Magmatische Gesteine (Magmatite) Metamorphe Gesteine

Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Magmatische Gesteine
(Magmatite)
Vulkanite
Plutonite
Schnelle
Abkühlung
Langsame
Abkühlung
Metamorphe Gesteine
(Metamorphite)
Entstehen durch
Umwandlung aus
anderen Gesteinen
Sedimentgesteine
(Sedimente)
z.B. Kalkstein, Tonstein, Sandstein
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
► Metamorphose – was ist das?
Muscovit-Schiefer
Griech.: metamorphosis – Umwandlung, Gestaltwechsel
Î Mineralogisch/strukturelle Anpassung an
veränderte physikalische und chemische
Bedingungen
Î Gesteinsumwandlung
Î Wichtig:
c t g Fluide
u de Phasen
ase a
als
s cchemisches
e sc es
Transportmittel
► Grund:
Minerale sind nur unter bestimmten Druckund Temperatur- Bedingungen stabil. Ändern
sich diese, verändern die Minerale ihre
Gitterstruktur, jedoch nicht zwingend ihre
chemische Zusammenstzung
Î „isochemische
i
h i h U
Umwandlung“
dl
“
Granat Eklogit
Granat-Eklogit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
► Auswirkungen:
Granat-Eklogit
(1) Texturelle Veränderung der Gesteine
- auch: Gefügeänderung;
Bildung einer Schieferung , engl.: foliation,
Mineralwachstum, Rekristallisation
(mit zunehmender Temperatur)
(2) Mineralreaktionen führen zur Umwandlung und
auch
hN
Neubildung
bild
von Mi
Mineralen,
l
entscheidend:
t h id d
Fluide Phasen
Muscovit-Schiefer
Schieferung
ÎGestein mit lagiger Textur
ÎBevorzugte Ausrichtung von Mineralen
ÎSchiefer Gneis
ÎSchiefer,
Zunehmender Metamorphosegrad
Î Gestein wird grobkristallin
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
► Ausgangsmaterial:
Magmatisches & sedimentäres Gestein,
oder ein Metamorphit (Polymetamorphose)
Wichtig:
Unterschiedlich metamorphe
p
Bedingungen
ÎGleiches Ausgangsgestein
Î unterschiedliche metamor-phe
Gesteine
Î abhängig von:
Druck und Temperatur
Englisch:
Pressure, temperature
Î B HP/LT M
Îz.B.
Metamorphose
t
h
Î high pressure / low
Temperature Metamorphose
Und:
Î Chemische Zusammensetzung
der Fluiden Phasen
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
► Gesteinsumwandlung
Dehnung / tension
Ausgangsgestein: Konglomerat Î
Druck / compression
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
► Ursache / limitierende Faktoren
! Prozesse innerhalb der Erdkruste !
Î Geodynamische Prozesse:
Subduktion, Gebirgsbildung, Erosion - („geodynamisches setting“)
Limits:
Temperaturen: ca. 100 bis ca. 900 °C - unter trockenen Bedingungen bis
1100 °C: Gesteine der Granulitfazies: UHT-Metamorphose Ultra-high-temperature
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
► Metamorphe Bedingungen - Zusammenfassung
¾Temperaturen: 200 °C bis 900°C (1100°C)
¾Ti f / Drücke:
¾Tiefe
D ü k 2km
2k bi
bis üb
über 100 kkm - bis
bi 28kbar
28kb
¾Fluide Phase: beschleunigt chemische Reaktionen
¾Hitze: Kontakt zu Intrusionskörper, radioaktiver Zerfall von Uran und Kalium
¾Druck: Auflast bzw. Überlagerungsdruck
Ü
– Wasser oder Gestein
¾ 1 kbar = 3 km Tiefe
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe
M
t
h Faziestypen:
F i t
Nach „geodynamischem Setting“
1. Regionalmetamorphose
In Gebirgsketten, also in tektonisch aktiven (kompressiven) Regionen.
