Геологическое строение и тектоника Альп отличаются исключительной сложностью. Здесь мы имеем возможность остановиться только на наиболее важных закономерностях альпийской геоструктуры, поскольку они необходимы нам для понимания существенных особенностей геоморфологии и ландшафтов Альп. При этом прежде всего следует учитывать огромную роль в строении Альп шарьяжной структуры — сложного нагромождения покровов складок, опрокинутых и надвинутых к западу и северо-западу в Западных Альпах, к северу — в Восточных Альпах. Отсюда исключается область юго-восточных Альп, тектонически состоящих из чуждых «альпидам» «динарид». Кроме того, аллохтонные, большей частью отделённые от своих корней разрывами и эрозией шарьяжные складчатые покровы слагают Альпы на большей части площади, но всё же не целиком.
Очень характерна для Западных Альп цепь так называемых «внешних» древних (кристаллических) автохтонных (т. е. образовавшихся на месте) массивов. Они следуют выпуклой к западу дугой, от Приморских Альп на юге и кончая Аарским массивом на северо-востоке, составляя внешнюю цепь (прерывчатую зону) высокогорного пояса Западных Альп. Эти массивы считаются уцелевшими от окончательного разрушения и размыва остатками древней герцинской складчатой цепи, которая частично залегает в основании молодого третичного горного сооружения Альп. Кроме цепи древних массивов, автохтонными являются также правильно построенные третичные складчатые хребты западных французских Предальп и их предгорий, вместе с ответвлением Юрских гор.
Узкая полоса очень молодых автохтонных складок из неогеновых предгорных «молассов» (конгломератов, песчаников и глин) протягивается вдоль всей северной краевой зоны Альп, гранича здесь с фронтальной линией шарьяжных покровов.
Для Западных Альп получило общее признание учение о шарьяжном строении, с выделением трёх главных систем складчатых покровов (наволоков). Таковы:
1) Гельветская покровная система из мало метаморфизованных пластов мезозоя и палеогена (в том числе флинт); корни её — на внутренней стороне зоны внешних массивов (в Швейцарии — в продольной ложбине верховий Роны — Рейна). Гельветская система расчленяется на несколько частичных покровов из отдельных серий лежачих складок. Одновременно с ними были захвачены складчатостью и надвигами лежащая в глубине зона массивных пород и её осадочный покров. Гельветские покровы были надвинуты до внешней (западной и северной) краевой зоны Альп.
2) К востоку и югу от Гельветской системы залегает Пеннинская покровная система, состоящая главным образом из сильно метаморфизованных полу — или полностью кристаллических сланцевых пород (в том числе так называемых «schistes lustres» — «лоснящихся сланцев», иначе «бюнднерских» сланцев, с сопровождающими их «офиолитовыми» эффузивами и интрузивами основных зелёнокаменных пород).
В состав пеннинских покровов входят также толщи гнейсов. Пеннинская шарьяжная система слагает всю внутреннюю широкую полосу высокогорного пояса Западных Альп, в свою очередь расчленяясь на многочисленные частичные покровы. Корни системы залегают в восточной и южной краевой зоне Западных Альп, большей частью у подножия гор, а в восточном участке — на границе с известняковыми Предальпами. Внешний фронт системы лежит в настоящее время (после имевшего место частичного её размыва) в Швейцарии перед Гельветской корневой зоной, а во Франции — доходя до внешних массивов и местами продвигаясь между ними к западу.
3) Третья Восточно-Альпийская покровная система, доминирующая в строении Восточных Альп, занимает в Западных Альпах в настоящее время лишь небольшую площадь в северной краевой и предгорной зоне. Предполагается, что эта система ранее покрывала большую часть Западных Альп, но вследствие мощного поднятия гор, вызвавшего чрезвычайно интенсивную деятельность эрозии и денудации, она была здесь размыта и снесена.
