Ablauf der Gesteinsmetamorphose - Wie geht die Veränderung des Mineralbestands vor sich?
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Ein vereinfachtes Modell der Fluid-gestützten Diffusion zeigt die nebenstehende Abbildung. Stadium A stellt den Ausgangszustand dar mit vier Kristallen, die jeweils aus zwei Komponenten (Ionen oder Molekülen) bestehen. Im Vergleich zur Natur sind die Komponenten viel zu groß. Dies verdeutlicht die Berechnung der Anzahl der Si-Ionen, die ein cm³ Tiefquarz (SiO2) enthält. Die molare Masse von SiO2 beträgt 60,48 g und die Dichte von Tiefquarz 2,65 gcm-3. Daraus folgt, dass ein mol SiO2 ein Volumen von 60,48g/2,65gcm-3 = 22,82 cm3 hat.
Ein mol SiO2 besteht immer aus 6,023 x 1022 SiO2-Molekülen, die wiederum aus 6,023 x 1022 Si-Ionen und 12,046 x 1022 O-Ionen zusammengefügt sind. Diese Zahl an Si-Ionen verteilt sich nach unserer Rechnung auf 22,82 cm³. Ein einziger cm³ SiO2 muss somit 6,023 x 1022 / 22,82 = 2,64 x 1021 Si-Ionen enthalten. Das Volumen eines einzelnen Si-Ions lässt sich nun sehr leicht als für uns eigentlich unvorstellbar klein erkennen. Die angestellte Rechnung sollte auch zeigen, dass die Fluidkanäle, die in der Abbildung viel Platz einnehmen, in der Natur sehr dünn sein können (wenige Ionenradien!) und dennoch einen effektiven Stofftransport garantieren.
Stadium B zeigt den beginnenden Zerfall der existierenden Minerale in Komponenten, die in den Fluidkanälen abtransportiert werden. Lokal entstehen aus den angebotenen Komponenten neue Minerale mit anderer Zusammensetzung.
Im Stadium C ist die Bildung neuer Minerale und der gleichzeitig erfolgende Zerfall der alten Minerale weit fortgeschritten. Die metamorphe Reaktion, die sich als chemische Gleichung
Mineral A + Mineral B = Mineral C + Mineral D
ausdrücken lässt, ist gerade dabei, den Mineralbestand des Gesteins zu verändern.
Metamorphe Reaktionen sind nicht immer so einfach. Wenn Sie mehr darüber wissen wollen, klicken Sie hier [Dieses Link ist gegenwärtig nicht aktiv]. Sie sollten sich aber vorher mit den Faktoren, die die Gesteinsmetamorphose steuern, vertraut machen. Diese behandelt das folgende Kapitel.