ÎSubduktionszone – Krustenverdickung
ÎGlimmerschiefer Gneis – partielle Aufschmelzung: Anatexis
ÎGlimmerschiefer,
2. Kontaktmetamorphose
Am Kontaktbereich
A
K t ktb
i h von Intrusionen
I t
i
werden
d di
die N
Nebengesteine
b
t i iinfolge
f l
der Aufheizung in Kontaktmetamorphite umgewandelt - Hornfels
3 Hochdruckmetamorphose – HP / LT
3.
Typisch innerhalb von Subduktionszonen mit anormal niedrigem
geothermischem Gradienten (6-10
(6 10°C/km)
C/km). Hoher Druck,
Druck relativ
niedrige Temperatur.
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
4. Ozeanbodenmetamorphose
Starkes Relief an mittelozeanischen Rücken,
verbunden mit Abkühlung und „Rifting“, erzeugt tiefe Spaltensysteme,
an denen Meerwasser bis in den oberen Erdmantel gelangt.
Dadurch werden im heißen (und bis dahin trockenen!) Gestein
(Peridotit!!) chemische Reaktionen induziert.Î Hydrothermale Alteration
Tiefsee-Sedimente: Cherts, Tiefseeton
Kruste: Basalt
Kruste: Gabbros
Mantel: Peridotite
A. Nicolas
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
►T i h Gesteine
►Typische
G t i I
Regionalmetamorphose
/ Barrovian metamorphism
Glimmerschiefer
Gneis
Hornfels
Kontaktmetamorphose
Subduktionszone
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
►T i h Gesteine
►Typische
G t i II
Blauschiefer
Eklogit
Hochdruckmetamorphose
Ozeanbodenmetamorphose
Serpentinit
Subduktionszone
Amphibolit
p
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Faziestypen der Regionalmetamorphose
Diagramm bestimmter
Druck-TemperaturBedingungen, unter
denen sich bestimmte
metamorphe Fazies
entwickeln.
Innerhalb jeder Fazies
bildet ein bestimmtes
Gestein (z.B. Basalt)
eine vorhersehbare
Abfolge an Mineralen.
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Faziestypen
Zeolithfazies:
Diagenesebereich (bis max. 250°C)
Grünschieferfazies (Epizone): Schwachgradige M. (200-400°C)
(200 400 C)
Amphibolitfazies (Mesozone): Mittelgradige M. (400-600°C)
G
Granulitfazies
litf i (Katazone):
(K t
)
H h di
Hochgradige,
ttemperaturbetonte
t b t t M
M.
Eklogitfazies:
Hochgradige, druckbetonte M.
Blauschieferfazies:
Druckbetonte Metamorphose
Hornfelsfazies:
p
Metamorphose
p
Temperaturbetonte
Welcher metamorphe Faziesbereich vorliegt, hängt
vom jeweiligen „geodynamischen Setting“ ab!
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Übung:
Unterscheidung und Einordung metamorpher Gesteine:
1. Die Gesteine der Regionalmetamorphose
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Diese Woche:
1.
2.
3.
4
4.
Die wichtigsten metamorphen Minerale
Die Gesteine der Hochdruckmetamorphose
Die Gesteine der Kontaktmetamorphose
Die Gesteine der Ozeanbodenmetamorphose
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Minerale
Neben Glimmern und Amphibolen spielen in
metamorphen Gesteinen die folgenden Minerale
eine wichtige Rolle:
► Zeolithe
Z lith (Gerüstsilikate)
(G ü t ilik t )
Sehr poröse Struktur, eingelagerte Wassermoleküle
( Zeolithwasser“)) und Kationen (Na+, Ca2+, K+, Ba2+).
(„Zeolithwasser
)
Sind Kationenaustauscher. Zeolithwasser wird
reversibel abgegeben.
