Zandsteen

Van Wikipedia, de gratis encyclopedie
Spring naar navigatie Spring naar zoeken
"Roter Mainsandstein" ( zandsteen van het vroege Trias )
"Bentheimer Sandstein" ( kalkzandsteen )
Zandsteen kiezels

Zandsteen klastische een sedimentair gesteente met een concentratie van ten minste 50% zandkorrels , dat wil zeggen korrels die volgens de algemene definitie van korrelgrootte zand, tussen 0,063 en 2 mm. De zandkorrels bestaan ​​uit verschillende mineralen , maar vooral kwarts .

Definitie, nomenclatuur en afbakening van verwante gesteenten

Een zuivere kwartszandsteen uit het Ordovicium van Illinois (VS) in dunne sectie , op de onderste afbeelding met gekruiste polarisatoren . Het materiaal is voor de voorbereiding geïmpregneerd met blauwe epoxyhars om de stabiliteit en het contrast te vergroten. Daarom lijken de openingen tussen de korrels blauw in de bovenstaande afbeelding.

Klastische sedimentaire gesteenten zijn gesteenten die zijn samengesteld uit mineraal- en gesteentefragmenten van verschillende grootte. De kleinere van deze fragmenten worden sedimentkorrels genoemd, of kortweg korrels . Die fractie van korrels in een sedimentair gesteente met een equivalente diameter binnen het groottespectrum van zand (0,063-2 mm) wordt de zandfractie of zandfractie genoemd . Alle klastische sedimentaire gesteenten, waarin de zandfractie de meerderheid (> 50%) van de mineraal- en gesteentefragmenten uitmaakt, worden samengevat onder de generieke term zandsteen .

In het geval van een zandsteen waarvan de zandfractie voor minimaal 90% uit kwarts bestaat, spreekt men van een kwartszandsteen of zandsteen in engere zin . Bij een aandeel van 25% veldspaat spreekt men van arkose , met een hoog aandeel kleiachtige matrix en een aandeel van minder dan 75% kwarts in de zandfractie van greywacke . De bijbehorende overgangsvormen ( kwartsgehalte in de zandfractie tussen 90 en 75% elk) worden subarcose of subgrauwacke genoemd . Zandstenen met een hoog gehalte aan primair calciumcarbonaat worden ook wel kalkzandsteen genoemd . Deze moeten niet worden verward met de identiek gelabelde, kunstmatig geproduceerde kalkzandsteen . Een gesteente dat voortkwam uit een los sediment, dat voornamelijk bestond uit kalkkorrels ter grootte van zand, wordt meestal niet aangeduid als "kalkzandsteen", maar als kalksteen , hoewel de naam kalkzand of carbonaatzand gebruikelijk is voor de overeenkomstige los materiaal.

Als in het gesteente het aandeel korrels groter dan 2 mm overheerst, is het een conglomeraat (bij ronde korrels = puin) of een breccia (bij hoekige korrels = fragmenten). In tegenstelling tot arkoses, greywacke en kalkzandsteen worden conglomeraten en breccia's evenmin als zandsteen in bredere zin beschouwd. De overgangen van een grofkorrelige zandsteen naar een fijnkorrelig conglomeraat of een fijnkorrelige breccia zijn vloeiend.

Verschijning

Zandsteen wordt geproduceerd door het cementeren ( cementeren ) van los zand en toevoegingen van grovere of fijnere sedimentdeeltjes (klei, slib, kiezels). In tegenstelling tot chemische en biogene gesteenten (voornamelijk samengesteld uit overblijfselen van levende wezens), zoals kalksteen of steenkool , is het van klastische (detritische) oorsprong, d.w.z. het bestaat uit minuscule brokstukken van verweerde en geërodeerde rotsen. Kwarts komt voornamelijk voor in veel stollingsgesteenten . Omdat kwarts ook relatief goed bestand is tegen chemische verwering , kunnen kwartsdeeltjes ter grootte van zandkorrels zich sterk ophopen in de gesteentecyclus (exogene cyclus), terwijl andere potentieel zandkorrelvormende mineralen relatief snel chemisch desintegreren. Daarom bestaan ​​de meeste zandstenen voornamelijk uit kwarts.

De belangrijkste productiegebieden voor zandsteen zijn de ondiepe zeeën voor de kust, de planken . Het zand komt echter meestal van het vasteland en wordt door rivieren en oceaanstromingen naar de uiteindelijke opslaglocatie getransporteerd. In diepere zeegebieden ver uit de kust daarentegen wordt voornamelijk fijnkorrelig slib afgezet, waaruit geen zandsteen kan worden gevormd. Uitzonderingen zijn de zandstenen van troebele afzettingen . Deze komen voort uit het zandige materiaal van de plankrand die langs de continentale helling naar beneden glijdt. Maar er zijn ook tal van zandsteenafzettingen die op het vasteland zijn ontstaan. De fluviatiele zandsteen, dwz die door rivieren is afgezet, weegt duidelijk zwaarder dan de Eolische zandsteen, dwz die is afgezet door de wind.

