Pieskovce dómu svätej Alžbety EarthCache

[SK] (EN below)

Pieskovec je druh sedimentárnej horniny, ktorá sa skladá prevažne z piesočných zrniek [1]. Tieto zrnká sú obvykle spojené prírodným cementom, ako je kremičitá, vápencová alebo ílovitá matrica. Pieskovec je výsledkom pevnenia a litifikácie (procesu premeny sedimentu na pevnú horninu) piesočných zrniek, ktoré sa pôvodne usadili vo vodnom alebo veternom prostredí.

Vznik pieskovca:

• Akumulácia: Pieskovec sa začína tvoriť akumuláciou piesočných zrniek, ktoré môžu byť prenesené vodou (v riekach alebo na morskom dne) alebo vetrom (v púštiach).
• Usadzovanie: Tieto zrnká sa usadzujú v rôznych prostrediach, ako sú riečne delty, pláže, alebo púšte.
• Pevnenie: Postupne, pod tlakom nadložných vrstiev, dochádza k litifikácii, pričom piesočné zrnká sú spojené prirodzeným "cementom"

Charakteristiky pieskovca:

• Zrnitosť: Pieskovec má typicky zrnitú štruktúru, kde veľkosť a tvar zrniek môžu výrazne ovplyvniť jeho vlastnosti.
• Farba: Farba pieskovca môže byť rôzna, od bielych a svetlohnedých až po červené a žlté odtiene, v závislosti od prítomných minerálov a organických látok.
• Porozita: Pieskovec môže byť pomerne pórovitý, čo ovplyvňuje jeho schopnosť absorbovať vodu a iné tekutiny.
• Pevnosť: Pevnosť pieskovca závisí od spojiva a hustoty zrniek; niektoré pieskovce sú pomerne mäkké, zatiaľ čo iné sú veľmi tvrdé a odolné.

Typy pieskovca:

• Kvarcitový pieskovec: Bohatý na kremičité (kremeňové) zrnká a známy svojou tvrdosťou a odolnosťou voči poveternostným vplyvom.
• Arkózový pieskovec: Obsahuje vyšší podiel feldšpatov a je často svetložltý alebo ružový. Vzniká v oblastiach s intenzívnym zvetrávaním.
• Šedý pieskovec: Má vyšší podiel ílových a organických látok, čo mu dáva typicky šedú farbu.
• Železitý pieskovec: Obsahuje značné množstvo železných oxidov, ktoré mu dodávajú charakteristické červené alebo hnedé sfarbenie.

• Využitie pieskovca: Pieskovec sa často využíva v stavebníctve, najmä na fasády, obklady, dlažby, a v sochárstve. Jeho estetická a fyzikálna rozmanitosť robí z neho obľúbený materiál pre architektov a dizajnérov. Okrem toho sa pieskovec používa aj v geologickom výskume a v niektorých prípadoch ako zdroj prírodného plynu a ropy (pieskovcové rezervoáry).
   

Dóm svätej Alžbety v Košiciach je postavený z viacerých typov stavebných materiálov, vrátane pieskovca [2]. Pri rekonštrukcii katedrály v rokoch 1878 až 1882 boli použité rôzne typy pieskovca. Najprv sa použil lacný, ale nízko kvalitný pieskovec z neďalekého lomu Spišské Vlachy. Tento materiál sa rýchlo degradoval, čo si vyžiadalo odstránenie niektorých architektonických prvkov z vonkajšej časti katedrály, pretože ohrozovali chodcov. Následne, v ďalšej fáze rekonštrukcie začínajúcej v roku 1882, sa použil kvalitnejší pieskovec z Králikov pri Banskej Bystrici​​.

V starých záznamoch sa mi nepodarilo dohľadať presné miesto starého lomu, avšak informácie o miestnom pieskovci z geologickej mapy [3] vykresľujú relatívne jasne nízku kvalitu miestneho pieskovca, ktorý napriek hojnému výskytu má časté striedanie s menej kvalitným a slabo vode odolným materiálom ako ílovce či štrky:

Kežmarské vrstvy sú charakteristické tým, že ešte vo flyšovom prostredí najvyššej časti zubereckého súvrstvia sa začínajú objavovať 50 - 400 cm hrubé lavice stredno a hrubozrnných pieskovcov bielopotockého typu, hnedožltej až hrdzavožltej farby, s intraklastami (závaľkami ílovcov) a typickým hrubobalvanovým rozpadom, aký vidno v laviciach nadložného bielopotockého súvrstvia. Bežne bývajú homogénne zvrstvené. Opisované vrstvy nemajú priestorovú stálosť ani konštatnú hrúbku. Miestami vytvárajú desiatky metrov hrubé polohy, inde (v Levočských vrchoch) prechádza flyš zubereckého súvrstvia do bielopotockého bez výskytu kežmarských vrstiev. Na základe textúrnych znakov sú to sedimenty podmorských néplavových kužeľov s častými rozmyvovými procesmi na svoje bezprostredné podložie. Hrubé pieskovcové lavice sú od seba oddelené buď tenkou vrstvičkou ílosiltovcov, no často iba výraznou vrstvovou špárou. Tenšie lavice pieskovcov (70 - 100 cm) sú podobne homogénne zvrstvené, niekedy vo vrchnej časti prchádzajú do čerinovej, alebo vodorovnej laminácie. Úseky s hrubými lavicami pieskovcov sú od seba oddelené polohami ílovcov, resp. ílosiltovcov dosahujúcich 5 - 10 cm, max. 150 cm. Tieto sú buď nevápnité, alebo iba slabo vápnité. Pieskovce kežmarských vrstiev boli klasifikované droby (70%), arkózy (23%), zriedkavé až ojedinelé sú drobové pieskovce (7%). Opisované vrstvy dosahujú niekoľko desiatok merovú hrúbku, výnimočne 100 až 130 m. a).

Fig. 1 - Pieskovec zo Spišských Vlách na Dóme sv. Alžbety/Sandstone from Spišské Vlachy at the St. Elizabeth Cathedral.

Naopak o pieskovci z lomu Králiky sa dajú dohľadať informácie aj v odbornej literatúre, ktoré hovoria: "Pieskovce paleogénneho veku sú jemnozrnné a rovnorodé, zložené prevažne zo zŕn karbonátov a kremeňa spojených navzájom kalcitovým tmelom s nepatrným rozptýleným množstvom ílu. Pórovitosť pieskovca je intergranulárna, vysoko efektívnaa tvorí približne 16 % objemu horniny. "  [4] Pieskovec paleogénneho veku z lomu Králiky je omnoho pevnejší ako ten zo Spišských Vlách a vyznačuje sa obsahom tmavých (čiernych) karbonátov. Tento typ pieskovca je podstatne odolnejší voci vode.

Na Dóme sv. Alžbety si môžete prezrieť oba typy pieskovca a odpovedať na otázky:

1. Na úvodných súradniciach viete nájsť oba druhy, ale prevažne ten Vlašský. Opíšte jeho farbu, pórovitosť a skúste opísať vrstvy v kameni.
2. Opíšte kruhové štruktúry vo vnútri kameňa, odkiaľ sa tam podľa vás vzali? 
3. Na stage 2 môžete pozorovať skôr Králický pieskovec, vidíte v ňom iba karbonáty alebo aj skameneliny? 
4. Okrem týchto dvoch typov sa tu nachádza aj pieskovec čisto pieskovej farby, neznámeho pôvodu. V rohu s bleskozvodom môžete nájsť stopy skamenelín v kameni, Opíšte ich.
5. Pridajte fotografiu z miesta, ktorá bude potvrdzovať vašu návštevu. Nemusí vás na nej byť vidieť. 

Fig. 2 - pieskovec z lomu Králiky na Dóme sv. Alžbety./Sandstone from quarry Králiky at the St. Elizabeth Cathedral. 

[EN]

Sandstone is a type of sedimentary rock, primarily composed of sand grains [1]. These grains are usually bonded together by a natural cement, such as silica, limestone, or clay matrix. Sandstone is the result of the hardening and lithification (the process of turning sediment into solid rock) of sand grains that were originally deposited in aquatic or wind environments.

Formation of Sandstone:

• Accumulation: Sandstone formation begins with the accumulation of sand grains, which can be transported by water (in rivers or on the sea floor) or by wind (in deserts).
• Deposition: These grains settle in various environments, such as river deltas, beaches, or deserts.
• Hardening: Gradually, under the pressure of overlying layers, lithification occurs, binding the sand grains with a natural "cement."

Characteristics of Sandstone:

• Graininess: Sandstone typically has a granular structure, where the size and shape of the grains can significantly affect its properties.
• Color: The color of sandstone can vary, from whites and light browns to reds and yellows, depending on the minerals and organic matter present.
• Porosity: Sandstone can be relatively porous, affecting its ability to absorb water and other fluids.
• Strength: The strength of sandstone depends on the binder and the density of the grains; some sandstones are relatively soft, while others are very hard and durable.