Entstehen
E
t t h aus Alumosilikaten
Al
ilik t b
beii d
der Diagenese
Di
b
bzw.
bei niedriggradiger Metamorphose.
Î Hydratisierte
y
Alumosilikate !
Man unterscheidet makroskopisch:
Faserzeolithe, Blätterzeolithe,
Würfelzeolithe.
Bildung: Hydrothermale Alteration
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Minerale
Einige Zeolithe:
Natrolith
Natrolith
Na2[[Al2Si3O10] • 2 H2O
Stilbit
Ca[Al2Si7O18] • 7 H2O
Phillipsit
KCa[Al3Si5O16] • 6 H2O
Chabasit
[ 2Si4O12] • 6 H2O
Ca[Al
Chabasit
Phillipsit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe
h Minerale
Mi
l
► Al2SiO5 – Gruppe (Inselsilikate)
Bildung: Amphibolitfazies: Disthen, Sillimanit
Hornfelsfazies: Andalusit
Disthen (triklin) - Andalusit (rhombisch) - Sillimanit (rhombisch)
Idiomorphe (trimorphe) Gruppe
Sillimanit, engl.: Fibrolite
Andalusit
Varietät Chiastolit
Disthen
engl.: Kyanite
Stern-Sillimanit, “Katzenauge”
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
►Di th
►Disthen,
Andalusit,
A d l it Sillimanit
Silli
it
Sind typische Indexminerale, die den Grad der Metamorphose bzw. den
Metamorphosetyp anzeigen - - welche Modifikation stabil ist, hängt von
den pT-Bedingungen ab
(Disthen ist typisch für die druckbetonte Metamorphose, Andalusit ist typisch
für die temperaturbetonte Metamorphose).
Sillimanit-Nadeln
Sillimanit
Nadeln im Dünnschliff
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe
h Minerale
Mi
l
► Granat – Gruppe (Inselsilikate)
(
)
Wichtige Vertreter dieser kubischen Mineralgruppe sind:
Pyrop:
Mg3Al2[SiO4]3
tiefrot
Almandin:
Fe3Al2[SiO4]3
rotbraun braun
Pyrop und Almandin
bilden eine vollständige
Mischkristallreihe, (Mg
und Fe können teilweise
durch Mn ersetzt
werden).
Pyrop
Mg3Al2[SiO4]3
Almandin
Fe3Al2[SiO4]3
Bildung:
Eklogitfazies
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Grossular:
Ca3Al2[SiO4]3
Andradit:
Ca3Fe2[SiO4]3
Auch hier vollständige Mischkristallbildung
Mischkristallbildung.
Granate besitzen eine sehr dichte Gitterstruktur (Dichte zwischen
3,5 - 4,5 g/cm3), weshalb sie nur bei hohen Drücken gebildet
werden.
d
Sind typisch für metamorphe Gesteine und kommen ausschließlich
in solchen vor.
Andradit
Ca3Fe2[SiO4]3
Bildung:
Eklogitfazies
Grossular
Ca3Al2[SiO4]3
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Grossular in Skarn
Skarn: metamorphes Gestein, bildet sich bei
Metamorphose aus Kalkstein in Kontakt zu
einer Intrusion
Grossular
Ca3Al2[SiO4]3
Calcit
Intrusion von Quarz-Diorit, Chichibu Mine, Japan
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Minerale
► Staurolith (Inselsilikat)
F 2Al9[O6(O,OH)
Fe
(O OH)2(SiO4)4]
Wasserhaltiges Al-reiches
Inselsilikat
Bildet häufig sog.
Durchkreuzungszwillinge,
mit
it einem
i
K
Kreuzungswinkel
i k l
von ~60° oder ~90°.
Häufig zusammen mit
Almandin und Biotit .
Bildung: Amphibolitfazies,
Granulitfazies,
Blauschieferfazies
Staurolith – Muscovit - Schiefer
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Minerale
► Epidot (Gruppensilikat: [Si2O7])
Ca-Al-Fe-Gruppensilikat.
