Als metamorfe gesteenten diep in de aardkorst blootgesteld worden aan hoge druk en temperaturen van meer dan 650 graden Celsius, beginnen mineralen als veldspaat en kwarts als eerste te smelten. Dit markeert het vormingsproces van veel migmatieten. Migmatieten zijn ultrametamorfe gesteenten die alleen bij hoge druk en een sterk verhoogde temperatuur ontstaan. Waar? Op vele kilometers diepte in de kern van ketengebergten.

 

Migmatieten bezitten een sterk wisselend uiterlijk. Voor het oog bestaan ze uit een afwisseling van lichtere (leucosoom) en donkerder (melanosoom) gekleurde delen. De donkere delen vormen het oorspronkelijke, metamorfe gesteente, de lichtkleurige delen, vaak in de vorm van banden, strepen en vegen, zijn nieuwvormingen. Deze ontstonden door het mobiel worden en gedeeltelijk smelten van veldspaat en kwarts, die vervolgens naar andere plaatsen in het gneisgesteente migreerden. 

Migmatiet - Zwerfsteen van Borger (Dr.). Migmatietgneizen zijn doorgaans opvallende zwerfstenen. Ze bestaan uit een combinatie twee gesteentesoorten: een metamorf deel en een magmatisch deel. Het magmatische deel is een lichtkleurig, meest granietisch stollingsgesteente. Het meer donkerder gekleurde deel is het eigenlijke metamorfe moedergesteente, meestal een gneis. In de zwerfsteen hierboven is een randgedeelte van een lichtkleurige pegmatiet (stollingsgesteente) aangesneden, die een combinatie vormt met een grijze biotietgneis. Pegmatiet is een grootkorrelig gesteente dat voornamelijk uit kwarts en kaliveldspaat bestaat. De lichtgekleurde strepen in de gneis zijn smalle spleetvullingen die uit een granietisch mengsel van kwarts en veldspaat bestaan.

Migmatiet - Zwerfsteen van Westdorp (Dr.). De ietwat grillig verlopende lichter gekleurde banden zijn door verwering van het grijze gneisgesteente uitgeprepareerd. De banden bestaan uit een pegmatietisch mengsel van kaliveldspaat en kwarts met op enkele plaatsen donkere slierten van meer biotiethoudend materiaal. Het onregelmatige verloop van beide lichtkleurige banden duidt op plastische vervorming. De gesteentecomponenten in migmatieten worden verschillend aangeduid. Het oorspronkelijke metamorfe gesteente, meestal gneis, duidt men aan als 'paleosoom'. De lichtere banden in het gesteente zijn nieuwvormingen, meestal van granietisch materiaal. Men noemt deze 'neosoom'.

Het vloeibare kwarts/veldspaatmengsel kristalliseerde in spleten en breukzones of meer diffuus in het gesteente tot een nieuw granietachtig stollingsgesteente. Migmatieten bezitten daarom zowel kenmerken van een metamorf als van een magmatisch gesteente. 

 

In plaats van migmatiet lees je soms ook de uitdrukking migmatietgneis of migmatietische gneis. Dit betekent hetzelfde. Zwerfsteenverzamelaars gebruiken meestal de uitdrukking 'migmatietgneis'. Een goede Nederlandse vertaling van het woord migmatiet is 'menggneis', van het Griekse 'migma' dat mengen betekent.
 

Migmatiet ofwel menggneis - Zwerfsteen van Borger (Dr.). Het oorspronkelijke gesteente is een grijze biotietgneis waarin enigszins diffuus begrensde banden, strepen en vegen voorkomen van een grofkorrelige roodachtige graniet (leucosoom). De witte vlekjes in de graniet zijn plagioklaaskristallen. De rode kleur van de neosoom wordt veroorzaakt door kaliveldspaat met verspreid daarin vrij veel kwarts. .

Migmatiet met pegmatietgang - Zwerfsteen van Sassnitz op Rügen (Dld.).   Migmatieten bestaan zoals gezegd uit twee verschillende gesteentedelen. De een is meest donker van kleur en metamorf, het andere onderdeel is lichter van tint en is magmatisch van karakter en heeft doorgaans een granietische samenstelling. De scherpe begrenzing van de granietische band betekent dat het vloeibare veldspaat/kwartsmengsel van elders via spleten is aangevoerd en daarna is gekristalliseerd.