Het afzettingsmilieu van een zandsteen kan onder meer worden bepaald aan de hand van de sedimentstructuren die het bevat. Deze omvatten karakteristieke vormen van schuine gelaagdheid of bepaalde sporenfossielen . Lichaamsfossielen zijn ook belangrijke indicatoren van de opslagruimte. Om onderscheid te maken tussen fluviatiele en Eolische zandsteen, zijn de korrelgrootte en vooral de korrelsortering ( texturale rijpheid ) belangrijk: Eolische zandsteen is altijd relatief homogeen, fijnkorrelig. De minerale samenstelling en de rondheid van het graan geven ook aanwijzingen over hoe het is gevormd. Een relatief laag kwartsaandeel (lage samenstellingsrijpheid) en lage graden van korrelafronding zijn typisch voor zandstenen die werden afgezet in bergvoorlanden of voorlandbekkens als onderdeel van flysch- of melasse-reeksen , greywacke of arkose.

Zandsteen met skolithos (graven van wormen) uit het Cambrium

Het zand wordt uitgehard ( diagenese ) door de belasting van de jongere, op elkaar liggende afzettingen en het neerslaan van mineralen die in de zee of het grondwater zijn opgelost, vaak ook door de mineralen die in de zandsteen zelf zitten. Dit proces vindt plaats met verschillende snelheden en duurt enkele decennia tot enkele miljoenen jaren.

cementeren

Cementeren is de natuurlijke stolling van het zand door het neerslaan van mineralen in de holtes tussen de zandkorrels ( poriënruimte ). Het cement kan uit verschillende mineralen bestaan:

  • Kwartsgecementeerde zandsteen ( kwartsitische zandsteen , "cementkwartsiet" ) danken hun stolling onder meer aan de drukontlasting en daaropvolgende herprecipitatie van kwarts in de vorm van groeinaden die de zandkorrels met elkaar verbinden. In het verleden was de term silicazandsteen ook gebruikelijk voor een overeenkomstige zandsteen. Kwarts is het meest voorkomende cementmineraal in zandsteen.
  • Koolzuurhoudende gecementeerde zandstenen bevatten meestal calciet , zelden ankeriet of sideriet , als bindmiddel. Calciet is ook een veel voorkomend cementmineraal.
  • Ferritisch gecementeerde zandsteen ( ijzerzandsteen ) bevat ijzeroxiden en oxidehydraten ( hematiet , goethiet , limoniet ) als bindmiddel.
  • Andere mogelijke cementmineralen zijn veldspaat, kleimineralen ( kaoliniet , illiet , chloriet ), zeoliet of zelfs gips .

Een hoog primair gehalte aan kleimineralen of mica kan het cementeren belemmeren, omdat dit de porositeit vermindert en het binnendringen van formatiewater verhindert. Een nog effectievere preventie van cementering vindt plaats door impregnatie met petroleum .

De meeste zandsteen hebben slechts één enkel cementmineraal minstens binnen één enkele bank . Verschillende lagen in een zandsteenreeks kunnen echter elk worden gecementeerd door verschillende mineralen, b.v. B. vanwege verschillen in korrelgrootte. Dus grofkorrelige zandstenen met grote poriën zijn meer koolzuurhoudend en gecementeerde meer fijnkorrelige zijn meer kwartsiet. Meerdere generaties cement van verschillende mineralen binnen één oever zijn uitzondering en komen alleen voor in grotere poriën. De jongere generatie cement wordt omringd door de oudere.

verdeling

Zandsteen is een zeer wijdverbreid gesteente op het aardoppervlak en komt praktisch op alle continenten voor en is doorgegeven vanuit bijna alle tijdperken van de geschiedenis van de aarde. Het komt voor in verschillende geologische contexten, b.v. B. in de deklaag van de zwak ondergeschikte continentale tafels of in (voorheen) meer ondergeschikte epicontinentale sedimentaire bekkens. De meeste van deze zandstenen werden gevormd onder dekking van de zee. In Duitsland zijn dit onder meer de zandstenen van het Elbezandsteengebergte en het Zittaugebergte . In Midden- en Zuid-Duitsland wijdverbreide rivierzandsteen van rode zandsteen . Zandsteen in de ondergrond van de Noord-Duitse Laagvlakte en de Noordzee zijn belangrijke opslaggesteenten voor ruwe olie en aardgas. In het Alpengebied komt zandsteen onder meer voor in de Molasse-zone en de Greywacke- zone . In het algemeen is het aandeel zandsteen in de geologisch jonge Alpenplooien echter vrij laag, wat te wijten is aan het feit dat ze voortkwamen uit brede tropische plateaus met overwegend carbonaatsedimentatie. Zelfs in de geologisch zeer oude continentale schilden zijn er slechts een paar zandstenen, omdat deze regio's constant in opstand zijn en daarom tegenwoordig bijna uitsluitend gesteenten voorkomen die diep in de aardkorst zijn gevormd of er ooit in zijn verzonken en sterk zijn veranderd als een resultaat.

