Sandstein
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). Wenn die meisten Körner größer als 2 mm sind, dann spricht man von einem Konglomerat (bei abgerundeten Körnern) bzw. von einer Brekzie (bei eckigen Körnern).
Entstehung
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 äolischen, also vom Wind abgelagerten.
Im Meer gebildete Sandsteine finden sich in deutschen Mittelgebirgen mit großer Lagerstättenmächtigkeit zum Beispiel im Elbsandsteingebirge sowie im Zittauer Gebirge. Die in Deutschland weit verbreiteten Sandsteine des Buntsandsteins weisen mitunter ein breites Farbspektrum und im Querschnitt zur Lagerstätte oft Merkmale der Schrägschichtung auf. Nicht zwingend sind diese stets farbig, so gibt es auch zahlreiche weiße und hellgraue Sandsteinvorkommen (Kraftsdorfer Sandstein) innerhalb der lithostratigrafischen Einheit Buntsandstein. Im Alpengebiet treten Sandsteine schwerpunktweise in der Molassezone auf.
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. Frühere Lebewesen haben Versteinerungen und in den ursprünglichen Sandablagerungen Strukturen ihrer ehemaligen Behausungen sowie Bewegungsspuren (Bioturbation) hinterlassen.
- Natürliche Sandsteinformen
Buntsandstein der Pfalz bei Dahn, Pferchfeldfelsen
Felsenschlucht im Elbsandsteingebirge, Tyssaer Wände
Erosionsform im Garden of the Gods im US-Bundesstaat Colorado
Bungle Bungle im australischen Purnululu-Nationalpark
Natürliche Ausspülung im Navajo Sandstone (Antelope Canyon in Arizona)
Arten der Kornbindung
Als Verkittung oder Zementation bezeichnet man die natürliche Verfestigung des Sandes durch die Ausfällung bzw. Einlagerung von Mineralen in den Porenräumen zwischen den Sandkörnern. Je nach Art des Bindemittels unterscheidet man verschiedene Arten:
- kieselig gebundene Sandsteine (Quarzsandsteine) verdanken ihre Verfestigung der Drucklösung (quarzitische Sandsteine) sowie der Ausfällung von Quarz in Form von Anwachssäumen, die die Sandkörner miteinander verbinden. Diese Art des Zementes wird auch als kieseliges Bindemittel bezeichnet. Früher war dafür auch der Begriff Kieselsandstein gängig.
- tonig gebundene Sandsteine (Tonsandsteine) enthalten als Bindemittel Tonminerale.
- ferritisch gebundene Sandsteine (Eisensandstein) enthalten als Bindemittel Eisenoxide .
- karbonatisch gebundene Sandsteine, auch Kalksandsteine genannt (die nicht mit den künstlich hergestellten Kalksandsteinen verwechselt werden dürfen) füllt Calcit die Räume zwischen den Sandkörnern aus.
Die verschiedenen Arten der Bindemittel treten zum Teil auch gemischt auf. In einem als Golden Stone (Naboomspruit) im Handel befindlichen Sandstein aus der Republik Südafrika finden sich beispielsweise handtellergroße Quarzsandsteinstücke eingelagert in einen Tonsandstein.
Verbreitung
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 Schelfzonen der Meere und Kontinentalränder. Innerhalb von sehr alten kontinentalen Schilden, jungen Gebirgen und in den tiefen Ozeanbecken tritt er hingegen zurück.
Bodenbildung auf Sandstein
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.
Anwendungsbezogene Eigenschaften
Sandstein in der Architektur
Sandstein ist ein verbreitetes Baumaterial und wurde oft zum Pflastern, für Skulpturen und vor allem für Fassaden verwendet. Das Stadtbild prägende Sandsteinbauten findet man beispielsweise in Bern, Breslau, Dresden, Düsseldorf, Hamburg, Nürnberg oder in Prag. Auch das Freiburger Münster ist größtenteils aus Sandstein erbaut. In Dresden verwendete man für den dekorativen Innenbereich und Skulpturen einen weichen Tonsandstein, den Cottaer Sandstein, und für tragende bzw. anders belastete Architekturteile einen quarzitisch gebundenen Sandstein des Elbsandsteingebirges, wie er heute noch bei 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 (durch enthaltenes Limonit – Ibbenbürener Sandstein), 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 glaukonithaltige Kalksandstein fällt hingegen etwas dunkler aus als der seit dem Mittelalter verwendete Grünsandstein.
Grundsätzlich lassen sich bruchfrische Sandsteine handwerklich leichter als länger gelagerte bearbeiten. Ton- und kalkgebundene Sandsteine sind ein vergleichsweise weiches Gesteinsmaterial und daher in der Verarbeitung leichter als andere Sandsteinsorten. Gemeinsam ist allen Sandsteinen die fehlende Tausalzbeständigkeit. Die Frostfestigkeit ist je nach Sorte unterschiedlich. Bedingt durch die Polarität der Ablagerungsrichtung lassen sich „im Lager“ (parallel zur Schichtung) und „gegen das Lager“ (orthogonal zur Schichtung) geschnittene Sandsteine unterscheiden. Die dabei entstehenden Texturen an den Sichtflächen können sehr unterschiedlich ausfallen.
- Verwendungsbeispiele bedeutsamer Sandsteinsorten
Das Bundeshaus in Bern mit einer größtenteils aus Berner Sandstein geschaffenen Fassade
Die Baumwollbörse in Bremen aus Weißem Mainsandstein
Die Alte Königsberger Börse in Kaliningrad aus Obernkirchner Sandstein
Die Sempergalerie im Dresdner Zwinger aus Sorten des Elbsandsteins
Der Berliner Dom mit schlesischen Sandstein der Sorten Friedersdorf und Wünschelburger Sandstein
Die Fassadenverkleidung des Bahnhof Metz besteht aus gelbem Vogesensandstein
Rötlicher Vogesensandstein am Straßburger Münster
Sandsteinanwendungen als vielfältiger Lebensraum
Sandsteine wurden in Form von Lesesteinen oder vielmehr als natürliches Baumaterial aus Steinbrüchen der näheren Umgebung für Trockenmauern verwendet – bedeutende Biotope für zahlreiche sukkulente Pflanzen und wichtige Rückzugsräume für Insekten. 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.
Natursteinstypen
Wirtschaftlich genutzte und weitere Sandsteinsorten sind beispielsweise (siehe Liste der Sandsteine):
Deutschland
- Baumberger Sandstein
- Bentheimer Sandstein
- Bollinger Sandstein
- Elbsandstein
- Anröchter Stein (Grünsandstein)
- Ibbenbürener Sandstein
- Obernkirchener Sandstein
- Osning-Sandstein
- Ruhrsandstein
- Teutoburgerwald-Sandstein
- Wesersandstein
- Worzeldorfer Sandstein
Schweiz
- Bollinger Sandstein
- Rorschacher Sandstein
Weitere Typen
Siehe auch
- Liste der Gesteine
- Flysch - Wechselschichtung aus Sand- und Tonstein, die zu Bergrutschen neigt
Literatur
- Reinhard Feldrapp: Faszination Sandstein. Die Sandstein-Triennale das Kronacher Kunstvereines. Angles, Kronach 2003, ISBN 3-922162-55-X.
Weblinks
Commons: Sandstein – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien Commons: Antelope Canyon – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Sandstein – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen- Mineralienatlas:Sandstein
- Sandsteinvorkommen in Deutschland
- Baumberger Sandsteinmuseum
- Sandschätze im Nürnberger Reichswald
- Petrographie des Sandsteins
