Eisensandsteinstufe südlich Spielberg
Der Ausstrich des Eisensandsteins aus dem Dogger bildet am Hang eine
Markante Steilstufe, die über weite Strecken im oberen Steilhang von
Felswänden gebildet wird. Direkt oberhalb der Felsen schließt sich eine
Verebnungsfläche an. An den Felswänden ist Eisensandstein mit
Kreuzschichtung aufgeschlossen. Besonders markant ausgebildet ist hier
eine Wabenverwitterung des Sandsteines. Von Lochmustern (wenige
mm-Größe) bis hin zu Wabennetzen (Wabe wenige cm-Größe) ist alles
vertreten.
Wabenverwitterung (englisch: honeycomb weathering) bezeichnet eine charakteristische Verwitterungsform z. B. in Sedimentgesteinen, bei der durch Lösung und Wiederverfestigung des Bindemittels (z. B. Kalk oder Kieselsäure) wabenartige Strukturen entstehen.
Im Sandstein, einem Sedimentgestein aus dem unteren Jura, geht der durch Sickerwässer gelöste Kalk als Bindemittel in Lösung und bewegt sich mit dem Sickerwasser durch den Gesteinskörper nach außen.
Nach weiterer Verdunstung erfolgt die Ausscheidung des leichter löslichen Alauns, der zerstörenden Einfluss auf den Sandstein hat, wodurch sich innerhalb der Gipskränze kleine Höhlen bilden.
Ähnlich wie Gips wirken Eisenhydroxyd und Kieselsäure verfestigend. .
Wabenverwitterung? Hat das was mit Bienen zu tun?
Nein, natürlich nicht. Von Wabenverwitterung spricht man, wenn ein Bindemittel in Sedimentgestein erst gelöst wird und sich dann wieder verfestigt. Dadurch entstehen Wabenartige Strukturen.
Was genau gibt es nun hier zu sehen?
Der Sandstein
Sandstein gehört zu den Sedimentgesteinen. Er entsteht (die Entstehung heißt Diagenese) wenn sich über Jahrtausende Schwebstoffe im Wasser absetzten und dicke Schichten bilden. Diese Schichten werden dann durch die Last der Masse entwässert und gepreßt. Durch dieses Gewicht erhöht sich die Temperatur leicht und man spruicht von einer Zementation. In der Zementation bilden sich in den Poren des Gesteins neue Minerale und es verfestigt sich durch Lösung von Mineralen (vor allem Karbonaten, z. B. Kalk). Genauso funktioniert der heutige Zement zum Bauen von Häusern.
Von Sandstein spricht man, wenn der Anteil der Sandkörner mindestens 50% beträgt und die maximale Korngröße 2mm nicht überschreitet.
Wenn Ihr genau hinschaut seht ihr hier im Sandstein großflächige "Löcher" die an Bienenwaben erinnern. Aus diesem Grund entstand der Begriff Wabenverwitterung.
Wie entsteht nun diese Verwitterungsform?
Meist geht der durch Sickerwasser gelöste Kalk aus dem Sandstein als Bindemittel in Lösung und bewegt sich mit dem Sickerwasser durch den Gesteinskörper. Beim Verdunsten des Wassers an der Oberfläche des Gesteins, meist an Steilwänden oder Überhängen, wird der Kalk wieder abgeschieden und das Gestein in diesen Bereichen verfestigt sich. Der Vorgang ist ähnlich wie wenn Tropfsteine entstehen.
Während der Verfestigung wird auch leichtlösliches Alaun abgelagert. Dieses schwefelsaure Salz zerstört die Sedimentstruktur des Sandstein und fördert die Wabenbildung. Die Wabenverwitterung zählt zu den chemischen Verwitterungsarten.
Bergbau
Die Eisensandstein-Formation enthält, wie der Name bereits vermuten lässt, eisenoxidhaltige Sandsteine. Das Eisen ist in Eisenoxiden enthalten, die lokal in größeren Mächtigkeiten zusammen geschwemmt wurden. In Ostwürttemberg wurden zwei Flöze mit 1,4 und 1,7 m Mächtigkeit von 1365 bis 1948 bergmännisch abgebaut. Die Flöze haben zwischen 21 und 42 % Eisengehalt und 26 bis 31 % Kieselsäuregehalt. Dieser hohe Kieselsäuregehalt ist für die Verhüttung sehr ungünstig. Nach dem Krieg musste der Abbau zuerst wegen Steinkohlemangels, später aus Rentabilitätsgründen eingestellt werden.