Остатки её, в виде «экзотических» утёсов и хребтов, сохранились к югу от Женевского озера и в Швейцарских Предальпах, занимая наибольший район в так называемых Романских Предальпах, или Шабле, к югу и востоку от Женевского озера. Корни этой системы намечаются далеко на юге, южнее Пеннинской корневой зоны, в полосе южных известняковых Предальп; эта полоса к юго-западу от озера Маджиоре опустилась под уровень равнины реки По.
Для Восточных Альп также установлена шарьяжная структура, но вопросы характера и генезиса покровов, а также параллелизации их с западноальпийскими ещё не вполне разъяснены и возбуждают различные толкования у современных исследователей. Гельветская система широко выражена только в западном районе — в Северных Предальпах Форарльсберга и Алльгеу, где она смыкается с Швейцарскими Предальпами. Далее к востоку (в Верхней Баварии) она редуцирована до степени узкой полосы мела и эоцена; более широкая флишевая полоса считается здесь (по современным: данным) входящей в верхний восточноальпийский покров.
Среди господствующих в Восточных Альпах известнякового и более древнего центрального восточноальпийских покровов («тиролид» и «гризонид») выходят в осевой полосе в более приподнятых и сильнее размытых районах, в трёх местах, в больших «окнах», глубже залегающие пеннинские покровы. Таковы «окна» в бассейне верхнего Инна (кристаллический массив Сильвретта над бюнднерскими сланцами) и в Высоком Тауэрне, массив которого рассматривается как основное пеннинское «окно» в Восточных Альпах, — здесь центральное гнейсовое ядро и толща метаморфических сланцев из нескольких надвинутых друг на друга покровов находятся в обрамлении толщ восточно-альпийской системы. Третье «окно» — далее к востоку в районе Земмеринга. Корневая зона восточно-альпийской системы намечается на южном: краю осевого кристаллического и сланцевого пояса Восточных Альп, на границе с известняковыми динаридами, — иной по строению юго-восточной области Альп.
Таково учение о шарьяжной структуре Восточных Альп, по воззрениям западноальпийских геологов. Новейшие исследования вносят в него некоторые поправки.
Большинство восточноальпийских геологов считают в настоящее время, что корневая зона северных известняковых покровов Восточных Альп лежит в полосе палеозойских сланцев севернее осевого кристаллического пояса, там, где проходит выраженная на большом протяжении продольная тектоническая ложбина с долинами верхних течений рек Зальцаха и Энса. Тем самым отрицается для Высокого Тауэрна характер пеннинского «окна».
Восточные Альпы тектонически залегают не просто рядом с Западными Альпами, но над ними, так как шарьяжная структура Западных Альп вдоль огромной поперечной флексуры погружается под восточноальпийские покровы, однако Восточные Альпы по направлению к востоку становятся всё более автохтонными. Тем самым намечавшиеся здесь огромного масштаба (в несколько сот километров) шарьяжные надвиги берутся под сомнение.
Вдоль альпийско-динарского «рубца», выраженного весьма длинной тектонической ложбиной с продольными долинами рек, к осевому кристаллическому и сланцевому поясу Восточных Альп как бы припаяна система южных Известняковых Альп. Последние возникли из самостоятельного геосинклинального бассейна, отличаясь опрокидыванием и надвигами складок в южную сторону и зональным развитием гор к югу, при большой роли в их строении разломов, сбросов и вулканических выходов.
Чрезвычайно важной особенностью геологического строения Альп является ярко выраженная в них продольная тектоническая и литологическая зональность, заметно отражающаяся и в геоморфологии гор. В Западных Альпах в Швейцарии первую (с севера) геологическую и морфологическую зону образуют захваченные складчатостью и надвигами предгорные молассы, резко приподнятые над недислоцированными молассами Швейцарского плоскогорья. Олигоцено-миоценовые конгломераты достигают здесь значительных высот, с интенсивно расчленёнными горными формами рельефа; вершина горы Риги — 1800 м.
