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Metamorphose (Geologie)


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Die Gesteinsmetamorphose ( von gr. metamorphoo - umgestalten ) wird hervorgerufen durch Veränderungen von Druck Temperatur denen ein Gestein ausgesetzt ist.

Während der Metamorphose können sich der und das Gefüge eines Gesteins verändern. Metamorphe finden im festen Zustand und im chemischen statt. Die Metamorphose ist isochem d. h. Chemismus des Ausgangsgesteins entspricht dem des Metamorphoseproduktes.

Die Metamorphose eines Gesteins wird durch und Temperatur beeinflusst. Man spricht von einer prograden Metamorphose wenn Druck und Temperatur während der zunehmen und von einer retrograden Metamorphose oder Diaphthorese wenn Druck und Temperatur während der abnehmen.

Durch Sammel- und Neukristallisation ändert sich das Korngefüge des Gesteins: und Rekristallisation können zur Vergröberung und zur der einzelnen Mineralkörner führen.

  • Beispiel: Ein Kalkstein wird zu Marmor überprägt. Durch Sammelkristallisation geht die Textur des Kalksteins verloren. Die Färbung von wird dabei von Beimengungen im ursprünglichen Kalkstein

Durch Mineralreaktionen können aus den vorhandenen Mineralen neue entstehen. Bestimmte Minerale können nur bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen miteinander koexistieren. Sind Bedingungen nicht mehr erfüllt können die Minerale einander zu anderen Mineralen reagieren. Solche Mineralreaktionen sehr komplex sein.

  • Beispiel: Calcit reagiert mit Quarz zu Wollastonit und 2 . Diese Reaktion kann ab einer Temperatur etwa 420° C ablaufen. Mineralreaktionen können auch Austreibung von Kristallwasser forciert werden.

Durch Umkristallisation können sich einzelne Minerale in andere der gleichen chemischen Zusammensetzung jedoch mit einem Kristallgitter umwandeln. Daher gibt es von verschiedenen Nieder- und Hochtemperatur sowie Nieder- und Hochdruckformen.

Eine Abgrenzung der Gesteinsmetamorphose von der Diagenese ist willkürlich und kann nicht exakt werden da die zuvor beschriebenen Prozesse auch der Diagenese stattfinden können. Es gibt verschiedene nach denen von einer Metamorphose zu sprechen wenn bestimmte Minerale noch oder nicht mehr sind bzw. bestimmte Druck- und Temperaturgrenzen überschritten

Die Metamorphose findet im festen Zustand Wenn Druck und Temperatur zur Gesteinsschmelze führen man daher nicht mehr von einer Metamorphose. Grenzfall ist die Anatexis ein Prozess der partiellen Aufschmelzung von Gesteinen führt.

Die Isochemie setzt voraus dass während Metamorphose der Elementbestand des Gesteins unverändert bleibt. an einer Metamorphose immer auch fluide Phasen sein können ist diese Bedingung selten streng Wenn der Elementbestand eines Gesteins verändert wird eine Metasomatose vor. Metasomatose kann jedoch auch bei Differenzierung der magmatischen Abfolge oder bei diagenetischen auftreten.

Inhaltsverzeichnis

Ursachen der Metamorphose

Hauptursache der Metamorphose ist die Veränderung thermodynamischen Bedingungen denen ein Gestein ausgesetzt ist. werden vor allem durch Druck und Temperatur Sie bestimmen die Stabilität der Minerale aus ein Gestein besteht. Gerät ein Gestein in unter denen bestimmte Minerale nicht mehr stabil können die zuvor beschriebenen Prozesse zur Umwandlung Gefüge und Mineralen führen. Diese sind außer Druck und Temperatur auch von dem Chemismus Gesteins abhängig.

Arten der Gesteinsmetamorphose

Der mögliche Verlauf einer Gesteinsmetamorphose ist von den durchlaufenen Druck- und Temperaturbedingungen. Diese sehr unterschiedlich sein und so unterschiedliche Metamorphosetypen Gesteine die einen bestimmten Metamorphosetyp durchlaufen haben häufig charakteristische Merkmale z. B. bestimmte Mineralparagenesen Gefügemerkmale u. a. davon.