Types of Sandstone:

• Quartzitic Sandstone: Rich in siliceous (quartz) grains and known for its hardness and resistance to weathering effects.
• Arkose Sandstone: Contains a higher proportion of feldspars and is often light yellow or pink. It forms in areas with intense weathering.
• Gray Sandstone: Has a higher proportion of clay and organic matter, giving it a typically gray color.
• Iron-rich Sandstone: Contains a significant amount of iron oxides, which give it characteristic red or brown coloration.

Use of Sandstone: Sandstone is often used in construction, particularly for facades, cladding, flooring, and in sculpture. Its aesthetic and physical diversity makes it a popular material for architects and designers. Additionally, sandstone is used in geological research and, in some cases, as a source of natural gas and oil (sandstone reservoirs).

The St. Elizabeth Cathedral in Košice is constructed from various types of building materials, including sandstone [2]. During the cathedral's reconstruction between 1878 and 1882, different types of sandstone were used. Initially, a cheap but low-quality sandstone from the nearby Spišské Vlachy quarry was used. This material quickly deteriorated, necessitating the removal of some architectural elements from the exterior of the cathedral as they posed a danger to pedestrians. Subsequently, in the next phase of reconstruction starting in 1882, higher quality sandstone from Králiky near Banská Bystrica was used.

In the old records, I was unable to find the precise location of the old quarry. However, information from the geological map [3] clearly outlines the low quality of the local sandstone, which, despite its abundant occurrence, frequently alternates with lesser-quality and water-susceptible materials like claystones or gravels:

The Kežmarok layers are characterized by the appearance of 50 - 400 cm thick benches of medium and coarse-grained sandstones of the Biely Potok type, brownish-yellow to rust-yellow in color, with intraclasts (claystone debris) and typical coarse boulder disintegration, as seen in the overlying layers of the Biely Potok formation. They are commonly homogeneously stratified. The described layers do not have spatial stability or constant thickness. In places, they form layers tens of meters thick, elsewhere (in the Levoča Hills) the flysch of the Zuberec formation transitions into the Biely Potok without the occurrence of the Kežmarok layers. Based on textural features, these are sediments of submarine non-fluvial cones with frequent erosion processes on their immediate substrate. Thick sandstone benches are separated from each other either by a thin layer of clay siltstones or often just by a pronounced bedding gap. Thinner benches of sandstones (70 - 100 cm) are similarly homogeneously stratified, sometimes transitioning to flat or horizontal lamination in the upper part. Sections with thick sandstone benches are separated from each other by claystone or clay siltstone positions reaching 5 - 10 cm, max. 150 cm. These are either non-calcareous or only weakly calcareous. Sandstones of the Kežmarok layers were classified as gravels (70%), arkoses (23%), and rare to occasional gravelly sandstones (7%). The described layers reach several tens of meters in thickness, exceptionally 100 to 130 m.

Conversely, information about the sandstone from the Králiky quarry can be found in the literature, stating: "Paleogene-age sandstones are fine-grained and homogeneous, composed mainly of carbonate and quartz grains bonded together by calcitic cement with a negligible scattered amount of clay. The porosity of the sandstone is intergranular, highly effective, and constitutes approximately 16% of the rock volume" [4]. The Paleogene-age sandstone from the Králiky quarry is much more robust than that from Spišské Vlachy and is characterized by the presence of dark (black) carbonates. This type of sandstone is considerably more resistant to water.

At the St. Elizabeth Cathedral, you can view both types of sandstone and answer the questions:

1. At the initial coordinates, you can find both types, but predominantly the Vlachy type. Describe its color, porosity, and try to describe the layers in the stone.
2. Describe the circular structures inside the stone, where do you think they came from?
3. At stage 2, you can observe more of the Králiky sandstone, do you see only carbonates or also fossils in it?
4. Apart from these two types, there is also sandstone of a pure sandy color, of unknown origin. In the corner with the lightning rod, you can find traces of fossils in the stone, describe them.
5. Add a photo from the site, confirming your visit. You do not need to be visible in it.

[1] https://sk.wikipedia.org/wiki/Pieskovec / https://en.wikipedia.org/wiki/Sandstone

[2] https://sk.wikipedia.org/wiki/Dóm_svätej_Alžbety / https://en.wikipedia.org/wiki/Cathedral_of_St._Elizabeth

[3] apl.geology.sk/gm50js/

[4] Nerovnorodosť a rozmerový efekt pri stanovovaní pevnostno-deformačných vlastností hornín, Durmeková Tatiana, Rudolf Ondrášik, 2012