Gneise sind die bekanntesten und am häufigsten vorkommenden metamorphen Gesteine. Sie sind im wahrsten Sinne des Wortes „steinalte Greise“, denn die ältesten Gesteinsformationen der Erde bestehen aus Gneis. Durch die verschiedensten auftretenen Variationen in Bezug auf ihre Zusammensetzung, Färbungen und Gefüge ist diese Gesteinsart sehr vielfältig, kein Stein gleicht dem anderen. Einige sehr schöne Beispiele sind im Findlingsgarten Tarp ausgestellt.
Die Enstehung der Gneise am Beispiel von Granit
Granite sind der Inbegriff der Härte. Die umgangssprachliche Redewendung „hart wie Granit“ lässt dies zweifelsfrei erkennen. Doch selbst derart widerstandsfähige Gesteine haben keine Chance, wenn sie sich mit den Kräften der Erde messen müssen. Diese sind so gewaltig, dass sie selbst Granite verformen können. Kommt es beispielsweise zu einer Gebirgsfaltung oder zu einer Verschiebung kontinentaler Platten, dann gelangen ganze Gesteinskomplexe und Gebirge in die Tiefen der Erdkruste und sind dort extremen Druckbeanspruchungen ausgesetzt. Das Gefüge von Gneisen bildet sich im festen Zustand und entsteht über eine lange Zeit. Die Minerale schmelzen dabei nicht. Eine beginnende Gesteinsschmelze würde zur Entstehung eines Migmatits führen, dessen Gefüge anders aussieht. Aber auch Migmatite findet man im Findlingsgarten in Tarp.
„Echte“ Granite haben immer ein richtungsloses, gekörntes Aussehen. Man kann die einzelnen Minerale mit bloßem Auge gut erkennen. Zu diesen Mineralen zählen auch Glimmer, wie das Mineral Biotit, das sehr häufig in Graniten vorkommt. Biotit-Glimmer in Graniten sind meist schwarz und haben eine rundliche Form. An ihnen kann man gut erkennen, ob der Stein während seiner Entstehung hohen Druckbelastungen ausgesetzt war. Kam es durch tektonische Bewegungen zu Versenkungen in große Tiefen, so ändert sich auch die Ausrichtung dieser Glimmerminerale. Die ursprünglich unregelmäßig im Granit verteilten dünnen Plättchen regeln sich unter den hohen Druckbeanspruchungen neu ein. Dabei erfolgt die Ausrichtung immer senkrecht zu der Ebene, von der die Hauptdruckbeanspruchung auf den Granit erfolgte. Es entsteht ein neues Gestein, in diesem Fall ein Orthogneis, das sich sowohl im Aussehen als auch in seinen Eigenschaften vom ursprünglichen Gestein unterscheidet. Im Laufe der Erdgeschichte werden diese Gebirge dann wieder abgetragen und die tief versenkten Gneise kommen an die Oberfläche.
Gneisgefüge werden nicht durch den Druck von oben verursacht, sie entstehen durch den gerichteten, also einseitigen Druck, wie er bei der Faltung von Gesteinen auftritt. Das Gewicht des überlagernden Gesteins wirkt auch in großer Tiefe in alle Richtungen gleich.
Wenn bei einer Gebirgsbildung ganze Kontinente aufeinander gepresst und übereinander geschoben werden, treten Scherbelastungen und seitlicher Versatz auf. Das Gestein zerfällt in Lagen, die sich seitlich gegeneinander bewegen.
Anhand eines Buches kann man diese Scherkräfte anschaulich machen:
Wird ein Buch gebogen, dann verschieben sich die einzelnen Blätter. Solche Verformungen, die auf der seitlichen Bewegung einzelner Lagen beruhen, bezeichnet man als laminares Gleiten. Der gleiche Vorgang spielt sich bei jeder Gebirgsbildung im Gestein ab.
Und so werden Gneise unterschieden...
Da es unzählige Arten von Gneisen gibt, muss man sie irgendwie unterscheiden und einordnen können. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten. In der Geologie unterscheidet man Gneis auf drei verschiedene Arten. Einerseits erfolgt eine Einteilung darüber, welche Mineralien im Gneis enthalten sind. Andererseits unterscheidet man Gneis auf Grund seines Ursprungsgesteins, aus dem sich das Gestein gebildet hat. Außerdem kann man Gneise auch nach der Art ihrer Gefüge einteilen.
1. Unterscheidung nach den enthaltenen Mineralien
Mineralogisch unterschieden werden die Gneise nach Art der vorhandenen Minerale. Unterschieden nach verschiedenen Glimmern gibt es zum Beispiel den Biotitgneis oder den Muskovitgneis Bei hohen Anteilen von Cordierit oder Granat spricht man von Cordieritgneis oder Granatgneis.
2. Unterscheidung nach dem Ursprungsgestein
Orthogneise entstehen aus magmatischen Gesteinen. Sie haben als Vorläufer Granite oder Granitähnliche Gesteine. Insbesondere der Übergang von Granit zu Orthogneis ist sehr fließend, was auch die ähnlichen Eigenschaften erklärt.
Paragneise hingegen entstehen aus Sedimenten oder Sedimentgesteinen (Ablagerungsgesteine), zum Beispiel aus Grauwacken. Meist, aber nicht immer, sind sie grau-weiß gefärbt.
3. Unterscheidung nach dem Gefüge
Hier möchte ich euch speziell zwei Arten zeigen, welche es auch im Findlingsgarten zu sehen gibt.
