Onder  metamorfe gesteenten past in de oplopende reeks van laag naar hoog en ultra-metamorfose een groep zwerfstenen die qua uiterlijk tot de allermooiste en tegelijk tot de meest interessante gesteenten op aarde gerekend mogen worden. Migmatieten horen thuis in de categorie van ultra-metamorfe gesteenten. We kennen deze gesteenten ook onder de naam menggneizen.

Geplooide migmatiet - Zwerfblok van Zwartemeer (Dr.)

Migmatieten vormen een overgangsgroep tussen granietische stollingsgesteenten enerzijds en hoog-metamorfe gneisgesteenten anderzijds. Migmatieten komen onder noordelijke zwerfstenen bijzonder veel voor. Vaak zijn het fraai dooraderde, geplooide en vooral meerkleurige gesteenten, die in het Precambrium door plaattektonische processen in de diepere regionen van de aardkorst zijn ontstaan. De talrijkheid van migmatiet als zwerfsteen is een afspiegeling van hun voorkomen in Scandinavië. Over grote delen van Finland en Zweden liggen migmatietcomplexen aan het oppervlak. De grote variatie aan metamorfieten en migmatieten onder zwerfstenen heeft te maken met de geologische ontwikkeling van de aardkorst in Scandinavië en de hoge ouderdom van de gesteenten daar.

Gedurende het Precambrium heeft het Baltisch schild - zo noemt men het oeroude stuk aardkorst in Scandinavië -  een reeks opeenvolgende perioden met gebergtevorming doorgemaakt. De oudste gesteenten vinden we in Russisch/Fins Karelië. Deze dateren van ruim 3 miljard jaren geleden. De jongste gebergtevorming vond ongeveen 0.9 - 1,3 miljard jaar geleden plaats in het zuidwesten van Zweden en in Zuid-Noorwegen (Sveco-Noorse gebergtevorming). Toch vinden we in deze landen geen echte hooggebergten. Deze zijn er wel geweest, zelfs meerdere na elkaar in de tijd gezien. Echter, erosie heeft in honderden miljoenen jaren tijds al deze gebergten laten verdwijnen. Alleen de fundamenten ofwel de wortels ervan zijn overgebleven. Die liggen nu over grote delen aan het oppervlak.

Dat migmatieten in Zweden en Finland op veel plaatsen aan het oppervlak liggen heeft een oorzaak. Deze ultra-metamorfe gesteenten ontstaan in de regel op tientallen kilometers diepte in de aardkorst. Met het verdwijnen van de hooggebergten verdween ook een enorme gewicht aan bovenliggende 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.

Migmatieten zijn 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 hebben tot een oneindige variatie aan structuur, kleur en korreling geleid. Een deel van de aanwezige structuren in migmatieten zijn onmiskenbaar het gevolg van plastische (ductiele) vervorming van het gesteente, in de hand gewerkt door zeer hoge druk in combinatie met een sterk verhoogde temperatuur.

Verdieping

Migmatieten zijn dus ultra-metamorfe gesteenten. Maar wat is ultra-metamorfose precies?

Metamorfose is het veranderingsproces dat gesteenten ondergaan als gevolg van druk en verhoogde temperatuur in de aardkorst. Bestaande mineralen in gesteenten 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 hoger dan 650^o Celsius vindt een geleidelijke opsmelting plaats van de makkelijkst smeltbare bestanddelen (kwarts en veldspaat) en betreden we het terrein van ultra-metamorfose. Ultra-metamorfose 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. 

Migmatiet op geologische schaal - Black Canyon of the Gunnison - Colorado, USA

Black Canyon of the Gunnison is een van de langste, diepste en smalste kloven ter wereld. De 600 meter hoge, donkere wanden vangen weinig zonlicht, waardoor de kloof nog eens extra zwart lijkt. De kloof is in twee miljoen jaar tijd uitgesleten door de Gunnison-rivier. In het donkere metamorfe gesteente vormen talrijke neosomen van granietisch gesteente een prachtig netwerk van aders.

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 - Zwerfblok van Borger (Dr.)

Migmatieten zijn het mooist als deze grote zwerfblokken vormen. Paleosoom en neosoom zijn hierin bijzonder goed van elkaar te onderscheiden. De roodkleurige nieuwvormingen bestaat uit pegmatiet.

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 Hüven, Emsland (Dld.)

Migmatieten met parallel gerichte neosomen, gescheiden door de oude donkerder gekleurde biotietgneis noemt men wel adergneis.