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Die '''Metamorphe Fazies''' ist die Einteilung von [[Metamorphes Gestein|metamorphen Gesteinen]] nach den [[Mineral]]en, die sich bei den während der [[Metamorphose (Geologie)|Metamorphose]] herrschenden [[Druck (Physik)|Druck]]-[[Temperatur]]-Bedingungen bilden können. Gesteine mit bestimmten Mineralen können über diese Bedingungen speziellen [[Tektonik|tektonischen]] Umgebungen zugeordnet werden.

== Geschichte ==
Der Name ''[[Fazies]]'' wurde zunächst für die Gesamtheit der Ablagerungsbedingungen bei der Bildung von [[Sedimente und Sedimentgesteine|Sedimentgesteinen]] im Jahr 1838 vom [[Schweiz]]er Geologen [[Amanz Gressly]] geprägt. Entsprechend dieser sedimentären Fazies definierte der finnische [[Petrologie|Petrologe]] [[Pentti Eskola (Geologe)|Pentti Eskola]] nach einigen entsprechenden Veröffentlichungen zwischen 1910 und 1920 im Jahr 1921 eine Reihe von metamorphen Fazies. Seine Klassifikation wurde in den 1970ern vom [[Neuseeland|neuseeländischen]] Geologen [[Francis John Turner]] weiter verfeinert.

== Definition ==
Eine Gruppe von metamorphen Gesteinen, deren Auftreten durch typische Mineralvergesellschaftungen charakterisiert sind, die bei unterschiedlicher Protolithzusammensetzung unter nahezu gleichen physikalisch-chemischen Bedingungen kristallisiert sind, heißt „metamorphe Fazies“. Unter „nahezu gleichen physikalisch-chemischen Bedingungen“ seien insbesondere „nahezu gleiche thermodynamische Bedingungen“ (Druck, Temperatur, Abkühlgeschwindigkeit) verstanden, aber auch das gleiche Ausmaß des Gelöstseins bzw. der Abwesenheit von reaktiven Gasen in der Schmelze (sofern vorhanden) ebenso wie der gleiche Metamorphosetyp. (Einzelheiten siehe unten.)

== Grundprinzipien ==
Die verschiedenen metamorphen Fazies werden durch die mineralogische Zusammensetzung eines Gesteins definiert. Wenn sich Druck oder Temperatur in einem Gesteinskörper ändern, kann dieser in eine andere metamorphe Fazies wechseln, indem einige Mineralparagenesen (= Vergesellschaftungen) instabil oder metastabil werden und sich neue Minerale bilden. Die Umwandlung hängt von verschiedenen Umständen ab, so etwa von der [[Kinetik (Chemie)|Reaktionskinetik]], der [[Aktivierungsenergie]] der Reaktion und der Menge an [[Fluid]]en, die im Gestein vorhanden sind.

Die Minerale in einem metamorphen Gestein und ihre Altersbeziehungen können an Gesteins-[[Dünnschliff]]en im optischen [[Mikroskop]] oder im [[Rasterelektronenmikroskop]] untersucht werden. Neben der Faziesbezeichnung eines Gesteinskörpers haben sich für die Beschreibung eines metamorphen Gesteins oder eines ganzen [[Terran]]es die [[Englische Sprache|englischen]] Abkürzungen für die vorherrschenden Druck- und Temperaturbedingungen eingebürgert. Je nach der Stärke dieser Bedingungen werden die Abkürzungen LT, MT, HT, LP, MP, HP und Kombinationen davon verwendet (Zusammensetzung aus '''''L'''ow'', '''''M'''edium'' oder '''''H'''igh'' mit '''''P'''ressure'' oder '''''T'''emperature''). Seit den 1980ern werden zusätzlich die Abkürzungen UHP ('''''U'''ltra'' '''''H'''igh'' '''''P'''ressure'') und UHT ('''''U'''ltra'' '''''H'''igh'' '''''T'''emperature'') für Gesteine verwendet, die extremen Druck- oder Temperaturbedingungen ausgesetzt waren.

