Arten der Metamorphose

Kontaktmetamorphose

In geringen Tiefen innerhalb der Kruste (normalerweise weniger als 6 km) sind die Wärmequellen, die für die Kontaktmetamorphose verantwortlich sind, Körper aus heißem Magma (z. B. magmatische Intrusionen), die die Temperatur des umgebenden Gesteins erhöhen. Diese thermischen Einflüsse beschränken sich in der Regel auf die Kontaktzonen der Intrusionen, daher der Begriff Kontaktmetamorphose. Manchmal werden jedoch heiße Flüssigkeiten aus den Intrusionen freigesetzt und dringen entlang von Brüchen in die umgebenden Gesteine ein und erzeugen kontaktmetamorphe Zonen. Bestimmende Faktoren für das Ausmaß der Kontaktmetamorphose sind die Größe des Eindringens und seine Temperatur. Basische Magmen sind viel heißer als saure Magmen und haben daher eine größere thermische Wirkung. Außerdem enthält eine große Intrusion viel mehr Wärme als ein kleiner deichartiger Körper, und ihre Wirkung auf die umgebenden Landgesteine wird viel größer und weiter verbreitet sein.

Das Gestein, das große, heiße Magmakörper umgibt, wird erhitzt, löst mineralische Reaktionen aus und bildet neue Mineralien. Gesteine, die an dünne Deiche und Schwellen angrenzen, werden einfach eingebrannt und gehärtet und erfahren keine großen mineralogischen und / oder strukturellen Veränderungen. Große Plutons führen zu Kontaktaureolenzonen, in denen die Landgesteine thermisch metamorphosiert werden, wobei diejenigen, die den Plutons am nächsten sind, mehr Wärme erfahren als diejenigen, die weiter entfernt sind (daher haben sie einen höheren metamorphen Grad). Da große Plutonen Millionen von Jahren brauchen, um sich abzukühlen, bleiben die umliegenden Landgesteine auch Zehntausende von Jahren heiß, so dass chemische Reaktionen bis zum Abschluss andauern können.

Kontaktmetamorphe Fazies

Die metamorphen Fazies, die durch Kontaktmetamorphose in der Reihenfolge zunehmender Grade erzeugt werden, sind wie folgt:

• Albit Epidot hornfels
• Hornblende hornfels
• Pyroxen hornfels
• Sanidinit

Dynamische Metamorphose

Dynamische metamorphe Gesteine sind auf enge Zonen beschränkt, die an Verwerfungen oder Stöße angrenzen. Die hohen Scherspannungen, die mit Fehlern und Stößen verbunden sind, zerquetschen die angrenzenden Gesteine. Der Temperaturanstieg wird durch innerhalb der Störzone erzeugte Reibungswärme erzeugt. Die hohen Scherspannungen können je nach Aktivität der Störung oder des Schubes kurz- oder langlebig sein. Dynamische Metamorphose beinhaltet hohe Scherspannung, hohen Druck, hohe Dehnung, hohen Flüssigkeitspartialdruck und variable Temperatur. In vielen Fällen spielt Wasser eine fundamentale Rolle.

Gesteinsbrocken in Verwerfungszonen werden als Verwerfungsbrekzien bezeichnet, die aus eckigen Fragmenten des Landgesteins in einer Matrix aus zerkleinertem oder pulverisiertem Gestein bestehen, die mit Quarz und / oder Calcit zementiert sind. Flüssigkeiten bewegen sich leicht entlang von Störzonen zwischen Korngrenzen und durch Risse und Spalten. Diese Flüssigkeiten sind in der Lage, große Mengen an Kieselsäure, Carbonaten und anderen Mineralien in Lösung zu transportieren.

Pseudotachylit ist ein Gestein der Verwerfungszone, das schwarz und glasig ist. Es tritt normalerweise als schmale Deiche und Adern auf und bildet sich durch Reibungsschmelzen des Landgesteins. Mylonite sind teilweise rekristallisierte Gesteine mit einer ausgeprägten Foliation, die durch intensive Scherung während großräumiger Bewegungen entlang von Fehlern und Stößen erzeugt werden. Die verschiedenen Gesteinsarten, die durch dynamische Metamorphose erzeugt werden, variieren mit der Tiefe von der Oberfläche als, mit zunehmender Tiefe, Sowohl der Umgebungsdruck als auch die Temperatur nehmen zu.

Regionale Metamorphose

Die meisten metamorphen Gesteine treten in Faltengebirgsgürteln oder kratonischen Gebieten auf. Solche Gesteine bedecken große Bereiche der Erdkruste und werden daher als regionale metamorphe Gesteine bezeichnet. Sie entstehen durch die kombinierte Einwirkung von Wärme, Bestattungsdruck, Differenzspannung, Dehnung und Flüssigkeiten auf bereits vorhandene Gesteine. Die resultierenden Gesteine sind immer deformiert (als Folge der Differenzspannung) und weisen häufig Falten, Brüche und Spaltungen auf. Große Mengen an granitischen Intrusionen sind auch mit regionalen metamorphen Gesteinen verbunden. Die häufigsten regionalen metamorphen Gesteine sind Schiefer, Schiefer und Gneise. Die regionale Metamorphose deckt einen weiten Bereich von Temperatur- und Druckbedingungen von 200 ° C – 750 ° C und 2 kbar – 10 kbar (oder 5 km – 35 km Tiefe) ab.

