Sedimentgesteine - IBF

Arbeitsblätter zum Kurs "GEOLOGIE IM BAUWESEN" Seite 6.1
6. SEDIMENTGESTEINE
(klastische, chemische und biogene Sedimente)
Die Sedimentgesteine entstehen im Kreislauf der Gesteine durch
Verwitterung -> Abtragung (Erosion) -> Transport und Sortierung - >
Ablagerung (Sedimentation) -> Verfestigung (Diagenese).
Ein primäres Gefügemerkmal der Sedimentgesteine ist daher in den meisten Fällen
eine Schichtung in Lagen mit unterschiedlichen Kornarten und -größen.
Abb. 6.1 Sedimentgesteine und ihre Vorkommen (Siever & Press, 2003)
6.1 Einteilung der Sedimentgesteine
Nach der Art der Entstehung (Genese) werden die Sedimentgesteine in klastische,
chemische und biogene Sedimente eingeteilt.
Klastische Sedimente Chemische Sedimente Organogene Sedimente
Festland
Kies, Sand, Schluff, Ton Süßwasserkalk CaCO3 Süßwasserkalk z. T. CaCO3
Fließendes Wasser (Gesteinsbruchstücke,
Quarz, Tonminerale u.a.)
Travertin CaCO3
Teiche und Seen Sand, Schluff, Ton (Quarz, Travertin CaCO3
Tonminerale)
Seekreide CaCO3
Travertin z. T. CaCO3
Faulschlamm
(Kohlenstoffverbindungen
mit Ton)
Moore - Raseneisenerz Torf, Braunkohle
Fe(OH)3
+ Quarz
(Kohlenstoffverbindungen)
Wind (Wüste, Steppe) Dünensand (meist Quarz)
Löss (Quarz, Tonminerale,
Feldspat, Kalk)
- -
Eis (Gletscher) Geschiebemergel
Bänderton
Sand
- -
Meer Kies, Sand, Schluff, Ton Kalkstein CaCO3 Kalkstein z. T. CaCO3
(Gesteinsbruchstücke,
Quarz, Tonminerale u. a.)
Dolomit CaMg(CO3)2
Gips CaSO4 2 H2O
Anhydrit CaSO4
Steinsalz NaCl
Kalisalze KCl u. a.
(Riffkalke u. a.)
Tab. 6.1 Einteilung der Sedimente nach Entstehungsart und –ort

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6.2 Klastische Sedimente (mechanische Sedimente, Trümmergesteine)
Klastische Sedimente sind aus den mechanisch zerkleinerten Bruchstücken älterer
Gesteine aufgebaut.
6.2.1 Grobkörnige Trümmergesteine
- Korndurchmesser > 2mm
- "Kies" Lockergestein
- "Konglomerat", "Brekzie" mit gerundeten Geröllen, mit eckigen Gesteinsbrocken
6.2.2 Mittelkörnige Trümmergesteine
- Korndurchmesser 2 - 0.06 mm
- "Sand" Lockergestein
- "Sandstein" Festgestein
- Quarzsandstein, Kalksandstein
- Arkosesandstein, Grauwacke
- kalkiger, kieseliger, toniger Sandstein
6.2.3 Feinkörnige Trümmmergesteine
- Korndurchmesser < 0.06 mm
"Schluff, (Silt, Siltstein)“, "Ton", "Schieferton, Tonschiefer";
"Bentonit" (stark quellfähig)
Ältere
wissenschaftl.Bezeichnung
Psephite > 63
Korndurchmesser
[mm] Gesteinsart
63-20
20-6
6-2
Psammite 2-0,6
0,6-0,2
0,2-0,06
Pelite 0,06-0,02
0,02-0,006
0,006-0,002
< 0,002
Geröll, Steine
Grobkies
Mittelkies
Feinkies
Grobsand
Mittelsand
Feinsand
Grobschluff
Mittelschluff
Feinschluff
Ton
Lockergesteine
Gesteinsunterarten
(nach Bildungsart) Gesteinsart
Flussschotter
Strandgeröll
Flussschotter
Standgeröll
Flusssand
Dünensand
Seifensand
Geschiebelehm
Löss
Bänderton
Auelehm
Festgesteine
(mit Bindemittel verkittet)
Konglomerat
Sandstein
Schluffstein
Tonstein
Tab. 6.2 Einteilung der klastischen Sedimentgesteine nach Korngröße
Gesteinsunterarten
Brekzie
Grauwacke
Quarzit
Grauwacke
Arkose
Grauwacken-
schiefer
Tonschiefer

