Gneise:
Gneise sind metamorphe Gesteine.
Gneise entstehen durch gerichteten
Druck, wie er bei Gebirgsbildungen auftritt. Sie sind Produkte
geologischer Prozesse, die große Gebiete betreffen und als
Regionalmetamorphosen bezeichnet werden.
Das Gefüge von Gneisen bildet sich im festen Zustand.
Die vorhandenen Minerale werden während der Metamorphose verformt und
kristallisieren zum Teil neu. Einige Minerale entstehen überhaupt erst als Reaktion auf die hohen Drücke und
Temperaturen. Solche Minerale können als Barometer bzw. Thermometer für
die erreichten Bedingungen benutzt werden.
Das Gestein als Ganzes zeigt ein deformiertes und gestrecktes Gefüge:
Oben und unten: Typische Gneisgefüge.
Gneise enthalten immer einen maßgeblichen Anteil an hellen Mineralen.
Das ist in der Regel Feldspat und Quarz, es kann aber auch Nephelin oder
Cordierit neben den Feldspäten vorkommen. Das dunkle Mineral ist meist Biotit,
gelegentlich kommt auch Amphibol in Gneisen
vor.
Eine Mindestmenge an hellen Mineralen ist nicht exakt definiert. Als
Richtschnur kann ein unterer Gehalt von etwa 20 % Feldspat plus Quarz
(bzw. Foid) angenommen werden.
Gneise sind meist helle Gesteine.
Gneise werden in Abhängigkeit
von ihrem Ausgangsmaterial (Edukt) als Paragneise oder als Orthogneise
bezeichnet. Ein Paragneis ist aus einem Sediment oder einem
Sedimentgestein hervorgegangen und oft, aber nicht immer, grau-weiß
gefärbt.
Orthogneise werden aus magmatischen Gesteinen gebildet. Meist, aber
nicht immer, sind Orthogneise rötlich gefärbt.
Neben dem Oberbegriff "Foliation" werden weitere Angaben zur näheren Beschreibung benutzt.
Solche
Bezeichnungen sind: "Augentextur", "Bänderung", "Lineation" oder "Flasergefüge".
Einige dieser Gefüge sehen Sie hier unterhalb:
Augengneis:
Das auffälligste Merkmal dieses Gesteins sind die weißen „Augen“. Dabei
handelt es sich um deformierte, also verformte Feldspäte.
Auslöser 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.
Solche geschützten Bereiche nennt man „Druckschatten“.
Die Druckschatten liegen neben den großen Einsprenglingen. Diese
keilförmigen, vom Druck etwas abgeschirmten Bereiche nahmen einen Teil des
Kalifeldspats auf. Das Ergebnis ist die seitlich
ausgeschwänzte Form der hellen Feldspäte. Dieser Prozeß spielte sich im
festen Gestein ab und bedurfte langer Zeiträume.
Die Minerale schmelzen nicht, wenn die hier gezeigten Gefüge entstehen.
Eine beginnende Gesteinsschmelze würde zur Bildung eines
Migmatits
führen, dessen Gefüge deutlich anders aussieht. Diese Gesteine werden in
einer gesonderten Gruppe zusammengefaßt.
Die Gneisgefüge werden nicht durch den Druck von oben verursacht.
Das Gewicht des überlagernden
Gesteins wirkt auch in großer Tiefe in
alle Richtungen gleich, ebenso wie in einer Flüssigkeit.
Gneisgefüge entstehen durch den gerichteten, also
einseitigen Druck, wie er bei der Faltung von Gesteinen auftritt.
Wenn bei einer Gebirgsbildung ganze Kontinente aufeinander gepreßt und
übereinander geschoben werden, verformen sich Gesteine in große
Einheiten. Dabei treten Scherbelastungen und seitlicher Versatz auf. Das
Gestein zerfällt in Lagen, die sich seitlich gegeneinander bewegen.
Schaut man auf den Schnitt eines Buches, kann man diese Deformation von
Gesteinen anschaulich zu machen. (Fotos nach: Barth, Correns,
Eskola: Die Entstehung der Gesteine, Springer,
Berlin 1939)
2.
4.
Wird ein Buch gebogen, 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 im Gestein bei jeder Gebirgsbildung ab. Bei der Verschiebung und
Faltung vieler hundert Meter dicker Gesteinspakete ebenso wie im
allerkleinsten Bereich - sichtbar hier in den Handstücken.
Augengneis, hier als Orthogneis:
Das abgebildete Gestein ist
der Loftahammar-Gneisgranit. (Es stammt von der schwedischen
Ostseeküste,
nördlich von Västervik. Die Probe wurde mir von Herrn A. P. Meyer
überlassen.)
An diesem Gestein wird deutlich, daß die Bennennung von Gneisen einen
Spielraum bietet. Der Übergang von Granit zum Gneis ist unscharf.
Hier wurde bei der Namensgebung ("Gneisgranit") das Gewicht auf das
Ausgangsmaterial Granit gelegt. Es wäre auch möglich gewesen, das
deformierte Gefüge und die Metamorphose als das Wesentliche zu
betrachten und das Gestein nur "Gneis"
oder besser noch "Augengneis" zu nennen. An dieser Stelle hat der Erstbeschreiber einen Spielraum.
Wahrscheinlich würde man heute das metamorphe Gefüge stärker betonen.
