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SANDSTEINKURS MIT SILVIA FOHRER

 

 

zur Zeit arbeiten wir mit dem Sandstein aus:

 

Schweinstal, Gemarkung Schopp, Steinbruch. Er liegt etwa im Zentrum des Buntsandsteingebietes „Pfälzer Wald“. Abgebaut wird hier Sandstein der „Karlstal-Felszone“.

 

Als Karlstal-Felszone wird im Pfälzer Buntsandstein eine bis 40 m mächtigen Schichtenfolge bezeichnet, in der sich massige Felsbänke (häufiges Maß: 4 bis 6 m) mit dünnschichtigen Sandsteinlagen abwechseln. Beide Sandsteintypen sind auf unterschiedliche Weise entstanden. Die Abfolge besteht aus dem Wechsel von Flußablagerungen (fluviatile Sedimente) und Windablagerungen (äolische Sedimente). Beides sind Ablagerungen aus einem ariden Gebiet („Wüstenablagerungen“).

Die Sandkörner bestehen vorwiegend aus monokristallinen Quarzkörnern, die direkt aus zersetzten granitischen Gesteinen abgeleitet werden können. Daneben werden Gesteinsbruchstücke aus Quarzit, Milchquarz und selten auch Kieselschiefer beobachtet. Die Quarzitbruchstücke bestehen aus innig verwachsenen mikroskopisch kleinen und kleinsten Quarzkörnern.

Nebenbestandteile der Sandsteine sind Feldspat und kaolinisierter Feldspat. Akzessorisch sind Sandkörner aus Turmalin, Rutil, Zirkon, Magnetit und Hämatit. Der Quarzanteil der Sandsteine liegt bei 90 bis 95 %.

1.5 Kieseliges Bindemittel der Sandsteine

Nach der Ablagerung wurden die Sandmassen (Sandbänke) bankweise zu Sandstein verfestigt und kieselig gebunden. Es ist die Bindeart einer sekundären und autogenen Quarzsprossung. Auf den im Wüstenwind gerundeten und mattierten Oberflächen der Quarz-Sandkörner ist im System der dem einzelnen Korn zugrundeliegende Kristallstruktur erneut Kieselsäure (Quarz) ankristallisiert. Neu entstanden sind auf den Quarzkörnern flächige Kristallfacetten mit Übergängen zu hexagonalen Quarzkristallen. Der neuauskristallisierte Quarz wuchs in den Porenraum hinein und die Sandkörner verwuchsen an den neu entstandenen Berührungspunkten. Sandkörner und Bindemittel haben die gleichen chemischen, mineralogischen und kristallographischen Eigenschaften. Oft sind die ursprünglichen Kornoberflächen der meist runden und von einer rotfärbendem Hämatithülle umgeben Sandkörner von solchen Kristallaufwachsungen überzogen (Tafel 2). In solchen Gesteinspartien ist die rote Farbe des Steins bleibend konserviert.

Durch die Quarzaufwachsungen sind fast alle Körner eckig. Nur Sandkörner aus Feldspat und Kaolin (beide weiß) sowie die sehr seltenen Turmalinkörner (grün bis braun) sind bleibend rund.

Nach seiner Bindungsart ist der Karlstal-Sandstein als Kristallsandstein zu bezeichnen. Die Besonderheit dieser Kornbindung ist daran zu erkennen, daß der Sandstein im Sonnenlicht glitzert.

Bei dem vorliegenden Porenvolumen und der relativ großen Weite der Poren führte diese Art des Auskristallisierens von Kieselsäure zu punktweiser Zementierung und Verfestigung. Porosität und Durchlässigkeit blieben erhalten. Einkieselung und Verfestigung fanden hauptsächlich im fluviatilen Ablagerungsmilieu der Wüstenflüsse statt. Die Kieselsäure wurde mit dem Wasser und besonders mit dem Grundwasser antransportiert. Das relative Alter der neuauskristallisierten Quarzfacetten und Kristalle läßt sich an fossilen Windkantern aus Geröllpflastern nachweisen. Zu finden sind zu Windkantern geschliffene Gerölle, bei denen die dem Wind ausgesetzten und abgeschliffenen Flächen frei von aufgewachsenen Kristallflächen sind, während die bereits vor dem Windschliff entstandenen Quarzaufwachsungen an den vor Windschliff geschützten Stellen erhalten sind.