Da es hiervon nur 4 gleichartige Geotope in der Region gibt
wurde dieser Ort hier als Geowissenschaftlich wertfoll eingestuft
Diese Infos stammen aus dem Geotopkataster des Bayerischen Landesamt für Umwelt und Wikipedia
Verwitterung von Sandstein: physikalische, chemische und biologische Verwitterung
Quelle: Zeitschrift für Kunsttechnologie und Konservierung, 2000 ISSN: 0931-7198; Standort in der IRB-Bibliothek: DEIRB Z 1704
Definition
Unter Verwitterung versteht man die Einwirkung der Atmosphäre auf die Lithosphäre insbesondere durch Sonne, Wind, Niederschlag, anorganische und organische Stoffe sowie Partikel. Der Verwitterungsprozeß bewirkt eine Veränderung des Gesteinsgefüges (Auflockerung des Kornverbandes) und der Bestandteile (Mineralumwandlung und -neubildung, Transport einzelner Komponenten) bis zur völligen Zersetzung des Gesteins. Die Verwitterungsgeschwindigkeit ist abhängig von den mineralogischen und physikalischen Eigenschaften des Steins sowie vom Klima.
Physikalische Verwitterung
Mechanische Zerstörung des Gesteins ohne chemische Veränderung - Windverwitterung: mechanische Wirkung durch den Wind, Verstärkung der Schleifwirkung durch vorhandene Partikel - Frostverwitterung: bei häufigem Frost-/Tauwechsel, da sich Wasser beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand um 9% ausdehnt. Porenraum muß mind. zu 91% mit Wasser gefüllt sein, d.h. Wassersättigungswert des Sandsteins abhängig von Porengröße und Porenraumverteilung ist entscheidend. Beginn des Gefrierens in den großen Poren. Bei kompletter Porenfüllung mit Eis baut sich hoher Druck auf mit Gefügeschädigung, Absandung und Abblättern im Oberflächenbereich. - Salzsprengung: Aufbau von Hydratationsdruck und Kristallisationsdruck bei Salzbildung im Porenraum, insbesondere bei Salzen mit mehreren Hydratstufen (z.B: Natrium-, Calcium-, Magnesiumsulfate), da Wasseranlagerung mit Volumenvergrößerung verbunden ist. Kristallisationsdruck: bei Aus- und Umkristallisation von Salzen, wenn Porenraum zu klein für Salzkristalle ist. Durch Mobilisierung der Salze im Gesteinsinnern oder durch aus der Atmosphäre eingetragene Schadstoffe bilden sich in der Gesteinsrinde übersättigte Lösungen, die bei Auskristallisation zu Gefügelockerungen und -sprengungen führen. Änderung der Hydratationszustände der Salze durch Feuchte, Temperatur bewirkt Gefügezerstörung durch Druckerhöhung. Einbau und Abgabe von Wasser in Tonmineralien wirkt gleichermaßen gefügezerstörend. - Temperaturverwitterung: Wechsel von Sonneneinstrahlung und Schatten sowie die täglichen Temperaturschwankungen führen aufgrund der verschiedenen thermischen Anisotropien von Quarz und Nebenmineralkomponenten zu Spannungen im Gesteinsgefüge bis zu einer Zerrüttung des Korngefüges. Die Gesteinsoberfläche wird bei dunkler Färbung stark aufgeheizt, zudem sind Temperaturschwankungen im Oberflächenbereich wirksamer, so daß sich oberflächenparallele Absprengungen bilden.
Chemische Verwitterung
Stoffliche Umsetzungen von Gesteinsbestandteilen mit Reaktionspartnern in Porenwasser oder Atmosphäre bewirken durch Druckausbildung bzw. teilweises Lösen von Mineralkomponenten eine Gefügebelastung oder -zerstörung. - Hydrolyse, Hydratation: Reaktion der Gesteinsbestandteile mit Porenwasser. Einfluß: chemische Resistenz der Nebenminerale, Sandsteingefüge, Lösungspartner, pH-Wert des Wassers (Löslichkeit von Mineralen). Dadurch Salzbildung mit Aufbau von Kristallisations- und Hydratationsdrucken nach Verdunsten des Wassers oder Übersättigung der Lösung. Auskristallisation im Oberflächenbereich führt zu partiellem Verschluß der Porenräume und zur Bildung von Krusten, damit Änderung der hygrischen und thermischen Verhältnisse und Initiierung physikalischer Verwitterung. - Oxidationsverwitterung: Mineralien in niedriger Oxidationsstufe (z.B. Eisen, Mangan, Schwefel) oxidieren mit Luftsauerstoff oder mit im Wasser gelösten Sauerstoff, werden in leicht lösliche Form überführt und nehmen im Porenwasser an Verwitterungsprozessen teil.