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Abb. 6.2 Körnungslinien der Lockergesteine
6.3 Chemische Sedimente (Rückstands- und Ausfällungsgesteine)
Chemische Sedimente sind durch chemische Umwandlung von Gesteinen entstanden.
In den meisten Fällen sind sie diagenetisch zu Festgesteinen mit kristallinem Gefüge
umgewandelt (z.B. Kalkstein. Gips, Steinsalz).
6.3.1 Rückstandsgesteine (Residuate)
Unlösliche Reste der chemischen Verwitterung: Böden
6.3.2 Ausfällungsgesteine (Präzipitate)
Ausfällungsgesteine sind anorganische Feststoffausfällungen aus übersättigter Lösung
(meistens Karbonate) bei Verringerung des Kohlensäuregehaltes (CO 2-Verbrauch)
- kalkige Gesteine Hauptbestandteil Ca CO 3
- Kalksand, Kalkstein (auslaugungsgefährdeter Baustoff)
- Mergel, Mergelstein
- dolomitische Gesteine Hauptbestandteil Ca Mg (CO 3 ) 2
- Dolomit
- dolomitischer Kalkstein, dolomitischer Mergelstein
Karbonatgesteine mit Tonanteilen zwischen 25% und 75% heißen "Mergelsteine".
6.3.3 Oxidgesteine (Oxidate)
Feststoffausfällungen unter Einwirkung von Sauerstoff (z.B. Eisen-Oolith)

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6.3.4 Eindampfungsgesteine (Evaporite)
Ausscheidungen bei Wasserverdunstung aus Lösungen (Verdunstung von See- oder
Meerwasser) bei relativ hohen Temperaturen, warmem Klima, geringem Niederschlag
und zeitweiser Sperre des Wasserzuflusses (z.B. Lagune, Barre).
- Sulfatgesteine Hauptbestandteil Ca SO 4
- Anhydrit Ca SO 4 (bei Wasserzutritt quellfähig)
- Gips Ca SO 4 * 2 H 2O (wasserlöslich)
- Chloridgesteine
- Steinsalz Na Cl
- Kalisalz (Sylvin) K Cl
- Carnallit K Cl * Mg Cl 2 * H 2O
6.4 Biogene Sedimente (kalkig, kieselig, bituminös)
Biogene Sedimente sind vorwiegend durch die Hart- und Weichteile von abgestorbenen
Organismen aufgebaut.
- kalkig-organogene Sedimente z.B. Kalkalgen Korallen, Riffkalk
- kieselig-organogene Sedimente z.B. Kieselalgen, Kieselgur
- bituminöse Sedimente z.B. Faulschlamm, Torf, Kohle, Anthrazit
Anorganisch Organogen
Eindampfungs- Gips (Anhydrit), CaSO4 2 H2O
gesteine
Steinsalz, NaCl
(Evaporite) Kalisalz, KCl
Ausfällungs- Kalkstein CaCO3
Kalkstein CaCO3
gesteine
Oolithkalk
Foraminiferenschlick
Spatkalk
Riffkalk
Dichter Kalk
Schillkalk (Schalentrümmer)
Mergel (Ton und Kalk)
Dolomit, CaMg(CO3)2
Eisen- und Mangansedimente
Bone bed (Knochentrümmer)
Kieselige Sedimente
Kieselige Sedimente
Hornstein
Kieselkalk (vorw. aus Schwamm-
Kieselschiefer
Nadeln)
Radiolarite (aus Radiolarien)
Kieselgur (aus Diatomeen)
Kaustobiolithe Torf-Kohle (vorw. aus Pflanzen)
Ölschiefer (vorw. aus Plankton)
Erdöl, Erdgas (vorw. aus Plankton)
Tab. 6.3 Gliederung der chemischen und biogenen Sedimentgesteine

