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2022-11-04T16:28:38Z

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{{Dieser Artikel|behandelt die Wirkung von größeren Stoß- bzw. Schockwellen auf Gesteine beispielsweise durch Meteoritenein- bzw. aufschläge; zu medizinischen Anwendungen siehe ''[[Extrakorporale Stosswellentherapie]]''.}}

'''Impaktmetamorphose''' (auch '''''[[Stoßwelle]]n-[[Metamorphose (Geologie)|Metamorphose]]''''') bezeichnet die Umwandlung von [[Gestein]]en und [[Mineral]]en durch den Einschlag ([[Impakt]]) beispielsweise eines [[Meteorit]]en auf der [[Erde]] oder einem anderen [[Planet]]en oder [[Asteroid]]en.

Beim Einschlag pflanzen sich die Schockwellen mit [[Überschallgeschwindigkeit]] im Gestein fort. Dabei können Temperaturen von mehreren tausend Grad und Drücke zwischen 10<sup>5</sup> und 10<sup>6</sup> [[Bar (Einheit)|bar]] auftreten. Diese Bedingungen führen zum [[Schmelzen]] und [[Verdampfen]] und zur großflächigen Zertrümmerung von Gesteinen. Durch den extrem hohen Druck und die sehr hohe Temperatur, welche beim Einschlag entstehen, wandeln sich auch die Minerale in eine für die im Augenblick herrschenden Bedingungen stabile [[Phase (Materie)|Phase]] um, beispielsweise [[Quarz]] in [[Coesit]].

Besonders gut lassen sich die Wirkungen eines solchen Ereignisses an den Veränderungen im Quarz und in [[Feldspat|Feldspäten]] studieren. Die Wirkungen in anderen Mineralen sind vielfältig. [[Biotit]]-Kristalle z. B. weisen Knickbänder auf. Die Schockwellen können darüber hinaus charakteristische Strukturen im Gestein hervorrufen, die [[Strahlenkegel (Gestein)|Strahlenkegel]] (''Shatter Cones'').

Diese Art vom Gesteinsmetamorphose kann z. B. am [[Barringer-Krater]] in [[Arizona]] sowie im [[Nördlinger Ries]] nachvollzogen werden. Häufiger ist die Erscheinung auf dem [[Mond]] und Planeten mit fester Oberfläche und ohne [[Atmosphäre (Astronomie)|Atmosphäre]] zu beobachten; auch viele Meteoriten sind auf ihrem Flug durch den [[Weltraum]] durch Impaktmetamorphose(n) verändert worden. So findet man in [[Chondrit]]en Schockadern mit geschmolzenem [[Troilit]] und [[isotrop]]em Feldspat ([[Maskelynit]]). Vor allem [[Marsmeteorit]]e sind durch den Impakt verändert worden, der zu ihrer Herauslösung aus der [[Mars (Planet)|Mars]]<nowiki></nowiki>masse führte.

== Skalierung ==
Die Intensität der metamorphen Veränderung in den Ausgangsgesteinen hängt neben dem einwirkenden Druck bzw. der einwirkenden Temperatur auch von deren mineralogischer Zusammensetzung ab, was einen direkten Vergleich erschwert. Anhand von [[petrographisch]]en Untersuchungen an Gesteinen aus dem [[Nördlinger Ries]] wurde die folgende Skala entwickelt<ref>{{Literatur |Autor=R. Hüttner, H. Schmidt-Kaler |Titel=Die geologische Karte des Rieses 1:50.000 |Sammelwerk=Geologica Bavarica |Band=104 |Verlag=Bayerisches Geologisches Landesamt |Ort=München |Datum=1999 |Seiten=7-76}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=W. v. Engelhardt, D. Stöffler, W. Schneider |Titel=Petrologische Untersuchungen im Ries |Sammelwerk=Geologica Bavarica |Band=61 |Verlag=Bayerisches Geologisches Landesamt |Ort=München |Datum=1969 |Seiten=229-295}}</ref>:
{| class="wikitable"
|-
! Stufe
! Druck
[GPa]
! Temperatur
[°C]
! Veränderungen in den Mineralphasen
|-
|0
|10
|100
|[[Glimmer]]: Auftreten von Knickbändern
|-
|I
|10–35
|300
|planare Elemente in [[Quarz]] und [[Feldspat]]
erstes Auftreten von [[Stishovit]]
|-
|II
|35–45
|900
|Bildung [[diaplektisches Glas|diaplektischer Gläser]] aus Quarz und Feldspat
erstes Auftreten von [[Coesit]]
|-
|III
|45–60
|1500
|Feldspat schmilzt, bildet blasenreiches Glas
|-
|IV
|60–100
|2000–5000
|Gestein schmilzt völlig unter Bildung von [[inhomogen]]em Glas
|-
|V
|>100
|bis über 10.000
|Gestein verdampft
|}
Oft sind in einem [[Handstück]] mehrere dieser Änderungen ausgebildet und damit nicht die Angabe einer Stufe, sondern nur eines Bereichs (von ... bis ...) sinnvoll.