C
Al F G
ilik t Z
Zur E
Epidotgruppe
id t
gehört
hö t auch
h Klinozoisit,
Kli
i it der
d
weitgehend Fe-frei ist
Es liegt vollkommene Mischbarkeit vor.
Massiver Epidot
p
an
tektonischer Störungsfläche
mit typisch hellgrüner Farbe
Klinozoisit auf
Quarz,
radialstrahlig,
p
pink
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe
h Minerale
Mi
l
► Cordierit (Ringsilikat)
(Mg,Fe)2[Al4Si5O18] • nH2O
T i h
Typischerweise
i iin Kontaktmetamorphiten
K t kt t
hit zu finden
fi d
Cordierit-Schiefer –
C di it P
Cordierit
Porphyroblasten
h bl t iin einem
i
Glimmerschiefer (Knotenschiefer) –
typisch für Kontaktmetamorphose
Bildung:
du g G
Granulitfazies,
a u t a es,
Hornfelsfazies
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe
h Minerale
Mi
l
► Talk (Schichtsilikat)
Mg3[(OH)2Si4O10]
Härte = 1
Entsteht metamorph
metamorph-metasomatisch
metasomatisch typischerweise als sekundäres
Umwandlungsprodukt aus mafischen Mineralen (z.B. Olivin, Pyroxen).
g massiver Talk ist
Gemahlen als Talkum industrielle Verwendung,
bekannt als Speckstein (sehr weiches Material)
Talk im
Dünnschliff
Talkschiefer
mit Smaragd
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Minerale
► Serpentin-Gruppe
(Schichtsilikat)
Serpentinit
Mg6[(OH)8Si4O10]
Polymorphe Gruppe mit rhombischer,
rhombischer
monokliner oder trikliner Symmetrie.
Wichtige Vertreter sind Chrysotil
(
(=Faserserpentin,
C
Chrysotilasbest))
und Antigorit (=Blätterserpentin).
Entsteht wie Talk aus Mg
Mg-reichen,
reichen
d.h. aus mafischen Mineralen der
ozeanischen Kruste und des Mantels:
Bildung: Ozeanbodenmetamorphose
Lizardit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Metamorphe Minerale
► Chlorit-Gruppe (Schichtsilikate)
Ähnlich dem Talk
Talk, jedoch höherer Fe
FeGehalt, häufig grün gefärbt.
Geringe Härte und gute Spaltbarkeit.
Chloritschiefer
Typisch:
1. in niedriggradigen Metamorphiten
(Grünschiefern)
2. sekundär aus mafischen Mineralen
(Biotit, Amphibol, Pyroxen)
3 retrograd
3.
t
d aus Granat.
