Magmatische Evolution und Metamorphose von Gesteinen

Magmatische Evolution und Gesteinsbildung

Evolution der Magmen und Ursachen:

• Fraktionierte Kristallisation: Mit fortschreitender Kühlung des Magmas kristallisieren zu Beginn Minerale, deren Schmelzpunkte höher liegen. Im Laufe der Zeit und mit sinkenden Temperaturen und Drücken kristallisieren nacheinander Minerale aus, deren Schmelzpunkte niedriger sind. Bei der Konsolidierung befinden sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine feste Phase (bestehend aus Mineralen mit hohen Schmelzpunkten, die bei der aktuellen Temperatur im Magma vorliegen) und eine flüssige Phase (gebildet aus Mineralen mit niedrigerem Schmelzpunkt, Wasser und Gasen) nebeneinander.
• Magmadifferenzierung: Wenn Magmen aufsteigen und Kristalle abscheiden, während sie sich bilden, unterscheidet sich die endgültige Gesteinszusammensetzung von der des Ausgangsmagmas. Die festen Phasen bleiben zurück oder die Restschmelze wandert durch magmatische Fissuren, während die Flüssigkeit mit den bereits kristallisierten Elementen angereichert bleibt. Die Magmadifferenzierung führt zu unterschiedlichen Gesteinen aus demselben Ausgangsmagma.
• Assimilation von Nebengestein: Heißes Magma schmilzt die Wände der Magmakammer. Die Bestandteile dieses Nebengesteins werden in das Magma inkorporiert, was zu Veränderungen in dessen ursprünglicher chemischer Zusammensetzung führt.
• Magmenmischung (Magmamixing): Wenn zwei Magmakammern mit unterschiedlicher Zusammensetzung in Kontakt kommen und kommunizieren, vermischen sich die Magmen und es entsteht ein neues Magma mit einer von den Ausgangsmagmen abweichenden Zusammensetzung.

Vulkanische Eruptionstypen und Gebäude

Wichtige Prozesse umfassen die Differenzierung durch Flüssigkeitsmigration, Assimilation von Gesteinsfragmenten, Magmenmischung sowie die Differenzierung durch Trennung der festen Phasen.

Metamorphose und ihre Effekte

Metamorphe Prozesse und ihre Auswirkungen:

• Veränderungen der Textur: Dies bezieht sich auf das Merkmal und die Form der Kristalle oder Körner, die das Gestein bilden. Hauptursachen für Texturveränderungen bei der Gesteinsmetamorphose sind steigender Druck und Temperatur, die die Orientierung und das Paketieren der Mineralien beeinflussen.
• Veränderungen in der Struktur: Dies betrifft die räumliche Verteilung der Kristalle innerhalb des metamorphen Gesteins. Zunehmender Druck führt zur sogenannten Blätterung oder Schieferung (eine Art von Struktur, die in einer bestimmten Orientierung der lamellaren Mineralien besteht, die das Gestein aufbauen).

Grade der Schieferung

• Schieferung: Tritt bei intensiverer Metamorphose mit ausgeprägterer Kristallgröße auf.
• Gneisstruktur: Findet sich bei sehr intensiver Metamorphose. Die Kristalle sind in Gruppen angeordnet, wobei sich Bänder aus hellen und dunklen Farben abwechseln und die größten Kristalle den Rest definieren.
• Tafelig: Kristalle definieren eine blättrige Struktur bei niedrigerer Intensität der Metamorphose.

Änderungen in der Mineralogie

Minerale aus Gesteinen, die einer Metamorphose ausgesetzt sind, werden instabil. Die Bindungen zwischen den Atomen brechen auf und es werden Ionen freigesetzt, die untereinander und mit den Strukturen anderer Mineralien reagieren können. Dies führt zu drei Arten von Änderungen:

• Isochemische Änderungen: Kristalle behalten ihre chemische Zusammensetzung bei, bilden aber ein neues Kristallgitter aus (Polymorphe).
• Umkristallisation: Führt zu einer erhöhten Kristallgröße (Blastese) im Vergleich zum Ausgangsgestein.
• Neubildung von Mineralien: Chemische Veränderungen durch zirkulierende Flüssigkeiten, die neue Ionen aus einer anderen Quelle einbringen und neue Mineralzusammensetzungen und -anordnungen erzeugen.

Arten der Metamorphose

• Kontaktmetamorphose: Entsteht durch erhöhte Temperatur. Sie tritt auf, wenn ein Magmenkörper in die obere Kruste eindringt und das umliegende Gestein direkt erwärmt. Diese Metamorphose beschränkt sich auf den Kontaktbereich und bildet sogenannte metamorphe Aureolen. Je näher das Gestein dem Magma ist und je höher dessen Temperatur war, desto stärker ist die Veränderung.
• Regionalmetamorphose: Resultiert aus der gleichzeitigen Wirkung von erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur über lange Zeiträume hinweg. Sie betrifft große Bereiche der Erdkruste wie Subduktionszonen, Orogenen oder Kollisionszonen. Die Intensität dieser Metamorphose ist sehr variabel und hängt von der lokalen Position ab. Sie bringt typische metamorphe Gesteine hervor.
• Dynamische Metamorphose (Katalasierte Metamorphose): Wird dominiert durch Druck in Störungszonen mit intensiven Bewegungen zwischen Gesteinsblöcken. Dabei bilden sich typische Mylonite.