Piaskowiec
Piaskowiec to klastyczna skała osadowa z udziałem co najmniej 50% ziaren piasku , tj. H. ziaren, które zgodnie z ogólną definicją wielkości ziaren piasku mają wielkość od 0,063 do 2 mm. Ziarna piasku składają się z różnych minerałów , ale głównie z kwarcu .
Definicja, nazewnictwo i rozgraniczenie od powiązanych skał
Klastyczne skały osadowe to skały złożone z różnej wielkości fragmentów minerałów i skał. Mniejsze z tych fragmentów nazywane są ziarnami osadu lub w skrócie ziarnami . Ta frakcja ziaren w skale osadowej, która ma równoważną średnicę w zakresie wielkości piasku (0,063–2 mm), nazywana jest frakcją piaskową lub frakcją piaskową . Wszystkie klastyczne skały osadowe, w których frakcja piasku stanowi większość (> 50%) fragmentów minerałów i skał, są podsumowane pod ogólnym terminem piaskowiec .
W przypadku piaskowca, którego frakcja piasku składa się w co najmniej 90% z kwarcu, mówi się o piaskowcu kwarcowym lub piaskowcu w węższym znaczeniu . Od 25% skaleni mówi się o arkozie , z wysokim udziałem matrycy ilastej i mniejszym niż 75% kwarcu we frakcji piaskowej szarogłazu . Odpowiednie formy przejściowe (zawartość kwarcu we frakcji piasku między 90 a 75%) nazywane są subarkozą lub subgrauwacke . Piaskowce z dużą zawartością pierwotnego węglanu wapnia nazywane są również cegłami wapienno-piaskowymi . Nie należy ich mylić z identycznie oznakowanymi, sztucznie produkowanymi cegłami wapienno-piaskowymi . Skała, która wyłoniła się z luźnego osadu, który składał się głównie z ziaren wapna wielkości piasku, jest zwykle określana nie jako „cegła wapienno-piaskowa”, ale jako wapień , chociaż nazwa piasek wapienny lub piasek węglanowy jest powszechna dla odpowiednich luźny materiał .
Jeśli w skale przeważa udział ziaren większych niż 2 mm, jest to zlepek (z ziarnami zaokrąglonymi = kamyki) lub brekcją (z ziarnami kanciastymi = fragmenty). W przeciwieństwie do arkoz, cegieł szarogłazowych i wapienno-piaskowych zlepieńce i brekcje nie są również uważane za piaskowce w szerszym znaczeniu. Przejścia od gruboziarnistego piaskowca do drobnoziarnistego konglomeratu lub drobnoziarnistej brekcji są płynne.
Powstanie
Piaskowiec powstaje w wyniku cementacji ( cementacji ) luźnego piasku i domieszek grubszych lub drobniejszych cząstek osadu (glina, muł, kamyki). W odróżnieniu od skał chemicznych i biogennych (zbudowanych głównie ze szczątków istot żywych), takich jak wapień czy węgiel , ma pochodzenie klastyczne (detrytyczne), czyli składa się z drobnych szczątków z zwietrzałych i zerodowanych skał. Kwarc występuje głównie w wielu skałach magmowych . Ponieważ kwarc jest również stosunkowo odporny na wietrzenie chemiczne , cząstki kwarcu wielkości ziaren piasku mogą silnie gromadzić się w cyklu skalnym (cykl egzogeniczny), podczas gdy inne minerały potencjalnie tworzące ziarna piasku ulegają chemicznemu rozkładowi stosunkowo szybko. Dlatego większość piaskowców składa się głównie z kwarcu.
Najważniejszymi obszarami produkcji piaskowców są płytkie morza w pobliżu wybrzeża, szelfy . Jednak piasek pochodzi głównie z lądu i jest transportowany do miejsca ostatecznego składowania przez rzeki i prądy oceaniczne. Z drugiej strony w głębokich, przybrzeżnych regionach osadza się głównie drobnoziarnisty szlam, z którego nie można utworzyć piaskowca. Wyjątkiem są piaskowce osadów mętnych . Wyłaniają się one z piaszczystego materiału krawędzi szelfu, który zsuwa się ze zbocza kontynentalnego . Ale istnieje również wiele złóż piaskowca, które pojawiły się na kontynencie. Fluvial, tj. H. piaskowce odkładane przez rzeki są znacznie wyższe od piaskowców eolskich, tj. osadzane przez wiatr.
Środowiskiem złożowym piaskowca może być m.in. na podstawie zawartych w nim struktur osadów. Należą do nich charakterystyczne formy ukośnego rozwarstwienia lub pewne śladowe skamieniałości . Skamieniałości ciała są również ważnymi wskaźnikami przestrzeni magazynowej. Aby odróżnić piaskowce rzeczne i eolskie, ważne są rozmiary ziaren, a przede wszystkim sortowanie ziaren ( dojrzałość fakturalna ): piaskowce eoliczne są zawsze stosunkowo jednorodne, drobnoziarniste. Skład mineralny i okrągłość ziarna również dostarczają wskazówek co do tego, jak zostało uformowane. Stosunkowo niski udział kwarcu (mała dojrzałość kompozycyjna) i niski stopień zaokrągleń ziarna są typowe dla piaskowców, które osadzały się na przedgórzach lub basenach przedpola w ramach szeregu fliszowego lub molasowego , szarogłazu lub arkozy.