G
t
Bildung:
g Zeolithfazies, Grünschieferfazies,
Blauschieferfazies
Umwandlung
von Biotit in
Chlorit (im
Dünnschliff)
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe
h Minerale
Mi
l
► Glaukophan
(Natronamphibol)
Na2(Mg,Fe)3Al2[(OH)2Si8O22]
Typisch in
Hochdruckmetamorphiten,
hier namensgebend:
Glaukophanschiefer
Glaukophan-Gneis
Glaukophan
Gneis
= Blauschiefer
Bl
hi f wg. der
d schwach
h
h
bläulichen Farbe des Glaukophans)
Bildung: Blauschieferfazies
Typisch stängeligprismatische
Kristalle des
Glaukophan
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
Gl k h in
Glaukophan
i Blauschiefer
Bl
hi f
Eklogit mit Granat und grünem Omphacit px (oben)
und
Blauschiefer mit Glaukophan und Granat (unten)
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe
h Minerale
Mi
l
► Jadeit (Na-Pyroxen)
NaAl[Si2O6]
Ebenfalls typisch in
H hd
Hochdruckmetamorphiten,
k
hi
f
fast
immer
i
gemeinsam mit Glaukophan (typische
Paragenese!). Entsteht bei Druckzunahme
durch den Zerfall von Albit:
Na[AlSi3O8]
Albit
Æ NaAl[Si2O6] + SiO2
Jadeit
Quarz
Bildung: Blauschieferfazies, Eklogitfazies
Jadeit
Eklogitfazieller Jadeit in
Meta-Granodiorit,
Paragenese mit Phengit,
Quarz, Biotit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphe
h Minerale
Mi
l
► Omphacit (komplexer Pyroxen)
Mischkristall aus Jadeit und Augit:
(Na,Al,Ca,Mg,Fe)n [Si2O6]
Typisch in Ultrahochdruck-Gesteinen der Eklogit-Fazies,
dann häufig zusammen mit Granat
Eklogit mit Granat (rot) und
Omphacit (grün)
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
O
Omphacit
h it
Eklogit: Meta-Basalt, 500 – 1000°C, ab 10 kbar (ca. 35km Tiefe), Subduktionszone
Eklogit mit Granat und grünem Omphacit
Die beiden GesteinsGesteins
typen entstanden
während eines
einzigen
g metamorphen Events einzig
aufgrund ihrer
unterschiedlichen Zusammensetzung !
Blauschiefer mit Glaukophan und Granat
Credit: Ralf Hetzel
Blauschiefer: Meta-Basalt, 200 – 400 °C, 6-12 Kilobar: Subduktionszone
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Regionalmetamorphose
R i
l t
h
Welche Gesteine bei der Regionalmetamorphose entstehen, hängt
vom Ausgangsmaterial
A
t i l (Protolith,
(P t lith Edukt)
Ed kt) und
d von den
d p-TT
Bedingungen ab.
So entsteht z.B. aus Granit und
Grauwacken, die chemisch &
mineralogisch oft sehr ähnliche
Zusammensetzung haben
(aber völlig unterschiedlich
entstanden sind),
bei der Regionalmetamorphose
dasselbe metamorphe Gestein:
Gneis
Bedingungen:
Gebirgsbildungsprozesse –
Geodynamische Settings
metamorphe Fazies - Bedingungen
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Regionalmetamorphose
R i
l t
h
Ausgangsmaterial Sub-Grünschiefer(Protolith)
Fazies
GrünschieferFazies
AmphibolitFazies
Granulit/EklogitFazies
Tonstein
Tonschiefer
(Metapelit)
Phyllit
(Serizit, Qz)
Glimmerschiefer
(Musk, Qz, Gt)
Paragneis
(Qz, Fsp, Bt)
Mergel
Schiefer
Kalkphyllit
(Calcit, Serizit)
Kalkglimmerschiefer (Cc, Mk)
Kalksilikatschiefer, -fels
Sandstein
Quarzit
Quarzit
Quarzit
Quarzit
Arkosen
Metaarkose
(Qz, Fsp, Serizit)
Paragneis
(Qz, Fsp, Musk)
Paragneis
(Qz, Fsp, Musk)
Paragneis
Grauwacken
Metagrauwacke
(Qz, Fsp, Serizit)
Paragneis
(Qz, Fsp, Musk)
Paragneis
Paragneis
Kalk, Dolomit
keine Veränderung
Marmor
Marmor
Marmor
Granit, Rhyolith
keine Veränderung
Metagranit bzw.
Porphyroid
(Qz Fsp,
(Qz,
Fsp Ser.)
Ser )
Orthogneis
(Qz, Fsp, Bt, Mk)
Orthogneis
(Qz, Fsp, Bt, Mk)
Basalt, Gabbro
keine Veränderung
Grünschiefer
(Chl, Plag, Ep, Akt)
Amphibolit
(Amph, Plag, Gt)
Eklogit
(Gt, Omph)
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Glaukophanschiefer
(Blauschiefer)
Entstehen aus subduzierten
vulkanogenen & sedimentären
Gesteinen mit u.a.
