Metamorphismus

Regional- oder Barrow-Metamorphismus

Regional- oder Barrow-Metamorphismus umfasst große Gebiete kontinentaler Kruste, die typischerweise mit Gebirgsketten verbunden sind, insbesondere solche, die mit konvergenten tektonischen Platten oder den Wurzeln von zuvor erodierten Gebirgen verbunden sind. Die Bedingungen, die zu großflächig regional metamorphisierten Gesteinen führen, treten während eines orogenen Ereignisses auf. Die Kollision zweier Kontinentalplatten oder von Inselbögen mit Kontinentalplatten erzeugt die extremen Kompressionskräfte, die für die für Regionalmetamorphose typischen metamorphen Veränderungen erforderlich sind. Diese orogenen Gebirge werden später erodiert und legen die für ihre Kerne typischen, stark deformierten Gesteine frei. Die Bedingungen innerhalb der subduzierenden Platte, die in einer Subduktionszone in den Erdmantel eintaucht, führen ebenfalls zu regionalen metamorphen Effekten, die durch gepaarte metamorphe Gürtel gekennzeichnet sind. Die Techniken der Strukturgeologie werden eingesetzt, um die Kollisionsgeschichte zu enträtseln und die beteiligten Kräfte zu bestimmen. Der regionale Metamorphismus kann beschrieben und in metamorphe Fazies oder metamorphe Zonen von Temperatur-/Druckbedingungen im gesamten orogenen Terran klassifiziert werden.

Kontakt (thermisch)Bearbeiten

Eine metamorphe Aureole in den Henry Mountains, Utah. Das graue Gestein oben ist die magmatische Intrusion, bestehend aus porphyrischem Granodiorit aus dem Laccolith der Henry Mountains, und das rosafarbene Gestein unten ist das sedimentäre Landgestein, ein Siltstein. Dazwischen ist der metamorphosierte Siltstein sowohl als dunkle Schicht (~5 cm dick) als auch als helle Schicht darunter sichtbar.

Kontaktmetamorphose tritt typischerweise in der Umgebung von intrusiven Eruptivgesteinen auf, und zwar als Folge der Temperaturerhöhung, die durch die Intrusion von Magma in kühleres Landgestein verursacht wird. Der Bereich um die Intrusion, in dem die Effekte der Kontaktmetamorphose auftreten, wird als metamorphe Aureole oder Kontakt-Aureole bezeichnet. Kontaktmetamorphe Gesteine werden gewöhnlich als Hornfelsen bezeichnet. Gesteine, die durch Kontaktmetamorphose entstanden sind, weisen keine Anzeichen einer starken Verformung auf und sind oft feinkörnig.

Kontaktmetamorphismus ist in der Nähe der Intrusion stärker ausgeprägt und schwächt sich mit zunehmender Entfernung vom Kontakt ab. Die Größe der Aureole hängt von der Wärme der Intrusion, ihrer Größe und dem Temperaturunterschied zu den Wandgesteinen ab. Deiche haben in der Regel kleine Aureolen mit minimaler Metamorphose, während große ultramafische Intrusionen eine beträchtlich dicke und gut entwickelte Kontaktmetamorphose aufweisen können.

Der metamorphe Grad einer Aureole wird anhand des höchsten metamorphen Minerals gemessen, das sich in der Aureole bildet. Dieser steht in der Regel im Zusammenhang mit den metamorphen Temperaturen von pelitischen oder aluminosilikatischen Gesteinen und den von ihnen gebildeten Mineralen. Die metamorphen Grade von Aureolen sind Andalusit-Hornfels, Sillimanit-Hornfels, Pyroxen-Hornfels.

Magmatische Fluide aus dem Intrusivgestein können ebenfalls an den metamorphen Reaktionen beteiligt sein. Eine umfangreiche Zugabe von magmatischen Fluiden kann die Chemie der betroffenen Gesteine erheblich verändern. In diesem Fall geht die Metamorphose in Metasomatismus über. Wenn das intrudierte Gestein reich an Karbonat ist, entsteht ein Skarn. Fluorreiche magmatische Wässer, die aus einem abkühlenden Granit austreten, können oft Greisene innerhalb und neben dem Kontakt des Granits bilden. Metasomatisch veränderte Aureolen können die Ablagerung von metallischen Erzmineralen lokalisieren und sind daher von wirtschaftlichem Interesse.