Terug.

De variatie aan steensoorten onder noordelijke zwerfstenen is bijzonder groot. Uit iedere hoofdgroep komen in Noord-Nederland talloze soorten en typen voor. Neem bijvoorbeeld stollingsgesteenten en daarvan de granieten. Niet alleen zijn hiervan ongeveer honderd gidsgesteenten bekend, naast deze komen nog talloze andere typen graniet voor, elk met zijn eigen kleur, korreling en samenstelling. Het zijn er zoveel dat iemand een verzameling noordelijke zwerfsteengranieten nooit compleet krijgt. Sedimentaire zwerfstenen vormen een makkelijker en ook overzichtelijker groep. Hiervan komen minder soorten en typen voor. En metamorfe zwerfstenen? Die zijn minstens zo gevarieerd als magmatieten. Van metamorfieten krijgt een verzamelaar net zo min een compleet beeld als bij granieten. Altijd zijn er weer nieuwe typen met een andere samenstelling en korreling om over kleur en structuur maar te zwijgen.

Voor de beginnende stenenverzamelaar lijkt er geen beginnen aan. De veelheid aan namen, soorten en overgangen in de zwerfsteenwereld is ontstellend groot. Toch is het niet louter kommer en kwel. Metamorfe gesteenten worden meer dan enige andere groep gesteenten vooral naar hun uiterlijk benoemd. Natuurlijk is de mineralogische samenstelling van groot belang, maar de structuren die metamorfieten laten zien, zijn bepalend voor de naam en de groepsindeling. Zo kennen we schisten, adergneizen, ogengneizen, mylonietgneizen met en zonder ogen, sliertige gneizen, migmatieten, granulieten enz. De namen van de meeste metamorfe gesteenten, zeker die van migmatieten hebben geen genetische betekenis.
 

Waardoor wordt die veelvormigheid bij metamorfieten veroorzaakt? Metamorfe gesteenten zijn door druk en bij verhoogde temperatuur, meest op grote diepte in de aardkorst, heel geleidelijk uit andere gesteenten ontstaan. Dit kunnen zowel magmatische als sedimentaire gesteenten zijn. Tijdens de metamorfose komt het op uitgebreide schaal tot materiaaluitwisseling en rekristallisatie van minerale bestanddelen. Afhankelijk van de omstandigheden kunnen door metamorfose uit hetzelfde uitgangsgesteente nieuwe gesteenten ontstaan die zowel in uiterlijk als in mineralogische samenstelling volkomen verschillend van elkaar zijn.
 

Basalt - zwerfsteen van Smilde (Dr.).   Basalt is een zwaar ijzer- en magnesiumrijk vulkanisch gesteente, dat op aarde zeer veel voorkomt. Mineralogisch bestaat deze zwerfsteen van basalt hoogstwaarschijnlijk voornamelijk uit zwarte pyroxeen (augiet), plagioklaas en olivijn. Langs subductiezones metamorfoseren basalt en verwante gesteenten op tientallen kilometers diepte tot eclogiet, het zwaarste gesteente dat we op aarde kennen.

Eclogiet - Nordfjordgebied, Noorwegen.   Eclogiet is een fraai groen met rood gekleurd, ultrametamorf gesteente, dat op minimaal 35 km diepte in de aardkorst onder zeer hoge druk en temperatuur uit basalt en aanverwante gesteenten kan ontstaan. Eclogiet verschilt alleen in mineralogisch opzicht van basalt. In chemisch opzicht zijn beide gesteenten gelijk. Het groene mineraal is pyroxeen (omfaciet), bruinrood gekleurd zijn granaten.

Om het veranderingsproces van gesteenten tijdens metamorfose kort te schetsen nemen we klei als voorbeeld.

