Naturwerksteine – Vorkommen und...

Post on 24-Aug-2019

220 views 0 download

Transcript of Naturwerksteine – Vorkommen und...

38Nationalatlas Bundesrepublik Deutschland – Relief, Boden und Wasser

Naturwerksteine – Vorkommen und VerwendungJohannes H. Schroeder

Unabhängig von Zeitalter, Region oderKulturkreis hat der Mensch Steineimmer genutzt. In der Vor- und Frühge-schichte dienten Höhlen im � Gesteinals Wohnung, somit zum Schutz vorWitterung, allerlei Getier und feindli-chen Artgenossen. Sobald die techni-schen Möglichkeiten entwickelt wa-ren, wurde der Stein gewonnen und –zunächst ohne, dann mit Bearbeitung –zum Bau von Behausungen, Befestigun-gen, Verkehrswegen (Straßen, Brü-cken) und Kultstätten verwendet; auchKunstwerke wurden und werden ausStein geschaffen. Der Dauerhaftigkeitdieses Materials sind viele Zeugnisselängst versunkener Kulturen in allerWelt wie auch unterschiedlicher histo-rischer Epochen in Deutschland zu ver-danken.

HerkunftDie Steine reflektieren nach Art undAlter die regionalen geologischen Ver-hältnisse (�� Beitrag Asch/Lahner/Zitz-mann, S. 32). Früher wurden für Bautendie in unmittelbarer Nähe gewonnenenGesteine genutzt. So findet man � inGoslar (Harz, Nr. 9), Mayen (Eifel, Nr.53) oder Lehesten (Thüringen, Nr. 34;����� Bild 1) häufig die schwarzen Schieferdes � Devons, im Schwarzwald die Gra-nite des Karbons (Nr. 99; ����� Bild 2), inFreiburg und Heidelberg die rotenBuntsandsteine der � Trias (Nr. 66;����� Bild 3), in Dresden die beigefarbenenElbsandsteine der � Kreide (Nr. 22;����� Bild 4) sowie in und um Köln die vul-kanischen Gesteine aus dem Quartärvon Eifel und Siebengebirge (Nr. 50,51, 52; � Bilder 7, 8, 9). In den ausge-dehnten, von eiszeitlichem Lockermate-rial bedeckten Bereichen Norddeutsch-lands nutzte man die von Eismassen ausSkandinavien und dem Ostseeraum her-antransportierten Findlinge (����� Bilder 5,6), auch Feldsteine genannt. Wenn dieheimischen Gesteine den Ansprüchennicht genügten, holte man geeignete,gewünschte oder moderne Naturwerk-steine aus anderen Regionen. Damitspiegeln die Steine die jeweilige Ge-schichte der Verkehrswege zu Wasserund zu Land sowie der Verkehrsmittelvom Ochsenkarren zur Eisenbahn, vomLastkahn auf einem Fluss oder Kanal biszum Ozeandampfer wider wie auch diejeweilige Geschichte des Handels, der(wirtschafts-)politischen Grenzen undAllianzen, der Macht und der Modensowie der Abbau- und Verarbeitungs-techniken.

An der Wende zum 20. Jh. gab es inDeutschland rund 5700 Steinbrüche, andessen Ende nur noch 160 (� �). DerImport – heute aus aller Welt – hat da-gegen ständig zugenommen, vor allemweil andernorts die Arbeitskräfte billi-

/)0#.O <#.I15#

1'�12Y�

(�'2&'

30�-

1�2-�

%'�#

(-�!�)

&'F�)

�2�0�

(-#!�20#

%�Y,(-#!�20#

Z0-�1Y�

���������'2�����������( -��������V#�������#�����#)����

1 ��#���������#7�����3#���#���'��#�"�"3#RKKK

!:��� ��,(����$$��P>�O�����$������(����$$��645��������������1��"������<>�O���������1��"������P<�!�����"����� �1�$$�� ���'�$����56;�58�

���������1��"������P8�O�1��������#�� ��������64<����,���"���BP�O�!+�������% ����� ��646�

���� ��1��� K���CB�O�&��� ��$��,1��� K��54�

!�� ��������� �����6�

��������� �������� �����>�

&������T�(����������$�� ����75�O���� ����,��B<�O�*�� ����������B>�(�������T�(�� �������BC�O�#��� ������1����$����B5�O����� �$������B7�.�:���� ��3���,��BB�O�0��� ����P6�O�1����������64>�

����� ������� �����7<�O�.�������������������64C������� �����%�� �����,�� ��$����P4�

#�� ��������,����T��68;�6B;�<4;�<P;�>B;�74;�76�O�0 ��$��������� �����5B�

!���� ���T��7;�<6;�<B;�C4;�C8;�C<;�57;�5P;�>6;�>>;�>7;�>P;�P7;�PB;�644�!���������������������6>��������������� �����C6��������&�������64�

%$:������������� ,��� ������>4���� ������%��� K���8>�O�!��� ������������� K���8B�

�+��H�����Z�������� K���67�O��� �,��� �2��������������� �����<;�C�

������T�����,��66�O�-�� ��$����6P�O�'��������,��87�O�.�� ��������,��77������$:������7P�O� ��!�K���� ���*�� ���B4�O�)�� � ������� ,��PP�

����������Z�������65�O�1 ���������� ��$����<C�#����������������648�

�����������#��������<8�O�&��� ,��,#�������<<�O����� ��%�������C>�O-�� �����!��������5>�O�*�����$�����(��������7>��� �,#��������C7�O���� ����������������CP���������� ��$����P�O�*�� �������� ��$����C5�

��� $����,#�������<5�O������������#���������<8�

1 �������.��� � ��$����8P�

�� �"�� ������ ��$����55�

*���� ����#�������7B�

������������� �������86�O��+������������������8C�

#���� ��$����5<�O���������� ,��������N������� K����84�1����,Z�������><�

!������������� �����8�O������������������� �����B8�

-��+� ��������� �����5�O�'���� ������88�

��&�,F2�20#

F��������/��6<�O������������/��<7�O�*��J�;������;�������#����� ������78��� +���� ,��� ������PC�O�)�� �� �� ����� ������P5�

:#:����(3#�#������(3#�#����(3#��"#���������

#

#

0

0

0

#

0

0

��� ���

��������

>5

446;75

6<5

84<

854

8P5

<55

C64

544

5C4

C<5

9�2����$����:� ����� �;���������8448

3����$�����������������#������������

'������.##!"������������3#7"�"��������

Steine und Naturwerksteine

Steine, die zum Zwecke technischer Verwertung oder wirtschaftlicher Nutzung gewon-nen werden, nennt man Natursteine. Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich nur mit denNatursteinen, aus denen Quader und Platten zu Bauzwecken gewonnen werden, den Na-turwerksteinen. Brechprodukte wie Schotter dagegen, Kunststeine wie Terrazzo ausBruchstücken von Naturstein in einer zementartigen Grundmasse oder auch Rohstoffe,die selbst als Baumaterial (Sand, Kies) oder zur Herstellung von Baumaterial genutzt wer-den, wie Kalk für Zement oder Ton für Ziegel, werden hier nicht berücksichtigt(�� Beitrag Lahner/Lorenz, S. 48).

� Bergstadt Lehesten, Zentrum desThüringer Schiefers (Nr. 34)� Die Staumauer der Schwarzenbachtalsper-re im Nord-Schwarzwald – RaumünzacherGranit (Nr. 99)� Das Heidelberger Schloss aus Buntsand-steinen der Region (Nr. 66 u.a.)� Der Dresdner Zwinger aus Elbsandstein(Nr. 22)

��

��

39Naturwerksteine – Vorkommen und Verwendung

�� � � � � � � �

�� � � � � � � �

� � � ��

� � � � � � � � � � �

��

� � � � � � � � ��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

��

���

��

��

��

��

� ���

��

� � � � � �

� � � ��

� ��

� � ��

��

�� � � �

��

� � ��

� � �

��

'���+��

�����

����� ����������

��� ��

����

����

����

����

�����

����

�����

�����

�����

'����

���

���

�����

����

����

�� ��

�� ��

�����

���

�����

�����

���

��

�����

����������

�����

�����

����

�����

���

�����

����

����� � �� �����

����

����

�+���

&�������

-�������

(���

�� ������������

!�����

�����"��

#�� �����

!'��2)

%� ��

&�� ��

&��� ��$

'�$��

*���� ��

�����������

�����

#��� ��

#����

.����$����/#/

(+��

'��&�����

&������

�:

=

;

�F

��

�:

��

�;

�=

� ��

��

�F

���:

��

�;

�=

F�

:

=

F

F�

F�

F

FF

F�

F:

F�

;F;

F=

�����

�F

���:

��

�=

:

:�

:�:

:F

:�

::

�;

:� :;

:=

��

��

�F

��

�:

�� �;

�=

; ;�

;�

;

;F

;�

;:;�;;

=

=�

=�

=

=F

=�

=:

=�

==

=;