Bodemvorming op zandsteen

Door het overwicht van kwarts in Centraal-Europa, resulteert zandsteen over het algemeen in voedselarme gronden die ook de neiging hebben om te verzuren. Afhankelijk van de watervoorziening en de diepte van de ontwikkeling van de bodem, kan men ranken , bruine aardes of podzolen aantreffen . De meeste van deze gronden worden gebruikt voor bosbouw (bijvoorbeeld in het Thüringer bos ).

Uitzonderingen zijn echter zandsteen met een hoog gehalte aan carbonaat of klei en zandsteensequenties waarin kalk- of kleilagen zijn ingebed. De bodems op deze rotsen zijn dan meestal rijker aan voedingsstoffen en kunnen ook gebruikt worden voor landbouw. Een voorbeeld zijn zandstenen uit de Keuper (Boven-Trias) in Zuid-Duitsland.

Toepassingsgerelateerde eigenschappen

Zandsteen in architectuur

Steengroeve in de karakteristieke groenachtige Berner zandsteen in Ostermundigen

Zandsteen is een veelgebruikt bouwmateriaal en werd vaak gebruikt voor bestrating , sculpturen en vooral gevels . Zandstenen gebouwen die het stadsbeeld bepalen, zijn bijvoorbeeld te vinden in Bern , Breslau , Dresden , Düsseldorf , Hamburg , Neurenberg en Praag . Net als veel andere heilige gebouwen is ook de Freiburgse munster grotendeels gemaakt van zandsteen. In Dresden werd een zachte kleizandsteen, de Cotta-zandsteen, gebruikt voor decoratieve interieurs en sculpturen, en een kwartsietgebonden zandsteen uit het Elbe-zandsteengebergte, zoals dat nog steeds wordt gewonnen in de buurt van Pirna , voor dragende of anderszins belaste architecturale onderdelen.

De kleur van zandsteen kan variëren, net als dat van zand , voorkomende kleuren zijn grijs (zonder toevoegingen - zoals Ruhr zandsteen van Hohensyburg ), geel (als gevolg van limonite bevatte - Ibbenbürener zandsteen ), bruin, rood (als gevolg van hematiet - net als bij rode Weserzandsteen ) en wit (zoals bij grijs, alleen de oppervlaktereflectie is anders - bijvoorbeeld Rackwitz-zandsteen ). Groen is onder andere de groene zandsteen die vroeger werd gewonnen ten zuiden van het Westfaalse Soest ; de glauconiethoudende kalkzandsteen die tegenwoordig in Anröchte wordt gewonnen, is daarentegen iets donkerder dan de groene zandsteen die sinds de middeleeuwen wordt gebruikt .

Sporen van verwering op een portaalpilaar gemaakt van zandsteen in Bayreuth Friedrichstrasse , waardoor de texturen opvallen

Vers gebroken zandsteen is in principe gemakkelijker te verwerken dan die voor een langere periode zijn opgeslagen. Wat alle zandstenen gemeen hebben, is het gebrek aan weerstand tegen dooizout . De vorstbestendigheid verschilt per ras. Door de polariteit van de afzettingsrichting kan een onderscheid worden gemaakt tussen zandsteen die “in het kamp” (parallel aan de gelaagdheid ) en “tegen het kamp” (orthogonaal aan de gelaagdheid) is gezaagd. De resulterende texturen op de zichtbare oppervlakken kunnen heel verschillend zijn.

Zandsteenstructuren als biotopen

Droge stenen muren , gebouwd van zandsteen lezen stenen of zandsteen, dat afkomstig is van een steengroeve in de buurt, zijn tegenwoordig belangrijke biotopen voor tal van sappige planten en belangrijke retraites voor insecten . Het ongeaarde metselwerk biedt niet alleen onderdak aan spinnen en kevers , maar ook aan grotere dieren zoals hagedissen en blindwormen . Met name in wijnbouwgebieden vormen zandstenen muren van droge steen het landschap van de rivieren in Zuid-Duitsland en het stroomgebied van de Rijn en de Main .

Natuursteensoorten

Zie ook

literatuur

web links

WikiWoordenboek: Zandsteen - uitleg van betekenissen, woordoorsprong, synoniemen, vertalingen
Commons : Zandstenen album met foto's, video's en audiobestanden