Sandstein

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Sandstein mit Grabgängen von Würmern

Sandstein ist ein Sedimentgestein (auch „Sedimentit“) aus miteinander verkitteten Sandkörnern, die vorwiegend aus Quarz bestehen. Die Sandkörner sind zwischen 0,063 und 2 mm groß.

Bei einem erhöhten Anteil anderer Minerale nennt man das Gestein Arkose (bei Feldspäten) oder Grauwacke (bei Gesteinsbruchstückchen). Sind die meisten Körner größer als 2 mm, spricht man von einem Konglomerat (bei abgerundeten Körnern) bzw. von einer Brekzie (bei eckigen Körnern).

[Bearbeiten] Entstehung

Gerölle aus Sandstein

Buntsandstein der Pfalz bei Dahn, Pferchfeldfelsen

Sandstein entsteht durch die Verkittung (Zementation) von lockerem Sand und hat daher die gleichen Entstehungsbedingungen wie dieser. Er ist im Gegensatz zu chemischen und biogenen (von Lebewesen abgelagerten) Gesteinen wie Kalkstein oder Kohle klastischen Ursprungs, besteht also aus Trümmern verwitterter und abgetragener Gesteine. Da Quarz ein relativ verwitterungsresistentes Mineral ist, welches außerdem in sehr vielen Gesteinen vorkommt, reichert es sich beim Verwitterungs- und Transportprozess stark an, während andere Mineralkörner zerfallen. Deshalb bestehen die Sandsteine ganz überwiegend aus diesem Mineral.

Die wichtigsten Entstehungsräume für Sandsteine sind die Meere, dabei vor allem die küstennahen Flachmeere, die Schelfe. Der Sand stammt aber meist vom Festland und wird durch Flüsse und Meeresströmungen an seinen endgültigen Ablagerungsort transportiert. Es gibt aber auch zahlreiche Sandsteinvorkommen, die auf dem Festland entstanden sind. Dabei überwiegen die fluvialen, das heißt die von Flüssen abgelagerten Sandsteine deutlich über die vom Wind abgelagerten.

Im Meer abgelagerte Sandsteine finden sich in Deutschland zum Beispiel im Elbsandsteingebirge. Die in Deutschland weit verbreiteten Sandsteine des Buntsandsteins sind hingegen meist auf dem Festland abgelagert worden.

Durch den Auflastdruck der jüngeren, überlagernden Ablagerungen, durch den Druck und die natürlichen Chemikalien des Meer- oder Grundwassers und teilweise auch durch Beimischungen im Sandstein selbst kommt es zur Verfestigung (Diagenese) des Sandes. Dieser Prozess läuft unterschiedlich schnell ab und dauert zwischen wenigen Jahrzehnten und mehreren Millionen Jahren.

[Bearbeiten] Arten der Verkittung (Zementation)

Als Verkittung oder Zementation bezeichnet man die natürliche Verfestigung des Sandes durch die Ausfällung bzw. Einlagerung von Mineralen um die Sandkörner herum. Je nach Art des Zementes (Bindemittel) unterscheidet man verschiedene Arten:

Quarzsandsteine verdanken ihre Verfestigung der Drucklösung und der Wiederausfällung von Quarz, die die Sandkörner miteinander verbindet. Diese Art des Zementes wird auch als kieseliges Bindemittel bezeichnet.
Tonsandsteine enthalten als Bindemittel Tonminerale.
Ferritische Sandsteine enthalten als Bindemittel Eisenoxide (Eisensandstein).
Bei Kalksandsteinen (die nicht mit den künstlich hergestellten Kalksandsteinen verwechselt werden dürfen) füllt Calcit die Räume zwischen den Sandkörnern aus.
Ein Sonderfall sind Sandsteine ohne Zemente, bei denen es durch starken Druck zur Verkittung der Sandkörner an den Kornoberflächen kommt.

Die verschiedenen Arten der Bindemittel treten zum Teil auch gemischt auf. In einem als Golden Stone im Handel befindlichen Sandstein finden sich beispielsweise handtellergroße Quarzsandsteinstücke eingelagert in einen Tonsandstein.

[Bearbeiten] Verbreitung

Sandsteinformation im Garden of the Gods im US-Bundesstaat Colorado.

Sandstein ist ein auf der Erdoberfläche sehr weit verbreitetes Gestein und kommt praktisch auf allen Kontinenten vor. Dort tritt er bevorzugt auf geologisch älteren Plattformen auf, die aber in ihrer Geschichte einst Beckenräume gewesen sind. Ein weiterer wichtiger Verbreitungs- und Entstehungsraum sind die aktuellen Schelfmeere und Kontinentalränder. Innerhalb von sehr alten kontinentalen Schilden, jungen Gebirgen und in den tiefen Ozeanbecken tritt er hingegen zurück.

