Mineralienatlas - Fossilienatlas
(Weitergeleitet von Geologisches Portrait/Metamorphose)
Metamorphose
(griech.: metamorphoo - umgestalten); (engl.: generisch: Metamorphosis; geologisch: Metamorphism)
Muskovitschiefer Fundort unbekannt Copyright: James St. John; Contribution: Collector Image: 1370770295 License: Usage for Mineralienatlas project only |
| Muskovitschiefer |
Fundort unbekannt |
| James St. John |
Die Gesteinsmetamorphose (gr. μεταμόρφωσις metamórphosis „Verwandlung“, „Umgestaltung“) ist die Umwandlung der mineralogischen Zusammensetzung eines Gesteins durch Veränderungen der physikalischen und chemischen Bedingungen, d.h. Temperatur, Druck, Bewegung, Art und Menge der fluiden Phasen (besonders Wasser und Kohlendioxid), denen Gesteine während des Metamorphisierungsprozesses unterliegen. Der Prozess der Metamorphose findet auf der Erdoberfläche und in der Diagenese-Zone statt. Dabei entsteht aus dem Ausgangsgestein (Protolith) ein metamorphes Gestein (Metamorphit).
Bei der Metamorphose kommt es unter den veränderten physikalischen Bedingungen zu Mineralreaktionen, also zur Neu- oder Umbildung von Mineralen, wobei das Gestein im festen Zustand verbleibt. Schmilzt ein Gestein durch eine Erhöhung der Temperatur auf, so spricht man von Anatexis.
Metamorphe Gesteine werden als Metamorphit bezeichnet. Sie können magmatischen, sedimentären oder bereits metamorphen Ursprungs sein (Polymetamorphite).
Der Prozess der Metamorphose kann mit partieller Aufschmelzung zusammen stattfinden und kann auch zu einem Wechsel der chemischen Zusammensetzung eines Gesteins führen.
Die Umwandlung eines Gesteins unter sich ändernden physikalisch-chemischen Rahmenbedingungen (t, p und x).
Charakteristische Merkmale
Hauptursache der Metamorphose ist die Veränderung von thermodynamischen Bedingungen, welchen ein Gestein ausgesetzt ist. Diese werden vor allem durch Druck und Temperatur bestimmt. Sie bestimmen die Stabilität der Minerale, aus denen ein Gestein besteht. Gerät ein Gestein in ein Umfeld, unter denen bestimmte Minerale nicht mehr stabil sind, kommt es zu Mineralumwandlungen und Mineralreaktionen (Mineraltransformation). Diese sind außer von Druck und Temperatur auch von dem Chemismus des Gesteins abhängig. Da die Metamorphose ein in der Festphase stattfindender Prozess ist, verläuft sie im allgemeinen isochemisch (ohne Stoffwanderung außer H2O und CO2), d.h., dass aus der Metamorphose hervorgegangene Gestein hat denselben Chemismus, jedoch eine veränderte interne Struktur wie das Ausgangsgestein. Es haben sich lediglich neue Minerale gebildet. Die Kristallisation erfolgt bei der Metamorphose im festen Gesteinsverband, wobei sich die Kristalle in ihrem Wachstum behindern (und keine idiomorphen Kristalle gebildet werden können; resp. xenomorph sind). Ausnahmen bilden Granate, Staurolith, Disthen, Turmaline und Hornblende (siehe unten: Metamorph gebildete Mineralien).
Eine Gliederung der metamorphen Gesteine nach Umweltsbedingungen brachte das Faziesprinzip von P. Eskola (1921). Die seitdem übliche Darstellung der Zusammensetzung metamorpher Gesteine beruht auf den aus der chemischen Analyse berechneten Sammelkomponenten A, C, F, A' und K. Se sind so gewählt, dass sie die wichtigsten fazieskritischen Mineralassoziationen in einfacher Form veranschaulichen können.
A - C - F - Diagramm
A'- K - F - Diagramm
Der Metamorphosegrad wird durch die herrschenden Temperatur- und Druckverhältnisse bei der Metamorphose bestimmt.
