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Die Familie der Gneise - perfektes Recycling der Natur

Die Gneise gehören zur Familie der Umwandlungsgesteine (Metamorphite). Bevor wir uns direkt mit den Gneisarten beschäftigen, etwas graue Theorie zu ihrer Entstehung. Allen metamorphen Gesteinen gemeinsam ist der variable Mineralbestand und z. T. wechselnde technische Daten, die häufig bereits innerhalb eines Vorkommens starken Schwankungen unterworfen sind. Speziell die höhermetamorphen Gesteine (Orthogneise, Migmatite) sind durch ein breites Spektrum im Erscheinungsbild gekennzeichnet und zählen damit neben den Tiefengesteinen zu den ansprechendsten und am meisten geschätzten Naturwerksteinen. Auch ihre techn. Eigenschaften nähern sich denen der Tiefengesteine mit zunehmender Metamorphose. Durch ihren unvorhersehbaren Mineralbestand in den Abbauzonen sind Metamorphite jedoch nicht mit den qualitativ homogenen Tiefengesteinen zu vergleichen. Dazu ein Beispiel: Ein Natursteinwerk hatte zwei Kashmirblöcke bekommen, die genau aneinander paßten. Beide kamen in das gleiche Gatter und wurden danach außen zwischengelagert. Ein Teil rostete, der andere nicht.

Was sind eigentlich Metamorphite?

Metamorphite sind die Gesteinsgruppe, die mit den vielfältigsten Farben und technischen Eigenschaften aufwarten kann. Das Wort „metamorph“ stammt aus dem griechischem und bedeutet „umgewandelt“. Bei der Umwandlung verschwinden die alten Kristalle und neue entstehen. Anders als bei der Bildung von Magmatiten (Tiefengesteine) und Sedimentiten (Ablagerungsgesteine) entstehen die metamorphen Gesteine aus bereits vorhandenen Gesteinen. Die Bildung der Tiefengesteine setzt immer eine flüssige Schmelze voraus, aus der gleichmäßige Gesteine entstehen. Bei den Sedimentiten setzen sie sich aus anderen Gesteinstrümmern zusammen, die meist nur „zusammengeklebt“ werden. Bei der Methamorphose werden die vorhandenen Mineralien „geknackt“ und z. T. chemisch neu zusammengesetzt.

Metamorphite haben von allen Gesteinen die „bewegteste Vergangenheit“ und sind das Ergebnis unterschiedlichster Einflußgrößen, wie z. B. Druck, Hitze, Wasser und Geschwindigkeit der Umwandlung. Wasser kann auch eine große Rolle bei der indirekten Umwandlung von Mineralien sein. Wasserdampf mit einer Temperatur > 480° ist chemisch gesehen sehr aggressiv und kann Mineralien innerhalb eines Gesteins verändern oder sogar auflösen. Die freigewordenen Elemente, z. B. Schwermetalle aus Feldspäten können sich an anderer Stelle wieder anlagern oder in neugebildete Mineralien (Granate im Kashmir White) einbetten. Die derart umgewandelten Gesteine bekommen dadurch völlig andere optische und technische Eigenschaften. Zusätzlich ausgelöste Beanspruchungsarten, wie Auswälzung, Walzung, Fältelung, Pressung und Schieferung steigern die optische Vielfalt in Farbe und Struktur.

Zur Anschauung sei die Seifenherstellung genannt. Olivenöl, Nartonlauge und Kochsalz werden unter Hitze vermengt. Daraus entsteht Seife. In die noch nicht verfestigte Seife kann Farbstoff zugegeben werden, der dann durch Knetung in schönen Texturen sichtbar wird. Die Eigenschaften der Grundkomponenten sind fast nicht mehr erkennbar.

Was gibt es für Unterschiede bei den Umwandlungen?

Man unterscheidet hauptsächlich Kontaktmetamorph und Regionalmetamorph. Es gibt aber noch andere Gruppen, wie Schock- Druck- oder Dislokationsmetamorphose, die für Geologen wichtig sind und hier den Rahmen sprengen würden. Schmilzt ein Gestein durch eine Erhöhung der Temperatur auf, so spricht der Geologe von Anatexis.

Was sind kontaktmetamorphe Gesteine?