[Bearbeiten] Eigenschaften als Baustoff

Sandstein ist ein verbreitetes Baumaterial und wurde oft zum Pflastern oder für Skulpturen verwendet. Sandsteinbauten findet man beispielsweise in Nürnberg oder in Dresden, wo die Mehrzahl der Barockbauten aus Sandstein besteht. Auch das Freiburger Münster ist größtenteils aus Sandstein erbaut. In Dresden verwendete man für den dekorativen Innenbereich den weichen Tonsandstein und für tragende Teile den Quarzsandstein von der Elbe, wie er heute noch von einer Firma in Pirna abgebaut wird. Die Farbe von Sandstein kann, genauso wie die von Sand, variieren, übliche Farben sind grau (ohne Beimengungen wie zum Beispiel Ruhrsandstein aus Hohensyburg, gelb Ibbenbürener Sandstein (durch enthaltenes Limonit), braun, rot durch Hämatit wie bei rotem Wesersandstein und weiß (wie bei grau nur ist die Oberflächenreflexion eine andere), Beispiel Rackwitzer Sandstein. Grün ist der früher südlich des westfälischen Soest abgebaute Grünsandstein, der heute bei Anröchte abgebaute Glaukonitkalkstein ist etwas dunkler als der mittelalterliche Sandstein.

Das Heidelberger Schloss, einheitlich aus rotem Buntsandstein

Tonsandstein ist zumeist ein vergleichsweise weiches Gesteinsmaterial und leicht zu bearbeiten, wenn er bruchfrisch ist. Quarzsandsteine sind dagegen „buckelhart“ und zum Teil schlechter zu bearbeiten als Granit. Gemeinsam ist allen Sandsteinen die fehlende Tausalzbeständigkeit. Die Frostfestigkeit ist je nach Sorte unterschiedlich. Durch die Ablagerungsrichtung unterscheidet man „im Lager“ geschnitten, wenn es parallel zur Schichtung und „gegen das Lager“, wenn es orthogonal zur Schichtung geschnitten wird. Die dabei entstehenden Texturen an den Sichtflächen können dabei sehr stark unterschiedlich sein.

Trockenmauer einer Weinbergsbrache

Als Bentheimer Gold bezeichnete man den Bentheimer Sandstein, der in den Bentheimer Gruben gefördert wurde. Der Handel (15.-18. Jahrhundert) verbreitete ihn über die Grenzen der Grafschaft Bentheim hinaus ins Münsterland, nach Ostfriesland, in die Niederlande und bis nach Belgien und Dänemark. Bedeutende Bauwerke aus Bentheimer Sandstein sind zum Beispiel das königliche Palais, damals gebaut als Stadthaus, in Amsterdam, das Theater und die Frauenkirche in Antwerpen, die katholische Kirche in Århus sowie das Rathaus in Münster.

Sandsteine werden in Form von Lesesteinen oder auch als natürliches Baumaterial aus Steinbrüchen aus näherer Umgebung für Trockenmauern verwendet. Sie sind bedeutende Biotope für zahlreiche sukkulente Pflanzen und stellen wichtige Rückzugräume für Insekten dar. In dem unverfugten Mauerwerk finden nicht nur Spinnen und Käfer Unterschlupf sondern auch größere Tiere wie Eidechsen und Blindschleichen. Insbesondere in Weinbaugebieten prägen Trockenmauern aus Sandstein das Landschaftsbild der Flussläufe Süddeutschlands sowie der Einzugsgebiete von Rhein und Main.

[Bearbeiten] Bodenbildung auf Sandstein

Sandsteinfelsen in der Sächsischen Schweiz

Auf Grund des Vorherrschens von Quarz entstehen in Mitteleuropa aus Sandstein im Allgemeinen nährstoffarme Böden, die außerdem zur Versauerung neigen. Je nach Wasserangebot und Entwicklungstiefe des Bodens findet man Ranker, Braunerden oder Podsole. Meist werden diese Böden forstwirtschaftlich genutzt (zum Beispiel im Thüringer Holzland).

Ausnahmen bilden hingegen Sandsteine mit einem kalkigen oder stark tonigen Bindemittel sowie Sandsteine, in die kalkige oder tonige Schichten eingelagert sind. Die Böden auf diesen Gesteinen sind dann meist nährstoffreicher und können auch landwirtschaftlich genutzt werden. Ein Beispiel sind Sandsteine des Keupers in Süddeutschland.