Für die impaktmetamorphen Erscheinungen in [[Chondrit]]en wurde eine ähnliche Skalierung vorgestellt (Stöffler-Keil-Scott-Skala),<ref>{{Literatur |Autor=D. Stöffler, K. Keil, E. Scott |Titel=Shock metamorphism of ordinary chondrites |Sammelwerk=Geochimica et Cosmochimica Acta |Band=55 |Datum=1991 |Seiten=3845-3867}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=O. R. Norton |Titel=The Cambridge Encyclopedia of Meteorites |Verlag=Cambridge University Press |Ort=Cambridge |Datum=2002 |ISBN=0-521-62143-7 |Seiten=93-95}}</ref> wobei besonders auf die Änderungen in den dort wichtigen Mineralphasen [[Olivingruppe|Olivin]] und [[Plagioklas]] abgestellt wird.

{| class="wikitable"
|-
! Stufe
! Druck
[GPa]
! Temperatursteigerung
[°C]
! Veränderungen in den Mineralphasen
|-
|S1
|<5
|<10
|unregelmäßige Brüche
|-
|S2
|5–10
|10–20
|undulöse Auslöschung in [[Olivin]] und [[Plagioklas]]
|-
|S3
|10–20
|20–100
|erstes Auftreten [[Opazität|opak]]er Schockadern
planare Brüche in Olivin
|-
|S4
|20–35
|100–300
|erstes Auftreten von Mosaizismus in Olivin
Ausbildung von Schmelztaschen
|-
|S5
|35–55
|300–600
|Bildung von [[Maskelynit]] aus [[Plagioklas]]
planare Elemente in Olivin
|-
|S6
|55–90
|600–1500
|[[Rekristallisation]] von Olivin
Plagioklas schmilzt

Bildung von [[Ringwoodit]]
|-
|Schockschmelze
|>90
|>1500
|Bildung von Impaktschmelzen und [[Brekzie #Impaktbrekzien|Impaktschmelzbreccien]]
|}

== Differentialdiagnose ==
Als sichere Kennzeichen für einen impakmetamorphen Einfluss auf ein Gestein sind die folgenden diagnostischen Kriterien allgemein anerkannt<ref name=":0">{{Literatur |Autor=B. M. French, C. Koeberl |Titel=The convincing identification of terrestrial meteorite impact structures: What works, what doesn't, and why |Sammelwerk=Earth-Science Reviews |Band=98 |Datum=2010 |Seiten=123-170}}</ref>:
# die Anwesenheit von [[Strahlenkegel (Gestein)|Strahlenkegeln]] (engl. ''shatter cones'')
# der Nachweis von Überresten (Fragmenten) des Impaktors
# chemische oder [[Isotope]]n-Signaturen im Gestein, die auf extraterrestrischen Einfluss hinweisen
# die Anwesenheit von Hochdruck-Mineralphasen
# die Anwesenheit [[Diaplektisches Glas|diaplektischer Gläser]]
# die Anwesenheit von erstarrten Hochtemperatur-Schmelzen
# planare Brüche (engl. ''planar fractures'', Abkürzung.: PFs) in Quarzkörnern
# [[Planare Deformationslamellen|planare Deformationselemente]] (engl. ''planar deformation features'', Abkürzung PDFs) in Quarzkörnern.

Von diesen Merkmalen ist lediglich das Vorhandensein von Strahlenkegeln makroskopisch feststellbar; sämtliche anderen Merkmale erfordern ausführliche Laboruntersuchungen. Da hier zudem Unsicherheiten (so ist beispielsweise das Hochdruck-Mineral Coesit auch in Gesteinen terrestrischen Ursprungs nachgewiesen) und Verwechslungsmöglichkeiten (etwa zwischen planaren Deformationselementen in Quarz und durch terrestrische Tektonik entstandenen [[Deformationslamellen]]) bestehen, ist bei der Diagnose ein sorgfältiges Vorgehen erforderlich.

Zahlreiche weitere Merkmale von Gesteinen und [[geomorphologisch]]en Strukturen (etwa die Ausbildung einer ringförmigen oder kraterähnlichen Struktur im Gelände) werden mit Impaktmetamorphose in Verbindung gebracht, können jedoch für sich allein genommen die impaktmetamorphe Natur nicht sicher begründen.<ref name=":0" />

== Siehe auch ==
* [[Impaktit]]
* [[Suevit]]
* [[Einschlagkrater]]
* [[Liste der Einschlagkrater der Erde]]

== Literatur ==
* B. French, N. Short (Hrsg.): ''Shock Metamorphism of Natural Materials''. Mono Book Corp., Baltimore 1968.
* [[Wolfhard Wimmenauer]]: ''Petrographie der magmatischen und metamorphen Gesteine''. Stuttgart (Enke) 1985, ISBN 3-432-94671-6

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Metamorphes Gestein| ]]
[[Kategorie:Impaktgestein| ]]

Impaktmetamorphose - Versionsgeschichte

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