Regionalmetamorphose

Hierbei geraten Gesteinspartien durch Versenkung unter Druck- und Temperaturbedingungen die Umwandlung der Minerale bestimmen. Typische Gesteine sind Glimmerschiefer Gneise Amphibolite a.

Druckbetonte Metamorphose

Die Druckbetonte Metamorphose ist ein typisches von Subduktionszonen . Hierbei wird verhältnismäßig kaltes Material ozeanischer Kruste versenkt. Die dabei ablaufende Metamorphose wird von vergleichsweise niedrigen Temperaturen und hohen Drücken Gesteine die die druckbetonte Metamorphose durchlaufen haben oft durch typische Minerale gekennzeichnet z. B.: Jadeit.

Kontaktmetamorphose

Die Kontaktmetamorphose ist die temperaturbetonte Metamorphose. Gesteine finden sich vor allem im Umgriff magmatischer Intrusionen. Das heiße Magma hat das Gestein aufgeheizt und so dessen Metamorphose herbeigeführt. typisches Merkmal kontaktmetamorpher Gesteine sind die durch hervorgerufene Knotenbildung sowie häufig das Fehlen einer Schieferung . Bei der Kontaktmetamorphose können Hornfelse Frucht- Knoten- Schiefer entstehen.

Metasomatose

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

Schock-Metamorphose

Die sehr extreme Art der Metamorphose durch heftige Stoßwellen hervorgerufen und kann zur ganzer Gesteinspartien wie zur Zerstörung von Kristallgittern Diese Art der Metamorphose ist auf Meteoritenkrater auf die Orte unterirdischer Atombombenversuche) beschränkt. Typische für die Schock-Metamorphose ist das Auftreten von wie z. B. Coesit oder bedingt durch den Kollaps von von diaplektischem Glas . Die Schockmetamorphose führt zur Zertrümmerung von die makroskopisch sichtbar ist (z. B.: im des Nördlinger Rieses).

Dislokations-Metamorphose

In aktiven Störungszonen wird das Gestein die Bewegeung zweier Blöcke gegeneinander stark verändert. das Gestein dabei auf mechanische Beranspruchung spröde h. es zerbricht und wird zermahlen entstehen Kataklasite. Wenn das Gestein duktil auf mechanische reagiert entstehen durch Neukristallisation Mylonite mit charakteristischem die stete Bewegung geprägtem Gefüge. Bei Erdbeben eine kurzzeitige und plötzliche Bewegung von Gesteinspartien Öffnen sich dabei Hohlräume können darin durch plötzliche Druckentlastung Implosionsbrekzien entstehen die den Hohlraum auffüllen. Durch die bei einer plötzlichen Bewegung der Bewegungsfläche entstehende Friktionswärme kann zur kurzzeitingen von Gesteinspartien und zur Bildung von Tachylyten Ebenso kann durch den Kollaps von Kristallgittern Gläser entstehen.

Klassifizierung der Metamorphose

Es gibt unterschiedliche Systeme zur Beschreibung Metamorphosegrades den ein Gestein erreicht hat. In zur Facies von Sedimenten können metamorphe Bedingungen (Druck durch metamorphe Faciesgruppen zusammengefaßt werden. Eine andere ist die Bestimmung des Metamorphosegrades anhand bestimmter Der Umstand daß bestimmte Minerale aus anderen sind zeigt dabei daß bestimmte Grenztemperaturen bzw überschritten wurden.

Grenzbereiche der Metamorphose

Gegenüber der Diagenese kann die Metamorphose nicht eindeutig abgegrenzt da bei der diagenetischen Umwandlung eines Sedimentes ein Gestein ähnliche Prozesse ablaufen. Häufig wird willkürliche Abgrenzung vorgenommen wenn bestimmte Druck- und überschritten wurden.

Die Anatexis die zur partiellen Aufschmelzung Gesteinen führt sit ebenfalls ein Vorgang im der Gesteinsmetamorphose. Metamorphose findet immer im festen statt während bei der Anatexis Schmelzen gebildet

Bei der Metasomatose wird der Gesteinschemismus Stoffaustausch verändert während die eigentliche Metamorphose isochem

Referenzen

PRESS F. and SIEVER R: Understanding Earth W.H.Freeman & Co. MATTHES S. 1996. Berlin Springer 5. Auflage.



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