Marmor und Schiefer sind vermutlich die bekanntesten Formen von metamorphen Gesteinen. Vielleicht kennst Du Marmor aus Deiner Küche, denn es wird häufig aufgrund seines hochwertigen Aussehens für verschiedenste Zwecke verwendet (zum Beispiel als Tischplatte oder Fliesen). Aber wie entsteht Marmor und wie entstehen metamorphe Gesteine generell? Welche Arten der Entstehung gibt es und wofür außer für Tischplatten wird Marmor noch genutzt?

Metamorphite

Ein Metamorphit ist ein Umwandlungsgestein, das durch Metamorphose von Sedimentiten und Magmatiten entsteht. Zu einer Umwandlung eines Gesteins kommt es durch Druck- und Temperaturänderungen. Metamorphite gehören zu den drei Gesteinsarten, die durch den Gesteinskreislauf entstehen.

Metamorphit – Erklärung

Metamorphite zeichnen sich durch verschiedene Merkmale aus. Diese Merkmale sind notwendig, zu beschreiben, um das Gestein bestimmen zu können.

Metamorphit – Definition

Es entsteht durch Metamorphose, also Umwandlung von anderen Ausgangsgesteinen wie magmatische und sedimentäre Gesteine in Bezug auf deren Druck und/oder Temperatur. Aber auch Metamorphite können wieder durch eine Metamorphose laufen. Das Ausgangsgestein wird auch Edukt genannt.

Die Änderung des Druckes oder der Temperatur wird dabei durch das Versenken oder die Hebung des Ausgangsgesteins in höhere oder niedrigere Tiefen hervorgerufen. Das geschieht unter anderem durch Plattentektonik und gebirgsbildende Prozesse.

Metamorphit – Eigenschaften und Merkmale

Typisch für Metamorphite ist eine Schieferung. Dabei handelt es sich um eine lagige Struktur, die der Schichtung von Sedimentiten gleicht. Das Gestein sieht also so aus, als würde es aus verschiedenen Schichten bestehen.

Eine Schieferung entsteht durch den hohen Druck, dem die Gesteine bei der Umwandlung ausgesetzt sind. Durch diesen Druck sind Metamorphite meist härter als ihr Ausgangsgestein. Das liegt daran, dass der luftgefüllte Raum zwischen den Mineralkörnern, der Gesteine durch den erhöhten Druck verringert wird. Den luftgefüllten Raum nennt man auch Porenraum.

Metamorphe Gesteine definieren sich durch ihren Metamorphosegrad. Dadurch, dass die Metamorphose immer unterschiedlich stark ausgeprägt sein kann, lassen sich keine allgemeinen Merkmale der Metamorphite festlegen.

Metamorphe Gesteine – Beispiele

Es gibt verschiedenen Beispiele für metamorphe Gesteine. Der Marmor ist das bekannteste Beispiel für einen Metamorphiten. Merkmale des Marmors sind die namensgebenden Marmorierungen, die sich je nach Mineralanteil in verschiedenen Weiß-, Schwarz- oder Grüntönen zeigen. Durch eine andere chemische Zusammensetzung, kann der Marmor aber auch rot, violett oder gelb schimmern.

Abbildung 2: Marmor

Sprichst Du von Schiefer, so meinst Du vielleicht ein bestimmtes Gestein. Schiefer ist aber eigentlich ein Überbegriff für mehrere Arten von metamorphen Gesteinen, dazu gehört unter anderem der Kalkglimmerschiefer.

Etwas, was alle Schieferarten gemeinsam haben, ist die Schieferung. Schaust Du Dir einen Schiefer genauer an, so sollte Dir auffallen, dass dieser aus vielen kleinen aufeinanderliegenden Platten aufgebaut ist. Das liegt hauptsächlich an den Schichtsilikaten, die den Hauptanteil der Minerale im Schiefer darstellen.

Abbildung 3: Schiefer

Metamorphe Gesteine – Liste

Es gibt viele verschiedene metamorphe Gesteine, dazu gehören neben Marmor auch:

• Eklogit
• Serpentinit
• Orthogneis
• Paragneis
• Amphibolit
• Suevit
• Blauschiefer
• Grünschiefer
• Granulit
• und viele weitere

Alle sind sehr unterschiedlich in ihrem Erscheinungsbild. Sowohl die Farben, als auch die Schieferung kann sehr stark variieren.

Metamorphe Gesteine – Entstehung

Metamorphite entstehen durch metamorphe Prozesse. Die Metamorphose kann dabei verschiedene Ursprünge haben. Deshalb wird zwischen mehreren Metamorphosearten unterschieden. Dabei legt das Verhältnis von Temperatur und Druck fest, um welche Form der Metamorphose es sich bei der Entstehung der metamorphen Gesteine gehandelt haben muss.

Man unterscheidet zwischen:

• Regionalmetamorphose
• Kontaktmetamorphose
• Impaktmetamorphose
• Dislokationsmetamorphose
• Hydrothermale Metamorphose
• Versenkungsmetamorphose

Regionalmetamorphose

Die Regionalmetamorphose ist eine sehr großräumige Form der Metamorphose. Sie findet sowohl an Subduktions- als auch an Kollisionszonen von Plattenrändern statt.