Eine spezielle Form der Kontaktmetamorphose, die mit Bränden fossiler Brennstoffe in Verbindung gebracht wird, ist als Pyrometamorphismus bekannt.

HydrothermalEdit

Hydrothermale Metamorphose ist das Ergebnis der Wechselwirkung eines Gesteins mit einer Hochtemperaturflüssigkeit unterschiedlicher Zusammensetzung. Der Unterschied in der Zusammensetzung zwischen einem vorhandenen Gestein und dem eindringenden Fluid löst eine Reihe von metamorphen und metasomatischen Reaktionen aus. Das hydrothermale Fluid kann magmatisch sein (aus einem intrudierenden Magma stammen), zirkulierendes Grundwasser oder Ozeanwasser. Die konvektive Zirkulation hydrothermaler Fluide in den Basalten des Ozeanbodens führt zu ausgedehntem hydrothermalen Metamorphismus in der Nähe von Spreizungszentren und anderen submarinen vulkanischen Gebieten. Die Fluide entweichen schließlich durch Schlote am Meeresboden, die als schwarze Raucher bekannt sind. Die Muster dieser hydrothermalen Alteration werden als Leitfaden bei der Suche nach Lagerstätten wertvoller Metallerze verwendet.

SchockEdit

Schockmetamorphose tritt auf, wenn ein extraterrestrisches Objekt (z.B. ein Meteorit) auf die Erdoberfläche auftrifft. Die Stoßmetamorphose ist daher durch ultrahohe Druckbedingungen und niedrige Temperaturen gekennzeichnet. Die daraus resultierenden Minerale (wie die SiO2-Polymorphe Coesit und Stishovit) und Texturen sind charakteristisch für diese Bedingungen.

DynamischeMetamorphose

Dynamische Metamorphose ist mit Zonen hoher bis mittlerer Dehnung wie Störungszonen verbunden. In dynamischen metamorphen Zonen kommt es zur Kataklasie, der Zerkleinerung und Zermahlung von Gestein in kantige Fragmente, wodurch eine kataklastische Textur entsteht.

Die Texturen dynamischer metamorpher Zonen sind abhängig von der Tiefe, in der sie entstanden sind, da die Temperatur und der einschließende Druck die vorherrschenden Deformationsmechanismen bestimmen. In Tiefen von weniger als 5 km wird dynamische Metamorphose oft nicht erzeugt, da der einschließende Druck zu gering ist, um Reibungswärme zu erzeugen. Stattdessen bildet sich eine Zone aus Brekzie oder Kataklasit, wobei das Gestein gefräst und in zufällige Fragmente zerbrochen wird. Dies bildet im Allgemeinen eine Mélange. In der Tiefe gehen die kantigen Brekzien in eine duktile Schertextur und in Mylonitzonen über.

Im Tiefenbereich von 5-10 km bildet sich Pseudotachylyt, da der einschränkende Druck ausreicht, um Brekziation und Fräsen zu verhindern und somit die Energie auf diskrete Verwerfungsebenen konzentriert wird. Reibungserwärmung kann in diesem Fall das Gestein aufschmelzen und Pseudotachylyt-Glas bilden.

Im Tiefenbereich von 10-20 km wird die Deformation von duktilen Deformationsbedingungen bestimmt und daher ist die Reibungserwärmung über Scherzonen verteilt, was zu einem schwächeren thermischen Abdruck und verteilter Deformation führt. Hier bildet die Deformation Mylonit, wobei dynamothermische Metamorphose selten als Wachstum von Porphyroblasten in Mylonitzonen beobachtet wird.

Durch Überschiebung können heiße Gesteine der unteren Kruste gegen kühlere Blöcke der mittleren und oberen Kruste stoßen, was zu konduktivem Wärmetransfer und lokalisierter Kontaktmetamorphose der kühleren Blöcke neben den heißeren Blöcken und oft zu retrograder Metamorphose in den heißeren Blöcken führt. Die metamorphen Assemblagen sind in diesem Fall diagnostisch für die Tiefe, die Temperatur und den Verlauf der Verwerfung und können auch datiert werden, um das Alter der Überschiebung zu bestimmen.