Einführung in die Geologie Übersicht
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Einführung in die Geologie Teil 7: Vulkanismus Prof. Dr. Rolf Bracke FH Bochum GeothermieZentrum Lennershofstraße 140 44801 Bochum Übersicht • Vulkanische Gesteine • Vulkantypen • Weltweite Verteilung der Vulkane Vulkanische Gesteine • Effusive Förderung • Lavatypen: – Basaltische Laven • • • • Flutbasalte Pahoehoe-Lava Aa-Laven Pillow-Lava – Rhyolithische Laven – Andesitische Laven • Extrusive Förderung – Lavadome (Staukuppen) – Lavanadeln (Stoßkuppen) • Explosive Förderung – Aschenfälle – Pyroklastische Ströme – Vulkanische Schutt- und Schlammströme – Maare, Diatreme und Tuffringe Effusive Förderung: Basaltische Laven • Temperaturen zwischen 1000 °C und 1200°C • Geringer SiO2-Gehalt Æsehr dünnflüssige Laven • Fließgeschwindigkeiten bis 100 km/h • Können auch auf flach geneigtem Gelände bis zu 150 km weit fließen Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Effusive Förderung: Basaltische Laven Pillow-Lava • Bei submariner Förderung von Pahoehoe-Lava entstehen typische kissen- bzw. schlauchartige Formen • Rasche Abschreckung im Kontakt mit Meerwasser führt zur Bildung einer Glaskruste Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Effusive Förderung: Rhyolitische und Andesitische Laven • Temperaturen zwischen 800 °C und 1000 °C • Hoher SiO2-Gehalt • Höhere Viskosität als basaltische Laven Ægeringere Fließgeschwindigkeiten • Hoher Widerstand gegen den Fließvorgang führt zu mächtigen knollig- rundlichen Lagen • Andesitische Laven haben einen SiO2 Gehalt zwischen dem von Basalt und Rhyolith • Eigenschaften liegen zwischen denen von Basalt und Rhyolith Extrusive Förderung: Lavadome (Staukuppen, Quellkuppen) Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer Explosive Förderung • Auftrieb des Magmas im Schlot verursacht durch: – Dichte-Erniedrigung des Magmas infolge Kristallisation von Mineralien – Druckerhöhung infolge neuer, nachströmender Magmenschübe • Blasenbildung und explosive Beschleunigung verursacht durch: – Übersättigung an magmatischen Gasen – Wechselwirkung mit externem Wasser Explosive Förderung Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer Aschenfälle Maare, Diatreme und Tuffringe Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer Vulkantypen: Zentraleruption Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Schichtvulkan Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Entwicklung einer Caldera Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Spalteneruptionen Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Weltweite Verteilung von Vulkanen Quelle: Mineralogie; Verlag: Springer Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Einführung in die Geologie Teil 8: Verwitterung und Erosion Prof. Dr. Rolf Bracke FH Bochum GeothermieZentrum Lennershofstraße 140 44801 Bochum Übersicht • Chemische Verwitterung • Physikalische Verwitterung • Erosion Verwitterung • Chemische Verwitterung führt zu: – Chemischen Veränderung oder auch vollständigen Lösung der Minerale eines Gesteins • Physikalische Verwitterung führt zur: – Auflockerung und Zerkleinerung des festen Gesteins durch mechanische Vorgänge – ohne Änderung der chemischen Zusammensetzung Wichtige Faktoren die die Verwitterungsgeschwindigkeit beeinflussen Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Granitzersetzung Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Oberflächenvergrößerung unter Beibehaltung des Gesamtvolumens Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Verwitterung von Feldspat Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Verwitterungsstabilität häufiger Mineralien Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Physikalische Verwitterung • Gesteinszerfall – Natürliche Schwächezonen • z.B. Bruchstellen an Schichtgrenzen – Frostsprengung • Expansion gefrierenden Wassers – Salzsprengung • z.B. auskristallisieren von Lösungen in Spalten – Temperaturverwitterung • große Temperaturschwankungen zu einer Schwächung des Gesteins – Exfoliation • Druckentlastung führt zum Abschälen großer Gesteinsplatten