Glaukophan,
p
Muskovit, Chlorit,
Jadeit, Albit, Epidot, Qz, Aragonit,
etc:
Albit + Chlorit Î Glaukophan + H2O
Bedingungen:
Subduktionszone - Blauschieferfazies
200 – 500°C, 6kbar = 15-18 km Tiefe
ÎHP/LT
Steigen die Temperaturen weiter an:
Grünschiefer- bzw. Eklogitfazies
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Eklogit
Entsteht aus mafischultramafischen Magmatiten:
Basalt Gabbro
Basalt,
Gabbro, Peridotit
unter „trockenen“
Bedingungen.
Bild t sich
Bildet
i h NUR unter
t
Bedingungen des
Erdmantels oder an der
Basis einer verdickten kontinentalen Kruste
Grobkörniger Eklogit
in grüner Matrix aus
Omphazit – Mineralparagenesen:
Granat Quarz,
Granat,
Quarz
Coesit, Disthen,
Phengit, Rutil,
Amphibol
Bedingungen:
Subduktionszone - Eklogitfazies
400 – 1000°C, im Mittel: 600°C
12kbar = 45 km Tiefe
ÎHP/HT
Coesit:
UHP Mineral
bei Drücken
¾20kbar
¾70km Tiefe
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Weißschiefer
Ausgangsgestein:
Basalt, Granit, Orthogneis, selten
Pelit
¾aus Chlorit – Serizit – Quarz
Schiefern entsteht prograd
¾Talk – Disthen – Schiefer
= Weißschiefer
Retrograd: Cordierit, Enstatit &
Chl it
Chlorit
Bedingungen:
S bd kti
Subduktionszone
– Eklogitfazies
Ekl itf i –
Amphibolitfazies
ÎMetasomatose
550 – 850
850°C
C,10kbar
10kbar = 30 km Tiefe
ÎHP/HT
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Granulit
entsteht trocken unter granulitfaziellen
Bedingungen mit grano-blastischem Gefüge
aus mafischem bis felsischem
Ausgangsgestein.
Typische Minerale je nach Ausgangsgestein:
Feldspat, Quarz,Granat.
Dunkle Gemengteile sind wasserfrei:
Pyroxen & Granat:
AmphibolÎ Px + H2O
Bi tit
Biotit
Î K-Feldspat
K F ld
t + Granat
G
t + Opx
O + H2O
Bedingungen:
g g
HP-Metamorphose
Tiefe kontinentale Kruste
650 – 750°C,bisweilen > 1000°C
5-15kbar = 15-45 km Tiefe
Prograd aus Amphibolitfazies
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Migmatite I
Bei mehr als 650-700°C findet in felsisch-intermediären Gesteinen
folgende Reaktion statt:
Musk + Qz Æ KFsp + H2O
Freiwerdende Fluide führen zur Anatexis
Sind keine Fluide vorhanden, entstehen Gesteine der Granulitfazies, d.h.
k i S
keine
Schmelzbildung.
h l bild
S
Schmelzbildung
h l bild
d
dann erstt b
beii 700 - 800°C.
Migmatite sind also partiell aufgeschmolzene Gesteine, die bei der
Anatexis (= partielle Aufschmelzung) krustaler (also intermediär
bis felsischer) Gesteine (z
(z.B.
B Gneis) entstehen
entstehen.
Migmatit = Anatexit = engl.: diatexite
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Migmatite II
Bei Migmatiten (Anatexiten) unterscheidet man die neugebildete
Schmelze ((= Leukosom, vorwiegend helle Minerale wie Plag, Qz)
vom Restit (= Melanosom, meist reich an Biotit, Hornblende, z.T.
Hellglimmer).
