Sandstein
Sandstein er en klastisk sedimentær bergart med en andel på minst 50% sandkorn , dvs. H. av korn som, i henhold til den generelle definisjonen av kornstørrelse sand, er mellom 0,063 og 2 mm i størrelse. Sandkornene består av forskjellige mineraler , men for det meste kvarts .
Definisjon, nomenklatur og avgrensning fra beslektede bergarter
Klastiske sedimentære bergarter er bergarter som er sammensatt av forskjellige mineral- og bergfragmenter. De mindre av disse fragmentene kalles sedimentkorn , eller kort sagt korn . Den del av kornene i en sedimentær bergart som har en ekvivalent diameter i størrelsesspektrum på sand (0,063 til 2 mm) blir referert til som sand fraksjonen eller sandfraksjonen . Alle klastiske sedimentære bergarter der sandfraksjonen utgjør majoriteten (> 50%) av mineral- og bergartene er oppsummert under det generiske begrepet sandstein .
Når det gjelder en sandstein hvis sandfraksjon består av minst 90% kvarts, snakker man om en kvartssandstein eller sandstein i smalere forstand . Fra en andel på 25% feltspat snakker man om arkose , med en høy andel leirholdig matrise og en andel på mindre enn 75% kvarts i sandfraksjonen av gråfarge . De tilsvarende overgangsformene (kvartsinnhold i sandfraksjonen mellom 90 og 75%) kalles subarkose eller subgrauwacke . Sandsteiner med høy andel primær kalsiumkarbonat kalles også sandkalksteiner . Disse må ikke forveksles med identisk merkede, kunstig produserte sandkalksteiner . En stein som kom ut av et løst sediment, som hovedsakelig besto av sandkalk av sandstørrelse, blir vanligvis ikke referert til som "sandkalkstein", men som kalkstein , selv om navnet kalsand eller karbonatsand er vanlig for den tilsvarende løst materiale .
Hvis andelen korn større enn 2 mm dominerer i fjellet, er det et konglomerat (med avrundede korn = småstein) eller en breccia (med kantete korn = fragmenter). I motsetning til arkoser blir ikke gråstein og sandkalkstein, konglomerater og breccias heller ansett som sandsteiner i en bredere forstand. Overgangene fra en grovkornet sandstein til et finkornet konglomerat eller en finkornet breccia er flytende.
Fremvekst
Sandstein produseres ved sementering ( sementering ) av løs sand og tilsetninger av grovere eller finere sedimentpartikler (leire, silt, småstein). I motsetning til kjemiske og biogene bergarter (hovedsakelig sammensatt av rester av levende vesener), som kalkstein eller kull , er den av klastisk (detritisk) opprinnelse, dvs. den består av små rusk fra forvitrede og eroderte bergarter. Kvarts forekommer hovedsakelig i mange magmatiske bergarter . Siden kvarts også er relativt motstandsdyktig mot kjemisk forvitring , kan kvartspartikler på størrelse med sandkorn akkumuleres sterkt i bergsyklusen (eksogen syklus), mens andre potensielt sandkorndannende mineraler kjemisk går i oppløsning relativt raskt. Derfor består de fleste sandsteiner hovedsakelig av kvarts.
De viktigste produksjonsområdene for sandsteiner er det grunne havet nær kysten, hyllene . Imidlertid kommer sanden hovedsakelig fra fastlandet og transporteres til sitt endelige lagringssted med elver og havstrømmer. I dype kystregioner blir det derimot avsatt hovedsakelig finkornet slam som sandstein ikke kan dannes fra. Unntak er sandsteiner av turbidittiske avleiringer . Disse kommer ut av sandmaterialet i hyllekanten som glir nedover den kontinentale skråningen . Men det er også mange sandsteinforekomster som har dukket opp på fastlandet. Fluvialet, dvs. H. sandsteinene som er avsatt av elver ligger godt over de eoliske, dvs. avsatt av vinden.
Den innskudd miljø av en sandstein kan blant annet være. basert på sedimentstrukturene den inneholder. Disse inkluderer karakteristiske former for skrå lagdeling eller visse sporfossiler . Kroppsfossiler er også viktige indikatorer på lagringsplassen. For å skille mellom fluviale og eoliske sandsteiner er kornstørrelsen og fremfor alt kornsorteringen ( teksturmodenhet ) viktig: Eoliske sandsteiner er alltid relativt homogene, finkornede. Mineralsammensetningen og kornets rundhet gir også ledetråder til hvordan det ble dannet. En forholdsvis lav andel av kvarts (lav sammensetnings modenhet), og en lav grad av korn avrunding er typiske for sandsteiner som ble avsatt i fjell forelands eller forland bassenger som en del av flysch eller molasse serie , gråvakke eller tilitt.
