Metamorphose, Sedimentgesteine und ihre Klassifizierung

Fazies und Metamorphosegesteine

Eine metamorphe Fazies umfasst eine Reihe von verschiedenen metamorphen Gesteinen, die ähnlichen Temperaturen und Drücken standgehalten haben. Zwei verschiedene Ausgangsgesteine, die ähnlichen Metamorphosebedingungen unterzogen wurden, können zu zwei verschiedenen metamorphen Gesteinen mit den meisten verschiedenen Mineralien führen, aber mit einigen identischen. Obwohl die Texturen die Gesteine von den meisten magmatischen Gesteinen, Sedimenten oder vorbestehenden metamorphen Gesteinen unterscheiden, sind die wichtigsten metamorphen Texturen die folgenden:

a) Granoblastische Textur

Entspricht der körnigen Struktur von magmatischen Gesteinen, bei der die Mineralstoffe ähnlich groß sind.

b) Porphyroblastische Textur

Entspricht der Textur porphyrischer Gesteine, bei der große Kristalle (Porphyroblasten) von kleineren umgeben sind.

c) Kristalloblastische Textur

Rekristallisation von Erz ist sehr gut erkennbar.

Typen der Metamorphose

Obwohl Temperatur, Druck und Fluide gleichzeitig bei den meisten metamorphen Prozessen vorhanden sind, sind sie nicht immer mit der gleichen Intensität beteiligt. Abhängig von den Werten dieser Faktoren können wir von drei Arten der Metamorphose sprechen:

• Druckmetamorphose (Druck spielt einen größeren Anteil).
• Thermische Metamorphose (Temperatur spielt eine viel höhere Rolle).
• Regionalmetamorphose (beide Faktoren wirken mit großer Intensität).

A) Druckmetamorphose (Dinamometamorphismus)

Tritt in der Regel in den flachen Bereichen der Erdkruste auf, wo Verwerfungen auftreten und sehr hohe Temperaturen herrschen. Diese Druckpunkte können als Folge starker Bewegungen der Blöcke entstehen, weshalb diese Art der Metamorphose auch Dinamometamorphismus genannt wird. Die Gesteine sind aufgrund des gerichteten Drucks ausgebildet und zeigen vor allem die Auswirkungen von Brekziierung und Schieferung. Man unterscheidet hauptsächlich zwei Zonen des Dinamometamorphismus:

1. Die Zone der Brekzie, die relativ geringen Drücken ausgesetzt war.
2. Das Milonitgebiet mit hohem Druck.

B) Thermische Metamorphose (Kontaktmetamorphose)

Tritt auf, wenn die Temperatur steigt, die unter einem Gestein entstanden ist, vorausgesetzt, dass diese Erhöhung nicht von einem erheblichen Druckanstieg begleitet wird. Die bekannteste Form ist die Kontaktmetamorphose, die auftritt, wenn Magma mit anderen Gesteinen bei niedrigen Temperaturen in Kontakt kommt, sei es durch das Eindringen von Magma, Kontakt zwischen Lava und Substrat oder in der Nähe einer Ganggesteinsader. In diesen Fällen wird die thermische Metamorphose als Kontaktmetamorphose bezeichnet, und metamorphe Prozesse, die durch den Temperaturanstieg verursacht werden, wie Dehydratation, Rekristallisation und mineralogische Anpassungen, steigen an. Manchmal wird sie auch Metasomatose genannt.

C) Regionalmetamorphose (Dinamothermische Metamorphose)

So genannt, weil sie große kontinentale Regionen betrifft und eine typische metamorphe Mineralogie und Struktur schafft, wie Schiefer, Phyllite und Gneise. Die Regionalmetamorphose tritt auf, wenn alle drei Auslöser metamorpher Prozesse (Temperatur, Druck und Fluide) gleichzeitig wirken. Die Veränderungen, die die Ausgangsgesteine erfahren, sind manchmal so groß, dass es sehr schwierig ist, sie zu erkennen.

• Wenn die Drücke und Temperaturen sehr hoch sind, kann das Gestein teilweise zu schmelzen beginnen und Merkmale von Gesteinen erzeugen, die eine Zwischenstufe zwischen magmatischen und metamorphen Gesteinen darstellen, die als Gneise bezeichnet werden.
• Wenn das Gestein vollständig schmilzt, bildet sich Magma.