Welche Minerale bei gegebenen Druck- und Temperaturbedingungen gebildet werden, hängt von der ursprünglichen Zusammensetzung des [[Protolith]]en ab, also vom Ausgangsgestein vor der Metamorphose. So haben zum Beispiel [[Carbonat]]-Gesteine eine andere mineralogische Zusammensetzung als etwa [[Basalt]]-[[Lava]], und ein [[Metapsammit]]<ref>Die Vorsilbe Meta- bezeichnet in der Petrologie ein umgewandeltes Gestein: ein Metapelit ist ein metamorpher Pelit (Tonstein)</ref> unterscheidet sich von einem [[Metapelit]]. Es bilden sich bei gleichen Metamorphosebedingungen folglich andere Minerale.

Die im Folgenden beschriebenen metamorphen Fazies lassen sich nach den auftretenden Mineralen weiter unterteilen. Die so entstehenden metamorphen Subfazies werden wie die Übergruppen nach den charakteristischen Mineralen benannt. So kann etwa die Grünschiefer-Fazies weiter unterteilt werden in die Quarz-Albit-Muskovit-Chlorit-Subfazies, die Quarz-Albit-Epidot-Biotit-Subfazies oder die Quarz-Albit-Epidot-Almandin-Subfazies.

== Mineral-Paragenesen (= Mineral-Vergesellschaftungen) ==
Anders als beim Konzept der metamorphen Zonen (Barrow 1893), bei der jede Zone durch charakteristische Minerale (Indexminerale) definiert wird, basiert das Konzept der metamorphen Fazies auf typischen Mineral-Paragenesen, deren Auftreten die Fazies bestimmt.

Beispiele für Indexminerale sind die Al2SiO5- [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Polymorphen]]. Bei entsprechendem Gesamtchemismus des Gesteins (Al- und Si-reich) liegen je nach Druck- und Temperaturbedingungen entweder Andalusit, Kyanit (Disthen) oder Sillimanit vor. [[Andalusit]] ist stabil bei niedrigem Druck, [[Kyanit]] ist stabil bei hohem Druck und relativ niedriger Temperatur und [[Sillimanit]] ist stabil bei hoher Temperatur.

Im Gegensatz zu Indexmineralen haben Mineral-Paragenesen kleinere Stabilitätsbereiche. So zeigt beispielsweise die Paragenese Jadeit (NaAlSi2O6) + Quarz einen hohen Druck an, während Jadeit ohne Quarz auch bei niederen Drücken stabil ist. Erschwert wird die genaue Festlegung der metamorphen Fazies dadurch, dass die Indexminerale nicht immer mit bloßem Auge sichtbar sind, sie können sogar ganz fehlen, wenn das Gestein nicht die zu ihrer Bildung nötige chemisch-mineralogische Zusammensetzung aufweist.