Die Belastung der Gesteine kann so streng ausgerichtet
sein, daß die Verformung des Gesteins nahezu linear erfolgt. Das
Ergebnis sind sogenannte Stengelgneise. Ihre Deformation wird auch als „Lineation“
bezeichnet.
Das nächste Bild zeigt links die Seitenansicht, rechts die
Stirnseite.
Die Minerale sind extrem gestreckt und linear ausgerichtet.
(Geschiebe aus Groß Pampau, Schleswig-Holstein)
Die Bänderung in diesem Geschiebe ist schmal und kann in anderen
Gesteinen auch
wesentlich breiter ausfallen.
Zum Alter von Gneisen:
Bis Gneise als Anstehendes im Gelände
sichtbar werden, vergehen sehr lange Zeiträume.
Da Gneise an der Basis von Gebirgen gebildet werden, muß erst das
darüberliegende Deckgebirge abgetragen werden, bevor diese Gesteine
sichtbar werden. Gneise sind daher immer alte
Gesteine. Ihr Vorkommen zeigt an, daß tiefliegende Teile alter Gebirge freigelegt
sind.
Der hohe Anteil an Gneisen im nordischen Geschiebe ist dem Alter des
skandinavischen Grundgebirges geschuldet. In Schweden, Norwegen und
Finnland liegen heute
die unteren Stockwerke von mehreren, sehr alten Gebirgszügen bloß. Dort wurden über
viele hundert Millionen Jahre hin mehrere Kilometer (!) Gestein
abgetragen. Die Hauptarbeit hat dabei die Verwitterung geleistet. Die
Gletscher der Eiszeiten hatten daran
nur einen sehr kleinen Anteil.
Auffällige Minerale in Gneisen:
Je nach ihrer Zusammensetzung und Entstehung können Gneise besondere
Minerale enthalten.
Zwei seien hier besonders hervorgehoben: Granat
und Cordierit.
Beide sind immer wieder in Gneisen enthalten. Granat ist dabei
wesentlich auffälliger. Granat und Cordierit
benötigen Aluminium zu ihrer Bildung. Da Sedimente und Sedimentgesteine
oft einen erhöhten Aluminiumanteil haben, ist das
Vorkommen von Granat oder Cordierit ein deutlicher Hinweis
auf eine sedimentäre Vorgeschichte des Gesteins. Gneise mit Granat
und/oder Cordierit sind deshalb
meist Paragneise.
Mehr zu diesen Gesteinen finden Sie auf zwei separaten Seiten:
Granatgneise
und Cordieritgneise
Zur Benennung von Gneisen:
Mit dem Begriff "Gneis" sind immer metamorphe Gefüge verknüpft,
in denen eine
Einregelung der Minerale erkennbar ist.
Weiterhin müssen helle Minerale einen
gesteinsprägenden Anteil ausmachen.
Dunkle Minerale, insbesondere
Glimmer, dürfen im Gestein nicht dominieren, denn ein hoher Anteil an
Glimmern verstärkt die Teilbarkeit des Gesteins. Eine gute
Teilbarkeit
rückt das Gestein in die Nähe der kristallinen Schiefer. Ein Schiefer
ist per Definition
ein dünnplattig spaltbares Gestein.
Ein Gneis dagegen zeichnet sich durch eine deutlich schlechtere
Teilbarkeit aus. Er zerbricht beim Spalten in dickplattige oder brockige Stücke.
Die Bezeichnungen der
Gneise unterliegen den Regeln der
Benennung von metamorphen Gesteinen.
Diese erfolgt nach einem Baukastenprinzip:
Die zu nennenden Minerale werden dabei in der Reihe ihres ansteigenden
Gehaltes im Gestein dem Stammbegriff vorangestellt. Das Mineral mit dem
höchsten Gehalt steht dann direkt vor dem eigentlichen Gesteinsnamen,
der niedrigste Anteil steht ganz vorn am Anfang.
Bei einem Mineralgehalt von mehr als 5 %, wird das
Mineral Teil des Gesteinsnamens.
Liegt der Gehalt eines Minerals unter 5 %, wird es mit dem Zusatz
"-führend" vorangestellt.
Beispiele:
Ein "Cordieritgneis" enthält mehr als 5 % Cordierit.
Ein "cordieritführender Gneis" dagegen enthält weniger als 5 % Cordierit.
Ein "sillimanitführender Granat-Cordieritgneis" enthält
die Nebenminerale Sillimanit, Granat und Cordierit.
Die Reihenfolge spiegelt den Gehalt wider: Sillimanit ist am wenigsten
enthalten, dann folgt Granat und das häufigste Nebenmineral ist Cordierit .
Da Minerale mit mehr als 5 % Teil des Namens werden, geht schon aus dem
Namen hervor, daß das Gestein mehr als 5 % Granat und Cordierit
enthält.
Das Mineral mit dem höchsten Anteil steht direkt vor dem Hauptnamen -
hier ist es der Cordierit.
Der Gehalt an
Sillimanit liegt unter 5 %. Deshalb:
"sillimanitführend".
Die im Gneis immer enthaltenen Grundbausteine, also Feldspäte, Quarz und
+/- dunkle Minerale, werden nicht extra genannt. Sie sind bereits im
Wort "Gneis" mitgedacht.
Für Einzelheiten zu diesem Thema sei verwiesen auf:
VINX: Gesteinsbestimmung im Gelände, Elsevier 2005, Seiten 343 ff.