� �

� ��

;=

F

� F

� �

� :

� �� ;

��

��

9�2����$����:� ����� �;���������8448

3����$���������

��������������

4 54 644���7585

!����,����#!������,�. )"'���"������'">�� ����

'����. 7"�"��������

/������%��3����$���������� ����� ��-����

����� ���� ���������

1��$��������%������

���������

'���������F�������

0���� ����������#������ ��

2���������

��������� ���� ���������

������:������-����

6 !�� ��������� ���8 !������������� ���< ��������������C 2��������������� ���5 -��+� ��������� ���> ��������� �������� ���7 ����#���#,����#�����(

����������B 1 ����(������P ��������� ��$��

64 �������&�����66 ����,������68 '������6< F���������� ���6C 0���� ��$������ ���65 ����������Z�����6> !�������������������67 �+��H�����%��� K�6B �� �� ��$���(������6P -�� ��$��������84 �������� ,������86 ������ ��#!�����������88 �������������8< �����#��J����������8C �+����������������85 #���� ���������8> ��� ������%��� K�87 �� ,����,�(!������8B !��� ������������� K�8P 1 �������.��� � ��$��<4 .��K�������#�� ������<6 )���������� ���<8 �������,��#�������<< &��� ,��,#�����<C 4�+���,��#����2��<5 ��� $����,#�����<> �������������1��"����<7 ������������� ���<B ������+���,��

-������������

<P ���� �������#�� ������C4 '�� $�� ������ ���C6 ������������� ���C8 .��� ���� ���Z������ ���C< *�� ��������� ���CC #�� ������������"�C5 *�� �������� ��$��C> ��������#$�����C7 ����(�������CB ��������#4���B��CP ��� ���������������54 &��� ��$��,1��� K56 ���������#-������� ��58 ��2��(4�22�5< #���� ��$��5C !���������������55 �� �"�� ������ ��$��5> -�� �����!������

57 ��2������������5B 0 ��$��������� ���5P !���������� ���>4 $25� ��#������,���(

���������>6 $25� ��#����������>8 1����,����������>< 1����,Z�����>C � ����� ,Z����

7< ����� ������� ���7C �� ������������� ���75 (����������$�� ��

&�����7> *�����$�����(������77 ������,����,�(!������7B *���� ����#�����7P �����25� ��#!������B4 !������#���#-�B�������

������B6 .����������&����B8 ��,������,��

!�+����������B< ��� ����,&�����BC (�� ������(������B5 #��� ������1����$��B> *�� ���������&�����B7 ���� �$�����(������BB ��5�����#7���()��������BP ���,���"�P4 ������ �����%�� �����,

� ��$��P6 0��� ���(������P8 ���������1��"����P< ��������1��"����PC ��%����(����������P5 �����������#����������P> !:��� ��,(����$$P7 %$���:������� ���PB �����#��*�� *���(

���������PP ������*�� *���(!������

644 �� ������� ���646 !+�������% ����� 648 #��������������64< 1��������#�� ������64C .�����������������645 ����$������(����$$64> 1���������(������647 !�������������)����$�� 64B �� ��� ������(������

>5 ����*���(-������������>> )�����:������� ���>7 ����#��������������>B ��5������#��������>P .��� ����� ������ ���74 ����� ������#�� ������76 ��� ��������� �������78 �����3#,����#���#,�+��

��������������

'����������

��� �������;�-������ �-����������$���������

���������

�:� ��������

��� � ���� (���

�� ��$������

����2�����

�����:�

#�����������������<���%����.�:� ��$������

�����%�,�����������

���������������������:������ ��F�������

���:����� ��F�������

%������

��%�%�������)������������� ���������+����#������������

.�� ������ ��� �� ��� ��%���� ����.�:� ��,$��������� ���� ���1������������������:�/���������� �������� �� � ���(������######-�����,#)"'��3#�"������3#'">�� ����3�"SR#�� �������������"�� ������ ��������,�������$�� ���� �������/

40Nationalatlas Bundesrepublik Deutschland – Relief, Boden und Wasser

ger sind und Transportkosten nur nocheine untergeordnete Rolle spielen.

