Metamorphes Gestein

Gesteine ändern sich nach ihrer ursprünglichen Entstehung häufig noch beträchtlich. Grund dafür sind sehr raue Bedingungen im tiefen Inneren der Erdkruste, bei der teilweise extreme Temperaturbedingungen und hohe Drücke auf Gesteine einwirken. Der Umwandlungsprozess wird geologisch Metamorphose genannt, das Ergebnis dieses Prozesses ist metamorphes Gestein (Umwandlungsgestein), sogenannte Metamorphite.

Auslöser und Folgen von Umwandlungsprozessen

Die Temperaturen sind im Inneren der Erde immer deutlich höher als an der Erdoberfläche, sie können sich allerdings verändern und zum Teil deutlich steigen. Durch den Einfluss der Plattentektonik kommt es, insbesondere bei Gebirgsbildungen, zusätzlich zu teilweise beträchtlichen Druckanstiegen. Nach Abschluss der Umwandlungsprozesse findet sich dann häufig eine ganze metamorphe Fazies, das heißt eine durchgehende, durch die Umwandlung veränderte Gesteinsschicht.

Diese Umgebungsbedingungen wirken sich auch beträchtlich auf die Ausgangsgesteine aus, je nach Art der Umgebungsbedingungen sind die Auswirkungen auf den Mineralbestand allerdings unterschiedlich. Auch die Textur von Gesteinen kann sich druckabhängig deutlich verändern.

Zusätzlich kommen als Auslöser auch Gesteinserhitzungen durch aufsteigendes Magma in naheliegenden Gesteinen (Kontaktmetamorphose), Meteoriteneinschläge (Impaktmetamorphose) oder tektonische Verschiebungen (Dynamometamorphose) infrage.

In der Folge von Umwandlungsprozessen sind metamorphe Gesteine zwar den Ausgangsgesteinen (etwa üblichen, plutonischen Gesteinen) chemisch noch sehr ähnlich bis gleich, das Gefüge unterscheidet sich mitunter jedoch bei Metamorphiten beträchtlich. Verändert sich auch die chemische Zusammensetzung des Gesteins deutlich (etwa durch stattfindenden Stoffaustausch), spricht man geologisch nicht mehr von einer Metamorphose, sondern von einer Metasomatose.

Einteilung von Metamorphiten

Wie in vielen Bereichen der Geologie herrscht auch hier ein beträchtliches Namenschaos. Auf einfachste Weise erkennt man Metamorphite, wenn an das Ausgangsgetein (Protolith) einfach eine Vorsilbe angehängt wurde: aus dem Basalt wird in veränderter Form (metamorphes Gestein) dann einfach der Metabasalt. Das wird auch bei ganzen Gesteinsgruppen so gemacht – der gleichen Regel folgend gibt es dann auch “Metavulkanite”.

Üblich sind jedoch zusätzlich auch andere Kategorisierungen und Einteilungen für metamorphes Gestein:

Anhand des Gefüges kann man schon einmal primär zwischen Felsen, Gneisen und Schiefern sowie zwischen Phyllit und Mylonit unterscheiden:

• Fels: metamorphes Gestein mit völlig ungeordnetem, richtungslosem Gefüge
• Gneis: mittel- bis grobkörniges Gefüge, dabei weitständiges Parallelgefüge, Feldspat-Anteil von über 20 %, z. B. Serizzo Antigorio
• Granulit: ähnlich wie Gneis, dabei aber wenig Glimmer und kein Muskovit, dafür Hochdruckminerale wie Granat
• Schiefer: lagiges, engständiges Parallelgefüge (Schieferung)
• Phyllite: ähnlich wie Schiefer aber sehr feinkörnig, Seidenglanz auf den Spaltflächen
• Mylonit: ebenfalls schieferähnlich, erkennbare Entstehung in duktilen Scherzonen (typisches Gefüge)
• Migmatit: typisches Fließgefüge durch teilweise Aufschmelzung (Anatexis) des Gesteins, eigentlich eine Mischform aus magmatischem Gestein (Magmatiten) und Metamorphit, z. B. Aurora Borealis (Skandinavien)

Diese grundlegende Gruppierung für metamorphes Gestein lässt sich natürlich noch verfeinern: so kann man die Gneise etwa in Paragneis (Ausgangsgestein ist kein sedimentäres Gestein) und Orthogneis (Ausgangsgestein ist ein Sedimentgestein) einteilen.

Auch Schiefer lassen sich noch weiter unterteilen – etwa in Tonschiefer und kristalline Schiefer (etwa den bekannten Grünschiefer). Eine wichtige Unterscheidung muss man dabei auch zwischen “richtigen” Schiefern (eine, Umwandlungsgestein) und lediglich schiefrig ausgebildeten Tonschiefern (ein Tonstein) treffen, die besonders bei uns in Deutschland in den Mittelgebirgen häufig sind. Sie gehören nicht zu den Umwandlungsgesteinen, da kaum Umwandlungen stattgefunden haben, sondern lediglich gewöhnliche Gesteinsumbildungsprozesse (Diagenese) bis hin zur Verwitterung.

Bei sogenanntem “Fruchtschiefer” handelt es sich dagegen um ein Gestein, bei dem die schiefrige, lagerige Textur bereits im Ausgangsgestein (Protolith) angelegt war, und nicht erst durch die Metamorphose entstanden ist. Solche Gesteine entstehen meist durch Kontaktmetamorphose (vorwiegend durch hohe Temperaturen durch nahe liegende magmatische Intrusionen).

Zusätzlich werden bei Schiefern dann häufig auch noch wichtige Mineralbestandteile vorangestellt: etwa bei “Glimmerschiefer” oder “Granat-Glimmerschiefer”, wobei die Menge der Minerale vom Wortanfang weg aufsteigend sortiert ist, ein Granat-Glimmerschiefer enthält also mehr Glimmer als Granat.

Eine weitere, andersartige Unterteilung für metamorphes Gestein ergibt sich aus dem vorliegenden Mineralbestand:

• Amphibolite: bestehen vorwiegend aus Amphibolen und Plagioklas
• Eklogite: hoher Granatanteil, hoher Klinopyroxen-Anteil
• Marmore: überwiegender Anteil aus Kalzit und/oder Dolomit (Marmor ist kein Kalkstein!)
• Quarzite: überwiegender Anteil von Quarz, z. B. (Quarz-)Sandsteine
• Serpentinite: vorwiegend aus Serpentinmineralen aufgebaut

Eigenschaften

Durch die Vielfalt der möglichen Ausgangsgesteine unterscheiden sich die chemische Zusammensetzung, die Art des Gefüges (auch abhängig vom Grad der Metamorphose) und damit auch technischen Eigenschaften von Metamorphiten zum Teil grundlegend. Eine Aussage über gemeinsame Eigenschaften, die allen Metamorphiten eigen sind, kann auf diese Weise also nicht getroffen werden.

Fazit

Besonders metamorphes Gestein macht deutlich, welche Kräfte in der Natur am Werk sind – und welche Veränderungen die Einwirkung von Druck und Temperatur selbst an massiven Gesteinen bewirken können. Bei vielen Gesteinen, wie etwa dem Marmor, ist uns häufig gar nicht bewusst, dass erst die Gesteinsumwandlung und enorme Kräfte die von uns geschätzten typischen Eigenschaften hervorgebracht haben.