Was ist Sandstein?

Sandstein, einfach ausgedrückt, ist Sand, der zu Gestein zusammengeklebt ist - dies lässt sich leicht durch einen genauen Blick auf ein Exemplar erkennen. Aber jenseits dieser einfachen Definition liegt eine interessante Zusammensetzung aus Sediment, Matrix und Zement, die (mit Nachforschungen) viele wertvolle geologische Informationen enthüllen kann.

Sandstein-Grundlagen

Sandstein ist eine Gesteinsart aus Sediment - ein Sedimentgestein. Die Sedimentpartikel sind Klasten oder Stücke von Mineralien und Gesteinsbruchstücken, daher ist Sandstein ein klastisches Sedimentgestein. Es besteht hauptsächlich aus Sandpartikeln, die von mittlerer Größe sind; Sandstein ist daher ein mittelkörniges klastisches Sedimentgestein. Genauer gesagt ist Sand zwischen 1/16 Millimeter und 2 mm groß (Schlick ist feiner und Kies ist gröber). Die Sandkörner, aus denen der Sandstein besteht, werden treffend als Gerüstkörner bezeichnet.

Sandstein kann feineres und gröberes Material enthalten und wird immer noch Sandstein genannt, aber wenn er mehr als 30 Prozent Kies-, Kopfstein- oder Felskorngröße enthält, wird er stattdessen als Konglomerat oder Brekzie klassifiziert (zusammen werden diese als Rudite bezeichnet)..

Sandstein enthält neben den Sedimentpartikeln zwei verschiedene Materialien: Matrix und Zement. Matrix ist das feinkörnige Material (Schlick und Ton), das sich zusammen mit dem Sand im Sediment befand, während Zement das später eingebrachte Mineral ist, das das Sediment in Gestein bindet.

Sandstein mit viel Matrix wird als schlecht sortiert bezeichnet. Wenn die Matrix mehr als 10 Prozent des Gesteins ausmacht, spricht man von einem Wacke ("Wacky"). Ein gut sortierter Sandstein (kleine Matrix) mit wenig Zement wird als Arenit bezeichnet. Eine andere Sichtweise ist, dass Wacke schmutzig und Arenit sauber ist.

Sie werden vielleicht bemerken, dass in keiner dieser Diskussionen bestimmte Mineralien erwähnt werden, nur eine bestimmte Partikelgröße. Tatsächlich machen Mineralien einen wichtigen Teil der geologischen Geschichte des Sandsteins aus.

Mineralien aus Sandstein

Sandstein ist formal streng durch die Partikelgröße definiert, Gesteine ​​aus Karbonatmineralien gelten jedoch nicht als Sandstein. Karbonatgesteine ​​werden als Kalkstein bezeichnet und haben eine separate Klassifizierung. Sandstein bedeutet also ein silikatreiches Gestein. (Ein mittelkörniges klastisches Carbonatgestein oder "Kalksteinsandstein" wird Calcarenit genannt.) Diese Unterteilung ist sinnvoll, da Kalkstein in sauberem Meerwasser hergestellt wird, während Silikatgesteine ​​aus Sedimenten hergestellt werden, die von den Kontinenten abgetragen werden.

Reifes kontinentales Sediment besteht aus einer Handvoll Oberflächenmineralien, und Sandstein besteht daher normalerweise fast ausschließlich aus Quarz. Andere Mineralien wie Ton, Hämatit, Ilmenit, Feldspat, Amphibol, Glimmer und kleine Gesteinsbruchstücke (Lithics) sowie organischer Kohlenstoff (Bitumen) verleihen der klastischen Fraktion oder der Matrix Farbe und Charakter. Ein Sandstein mit mindestens 25 Prozent Feldspat heißt Arkose. Ein Sandstein aus vulkanischen Partikeln wird Tuff genannt.

Der Zement in Sandstein ist normalerweise eines von drei Materialien: Siliciumdioxid (chemisch das gleiche wie Quarz), Calciumcarbonat oder Eisenoxid. Diese können in die Matrix eindringen und sie zusammenbinden, oder sie können die Räume füllen, in denen keine Matrix vorhanden ist.

Abhängig von der Mischung aus Matrix und Zement kann Sandstein eine breite Farbpalette aufweisen, die von fast weiß bis fast schwarz reicht und zwischen grau, braun, rot, pink und poliert liegt.

Wie Sandstein entsteht

Sandstein bildet sich dort, wo Sand abgelegt und vergraben wird. Normalerweise geschieht dies vor der Küste von Flussdeltas, aber Wüstendünen und Strände können auch Sandsteinböden in der geologischen Aufzeichnung hinterlassen. Die berühmten roten Felsen des Grand Canyon entstanden zum Beispiel in einer Wüstenlandschaft. Fossilien können in Sandstein gefunden werden, obwohl die energetische Umgebung, in der sich Sandbetten bilden, nicht immer die Erhaltung fördert.

Grand Canyon Nationalpark. Dean Fikar / Getty Images 

Wenn der Sand tief eingegraben ist, können sich die Mineralien durch den Bestattungsdruck und etwas höhere Temperaturen auflösen oder deformieren und mobil werden. Die Körner werden enger miteinander verbunden und die Sedimente werden zu einem kleineren Volumen gepresst. Dies ist die Zeit, in der Zementmaterial in das Sediment gelangt, das von mit gelösten Mineralien beladenen Flüssigkeiten befördert wird. Oxidierende Bedingungen führen zu roten Farben aus Eisenoxiden, während reduzierende Bedingungen zu dunkleren und graueren Farben führen.

Was Sandstein sagt

Die Sandkörner aus Sandstein geben Auskunft über die Vergangenheit:

• Das Vorhandensein von Feldspat und lithischen Körnern bedeutet, dass sich das Sediment in der Nähe der Berge befindet, in denen es entstanden ist.
• Detaillierte Untersuchungen von Sandstein geben einen Einblick in seine Herkunft - die Art der Landschaft, aus der der Sand hergestellt wurde.
• Der Grad der Rundung der Körner ist ein Zeichen dafür, wie weit sie transportiert wurden.
• Eine gefrorene Oberfläche ist im Allgemeinen ein Zeichen dafür, dass Sand vom Wind transportiert wurde - was wiederum eine Sandwüstenumgebung bedeutet.