Eigenschaften von metamorphen Gesteinen

Metamorphe Gesteine ​​sind die dritte große Gesteinsklasse. Sie treten auf, wenn sedimentäre und magmatische Gesteine ​​durch unterirdische Bedingungen verändert oder verwandelt werden. Die vier Hauptwirkstoffe, die Gesteine ​​verwandeln, sind Hitze, Druck, Flüssigkeiten und Dehnung. Diese Agenten können auf nahezu unendliche Weise agieren und interagieren. Infolgedessen kommen die meisten der Tausenden seltenen Mineralien, die der Wissenschaft bekannt sind, in metamorphen Gesteinen vor.

Die Metamorphose wirkt auf zwei Ebenen: regional und lokal. Die Metamorphose auf regionaler Ebene tritt im Allgemeinen tief im Untergrund bei Orogenese oder bei Episoden auf, in denen sich Berge bilden. Die daraus resultierenden metamorphen Gesteine ​​stammen aus den Kernen großer Gebirgsketten wie den Appalachen. Lokale Metamorphose tritt auf einer viel kleineren Ebene auf, normalerweise aufgrund von nahen magmatischen Einbrüchen. Es wird manchmal als Kontaktmetamorphose bezeichnet.

Ein Gneisblock mit charakteristischen Mineralstreifen. Grant Dixon / Lonely Planet Images / Getty Images

Metamorphe Gesteine ​​unterscheiden

Das Hauptmerkmal, das metamorphe Gesteine ​​auszeichnet, ist, dass sie durch große Hitze und großen Druck geformt werden. Die folgenden Eigenschaften hängen alle damit zusammen.

• Da ihre Mineralkörner während der Metamorphose eng zusammenwuchsen, handelt es sich in der Regel um starke Gesteine.
• Sie bestehen aus anderen Mineralien als andere Gesteinsarten und haben ein breites Spektrum an Farben und Glanz.
• Sie zeigen oft Anzeichen von Dehnung oder Quetschung, was ihnen ein gestreiftes Aussehen verleiht.

Die vier Agenten der regionalen Metamorphose

Hitze und Druck wirken normalerweise zusammen, weil beide zunehmen, wenn Sie tiefer in die Erde vordringen. Bei hohen Temperaturen und Drücken zersetzen sich die Mineralien in den meisten Gesteinen und verwandeln sich in andere Mineralien, die unter den neuen Bedingungen stabil sind. Die Tonmineralien von Sedimentgesteinen sind ein gutes Beispiel. Tone sind Oberflächenmineralien, die entstehen, wenn Feldspat und Glimmer unter den Bedingungen an der Erdoberfläche abgebaut werden. Mit Hitze und Druck kehren sie langsam zu Glimmer und Feldspat zurück. Metamorphe Gesteine ​​können auch mit ihren neuen Mineralaggregaten die gleiche Chemie aufweisen wie vor der Metamorphose.

Flüssigkeiten sind ein wichtiger Erreger der Metamorphose. Die meisten Gesteine ​​enthalten etwas Wasser, aber am meisten Sedimentgesteine. Erstens ist da das Wasser, das im Sediment eingeschlossen war, als es zu Fels wurde. Zweitens gibt es Wasser, das von Tonmineralien freigesetzt wird, wenn diese zu Feldspat und Glimmer zurückkehren. Dieses Wasser kann sich mit gelösten Stoffen so stark aufladen, dass die entstehende Flüssigkeit im Wesentlichen ein flüssiges Mineral ist. Es kann sauer oder alkalisch, voller Kieselsäure (unter Bildung von Chalcedon) oder voller Sulfide oder Carbonate oder Metallverbindungen in endlosen Varianten sein. Flüssigkeiten neigen dazu, sich von ihrem Geburtsort zu entfernen und mit Steinen an anderer Stelle in Wechselwirkung zu treten. Dieser Prozess, der sowohl die Chemie als auch die Mineralzusammensetzung eines Gesteins verändert, wird als Metasomatismus bezeichnet.

