Sandstein

Sandstein - Eigenschaften, Entstehung und Verwendung

englisch: sandstone | französisch: grès

Ein Stein aus Sand

Sandstein: Der Name ist Programm. Ausschlaggebend für die Bezeichnung Sandstein ist das Material, aus dem Sandsteine bestehen: Sand. Im geologischen Sinn versteht man unter Sand ein Lockermaterial, das durch Verwitterung (physikalische und/oder chemische Gesteinszerstörung/-zerkleinerung bzw. -auflösung) entstanden ist und dessen Korngröße zwischen 0,063 und 0,2 mm beträgt, oder mit den Worten des Lexikographen Carl Günther Ludovici (1707 bis 1778): Sandsteine "sind gemeine Steine, welche pur von Sande oder sandig sind". Die "Bestandtheile sind demnach in sich selbst nichts als kleiner Staub oder Sandkörner".

Inhaltsverzeichnis Sandstein

• Eigenschaften von Sandstein
• Die Farbe von Sandstein
• Schwarzer Sandstein
• Entstehung und Verbreitung von Sandstein
• Verwendung und Bedeutung von Sandstein

Eigenschaften von Sandstein

Definition: In der Geologie wird unter dem Begriff Sandstein ein Sedimentgestein bezeichnet, das vorwiegend mariner Herkunft, d.h. im Meer entstanden, ist und aus Sand.

Die mineralische Zusammensetzung von Sandstein wird vor allem durch Sandkörner beschrieben, die in der Regel aus Quarz bestehen.
Daneben können Glimmerminerale, Calcit oder erzhaltige Minerale im Gestein vertreten sein. Der Sandstein von Louisana/USA hat sich in der Vergangenheit zudem einen Namen als das Muttergestein von Opal, sog. Louisana-Opal, gemacht.

Für den Zusammenhalt der einzelnen mineralischen Bestandteile von Sandstein sorgen klastische Komponenten, d.h. mineralische Bestandteile wie Ton, Kalk, Kiesel oder Kalkspat. Teilweise gibt die genauere Bezeichnung der jeweiligen Sandsteinart einen Hinweis auf das Bindemittel; so gibt es unter anderem Quarzsandstein, Tonsandstein, Kalksandstein oder Eisensandstein.

Davon zu unterscheiden sind Grauwacken und Arkosen als Varietäten von Sandstein.
Während sich Grauwacken durch sichtbare Anteile an größeren Gesteinsbruchstücken auszeichnen, sind für Arkosen relativ hohe Gehalte an Feldspat-Mineralen charakteristisch (mehr als 25 % der Zusammensetzung).

Viele Sandsteine enthalten Fossilien in Form von Pflanzenteilen, Wirbeltieren und –losen, die allerdings bedingt durch die Sedimentation stark zerfasert sind (detritisch).

Das Gestein ist mit einer Korngröße der Gemengteile von 0,06 bis 2 mm feinkörnig; die gesteinsaufbauenden Bestandteile zeichnet häufig eine gute Sortierung aus. Oftmals zeigt sich im Sandstein eine Fließrichtung. Das Gefüge kann sowohl weich und locker sein, aber auch massig und fest. Die Dichte von Sandstein beträgt 2,6 bis 2,72 g/cm³, das Porenvolumen kann bis zu 25 % betragen.

Die Farbe von Sandstein

Abhängig von verschiedenen mineralischen und nicht-mineralischen Beimengungen kann Sandstein verschiedene Farben aufweisen.
Die Farbe von Sandstein reicht von gelb bis braun, über rötlich, grünlich und blau-schwarz.
Brauner Sandstein ist auf Limonit-Gehalte zurückzuführen, Glaukonit färbt grün rot wird Sandstein infolge von Eisenoxiden und Kohlenstoff und Bitumen färben das Gestein blau-schwarz.

Teilweise sind die Sandsteinfarben für bestimmte Regionen typisch, wie Ludovici 1755 feststellte:

• weißer Sandstein prägt die Gegend um Pirna/Sachen; sog. "pirnischer Sandstein"
• gelber Sandstein wird z.B. Freiberg/Sachsen abgebaut; "freybergischer Sandstein"
• roter Sandstein findet sich in Rochlitz/Sachsen; "rochlitzer Sandstein"
• grauer Sandstein ist typisch für Querfurt/Sachsen-Anhalt; "querfurtischer Sandstein"

Schwarzer Sandstein

Mit den Jahren verändert sich die ursprüngliche Farbe von Sandstein und wird dunkelgrau bis schwarz.

Zum einen sind es eisen- und manganhaltige Mineralien wie Goethit, Hämatit oder Pyrit, die oxidieren und dem hellen Gestein eine dunkle Farbe verleihen.

Daneben setzt sich Stickstoff- und Schwefelverbindungen sowie Ruß auf der Gesteinsoberfläche ab, der aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdöl hervorgeht.

Entstehung und Verbreitung von Sandstein

Das Ausgangsmaterial für die Entstehung von Sandstein ist Sand; d.h. durch physikalische oder chemische Verwitterung zerkleinerte, abgelagerte Minerale und Gesteine, allen voran der erwähnte Quarz.

