Песчаник

"Roter Mainsandstein" ( песчаник раннего триаса )
"Bentheimer Sandstein" ( меловой песчаник )
Песчаник галька

Песчаник - это обломочная осадочная порода с долей песчинок не менее 50% , т.е. ЧАС. зерен, размер которых согласно общему определению крупности песка составляет от 0,063 до 2 мм. Песчинки состоят из различных минералов , но в основном из кварца .

Определение, номенклатура и отграничение от родственных пород

Чистый кварцевый песчаник ордовика штата Иллинойс (США) в шлифе , на нижнем снимке со скрещенными поляризаторами . Перед приготовлением материал пропитан голубой эпоксидной смолой для повышения стабильности и контрастности. Вот почему на картинке выше зернистые пространства отображаются синим цветом.

Обломочные осадочные породы - это породы, которые состоят из минералов и обломков разного размера. Меньшие из этих фрагментов называются зернами осадка , или сокращенно зернами . Та фракция зерен в осадочной породе, которая имеет эквивалентный диаметр в диапазоне размеров песка (0,063–2 мм), называется фракцией песка или фракцией песка . Все обломочные осадочные породы, в которых фракция песка составляет большую часть (> 50%) минералов и обломков горных пород, объединены общим термином песчаник .

В случае песчаника, фракция песка которого состоит как минимум на 90% из кварца, говорят о кварцевом песчанике или песчанике в более узком смысле . Из 25% полевого шпата можно говорить об аркозе с высокой долей глинистой матрицы и долей менее 75% кварца в песчаной фракции грейвакка . Соответствующие переходные формы (содержание кварца во фракции песка от 90 до 75%) называются субаркозом или субграувакком . Песчаники с высоким содержанием первичного карбоната кальция также называют силикатными кирпичами . Их не следует путать с искусственно произведенным силикатным кирпичом с идентичной маркировкой . Камень, образовавшийся из рыхлого осадка, который в основном состоял из зерен извести размером с песок, обычно называют не силикатным кирпичом, а известняком , хотя известковый песок или карбонатный песок является общим для соответствующих сыпучий материал .

Если в породе преобладает доля зерен размером более 2 мм, это конгломерат (с округлыми зернами = галька) или брекчия (с угловатыми зернами = обломки). В отличие от аркозов, грейвакковые и силикатные кирпичи, конгломераты и брекчии также не считаются песчаниками в более широком смысле. Переходы от крупнозернистого песчаника к мелкозернистому конгломерату или мелкозернистой брекчии являются текучими.

Возникновение

Песчаник получают путем цементации ( цементации ) рыхлого песка и примесей более крупных или мелких частиц осадка (глина, ил, галька). В отличие от химических и биогенных горных пород (в основном состоящих из останков живых существ), таких как известняк или уголь , он имеет обломочное (детритовое) происхождение, то есть состоит из крошечных обломков выветрившихся и эродированных горных пород. Кварц встречается в основном во многих магматических породах . Поскольку кварц также относительно устойчив к химическому выветриванию , частицы кварца размером с песчинки могут сильно накапливаться в круговороте горных пород (экзогенный цикл), в то время как другие потенциально образующие песчинки минералы химически разрушаются относительно быстро. Вот почему большинство песчаников состоит в основном из кварца.

Важнейшие районы добычи песчаника - мелководье у побережья, шельфы . Однако песок в основном поступает с материка и доставляется к месту его окончательного хранения реками и океанскими течениями. С другой стороны, в глубоких прибрежных районах осаждается в основном мелкозернистый ил, из которого не может образоваться песчаник. Исключение составляют песчаники турбидитовых отложений . Они выходят из песчаного материала края шельфа, спускающегося с континентального склона . Но есть также многочисленные месторождения песчаника, появившиеся на материке. Речной, т.е. ЧАС. Песчаники, отложенные реками, намного выше эоловых, т. е. отложены ветром.

Среда месторождения песчаника может быть среди прочего. на основе содержащихся в нем отложений. К ним относятся характерные формы наклонной стратификации или определенные следы окаменелостей . Окаменелости тела также являются важными индикаторами места для хранения. Чтобы различать речные и эоловые песчаники, важны размер зерен и, прежде всего, зернистость ( текстурная спелость ): эолийские песчаники всегда относительно однородны и мелкозернисты. Минеральный состав и округлость зерна также позволяют понять, как оно образовалось. Относительно низкая доля кварца (низкая композиционная зрелость) и низкая степень округлости зерен типичны для песчаников, которые откладывались в горных прогалинах или форлендских впадинах как часть серии флиша или молассы , грейвакка или аркоза.

Песчаник со сколитосом (норы погребения червей) из кембрия

Из-за давления более молодых, вышележащих отложений и осаждения минералов, растворенных в море или грунтовых водах, часто также из-за минералов, содержащихся в самом песчанике, песок затвердевает ( диагенез ). Этот процесс происходит с разной скоростью и занимает от нескольких десятилетий до нескольких миллионов лет.

Цементация

При цементации называют естественное затвердевание песка осаждением минералов в пустотах между песчинками ( поровое пространством ). Цемент может состоять из различных минералов:

  • Кварццементированные песчаники ( кварцитовые песчаники , «цементные кварциты» ), в частности, обязаны своему затвердеванию. раствор под давлением и последующее переосаждение кварца в виде нарастающих швов, соединяющих песчинки друг с другом. В прошлом термин кварцевый песчаник также был обычным для соответствующего песчаника . Кварц - самый распространенный цементный минерал в песчаниках.
  • Карбонизированные цементированные песчаники обычно содержат в качестве связующего вещества кальцит , реже анкерит или сидерит . Кальцит также является очень распространенным цементным минералом.
  • Ферритноцементированные песчаники ( железный песчаник ) содержат в качестве связующих оксиды и оксидные гидраты железа ( гематит , гетит , лимонит ).
  • Другими возможными минералами цемента являются полевые шпаты, глинистые минералы ( каолинит , иллит , хлорит ), цеолит или даже гипс .