Dehnung bezieht sich auf jede Änderung der Form von Gesteinen aufgrund der Kraft der Beanspruchung. Die Bewegung in einer Störungszone ist ein Beispiel. In flachen Gesteinen mahlen und zerkleinern die Scherkräfte einfach die Mineralkörner (Kataklase), um Kataklasit zu ergeben. Weiteres Mahlen ergibt das harte und streifige Gesteinsmylonit. 

Verschiedene Grade der Metamorphose erzeugen unterschiedliche Mengen metamorpher Mineralien. Diese sind in metamorphen Fazies organisiert, ein Werkzeug, mit dem Petrologen die Geschichte der Metamorphose entschlüsseln.

Blättrige versus nicht blättrige metamorphe Gesteine

Wenn sich unter größerer Hitze und Druck metamorphe Mineralien wie Glimmer und Feldspat zu bilden beginnen, spannen Sie diese in Schichten. Das Vorhandensein von Mineralschichten, Foliation genannt, ist ein wichtiges Merkmal für die Klassifizierung von metamorphen Gesteinen. Wenn die Belastung zunimmt, wird die Blattbildung intensiver und die Mineralien können sich in dickere Schichten sortieren. Die unter diesen Bedingungen gebildeten foliierten Gesteinsarten werden je nach Beschaffenheit Schiefer oder Gneis genannt. Schiefer ist fein blättrig, während Gneis in auffälligen, breiten Banden von Mineralien organisiert ist.

Nicht blättrige Gesteine ​​entstehen, wenn die Hitze hoch ist, der Druck jedoch auf allen Seiten gering oder gleich ist. Dies verhindert, dass dominante Mineralien eine sichtbare Ausrichtung aufweisen. Die Mineralien kristallisieren jedoch immer noch um, was die Gesamtfestigkeit und -dichte des Gesteins erhöht.

Die grundlegenden metamorphen Gesteinsarten

Der Sedimentschiefer verwandelt sich zuerst in Schiefer, dann in Phyllit und schließlich in einen glimmerreichen Schiefer. Das Mineral Quarz verändert sich unter hohen Temperaturen und Drücken nicht, obwohl es stärker zementiert. So verwandelt sich der Sedimentgesteinsandstein in Quarzit. Zwischengesteine, die Sand und Ton-Schlamm-Metamorphose in Schiefer oder Gneis mischen. Der Sedimentkalkstein kristallisiert um und wird zu Marmor.

Bei den Gesteinen entstehen verschiedene Mineralien und metamorphe Gesteinsarten. Dazu gehören Serpentinit, Blueschist, Speckstein und andere seltenere Arten wie Eklogit.

Die Metamorphose kann so intensiv sein, dass alle vier Faktoren im äußersten Bereich wirken, sodass sich die Blattbildung verziehen und wie Toffee rühren lässt. Das Ergebnis ist Migmatit. Bei weiterer Metamorphose können Gesteine ​​plutonischen Graniten ähneln. Diese Gesteinsarten bereiten Fachleuten Freude, weil sie beispielsweise bei Plattenkollisionen von tiefen Einsätzen sprechen.

Kontakt oder lokale Metamorphose

Eine Art von Metamorphose, die an bestimmten Orten von Bedeutung ist, ist die Kontaktmetamorphose. Dies geschieht am häufigsten in der Nähe von magmatischen Einbrüchen, bei denen sich heißes Magma in Sedimentschichten drängt. Die Steine ​​neben dem eindringenden Magma werden in Hornfels oder dessen grobkörnigen Cousin Granofels gebacken. Magma kann Stücke von Country-Rock von der Kanalwand reißen und sie auch in exotische Mineralien verwandeln. Oberflächenlavaströme und unterirdische Kohlebrände können ebenfalls leichte Kontaktmetamorphosen verursachen, ähnlich wie sie beim Backen von Ziegeln auftreten.