Pod wpływem naporu młodszych, leżących powyżej osadów oraz wytrącania się minerałów rozpuszczonych w morzu lub wodach gruntowych, często także z powodu minerałów zawartych w samym piaskowcu, piasek zestala się ( diageneza ). Proces ten przebiega z różną szybkością i trwa od kilkudziesięciu do kilku milionów lat.
Cementowanie
Kiedy cementowanie nazywa się naturalnym zestaleniem piasku przez wytrącanie się minerałów w pustkach między ziarnami piasku ( przestrzeń porowa ). Cement może składać się z różnych minerałów:
- Piaskowce cementowane kwarcem (piaskowce kwarcytowe , „kwarcyty cementowe” ) zawdzięczają m.in. swoje zestalenie. roztwór ciśnieniem , a następnie ponowne wytrącanie z kwarcu w postaci szwów łączących wzrostu ziarna piasku ze sobą. W przeszłości termin piaskowiec krzemionkowy był również powszechny dla odpowiadającego mu piaskowca . Kwarc jest najpowszechniejszym minerałem cementu w piaskowcach.
- Węglowane piaskowce cementowe zwykle zawierają kalcyt , rzadziej ankeryt lub syderyt , jako spoiwo . Kalcyt jest również bardzo powszechnym minerałem cementu.
- Piaskowce cementowane ferrytycznie (piaskowiec żelazny ) zawierają tlenki żelaza i hydraty tlenków ( hematyt , getyt , limonit ) jako spoiwa .
- Inne możliwe minerały cementu to skalenie, minerały ilaste ( kaolinit , illit , chloryt ), zeolit, a nawet gips .
Wysoka pierwotna zawartość minerałów ilastych lub miki może utrudniać cementację, ponieważ zmniejsza to porowatość i zapobiega przenikaniu wody złożowej. Jeszcze skuteczniejsze zapobieganie cementacji uzyskuje się poprzez impregnację ropą naftową .
Większość piaskowców zawiera tylko jeden minerał cementowy w co najmniej jednym brzegu . Jednak różne warstwy w sekwencji piaskowców mogą być cementowane przez różne minerały, np. B. ze względu na różnice w uziarnieniu. Tak więc gruboziarniste piaskowce o dużych porach są bardziej karbonizowane cementem, a drobnoziarniste są bardziej kwarcytowe. Kilka generacji cementu z różnych minerałów w jednym banku jest wyjątkiem i można go znaleźć tylko w większych porach. Młodsza generacja cementu jest otoczona starszą.
dystrybucja
Piaskowiec to bardzo rozpowszechniona skała na powierzchni ziemi, występująca praktycznie na wszystkich kontynentach i przekazywana z niemal wszystkich epok w historii Ziemi. Występuje w różnych kontekstach geologicznych, np. B. w przeciążeniu słabo pomocniczych tablic kontynentalnych lub w (dawniej) bardziej pomocniczych epikontynentalnych basenach sedymentacyjnych. Większość z tych piaskowców powstała pod osłoną morza. W Niemczech są to piaskowce Łaby i Góry Żytawskie . W środkowych i południowych Niemczech rozpowszechnione są piaskowce rzeczne z czerwonego piaskowca . Piaskowce znajdujące się pod powierzchnią Niziny Północnoniemieckiej i Morza Północnego są ważnymi skałami magazynowymi ropy naftowej i gazu ziemnego. W regionie alpejskim piaskowce występują m.in. w strefie Molasy i Szarogłazu . Generalnie jednak udział piaskowców w geologicznie młodych fałdach alpejskich jest raczej niski, co wynika z faktu, że wyłoniły się one z szerokich szelfów tropikalnych z dominującą sedymentacją węglanową. Nawet w bardzo starych geologicznie tarczach kontynentalnych występuje tylko kilka piaskowców, ponieważ regiony te są stale wypiętrzone i dlatego dziś występują prawie wyłącznie skały, które uformowały się głęboko w skorupie ziemskiej lub zostały kiedyś w niej zatopione i przez to znacznie się zmieniły.
Tyssaer Walls : Wąwóz w kredowych piaskowcach Łaby
Diabelski stół : piaskowce czerwonego piaskowca ( triasu ) Lasu Palatynackiego
Bungle Bungle : podobne do ulów wietrzne dewońskie piaskowce w australijskim Parku Narodowym Purnululu
Tafoni w czerwonym piaskowcu „ Karoo ” ( permocarbon ) w pobliżu Twyfelfontein w Namibii
Kanion Antylopy : wąski kanion w Jurassic Navajo Sandstone w Arizonie
Gleby na piaskowcu
Ze względu na przewagę kwarcu w Europie Środkowej piaskowiec generalnie powoduje powstawanie gleb ubogich w składniki odżywcze, które również mają tendencję do zakwaszania. W zależności od zaopatrzenia w wodę i głębokości zabudowy gleb można spotkać rangery , brunatnice lub bielicówki . Większość tych gleb jest wykorzystywana do celów leśnych (na przykład w lasach w Turyngii ).
