Metamorf gesteente is gesteente dat onder invloed van temperatuur of druk is gerekristalliseerd of een metamorfose heeft ondergaan. Meestal gebeurt dit op grotere diepte in de aardkorst of mantel.
Metamorfose (verandering)
Als een gesteente door tektonische of vulkanische processen aan een andere temperatuur of druk wordt blootgesteld, kunnen één of meerdere mineralen in het gesteente, doordat ze niet meer stabiel zijn, gaan reageren tot nieuwe mineralen of faseovergangen gaan doorlopen. Dit proces noemt men metamorfose.
Metamorfe gesteenten worden gekenmerkt door metamorfe mineralen. Dit zijn mineralen die onder invloed van druk en temperatuur in het gesteente groeien (zoals granaat). Als een gesteente slechts laaggradig metamorf is zullen deze mineralen sporadisch en klein zijn. Hooggradig metamorfe gesteenten bestaan volledig uit metamorfe mineralen.
Een voorbeeld van een metamorfe reactie is de omzetting van het mineraal stauroliet, samen met muscoviet naar granaat en biotiet. Deze reactie vindt plaats bij een temperatuur van ongeveer tot 600°C.
stauroliet + kwarts + muscoviet ←→ granaat + biotiet + cyaniet + H2O (water)
Marmer is een van de bekendste metamorfe gesteenten. Marmer ontstaat als kalksteen rekristalliseert, waarbij onzuiverheden uit de kristallen worden gedreven. Het resultaat bestaat uit grote, zuivere korrels met daaromheen donkerder tinten van de onzuiverheden, die het marmer zijn fraaie tekening geven. Tijdens de metamorfose gaat de vroegere structuur van het kalksteen, inclusief fossielen, dikwijls verloren.
Metamorfe facies
Bepaalde groepen van metamorfe mineralen die samen voorkomen en karakteristiek zijn voor een bepaalde druk en temperatuur, worden metamorfe facies genoemd.
Een facie is een gesteentelichaam met specifieke karakteristieken en idealiter een duidelijk definieerbaar gesteente dat gevormd is onder bepaalde omstandigheden die een uniek proces typeren. Metamorfe gesteenten hebben bepaalde structureel-geologische structuren, waarbij de mineraalinhoud indicatief is voor de graad van metamorfose.
Typerend voor de verschillende facies van lage tot gemiddelde druk en temperatuur, is het voorkomen van de nesosilicaten andalusiet (lage druk), cyaniet (hogere druk en lagere temperatuur) en sillimaniet (hogere temperatuur). Deze varianten van Al2SiO5 zijn stabiel bij een bepaalde temperatuur en druk en geven zo een indicatie van de facies en graad van metamorfose.
Protoliet
Het oorspronkelijke gesteente van voor de rekristallisatie of metamorfose noemt men de protoliet. Vaak zijn in metamorfe gesteenten nog kenmerken van de protoliet te herkennen, bijvoorbeeld als compositionaire banden wanneer de protoliet een gelaagd sedimentair gesteente was. In andere gevallen is bijvoorbeeld een vulkanische textuur te herkennen, dit geeft aan dat de protoliet een uitvloeiingsgesteente was. Hoe hoger de metamorfe graad van het gesteente, des te minder kenmerken van de protoliet aanwezig zijn.
Metamorfe gesteenten zijn vaak ook in min of meerdere mate gedeformeerd, maar dit hoeft per definitie niet zo te zijn.
Foliatie
Gelaagdheid zoals splijtvlakken in metamorfe gesteenten worden foliaties genoemd. Sommige metamorfe gesteenten kunnen sterk gefolieerd zijn en/of meerdere foliaties hebben. De foliatie kan een sedimentaire gelaagdheid zijn (zogenaamde bedding), maar is bij hogere graden van metamorfose meestal het gevolg van mechanische spanning die op het gesteente heeft gestaan. Als gevolg van de spanning zullen platige mineralen (mica's als chloriet, muscoviet of biotiet) zich in een bepaalde richting oriënteren. Door de voorkeursrichting van deze mineralen kan een metamorf gesteente een platige of gefolieerde textuur krijgen, men noemt dit type foliatie een schistositeit. Vanzelfsprekend zullen gesteenten die veel mica's bevatten (zoals schisten of fyllieten) sterker gefolieerd raken dan gesteenten die weinig mica's bevatten (zoals kwartsieten of amfibolieten).
Typen metamorfe gesteenten
We onderscheiden twee typen metamorf gesteente:
1. Bij de botsingszone van continenten kunnen gesteenten in een groot gebied worden gemetamorfoseerd. Ook veel bovenliggende lagen kunnen dit teweeg brengen. Dit heet regionale metamorfose (zie figuur bij begin).
2. Contactmetamorfose vindt plaats als opstijgend stollingsgesteente of aanwezige magmahaarden het omliggende gesteente zodanig verhit dat het rekristalliseert.
Het effect van metamorfose loopt uiteen van eenvoudige samenpersing tot totale omzetting van het gesteente.
Bij botsingszones worden, door samenpersing en het gewicht van bovenliggende lagen, hogedrukmineralen gevormd, terwijl bij verhitting mineralen ontstaan die bij hoge temperaturen stabiel zijn. Tijdens het subductie-proces staat de zinkende plaat eerst bloot aan hoge druk en daarna aan hoge temperatuur, waardoor een herkenbare gradatie van hogedruk mineralen tot hoge temperatuur mineralen ontstaat.
Indeling metamorfe gesteenten
Metamorfe gesteenten kunnen worden ingedeeld op compositie, textuur, graad en protoliet.
- Indeling naar compositie: Een marmer bestaat voornamelijk uit kalk. Een kwartsiet uit kwarts.
- Indeling naar textuur: Leisteen - fylliet - schist - gneis.
- Indeling naar metamorfe graad: Schalie - leisteen - fylliet - schist - gneis (van laag naar hoog).
- Indeling naar protoliet: Metabasalt - paragneis - orthogneis.
Indeling in mijn verzameling
In mijn collectie zijn de metamorfe gesteenten ingedeeld in drie groepen:
1. Gneisen 2. Schisten 3. Compacte metamorfen
De afzonderlijke gesteenten in deze categorie komen aan de orde in de paragraaf over de gesteenten in mijn collectie.
Voor de plaats van de stollingsgesteenten in het geheel van de indeling, zie (nogmaals) document "Classificatie Collectie Gesteenten".
Kringloop gesteenten
Erosie en verwering vindt plaats bij alle gesteenten. Ook bij metamorfe gesteenten. Steeds weer vormen zich nieuwe gesteenten na erosie en verwering. Metamorfe gesteenten worden ook "opgeslokt" door het magma.
Zie ook de kringloopfiguren uit de vorige paragrafen: Kringloop 1 en Kringloop 2 en "Kringloop 3" en deze figuur "Kringloop 4"
