Sandstein - Eigenschaften, Verwendung und Entstehung (2024)

Autor: Torsten Purle (steine-und-minerale.de) | Letzte Aktualisierung: 30.04.2024

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 mit 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. Der Geologe Ferdinand Zirkel (1838 bis 1912) stellte 1893 fest, dass die "Quarzkörner der Sandsteine sind meistens weiss oder wasserhell und farblos".
Untergeordnet als Nebengementeile enthält Sandstein Biotit, Muskovit und Serizit/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.

Mit einem Anteil von weniger als einem Prozent kommen als Akzessorien in einigen Sandsteinen auch Anatas, Brookit, Rutil und Zirkon sowie selten auch Granat und Turmalin vor.

Für den Zusammenhalt der einzelnen mineralischen Bestandteile von Sandstein sorgen klastische Komponenten, d.h. mineralische Bestandteile wie Ton, Kalk, Kaolin, Kieselsäure oder Eisenverbindungen, die wiederum auch die Farbe des Sandsteins beeinflussen.
Welches Material das "Cäment des Sandsteine" (Zirkel) ist, ist mitunter anhand der genaueren Bezeichnung der jeweiligen Sandsteinart zu erkennen; so gibt es unter anderem Quarzsandstein, Tonsandstein, Kalksandstein oder Eisensandstein.

Von Sandstein per se sind zudem Grauwacken und Arkosen als Varietäten von Sandstein zu unterscheiden.
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 oder lagenweise Schichtung aus. Enthält Sandstein viel Glimmer, zeigt sich häufig ein schieferartiges Gefüge. 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

Die Farbe von Sandstein ist Ausdruck der im Gestein vorkommenden Mineralien und nicht-mineralischen Beimengungen, die sich in verschiedenen Farben äußern.
Die Farbe von Sandstein reicht von gelb bis braun, über rötlich, grünlich und blau-schwarz.
Zirkel beobachtete, dass kalkige und kieselsäurehaltige Bindemittel Sandstein weiß bis grau färben. Brauner, gelber und beigefarbener Sandstein ist auf Limonit-Gehalte zurückzuführen, Glaukonit färbt grün, sog. Grünsandstein. Roter Sandstein ist auf Eisenoxiden und -hydroxide zurückzuführen. Kohlenstoff und Bitumen färben Sandstein 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.

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