Aufsteigende Magmenkörper (Granitblasen) oder vulkanische Aktivitäten (Vulkanite) verändern oder schmelzen in den Randbereichen das umgebende Gestein an und wandeln es allein durch die Hitze um. In den umgebenden Gesteinen wird z. B. der Wasseranteil, der auch kristallin gebunden ist, wieder herausgedrückt. Der Prozeß ist vergleichbar mit einem Keramikbrand. Die formbare tonige Masse wird erst getrocknet und durch Wasserzugabe wieder weich. Nach dem Brand (Kontakt mit Hitze) ist sämtliches chemisch gebundenes Wasser entfernt und die Mineralien sind teilweise umgewandelt worden. Auch Zugabe von Wasser kann den gebrannten Ton nicht wieder in Lehm zurückverwandeln. In der Natur dauert der „Brennvorgang“ Jahrtausende. Da das Verhältnis von heißem Gestein zur „kalten Umgebung“ klein ist, reichen die Umwandlungszonen von wenigen mm bis zu einigen Kilometern. Der Druck spielt bei der Kontaktmetamorphose nur eine untergeordnete Rolle. Dadurch können auch „Störungszonen“ entstehen, in denen sich die heiße Schmelze mit dem aufgeweichtem Umgebungsgestein vermischt. Ein typischer Ort für eine Kontaktmetamorphose ist der Randbereich des Brockensgranits mit Hornblendebildung, oder der Bergener Granit im Vogtland mit dem bekannten Theumarer Fruchtschiefer.

Was ist dann regionalmetamorphes Gestein?

Der Begriff „Regionalmethamorphose“ wird verwendet, wenn es sich um großere Bereiche der Erdkruste handelt. Wenn Erdkrusten sich untereinanderschieben oder Kontinente aufeinanderprallen und Gebirge auffalten (indische Scholle faltet Himalaya auf). Die dabei entstehenden Kräfte verformen die Gesteine mit enormen Kräften, und mit der Hitze aus dem Erdinneren entstehen die regionalmetamorphen Gesteine. Durch den Umstand, dass der Druck meistens aus nur einer Richtung kommt, sind die neugebildeten Mineralien oft in einer Richtung angeordnet. Das erklärt die blättrigen Minerale, die sich dann mit Vorliebe rechtwinklig zur Druckrichtung bilden. Die Methode, nach der Seite auszuweichen statt gegen den Strom zu schwimmen, ist nicht nur bei der Neubildung von Mineralien typisch. Je tiefer die Absenkung in Richtung Erdmittelpunkt, desto höher die Umgebungstemperatur. Das geht dann bis zur vollständigen Aufschmelzung und Verflüssigung im Magmamantel der Erde. Als Temperaturobergrenze zur Klassifikation „Umwandlungsgestein“ ist 800°C festgelegt worden, da danach eine eindeutige Zuordnung schwierig ist. Die Größe der regionalmetamorphen Zonen ist oft nur in Hunderten von Kilometern zu messen, was aber nicht bedeutet, dass die technisch nutzbaren Metamorphite die gleiche Mächtigkeit haben. Die Schwankungen in den Bildungsbedingungen und den „Altgesteinen“ lassen eine Vielfalt von Materialien entstehen, die leider nicht immer abbauwürdig sind.

Durch die Vielfalt an Farbe und Textur sind die metamorphen Gesteine beliebte Materialien für die Gestaltung von Plätzen und Gartenanlagen. Die wichtigsten umgewandelten Gesteine haben wie die „Ursprungsgesteine“ vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in Außenbereichen.

Was ist Anatexis?

Als Anatexis (gr. ανατηξις, dt. „Schmelzen“) bezeichnet man die Migmatisierung, also die teilweise oder vollständige Aufschmelzung der Ausgangsmaterialien meistens mit Druckerhöhung und Zufuhr von andern (flüssigen) Mineralien. Diese Art der Anschmeltzung findet man in großen Tiefen meistens einhergehend mit der Bildung von Gebirgen, z. B. im Himalaya, das sich durch den Druck der indischen Platte auf die asiatische Platte aufgefaltet hat.

Wie sind die Paragneise entstanden?
Starke Metamorphosen lassen aus ehemaligen Ton- und „unreinen“ Sandgesteinen die Gruppe der Paragneise entstehen. Es bilden sich Feldspäte, Quarze und Glimmer in z. T. regelmäßigen Strukturen. Charakteristisch für Gneise ist die ausgeprägte Einregelung ihrer Minerale, entsprechend der metamorphen Lagigkeit ( = Paralleltextur). Gneise sollten immer mit dem Lager parallel zum Boden verlegt werden, da sonst die Gefahr der unerwünschten Aufspaltung bestehen kann, vor allen Dingen im Außenbereich. Je nach Ausrichtung des Lagers können sich die tech. Kennwerte auch drastisch ändern, was bei Fassaden zu teurem Rückbau führen kann.

Was ist typisch für Paragneise?

