Metamorphose (Geologie)

Die Gesteinsmetamorphose (von gr. metamorphoo - umgestalten) wird hervorgerufen durch Veränderungen der physikalischen und chemischen Bedingungen, denen ein Gestein ausgesetzt ist.

Während der Metamorphose kommt es zu Veränderungen im Stoff- und Mineralbestand und der Textur eines Gesteins in festem Zustand.

Beispiele:

• Ein Kalkstein mit Fossilien wird zu weißem Marmor überprägt -- die Textur ändert sich.

• Ein feinkörniger und feingeschichteter Tonstein wird zu einem Glimmerschiefer überprägt -- Textur und Mineralbestand ändern sich.

• Metasomatose: Stoffaustausch mittels Wasser oder anderen Fluiden (CO₂, ....?)

ändert die chemische Zusammensetzung eines Gestein.

Mit Vorsilben unterscheidet man die Herkunft eines metamorphen Gesteins: "Ortho-" kennzeichnet einen magmatischen Ursprung; "Para-" und "Meta-" kennzeichnen sedimentäre Ursprungsgesteinen (Protolithe). (siehe auch: I- und S-Typ Granit)

Manche Minerale werden nur unter metamorphen Bedingungen gebildet, die wichtigsten sind Andalusit, Disthen (auf englisch Kyanite), Sillimanit (alle drei: Al₂SiO₅), Staurolith und Epidot, auch Granat.

Andere häufige Minerale in metamorphen Gesteinen wie Quarz, Feldspäte, Glimmer, usw. sind in magmatischen Gesteinen ebenfalls häufig zu finden.

Vorschlag einer weiteren Gliederung:

Ursachen der Metamorphose

Hauptursache der Metamorphose ist die veränderung von thermodynamischen Bedingungen, unter denen sich ein Gestein befindet. Diese werden vor allem durch Druck und Temperatur bestimmt. Sie bestimmen die Stabilität der Minerale aus denen ein Gestein besteht. Gerät ein Gestein in Bedingungen, unter denen ein bestimmte Minerale nicht mehr stabil sind, kommt es zu Mineralumwandlungen und Mineralreaktionen. Diese sind außer von Druck und Temperatur auch von dem Chemismus des Gesteins abhängig. Da die Metamorphose ein in der Festphase stattfindender Prozeß ist, ist sie im allgemeinen isochem, d. h. das aus der Metamorphose hervorgegangene Gestein hat den selben Chemismus wie das Ausgangsgestein. Es haben sich lediglich neue Minerale gebildet.

Arten der Gesteinsmetamorphose

Der mögliche Verlauf einer Gesteinsmetamorphose ist abhängig von den durchlaufenen Druck- und Temperaturbedingungen.

Regionalmetamorphose

Hierbei geraten Gesteinspartien durch Versenkung unter hohe Druck- und Temperaturbedingungen, die Umwandlung der Minerale gleichermaßen bestimmen.

Druckbetonte Metamorphose

Die Druckbetonte Metamorphose ist ein typisches Kennzeichen von Subduktionszonen. Hierbei wird verhältnismäßig kaltes Material ozeanischer Kruste versenkt. Die dabei ablaufende Metamorphose wird daher von vergleichsweise niedrigen Temperaturen und hohen Drücken bestimmt.

Kontaktmetamorphose

Die Kontaktmetamorphose ist die temperaturbetonte Metamorphose. Kontaktmetamorphe Gesteine finden sich vor allem Im Umgriff magmatischer Intrusionen. Das heiße Magma hat das umgebende Gestein aufgeheizt und so dessen Metamorphose herbeigeführt.

Metasomatose

Die Metasomatose ist ein Grenzfall der Metamorphose, da sie im allgemeinen nicht isochem abläuft. Metasomatische Prozesse finden vor allem in Endphasen der Differenzierung von Magmen statt. Hierbei reagieren Minerale und gelöste Bestandteile heißer Fluide miteinander. Dabei können vorhandene Minerale aufgelöst werden und neue entstehen.

Schock-Metamorphose

Die sehr extreme Art der Metamorphose wir durch heftige Stoßwellen hervorgerufen und kann zur Zertrümmerung ganzer Gesteinspartien wie zur Zerstörung von Kristallgittern führen. Diese Art der Metamorphose ist auf Meteoritenkrater (und auf die Orte unterirdischer Atombombenversuche) beschränkt. Typische Kennzeichen für die Schock-Metamorphose ist das Auftreten von Hochdruckmineralen wie z. B. Coesit, oder von diaplektischem Glas.

Referenzen

PRESS, F. and SIEVER, R: Understanding Earth, W.H.Freeman & Co.