Physikalische Verwitterung durch Frosteinwirkung Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Physikalische Verwitterung durch Exfoliation Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Einführung in die Geologie Teil 9: Sedimente und Sedimentgesteine Prof. Dr. Rolf Bracke Hochschule Bochum International Geothermal Centre Lennershofstraße 140 44801 Bochum Übersicht • Sedimente und Sedimentgesteine im Kreislauf der Gesteine • XXX Kreislauf der Gesteine Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Sedimentäre Stadien des Gesteinskreislaufes • Verwitterung und Erosion • Transport und Sedimentation • Versenkung und Diagenese Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Verwitterung und Erosion • Physikalische Verwitterung führt zur Zerkleinerung der Gesteine • Chemische Verwitterung wandelt Minerale und Gesteine in veränderte Festkörper • Entstehende Bruchstücke, Abbauprodukte und Neubildungen werden durch Erosion abtransportiert Klastische Sedimente • Mechanisch transportierte feste Gesteinsbruchstücke • Entstehen durch physikalische Verwitterung bereits vorhandener Gesteine Quelle: Physical Geology; Verlag: Plummer / Mc Geary Quelle: Physical Geology; Verlag: Plummer / Mc Geary Chemische und chemisch-biogene Sedimente • In Lösung gegangene Verwitterungsprodukte sind als Ionen oder Moleküle im Wasser der Böden, Flüsse und Seen oder Meere gelöst • Chemische und biochemische Reaktionen führen zu Ausfällungen und bilden chemische und chemisch-biogene Sedimente Sedimenttransport und Ablagerung • Strömendes Wasser, Wind und Gletscher transportieren die Sedimentbestandteile abwärts • Wenn Sedimentbestandteile den Ozean erreichen und auf den Meeresboden absinken ist das Ende des Transportes erreicht Quelle: Physical Geology; Verlag: Plummer / Mc Geary Strömungsgeschwindigkeiten, Korngröße und Sortierung • Starke Strömung ( > 50 cm/s) – Geröll und große Mengen Detritus werden transportiert • Mäßig starke Strömung (20-50 cm/s) – Transportieren im Wesentlichen Sand und feine Kiese • Schwache Strömung ( < 20 cm/s) – Verfrachten lediglich Silt und Ton Sortierung • Änderungen der Geschwindigkeit führen zur Sortierung der unterschiedlichen Körnungen gute Sortierung schlechte Sortierung Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Sedimentationsräume • Klassifikation von Sedimentationsvorgängen • Ablagerungsraum ist in bestimmte geographische Bereiche eingeteilt, der durch umweltbedingte und geologische Prozesse gekennzeichnet ist – z.B.: Art und Menge des beteiligten Wassers – Topographie – biologische Aktivität Beispiel Sedimentationsraum: Strand Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Sedimentationsbildungsräume Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Bildungsräume klastischer Sedimente Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Bildungsräume chemischer und chemisch-biogener Sedimente Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Sedimentstrukturen • Alle Schichtungsformen die zum Zeitpunkt der Sedimentation entstanden sind, werden unter dem Begriff Sedimentstrukturen zusammengefasst • Dazu zählen: – Schichtung z.B. Schrägschichtung, Gradierte Schichtung, Rippelmarken – Lagerung Schrägschichtung Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Rippelmarken Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Sedimentation und Versenkung • Verlangsamt sich die Strömung, kommt es zur Ablagerung der mitgeführten Komponenten • In Ozeanen kommt es zusätzlich zur Sedimentation von chemischen oder biogenen Fällungsprodukten • Sedimentationsschichten lagern sich übereinander ab • Ältere Schichten werden zusammengepresst und gelangen innerhalb der Erdkruste in größere Tiefe Quelle: Physical Geology; Verlag: Plummer / Mc Geary Diagenese Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Diagenese Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum Klassifikation der klastischen Sedimente • Klastische Sedimente bilden 3/4 aller Sedimente der Erdkruste • vorwiegend mechanisch sedimentierte detritische Körner bzw. Klasten silikatischer Zusammensetzung einschl. Quarz. • Primäre