Далее к югу следует сложно дислоцированная полоса, в которой складчатый флиш, известняки и мергели мела и юрская серия осадочных пород чешуйчатых гельветских покровов тесно между собой переклиниваются и перекрываются. Выделение отдельных продольных зон в этой полосе уже весьма затруднительно. Подобным же образом перекрещиваются юрские толщи и даже полосы флиша с кристаллическими породами цепи внешних автохтонных массивов, представленных в Швейцарии только Аарским и Готардским массивами, по обеим сторонам которых мезозойские серии осадочных пластов заходят до большой продольной тектонической ложбины (с долинами рек: верхней Роны — верхнего Рейса — Переднего Рейна). Эта ложбина частью совпадает с полосой рыхлых бюнднерских («лоснящихся») сланцев и разделяет северные Швейцарские Альпы от южных. Последние построены из различных сильно метаморфизованных серий пород пеннинских покровов, с господствующими здесь кристаллическими высокогорными формами рельефа. На юго-восточной окраине Швейцарско-Итальянских Альп резко выделяются остатки мезозойской известняковой зоны, западное продолжение которой опущено и скрыто под аллювиальными наносами низменности реки По.
Французские Альпы отличаются от Швейцарских прежде всего наличием широкой полосы правильно построенных автохтонных складчатых хребтов, в строении которых существенное участие принимают мезозойские осадочные толщи пластов, в особенности известняков (Французские известняковые Предальпы). Более чётко выражена во Французских Альпах зона внешних автохтонных кристаллических массивов, но всё же прерывчатая, в виде цепи крупных обособленных ядер (массивы Монблана, Бельдонн, Гранд-Рус, Пельву, Меркантур). Между ними частью заходят к западу выступы протягивающейся восточнее «Бриансонской зоны», сложенной рыхлыми толщами карбоновых и бюнднерских сланцев, в рельефе гор создающей полосу понижений. Далее следует внутренняя высокая (водораздельная) зона пеннинских покровов, с преобладанием кристаллических сланцев и гнейсов. Она непосредственно граничит с равниной реки По.
В особенности отчётливо выражении разделены между собой продольные геологические и морфологические зоны в Восточных Альпах. Складчатая молассовая зона, продолжаясь из Швейцарии, достигает здесь значительной ширины и высоты только в западном районе. Над ней или над полосой холмистых предгорий возвышается флишевая зона с простыми среднегорными формами рельефа. За исключением западного района Брегенцер-Вальд, флишевая зона нигде не заходит здесь во внутреннюю высокогорную область.
Далее следует широкая северная известняковая зона. В зависимости от условий залегания доминирующих в ней мощных толщ триасовых известняков, здесь наблюдаются или крутосклонные узкие хребты и гребни, или карстовые столовые массивы и плато с обрывистыми краями (в восточной половине зоны).
Следует заметить, что достигающие большой высоты известняковые Альпы всегда сопровождаются полосой более низких и менее резких по формам, хотя и сложно построенных известняковых Предальп, где, кроме триасовых доломитовых пород, участвуют также известняки и мергели юры и мела.
К югу от северной известняковой зоны, часто отделяясь от неё продольными долинами, протягивается полоса с преобладанием палеозойских сланцев (так называемая граувакковая зона), с формами гор средневысотного, типа, редко превосходящими 2000 м. За этой полосой, отделяясь крупной продольной ложбиной с долинами рек, простирается широкая центральная кристаллическая (гнейсовая) зона. На большом протяжении она обладает высокогорным типом рельефа, снижаясь в крайнем восточном районе (в Штирийских Предальпах) в среднегорную и даже холмистую местность.
Южнее вновь следует сланцевая полоса, вдоль которой проходит большая южная продольная тектоническая ложбина с долинами рек. Она отделяет южную известняковую зону, построенную ещё более разнообразно, чем соответствующая северная. Здесь типичны обособленные массивы, с башнеобразными вершинами Южно-Тирольских Доломитов, а наряду с ними — длинные известняковые хребты и гребни к западу от Адидже, а на востоке — в Карнийских Альпах. Характерны для этой зоны мощные выходы древних и молодых изверженных пород (гранитные и порфиритовые массивы). Полоса высоких известняковых гор и здесь сопровождается более низкой зоной известняковых Предальп и предгорий, граничащих с низменностью реки По. (Венецианские Предальпы).