På grunn av trykket fra de yngre, overliggende avleiringer og nedbør av mineraler som er oppløst i sjøen eller grunnvannet, ofte også på grunn av mineralene som finnes i selve sandsteinen, størkner sanden ( diagenese ). Denne prosessen skjer i forskjellige hastigheter og tar mellom noen tiår og flere millioner år.
Sementering
Når sementering kalles den naturlige størkningen av sanden ved utfelling av mineraler i hulrommene mellom sandkornene ( porerom ). Den sement kan bestå av forskjellige mineraler:
- Kvartssementerte sandsteiner ( kvartsittiske sandsteiner , "sementkvartsitter" ) skyldes blant annet størkning. den trykk løsning og påfølgende fornyet utfelling av kvarts i form av vekst sømmer som forbinder de sandkornene med hverandre. Tidligere var begrepet silisiumsandstein også vanlig for en tilsvarende sandstein . Kvarts er det vanligste sementmineralet i sandsteiner.
- Kullsyreholdige sementsteiner inneholder vanligvis kalsitt , sjelden ankeritt eller sideritt , som bindemiddel . Kalsitt er også et veldig vanlig sementmineral.
- Ferritisk sementerte sandsteiner ( jernsandstein ) inneholder jernoksider og oksidhydrater ( hematitt , goetitt , limonitt ) som bindemidler .
- Andre mulige sementmineraler er feltspat, leiremineraler ( kaolinitt , illitt , kloritt ), zeolitt eller til og med gips .
Et høyt primærinnhold av leiremineraler eller glimmer kan hindre sementering da dette reduserer porøsiteten og forhindrer inntrengning av formasjonsvann. En enda mer effektiv forebygging av sementering oppnås ved impregnering med petroleum .
De fleste sandsteiner har bare et enkelt sementmineral i minst en bank . Imidlertid kan forskjellige lag i en sandsteinsekvens hver sementeres av forskjellige mineraler, f.eks. B. på grunn av kornstørrelsesforskjeller. Så grovkornede, store poredandsteiner er mer kullsyreholdige med sement, og finkornede er mer kvartsittiske. Flere generasjoner sement fra forskjellige mineraler i en bank er unntaket og kan bare finnes i større porer. Den yngre generasjonen av sement er omgitt av den eldre.
fordeling
Sandstein er en veldig utbredt stein på jordoverflaten og forekommer praktisk talt på alle kontinenter og har blitt overlevert fra nesten alle aldre i jordens historie. Det forekommer i ulike geologiske sammenhenger, f.eks. B. i overbelastningen av de svakt underliggende kontinentale bordene eller i (tidligere) mer underliggende epikontinental sedimentære bassenger. De fleste av disse sandsteinene ble dannet i skjul på havet. I Tyskland inkluderer disse sandsteinene til Elbe Sandstone Mountains og Zittau Mountains . I Midt- og Sør-Tyskland utbredte fluviale sandsteiner av rød sandstein . Sandsteiner i undergrunnen til den nordtyske sletten og Nordsjøen er viktige bergarter for råolje og naturgass. I Alpine-regionen, sandstein forekomme i den Molasse sonen og den gråvakke sonen, blant andre . Generelt sett er imidlertid andelen sandsteiner i de geologisk unge alpefoldene ganske lav, noe som skyldes at de kom ut fra brede tropiske hyller med overveiende karbonatsedimentering. Selv i de geologisk meget gamle kontinentale skjoldene er det bare noen få sandsteiner, siden disse områdene er i konstant løfting og derfor i dag nesten utelukkende forekommer bergarter som ble dannet dypt i jordskorpen eller en gang ble senket ned i den og derved ble sterkt endret.
Tyssaer Vegger : Gorge i kritt sandsteiner av de Elbsandsteingebirge
Djevelens bord : sandsteiner av den røde sandsteinen ( Trias ) i Pfalzskogen
Bungle Bungle : Bikubeaktig forvitring av devoniske sandsteiner i den australske Purnululu nasjonalparken
Tafoni i rød " Karoo " sandstein ( permokarbon ) nær Twyfelfontein i Namibia
Antelope Canyon : smal canyon i Jurassic Navajo Sandstone i Arizona
Jorddannelse på sandstein
På grunn av overvekt av kvarts i Sentral-Europa, resulterer sandstein generelt i næringsfattige jordarter som også har en tendens til å forsures. Avhengig av vannforsyningen og dybden til jorda, kan man finne rankere , brown earths eller podsoles . De fleste av disse jordsmonnene brukes til skogbruk (for eksempel i Thüringer skog ).
