Metamorphose (Geologie)
Die Gesteinsmetamorphose (gr. metamórphosis, =Verwandlung, ‚Umgestaltung‘) ist die Umwandlung der mineralogischen Zusammensetzung eines Gesteins durch Steigerung von Temperatur und/oder Druck. Dabei entsteht aus dem Ausgangsgestein, das auch als Protolith oder Edukt bezeichnet wird, ein metamorphes Gestein (Metamorphit).
Bei der Metamorphose kommt es zu Mineralreaktionen, also zur Neu- oder Umbildung von Mineralen, wobei das Gestein in festem Zustand verbleibt. Schmilzt dagegen Gestein, so spricht man von Anatexis.
Die Bezeichnung stammt von Charles Lyell, die Idee vertrat aber schon James Hutton im 18. Jahrhundert.
Überblick[Bearbeiten]
Eine Abgrenzung der Gesteinsmetamorphose von der Diagenese, den Prozessen, die zur Bildung von Sedimentgesteinen aus Sedimenten führen, kann nicht exakt gezogen werden, da es auch bei der Diagenese zu Mineralneu- und umbildungen kommen kann. Es gibt verschiedene Definitionen, nach denen von einer Metamorphose zu sprechen ist, wenn bestimmte Minerale auftreten oder nicht mehr vorhanden sind bzw. bestimmte Druck- und Temperaturgrenzen überschritten wurden.
Bei der Metamorphose bleibt die chemische Zusammensetzung des Gesteins oft unverändert, man spricht dann von isochemischer Metamorphose. Da an einer Metamorphose immer auch fluide Phasen beteiligt sein können, ist diese Bedingung selten streng erfüllt. Wenn der Elementbestand eines Gesteins wesentlich verändert wird, liegt eine Metasomatose vor. Dies trifft nicht zu, wenn nur H2O oder CO2 zu- oder abgeführt werden.
Die Metamorphose eines Gesteins wird durch Druck und Temperatur beeinflusst. Man spricht von einer prograden Metamorphose, wenn Druck und Temperatur während der Metamorphose zunehmen, und von einer retrograden Metamorphose oder Diaphthorese, wenn Druck und Temperatur während der Metamorphose abnehmen.
Prinzipiell beobachtet man zwei Arten der Umwandlung von Gesteinen:
Durch Phasenumwandlungen (Mineralreaktionen) entstehen neue Minerale aus den vorhandenen. Minerale können nur unter bestimmten Druck- und Temperaturbedingungen miteinander existieren. Sind diese Bedingungen nicht mehr erfüllt, können die Minerale miteinander zu anderen Mineralen reagieren. Solche Mineralreaktionen sind oft sehr komplex. Manche der neu gebildeten Minerale setzen bei diesen Reaktionen andere Stoffe wie z. B. Wasser frei oder nehmen sie auf, dadurch kommt es zu dem oben angesprochenen Phänomen der Metasomatose.
Bei der Kristallisation von Mineralen kommt es zu Gefügeumwandlungen im Gestein. Durch die Einregelung, durch Drucklösungsprozesse nach dem Rieckeschen Prinzip oder das orientierte Wachstum von Mineralen bildet sich im Gestein eine Schieferung aus, die umso ausgeprägter ist, je mehr Schichtsilikate (Glimmer) im Gestein vorhanden sind.
