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Gneis

metamorphes Gestein mit Paralleltextur
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Die Gneise (alte sächsische Bergmannsbezeichnung aus dem 16. Jahrhundert, vielleicht zu althochdeutsch gneisto, mittelhochdeutsch ganeist(e), g(e)neiste „Funke“; bis in das frühe 19. Jahrhundert auch noch Gneus oder Geneus) sind metamorphe Gesteine mit Paralleltextur, die mehr als 20 % Feldspat enthalten.

Gebänderter Gneis
Gneissteinbruch am Rand des Pfälzerwaldes
Der Hexenstein ist ein Gneisblock im Bodensee bei Lindau

Entstehung, Vorkommen und Zusammensetzung

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Gneise entstehen durch Metamorphose, d. h. Umwandlung von Gestein unter hohem Druck und bei hohen Temperaturen. Das Ausgangsmaterial wird von vielen Gesteinsschichten überlagert. An die Oberfläche kommt Gneis folglich nur dann, wenn entweder das überliegende Material erodiert ist oder ehemals tiefliegende Schichten durch Tektonik an die Oberfläche gehoben wurden.

Gneise sind weltweit verbreitet und finden sich häufig in den alten Kernen (Kratonen) der Kontinente, wo sie durch tiefreichende Erosion freigelegt wurden. In der Regel haben diese Gesteine seit ihrer Entstehung mehrere Phasen der Umwandlung (Regionalmetamorphosen) mitgemacht. Sie bilden die ältesten Gesteinsformationen der Erde, beispielsweise den Acasta-Gneis aus dem Hadaikum (4.030 mya) im westlichen Kanadischen Schild und den Gneise enthaltenden Nuvvuagittuq-Grünsteingürtel (möglicherweise bis zu 4.400 mya) im östlichen Kanadischen Schild. Gneise treten auch in den Kristallinzonen jüngerer Faltengebirge auf, z. B. im Tauernfenster in den Zentralalpen.

Die Zusammensetzung der Gneise hängt vom Ausgangsgestein ab: Die wichtigsten Minerale im Gneis bilden sich nicht während der Metamorphose, sondern sind schon im Ausgangsmaterial vorhanden. Gneise bestehen hauptsächlich aus den in der folgenden Tabelle aufgeführten Mineralbestandteilen (in %).[1]

Gneis-Varietät Quarz Kalifeldspat Plagioklas Biotit Muskovit Cordierit Granat Sillimanit andere Dichte
(g/cm³)
Granodioritgneis 30 8 38 9 1 2,73
Graugneis 33 3 37 17 9 1 2,71
Biotit-Plagioklasgneis 31 4 38 14 12 1 2,70
Langflasriger Rotgneis 39 27 25 2 6 1 2,67
Dünnplattiger

Rotgneis

43 29 13 1 12 2 2,63
Quarzaugengneis 41 13 28 5 12 1 2,65
Aplitgneis 44 11 29 15 1 2,64
Plattiger, feinkörniger Paragneis 14 22 18 40 6 2,70
Schichtiger Zweiglimmergneis 16 31 31 20 2 2,68
Metatektischer

Graugneis

29 1 66 1 2 1 2,72
Cordieritgneis 20 25 40 13 2 2,74
Sillimanitgneis 14 18 1 26 14 14 4 20 6
Granatgneis 13 7 3 6 27 35 6

Das Gefüge schwankt zwischen fein- und grobkörnig bei mitunter gut sichtbarer Paralleltextur. Im letzteren Fall spricht man von eingeregelten Kristallen. Das Gestein kann dann lagig-flaserig bis grobschieferig und oft auffällig gebändert erscheinen. Im Gegensatz dazu gibt es Orthogneise mit schwach ausgebildeten Texturmerkmalen und relativ gleichmäßigen Kristallgrößen oder in der Grundmasse nur gering ausgeprägter Kristallinität.

Einteilung

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Augengneis. Rio de Janeiro, Brasilien
 
Augengneis, Karnataka, Indien
 
Paragneis, Serizzo

Gneise unterscheiden sich in ihrer mineralischen Zusammensetzung, in ihrem Gefüge und in ihrer Genese (Entstehungsgeschichte).

Mineralogisch unterscheiden sich die Gneise nach Art der vorhandenen Minerale. Unterschieden nach verschiedenen Glimmern kennt man zum Beispiel den Biotitgneis, den Muskovitgneis oder den aus beiden genannten Glimmern bestehenden Zweiglimmergneis. Bei hohen Anteilen von Cordierit oder Hornblende spricht man von Cordieritgneis oder Hornblendegneis.

Unabhängig davon kann man Gneise auch auf Grund ihres Gefüges unterscheiden: so kennt man Augengneise, wenn eine feinkörnigere Gesteinsmatrix größere Mineral-Einsprenglige „umfließt“ oder Flasergneise, wenn das Gefüge linienhaft-flaserig entwickelt ist und weniger flächenhaft-schiefrig. Oft sind Gneise deutlich gebändert.