Assoziierte Minerallagerstätten der Metamorphose

So wie es magmatische Gesteine gibt, gibt es natürliche Vorkommen von Mineralien, die durch Metamorphose gebildet wurden und die aufgrund ihres wirtschaftlichen Interesses genutzt werden. Unter diesen finden sich reichlich Ablagerungen unregelmäßiger Größe und Form mit Schwefeloxiden, Graphit und anderen Mineralien.

Metamorphose und Plattentektonik

Die Plattentektonik ermöglicht die Unterscheidung von vier Regionen der Erdkruste, in denen Metamorphose stattfindet:

a) Metamorphose der kontinentalen Kruste

Da die Dicke der kontinentalen Kruste sehr variabel ist, kann die Metamorphose unterschiedlich sein. Die Ursache für die Metamorphose ist meist Magma.

b) Metamorphose des Meeresbodens

Tritt in Strömungszonen auf, die durch die Wärmeabgabe der tiefsten Regionen der Kruste hohe Temperaturen erzeugen. Dies kann eine wesentliche thermische Metamorphose erzeugen.

c) Metamorphose an Plattengrenzen (Subduktion)

Diese Plattengrenzen, bei denen ozeanische Kruste unter eine andere Kruste subduziert wird, fördern Bedingungen für eine intensive Regionalmetamorphose.

d) Transformierende Metamorphose (Störungszonen)

Da an dieser Art von Plattengrenze die Platten horizontal aneinander vorbeigleiten, entsteht eine Druckmetamorphose (Dinamometamorphismus).

Sedimentation und Sedimentgesteine

Magmatische und metamorphe Gesteine sind häufiger in der Tiefe der Erde anzutreffen, wo hohe Drücke und Temperaturen herrschen, die für ihre Entstehung förderlich sind. Diese Bedingungen bestehen normalerweise nicht an der Erdoberfläche, weshalb andere Gesteinsarten, die Sedimentgesteine, besonders zahlreich sind. In den meisten Fällen sind die Sedimentgesteine in geschichteten Ebenen angeordnet, wo sie gebildet wurden.

Ursprung der Sedimentgesteine

Geologische äußere Einflüsse wie Atmosphäre, Wind, Wasser und Eis zerstören ständig Gesteine nahe der Oberfläche – ein Phänomen, das als Denudation bekannt ist. Eine Folge dieser Zerstörungsprozesse ist die Erosion, die zur Bildung von Partikeln unterschiedlicher Größe führt, die an einen anderen Ort transportiert werden können, was als Absetzbecken bekannt ist. Die in einem Absetzbecken abgelagerten Materialien werden als Sedimente bezeichnet und bilden Sedimentgesteine, die nur in flachen Gebieten der Erde vorkommen.

Die Sedimente, die sich in den Absetzbecken ansammeln, umfassen folgende Elemente:

• Gesteinsbrocken unterschiedlicher Größe.
• Einzelne Minerale.
• Kristalle von Substanzen, die im Wasser gelöst sind und ausfallen.
• Überreste von Tieren und Pflanzen, die im Becken lebten.

Diagenese

Im Laufe der Zeit durchlaufen Sedimente in Sedimentbecken oft eine Reihe von mehr oder weniger intensiven Transformationen, die sie zu Gesteinen machen. Auch wenn sie manchmal unverarbeitet bleiben, werden sie als Sedimentgestein betrachtet. Alle diese Transformationen werden als Diagenese oder Lithifizierung bezeichnet.

Sedimentation + Diagenese = Sedimentgestein.

Die Diagenese umfasst im Wesentlichen zwei Prozesse:

A) Verdichtung (Kompaktion)

Ist der Volumenverlust des Sediments durch die Verringerung der Porengröße zwischen den Fragmenten. Die Verdichtung wird normalerweise durch das Gewicht der oberen Sedimentschichten ausgeübt, die auf die unteren Sedimente im Becken drücken. So kann ein Sand-Sediment, das ursprünglich etwa 50 % Porenvolumen aufweist, bei der Verdichtung eine Porosität von weniger als 30 % aufweisen.

