Metamorphes Gestein: Entstehung, Arten und Beispiele

Namenschaos und Protolith

Ein beträchtliches Namenschaos herrscht hier ebenso wie in vielen anderen Bereichen der Geologie. Auf einfachste Weise erkennt man Metamorphite daran, dass dem Ausgangsgestein (Protolith) eine Vorsilbe angehängt wurde: Der Basalt heißt in veränderter Form als metamorphes Gestein Metabasalt. Ebenso wird es bei ganzen Gesteins­gruppen gemacht; der gleichen Regel folgend entstehen die Bezeichnungen Metavulkanite und Metasedimente.

Für metamorphes Gestein sind jedoch zusätzlich weitere Kategorisierungen und Einteilungen üblich.

Einteilung nach dem Gefüge

Primär lassen sich anhand des Gefüges zunächst Felsen, Gneise und Schiefer sowie Phyllit und Mylonit unterscheiden. Als Fels bezeichnet man metamorphes Gestein mit völlig ungeordnetem, richtungslosem Gefüge. Bei Gneis findet sich ein mittel- bis grobkörniges Gefüge mit weitständigem Parallelgefüge und einem Feldspat-Anteil über 20 %, z. B. Serizzo Antigorio. Granulit ist Gneis ähnlich, enthält jedoch wenig Glimmer und kein Muskovit, dafür aber Hochdruckminerale wie Granat.

Schiefer besitzt ein lagiges, engständiges Parallelgefüge (Schieferung). Phyllite sind Schiefer ähnlich, jedoch sehr feinkörnig und zeigen Seidenglanz auf den Spaltflächen; Näheres erläutert die Seite zu Phyllit. Mylonit ist ebenfalls schieferähnlich; sein typisches Gefüge lässt die Entstehung in duktilen Scherzonen erkennbar werden. Migmatit zeigt ein typisches Fließgefüge infolge teilweiser Aufschmelzung (Anatexis) des Gesteins und ist eigentlich eine Mischform aus magmatischem Gestein (Magmatiten) und Metamorphit.

Gefüge im Überblick

Eine Einteilung für metamorphes Gestein ist notwendig, weil die Ausgangsgesteine vielfältig sind und die Auswirkungen auf die bestehenden Gesteinsschichten geologisch zum Teil sehr unterschiedlich ausfallen. In den meisten Fällen geschieht diese Einteilung zunächst grundlegend anhand des Gefüges: Für Fels ist ein richtungsloses, meist völlig ungeordnetes Gefüge kennzeichnend. Schiefer zeichnet ein typisches, lagiges und sehr engständiges Parallelgefüge (Schieferung) aus. Dabei lassen sich verschiedene Arten unterteilen, z. B. Tonschiefer, kristalline Schiefer und sogenannte Fruchtschiefer. Bei Gneis fällt das Parallelgefüge deutlich weitständiger aus, die Körnung ist meist mittel- bis grobkörnig. Die Unterteilung erfolgt in Orthogneis (magmatisches Ausgangsgestein) und Paragneis (Sediment­gestein als Ausgangsgestein). Grundsätzlich ist Granulit dem Gneis ähnlich, allerdings fällt sein Glimmer-Anteil deutlich reduziert aus. Muskovit kommt darin nicht vor, es ist also kein Muskovit enthalten, dafür aber sogenannte Hochdruckminerale (etwa Granat).

Als Metamorphit ist Phyllit dem Schiefer sehr ähnlich, fällt jedoch meist sehr feinkörnig aus; seine schiefrigen Flächen zeigen einen typischen Seidenglanz. Unter den schieferähnlichen Gesteinen lässt sich außerdem Mylonit als eigene Gruppe ansehen, dessen besondere Entstehungsorte in duktilen Scherzonen gut zu erkennen sind. Zudem ist es bei Schiefer üblich, besonders umfangreich vorhandene Bestandteile dem Namen voranzustellen, um eine eigene Gruppe zu bilden (z. B. Glimmer­schiefer, Granat-Glimmer­schiefer). An den hinteren Positionen im Namen stehen jeweils die am häufigsten vorkommenden Anteile; beim Granat-Glimmer­schiefer ist dies der Glimmer.