Leukosom = neu aufgeschmolzenes
g
Material
Da bei der Anatexis aus Gneis
granitische Schmelzen
g
entstehen, unterscheidet man bei
den Graniten solche, die aus
Metasedimenten entstanden sind
(S-Typ Granite) von solchen, die
primär magmatisch entstanden
sind (I-Typ Granite).
Melanosom = Restit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Migmatit – ptygmatische Faltung
Leukosom
Melanosom =
Restit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Hochdruckmetamorphose
H hd
k t
h
Migmatit – Restit
Restit: Schwer aufschmelzbarer Überrest des Ausgangsgesteins , aus dem sich
d L
das
Leukosom
k
gebildet
bild t h
hatt (M
(Melanosom
l
=R
Restit).
tit) Hä
Häufig
fi als
l d
dunkler
kl S
Saum um
das Leukosom.
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Gesteine der Kontaktmetamorphose
p
Kontaktmetamorphose = Hochtemperaturmetamorphose bei
hohen
o e Temperaturen/wenig
e pe a u e / e g Druck
uc im Kontaktbereich
o a be e c von
o
Intrusionen (Plutonen).
Innerer Kontakthof
Findet v.a. bei Granitintrusionen statt, da viel fluide
Phase
ase a
als
s Reaktionsmedium
ea o s ed u zur
u
Verfügung steht:
Metasomatose.
Hitze & Fluide
Äußerer Kontakthof
Intrusion
(z.B. Granitschmelze)
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Marmor
Skarn
Hornfels
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Ausgangsmaterial
(Protolith)
Innerer Kontakthof
rd. 500 – 550°C
Äusserer Kontakthof
<500°C
Tonstein
Hornfels
(Ser, And, Cord, Bt, Musk, Qz)
Knotenschiefer
Kalk
Marmor, Kalksilikatmarmor
Mergel
Kalksilikatfels, Skarn
(Diopsid, Gros, Epid, Hbl, Cc, Wo, Plag)
Sandstein
Quarzit
Kohle
Anthrazit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Gesteine der Kontaktmetamorphose: Marmor
Marmor
Sill – Intrusiver Gang
Marmor
Kalk
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Hornfels
Dichtes, relativ feinkörniges
Gefüge, vollständig
rekristallisiert.
Mineralbestand variabel mit
Andalusit, Cordierit, Biotit,
Muskovit, Qz, ±Plag (Edukt:
Pelite) bzw.
Pelite),
bzw mit Diopsid,
Diopsid
Grossular, Vesuvian, Epidot,
±Cc, ±Wo, ±Plag (Edukt:
Mergel/Kalkmergel).
Mergel/Kalkmergel)
Typisch: ehemalige Schichtung bleibt
bestehen m
bestehen,
muscheliger
scheliger Br
Bruch:
ch Fe
Feuerstein
erstein
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Knotenschiefer (Fleck
(Fleck-,, Garben
Garben-,, Fruchtschiefer)
Unvollständige Umwandlungsprodukte der Kontaktmetamorphose.
p
Oft Porphyroblasten (Knoten, Flecken) aus Cordierit, Andalusit, Biotit,
Amphibol in wenig veränderter Grundmasse (Edukt: Tonschiefer, Phyllit).
Cordierit-Schiefer
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Kontaktmetamorphose
K t kt t
h
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Ozeanbodenmetamorphose
O
b d
t
h
Gesteine der Ozeanbodenmetamorphose
ÎRetrograde Metamorphose
Bei der Ozeanbodenmetamorphose entstehen aus den
mafischen Gesteinen der ozeanischen Lithosphäre „Grünsteine"
mit i.W.
i W Chlorit,
Chlorit Epidot & Hornblende
Hornblende.