Klassifikation: Unterteilung nach ihrer Korngröße – unverfestigt: Kies, Sand, Schluff, Ton – verfestigt: Konglomerate, Sandstein, Schluffstein, Tonstein • Weitere Unterteilung Innerhalb der einzelnen Korngefügeeinheiten nach mineralogischer Zusammensetzung bzw. dem die Körner verkittenden Bindemittel – z.B. quarzreiche, feldspatreiche, kieselige oder mergelige Sandsteine bzw. kalkige oder bituminöse Schiefertone. Klassifikation der klastischen Sedimente Klassifikation entsprechend der Korngröße Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Grobklastische Sedimente Konglomerat, Brekzie, Kies, Steine, Blöcke Unverfestigte Grobklastika • Kiesfraktion (2 - 63 mm): nicht bindige Kiese, Gerölle, Schotter • Steine und Blöcke (> 63 mm): Vollständige gerundete oder kantige Gesteinsfragmente Diagenetisch verfestigte Grobklastika (> 2 mm) • Konglomerate – bestehen aus mehr als 50% gut gerundeten bis kantengerundeten Mineral- oder Gesteinsbruchstücken – monomikt oder polymikt (eine oder mehrere Gesteins- oder Mineralarten) • Brekzien – aus vorwiegend scharfkantigen-eckigen Gesteinsbruchstücken – entstehen i.d.R. nicht weit entfernt vom Liefergebiet Grobklastische Sedimente Beispiele Grobkies (Strandgeröll) Konglomerat Brekzie Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum; Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Mittelkörnige klastische Sedimente Sand und Sandsteine • Sand: unverfestigte, nicht bindige Sedimente (0,063 – 2 mm) • Sandstein: diagenetisch mit Bindemittel oder Zement (häufig Quarz oder Calcit) verfestigte Sande • Korngröße: spiegelt Stärke der Transportströmung und Größe der im Ausgangsgestein erodierten Kristalle wider. • Kornformen – gerundet durch Abrieb bei z.B. langen Transportwegen. – wenig und nicht gerundet bei kurzen Transportwegen • Mineralische Zusammensetzung: abhängig vom Ausgangsgestein, chemische Verwitterung im Zielgebiet und Umlagerungs-/Transportvorgänge (Abtrennung, Sortierung) • Hohe Porositäten: Grundwasservorkommen, Erdöl-/ Erdgaslagerstätten und Einsatz (hydrothermaler) Geothermie Mittelkörnige klastische Sedimente Sandsteintypen Unterscheidung nach Mineralogischer Zusammensetzung Mittelkörnige klastische Sedimente Beispiele Rotsandstein (geschichtet) Rotsandstein (mit Hämatitüberzug) Grünsandstein (mit Glaukonitpellets) Grauwacke Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Feinklastische Sedimente (Schluff, Ton, Schluffstein, Tonstein, Schieferton) Unverfestigte Feinklastika • Schluffe (0,002 – 0,063 mm) oder Tone (0,002 – 0,063 mm) • bindige Sedimente mit geringer Porosität • Transport erfolgt bereits durch sehr schwache Strömungen • Ablagerung, wo ein langsames Absinken möglich ist Diagenetisch verfestigte Feinklastika • Schluffstein (auch Siltstein genannt) • Tonstein (mit oder ohne schichtparallelen Ablösungsflächen) – Schieferton: stärker verfestigter, schichtiger Tonstein, – Schwarzschiefer: reich an feinverteilten organischen Komponenten und Pyrit – Ölschiefer: Schwarzschiefer mit bituminösen Komponenten Feinklastische Sedimente Beispiele Schluffstein (Rotliegend) Schieferton Massiger Tonstein Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag: Spektrum; Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Klassifikation der chemischen und chemisch-biogenen Sedimente • Vorwiegend marine Sedimente aus Küstenbereich, Kontinentalschelf und Tiefsee • Klassifikation nach chemischer Zusammensetzung – abhängig von den chemischen Elementen, die im Meerwasser (im Falle von marinen Sedimenten) in ionischer Form gelöst waren • Überwiegend karbonatische Sedimente wie Kalkstein und Dolomit, die durch Akkumulation von biogen oder anorganisch gefällten Carbonat-Mineralen entstanden sind. Klassifikation der chemischen und chemisch-biogenen Sedimente Carbonatsedimente Kalksteine • • • • • • • • Gesteinsbildendes Mineral ist i.W. aus Calcit (CaCO3) Anorganische Bildung aus Ca(HCO3)2-Lösungen, in denen das Lösungsgleichgewicht durch Entzug des Lösungsmittels (Wasser), Entzug von CO2 oder Temperaturerhöhung verändert wird. Bioklastische Bildung aus Anhäufungen organischer Reste auf dem