Gneise, Schiefer und ihre Unterteilung

Natürlich lässt sich diese grundlegende Gruppierung für metamorphes Gestein weiter verfeinern: Die Gneise lassen sich beispielsweise in Paragneis mit einem Sediment­gestein als Ausgangsgestein und Orthogneis einteilen. Dessen Ausgangsgestein ist kein sedimentäres Gestein, sondern ein magmatisches. Auf unseren Seiten zu Orthogneis, Paragneis und Migmatit finden Sie weitere Informationen.

Eine weitere Unterteilung lassen auch Schiefer zu: Dazu zählen etwa Tonschiefer und kristalline Schiefer, beispielsweise der bekannte Grünschiefer. Wichtig ist dabei die Trennung zwischen den richtigen Schiefern, die Umwandlungsgesteine sind, und den lediglich schiefrig ausgebildeten Tonsteinen. Besonders in den Mittelgebirgen bei uns in Deutschland kommen Tonschiefer häufig vor und sind sehr niedriggradig metamorph; schiefrige Tonsteine wie der Posidonienschiefer gehören hingegen nicht zu den Umwandlungsgesteinen: Bei ihnen fanden kaum Umwandlungen statt, sondern lediglich gewöhnliche Gesteinsumbildungsprozesse (Diagenese), die bis zur Verwitterung reichen. Anders verhält es sich bei sogenanntem Fruchtschiefer: Hier handelt es sich um ein Gestein, dessen schiefrige, lagerige Textur schon im Ausgangsgestein (Protolith) angelegt war, statt erst durch die Metamorphose entstanden zu sein. Meist ist Kontaktmetamorphose der Vorgang, durch den solche Gesteine entstehen; dabei wirken vorwiegend hohe Temperaturen, die durch nahe liegende magmatische Intrusionen hervorgerufen werden.

Bei Schiefern werden zusätzlich häufig wichtige Mineralbestandteile vorangestellt, beispielsweise bei Glimmer­schiefer oder Granat-Glimmer­schiefer. Vom Wortanfang aus ist die Menge der Minerale aufsteigend sortiert. Ein Granat-Glimmer­schiefer enthält demnach mehr Glimmer als Granat. Weitere Profile finden Sie hier: Schiefer, Tonschiefer und Glimmer­schiefer.

Einteilung nach dem Mineralbestand

Aus dem vorliegenden Mineralbestand ergibt sich eine weitere, andersartige Unterteilung für metamorphes Gestein: Vorwiegend aus Amphibolen und Plagioklas bestehen Amphibolite. Für Eklogite sind ein hoher Granatanteil und ein hoher Klinopyroxen-Anteil kennzeichnend. Bei Marmoren liegt ein überwiegender Anteil aus Kalzit und/oder Dolomit vor (Marmor ist kein Kalkstein). Weitere Informationen bietet die Seite zu Marmor. Ein überwiegender Anteil von Quarz kennzeichnet Quarzite, die aus (Quarz-)Sandsteinen entstanden sind, siehe Quarzit. Aus Serpentinmineralen sind Serpentinite vorwiegend aufgebaut, siehe Serpentinit.

Metamorphe Gesteine werden manchmal allein anhand ihres Mineralbestands in Gruppen eingeteilt, weil geologisch eine einheitlich festgelegte Einteilung für Metamorphit fehlt. Gruppen, die auf diese Weise entstehen, sind Amphibolite (deren Mineralbestand hauptsächlich aus Plagioklas und Amphibolen besteht), Eklogite (deren Mineralbestand ein hoher Klinopyroxen- und Granatanteil kennzeichnet), Marmore (mit einem Mineralbestand aus überwiegend Calcit und Dolomit), Quarzite (mit einem Mineralbestand aus überwiegend Quarz, Quarz-Sandsteine) sowie Serpentinite (deren Mineralbestand vor allem Serpentinminerale umfasst).

Keine gemeinsamen Eigenschaften

Bei Metamorphiten können sich aufgrund der Vielfalt der möglichen Ausgangsgesteine sowohl die chemische Zusammensetzung als auch die Art des Gefüges zum Teil grundlegend unterscheiden. Das Gefüge ist dabei auch vom Grad der Metamorphose abhängig, woraus sich Unterschiede in den technischen Eigenschaften ergeben. Über gemeinsame Eigenschaften, die allen Metamorphiten eigen sind, kann deshalb auf diese Weise keine Aussage getroffen werden.