Durch Druck erfolgt eine Verfestigung des Materials (sog. Diagenese), wobei die klastischen Bestandteile kompakt gelagert werden, überschüssiges Wasser herausgepresst wird und die verkittenden Substanzen aus im Sand zirkulierenden Lösungen ausgefällt werden (Zementation).

Sandsteine bilden oft mächtige, geschichtete Bänke. Die verkitteten bzw. verfestigten Ablagerungen sind insbesondere an Flüssen, Seen und Stränden zu finden, kommen aber auch in Wüsten vor, sind dann aber vorwiegend äolischen (= durch den Wind transportiert) Ursprungs.

Durch die Schichtung von Sandstein kann es infolge der Verwitterung zu definierten, klar abgegrenzten Sandsteinblöcken innerhalb eines Sandsteinkörpers kommen. Die entstehenden Klüfte im Gestein verlaufen dabei senkrecht zu den geschichteten Flächen.

Sandsteine sind auf der gesamten Welt verbreitet.
In Deutschland findet man das Sedimentgestein im Mansfelder Land, Elbsandsteingebirge, Harz, Eifel, Taunus, Spessart, Schwarzwald, Sauerland, Hunsrück und Taunus Schwäbische Alb, Fichtelgebirge, am Oberrhein sowie im Alpenvorland.
Global sind Sandsteine in Skandinavien; Niederösterreich, Tirol, Vorarlberg/Österreich; Wallis, Graubünden/Schweiz; Tschechien; Slowakei; Lüttich/Belgien; Toskana, Emilia-Romagna/Italien; Japan; Nova Scotia/Kanada; Pakistan; Kasachstan; Argentinien; New South Wales, Queensland, Tasmanien/Australien; Bolivien; China; Sporaden/Griechenland sowie Kalifornien, Arkansas, Colorado/USA vertreten.

Verwendung und Bedeutung von Sandstein

Eine der großräumigste Nutzung von Sandstein befindet sich in Nürnberg.
Bereits im frühen Mittelalter wurde der Untergrund der bayerischen Stadt so ausgehöhlt, dass in den weitläufigen Felsengängen und -kellern von Nürnberg Bierfässer kühl gelagert werden konnte.

Weiterhin wird Sandstein in der Bauindustrie genutzt, vor allem als Naturstein wie bspw. beim Brandenburger Tor (siehe dazu auch: In, auf und aus Gestein gebaut - Brandenburger Tor), im Innenraumbereich oder als Bodenfliese. Ferner wurden und werden aus Sandsteinen Särge (siehe Linné, 1764), Mühlsteine und Schleifsteine gefertigt. Im Straßenbau wird Sandstein als Schotter oder Split eingesetzt. Etwas unbekannter ist Verwendung von Sandstein als "Filtrierstein" zum "Durchseigen des Wassers" (Lenz, 1791). Und bitumenhaltige Sandsteine sind für die Erdölgewinnung von Bedeutung.

Auch interessant:

• Plastiglomerat - Ein Stein aus Plastik und natürlichen Bestandteilen
• Die Entstehung von Sedimentgesteinen
• Kreislauf der Gesteine - Entstehen und Vergehen von Gesteinen

Quellen:
⇒ Ludovici, C. G. (1755): Sandsteine. IN: Eröffnete Akademie der Kaufleute: oder vollständiges Kaufmanns-Lexicon woraus sämmtliche Handlungen und Gewerbe, mit allen ihren Vortheilen, und der Art, sie zu treiben, erlernet werden können
⇒ Wallerius, J. G. (1763): Mineralogie oder Mineralreich
⇒ Linné, C. v. (1764): Reisen durch Orland und Gothland
⇒ Schröter, J. S. (1784): Sandstein. IN: Lithologisches Real- und Verballexicon
⇒ Karsten, D. L. G. (1789): Sandstein. IN: Museum Leskeanum, regnum animale (regnum minerale) quod ordine systematico disposuit atque descripsit D.L. Gustavus Karsten
⇒ Lenz, J. G. (1791): Sandstein. IN: Mineralogisches Handbuch
⇒ Bauer, J.; Tvrz, F. (1993): Der Kosmos-Mineralienführer. Mineralien Gesteine Edelsteine. Ein Bestimmungsbuch mit 576 Farbfotos. Gondrom Verlag GmbH Bindlach
⇒ Pellant, C. (1994): Steine und Minerale. Ravensburger Naturführer. Ravensburger Buchverlag Otto Maier GmbH
⇒ Schumann, W. (1991): Mineralien Gesteine – Merkmale, Vorkommen und Verwendung. BLV Naturführer. BLV Verlagsgesellschaft mbH München
⇒ Maresch, W., Medenbach, O.; Trochim, H.-D. (1987): Die farbigen Naturführer Gesteine. Mosaik Verlag GmbH München
⇒ Murawski, H. (1992): Geologisches Wörterbuch. Ferdinand Enke Verlag Stuttgart
⇒ Booth, B. (1999): Steine und Mineralien. Könemann Verlag Köln