Высокое первичное содержание глинистых минералов или слюды может препятствовать цементации, поскольку это снижает пористость и предотвращает проникновение пластовой воды. Еще более эффективное предотвращение цементирования достигается пропиткой вазелином .

Большинство песчаников содержат только один цементный минерал в пределах, по крайней мере, одной банки . Тем не менее, разные слои в последовательности песчаников могут быть цементированы разными минералами, например B. из-за различий в размере зерна. Таким образом, крупнозернистые песчаники с крупными порами более карбонизированы цементом, а более мелкозернистые - более кварцитовыми. Несколько поколений цемента из разных минералов в пределах одной банки являются исключением и могут быть найдены только в порах большего размера. Младшее поколение цемента окружено старшим.

распределение

Песчаник - очень распространенная горная порода на поверхности земли, встречается практически на всех континентах и ​​передавалась из поколения в поколение почти со всех эпох в истории Земли. Это происходит в различных геологических контекстах, например. B. в покрывающих слоях слабоподобных континентальных пластов или в (ранее) более второстепенных эпиконтинентальных осадочных бассейнах. Большинство этих песчаников образовалось под покровом моря. В Германии к ним относятся песчаники Эльбских песчаниковых гор и Циттау . В центральной и южной части Германии широко распространены речные песчаники красного песчаника . Песчаники в недрах Северо-Германской равнины и Северного моря являются важными хранилищами сырой нефти и природного газа. В альпийской области, песчаники встречаются в зоне моласса и вакка зоне, среди других . Однако в целом доля песчаников в геологически молодых альпийских складках довольно низка, что связано с тем, что они вышли из широких тропических шельфов с преимущественно карбонатным осадком. Даже в геологически очень старых континентальных щитах есть только несколько песчаников, поскольку эти регионы находятся в постоянном поднятии, и поэтому сегодня встречаются почти исключительно породы, которые сформировались глубоко в земной коре или когда-то были погружены в нее и тем самым сильно изменились.

Почвообразование на песчанике

Из-за преобладания кварца в Центральной Европе песчаник обычно приводит к бедным питательными веществами почвам, которые также имеют тенденцию к подкислению. В зависимости от водоснабжения и глубины развития почвы можно встретить ранкеры , бурые земли или подсолки . Большинство этих почв используется в лесных целях (например, в лесах Тюрингии ).

Исключение составляют песчаники с высоким содержанием карбонатов или глины, а также толщи песчаников, в которые залегают известковые или глинистые слои. В этом случае почвы на этих породах обычно богаче питательными веществами и могут также использоваться в сельском хозяйстве. Примером могут служить песчаники из Кёупера (верхний триас) на юге Германии.

Свойства, связанные с приложением

Песчаник в архитектуре

Карьер в характерном зеленоватом бернском песчанике в Остермундигене

Песчаник - это обычный строительный материал, который часто использовался для мощения , скульптуры и особенно для фасадов . Здания из песчаника, которые формируют городской пейзаж, можно найти, например, в Берне , Бреслау , Дрездене , Дюссельдорфе , Гамбурге , Нюрнберге и Праге . Как и во многих других священных зданиях, Freiburg министр также в основном из песчаника. В Дрездене мягкий глинистый песчаник, песчаник Котта, использовался для декоративных интерьеров и скульптур, а песчаник с кварцитом из Эльбских песчаниковых гор, который до сих пор добывается недалеко от Пирны , для несущих или других напряженных архитектурных деталей .

Цвет песчаника может быть разным, как и у песка , обычные цвета - серый (без примесей - например, Рурский песчаник из Хоэнзибурга ), желтый (из-за содержания лимонита - песчаник Иббенбюрен ), коричневый, красный (из-за гематита - как с красный песчаник Везер ) и белый (как и у серого, отличается только отражение от поверхности - например, песчаник Раквиц ). Зеленый - это, среди прочего, зеленый песчаник, ранее добываемый к югу от Вестфальского Зоеста ; С другой стороны, глауконитсодержащий силикатный кирпич, добываемый сегодня в Анрехте , несколько темнее зеленого песчаника , который использовался со времен средневековья .

Следы выветривания на портальной колонне из песчаника на Байройт-Фридрихштрассе , которые выделяют текстуры

В принципе, со свежедробленными песчаниками легче работать, чем с теми, которые хранились более длительное время. Что общего у всех песчаников, так это отсутствие устойчивости к солям, препятствующим обледенению . Морозостойкость отличается в зависимости от сорта. Из-за полярности направления отложений можно различить песчаники, вырезанные «в лагере» (параллельно стратификации ) и «против лагеря» (перпендикулярно стратификации). Результирующие текстуры на видимых поверхностях могут быть самыми разными.

Структуры песчаника как биотопы

Сухие каменные стены , построенные из песчаника урожая камня или песчаника , который поступает из в карьере в окрестностях, в настоящее время важных биотопы для многочисленных сочных растений и важных отступлений для насекомых . Незаземленная кладка дает убежище не только паукам и жукам , но и более крупным животным, таким как ящерицы и слепые черви . В винодельческих районах , в частности, песчаник сухих каменные стены формируют ландшафт на реках в южной Германии и водосборных районах в Рейне и Майне .

Типы натурального камня

Смотри тоже

литература

веб ссылки

Викисловарь: Песчаник  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы
Commons :  альбом из песчаника с изображениями, видео и аудиофайлами.