Augengneis ist ein besonderes Gefüge, das speziell bei dem Gestein Gneis ausgebildet wird und als auffälligstes Merkmal die hellen Augen besitzt. Kennzeichnend für diese Gneisart ist das feinkörnige Gesamtbild des Gesteins - wie typisch und bekannt, in das aber elliptisch geformte, augenähnliche größere Minerale "eingefasst" sind und dem Gestein die typische Augentextur verleihen. In der Regel handelt es sich bei auffälligen "Augen" um deformierte, also verformte, helle Feldspate, meist in weiß oder rosa bis rot. Augengneise kommen nur bei den Orthogneisen vor. Diese Augen stellen Relikte des ehemaligen Magmatits in Form von Großkristallen dar.
Auslöser für die Deformierung war der bereits erwähnte gerichtete Druck. Er setzte eine Umkristallisation in Gang, bei der sich die Minerale neu ordneten. Ein Teil des Feldspatkristalls wanderten nach rechts und links in Bereiche, die weniger starkem Druck ausgesetzt waren.
Bändergneis ist eine weitere Gefügeart bei den Gneisen. In manchen Gneisen sind die Minerale in flache Ebenen ausgewalzt. Von der Seite zeigen solche Gesteine dann eine markante Streifung unterschiedlich gefärbter Bereiche. Die Bänderung ergibt sich aus einer Wechsellagerung heller, Feldspat- und Quarzreicher Streifen und dunkler, hauptsächlich Glimmer-führender Streifen. Die Stärke der einzelnen Bänder kann sehr unterschiedlich ausfallen.
Besondere Merkmale an den Gneisen in Tarp
Ein Xenolith ist ein Einschluss älteren Nebengesteins in einem Vulkanit oder Plutonit, dessen Entstehung mit der Bildung des Vulkanits oder Plutonits in keinem direkten Zusammenhang steht. Bei der Ansammlung von Magma in der Erdkruste oder im Erdmantel sowie beim Aufstieg an die Erdoberfläche können Teile des Umgebungsgesteins ein- bzw. abbrechen und von der Schmelze aufgenommen werden. Häufig handelt es sich bei Xenolithen um aus dem Untergrund mitbeförderte Fragmente von Nebengestein. Daher stellen sie ein (in vielen Fällen das einzige) Mittel dar, um tieferliegende Gesteinsschichten unmittelbar zu untersuchen.
Einige Gneise enthalten Pegmatitkristalle. Das hervorstechendste Merkmal dieser magmatischen Gesteinsgruppe und gleichzeitig Einteilungskriterium ist seine ausgeprägte Grobkörnigkeit mit Korngrößen von mehreren Zentimetern bis zu über einem Meter. Überwiegend bilden sie sogenannte Ganggesteine, gelegentlich auch Gesteinskörper in Linsenform. Pegmatit entsteht immer dann, wenn sich während der Kristallisation von Plutoniten in Magmen Bestandteile anreichern, die nicht mitkristallisiert werden können – das sind etwa Seltene Erden, Lithium aber auch Thorium oder Uran. Sind in der Restschmelze dann gleichzeitig leichtflüchtige Bestandteile enthalten (Wasser, Fluor, Bor, Phosphor) kommt es zur Bildung von Pegmatit.
Die Erklärung dafür ist relativ einfach: die leichtflüchtigen Bestandteile sorgen für eine starke Erniedrigung des Schmelzpunktes und machen die Schmelze noch flüssiger. Sie erstarrt deshalb viel langsamer und hat damit die Möglichkeit, sich in Klüfte von umgebendem Gestein hineinzubewegen, das bereits bei höheren Temperaturen erstarrt war. Auf diese Weise findet man Pegmatit in Form von Gängen und Schlieren auch gelegentlich in den Gneisen.
Schaut euch die kleine Gesteinssammlung genau an und beantwortet dann bitte vor dem Loggen die folgenden Fragen. Die Schilder enthalten nur eine Nummer und eine einfache Gesteinsbezeichnung. Die genauen Bezeichnungen findet ihr auf den großen Infotafeln. Für die Beantwortung der Aufgaben benötigt ihr nur das Listing, die kleinen Schilder am Stein mit den Nummern und eure Beobachtungsgabe.
1. Der große Findling Nummer 67 zeigt sehr anschaulich das Ergebnis der dynamischen Bedingungen und Vorgänge, unter denen metamorphe Gesteine entstehen können. Beschreibt seine Struktur. Welche im Listing vorgestellen besonderen Merkmale könnt ihr an ihm erkennen?
2. Wie würdet ihr den Gneis mit der Nummer 27 bezüglich seines Gefüges einordnen?
3. Schaut euch den Xenolith am Gestein Nummer 30 an. Wurde bei der Einbettung das Material aufgeschmolzen und ist somit in einem Übergang verbunden oder sind die beiden Gesteine hart abgegrenzt?
4. Handelt es sich beim Stein Nummer 31 um einen Orthogneis oder einen Paragneis? Begründet eure Antwort!
5. Schaut euch im Findlingsgarten nach einem Stein mit Pegmatitkristallen um. In welcher Form ist das Pegmatit enthalten: als Einzelkristalle, Gang oder Schlieren? Welche Größe haben diese Einzelkristalle?
6. Macht ein spoilerfreies Foto von euch/ eurem Maskottchen o.ä. mit eurem Lieblingsstein im Findlingsgarten!
Schickt eine Mail mit euren Antworten an mich! Nach dem Absenden der Antworten könnt ihr gleich loggen. Falls etwas nicht in Ordnung ist, melde ich mich. Ihr braucht nicht die Logfreigabe abwarten! Ich wünsche euch viel Spaß bei dieser geologischen Entdeckungsreise!
Quellen: wikipedia, Strand_und_Steine.de, kristallin.de, steine-und-minerale.de, chemie.de, steinrein.com, eigene Fotos