Aus den ultramafischen Gesteinen entstehen Serpentinite mit
d Mi
den
Mineralen
l Serpentin
S
ti & T
Talk.
lk
Serpentinit
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Ozeanbodenmetamorphose
O
b d
t
h
Schnitt durch die ozeanische Kruste
Die Basalte, meist in Form von sheeted dykes
und Pillow Laven, werden retrograd
metamorph durch den Einfluß von heißen
Fluiden aus dem Erdmantel und Meerwasser.
Es entstehen “Grünsteine” –
Grünschieferfazies.
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose:
h
G t i der
Gesteine
d Ozeanbodenmetamorphose
O
b d
t
h
Werden Harzburgite von den heißen Fluiden
erfaßt,, werden diese serpentinisiert.
p
Die dünnen Gängchen im Serpentinit sind mit
Calciumkarbonat g
gefüllt. Das Gestein nennt man auch
Ophicalcit.
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose
h
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose
h
OzeanbodenMetamorphose
p
Hydrothermale
Alteration
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose
h
– Minerale
Mi
l der
d Regionalmetamorphose
R i
l t
h
Pyrop:
Mg3Al2[SiO4]3
tiefrot
Almandin:
Fe3Al2[SiO4]3
rotbraun – braun
Biotit:
K(Mg,Fe2+,Mn2+)3[(OH,F)2|(Al,Fe3+,Ti3+)Si3O10]
Muskovit:
KAl2[(
[(OH,F)
, )2||AlSi3O10]
Chlorit:
(Fe,Mg,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8
Plagioklas:
(NaAlSi3O8) Albit
Epidot:
Ca2(Al,FeIII,Mg)3(SiO4)3OH
Aktinolith:
Ca2(Mg,Fe2+)5[OH|Si4O11]2
Omphazit:
(Ca,Na)(Al)Si2O6 - Ca,Na-Pyroxen grün
grün
(CaAl2Si2O8) Anorthit
hellgrün
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose
h
– Gesteine
G t i der
d Regionalmetamorphose
R i
l t
h
Paragneis
- mittel- bis grobkörnig
- sedimentäres Ausgangsgestein:
- Unreife Sedimente: Arkose, Grauwacke, Flysch (Hangschutt] – marin !
- Mineralbestand: 1. Quarz-Feldspat-Lagen
Q
2. dunkle glimmerreiche Lagen: Biotit,
Muskovit, Amphibol
- Minerale der Regionalmetamorphose: Sillimanit, Andalusit, Disthen, Cordierit,
St
Staurolith
lith oder
d G
Granatt
- Entstehung: Amphibolithfazies im Bereich
einer Subduktionszone
- tektonische Gefügestrukturen: Scherlinsen,
Scherlinsen
Strecklineation, Faltung
- durch Anatexis entstehen Granitoide
Orthogneis
- Magmatisches Ausgangsgestein
Migmatisierter Paragneis – feinkörnig –
Feldspat, Quarz, Biotit Î
Die wichtigsten Gesteine und ihre Entstehung: (3) Metamorphe Gesteine
M t
Metamorphose
h
– Gesteine
G t i der
d Regionalmetamorphose
R i
l t
h
Marmor
- mittel- bis grobkörnig
- Metamorphe Umwandlung von Kalkstein, Dolomit
- bei best. p/t-Bed.: duktil verformbar: Falten und Fließgefüge:
Marmorierung oft
f durch Bemengungen wie Hämatit, Graphit,
G
Chlorit
- keine Fossilien
- Spaltflächen
S ltflä h der
d Calcitkristalle
C l itk i t ll makroskopisch
k k i h zu erkennen
k
- weißer Marmor: lichtdurchlässig
-Härte: 3-4
Quarzit
-fein- bis mittelkörnig
- Farbe: Beimischungen von Magnetit, Pyrit, rötlich durch
Eisenminerale
- rekristallisierte Quarzkörner
- Entstehung: aus Sandstein, Radiolarit
umgewandelt,
- organische Bestandteile werden in Graphit umgewandelt
-Tonminerale in Muscovit oder Phengit
- Härte: 7