B) Zementierung

Ist die mehr oder weniger feste Vereinigung der Fragmente, die im Sediment eingebettet sind. Dies geschieht, weil in den Poren der Sedimente oft wässrige Lösungen zirkulieren, die Materialien enthalten, die in den Lücken kristallisieren und so zur Konsolidierung des Gesteins führen. Die wichtigsten Zemente sind CaCO3 (Kalkstein) oder SiO2 (Kieselsäure). Manchmal sind die Sedimente durch eine Reihe mikroskopischer Minerale der Ton-Gruppe schwach verbunden. Wenn dies geschieht, wird gesagt, dass das Sedimentgestein eine Tonmatrix besitzt.

Als Ergebnis der Diagenese ist es möglich, die Materialien von Sedimentgesteinen in drei Arten von Bestandteilen zu unterscheiden:

• Klasten (Matrix): Die Menge der Partikel, die das Gestein bilden; der häufigste und wesentlichste Bestandteil.
• Grundmasse (Grundmasse): Besteht aus feineren Partikeln, meist Ton, die in den Poren der Klasten abgelagert werden.
• Zement: Das Material, das in den Poren der Grundmasse kristallisiert.

Sedimentgesteine und ihre Klassen

Sedimentgesteine können nach ihrem Ursprung unterteilt werden in detritisch-mechanisch, chemisch oder biogen (organisch). Abhängig von den Sedimenten oder Ablagerungen, die sie bilden, gibt es auch eine Unterteilung in detritische Gesteine, chemische Gesteine und organische Gesteine, obwohl die Mehrheit der Gesteine tatsächlich aus zwei Arten von Sedimenten besteht.

Wir können die Sedimentgesteine wie folgt klassifizieren:

a) Detritische Gesteine

Sind Ablagerungen, die durch Fragmente anderer Gesteine oder Minerale gebildet wurden, die durch Erosion von diesen Gesteinen abgerissen und über eine variable Strecke transportiert wurden, um sich schließlich in einem Absetzbecken abzulagern. Diese Gesteine werden nach der durchschnittlichen Größe der Fragmente klassifiziert.

1. Rudite: Gesteine, deren Fragmente eine Größe von mehr als 2 mm haben. Ihre Morphologie kann abgerundet sein, wenn sie kurze Transportwege zurückgelegt haben, oder kantig, wenn sie lange Transportwege hatten.
2. Arenite: Bestehen aus Fragmenten, deren Durchschnittsgröße zwischen 2 mm und 0,06 mm liegt.
3. Lutite: Bestehen aus mikroskopisch kleinen Mineralien.

b) Nicht-detritische Gesteine (Chemische und Biogene Sedimente)

Dies sind chemische Sedimente, die durch die Kristallisation wasserlöslicher Substanzen oder durch Lebewesen entstehen. Die Hauptgruppen der Gesteine mit diesem Ursprung sind:

1. Karbonatgesteine: Können durch die Akkumulation von Wasser, durch direkte Kristallisation von Karbonaten im Sedimentbecken, durch harte Überreste von Tieren (Muscheln, Skelette ...) oder durch zwei Prozesse gleichzeitig gebildet werden. Sie sind die häufigsten Gesteine, da sie mehr als 20 % der Sedimentgesteine ausmachen.
2. Silikatgesteine: In diese Gruppe gehören alle Sedimentgesteine, die aus Kieselsäure bestehen und nicht aus Organismen mit kieseligen Skeletten oder Schalen stammen. Sie sind eine Gruppe von sehr unterschiedlicher Herkunft und Erscheinung.
3. Evaporite: Salze, die durch die Verdunstung von löslichem Wasser gebildet werden. Sie stammen aus Lagunen, Binnenseen und Seen, sofern die Verdunstung sehr intensiv ist.
4. Kohle: Sind farbige Gesteine, die leicht und brennbar sind und aus der Akkumulation von Pflanzenresten entstehen.
5. Erdöl: Ist eine komplexe Mischung aus festen, flüssigen und gasförmigen Substanzen, deren Farbe leichter als Wasser ist, die leicht brennt und eine große Menge an Wärmeenergie erzeugt. Es befindet sich im Inneren der Gesteinsschichten, da es aufgrund seiner Leichtigkeit dazu neigt, nach oben zu wandern. Es wird angenommen, dass Erdöl aus der Umwandlung von Sedimenten durch Plankton, Bakterien und Pflanzen entsteht, die sich in geschlossenen Meeren angesammelt haben.