Klei verandert in kleisteen of kleischalie door verlies van water dieper in de bodem. Door druk van de bovenliggende lagen wordt het water uitgeperst. Kleisteen en kleischalie zijn beide dus niets anders dan verharde klei. Vermalen we de beide gesteenten, zoals in steenfabrieken gebeurt, dan verkrijgen we onder toevoeging van water gewoon weer plastische klei. Op vele kilometers diepte in de aardkorst verandert kleisteen door aardkorstvervormende processen (gerichte druk) in leisteen. Dit gebeurt bij hoge druk, terwijl de temperatuur betrekkelijk laag blijft. Deze temperatuur is echter essentieel. De grens waarboven metamorfose optreedt ligt ongeveer tussen 200-300 graden. Daaronder gebeurt er weinig tot niets.

Leisteen bezit een zeer duidelijke foliatie in één richting. Deze foliatie doet aan gelaagdheid denken, maar is dit niet. Het is een spijtrichting die door druk is veroorzaakt. De overgang van kleisteen naar leisteen verloopt geleidelijk, maar eenmaal leisteen zijn de veranderingen in het gesteente onomkeerbaar. Leisteen is metamorf en daardoor wezenlijk anders dan kleisteen. De samenstellende bestanddelen zijn gerekristalliseerd. Leisteengruis en dito poeder met water vermengd veranderen niet meer in plastische klei, iets dat bij kleisteen wel het geval is. Het scheelt één letter, maar het is een wereld van verschil.
 

Kleisteen - Strandsteen van Brantevik (Zuid-Zweden).   Kleisteen is samengeperste en daardoor verharde klei. Het is een sedimentair gesteente dat vrij gemakkelijk weer tot plastische klei is om te vormen.	Leisteen (Saksen - Dld.) is door metamorfose bij hoge druk uit kleisteen ontstaan. De oorspronkelijke kleimineralen zijn als gevolg hiervan gerekristalliseerd. Leisteen is daarom een volstrekt ander gesteente dan kleisteen of kleischalie, waar het veelal uit is ontstaan.
Kwartsietschist - Zwerfsteen van Groningen.   Afhankelijk van de samenstelling van het uitgangsgesteente kan leisteen via fylliet bij voortschrijdende metamorfose over gaan verschillende typen schist. Kwartsietschist, zoals op de foto bestaat vrijwel uitsluitend uit kwarts en zilverwitte mica (muscoviet).	Biotietgneis - Zwerfsteen van Walchum (Dld.).   Schisten kunnen door metamorfose overgaan in gneis. Door rekristallisatie treedt korrelvergroting op. In veel gneizen zijn de afzonderlijke mineralen makkelijk met het blote oog te herkennen. Het aantal typen gneis is bijzonder groot. Toch bestaan de meeste uit slechts een viertal mineralen, net als veel granieten: kaliveldspaat, plagioklaas, kwarts en glimmer.

Leisteen is de eerste stap in het metamorfe proces, waarbij uit de oorspronkelijke bestanddelen volkomen nieuwe mineralogische verbindingen ontstaan. Een ander makkelijker te begrijpen voorbeeld van metamorfose is het bakken van stenen uit klei. Dit is een kunstmatig soort metamorfose waarbij klei bij zeer hoge temperatuur in keiharde baksteen verandert. Hoewel de grondstof klei is, is baksteen in alle opzichten een ander gesteente. De kleibestanddelen zijn als gevolg van de ovenhitte gerekristalliseerd tot nieuwe verbindingen. Uit vermalen baksteen valt geen plastische klei meer te maken.

Als druk en temperatuur blijven toenemen, dan gaat leisteen op zijn beurt geleidelijk over een ander gesteente. De veranderingen verlopen via fylliet, schist naar gneis en verder. Dit zijn miljoenen jaren durende processen. Deze vorm van metamorfose noemt men progressieve metamorfose. In uiterlijk en ook in mineralogisch opzicht verschillen deze gesteenten sterk van elkaar, in chemisch opzicht blijven ze nagenoeg hetzelfde. Metamorfose is een bijzonder langzaam verlopend proces dat vooral bij gebergtevormingen grootschalig en op grote diepte in de aardkorst plaats vindt. Dit noemen we regionale metamorfose.