1.6 Farbe der Sandsteine

Die Farbe des Schweinstaler Sandsteins variiert von weiß über gelblich-weiß, gelblich rot, hellziegelrot, gelb-braun bis braun. Dabei ist weiß bis grauweiß die Farbe der Quarzkörner. Die rote Farbe der Sandsteine stamm von dünnen hämatitischen1 Hüllen oder Rinden (coating), welche die einzelnen Quarzkörner umgeben. Diese Hüllen bestehen aus einer Vielzahl kleinster (kryptokristalliner) plättchenförmiger Hämatitkristalle, welche der Oberfläche der Körner dicht bei dicht aufsitzen können. Dabei weisen feinkörnige Massen wie Ton- und Schluffsteine eine größere inner Oberfläche auf und können entsprechend mehr von diesen kryptokristallinen Hämatitplättchen enthalten und intensiver gefärbt sein. Bei Flug- und Treibsand wurden sie von der Kornoberfläche abgestoßen und im Feinkorn (Ton, Schluff) angereichert, was wiederum die Farbintensität der feinkörnigen Schichten und Gesteinsstücke (z.B. Tongallen) erhöhte.

Der Hämatit-Anteil steht generell in Korrelation zur Farbintensität, nicht jedoch zum Farbton. Der jeweilige Farbton der unterschiedlich roten, bei anderen Schichten auch rotvioletten Sandsteine ist das Resultat selektiver Absorption und Streuung des weißen Lichtes am dispers auf silikatischen Körnern verteilten Hämatitpigments. Er wird vor allem von dessen Kornform- und Korngrößenverteilung bestimmt. In hellroten und rot-braunen Sandsteinen liegt Hämatit kryptokristallin, in violettroten bis violetten Sandsteinen liegt Hämatit in gröberen Aggregaten oder auch in mehreren m großen Hämatitkristallen vor.

Das Farbenspiel des ursprünglich hellroten Schweinstaler Sandstein ist, besonders im oberen Sandsteinlager, auffällig. Die hellen Farben entstanden durch Bleichen. Unter Einwirkung von Kohlen- und auch Humussäure kann Hämatit aufgelöst und der Eisen-anteil abtransportiert beziehungsweise verlagert werden. Typisch sind Bleichungen unter dem heutigen Waldboden, aber auch unter fossilen Böden aus der Buntsand-steinzeit. Bei Felsbänken geht die Bleichung häufig von Kluftspalten oder von stärker wasserdurchlässigen grobporigen Sandsteinlagen aus, wobei die Bleichvorgänge wohl schon in der erdgeschichtlichen Epoche des Tertiär eingetreten sind.

Die gelbroten bis weißgelben Sandsteinfarben entstanden als Mischfarben zwischen dem Grauweiß der Quarzkörner und den teilweise aufgelösten Hämatitrinden mit geringeren verbliebenen Hämatitanteilen und kleineren Hämatitkristallgrößen.

Braune Farben stammen dagegen von Limonitaggregaten2. Limonit bestimmt den Farbton für längere Zeit an der Obertfläche liegende Felsblöcke und für Felswände. Im Sandstein kann Limonit in sogenannten Eisenschwarten auftreten oder den Stein in mehr oder weniger konzentrischen Ringen und Schlieren durchziehen.

 

Der Kiesanteil der Sandsteine (Mittelkies und Grobkies (Korndurchmesser zwischen 6 und 60 mm) besteht zum Großteil aus Milchquarz. Dies sind Reste von ehemaligen Milchquarzgängen aus einem abgetragenen, überwiegend granitischen Grundgebirge.

Daneben treten Gesteinsreste aus braunem Quarzit und selten aus Kieselschiefer auf. Alle diese Gerölle bestehen aus verwitterungsresistentem Hartstein. Sie geben Zeugnis für die Besonderheiten der Entstehungsgeschichte des Schweinstaler Sandsteins.