Es gibt drei metamorphe Fazies in regionalen metamorphosierten Gesteinen, die vom niedrigsten bis zum höchsten Grad:

• Greenschist: kann weiter in Chlorit- und Biotitzonen unterteilt werden. Der Begriff Grünschiefer hat seinen Namen von den Gesteinen selbst, da viele Gesteine dieser Fazies graugrün gefärbt sind und eine schieferartige Textur (parallele Anordnung von plattenförmigen Mineralien) aufweisen.
• Amphibolit: kann weiter in die Granat- und Staurolith-Zonen unterteilt werden. Der Begriff Amphibolit hat seinen Namen von den häufigsten Mineralien dieser Fazies, Mineralien der Amphibolgruppe.
• Granulit: kann weiter in die Zonen Kyanit und Sillimanit unterteilt werden. Der Begriff Granulit spiegelt die häufigste Textur dieser Gesteine wider – körnig.

Regionale Hochdruckmetamorphose

In einigen Teilen der Welt enthalten geologisch junge (känozoische und mesozoische) Faltengebirgsgürtel Sequenzen von metamorphosierten feinkörnigen Sedimentgesteinen und vulkanischen Grundgesteinen, die ungewöhnliche blaue Amphibole enthalten. Diese Gesteine sind gewöhnlich schieferartig, können eine charakteristische blaue Farbe haben und werden als Blauschiefer bezeichnet. Diese bilden sich bei niedrigen Temperatur- aber Hochdruckverhältnissen in den Kollisionszonen subduzierender Brammen.

Wenn ozeanische Platten in Tiefen von mehr als 50 Kilometern gezogen werden, wird der Basalt bei sehr hohem Druck zu einem dichten Gestein mit der gleichen chemischen Zusammensetzung, aber unterschiedlicher Mineralogie (überwiegend Pyroxen und Granat) und Textur metamorphosiert. Diese Gesteine werden Eklogite genannt.

Metamorphe Gürtel

Regionale Metamorphose tritt über weite Bereiche der Erdkruste auf. Die häufigsten metamorphen Sequenzen in relativ jungen Gesteinen (z. jünger als 450 Ma (Millionen Jahre alt)) treten in Faltengebirgsgürteln auf, die durch tektonische Prozesse erzeugt werden, die mit der Entwicklung dieser Gürtel verbunden sind. Wir nennen solche Regionen metamorphe Gürtel. Innerhalb dieser Sequenzen, Die höhergradigen regionalen metamorphen Gesteine treten im Allgemeinen in den Regionen der unteren Kruste und die niedergradigeren in der oberen Kruste auf. Ältere kratonische Regionen (auch Schilde genannt) enthalten auch zahlreiche regionale metamorphe Sequenzen. Sowohl ältere als auch jüngere Regionen enthalten reichlich Granitgesteine, deren Bildung stark mit der Metamorphose zusammenhängt.

Metamorphe Gürtel in Australien

Die Geologie Ostaustraliens wird von einer Reihe dieser Faltengebirgsgürtel dominiert. Die größten sind die Lachlan und New England Fold Gürtel. Beide Faltengürtel enthalten relativ minderwertige regionale metamorphe Gesteine, zusammen mit zahlreichen granitischen Intrusionen. Der New England Fold Belt enthält kleine Mengen an Blauschichten und Eklogiten, die sich in den Kollisionszonen subduzierender Brammen gebildet haben. Diese Faltengürtel haben sich über hunderte Millionen Jahre durch plattentektonische Prozesse gebildet.

Retrogressive Metamorphose

Viele metamorphe Gesteine enthalten Hinweise auf retrograde Mineralveränderungen, dh die Umwandlung höhergradiger Mineralien in minderwertige. Viele dieser Veränderungen beinhalten Hydratation und sind das Ergebnis einer Abnahme der Temperatur und einer Zunahme der Aktivität von Wasser. Retrograde Metamorphose wird normalerweise durch wiederholte regionale Metamorphose erzeugt, bei der eine Episode mit niedrigerem Grad einer Episode mit höherem Grad überlagert wird. Die meisten retrogressiven Ereignisse sind wahrscheinlich nur eine Folge der Abkühlung des metamorphen Systems nach Erreichen der Spitzenmetamorphose (dh das System muss mit der Zeit abkühlen und da die Region mit der Zeit ansteigt, werden sowohl Druck als auch Temperatur dramatisch reduziert). Die sekundären Mineralien, die während der retrogressiven Metamorphose entstehen, treten im Allgemeinen als faserige Fransen auf, Einschlüsse innerhalb, und pseudomorphe Körner nach, die höhergradigen metamorphen Mineralien. Ein gutes Beispiel für retrogressive Metamorphose ist das Auftreten von Serpentiniten. Diese bilden sich durch im Allgemeinen niedrige Temperaturhydratation von ultramafischen Gesteinen (die Mineralien enthalten, die hauptsächlich aus Magnesium und Eisen bestehen), üblicherweise in Subduktionszonen.