Temperatuur en druk zijn bij metamorfose van doorslaggevende betekenis. Beide factoren werken in wisselende sterkte samen, waarbij gesteenten, vooral in aanwezigheid van water, geleidelijk veranderen. Dit alles vindt plaats in vaste toestand. Het is goed te bedenken dat statische druk alleen niet tot metamorfose leidt. Er is meer voor nodig. Gesteenten die in ons land op diepten van meer dan zes kilometer zijn aangeboord, zijn ondanks de enorme druk nog steeds gewoon sediment en niet metamorf. Metamorfose treedt pas op bij langzame gerichte, horizontale druk, onder verhoogde temperatuur. Dit gebeurt o.m. als twee afzonderlijke aardkorstplaten met elkaar botsen. Regionale metamorfose is dus het gevolg van platentektoniek.
 

Altai-gebergte in het zuiden van Siberië. Bij continentale plaatbotsingen ontstaan ketengebergten. In de kern ervan worden gesteenten onder hoge gerichte druk en bij een verhoogde temperatuur gemetamorfoseerd.

De enorme drukken die het gevolg zijn van plaatbotsingen, persen gesteenten als in een enorme bankschroef samen. Hierdoor ontstaan langgerekte gebergten (ketengebergten) met in de kern ervan gemetamorfoseerde gesteenten. Voor metamorfe gesteenten moeten we daarom in berggebieden als de Alpen zijn en in oudere, deels afgesleten gebergten, zoals het Zwarte Woud en de Vogezen of - nog fraaier - in de 'wortels' van gebergten, zoals die in Zweden en Finland over grote delen aan het oppervlak liggen.
 

Terug.

 

Migmatieten 
Onder metamorfieten, zoals men metamorfe gesteenten wel aanduidt, past in de oplopende reeks van laag, hoog en ultra-metamorfose een groep zwerfstenen die qua uiterlijk misschien wel tot de allermooiste en meest interessante gesteenten op aarde behoren. Ze horen thuis in de categorie van ultra-metamorfe gesteenten. We kennen ze vooral als migmatieten of menggneizen. Migmatieten komen onder noordelijke zwerfstenen veel voor. Het zijn vaak fraai dooraderde, geplooide en meerkleurige gesteenten, die door plaattektonische processen in de diepere regionen van de aardkorst zijn ontstaan.

De talrijkheid van migmatieten als zwerfsteen is een afspiegeling van hun voorkomen in Scandinavië. Over grote delen van Finland en Zweden liggen deze gesteenten aan het oppervlak. De grote variatie aan metamorfieten en migmatieten heeft te maken met de geologische ontwikkeling van de aardkorst in beide landen en de hoge ouderdom van de gesteenten daar.

 

Migmatiet - Rognstranda, Zuid-Noorwegen.   Langs de kust bij Rognstranda zijn prachtige migmatietgneizen ontsloten. Van een afstand lijken ze sterk gelaagd met op talrijke plaatsen lichtkleurige banden, strepen en lenzen erin. Het migmatiettype daar bezit een overwegend stromatische structuur met hier en daar boudinage-structuren (worstjesstructuur). Op de foto is de lensvormige structuur en wat groot uitgevallen 'worst'. Deze maakt onderdeel uit van een reeks vergelijkbare lensvormige nieuwvormingen, die door tektonische oorzaken (rek) zijn ontstaan.

Migmatieten langs de kust bij Rognstranda in Zuid-Noorwegen.   De ietwat groenige tint is te wijten aan algengroei. De lichtkleurige banden (leucosomen) zijn een magmatisch mengsel van veldspaat en kwarts. Deze migmatietische gesteenten zijn ca. 1100 miljoen jaar oud. Ze ontstonden tijdens de Sveco-Noorse gebergtevorming.

Gedurende het Precambrium heeft het Baltisch schild - zo noemt men het oeroude stuk aardkorst in Scandinavië - verschillende perioden van gebergtevorming doorgemaakt. De oudste gesteenten vinden we in Russisch/Fins Karelië. Deze dateren van ca. 3 miljard jaren geleden. De jongste gebergtevorming vond ca. 1 - 1,3 miljard jaar geleden plaats in het zuidwesten van Zweden en in Zuid-Noorwegen (Sveco-Noorse orogenese). Toch vinden we in deze landen geen echte hooggebergten. Die zijn er wel geweest, zelfs meerdere na elkaar in de tijd gezien. Erosie heeft deze doen verdwijnen, alleen de fundamenten ofwel de wortels van deze hooggebergten zijn overgebleven. 