Kontaktmetamorphose ist eine lokale, statische Thermometamorphose. Die kontaktmetamorph gebildeten Metamorphite sind Produkte einer thermischen Um- und Rekristallisation des Nebengesteins um einen magmatischen Intrusivkörper (Abgabe des Wärmeinhaltes intrudierender Magmen an das Nebengestein ohne Druckbewegung). D.h., dass in den Intrusivkörper gelangte Nebengesteinsschollen metamorph verändert werden können. Magmatische Intrusivkörper können sein: Plutone, deren Magmen in das nicht metamorphe oder schwach metamorphe Grundgebirge höherer kontinentaler Krustanabschnitte aufgestiegen sind sowie Basaltische Gänge oder Lagergänge.
Kontaktmetasomatische Lagerstätten sind durch metasomatische Vorgänge am Intrusionskontakt von magmatischer Schmelze zu Nebengestein (v.a. Carbonaten) durch Metasomatose (Pyrometasomatose) entstandene Lagerstätten (> Skarnlagerstätten|Skarn).
Die kontaktmetamorphe Einwirkungszone der Plutone auf das Nebengestein wird als Kontakthof (Kontaktaureole) bezeichnet, diejenige eines Gangs als Kontaktsaum. Nur die Einwirkung als Kontakthof ist der Dimension nach geologisch auskartierbar. Die wichtigsten kontaktmetamorphen Gesteinstypen sind:
Eine Pyrometamorphose tritt auf bei sehr hohen Temperaturen (800 - > 1000 o C) sowie niedrigen Drücken (< 2kb) und resultiert typisch in der Bildung von verbrannten (engl.: burnt) und geschmolzenen / verglasten Gesteinen, welche als Buchit, Paralava?, Klinker und Fulgurit bezeichnet werden.
Pyrometamorphe Prozesse sind entweder mit
Beispiel: Buchit, ein verglaster Sandstein . Buchite (nach dem berühmten Geologen Leopold von BUCH 1774 – 1853) sind pyrometamorph gebildete Gesteinsgläser die beim Kontakt einer basaltischen Schmelze hoher Temperatur mit Sandstein entstehen. Sie bestehen vorwiegend aus Glas mit neu gebildeten Mineralien wie Mullit, Spinell, Cristobalit, Magnetit, Tridymit, Cordierit, Klinopyroxene und anderen. Feinstkörniger Buchit kann eine hornfelsartige Gestalt annehmen.
Beispiel: Oberflächennahe Kohlenflöze können durch natürliche Ursachen wie spontane Selbstentzündung, Blitzeinschläge oder Waldbrände in Brand geraten. Menschliche Aktivitäten - heute weltweit eine der häufigsten Ursachen für Kohlefeuer - können für das Pliozän ausgeschlossen werden. Durch die Hitze des sich schnell ausbreitenden Flözbrandes werden die darüber liegenden Sedimentgesteine geröstet, wobei gelbe und rote "Klinker" entstehen. Das kann bis zum Schmelzen der Gesteine und der Bildung von sogenannter Paralava führen. Dieser Prozess ist ein Sonderfall der Kontaktmetamorphose und wird auch als Pyrometamorphose bezeichnet (siehe Grapes 2006). Typische Mineralbildungen, die in der Paralava von Ellesmere Island nachgewiesen wurden, sind Cordierit, Mullit, Tridymit oder Cristobalit. Vereinzelt wurde auch Paralava gefunden, die nur aus Magnetit und Hämatit besteht und die durch das Schmelzen von Siderit-Konkretionen in den Ausgangssedimenten entstanden ist.
Beispiel: Fulgurite sind röhrenförmige Aggregate, welche durch Blitzeinschlag pyrometamorph in Lockersedimenten, Graniten, Gneisen und Vulkaniten und durch extrem rasche Abkühlung gebildet werden. Sie werden auch als Blitzröhren bezeichnet. Nach Art des intrudierten Gesteins wird in Sand- und Fels-Fulgurite unterschieden.