Meeresboden (u.a. Schreibkreide sowie Fossilkalke wie Muschel-, Crinoiden- und Korallenkalk mit Fossilfragmenten > 50%) Kalkoolithe bestehen aus kalkigen kugelförmigen Partikel, die im bewegten Wasser durch allseitig gleich starke Karbonatanlagerung entstehen Mikrokristalline Kalksteine (feinstkörnig) durch diagenetisch verfestigte Kalkschlämme (Ausfall winziger nadelige CaCO3 –Kristalle im ruhigen Meerwasser) Massenkalk ist frei von erkennbarer Schichtung Plattenkalk ist geschichtet mit dünnen mergeligen oder tonigen Zwischenlagen Süßwasserkalke: Travertin (Thermalwasserquellen), Sinterkalk (Quell- und Bachwasser, Tropfsteinhöhlen), Seekreide (Süßwasserseen) Kalksteine Beispiele Massenkalk Wettersteingebirge Plattenkalk Sinterkalk Crinoidenkalk Kalkoolith Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Travertin Carbonatsedimente Dolomite, Mergel Dolomit, CaMg(CO3)2 • i.A. sekundäre diagenetische Bildungen, wo das primäre Fällungsprodukt Calcit nach Ablagerung durch Zufuhr und Einbau von Mg2+ aus dem Meerwasser in Dolomit umgewandelt wird (Metasomatose). • Volumenverminderung bis ca. 10 % durch Dolomitisierung (Verdrängung von Calcit), wobei zusätzliche Hohlräume entstehen können. • direkt aus Meerwasser ausgefällte Dolomite sind sehr selten. • bei spätdiagenetischen Dolomit z.T. zuckerkörniger Glanz Mergel • karbonatisch-klastische Mischgesteine, deren klastischer Anteil sich auf die Tonfraktion beschränkt. • Bezeichung entsprechend Carbonat-Anteil (Mergeliger Kalkstein, Mergelkalk, Kalkmergel, Mergel, Tonmergel, Mergelton, Mergeliger Ton) Dolomite, Mergel Abbildungen Spätdiagenetischer Dolomit (Alpen) Wechsellagerung Kalk-Mergel Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Evaporite: Steinsalz und Gips • Evaporite entstehen, wenn bei zunehmender Verdunstung von Meerwasser oder Wasser abflussloser Seen in ariden Gebieten die gelösten Substanzen (Salzminerale) anorganisch gefällt werden. • Erst rund 70% des Meerwassers müssen verdunstet sein, bis sich gesteinsbildende Sulfate (wie Gips oder Anhydrit) und Chloride, (z.B. Steinsalz und Kalisalz) entsprechend ihres Löslichkeitsproduktes auskristallisieren. Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag Spektrum Evaporite: Steinsalz und Gips Steinsalz (Flanke eines Beispiele Salzstockes am Toten Meer) Anhydrit (links) und Gips (rechts) Kalkoolith Kalkoolith Mit Gips durchsetzter Salzton Salzkristall Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Kieselsedimente • Anorganisch ausgefällte Kieselsäure findet sich z.B. in Feuersteinen / Hornsteinen. Es handelt sich um schichtweise konzentrierte linsige und/oder knollige Kieseleinlagerungen diagenetischer Entstehung. • Die meisten kieseligen Sedimentite wie Kieselgur bzw. Radiolarite bilden sich organogen, d.h. amorph in den Schalen von Kieselsäure abscheidenden Kieselalgen (Diatomeen) bzw. in den Stützskeletten von Einzellern (Radiolarien). Hornstein Quelle: Allgemeine Geologie; Verlag Spektrum Weitere chemische und chemisch-biogene Sedimente • • • Eisenverbindungen: Fe2+ ist nur in reduzierendem Milieu stabil. Es kann als Eisenkarbonat (FeCO3), Eisensulfid (FeS2) und als Eisensilikat gefällt werden. Wird es zu Fe3+ oxydiert, entsteht Limonit (FeOOH). Als Limonit - oder nach Hydroxydentzug als Hämatit liefert es die braune bzw. rote Farbe vieler Sedimentite. In größerer Konzentration können die genannten Eisenverbindungen gesteinsbildend auftreten (z.B. in Eisenoolithen). Phosphorite: Ausfällungen aus phosphatreichen Meerwasser Kohle (aus Pflanzenresten) diagenetische Inkohlungsreihe: Torf - Braunkohle - Steinkohle - Anthrazit Weichbraunkohle Steinkohle Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände; Verlag Spektrum Einführung in die Geologie Teil 10: Metamorphe Gesteine Prof. Dr. Rolf Bracke Hochschule Bochum International Geothermal Centre Lennershofstraße 140 44801 Bochum Übersicht • • • • Ursachen der Metamorphose Metamorphosearten Metamorphe Fazies und Metamophosegrad Metamorphe Gefüge – Textur (Foliation) – Struktur • • • • • • Regionalmetamorphe Gesteine Kontaktmetamorphe Zonen und Gesteine