Dat migmatieten in Zweden en Finland op veel plaatsen aan het oppervlak liggen heeft een oorzaak. Deze gesteenten ontstaan in de regel op tientallen kilometers diepte in de aardkorst. Met het verdwijnen van de hooggebergten verdween ook het enorme gewicht aan gesteenten. Dit had tot gevolg dat de dieper gelegen delen van het gebergte in de aardkorst omhoog kwamen. Het proces is in zekere zin te vergelijken met smeltende ijsbergen. Het grootste gedeelte ervan bevindt zich onder water. Het smelten van de ijsberg boven water wordt gecompenseerd door het omhoog komen van onder water gelegen ijs.

 

Migmatiet - Zwerfsteen van Borger (Dr.).   Dit is een voorbeeld van vergaande opsmelting en rekristallisatie dat men diatexis noemt. Enigszins verticaal in het midden bevindt zich een sliertige rest van het oorspronkelijke gneisgesteente. Dit gedeelte is de paleosoom. Deze ligt ingebed in een granietische massa van kaliveldspaat en blauwachtige kwarts (neosoom). De donkere biotietslierten en vlekken hebben hun gehalte aan veldspaat en kwarts verloren. Deze donkere vlekken en vegen vormen de melanosoom. Door hoge druk en een sterk verhoogde temperatuur is het gesteente plastisch vervormd. Van het oorspronkelijke gneisgesteente is bijzonder weinig over gebleven. De hoofdmassa bestaat uit een granietische neosoom die door tektonische oorzaken vrij intensief is geplooid. Hier en daar zijn nog resten te zien van het oorspronkelijke metamorfe gesteente. Migmatieten als deze noemt men 'nebulieten'.

Migmatiet - Zwerfsteen van Hubertsberg, Oostzee (Dld.).   Duidelijk is hier het verschil te zien tussen het grijze metamorfe moedergesteente en de daarin gevormde lichtkleurige veldspaat/kwartsstrepen en - banden. De brede grijze band in het gesteente is het metamorfe gneisgesteente (paleosoom). De melanosomen zijn te herkennen aan de zwarte strepen in het gesteente. De lichtkleurige strepen en banden bestaan voornamelijk uit kwarts en veldspaat.

Terug.

Migmatieten zijn ultrametamorfe gesteenten, die in miljoenen jaren tijd onder hoge druk en bij een sterk verhoogde temperatuur uit andere gesteenten zijn ontstaan. Kleine verschillen in vormingsomstandigheden en in samenstelling van het uitgangsgesteente leiden tot een schier oneindige variatie aan structuur, kleur en korreling. Een deel van de getoonde structuren in migmatieten is onmiskenbaar het gevolg van plastische vervorming van het gesteente, in de hand gewerkt door druk in combinatie met een hoge temperatuur.

 

Migmatiet - Zwerfsteen van Hohenfelde, Oostzee (Dld.).   De grillige structuren in migmatieten zijn het gevolg van rekristallisatieprocessen (= merendeels selectieve opsmelting) van lichte bestanddelen als kwarts en kaliveldspaat.	Geplooide migmatiet - Zwerfsteen van Hubertsberg, Oostzee (Dld.).   Extreem hoge druk op vele kilometers diepte in de aardkorst is samen met de hoge temperatuur verantwoordelijk voor de geplooide structuur van het gesteente. De getoonde structuren wijzen op plastische vervormbaarheid van het gesteente..

Verdieping

Migmatieten zijn ultrametamorfe gesteenten. Maar wat is ultrametamorfose precies?

Metamorfose is het veranderingsproces dat gesteenten ondergaan als gevolg van druk
en verhoogde temperatuur in de aardkorst. Bestaande mineralen worden hierbij omgezet in
nieuwe. Nemen druk en temperatuur toe dan neemt ook de graad van metamorfose toe.
Bij metamorfose blijven de gesteenten in het algemeen in vaste toestand. Pas bij temperaturen

van meer dan 650^o Celsius vindt een geleidelijke opsmelting plaats van bestanddelen en

betreden we het terrein van ultrametamorfose.
 