Wenn der Blitz, welcher bis zu 100.000 Ampère stark sein kann und dessen Spannung zwischen den Gewitterwolken und der Erdoberfläche einige mio Volt beträgt, in den Boden eintritt, werden die Bodenpartikel entlang der Einschlagsbahn erhitzt, schmelzen tw. auf und kühlen sehr rasch ab. In feinkörnigen Sedimenten findet oft auch eine Verschweißung der Sandkörner statt.
Eine Besonderheit sind Glasschichten, welche durch Blitzschlag auf Gesteinen entstanden sind, jedoch keine Röhren bilden.
Regionalmetamorph gebildete Gesteine aus saurem magmatischem Ausgangsmaterial, d.h. Plutonite von Aplitgranit, Granit, Granodiorit bis zu Tonalit sowie die dazugehörigen Ganggesteine und Vulkanite (Rhyolith, Dacit, Quarzandesit). Voraussetzung der regionalmetamorphen Umwandlung saurer Plutonite ist, dass diese retrograd ist. Es wird zwischen folgenden regionalmetamorphen Umwandlungsprozessen nach dem Metamorphosegrad unterschieden:
(Metasomatite, welche durch allochemische Metamorphose (Metasomatose), d.h. erhebliche Veränderungen des Mineralbestandes entstanden sind) wie Anatexite, Migmatite etc. Gesteinsumwandlungen durch Verwitterung und Diagenese sowie Umwandlung an Evaporiten sind keine metamorphen Gesteine.
Die Benennung metamorpher Gesteine bezieht sich auf die Gefügeeigenschaften (Textur eines Gesteins in festem Zustand), Es werden auch Definitionen aufgrund von veränderten Mineralbeständen verwendet.
Mit Präfixen unterscheidet man die Herkunft eines metamorphen Gesteins:
Der moderne Begriff für die unterschiedlichen Ausgangsgesteine heißt Protolith. (proto = das Erste, Erster)
Protolithe sind nicht-metamorphisierte Gesteine, aus welchen sich ein metamorphisiertes Gestein bildet (bzw. das Ausgangsgestein). Jedes Gestein kann als metamorphischer Protolith dienen.
Beispiele:
Weitere wichtige metamorphe Gesteine
Die nachstehende Klassifizierung, Definitionen, Gliederung und Kennzeichnung metamorpher Gesteine beruht auf der bis aktuellen und allgemeingültigen Lehre , wobei wesentlich in regionalmetamorphe und kontaktmetamorphe Gesteine (plus Migmatite, Metasomatite) unterschieden wird. Die aktuelle Klassifikation (rsp. Gruppierung und Nomenklatur) richtet sich nach dem Erscheinungsbild (Gefüge und Veränderungen am Mineralbestand) und nach der Genese (Ausgangsgestein, Art und Intensität der Metamorphose). Eine weiter Unterscheidung wird durch die Präfixe "ortho" (Metamorphite aus magmatischem Ausgangsmaterial) und "meta" (Metamorphite aus sedimentärem Ausgangsmaterial) getroffen, wobei diese Differenzierung tw. nicht möglich ist, da durch unterschiedliche Metamorphosen die gleichen Endprodukte enstehen können.
Der Gebrauch einiger allgemeiner Begriffe in der metamorphen Petrologie hat sich in verschiedenen Ländern unterschiedlich entwickelt; mit dem Resultat, daß je nach Land spezielle Gesteinsnamen benutzt wurden. Um eine international einheitliche und allgemein anerkannte und brauchbare Nomenklatur zu schaffen, hat die IUGS - Subkommission für die Systematik metamorpher Gesteine (IUGS-SCMR) seit 1985 ein Klassifikationssystem entwickelt, als Buch (Fettes,D. und Desmons,J., 2007; > s.u.) vorgestellt und dessen zukünftige Anwendung empfohlen.