== Metamorphe Fazies und ihre Minerale ==
{| style="float: right; margin: 10px; border: 1px #CCCCCC solid; background: #F9F9F9;"
|<div style="position:relative;">
[[Datei:Metamorphic facies blanc.svg|450px]]
{{Image label|x=0.82|y=0.15|scale=350|text=[[Eklogit]]-Fazies}}
{{Image label|x=0.44|y=0.48|scale=350|text=[[Blauschiefer]]-Fazies}}
{{Image label|x=0.53|y=0.7|scale=350|text=[[Grünschiefer]]- Fazies}}
{{Image label|x=0.25|y=0.2|scale=350|text=nicht verwirklicht}}
{{Image label|x=0.35|y=0.66|scale=350|text=[[Prehnit]]-}}
{{Image label|x=0.35|y=0.69|scale=350|text=[[Pumpellyit]]- Fazies}}
{{Image label|x=0.25|y=0.84|scale=350|text=[[Zeolithgruppe|Zeolith]]-Fazies}}
{{Image label|x=1.1|y=0.54|scale=350|text=[[Granulit]]- Fazies}}
{{Image label|x=0.75|y=0.59|scale=350|text=[[Amphibolit]]- Fazies}}
{{Image label|x=0.66|y=0.89|scale=350|text=[[Hornfels]]-Fazies}}
{{Image label|x=1.05|y=0.89|scale=350|text=[[Sanidin]]it-Fazies}}
{{Image label|x=0.02|y=0.4|scale=350|text=[[Druck (Physik)|P]]}}
{{Image label|x=0.02|y=0.43|scale=350|text=([[Bar (Einheit)|Kilobar]])}}
{{Image label|x=0.6|y=1.01|scale=350|text=[[Temperatur|T]] ([[Grad Celsius|°C]])}}
{{Image label|x=0.18|y=0.97|scale=350|text=0}}
{{Image label|x=0.26|y=0.97|scale=350|text=100}}
{{Image label|x=0.37|y=0.97|scale=350|text=200}}
{{Image label|x=0.48|y=0.97|scale=350|text=300}}
{{Image label|x=0.59|y=0.97|scale=350|text=400}}
{{Image label|x=0.7|y=0.97|scale=350|text=500}}
{{Image label|x=0.81|y=0.97|scale=350|text=600}}
{{Image label|x=0.91|y=0.97|scale=350|text=700}}
{{Image label|x=1.02|y=0.97|scale=350|text=800}}
{{Image label|x=1.13|y=0.97|scale=350|text=900}}
{{Image label|x=1.23|y=0.97|scale=350|text=1000}}
{{Image label|x=0.13|y=0.92|scale=350|text=0}}
{{Image label|x=0.13|y=0.831|scale=350|text=2}}
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{{Image label|x=0.13|y=0.564|scale=350|text=8}}
{{Image label|x=0.11|y=0.475|scale=350|text=10}}
{{Image label|x=0.11|y=0.386|scale=350|text=12}}
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{{Image label|x=0.11|y=0.119|scale=350|text=18}}
{{Image label|x=0.11|y=0.03|scale=350|text=20}}
</div>
|-
|Diagramm der verschiedenen metamorphen Fazies im [[Druck (Physik)|Druck]]-[[Temperatur]]-Raum. Das Diagramm gibt die in der [[Erdkruste]] und im [[Oberer Erdmantel|Oberen Mantel]] herrschenden Verhältnisse wieder.
|}
=== Zeolith-Fazies (LP/LT) ===

Die Zeolith-Fazies ist die metamorphe Fazies mit dem niedrigsten [[Metamorphosegrad]]. Sie schließt an das Druck- und Temperaturfeld der [[Diagenese]] an und ist nach der Gruppe der [[Zeolithgruppe|Zeolithe]] benannt, die aus stark [[Hydratation|hydratisierten]] [[Gerüstsilikate|Tektosilikaten]] aufgebaut wird. Charakteristisch für die Zeolith-Fazies sind folgende Minerale:

In metamorphen [[Magmatisches Gestein|magmatischen Gesteinen]] und [[Grauwacke]]n:
* [[Heulandit]] + [[Analcim]] + [[Quarz]] ± [[Tonmineral]]e
* [[Laumontit]] + [[Albit]] + Quarz ± [[Chloritgruppe|Chlorit]]

In Meta[[pelit]]en:
* [[Muskovit]] + Chlorit + Albit + Quarz

=== Prehnit-Pumpellyit-Fazies (LP/LT) ===

Die Prehnit-Pumpellyit-Fazies zeugt von etwas höheren Drücken und Temperaturen als die Zeolith-Fazies. Sie ist nach den Mineralen [[Prehnit]] (ein [[Calcium|Ca]]-[[Aluminium|Al]]-[[Schichtsilikate|Phyllosilikat]]) und [[Pumpellyit]] (ein [[Gruppensilikate|Sorosilikat]]) benannt. Charakteristisch für die Prehnit-Pumpellyit-Fazies sind folgende Minerale:

In metamorphen magmatischen Gesteinen und Grauwacken:
* Prehnit + Pumpellyit + Chlorit + Albit + Quarz
* Pumpellyit + Chlorit + [[Epidot]] + Albit + Quarz
* Pumpellyit + Epidot + [[Stilpnomelan]] + Muskovit + Albit + Quarz

In Metapeliten:
* Muskovit + Chlorit + Albit + Quarz

=== Grünschiefer-Fazies (MP/MT) ===

Die Grünschiefer-Fazies ist die Fazies von mittleren Drücken und Temperaturen. Ihr Name geht auf die typische [[Schieferung|schiefrige]] [[Textur (Geologie)|Textur]] der Gesteine zurück und auf die grüne Farbe der Minerale [[Chloritgruppe|Chlorit]], [[Epidot]] und [[Aktinolith]]. Charakteristisch für die Grünschiefer-Fazies sind folgende Minerale:

In Meta[[Basisches Gestein|basiten]]:
* Chlorit + Albit + Epidot ± Aktinolith, Quarz, Titanit

In Metagrauwacken:
* Albit + Quarz + Epidot + Muskovit ± Stilpnomelan

In Metapeliten:
* Muskovit + Chlorit + Albit + Quarz
* [[Chloritoid]] + Chlorit + Muskovit + Quarz ± [[Paragonit]]
* [[Biotit]] + Muskovit + Chlorit + Albit + Quarz + [[Mangan|Mn]]-[[Granat]] ([[Spessartin]])

In [[Silicium|Si]]-reichen [[Dolomit (Gestein)|Dolomiten]]:
* [[Dolomit (Mineral)|Dolomit]] + Quarz

=== Amphibolit-Fazies (MP/MT-HT) ===

Die Amphibolit-Fazies ist eine Fazies der mittleren Drücke und durchschnittlichen bis hohen Temperaturen. Die Benennung geht auf das Mineral [[Amphibol]] und das zu großen Teilen daraus bestehenden Gestein [[Amphibolit]] zurück, das sich bei diesen Bedingungen bildet. Charakteristisch für die Amphibolit-Fazies sind folgende Minerale:

In Metabasiten:
* [[Hornblende]] + [[Plagioklas]] ± Epidot (nur in der unteren Amphibolit-Fazies), [[Granat]], [[Cummingtonit]], [[Diopsid]], Biotit, [[Ilmenit]]

In Metapeliten:
* Muskovit + Biotit + Quarz + Plagioklas ± Granat, [[Staurolith]], [[Kyanit]]/[[Sillimanit]]

In Si-reichen Dolomiten:
* Dolomit + [[Calcit]] + [[Tremolit]] ± [[Talk (Mineral)|Talk]] (niedrigere Drücke und Temperaturen)
* Dolomit + Calcit + [[Diopsid]] ± [[Forsterit]] (höhere Drücke und Temperaturen)

=== Granulit-Fazies (MP/HT) ===

Die [[Granulit]]-Fazies ist die Fazies mit dem höchsten Metamorphosegrad im Feld der mittleren Drücke. Die Tiefe ihres Auftretens unter der Erdoberfläche ist nicht konstant. Ein charakteristisches Mineral dieser Fazies und auch der nachfolgenden Pyroxen-Hornblende-Fazies ist [[Orthopyroxen]]. Typisch für die Granulit-Fazies sind folgende Minerale:

In Metabasiten:
* [[Orthopyroxen]] + [[Klinopyroxen]] + Hornblende + Plagioklas ± Biotit
* Orthopyroxen + Klinopyroxen + Plagioklas ± Quarz
* Klinopyroxen + Plagioklas + Granat ± Orthopyroxen (höherer Druck)

In Metapeliten:
* Granat + [[Cordierit]] + Sillimanit + [[Feldspat|Kalifeldspat]] + Quarz ± Biotit
* [[Sapphirin]] + Orthopyroxen + [[Feldspat|Kalifeldspat]] + Quarz ± [[Osumilith]] (bei sehr hoher Temperatur)