Biologische Verwitterung
- Photolithoautotrophe Mikroorganismen: z.B. Algen, Cyanobakterien. Nährstoff- und Wachstumsquellen: Sonnenlicht, anorganische Wasserstoffdonatoren, Kohlendioxid der Luft für Kohlenstoffbedarf. Schädigung: vorwiegend mechanisch, Ausbildung biogener Schleime, farbliche Veränderung der Gesteinsoberfläche. - Chemolithoautotrophe Bakterien: i.w. nitrifizierende Bakterien (Ammoniakoxidanten, Nitritoxidanten, Ausscheidung von Salpetersäure) und Thiobacillus-Bakterien ( Oxidation von Schwefelverbindungen und Ausscheidung von Schwefelsäure). Energiegewinnung durch Reduktions- Oxidations-Reaktionen an den als Nährstoff dienenden Substraten. Stoffwechselprodukte sind anorganische Säuren, dadurch Schädigung von Sandstein, indem Nebenmineralkomponenten aufgelöst werden. - Chemoorganotrophe Bakterien und Pilze: Nährstoffe sind organische Substanz (Schutzanstriche, Steinkonservierungsmittel, Ablagerung organischer Luftverunreinigungen). Gewinnung von Zellkohlenstoff über Kohlendioxid-Fixierung oder aus organischen Quellen. Stoffwechselprodukte sind v.a. organische Säuren, die durch Komplexbildung besonders zerstörend auf Nebenminerale des Sandsteins wirken. - Flechten: Lebensgemeinschaft von Algen und Pilzen. Der Pilz bezieht von der Alge die organischen, aus Kohlendioxid-Fixierung gewonnenen Nährstoffe, umgekehrt versorgt der Pilz die Alge mit Mineralien und schützt diese vor Austrocknung. Schädigung: Bildung von Oxalsäure und anderen Säuren durch die Flechten. Mechanische Belastung des Gefüges durch Wachstumsdruck der Pilzhyphen.
Schadensmechanismus von Mikroorganismen - Aussonderung anorganischer Säuren ( Salpetersäure, Schwefelsäure), dadurch Lösung von Ionen aus den Mineralen mit Schwächung des Gesteinsverbands. - Aussonderung organischer Säuren (Oxalsäure): Verstärkung der Löseprozesse, da organische Säuren mit Metallionen stabile Komplexe bilden können. - Ausscheidung von polymeren Schleimen: Die zur Speicherung von Nährstoffen und Feuchtigkeit dienenden Schleime können auch Stoffe aus der Atmosphäre aufnehmen, den Porenraum schließen und den Feuchtehaushalt der Gesteinsoberfläche verändern. Die Feuchtigkeit erhöht die Aufnahmefähigkeit für gasförmige Stoffe mit anschließender chemischer Verwitterung und begünstigt das Vorhandensein von Mikroorganismen. - Verfärbung der Gesteinsoberfläche durch färbende Substanzen ( Chlorophyll, ein rotfärbendes Zerfallsprodukt des Chlorophylls, Karotine, Karotinoide u.a.). Scharzfärbung durch Pilze, die melaninartige Pigmente bilden. Melanine sind hochmolekulare, amorphe, unlösliche Verbindungen und können unter natürlichen Bedingungen nicht biologisch oder chemisch abgebaut werden. - Redoxprozesse wie die Oxidation von zweiwertigem Eisen und damit Mobilisierung von Kationen aus schwerlöslichen Eisenverbindungen aus Bakterien (Thiobacillus Ferrooxidans) oder die Reduktion von Mangan oder Eisen. (sr)
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Gehe zu F1 - N 49° 17.552 E 012° 03.110
1. Schau Dir den Fels mit der Verwitterung an. Kommt die Wabenbildung gleichmäßig über den ganzen Fels vor oder nur an bestimmten Stellen?.
2. kann man scharfe Kanten bei der Wabenverwitterung erkennen oder sind sie eher rund?
Gehe zu F2 - N 49° 17.390 E 012° 03.205
3. Wabenverwitterung ist eine chemische Verwitterungsart. Welche anderen Arten der Verwitterung gibt es noch?
4. Beschreibe Farbe und Oberfläche des Sandsteins, welchen du hier findest. Kannst du hier auch eine Verwitterungsart feststellen und wenn ja, welche.
5. Mache zusätzlich zu den Fragen ein Foto von dir und/oder deinem GPS/Handy an der Location. Diese Logbedingung ist seit dem 10.06.2019 auch wieder verpflichtend. Bitte achte darauf, dass durch das Foto keine Antworten verraten werden!