Ultrametamorfose begint bij temperaturen tussen 650 tot 700^oC en een druk van ongeveer
2 kbar (= 2000 atm.), in aanwezigheid van water, dit laatste uiteraard in gasvormige toestand.
De opsmelting van het gesteente – meestal een gneis- begint in eerste instantie langs de
korrelgrenzen van de veldspaat- en kwartskristallen. Naar mate het proces vordert smelten
de bestaande kristalkorrels helemaal op. Het gesmolten materiaal kan zich tussen de
schistositeitsvlakken van de gneis nestelen of het migreert over korte afstand naar plooiholtes
en verschuivingsvlakken die door tektonische werking ontstaan.

Aanvankelijk smelten uitsluitend kaliveldspaat en kwarts, bij toenemende temperatuur gevolgd
door zure plagioklaas. Bij voldoende hoge temperatuur smelten ook de mafische (= donkere)
bestanddelen als biotiet en hoornblende.

 

Migmatiet - Zwerfsteen van Gieten (Dr.).   De opgesmolten veldspaat- en kwartsbestanddelen van de omgevende gneis zijn bij migmatieten vaak in de buurt van hun 'geboorteplaats' gebleven. Ze kristalliseerden uit tot lichtkleurige banden. In deze steen zijn de granietische leucosomen omgeven door dunne zwarte randen (melanosoom).	Migmatiet - Zwerfsteen van Sassnitz op Rügen (Dld.).   In deze zwerfsteen domineert het lichtkleurige, nieuwgevormde onderdeel met daarin zwarte kristallen van hoornblende. Het veldspaat-kwartsmengsel is gekristalliseerd tot een grootkorrelige, oranje pegmatiet. Het moedergesteente was een grijze biotietgneis. Deze is bovenaan als een grijze band zichtbaar.

Het gesmolten SiO2-rijke materiaal kristalliseert in de meeste gevallen tot een tamelijk grof, richtinglooskorrelig gesteente, dat in samenstelling overeen komt met graniet. Bredere scheurvullingen en spleten zijn dikwijls opgevuld met grootkorrelige pegmatiet en soms zelfs met schriftgraniet. De lichte kleur van het nieuwe gesteente onderscheidt zich duidelijk van het metamorfe gesteente waaruit de gesmolten bestanddelen afkomstig zijn. Bij aanwezigheid van water smelten bij temperaturen hoger dan 650 graden in het omgevende metamorfe gneisgesteente alle lichtkleurige (leucocrate) mineralen. Het onttrekken van het gesmolten materiaal maakt dat een 'vermagerd' gesteente overblijft dat rijk is aan donkere mineralen, biotiet voorop. Dit wordt heel toepasselijk 'restiet' genoemd. Restieten bestaan vooral uit biotiet, soms vergezeld van hoornblende, maar niet uitsluitend. Mineralen als granaat, cordiriet, sillimaniet en ook plagioklaas kunnen er deel van uitmaken. Opsmelting van metamorfe gesteenten kan bij regionale metamorfose dermate grootschalige vormen aannemen dat in de aardkorst opeenhopingen van magma ontstaan. Het magma baant zich door zijn geringe dichtheid heel geleidelijk een weg naar hogere niveaus in de aardkorst. De afkoeling die dat met zich mee brengt, veroorzaakt dat magma begint te kristalliseren. Hieruit ontstaan ten langen leste richtingloos korrelige dieptegesteenten als graniet en granodioriet.

Migmatiet - Zwerfsteen van Hubertsberg, Oostzee (Dld.).   Ondanks de extreme vormingsomstandigheden komen in migmatieten regelmatig structuren voor, die op een vorig leven als sedimentair gesteente wijzen. De 'scheve gelaagdheid' in deze steen is hiervan een duidelijk voorbeeld. De getoonde structuur noemt men een relictstructuur.

Migmatiet - Zwerfsteen van Hubertsberg, Oostzee (Dld.).   Het vormingsmilieu op vele kilometers diepte in de aardkorst moet bijzonder extreem zijn geweest. De ingewikkelde structuur van dit zwerfblok getuigt daarvan. Het gesteente is door tektonische oorzaken sterk gedeformeerd, waarbij de lichtkleurige neosoom helemaal verfrommeld werd. Schuin over het midden loopt nog een deformatiezone die rood gekleurd is door hematiet (ijzeroxide).

Terug.