Unntak er imidlertid sandsteiner med høy andel karbonat eller leire, samt sandsteinsekvenser der kalkholdige eller leireholdige lag er innebygd. Jorda på disse bergartene er da vanligvis rikere på næringsstoffer og kan også brukes til jordbruk. Et eksempel er sandsteiner fra Keuper (Øvre Trias) i Sør-Tyskland.
Applikasjonsrelaterte egenskaper
Sandstein i arkitektur
Sandstein er et vanlig byggemateriale og ble ofte brukt til asfaltering , skulpturer og spesielt til fasader . Sandsteinsbygninger som former bybildet finnes i Bern , Breslau , Dresden , Düsseldorf , Hamburg , Nürnberg og Praha , for eksempel . Som mange andre hellige bygninger er Freiburg Minster også i stor grad laget av sandstein. I Dresden ble en myk leiresandstein, Cotta-sandsteinen, brukt til dekorative interiører og skulpturer, og en kvartsittbundet sandstein fra Elbe Sandstone Mountains, som det fremdeles er brutt i nærheten av Pirna , for bærende eller på annen måte stressede arkitektoniske deler .
Fargen på sandstein kan variere, akkurat som på sand , vanlige farger er grå (uten blandinger - som Ruhr sandstein fra Hohensyburg ), gul (på grunn av limonitt inneholdt - Ibbenbüren sandstein ), brun, rød (på grunn av hematitt - som med rød Weser-sandstein ) og hvit (som med grå, er det bare overflaterefleksjonen som er forskjellig - eksempel Rackwitz-sandstein ). Grønt er blant annet den grønne sandsteinen som tidligere ble utvunnet sør for den vestfalske Soest ; den glaukonittholdige sandkalksteinen som ble utvunnet i dag på Anröchte , er derimot noe mørkere enn den grønne sandsteinen som har blitt brukt siden middelalderen .
I prinsippet er nyknuste sandsteiner lettere å jobbe med enn de som har blitt lagret over lengre tid. Felles for alle sandsteiner er mangelen på motstand mot avisning av salt . Den frostbestandigheten er forskjellig avhengig av variasjon. På grunn av avsetningsretningens polaritet kan det skilles mellom sandsteiner kuttet "i leiren" (parallelt med lagdelingen ) og "mot leiren" (ortogonal til lagdelingen). De resulterende teksturene på de synlige overflatene kan være veldig forskjellige.
Den Bundeshaus i Bern med en fasade i stor grad laget av Berner sandstein
Bomullsbyttet i Bremen laget av hvit Main sandstein
Den Nürnberg slott laget av Worzeldorfer sandstein
Semper Gallery i Dresden Zwinger laget av varianter av Elbe sandstein
Den Berlin-katedralen med Silesian sandstein av Friedersdorf og Wünschelburger sandstein varianter
Fasadekledningen til Metz jernbanestasjon er laget av gul Vosges sandstein
Rødaktig Vosges-sandstein på katedralen i Strasbourg
Sandsteinstrukturer som biotoper
Tørre steinmurer , bygget fra sandstein høste steiner eller sandstein som kommer fra et steinbrudd i nærheten, er nå viktige biotoper for mange saftige planter og viktige samlinger for insekter . Det ujordede murverket gir ikke bare ly for edderkopper og biller , men også for større dyr som øgler og blindorm . Spesielt i vindyrkingsområder utgjør sandsteins tørre steinvegger landskapet i elvene i Sør-Tyskland og nedslagsområdene i Rhinen og Main .
Natursteinsarter
Se også
litteratur
- Wolf von Engelhardt , Hans Füchtbauer , tysk Müller : Sediment-Petrology. Volum 2: Hans Füchtbauer (red.): Sedimenter og sedimentære bergarter. 4., fullstendig revidert utgave. Schweizerbart, Stuttgart 1988, ISBN 3-510-65138-3 .
- Reinhard Feldrapp : Fascinasjon med sandstein. Sandsteins triennial av Kronacher Kunstverein . Angles, Kronach 2003, ISBN 3-922162-55-X .