Геологическая история формирования сложного тектонического сооружения Альп намечается в следующих основных этапах. Прежде всего важен факт наличия верхнепалеозойского горообразования, создавшего герцинские складчатые горы, впоследствии сильно размытые и разрушенные, но частично залегающие в основании третичной структуры Альп. Геосинклинальный генезис герцинских гор и их глубинная структура вскрываются в кристаллических сланцах и гнейсах с гранитовыми интрузивными ядрами зоны внешних массивов Западных Альп. Другие гранито-гнейсовые массивы, как Высокий Тауэрн, следует считать геологически более молодыми.
После герцинского горообразования возникла горная суша верхнего карбона. Пермские отложения в Альпах также имеют континентальный или близкий к континентальному характер, сопровождаясь мощными эруптивными включениями (порфиры Боцена и район озера Лугано и др.); ещё нижний триас отличается прибрежным типом отложений. Только в триасе начинается глубокий прогиб альпийской геосинклинали в пределах Тетиса, с несколькими зонами впадин, весьма изменчивой глубины и протяжения, что обусловило фациальные различия мезозойских напластований в пространстве и времени, без правильной циклической смены отложений. Так, триас в Восточных Альпах представлен огромной толщей (в несколько тысяч метров мощности) известняков и доломитов (чисто морского генезиса); в юго-восточной области рифовые массивные доломитовые известняки триаса переслаиваются с вулканогенными образованиями. В Западных Альпах, напротив, триасовые отложения небольшой мощности, близкие к континентальным фациям, в рельефе гор не играют существенной роли.
В юрском периоде после временной регрессии произошло новое расширение моря, но тогда как песчаники средней юры и верхнеюрские известняки («высокогорные» известняки Швейцарии) играют большую роль в рельефе внешней полосы Западных Альп, юрские породы Восточных Альп имеют гораздо меньшее развитие (вследствие их последующего, размыва), а кроме того, представлены в очень изменчивых фациях (впрочем, также с преобладанием известняков). Фация «лоснящихся сланцев» с эруптивами основных пород приурочена только к зоне пеннинских покровов Западных Альп; она в основном считается по возрасту юрской.
Подобно триасовым и юрским породам, меловые отложения также представляют существенные различия в Западных и Восточных Альпах. Меловые известняки и мергели имеют важное значение в строении складчатых хребтов внешней зоны Западных Альп и Брегенцер-Вальда. Здесь седиментация в течение мелового периода шла непрерывно. В области Восточных Альп после неокома произошло мощное горообразование с процессами интенсивной складчатости и надвигов. Возникшие здесь в середине мелового периода горы подверглись энергичному размыву и разрушению. Размытые остаточные массивы с их долинами были затоплены верхнемеловым морем, с отложениями его, начинающимися конгломератами (ярус Гозау). Это верхнемеловое море соединялось с отложившим флишевые осадки морем северной окраины Альп. (В Восточных Альпах флиш частью принадлежит к мелу, в Швейцарии флиш имеет палеогеновый возраст, только в экзотических массивах он частично верхнемеловой.)
В юго-восточной области Альп меловая (австрийская) фаза складчатости проявилась в меньшей степени. К концу мела море отступило с большей части площади Альп в результате поднятий земной коры ларамийской фазы, проявившейся в складчатости Юлийских Альп и в некоторых других районах, но в северных Альпах не достигшей значительных размеров. Верхний эоцен проникает в некоторые образовавшиеся тогда продольные ложбины (в частности, долины рек Инна и Зальцаха), однако он остаётся, как и нижний олигоцен, приуроченным к северной краевой зоне Альп, будучи представлен в двух фациях — нуммулитовой и флишевой. В олигоцене движения земной коры главной фазы третичной альпийской складчатости достигают максимальной напряжённости и размаха. В это время создаётся в основном грандиозная тектоническая структура Альп и происходят мощные поднятия гор, продолжающиеся в неогене и четвертичном периоде. Последние затухающие фазы альпийской складчатости и надвигов в периферических зонах Альп прослеживаются ещё в миоцене и нижнем плиоцене.