Sandstein - eine bunte Welt
Der Berufsverband Deutscher Geowissenschaftler BDG (http://www.geoberuf.de/) hat gemeinsam mit der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften DGG den Sandstein zum "Gestein des Jahres 2008" gekürt.
Sandstein, die verfestigte Form von Sand, ist ein uns allen vertrautes Gestein, das auf den Kontinenten weit verbreitet ist. Seit Urzeiten bildet sich Sand durch Verwitterung und Erosion von Gesteinen und Gebirgen.
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Der Sandstein ist ein Sedimentgestein. Sedimente sind Produkte aus der Verwitterung älterer Gesteine, deren Komponenten durch Wasser, Atmosphäre und Eis transportiert, abgelagert und schließlich verfestigt werden. Ein wichtiges Merkmal von Sedimenten ist eine erkennbare Schichtung. Bei Sand und Sandstein spricht man von klastischem Material, im Gegensatz zu den chemischen (Salzstein) und biogenen (Kohle) Sedimentgesteinen, die keinen langen Transportweg hinter sich haben, sondern an Ort und Stelle entstanden sind.
Portrait
Sandstein ist ein Festgestein aus gerundeten bis kantigen Körnern in Sandkorngröße. Alle Korndurchmesser der Mineralkomponenten liegen dabei zwischen 0,063 und 2 mm (DIN 4022). Die Gesteinsart definiert sich also über die Korngröße der einzelnen Mineralkörner. Die natürliche Verfestigung von Sand geschieht unter erhöhtem Auflastdruck jüngerer Ablagerungen durch die Ausfällung bzw. Einlagerung von Mineralien um die einzelnen Sandkörner herum. Es bildet sich so ein Bindemittel, das die Körner zusammenhält und den lockeren Sand zu einem Gestein werden lässt. Als Bindemittel (Zement) in den Zwickeln zwischen den Körnern können vor allem Quarz, Tonminerale, Eisenoxide und Kalzit auftreten. Als Hauptkomponente tritt überwiegend das relativ verwitterungsresistente Mineral Quarz auf, es reichert sich aufgrund seiner Härte während des Transportprozesses an, während andere Mineralkörner zerfallen. Daneben können Feldspäte, Gesteinsbruchstücke verschiedener Hartgesteine und Glimmerminerale auftreten. Ein Sandstein, der zu mehr als 90% aus Quarzkörnern besteht, wird als Quarzsandstein bezeichnet. Arkosen sind feldspatreiche Sandsteine, Litharenite sind reich an Gesteinsfragmenten und Grauwacken haben einen Komponentenanteil an Tonmineralien der 15 Volumenprozent übersteigt.
Sandsteine können je nach Herkunft und Bestandteilen sehr unterschiedlich gefärbt sein: weiß, grau, grüngrau, beige, braun, rot, orange und alle Mischbereiche dazwischen. Verantwortlich für die Farbgebung ist im Wesentlichen der im Sandstein enthaltene Anteil an eisenhaltigen Mineralien. Rötliche Farbtöne gehen in der Regel auf Hämatit zurück, der in Form dünner Häutchen die Quarzkörner umhüllt. Chlorit oder Glaukonit mit zweiwertig gebundenem Eisen sind für grünliche Farbtöne verantwortlich. Gelblichbraune bis braune Färbungen sind auf das Eisenmineral Limonit zurückzuführen.
Sandstein in Hessen
Ein Blick auf die geologische Übersichtskarte zeigt: Hessen ist ein Sandsteinland. Große Teile Nordhessens aber auch Regionen von Mittel- und Südhessen sind von Sandstein bedeckt, der im Erdmittelalter durch große Flusssysteme abgelagert wurde. Die Sandsteine und Sandstein-Tonstein-Wechselfolgen erstrecken sich vom Ostrand des Rheinischen Schiefergebirges beginnend im Marburger Raum über die Frankenberger Scholle, entlang des Kellerwaldes über die Waldecker Scholle bis in den äußersten Norden Hessens nach Bad Karlshafen (Weserbergland(?), Reinhardswald). Im Osten liegt die Osthessische Buntsandsteinscholle und südlich des Vogelsberges die Sandsteinschollen von Büdingen und vom Spessart. Der sog. "Buntsandstein-Odenwald" östlich einer Linie Groß-Umstadt - Wald-Michelbach bildet den südlichsten Anteil dieser Gesteinseinheit in Hessen. Daneben sind die älteren Sandsteine des Rotliegend im Sprendlinger Horst und der Wetterau verbreitet. Die ältesten vorkommenden Sandsteine liegen jedoch im Bereich des Rheinischen Schiefergebirges. Sie sind im Erdaltertum entstanden. Vor allem im nördlichen Rheinischen Schiefergebirge ist die sog. Grauwacke ein häufiger Gesteinstyp, der zwar das Korngrößenspektrum von Sand zeigt, aber einen sehr viel höheren Anteil an Gesteinsbruchstücken und mehr als 15 % Tonmineralkomponenten aufweist. Die Schiefergebirgsquarzite schließlich sind aus Sandsteinen entstanden, die infolge der Gebirgsbildung sehr hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzt waren. Man spricht von einem "metamorphen Gestein".
Abb. Übersichtskarte der Bausandsteine in Hessen
Eigenschaften als Baustoff
Sandstein ist ein weitverbreitetes Baumaterial und wird als Baustein, Bruchstein, Werkstoff für Skulpturen, Verkleidungen von Fassaden, Pflastersteine etc. verwendet. Der meistverwendete Sandstein Hessens stammt aus dem Erdmittelalter (Mesozoikum): der Buntsandstein. Sandsteinbauten findet man beispielsweise in Wiesbaden, Frankfurt, Kassel, Marburg, Gießen und Darmstadt, wo die Mehrzahl der Barockbauten aus Sandstein bestehen.
Ein berühmtes Beispiel ist die Elisabethkirche in Marburg, die einheitlich aus rotem Buntsandstein besteht.
Aufgrund der Quarzvorherrschaft sind die Sandsteinböden Mitteleuropas (Hessens) nährstoffarm und neigen zur Versauerung. Je nach Wasserangebot und Entwicklungstiefe des Bodens findet man Ranker, Braunerden oder Podsole. Die Böden werden forst- und landwirtschaftlich genutzt. Auch die aus Sandsteinen geförderten Mineralwässer sind aufgrund der Quarzdominanz nährstoffarm.
Literatur
Pettijohn, F.J., Potter, P. E. & Siever, R. (1987) Sand and sandstone.– Berlin, Heidelberg, New York.
Dott, R.H. (1964): Wacke, graywacke and matrix – what approach to immature sandstone classification?– Journal of Sedimentary Petrology, 34:625-632.
Füchtbauer, H. (1988): Sediment-Petrologie Teil II, Sedimente und Sedimentgesteine.– Stuttgart.
Weitere Hinweise und Auskünfte zur Verbreitung von Sandsteinen und deren Eigenschaften enthalten die Geologischen Karten und die zugehörigen Erläuterungen des Hessischen Landesamtes für Umwelt und Geologie (www.hlnug.de/)