Sandstein

"Roter Mainsandstein" ( sandstein fra den tidlige trias )
"Bentheimer Sandstein" ( krittsandstein )
Sandstone småstein

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

En ren kvartssandstein fra Ordovician of Illinois (USA) i tynn seksjon , på nedre bilde med kryssede polarisatorer . Materialet er impregnert med blå epoksyharpiks før tilberedning for å øke stabilitet og kontrast. Dette er grunnen til at kornområdene ser blå ut på bildet over.

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.

Sandstein med skolithos (begravelse av ormer) fra Kambrium

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.

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

Steinbrudd i den karakteristiske grønnaktige Berner-sandsteinen i Ostermundigen

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 .

Spor av forvitring på en portalsøyle laget av sandstein i Bayreuth Friedrichstrasse , som lar teksturene skille seg ut

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.

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

weblenker

Wiktionary: Sandstone  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser
Commons : Sandstone-  album med bilder, videoer og lydfiler