Dit is een vorm van regionale metamorfose waarbij in trogzones
koud oceaanbodemgesteente de onderliggende mantel wordt
ingetrokken. Oceanische korstgesteenten bestaan uit basalt en
meer naar onderen uit diabaas en gabbro.
Waar twee aardkorstplaten met elkaar botsen met op een daarvan een continent, duikt de zwaardere oceanische plaat onder een hoek het aardbinnenste in. Het wegduiken van de plaat gebeurt enerzijds door druk bij de mid-oceanische rug (ridge push) en anderzijds door een trekkracht onder de subductiezone als gevolg van het grote gewicht van de wegzakkende plaat (slab pull). Het duurt miljoenen jaren voordat de oude oceanische lithosfeerplaat door de mantel volledig is opgewarmd. Tot die tijd ontstaan er door spanningen regelmatig diepe aardbevingen. Samen met de plaat verdwijnt ook een deel van de op de zeebodem gevormde sedimenten mee de diepte in. Het sedimentaire materiaal aan de buitenzijde van de plaat warmt na verloop van tijd dusdanig op dat het begint te smelten. Het aldus gevormde magma stijgt op in de bovenliggende continentale aardkorst en vormt daar grote magma-intrusies. |
Kussenbasalt - Hawaï, USA
Basalt dat onderzees uitvloeit stolt onmiddelijk door het koude water. Er vormt zich een dunne korst met daarbinnen nog vloeibaar gesteente. Door de inwendige druk barst de gestolde huid aanvankelijk steeds weer open. Daardoor ontstaan de typische, vaak gestreepte bolvormige structuren, die zich opstapelen en deels ook met elkaar vergroeid raken. |
Porfierische olivijnbasalt - Guimar, Tenerife, Canarische eilanden.
In het grijze basaltgesteente vallen talrijke zwarte pyroxenen (augiet) op naast grote geelgroene olivijnkristallen. Dit type basalt (basaniet) komt veelvuldig voor op oceanische eilanden. |
Diabaas - Zwerfsteen van Hasle, Bornholm, Dk.
Diabaas is een hypabyssisch (=gang) gesteente dat dezelfde samenstelling heeft als basalt en gabbro. De wirwar van witte lijstjes zijn doorsneden van plagioklaaskristallen. Deze zijn zo met elkaar vergroeid dat een hakerig patroon ontstaat (=ofytische structuur). De ruimtes tussen de plagioklazen zijn meestal opgevuld met zwarte augiet en magnetiet. Het afgebeelde type wordt 'Asby-diabaas' genoemd. Dit diabaastype komt als zwerfsteen vrij veel voor. |
Coronietische gabbro - Zwerfsteen van Horne Naes, Fünen, Dk.
Dit zware gabbrogesteente bestaat voor het grootste gedeelte uit fijnvezelige, zwartgroene oeralietische hoornblende (actinoliet). Dit mineraal vormt corona's, d.w.z. zomen om een iets lichter getinte kern die veelal nog uit pyroxeen bestaat. Deze pyroxenen zijn in de loop van de tijd door wateropname geleidelijk in amfibool omgezet. De omzetting maakt dat hier feitelijk sprake is van een meta-gabbro, d.w.z. een gemetamorfoseerde gabbro, zonder dat de gesteentestructuur wezenlijk is veranderd. Veel noordelijke zwerfstenen van gabbro zijn meta-gabbro's. |
In subductiezones worden enorme massa's koud, zwaar
ijzer- en magnesiumrijk oceaanbodemgesteente (basalt, gabbro)
blootgesteld aan hoge druk en minder aan temperatuur. Dit
levert karakteristieke metamorfieten op, zoals blauwschist.
Dit zijn sterk schisteuze metamorfieten, die bij hoge druk en een
betrekkelijk lage temperatuur zijn ontstaan. Blauwschisten bestaan
voor een belangrijk gedeelte uit het mineraal glaucofaan, een
amfiboolsoort met een blauwe tot blauwgrijze kleur. Blauwschisten
zijn als zwerfsteen bijzonder zeldzaam. In het Keienboek wordt
een vondst vermeld van Kooten op de Veluwe.