Tab. 6.4 Bautechnisch bedeutende Sedimentgesteine
Name
witterungsbeständiger
Sandstein
witterungsempfindlicher
Sandstein
Schieferton
Tonschiefer
Kalkstein
Dolomitstein
Farbe
alle Tönungen
je nach
Beimengung
u.a. grauweiß,
graubraun,
rötlich
dunkelgrau
bis schwarz
grau, gelb,
braun
grau
Hauptminerale
Quarz (Feldspat),
(Glimmer) mit
SiO2
CaCO3
Fe2O3
Quarz (Glimmer),
(Feldspat) mit Ton-
Mergel-FeOOH
Glimmer, Chlorit,
Tonminerale
Quarz
Kalkspat
Dolomitspat,
Kalkspat
Schichtung
fein geschichtet bis
gebankt,
fein- bis grobkörnig
feingeschichtet, dicht
bis feinkörnig
feingeschichtet und
geschiefert, dicht
massig, bankig bis
feingeschichtet,
dicht bis grobkörnig
Technische Merkmale
hart bis weich und
bröckelig
(je nach Bindemittelart
und -typ)
zerfällt bei Luft- und
Wasserzutritt bzw.
Frosteinfluss zu
bindigem Lockermaterial
weich bis mittelhart,
witterungsempfindlich
hart, gut teilbar,
zusammenhängendes
Glimmer-"gewebe" wirkt
wasserabweisend,
witterungsbeständig
bearbeitbar, polierbar,
dichte
Abarten sind
schlagempfindlich hart
einaxiale
Druckfestigkeit
[N/mm 2 ]
30 - 180
80 - 100
20 - 30
20 - 40
80 - 180
Rohdichte
[g/cm 3 ]
1,9 - 2,6
2,7 - 2,8
1,8 - 2,85
Verwendung
vielseitig
verwendbarer
Werkstein
Schüttmaterial
Schüttmaterial,
Platten
Schotter, Splitt,
Baustein
6.5 Bautechnisch bedeutende Sedimentgesteine
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6.6 Übungsaufgaben (siehe auch Kap. 3.7)
Ü 6.1 (a) Woraus besteht Mergel?
(b) Was ist ein Schluff, was ist ein Sand?
Ü 6.2 (a) Was ist Diagenese, wodurch unterscheidet sich die Diagenese von einer
Metamorphose?
Ü 6.3 (a) Welche Bindemittel halten die festen Sedimentgesteine zusammen?
(b) Wie anfällig sind diese Bindungen gegen Wasser?
Ü 6.4 Wie unterscheidet man eine Brekzie von einem Konglomerat nach Struktur und
Bildungsbedingungen?
Ergänzende Stichworte zu Kap. 6
Boden: Anhäufung (Sedimente) von Gesteinspartikeln (Körner) verschiedener Größe
und Beschaffenheit ohne chemische Kornbindung (Verkittung). Unterteilung: bindige
Böden und rollige Böden
Evaporite: chemische Sedimente: Gruppe der Salzgesteine. Salzlagerstättenbildung
durch Eindampfung von Wasser in isolierten Buchten, Neben- oder Binnenmeeren
Kalksinter: poröser, sehr lockerer Kalkstein, der sich um Pflanzenreste herum
abgesetzt hat (z.B. Travertin)
Kies: klastisches Lockergestein mit Korngrößen von 2 - 63 mm
klastisch: Bezeichnung für Sedimente, die aus Bruchstücken anderer Gesteine
gebildet sind (z.B. Gerölle, Gesteinsschutt)
Konkordanz: ungestörte, parallel übereinander gelagerte Schichtung von Gesteinen.
Gegensatz: Diskordanz
Konkretion: knollenförmige Mineralanreicherungen in Sedimentgesteinen, die ganz
vom Nebengestein eingeschlossen sind (z.B. Feuerstein, Drusen)
Lehm: stark mit Sand vermischter, meist kalkarmer Ton; wegen des Eisenoxydgehaltes
oft gelblichbraun bis braun gefärbt
Letten: grauer, oft sandiger Ton mit geringem Kalkgehalt, der Spalten und Klüfte füllt
marin: im Meer entstanden; z.B. Sedimente wie Evaporite, Muschelkalk, Kreide
Mergel: Kalksteine mit hohen Tongehalten, die nur wenig verfestigt sind
Sand: klastisches Lockergestein aus überwiegend Quarzkörnern mit Korngrößen von
0.02 - 2 mm; weitere Einteilung in Fein-, Mittel- und Grobsand

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Schichtung: Typisches Gefügemerkmal der Sedimentgesteine; sie entsteht durch
unterschiedliche Ablagerungsbedingungen und bewirkt unterschiedliche Festigkeitseigenschaften,
Farben usw. der einzelnen Schichten
Schluff: Lockergestein mit Korngrößen von 2 - 60 µm
Sedimentgesteine: fein- bis grobkörnige Verwitterungsprodukte, die z.B. durch
Wasser, Gletscher oder Wind transportiert und danach wieder abgesetzt worden sind.
Sie können locker (z.B. Sand, Kies) oder fest (z.B. Kalkstein, Sandstein) sein. Sie sind
oft geschichtet und können Überreste von Tieren und Pflanzen (Fossilien) enthalten.
Sieblinie: Logarithmische Auftragung des Siebdurchganges über dem
Korndurchmesser; sie charakterisiert den Kornaufbau eines Bodens
terrestrisch: auf dem Festland entstanden; z.B. Dünen oder Bergsturzmassen
Ton: klastisches Lockergestein mit Korngrößen < 2 µm, bei Wasseraufnahme quellfähig
Toneisenstein: Konkretionen von Eisenoxyden in Tongesteinen
Tonschiefer: durch Druck verfestigter und geschieferter Ton. Schieferton ist weniger
verfestigt.
Zement: meist kristallines Bindemittel zwischen den Sedimentkörnern aus Calcit
(CaCO 3 ), Quarz (SiO 2 ) oder Eisenoxyden (Fe 2 O 3 )