Swiss Journal of Geosciences

, Volume 103, Issue 3, pp 503–522 | Cite as

Swiss and Alpine geologists between two tectonic revolutions. Part 1: from the discovery of nappes to the hypothesis of continental drift

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Abstract

At the advent of the twentieth century, geologists believed that folded continental mountain chains like the Alps were due to horizontal compression, resulting from contractions of the Earth’s crust as it cooled. In 1918, Albert Heim defended this point of view and illustrated it with a geological section across Switzerland. In 1915, however, and in short notes as early as 1912, Alfred Wegener in Die Entstehung der Kontinente und Ozeane (The Origin of Continents and Oceans) proposed that mountains were the result of collisions between light continents drifting and floating on denser formations of the Earth’s interior, also present at the bottom of the oceans. Before this (1906), Otto Ampferer had already proposed the association of folds with active movements of material inside the Earth. Wegener used numerous morphological, geological, and gravimetric data to justify his theory. He was innovative in his successful use of paleogeographic and paleoclimatologic reconstitutions. Although very popular, his theory only received reserved approval from the active scientific community. Alpine geologists found it too audacious and too far removed from the field data. In the first critical analysis written in French (1922), Elie Gagnebin welcomed it as a working hypothesis, but was very reserved regarding the arguments of a geophysicist who, in his opinion, was not sufficiently versed in structural geology. In contrast, Emile Argand integrated Wegener’s theory into his conception of the evolution of the Alps already in 1916. At that time, he judged the Alpine orogeny to have been the result of permanent compression and proposed that its whole history had been dominated by what he called embryonic tectonics, a compressional concept which he illustrated so admirably that it had an incomparable and lasting success. However, he himself abandoned it in his major work, La Tectonique de l’Asie (The Tectonics of Asia), in favour of an evolution that first originated in an extension regime, finally leading to the splitting of the continental crust, with local emergence of basic rocks, constituting the bottom of new oceanic floors. It is at the slope of these continental margins, and at their foot, that geosynclines are formed by the large accumulation of sediments transported by submarine slumping. During the following compressive stage, slices of basic ocean floor are transported upwards between overlapping continental masses, forming extensive ophiolitic zones. Although admired for his enormous accomplishment, La Tectonique de l’Asie remained ignored for its most innovative propositions, which clearly foreshadow plate tectonics. After this work, Argand practically abandoned geology. His last publication (1934), Guide géologique de la Suisse: la zone pennique (Geological Guide to Switzerland: the Pennine Zone), revived his argument of the early evolution of the geosyncline in a context of extension, followed by thrusts involving the ocean floor. Unfortunately, the concept had no greater success than at its first appearance.

Keywords

Switzerland Alps A. Wegener E. Argand Plate tectonics History of geological ideas 

Résumé

Au début du XXe siècle, les géologues soutiennent que les chaînes plissées des domaines continentaux sont l’expression de compressions horizontales provoquées par le refroidissement de la planète qui se contracte. Albert Heim défend ce point de vue et l’illustre par un profil à travers la Suisse. Dès 1912, A. Wegener associe les plissements à l’affrontement de continents légers qui dérivent et flottent sur les roches plus denses des profondeurs également présentes au fond des océans. Antérieurement, Ampferer avait déjà proposé que les plissements sont associés à des mouvements de matière actifs à l’intérieur du globe. Pour justifier sa théorie, Wegener utilise des faits morphologiques, géologiques et gravimétriques reconnus. Il innove par d’heureuses propositions de reconstitutions paléogéographiques et paléoclimatologiques. Très populaire, sa théorie reçoit pourtant un accueil réservé de la communauté scientifique active. Les géologues alpins l’estiment trop audacieuse et par trop éloignée des données de terrain. Dans la première analyse critique rédigée en français, E. Gagnebin se montre disposé à retenir l’hypothèse de travail, mais reste fort réservé quant à l’argumentation d’un géophysicien qui, à ses yeux, ne domine pas la géologie structurale. Certaines raisons l’ont conduit au rejet de la théorie de Wegener et plus tard à adopter la même attitude lors de l’arrivée de la tectonique des plaques. Argand intègre rapidement la théorie de Wegener à sa conception de l’évolution de la chaîne alpine. Tout d’abord, il propose que celle-ci est soumise à un régime de serrage permanent qui dicte toute son histoire dominée par le concept de l’embryotectonique qu’il illustre de façon si admirable que celui-ci connaît un incomparable et durable succès. Dans La Tectonique de l’Asie, Argand abandonne l’idée de la permanence de la contraction au profit d’une évolution également marquée par l’extension. Dans ce régime, la croûte continentale est étirée puis fissurée. Dans les cicatrices qui se forment, apparaissent des roches profondes (sima) du plancher de nouveaux océans. C’est là, sur les talus bordiers et à leur pied, que s’accumulent, par glissements sous-marins, les grandes épaisseurs de sédiments dits géosynclinaux. Lors du serrage, les masses basiques, prélevées de ces fonds océaniques, sont entraînées entre les masses continentales chevauchantes pour y former les grandes cicatrices ophiolitiques. Ces propositions, pourtant annonciatrices de la tectonique des plaques, seront largement ignorées. La Tectonique de l’Asie, bien qu’admirée pour le tour de force que représente cette synthèse de géologie structurale couvrant la planète entière, restera méconnue au niveau de ses propositions les plus novatrices. Au-delà de cette oeuvre, Argand abandonne pratiquement la géologie. Le guide de la zone pennique, sa dernière oeuvre, reprendra, sans plus de succès, l’argumentation de l’évolution du géosynclinal par extension, suivie par la mise en place des masses basiques entraînées dans les grands plis penniques.

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Notes

Acknowledgments

Many colleagues and friends have given their generous support during the preparation of this contribution and have provide me with very useful information. Amongst them, I especially wish to mention N. Ray, N. Pavoni, J. Gaudant, the late M. Lemoine and the late R. Trümpy. My special thanks are due to C. Sengör who with his usual enthusiasm examined and corrected a first version of this paper, written in French. This was later translated into English by Karin Verrechia. A. G. Milnes deserves my special gratitude for his generous and long lasting help and patience in putting this contribution into a correct form, and also for his thorough review. At the University of Neuchâtel, where a large part of this work was carried out, I was fortunate to benefit from the help from Gianfranca Cerrito, Elisabeth Kuster, Sabine Erb and Philippe Renard. Again, many thanks to all.

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Copyright information

© Swiss Geological Society 2010

Authors and Affiliations

  1. 1.Institute of Geology and HydrogeologyUniversity of NeuchâtelNeuchâtelSwitzerland

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