Ontsluiting in glaucofaanschist (blauwschist) - Franciscan Complex, Californië, USA. |
Glaucofaanschist - Austin Creek, Cazadero, Californië, USA.
Glaukofaan is een amfiboolsoort met een grijsblauwe, donkerblauwzwarte tot ietwat blauwviolette kleur. In sommige gevallen vormt glaucofaan stengelige kristallen, maar vaker bestaan de gesteenten uit een dichte viltige massa van dit amfiboolmineraal. |
Rolsteen van blauwschist (glaucofaanschist) - Austin Creek, Cazadero, Californië, USA, | Blauwschist met porfyroblasten van rode granaat - Mount Kotsu, Honshu, Japan. |
Gesteenten zijn slechte warmtegeleiders. Daarom duurt het
miljoenen jaren voordat weggezonken oceanische plaatgedeelten
dezelfde temperatuur hebben aangenomen als het omringende
mantelgesteente. Het is in eerste instantie dus vooral de component
druk die de metamorfose van oceanische korstgesteenten stuurt.
Hier komt bij dat basalten relatief waterrijk zijn. Hoe dieper deze
gesteenten echter in subductiezones wegduiken, hoe sterker ze
ook worden ontwaterd. Tijdens dit proces ontstaan mede onder
invloed van ingesloten zeewater mineralen als chloriet, epidoot,
amfibool en zeoliet.
Naar mate de wegduikende oceanische plaat het aardbinnenste in verdwijnt, nemen druk en temperatuur toe. Omdat vooral de temperatuur aanvankelijk achterblijft bij de druk, vindt hogedruk-metamorfose plaats.De temperatuur speelt bij dit type metamorfose dus een ondergeschikte rol. Op een diepte van ca. 20 km bedraagt de druk minimaal 5 kilobar. In deze zone vindt de vorming plaats van glaucofaanschist (blauwschist-facies).
Op een veel dieper niveau (minimaal 35 km) is de druk tot zeer hoge waarden gestegen. Ook de temperatuur bereikt een niveau van meer dan 500 graden. Onder deze omstandigheden worden basische gesteenten als basalt, diabaas en gabbro omgezet in eclogiet. |
De grote druk in subductiezones is daarnaast ook oorzaak dat
deze mineralen weer instabiel worden, waarbij uit hun bouwstenen
nieuwe combinaties en daardoor nieuwe mineralen ontstaan.
Uiteindelijk kan bij hogedrukmetamorfose uit basalt het prachtige
groenrood gekleurde gesteente eclogiet ontstaan. Dit laatste
gebeurt echter op diepten van minimaal 35 km bij drukken van
minimaal 10.000 ATM of meer.
Eclogiet - Almklovdalen, Noorwegen.
Het fraaie gesteente is opgebouwd uit groene pyroxeen (omfaciet) en rode granaat. |
Eclogiet, detail - Almklovdalen, Noorwegen. |
Retro-metamorfose
Retro-eclogiet
De diepte die in de aarde nodig is om eclogiet te vormen ligt
doorgaans op enige tientallen kilometers onder het aardoppervlak.
In Noorwegen komen in de buurt van de stad Bergen eclogieten
voor die grotere en kleinere voorkomens vormen van onregelmatige
lensvormige lichamen temidden van gneisgesteenten. Men
vermoedt dat deze eclogieten weliswaar onder zeer hoge druk zijn
gevormd, maar niet op een diepte van minstens 35 km. Klaarblijkelijk
worden in botsingszones van aardkorstplaten, waarbij continentale
massa's betrokken zijn, ook wel eens drukwaarden bereikt waardoor
eclogieten kunnen ontstaan. Veruit de meeste eclogieten ontstaan
echter bij zeer hoge druk in subductiezones op diepten vanaf 35 km.