Bildung und UmbildungAus dem Kreislauf der Gesteine � er-schließt sich ihre Bildung. Er beginnt inTiefen von einigen 10.000 Metern miteiner Gesteinsschmelze von breiigerKonsistenz, dem Magma. Steigt dasMagma in Bereiche mit geringeremDruck und niedrigerer Temperatur, er-starrt es. Dabei werden je nach seinerZusammensetzung und Abkühlungsge-schwindigkeit verschiedene � Mineralein jeweils gesetzmäßiger Abfolge ausge-schieden; so entsteht eine Vielfalt vonGesteinen mit charakteristischen Zu-sammensetzungen und � Gefügen. AlsErstarrungsgesteine (� magmatische Ge-steine) bilden sich in der Tiefe Tiefen-gesteine (� Plutonite), z.B. Granit(� Bilder 1, 2, 5, 6), in aufwärts führen-den Gängen Ganggesteine, z.B. Granit-porphyr (Nr. 17; ����� Bilder 11, 13) oderan der Oberfläche Ergussgesteine (Vul-kanite), z.B. Basalt (� Bilder 7, 8, 12).Tiefen- und Ganggesteine gelangen in-folge von Hebung und Abtragung über-lagernder Gesteine an die Erdoberflä-che. Dort verwittern sie, d.h. sie werdenphysikalisch, chemisch oder biologischin ihre Bestandteile zerlegt. Bruchstü-cke bzw. Partikel unterschiedlicher Grö-ße werden von Wind, Wasser oder Eisaufgenommen, transportiert undandernorts als Lockermaterial (Sedi-ment), z.B. Sand, abgelagert. Gelösteswird in Form von Ionen im Wassertransportiert, daraus direkt z.B. als Salzausgefällt oder � biogen in Schalen wir-belloser Organismen wie Muscheln ge-bunden und als Kalksand abgelagert.Das Lockermaterial wird durch physika-lische und chemische Prozesse verfestigtzu Ablagerungsgestein (Sedimentge-stein), z.B. Sandstein (� Bilder 3, 4)oder Kalkstein (� Bild 14). Dieses kannspäter verwittern und erneut in denKreislauf eingehen.

Jedes Gestein kann mehrere tausendMeter tief versenkt werden; mit zuneh-mender Tiefe werden je nach Druck undTemperatur die Minerale und/oder dasGefüge verändert. Es entsteht ein Um-wandlungsgestein (Metamorphit), z.B.Schiefer (Nr. 45, 53; � Bild 1) oder

� � � � � � � � � � �� � �

��� !"#$% & '(��$�& �

) �*#$ ## ��+ �$

������������������������ ����

F���������

& � � # � � � ,

� �

) # $ � �

+�)+�$�# ! ) #$ ��

��� !�� �

������

�"�

����

��

��

�����

� - � � � � � � � � � �� � �

+�)+�

�������������

����� ����

+ $�+.�(! ) #$ ��

#��,

���� ��

# ��+ �$") #$ ��

F��$������

�����������

'�������-�$

� �������

-�$:�����-���

����

1������ -���������

���#"�� �

9�2����$����:� ����� �;���������8448

6�������&�������������

'����.##7"�"��������

Gefüge – Gestalt/Geometrie und räumli-che Anordnung unterschiedlicher Kom-ponenten im Gestein

Gestein (volkstümlich: Stein) – natürli-cher, inhomogener, aus Mineralen,Bruchstücken von Mineralen oder Ge-steinen bzw. mineralischen Organismen-resten aufgebauter Festkörper, charakte-risiert durch Mineral-Zusammensetzungund Gefüge

Mineral – natürlicher, strukturell che-misch und physikalisch homogener, meistanorganisch-chemischer Bestandteil derErdkruste

Porosität – Hohlraumanteil am Gestein;Hohlräume zwischen oder in den Ge-steinskomponenten

Gneis. Auch dieses kann mit der Zeitwieder an die Oberfläche kommen underneut in den Kreislauf eingehen.

Alle diese Prozesse laufen in der Erd-geschichte ständig ab. Daher gibt es inDeutschland z.B. Sand- und Kalksteineunterschiedlichen Alters.

ExplorationVor ihrer Gewinnung steht die Suchenach � geogenen Rohstoffen. InDeutschland sind die wesentlichen Na-turwerksteinvorkommen bekannt; ange-sichts der Auflassung von Steinbrüchensind weitere Erkundungen hier nicht er-forderlich. Bei Wiederöffnung alter

� Der Markgrafenstein, der Rest eines vom Eis aus Skandinavien gebrachten Findlings ausGranit in den Rauenschen Bergen bei Fürstenwalde in Brandenburg� Große Schale im Berliner Lustgarten (Durchmesser 6,60 m), 1828-1831 aus Granit vomMarkgrafenstein gefertigt� Basaltlavabruch bei Mendig in der Eifel (Nr. 51) mit typischen polygonalen Säulen� Mauer an der Rheinpromenade von Düsseldorf aus Basaltsäulen� Abteikirche Maria Laach – Fassaden mit Vulkaniten (hell: Tuff (Nr. 52), dunkel: Laven (Nr.51)) und Dächer mit Moselschiefer (Nr. 53)

Steinbrüche oder Weiterführung vor-handener ist eine Voruntersuchung inBezug auf Lagerungsverhältnisse undVorräte u.a. mit geophysikalischen Me-thoden, wie sie früher noch nicht be-kannt waren, notwendig. Zudem müssendie Materialeigenschaften nach heutegültigen Normen überprüft werden. Bei-de Untersuchungen können das kauf-männische Risiko der Gewinnung mini-mieren.