Die meisten Paragneise sind weiß-grau oder gelb durch die Verwitterung der in ihnen enthaltenen Erzmineralien. Die Schichtstruktur ist fast immer erkennbar, wie z. B. beim Serizzo. Aber auch großflächige Texturen, wie beim Viscount White sind möglich. Das häufigste Problem sind Verfärbungen durch enthaltene Erzmineralien. „Imperial White“ oder Viscount White sind typische Vertreter der Untergruppe „Rostefix“ . Neben der Verfärbungsfreudigkeit kommt noch eine Schüsselungsgefahr hinzu. Hier müssen spezielle Verlegesysteme verwendet werden. Das absolute Schlußlicht ist der Yuparana China. Dieser bereits von der Natur verwitterte Paragneis ist zwar billig, muß aber mit den aufwendigsten Verlegesystemen verlegt oder versetzt werden. Serizzo ist ein typisches Durchschnittsmaterial und wird als Fußbodenbelag sehr häufig genutzt. Seine Rostanfälligkeit kam eher durch Zementschleierentferner mit Salzsäure als vom Verlegesystem. Tauerngneis aus Österreich ist einer der gutmütigsten Paragneise aber hierzulande fast unbekannt. Andere bekannte gute Sorten wären Maggia-, Onserone, Iragnagneis. Allen gemeinsam ist, dass eine gleichmäßige Politur, bzw. geschlossene Oberfläche oft nicht möglich ist, da die Mineralhärten stark unterschiedlich sind.

Und was gilt bei Orthogneisen?

Durch Umwandlung von Graniten und anderen Tiefengesteinen entstanden die mitunter sehr farbigen Orthogneise. Viele Granitvorkommen haben einen Gneismantel. Die Farbpalette reicht von tiefrot über grün bis gelb. Die Ähnlichkeit mit den Ursprungsgesteinen aus technischer Sicht machen diese Gesteinsart zu bevorzugten Materialien für den hochwertigen Innenausbau auch in Hochlastbereichen. Andeer Gneis aus der Schweiz ist ein hochwertiges und seit langem bekanntes Gestein, das nicht nur im Ursprungsland Schweiz seine Anhänger gefunden hat. Die möglichen Oberflächenbearbeitungen der Orthogneise sind analog den Graniten zu sehen, ebenso wie die Produktpalette Aus Skandinavien kommen die im Norden Deutschlands traditionell verwendeten tiefroten Sorten „Halmstadt“ und „Vanga“, die auch höchsten technischen Anforderungen standhalten. Der originale Juparana ist ein Orthogneis, der in der Nähe von Rio de Janeiro abgebaut wurde. Typisch für die Orthogneise sind kleine „Stiche“, die durch Schrumpfung während der Erkaltungsphase entstanden sind.

Was sind Migmatite?

Im Gegensatz zu den vorgenannten metamorphen Gesteinsarten hat hier eine Teilschmelzung von Mineralbestandteilen stattgefunden. Während die Ortho- oder Paragneise meist feinstrukturiert sind, haben die Migmatite großflächigen Strukturen, die bereits bei einer Plattengröße von 1 m² deutlich sichtbar sind. Die Teilschmelzung erfolgt durch Absenkung in größere Tiefen. Die Farbpalette ist breit gefächert. Kräftige rote, grüne, gelbe Farben sind ebenso möglich, wie Pastelltöne. Problematisch ist die Farbvarianz innerhalb der Steinbrüche. Anders als bei Tiefengesteinen ist eine Grenzbemusterung fast unmöglich, da man aus einer Platte von 1 m² 10 Muster herstellen kann, die einzeln gezeigt auch 10 Steinsorten zeigen könnten. Typische Handelsnamen sind „Multicolor“, „Paradiso“, „Shivakasi“ oder „Kinawa“. Auch hier sind die kleinen Stiche (bis 10 cm länge) materialtypisch.

Gibt es noch anderen Gneisarten?

Ja, je nach geologischem Anspruch könnten wir noch etliche Abschnitte anfügen.

Bei allen Unterschieden, gibt es auch Gemeinsamkeiten?

Ja, dass alle in sich stark variieren können. Die meisten Gneise werden als Rohtafel resiniert, da der deutsche Endkunde weder mit den natürlichen Stichen, noch mit den typischen Glanzschwankungen leben kann. Bemusterung bei Gneisen ist bis auf wenige Ausnahmen immer sehr schwierig und dem Kunden sollte, wenn möglich, die Rohtafel oder ein Photo dazu gezeigt werden. Auch die chemische Empfindlichkeit ist stark schwankend. Allerdings reagiert jeder Gneis negativ auf Salzsäure und Kalilauge (Backofenreiniger).