Daarnaast zijn ook eclogieten bekend die in de mantel, dus nog
veel dieper, moeten zijn gevormd.
Onder extreme omstandigheden van druk en temperatuur zijn
mineralen als granaat en omfaciet (=pyroxeen) in eclogiet stabiel.
Komen eclogieten door tektonische oorzaak, zoals opheffing, op
een hoger niveau in de aardkorst terecht of in de buurt van het
aardoppervlak, dan zal de mineralogische samenstelling van het
gesteente veranderen. Doorgaans verloopt de opheffing zo traag
dat beide mineralen (granaat en omfaciet) in toenemende mate
instabiel worden. In de mineralen vinden omzettingen plaats,
waarbij de granaten langzaam 'verontreinigd' raken met chloriet.
Rond de granaten vormen zich dikwijls reactieranden die uit secundaire
amfibool en plagioklaas bestaan. Eclogiet met duidelijke
reactieranden van amfibool om de granaten noemt men wel 'kelyfietische
hoornblende-eclogiet'.
Deze vorm van metamorfose bij eclogieten noemt men retrograad.
Metamorfose verloopt doorgaans prograad, maar kan door gewijzigde
omstandigheden ook in omgekeerde richting verlopen.
Retro-eclogiet - Lille Ammas, Halland, Zweden. |
Halland retro-eclogiet - Zwerfsteen van Werpeloh, Dld.
Het donker groenzwarte gesteente is aan de buitenzijde door roestaanslag bedekt. Hierin zijn talrijke rondachtige granatezichtbaar. De granaten liggen ingebed in een groenzwarte amfiboolmassa. |
Retrograde eclogiet - Zwerfsteen van Haddorf (Dld.).
Talrijke, bijna een centimeter grote, helderrode granaten herinneren, samen met hun zwarte- en grijsgroene reactieranden als enige nog aan het oorspronkelijke eclogietgesteente. De oorspronkelijk aanwezige, groene omfaciet is volledig omgezet in amfibool. Als mogelijke plaats van herkomst komt het eclogietgebied bij de Zweedse plaats Gäddede in Midden-Zweden, vlak bij de Noorse grens, in beeld. |
Retro-eclogiet - Zwerfsteen van Haren (Gr.).
Bij de omzetting zijn de granaten voor een belangrijk gedeelte omgezet en omgeven door een donkere rand (corona). Ook de grondmassa van het gesteente dat oorspronkelijk uit groene pyroxeen (omfaciet) bestond, is terug gemetamorforseerd tot een matrix die voornamelijk uit plagioklaas en amfibool bestaat. |
Uiteindelijk kunnen eclogieten door retrograde omzetting
veranderen in (granaat)amfiboliet. Gezegd moet worden dat de
aan het aardoppervlak voorkomende eclogieten in overgrote
meerderheid retrograad zijn. Zuivere typen zijn bijzonder zeldzaam.
De mooiste eclogieten in Europa vinden we in een paar verspreide,
kleine voorkomens in West-Noorwegen, ten noorden van
de stad Bergen (Almklovdalen).
Zwerfstenen van eclogiet zijn verschillende malen gevonden. In
alle gevallen gaat het om retrograad omgezette eclogieten, die
desondanks nog bijzonder fraaie en ook zeldzame zwerfstenen
vormen.
Granaat-amfiboliet - Zwerfsteen van Winterswijk (Gld.).
In een kleinkorrelige matrix van zwarte hoornblende en witte plagioklaas 'zweven' tot 5 cm grote, onregelmatig gevormde aggregaten van rode granaat. In de granaten komen zwarte vlekjes voor van hoornblende en chloriet. De granaten zijn omgeven door een zwarte reactierand van hoornblende. Vermoed wordt dat dit gesteente oorspronkelijk een eclogiet was die door retrograde metamorfose omgezet is in granaat-amfiboliet. De herkomst van dit fraaie gesteente is ongetwijfeld Scandinavië, maar waar precies is onbekend. De steen op de foto is gevonden door Fred Bos te Winterswijk. |