Wyjątkiem są jednak piaskowce z dużą zawartością węglanu lub gliny oraz ciągi piaskowców, w których osadzone są warstwy wapienne lub ilaste. Gleby na tych skałach są wtedy zwykle bogatsze w składniki odżywcze i można je również wykorzystać w rolnictwie. Przykładem są piaskowce z Keuper (górnego triasu) w południowych Niemczech.
Właściwości związane z aplikacją
Piaskowiec w architekturze
Piaskowiec jest powszechnym materiałem budowlanym i był często używany do brukowania , rzeźb, a zwłaszcza do elewacji . Budynki z piaskowca, które kształtują panoramę miasta, można znaleźć na przykład w Bernie , Wrocławiu , Dreźnie , Düsseldorfie , Hamburgu , Norymberdze i Pradze . Podobnie jak wiele innych budowli sakralnych, również Katedra we Fryburgu jest w dużej mierze wykonana z piaskowca. W Dreźnie, miękki piaskowiec gliniany, piaskowiec Cotta, był używany do dekoracji wnętrz i rzeźb, a piaskowiec związany kwarcytem z piaskowców Łaby, nadal wydobywany w pobliżu Pirny , do nośnych lub w inny sposób obciążonych elementów architektonicznych .
Kolor piaskowca może być różny, podobnie jak kolor piasku , powszechne kolory to szary (bez domieszek - np. Piaskowiec Ruhr z Hohensyburg ), żółty (ze względu na zawarty w nim limonit - piaskowiec Ibbenbüren ), brązowy, czerwony (ze względu na hematyt - jak z czerwony piaskowiec Wezerski ) i biały (podobnie jak w przypadku szarości, tylko odbicie powierzchni jest inne - np. piaskowiec Rackwitz ). Zielony to między innymi zielony piaskowiec wydobywany dawniej na południe od westfalskiego Soestu ; Z drugiej strony, cegła wapienno-piaskowa zawierająca glaukonit wydobywana obecnie w Anröchte jest nieco ciemniejsza niż zielony piaskowiec używany od średniowiecza .
W zasadzie świeżo połamane piaskowce są łatwiejsze w obróbce niż te, które były przechowywane przez dłuższy czas. Cechą wspólną wszystkich piaskowców jest brak odporności na sól odladzającą . Mrozoodporność jest różna w zależności od odmiany. Ze względu na biegunowość kierunku osadzania można wyróżnić piaskowce wycinane „w obozie” (równolegle do stratyfikacji ) i „pod obozem” (prostopadle do rozwarstwienia). Powstałe tekstury na widocznych powierzchniach mogą być bardzo różne.
Bundeshaus w Bernie z fasadą w dużej mierze wykonane z Wyżynie piaskowca
Giełda bawełny w Bremie wykonana z białego piaskowca Main
Nowa giełda (Kaliningrad) wykonana z piaskowca Obernkirchen
Galeria Semper w drezdeńskim Zwingerze wykonana z odmian piaskowca połabskiego
Katedra w Berlinie ze śląskiego piaskowca z Friedersdorf i piaskowca Wünschelburger odmian
Elewacja stacji kolejowej Metz wykonana jest z żółtego piaskowca Wogezów
Czerwonawy piaskowiec Wogezów na katedrze w Strasburgu
Struktury piaskowcowe jako biotopy
Suche kamienne mury , zbudowane z piaskowca kamieni zbiorów lub piaskowca, że pochodzi z pomocą kamieniołomie w pobliżu są teraz ważne biotopy dla wielu soczyste roślin i ważnych rekolekcje dla owadów . Nieuziemiony mur zapewnia schronienie nie tylko dla pająków i chrząszczy , ale także dla większych zwierząt, takich jak jaszczurki i ślepoty . W obszarach uprawy winorośli, w szczególności, piaskowiec suche kamienne ściany kształtują krajobraz z rzek w południowych Niemczech i zlewniach z Renem i Menem .
Rodzaje kamienia naturalnego
Zobacz też
literatura
- Wolf von Engelhardt , Hans Füchtbauer , niemiecki Müller : Sediment-Petrology. Tom 2: Hans Füchtbauer (red.): Osady i skały osadowe. Czwarte, całkowicie poprawione wydanie. Schweizerbart, Stuttgart 1988, ISBN 3-510-65138-3 .
- Reinhard Feldrapp : Fascynacja piaskowcem. Triennale z piaskowca Kronacher Kunstverein . Kąty, Kronach 2003, ISBN 3-922162-55-X .