Es gilt die Faustregel: Säureempfindlich ist Marmor, hart und widerstandsfähig sind Quarzit und viele Gneise, und entlang seiner Schieferung lässt sich Schiefer spalten. Vom konkreten Gestein hängt jedoch immer ab, wie sich eine Fläche verhält.

Technische und praktische Unterschiede

Im praktischen Einsatz zeigen sich deutliche Unterschiede, wenn man Granite, Marmor und Gneis vergleicht. Im Härtegrad des Gesteins liegt der wesentlichste Unterschied zwischen Granit und Marmor. Während Granit als typisches Hartgestein gilt, zählt Marmor mit einer Mohs-Härte von 3 bis 4 noch zum Weichgestein. Unter den Gneisen weisen Paragneise oft noch sehr granitähnliche Eigenschaften auf und werden sogar oft fälschlich als Granit angeboten. Vom Quarzgehalt hängt bei Paragneisen die Härte ab.

Dementsprechend benötigt der empfindliche Marmor eine vorsichtige Pflege, die unbedingt und auf jeden Fall säurefrei erfolgen muss. Gegenüber Säuren zeigt sich Granit etwas toleranter; seine Oberfläche ist genau wie die der Orthogneise deutlich weniger empfindlich. Weil Granit und Gneis fast immer frostbeständig sind, sind sie für den Außenbereich geeignet; bei Marmor hängt dies stets von der Sorte ab. Allerdings fehlt sehr vielen Marmoren die Frostbeständigkeit, und Tausalz bereitet den meisten ebenfalls ein Problem.

Gefüge und Abgrenzung

Ein erstes Erkennungszeichen ist das Gefüge. Gneis zeigt ein weitständiges Parallelgefüge, Schiefer ein engständiges, lagiges, Phyllit ist sehr feinkörnig mit Seidenglanz auf den Spaltflächen, und ein Fels hat ein völlig richtungsloses Gefüge. Marmor besteht überwiegend aus Calcit oder Dolomit und ist säureempfindlich, Quarzit überwiegend aus Quarz und hart. Den Namen verrät oft schon die Vorsilbe: Aus Basalt wird Metabasalt.

Von einem magmatischen Gestein unterscheidet sich ein Metamorphit dadurch, dass er nicht aus einer Schmelze erstarrt, sondern im festen Zustand umgewandelt wurde; ein Sediment­gestein entsteht dagegen aus abgelagertem und verfestigtem Material. Eindeutig bestimmt wird ein Stein allerdings nur mit Dünnschliff oder Prüfbericht, denn im Handel laufen Metamorphite oft unter anderen Namen.

Metamorphite auf einen Blick

Welche Kräfte in der Natur am Werk sind, macht besonders metamorphes Gestein deutlich. Selbst an massiven Gesteinen können Druck und Temperatur durch ihre Einwirkung Veränderungen bewirken. Häufig ist uns bei vielen Gesteinen, etwa beim Marmor, gar nicht bewusst: Ihre von uns geschätzten typischen Eigenschaften haben erst die Gesteinsumwandlung und enorme Kräfte hervorgebracht.

Bei der Bildung von Gesteinen stellt die Gesteinsumwandlung einen wichtigen Prozess dar, der neben der üblichen Diagenese (Gesteinsbildungen) sowie der Verwitterung stattfindet. Bei der gewöhnlichen Diagenese herrschen überwiegend wenig Druck und niedrige Temperatur. Metamorphosen hingegen führen durch hohe Drücke und Temperaturen, die an einzelnen Orten herrschen, zu massiveren Umwandlungen von Gesteinen, die räumlich begrenzt bleiben. So entstehen besondere Gesteinsarten, die es andernfalls nicht gäbe und die wir zum Teil sehr zu schätzen wissen, z. B. Marmor.

Unter den Gesteinen unseres Planeten stellt die Gruppe der Metamorphite (Umwandlungsgestein) eine sehr große Gruppe dar. Diese Gesteine gehören als Bestandteil des Gesteinskreislaufs zu den Abläufen von Verwitterung, Neubildung und Umformung. Wie die bei einer Umwandlung entstehenden Gesteine aussehen, kann sehr unterschiedlich sein. Genauso unterschiedlich müssen sie auch behandelt werden. Marmor und Gneis weisen nur wenige Gemeinsamkeiten auf, was ebenso für ihre Reinigung und Behandlung gilt. Am besten weiß darüber der Fachmann Bescheid. Deshalb sollte man solche Arbeiten unserem Fachbetrieb überlassen.