Impaktmetamorphe Gesteine Kataklastische Metamorphite und Mylonite Migmatite Metasomatische Gesteine Ursachen der Metamorphose Änderung der Mineralzusammensetzung und/oder Kristallstruktur des Gesteines im festen Zustand mit Anpassung an physikalischchemische Bedingungen (Gleichgewicht mit der neuen Umgebung) • Zunahme der Temperaturen – Geothermischer Gradient / Magmenintrusionen – Temperaturbereich liegt zwischen Diagenese und Magmatismus; d.h. ca. 200°C bis ca. 700 – 1100°C (keine Gesteinsschmelze) • Zunahme der Drücke (Haupt-Tiefenbereich ca. 10 – 30 km) – Gewicht des überlagernden Materials (lithostatischer Druck) – Gerichteter Druck (Plattentektonik/Falten- und Bruchtektonik) • veränderte chemische Bedingungen – Zu- und Abfuhr von Stoffen (z.B. Metasomatose) Ursachen der Metamorphose Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Ursachen der Metamorphose • Temperaturanstieg/geothermischer Gradient kann variieren • Druck steigt mehr oder weniger konstant mit der Tiefe an Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Metamorphosearten 1 • Regionalmetamorphose am weitesten verbreiteter Typus; Umwandlung größerer Bereiche durch hohen Druck und Temperaturen im Zusammenhang mit Orogenesen • Kontaktmetamorphose lokal durch hohe Temperatur der Magmenintrusionen im unmittelbar angrenzenden Nebengestein • Versenkungsmetamorphose Übergang von Diagenese zur niedrig-gradigen druckbetonten Regionalmetamorphose bei schneller Absenkung von Sedimentgesteinen in große Tiefen Metamorphosearten 2 • Hydrothermal-Metamorphose durch heiße Fluide/Meerwasser bei Magmaintrusionen (z.B. Magmenaufstieg in den mittelozeanischen Rücken) • Dynamometamorphose (kataklastisch) tektonische Bewegungen (Bruch/Verschiebung) zerstören vorhandenes Gestein, welches unter hohem Druck rekristallisiert • Impakt- oder Schockmetamorphose durch Einschläge von extraterrestrischem Material in Sekunden hervorgerufene hohe Drücke und Temperaturen Metamorphosearten Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Metamorphosefazies • Einteilung nach Metamorphosebedingungen • Abgegrenzte Bereiche von Druck-/TemperaturKombinationen • Benennung nach dem dort vorherrschendem Gestein (Index- oder Leitmineralen) Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Metamorphosefazies • Unter gleichen Metamorphosebedingungen entstehen innerhalb einer Fazies aus Edukten unterschiedlicher Zusammensetzung auch unterschiedliche Metamophite • Aus identischen Edukten entstehen bei unterschiedlichen Metamorphosebedingungen unterschiedliche Metamorphite. Metamorphosegrad Änderung der mineralogischen Zusammensetzung mit zunehmenden Metamorphosegrad (Regionalmetamorphose) a) Basalte bzw. basische Gesteine b) Schiefertone Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Metamorphosepfade • Typische Druck-/ Temperaturpfade für verschiedene tektonische Prozesse Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Klassifikation der metamorphen Gesteine Kennzeichnung metamorpher Gesteine unter Berücksichtigung ihres Ausgangsgesteins (Edukt) mit Vorsilben • Meta• Ortho- generell metamorphes Gestein • Para- metamorphe Gesteine mit sedimentären Edukten metamorphe Gesteine mit magmatischen Edukten Metamorphe Gefüge unterscheidet man nach: • Textur (gesteinsbezogen Gefüge) – Foliation (Schieferung, Flaserung, Bänderung) – richtungslose Gefüge • Struktur (kornbezogene Gefüge) – durch Form und Größe der Kristalle bestimmt Metamorphe Gefüge Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Foliation Metamorphe Einregelung / Paralleltextur • Parallel oder schräg bis senkrecht zur ursprünglichen Schichtung • Vorhandensein blättriger Mineralien, vor allem Glimmer und Chlorit • Bevorzugte Auskristallisation der Minerale senkrecht zur Hauptrichtung der Deformation (Druck) Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Metamorphite mit Foliation Unterscheidung nach: • Art ihrer Foliation • Kristallgröße • Segregationsgrad (Aufspaltung in hellere und dunklere Bänder) • Metamorphosegrad Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Metamorphite mit Foliation Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Metamorphite