 

 

Beispiele von Bauwerken aus dem Sandstein:

Burg Wilenstein, Trippstadt

Ehemalige Pfarrkirche St. Blasius, Aschbacher Hof

3 Häuser aus dem Jahr 1566, Aschbacher Hof, Vorratskeller

Gotische Kirche, Horbach

Burg Lemberg, Burgruine und Konsolensteine von1550-1600

Burg Nanstein, Landstuhl, Burgruine und Brunnenschale von 1560

Schloß Trippstadt

Herrenhaus Unterhammer von 1807

Pfarrkirche und Pfarrhaus, Landstuhl

Sickinger Würfel (römisch), Landstuhl,

Ruine der Verenakapelle

Klugsche Mühle, Wehre und Bachausmauerung

 

 

 

1 Hämatit ist ein rotfärbendes Eisenmineral (Blutstein, Rötel) mit der chemischen Zusammensetzung Fe2O3.

2 Limonit ist ein Gemenge verschiedener, nicht kristalliner und wasserhaltiger Eisenoxydaggregate, welche bei der Verwitterung entstehen. Die Farbe ist gelb bis braun, als Pulver „Ocker“.

Die Gesteine der Erde entstanden im Laufe der Erdgeschichte über einen extrem langen Zeitraum durch verschiedenste Einflüsse. Sie sind meist keine reinen Elemente, sondern Verbindungen verschiedenster chemischer Elemente und Mineralien. Jeder kennt diese zum Beispiel als Sand, Kies und Ton. Eben diese verwittern an der Erdoberfläche im Laufe der Zeit und lagern sich an geeigneten Stellen ab. Dieser Prozess wiederholt sich immer und immer wieder, so dass auf zuvor abgelagertes Material zunehmend mehr Druck ausgewirkt wird, die Porenräume sich verschließen, Wasser entweicht und die Masse sich immer stärker verfestigt. Es entstehen daraus die Sedimentgesteine wie zum Beispiel Sandstein, Kalkstein und Dolomit. Auch biologische Ablagerungen wie Korallen und Pflanzenreste verfestigen sich im Laufe der Zeit.

Durch die tektonische Plattenbewegungen der Erde können diese Sedimentgesteine (Sedimentite) entweder direkt wieder der Oberfläche zugeführt werden und sich damit wieder am Anfang des Kreislaufs befinden (kleiner Kreislauf), oder aber sie werden etwa durch eine Gebirgsbildung tiefer abgesenkt und somit höherem Druck ausgesetzt. Dieser erhöhte Druck wandelt die Sedimentgesteine in Metamorphite (Umwandlungsgesteine) um, die unter anderem als Gneis, Schiefer, Marmor oder Quarz(it) bekannt sind.

Da die Temperaturen im Erdinneren mit wachsender Tiefe stetig steigen, erreichen die Gesteine irgendwann ihren Schmelzpunkt. Dieser liegt deutlich über 1000° C. Die Gesteine verlieren durch die höhere Temperatur zunehmend an Dichte, weshalb sie sich an geeigneten Stellen wieder in Richtung Erdoberfläche bewegen. Es entstehen die magmatischen Gesteine (Vulkanite und Plutonite). Erreicht das Magma die Erdoberfläche in flüssiger Form, so spricht man von Lava. Ist diese erkaltet, so entsteht unter anderem Basalt, Andesit, Tuff und Obsidian (Vulkanite), abhängig von der Zusammensetzung der Lava. Erkaltet das Magma bereits unter der Erdoberfläche, so entsteht unter anderem je nach Zusammensetzung Granit, Gabbro oder Diorit (Plutonite).

 

Source for image und text (changed): Physische Geographie kompakt, Spektrum Akademischer Verlag 2005, 4. Auflage, S. 62f.

Sandsteinworkshop 1-tägig zum Tag der offenen Tür bei Fa. Vattenfall 2014 direkt neben dem BB-EWERKultur mit Reinhardtsdorfer Sandsteinen, Leiter Bildhauer Rudolf J. Kaltenbach.

Im Rahmen des Wandertages, eintägiger Workshop mit Schüler*innen Leitung: Silvia Fohrer