar liggende, licht gekantelde schollen uiteen vielen. Zo is in het overgangsgebied van het Jura gebergte enerzijds en de Vogezen en het Zwarte Woud anderzijds het kenmerkende tafellandschap ontstaan. Aan de zuidzijde van de Tafel Jura is over een breed front de Falten Jura vijf kilometer op de zuidwaarts wegduikende Tafel Jura geschoven, zie figuur 17.5 en 17.8.

 

Figuur 17.8. Links (noorden) bevindt zich de Tafel Jura die bestaat uit Mesozoïsche sedimenten die op de zuidflank van het Zwarte Woud liggen. Door de scheefstelling van deze sedimentbedekking dagzomen in noordelijke richting steeds oudere aardlagen. In het midden van de doorsnede is de Falten Jura vijf kilometer over de Tafel Jura geschoven. De plooirug rechts is een typisch voorbeeld van een Kofferfalt, waarvan de toplaag, bestaande uit harde kalk, is verwijderd. Daardoor valt de zachtere kern van de plooi, bestaande uit kleien, ten prooi aan erosie. Met als gevolg dat de top van de plooi verandert in een bekken, een zgn. combe.

 

De volgende figuur brengt de karakteristieke opbouw van de aardlagen van het Middenland en het Jura gebied in beeld.

 

 

Figuur 17.9. De linker staaf geeft de opbouw van de aardkorst weer in het Jura gebied, de overige staven brengen de opbouw van de aardkorst in het Middelland in beeld. 

In het Middelland is de afzetting van de Trias en Jura sedimenten in de twee rechter staven beperkt tot 700 meter. Daarboven ligt een 2 km dik pakket molasse (voornamelijk grindafzettingen).

In de richting van het Jura gebied (de tweede en derde staaf van links) neemt de dikte van de Trias en Jura sedimenten toe, terwijl die van de molasse afzettingen afneemt. 

In het Jura gebied zelf (de meest linker staaf) zijn de aardlagen van het Trias en Jura meer dan twee kilometer dik, terwijl de molasse slechts een dikte van 200 meter kent.

Dit patroon is het gevolg van de verschuiving van de complete sedimentstapel van het Middelland in noordwestelijke richting. Als gevolg van deze verplaatsing botste de noordkant van de sedimentstapel van het Middelland tegen het Zwarte Woud en de Vogezen. Daardoor werden de Trias en Jura afzettingen in de ondergrond horizontaal in elkaar gedrukt wat resulteerde in vertikale verdikking van deze sedimenten.

 

Detailstudies van de sedimenten laten zien, dat er aan het eind van de Jura tijd (in de Malm periode) in het Jura gebied zich een stabiel rif milieu heeft ontwikkeld. Achter een kalkrichel ('Korallenriff bariere' in figuur 17.10), die zich van zuidwest naar noordoost uitstrekt, werd een kustgebied afgeschermd van het diepere en woelige water van de Tethys oceaan. In de lagune achter de kalkrichel groeiden riffen die hoogten bereikten van enkele tot hooguit tien meter. De lagune afzettingen bestaan uit homogene kalk met daarin allerhande restanten van rifbouwende en rifbewonende organismen. Ook worden fossielen gevonden van schildpadden en krokodillen. Bovendien komen voetsporen van dinosauriers voor, m.n. tussen Moutier en Lommeswil (nabij Soloturn). De meest spectaculaire voetafdrukken zijn te vinden bij Porrentruy (zie figuur 17.10). De diepwaterafzettingen ten zuidoosten van de kalkrichel worden gekenmerkt door mergels en korrelige kalken (zgn. oolieten) met daarin fossielen van mariene fauna's, zoals ammonieten en zeelelies.

 

 

17.10. Reconstructie van het rif milieu in het huidige Jura gebied in de tijd van het late Jura (Malm). In het noordwesten bevond zich in die tijd een lagune met riffen waarin homogene kalken werden afgezet. In het zuidwesten vond in het diepere water van de Tethys oceaan afzetting van mergels en korrelige kalken (oolieten) plaats.

 

 

Figuur 17.11. Opgestuwde klif bij Solutré ten westen van Genève. Deze aardlagen maken deel uit van de zuidwest - noordoost lopende rifgordel die in het boven Jura (Malm periode) zich in het Jura gebied heeft ontwikkeld. De opstuwing is het gevolg van het openen van de Rhone-Bresse slenk in het begin van het Tertiair. De schuine helling onderaan de klif bestaat uit kleiige kalkmodder turbidieten; die dateren uit het Onder Jura (Lias). Deze ondergrond wordt gebruikt voor wijnbouw. De middelste lagen van de klif worden tot het Midden Jura (Dogger) gerekend. Het gaat hier om zgn. kalkoolieten. Bij dit type sedimenten zijn rond miniscule fragmenten van zeelelies, zeeegels en zeesterren laagjes kalk afgezet. Daardoor hoopten zich op de zeebodem onnoemelijke aantallen kleine kalkkorretjes op. Zeebodemstomen hebben deze kalkoolieten op de kusten gedeponeerd. De bovenste laag van de klif wordt tot het Boven Jura (Malm) gerekend. In tegenstelling tot de overige gesteenten is deze formatie niet gelaagd, maar  bestaat uit homogene kalksteen waarin veel fossielen van koralen en allerhande schelpdieren voorkomen. Dit type afzetting is kenmerkend voor een rifmilieu. Merk op dat deze rifafzettingen slechts een zeer beperkte hoogte bereiken. Daaruit kan worden afgeleid dat dit rifmilieu geen miljoenen jaren heeft bestaan, maar eerder slechts tientallen tot hooguit honderden jaren. Aan de rechter kant van de klif vind je bovenop de rifafzettingen 'gebankte' Krijtafzettingen. Die zijn door de aanwezigheid van klei donkerder van kleur dan de onderliggende rifkalk. Deze lagen markeren het einde van het Jura rif: door een (wereldwijde) transgressie (stijging van de zeespiegel) in het Krijt is de rifstructuur toen overspoeld door een nieuwe serie modderlawines uit de Tethys.

 

Het Jura gebergte is de meest noordelijke tektonische eenheid van de Alpen die ook het laatst, aan het eind van het Tertiair, is gevormd. Met de bespreking van dit gebergte hebben we een compleet beeld van het ontstaan van alle etages van het Alpengebouw. In het volgende hoofdstuk wordt nog eens beklemtoond dat de ontstaansgeschiedenis van de Alpen een catastrofaal drama is geweest dat zich snel en in relatief korte tijd heeft voltrokken.