ohne Foliation (körnig) • so genannte „Felse“ • bestehen aus isometrischen Kristallen mit würfeligen / kugeligen Formen • Gesteine: Hornfels, Quarzite, Marmor, Argillite, Grünstein, Sepentinit, Amphibolit, Granulit Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Grobkörnige Kristallgefüge • Porphyroblasten (große Kristalle), die in einer feinerkörnigen Matrix eingebettet sind • in kontakt- und regionalmetamorph veränderten Gesteinen • Bildung erfolgt im festen Zustand durch Umordnung chemischer Bestandteile der Matrix Granat-Porphyroblasten in Glimmerschiefer Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Regionalmetamorphe Gesteine Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Regionalmetamorphite aus Tonsteinen (ansteigender Metamophosegrad von links oben nach rechts unten) Tonschiefer Phyllit Glimmerschiefer Paragneis Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Regionalmetamorphite aus basischen Edukten (ansteigender Metamophosegrad von links oben nach rechts unten) Grünstein Granatamphibolit Mafischer Granulit Eklogit Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Regionalmetamorphite aus ultramafischen Edukten Serpentinit Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Regionalmetamorphite aus karbonatischen, silikatischen und quarzbetonten Edukten Calcitmarmor Silikatmarmor Quarzit Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Kontaktmetamorphose • Temperaturerhöhung (Thermometamorphose) • An den unmittelbaren Kontakt zum Intrusivgestein (stärkste Aufheizung) schließen sich nach außen weitere Zonen mit abnehmenden Metamorphosegrad an. • Kontakthof: Randzone der metamorph veränderten Gesteine in der Umgebung der Magmenintrusion – Stark ausgeprägt bei basischen Intrusuionen, die mit hohen Temperaturen (ca. 1000° C) in die obere Kruste aufsteigen – Schwach ausgeprägt bei Graniten, die mit niedrigeren Temperaturen (ca. 600° C) in die tiefere Kruste eindringen Kontaktmetamorphose eines Kalksteins • Kontakthof mit versch. Zonen der Mineralbildung • In Richtung Kontakt ändert sich Karbonatgestein von reinem Carbonatmarmor über verschiedene Ca-MgSilicatminerale schließlich zu einem carbonatfreien Silicatgestein (Wollastonit) Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Kontaktmetamorphose in Sandsteinen / Tonschiefer Verschiedene Mineralzonen • Edukt: – Quarz und Tonminerale der Sandsteine und Schiefertone • kontaktferner Bereich: – Chlorit und Muskovit – Biotit, Amphibol • mittlerer Kontaktbereich: – Al-, Fe- und Mg-Silicate (typisch Andalusit) • kontaktnaher Bereich: – Hornfels mit Pyroxen und Glimmer Quelle: Allgemeine Geologie Verlag: Spektrum Kontaktmetamorphe Gesteine kontaktmetamorpher Marmor Andalusit-Konotenschiefer (lange prismatische Porphyroblasten) Quelle: Foto © Dr. Alfred K. Schuster Kontaktmetamorphe Gesteine Kontakt zwischen Granit und Hornfels Impaktmetamorphe Gesteine (Impaktite) • Entstehen durch dynamische und thermische Einwirkung von Stoßwellen beim Aufprall von großen Meteoriten • Mehr oder weniger brekziös, vulkanitähnlich Suevit (Impaktit) Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Kataklastische Metamorphite und Mylonite • Aufgrund kataklastischer (mechanischer) Deformation im Bereich tektonischer Störungszonen • Durch Scher- und Mahlvorgänge werden ehemals vorhandene Kristalle zerkleinert und in Bänder oder Schlieren auseinander gezogen • Es entstehen Reibungsbrekzien und Kataklastite (verfestigtes eher grobkörniges Material) sowie feinkörnige Mylonite durch Rekristallisation Mylonite Quelle: USGSPublicDomain Migmatite • hohe metamorphe Temperaturen (Teilschmelzen) • heterogen zusammengesetzt • Leukosom und Melanosom sind die hellen bzw. dunklen Anteile der Teilaufschmelzungen • Pläosom nennt man das unveränderte Ausgangsmaterial der Teilaufschmelzung Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Metasomatische Gesteine • hydrothermale Metamorphose • Vielzahl von Mineralen • metasomatische Prozesse: – Feldspatsprossung – Skarnbildung – Fenitisierung Quelle: Gesteinsbestimmung im Gelände Verlag: Elsevier Skarn