=== Blauschiefer-Fazies (MP-HP/LT) ===
Die [[Blauschiefer]]-Fazies zeigt relativ niedrige Temperaturen, aber hohen Druck an. Diese Bedingungen sind vor allem in [[Subduktionszone]]n verwirklicht. Die Fazies ist nach dem schiefrigen Charakter des Gesteins benannt und den blauen Indexmineralen [[Glaukophan]] und [[Lawsonit]]. Charakteristisch für die Blauschiefer-Fazies sind folgende Minerale:

In Metabasiten:
* [[Glaukophan]] + [[Lawsonit]] + Chlorit + [[Titanit|Sphen]] ± [[Epidot]] ± [[Phengit]] ± Paragonit, [[Omphazit]]

In Metagrauwacken:
* Quarz + [[Jadeit]] + Lawsonit ± Phengit, Glaukophan, Chlorit

In Metapeliten:
* Phengit + Paragonit + [[Carpholit]] + Chlorit + Quarz

In Karbonatgesteinen ([[Marmor]]):
* [[Aragonit]]

=== Eklogit-Fazies (HP/HT/UHP) ===

Die Eklogit-Fazies ist die Fazies der höchsten Drücke und hoher Temperaturen (> 450 °C). Der Name geht auf das Gestein [[Eklogit]] zurück, das unter solchen Bedingungen entsteht. Charakteristisch für die Eklogit-Fazies sind folgende Minerale:

In Metabasiten:
* Omphazit + Granat ± Kyanit, Quarz, Hornblende, [[Zoisit]]

In Meta[[granodiorit]]en:
* Quarz + Phengit + Jadeit/Omphazit + Granat

In Metapeliten:
* Phengit + Granat + Kyanit + Chloritoid (Mg-reich) + Quarz
* Phengit + Kyanit + Talk + Quarz ± Jadeit

Ultrahochdruckmetamorphose ist dann gegeben, wenn anstatt Quarz [[Coesit]] vorliegt.

=== Albit-Epidot-Hornfels-Fazies (LP/LT-MT) ===
Die Albit-Epidot-Hornfels-Fazies ist eine Fazies bei niedrigem Druck und verhältnismäßig niedriger Temperatur. Sie ist nach [[Albit]] und [[Epidot]] benannt, obwohl diese Minerale auch in anderen metamorphen Fazies stabil sind. [[Hornfels]] ist ein Gestein der [[Kontaktmetamorphose]], ein Prozess, der charakteristischerweise hohe Temperaturen bei niedrigem Druck in geringer Tiefe aufweist. Charakteristisch für die Albit-Epidot-Hornfels-Fazies sind folgende Minerale:

In Metabasiten:
* Albit + Epidot + Actinolit + Chlorit + Quarz

In Metapeliten:
* Muskovit + Biotit + Chlorit + Quarz

=== Hornblende-Hornfels-Fazies (LP/MT) ===
Die Hornblende-Hornfels-Fazies weist die gleichen niedrigen Drücke auf wie die Albit-Epidot-Hornfels-Fazies, zeugt aber von etwas höheren Temperaturen. Obwohl die Fazies nach dem Mineral Hornblende benannt wurde, ist dieses nicht auf die Hornblende-Hornfels-Fazies beschränkt. Charakteristisch für die Hornblende-Hornfels-Fazies sind folgende Minerale:

In Metabasiten:
* Hornblende + Plagioklas ± Diopsid, [[Anthophyllit]]/Cummingtonit, Quarz

In Metapeliten:
* Muskovit + Biotit + [[Andalusit]] + Cordierit + Quarz + Plagioklas

In K2O-armen Metasedimenten oder metamorphen magmatischen Gesteinen:
* Cordierit + Anthophyllit + Biotit + Plagioklas + Quarz

In Si-reichen Dolomiten:
* Dolomit + Calcit + Tremolit ± Talk

=== Pyroxen-Hornfels-Fazies (LP/MT-HT) ===
Die Pyroxen-Hornfels-Fazies ist ebenfalls eine Fazies der Kontaktmetamorphose und weist unter den Vertretern dieser Metamorphoseart zusammen mit der Sanidinit-Fazies die höchsten Temperaturen auf. Sie wird wie die Granulit-Fazies durch das Mineral Orthopyroxen gekennzeichnet. Charakteristisch für die Pyroxen-Hornfels-Fazies sind folgende Minerale:

In Metabasiten:
* Orthopyroxen + Clinopyroxen + Plagioklas ± [[Olivin]] oder Quarz

In Metapeliten:
* Cordierit + Quarz + Sillimanit + K-Feldspat ([[Orthoklas]]) ± Biotit
* Cordierit + Orthopyroxen + Plagioklas ± Granat, [[Spinell]]

In Karbonatgesteinen:
* Calcit + Forsterit ± Diopsid, [[Periklas]]
* Diopsid + [[Grossular]] + [[Wollastonit]] ± [[Vesuvianit]]

=== Sanidinit-Fazies (LP/HT) ===
Die Sanidinit-Fazies ist eine seltene Fazies der extrem hohen Temperaturen und niedrigen Drücke, die nur bei ganz besonderen Bedingungen bei der Kontaktmetamorphose auftritt. Aufgrund der hohen Temperaturen schmilzt das Gestein teilweise und es kommt zur Bildung von [[Glas]]. Die Fazies ist nach dem Mineral [[Sanidin]], das charakteristisch für das danach benannte Gestein Sanidinit ist. Charakteristisch für die Sanidinit-Fazies sind folgende Minerale:

In Metapeliten:
* Cordierit + [[Mullit]] + [[Sanidin]] + [[Tridymit]] (oft in Quarz umgewandelt) + Glas

In Carbonaten:
* Wollastonit + [[Anorthit]] + Diopsid
* [[Monticellit]] + [[Melilith]] ± Calcit, Diopsid (auch [[Tilleyit]], [[Spurrit]], [[Merwinit]], [[Larnit]], [[Wadalit]], [[Chlormayenit]], [[Fluormayenit]] und andere seltene [[Calcium|Ca]]- oder [[Calcium|Ca]]-[[Magnesium|Mg]]-Silikate.)

== Siehe auch ==
* [[Epizone]], [[Mesozone]], [[Katazone]]

== Literatur ==
* M. Okrusch, S. Matthes: ''Mineralogie.'' 8., vollst. überarb. und aktualisierte Auflage. Springer-Verlag, Berlin u. a. 2009, ISBN 978-3-540-78200-1.
* Anthony R. Phillpots: ''Principles of Igneous and Metamorphic Petrology.'' Prentice Hall, 1990, ISBN 0-13-691361-X.
* P. McL. D. Duff: ''Holmes' Principles of Physical Geology.'' Cheltenham 1998, ISBN 0-7487-4381-2.
* W. A Visser: ''Geological Nomenclature.'' Nijhoff, 1980, ISBN 90-313-0407-7.
* {{bibISBN|3827414458|Seite=140}}

== Weblinks ==
* {{Webarchiv | url= http://www.geo.fu-berlin.de/fb/e-learning/petrograph/metamorphite/lesen/me_einfuehrung_13/index.html | archive-is= 20130105 | text=''Unterteilung nach dem Konzept der metamorphen Fazies.''}} Lernportal zum Mineral- und Gesteinsbestimmungspraktikum der Freien Universität Berlin
* Raymond Bonnett, Akiho Miyashiro: [https://books.google.de/books?id=d_3Gx6zCwK4C&pg=PA184&hl=de ''Metamorphic petrology. Chapter 7: The concept and system of metamorphic facies.''] CRC Press, 1994, S. 184 ff. (englisch)
* Dave Waters: {{Webarchiv | url= http://teachserv.earth.ox.ac.uk/courses/es2-metrock/1metfac.html | wayback= 20080430153652| text=''Metamorphic facies.''}}

== Anmerkungen ==
<references />

[[Kategorie:Metamorphes Gestein| ]]
[[Kategorie:Petrologie]]

Metamorphe Fazies - Versionsgeschichte

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