Zur Regionalmetamorphose kommt es unter anderem bei der Gebirgsbildung, deswegen ist die Orogenmetamorphose eine Unterkategorie der Regionalmetamorphose und wird teilweise auch synonym dafür verwendet.

Durch die hohen Drücke, die bei der Subduktion oder Kollision von Platten entstehen, kommt es zu einer starken Schieferung des Gesteins. Dabei verändert sich der Chemismus des Gesteins aber nicht so stark. Das liegt daran, dass die Temperatur in der Regel nicht so enorm ansteigt. Kommt es dennoch zu hohen Temperaturen, so kann es zu Teilaufschmelzungen und chemischen Veränderungen des Gesteins kommen.

Kontaktmetamorphose

Die Kontaktmetamorphose ist sehr Temperatur-betont. Das bedeutet, dass sich die Temperatur im Vergleich zum Druck stärker erhöht.

Bei dieser Form der Metamorphose kommt es zum Kontakt von Nebengestein und Magma. Das führt zu hohen lokalen Aufheizungen des Gesteinskörpers. Dadurch ändert sich der Chemismus des Gesteins enorm. Spricht man von Chemismus eines Gesteins, so meint man damit seine chemische Zusammensetzung.

Da Magmatismus häufig mit einer Gebirgsbildung einhergeht, hängt die Kontaktmetamorphose häufig mit der Orogenmetamorphose zusammen.

Die dabei entstehenden metamorphen Gesteine sind meist sehr feinkörnig und weisen keine starke Schieferung auf.

Impaktmetamorphose

Kommt es zu einem Meteoriteneinschlag oder anderen Impakten, entstehen hohe Drücke und Temperaturen. Die kinetische Energie wird dabei in Wärme umgewandelt. Dadurch kommt es zur chemischen und physikalischen Umwandlung von umliegenden Gesteinskörpern. Diese Art der Metamorphose nennt man Impakt- oder Schockmetamorphose. Sie ist lokal sehr begrenzt, extrem kurzzeitig und unabhängig von plattentektonischen Prozessen

Dislokationsmetamorphose

Diese Form der Metamorphose ist lokal beschränkt und findet an Störungen und Scherzonen statt. Es kommt zu einer starken Deformation des Gesteins, bei hohen Drücken und niedrig bis mittelhohen Temperaturen. Daher wird das Gestein chemisch kaum verändert.

Hydrothermale Metamorphose

Durch heiße Gewässer oder Gase kommt es zu einer starken Temperaturänderung durch einen raschen Wärmetransport. Die Änderung der Temperatur führt zur Metamorphose und zu einer enormen Änderung der chemischen Zusammensetzung des Gesteins, welches unmittelbar in Berührung mit dem heißen Wasser oder Gas kommt.

Eine Unterkategorie der hydrothermalen Metamorphose ist die Ozeanbodenmetamorphose.

Ozeanbodenmetamorphose

Die Ozeanbodenmetamorphose ist, wie der Name schon vermuten lässt, auf den Ozeanboden beschränkt. Dabei handelt es sich um magmatische Gesteine, die an sogenannten Spreading-Zentren durch Metamorphose entstehen. Dabei kommt es zu hohen Temperaturen und Hydration. Das führt zu einer sehr starken chemischen Veränderung des Gesteins.

Unter den Spreading-Zentren versteht man dabei Gebiete oder Ozeanboden, die langsam auseinanderdriften. Ein Beispiel dafür ist der mittelozeanische Rücken.

Versenkungsmetamorphose

Bei der Diagenese von Sedimentgesteinen kommt es zur Überlagerung von Sedimenten. Dabei kann es durch die hohe Auflast zur Versenkung in höhere Tiefen und dadurch zur Entstehung von Metamorphiten kommen. Diese Art von metamorpher Umwandlung nennt man Versenkungsmetamorphose. Die typische Schichtung der Sedimentite bleibt dabei erhalten.

Metamorphite – Klassifizierung und Nutzung von metamorphen Gesteinen

Die Klassifizierung von metamorphen Gesteinen gestaltet sich deutlich umfangreicher, als die von Magmatiten und Sedimentiten. Dennoch bekommst Du hier einen kleinen Überblick darüber und über die Nutzung von Metamorphiten.

Klassifizierung von metamorphen Gesteinen

Ist das metamorphe Gestein magmatischen Ursprungs, so spricht man von einem Ortho-Gestein. Para- und Meta- sind Vorsilben für Metamorphite, die vorher Sedimentite waren.

Man unterscheidet in folgende Metamorphite:

• Fels: ein Gestein mit geringer Schieferung, die teilweise kaum vorhanden ist und grobkörnig ausgebildeten Mineralen. Meist ist der Anteil an Quarz und Feldspat sehr hoch.
• Gneis: ein Gestein mit geringer Schieferung und einzelnen großen Mineralen.
• Schiefer: ein Metamorphit mit stark ausgeprägter Schieferung und gut erkennbaren Mineralen.
• Phyllit: ein metamorphes Gestein, das eine perfekte Schieferung aufweist, die Mineralkörner sind sehr fein und lassen sich auch mit einer hochauflösenden Lupe nicht gut erkennen.