Die Definitions-Empfehlungen stützen sich auf Metamorphosetyp-, Grad und Fazies. Weitere Arbeiten der SCMR betreffen die Struktur-Terminologie, inklusive der kataklastischen Gesteine (Kataklasite, Mylonite und deformierte ultramafische Gesteine)(englisch als "fault rocks" bezeichnet)
Die IUGS-SCMR berücksichtigt den weitverbreiteten Gebrauch einiger Gesteinsnamen ( Bsp.: Amphibolit, Marmor, Hornfels) und die Existenz vieler Namen, welche sich auf spezifische Metamorphosen beziehen ( Bsp.: Hoch P/T-Gesteine, Migmatite, Impaktite etc.). Diese Begriffe / Namen sollen auf jeden Fall erhalten bleiben, wenngleich sie sich nicht auf der Grundlage einer systematischen Klassifizierung entwickelt haben.
|
|
Metamorphes Gestein (Metamorphite) , Umwandlungsgestein. Der Begriff kristalliner Schiefer ist unangebracht, da nicht alle Metamorphite geschiefert sind.
Metamorphite enstehen durch Umwandlung von Gesteinen unter Bedingungen, welche sich von denen der ursprünglichen Bildung unterscheiden (Temperatur, tektonische Bewegung, Druck oder alle drei Faktoren zusammen) unter meistgehender Beibehaltung des kristallinen Zustands und der pauschalen chemischen Zusammensetzung (isochemische Metamorphose) Bedeutende Veränderungen des Stoffbestandes werden als allochemische Metamorphose, bzw. als Metasomatose bezeichnet. Gesteinsumwandlungen durch Verwitterung und Diagenese, sowie die Umwandlung an Salzgesteinen werden nicht zur Metamorphose gezählt.
Die durch Metamorphose gebildeten Metamorphite unterscheiden sich von den Ausgangsgesteinen meist nicht nur durch ihren metamorphen Mineralbestand, sondern auch durch metamorphes Gefüge.
Die Benennung metamorpher Gesteine bezieht sich auf deren Gefügeeigenschaften; tw. werden auch Definitionen aufgrund des Mineralbestandes verwendet
Durch kinetische Energie als Folge großer Impakte (Einschläge von Meteoriten auf die Erdoberfläche und auf dem Mond) und einhergehenden sehr hohen Drücken und Temperaturen (bis mehrere tausend Grad) entstandene Gesteine. Hierzu gehören
Alte Definition
Kraternah oder im Krater entstandene geschockte, geschmolzene oder brekziöse Gesteine mit relativ hohem H2O-Gehalt
Kraterfern (bis mehrere 100 km) Rückfallschmelzen mit relativ wenig H2O-Gehalt
Neue Definition
|
|
Die Strukturen und Texturen einer Metamorphose ersetzen (verdrängen) diejenige einer früheren Metamorphose, wobei i.d.R. das Ausgangsgestein noch erkennbar ist.
Metamorphite nach dem Mineral-Faziesprinzip
Besondere Namen
Basische, mafitreiche Granulite werden wie folgt bezeichnet:
Mechanische Verformung mit chemischer Umkristallisation:
Feinkörnige, deutlich schiefrige Gesteine mit seidigem Glanz. Chlorit und Glimmer sind wesentliche Mineralien.
Kontaktschiefer
Grünschiefer
Massige metamorphe Gesteine ohne Schiefrigkeit, jedoch nicht selten mit lagiger Paralleltextur.
Manche Minerale werden nur unter metamorphen Bedingungen gebildet, die wichtigsten sind Andalusit, Disthen , Sillimanit (alle drei: Al2SiO5), Staurolith und Epidot, auch Granat, Turmalin , Hornblende.
Andere häufige Minerale in metamorphen Gesteinen wie Quarz, Feldspäte, Glimmer, usw. sind in magmatischen Gesteinen ebenfalls häufig zu finden.
Homepage 
Calendar 
Collector's characteristics 
History of Mineralienatlas 
Howto sponsor 
Our sponsores 
Search term inside Encyclopedia 
Full-text search 
Mineral by property 
Mineral by chemistry 
Help and how it works 
Mining 
Localities 
Geology (Rocks) 
Mineralogy (Minerals) 
Palaeontoloy (Fossils) 
Literature and Books 
Equipment and tools 
Portraits 
Encyclopedia pathes 
Media gallery 
Image reel 
User image galleries 
Images of the day 
Best of Images 
Newest forum contributions 
Imprint
Data protection clause
Our team