Stark durchbewegte Schiefergneise (Glimmerschiefer) werden unter der Sammelbezeichnung Gneisphyllite zusammengefasst.[2]

Üblich ist darüber hinaus eine Unterscheidung der Gneise nach ihren Ausgangsgesteinen (Edukten).

  • Orthogneise stellen das metamorphe Umwandlungsprodukt von feldspat- und quarzreichen magmatischen Gesteinen wie z. B. Granit oder Granodiorit dar. Oftmals haben sie aber bereits mehrere Gesteinsumwandlungen durchgemacht (Polymetamorphose) und entstanden aus bereits vorliegenden Gneisen.

Granitgneis, Syenit- oder Geröllgneis unterscheiden sich von chemisch und mineralogisch identischen metamorphen Gesteinen (wie Metagranit etc.) nur durch ihr typisches, schiefriges Gefüge. Gneise werden auch nach dem Grad ihrer Metamorphose als Epi-, Meso- oder Katagneis unterschieden, je nachdem, welcher Druck und welche Temperatur bei ihrer Entstehung herrschten.

Das Schichtgefüge (Foliation) der Gneise entstehen durch Entmischung (Seigerung) von Lagen aus hellen Feldspäten, Quarz und dunklen Mineralen. Dies geschieht wegen der unterschiedlichen Plastizität bei unterschiedlichen Temperaturen. Schichtsilikate (insbesondere Biotit) neigen dazu, sich unter tektonischer Belastung durch seitliche Neukristallisation flächig einzuregeln. Quarz und Feldspäte bleiben eher körnig. Die räumliche Lage der Schieferungsflächen entspricht dabei der Richtung der maximalen tektonischen Scherkräfte.

Gneis als Naturstein

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Eigenschaften

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Beispiele für Gefügebilder von Gneisen (poliert) aus den Penninischen Decken zwischen Locarno und Domodossola
 
Verde Andeer

Oftmals werden Gneise auch als „Granit“ gehandelt, da sie sehr ähnliche technische Eigenschaften wie diese Gesteinsgruppe aufweisen. Sie haben allerdings eine durchwegs höhere Wasseraufnahme und bessere Biegezugwerte. Sie sind als Natursteine polierfähig und weitgehend frostbeständig. Die Feldspäte und Glimmer bestimmen die Farbe, und Quarz bestimmt die Abriebfestigkeit der Gneise. Schichtsilikate verleihen den Gneisen ihre gute Spaltfähigkeit, wenn sie lagenförmig im Gestein auftreten.
Wesentliche technisch-physikalische Parameter sind in der folgenden Tabelle am Beispiel von Erzgebirgs-Gneis zusammengefasst.[3]

Reindichte (g/cm³) Rohdichte (g/cm³) Wasseraufnahme (M% n. 72 h Lagerung) Drucktopffestigkeit (M%) 5 mm Siebdurchgang Abriebfestigkeit (M%) 5 mm Siebdurchgang Frostbeständigkeit (M%) < 2 mm n. 25facher Frostung Zylinderdruckfestigkeit (g/cm³)
2,70–2,79 2,65–2,72 0,4–1,3 8–16 17–24 0,1–0,8 1.100

Die technischen Unterschiede zwischen Para- und Orthogneisen sind minimal. In aller Regel sind die bunten Gneise entweder Migmatite oder Orthogneise, und die grauen Gneise sind Paragneise. Die hellen (fast weißen) „Gneise“ können auch Granulite sein.

Bekannte Natursteinsorten

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Hallandia (Migmatit aus Schweden)

Sonstiges

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Der Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler hat den Gneis zum Gestein des Jahres 2015 ernannt.[4]

Siehe auch

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Literatur

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  • Siegfried Matthes, Martin Okrusch: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde. Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-23812-3.
  • Roland Vinx: Gesteinsbestimmung im Gelände. Springer, Berlin, Heidelberg 2008, ISBN 978-3-8274-1925-5.
  • Gregor Markl: Minerale und Gesteine. Eigenschaften – Bildung – Untersuchung. Elsevier, München 2004, ISBN 3-8274-1495-4.
  • Hans Murawski: Geologisches Wörterbuch. Elsevier, München 2004, ISBN 3-8274-1445-8.
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Commons: Gneis – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Anmerkungen

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  1. ↑ Rudolf Jubelt, Peter Schreiter: Gesteinsbestimmungsbuch. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1977, Seite 84
  2. ↑ Rudolf Oberhauser, Franz Karl Bauer: Der Geologische Aufbau Österreichs. Springer, Wien 1980, S. 336 rechte Spalte.
  3. ↑ Otfried Wagenbreth: Naturwissenschaftliches Grundwissen für Ingenieure des Bauwesens. Technische Gesteinskunde. Verlag für Bauwesen Berlin 1977.
  4. ↑ LBEG Niedersachsen: Gestein des Jahres 2015: Pünktlich zur Ehrung taucht riesiger Gneis auf Pressemitteilung am 13. Januar 2015
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