�����

41Naturwerksteine – Vorkommen und Verwendung

3����$�������������6��������,,������

9�2����$����:� ����� �;���������8448

!��������&��

'�2�����. �"�����������!"������������7"�"��������

�������#/&�"��O@������3#����,�����

�������#/&�"��O@������3#����,�����

)/�01��20���#/&�"��O@������3#����,�����

�����/-�)/�3#/&�"��O@������3#����,�����

���4/��)��55�3���O@�����3#�#�������

!�30�6�55�(��� �O����"'��3#��������

�7�55�����73���(��� �O4�����3#�#�������

+��0/�����(��� �O�#������3#�������

#81374�81�#819�/:�/&�"��O�������3#����,�����

(�/0�/����/�3���;����O!��2# "#��� ��3#�#�������

�/�88���(�/��8�3���;����O�#@�����3#�#�������

#�5�1�;���/�(5�00����5�3���;�#���O������2��3#������

��� �������������� ��%���� �-������D,�����

�������#/&�"��O@������3#����,�����

��

��

��

GewinnungNaturwerksteine werden in Steinbrü-chen gewonnen, zumeist übertage,besonders wertvolles Material (z.B.Schiefer, Nr. 45, 53) auch untertage.Soweit vorhanden werden bei der Ge-winnung Klüfte und Fugen genutzt. IhreRichtung und Dichte bestimmen Formund Größe der gewinnbaren Rohblöcke.Sind keine natürlichen Trennflächenvorhanden, muss man mittels Schräm-men, Sägen, Bohren und Sprengen oderBrennstrahlverfahren solche schaffen.Mit Brechwerkzeugen, verschiedenenKeilen oder Sprengstoff werden die Blö-cke einzeln aus ihrem Verband gelöst.Die Rohblöcke werden dann entwedernoch vor Ort oder in einem Werk wei-ter bearbeitet.

BearbeitungRohblöcke werden je nach Verwen-dungszweck formatisiert. Mit speziellenSpaltmaschinen werden Pflastersteinealler gängigen Größen produziert. Mitverschiedenen Sägen werden Quaderoder Platten hergestellt; diese werdendann je nach Anforderungen unter-schiedlich fein geschliffen oder poliert.Häufig werden die Oberflächen zur Ver-schönerung mit Steinmetzwerkzeugenweiter bearbeitet und mit entsprechen-den Mustern verziert; vielfältig ist auchdie Bearbeitung von Quaderkanten, diemit Stufen, Schrägen, Hohlkehlen,Vollkehlen oder Kombinationen davonversehen werden (� Bild 15). KomplexeProfile und Ornamente leiten über zurkünstlerischen Gestaltung der Quader.Relativ neu ist die Wasserstrahlsäge-technik: Mit einem Hochdruckstrahlwerden feine, ja filigrane Ornamentegefertigt, wobei die Strahldüse compu-tergesteuert wird – wie übrigensneuerdings viele traditionelle Säge- undSchleifmaschinen.

EigenschaftenDie Widerstandsfähigkeit gegenüberVerwitterung sowie die Festigkeiten ge-genüber mechanischer Belastung unddem gebrauchsbedingten Verschleiß,z.B. dem Abrieb, sind ausschlaggebendfür die Qualität eines Gesteinstyps. Die� Porosität ist entscheidend für Wasser-aufnahmefähigkeit und Frostempfind-lichkeit. Diese Eigenschaften limitierendie Einsatzmöglichkeiten.Beispielsweise eignen sich lösliche Ge-steine nur bedingt für den Außenbe-reich, solche mit geringer Festigkeitnicht als tragende Elemente oder solchemit geringer Abriebfestigkeit nicht alsBodenplatten. Fachmännisch ausge-wählte Naturwerksteine sind dauerhaf-ter Schmuck von Bauwerken (� � Bild10). Schäden infolge von Witterungs-und anthropogenen Einflüssen machenjedoch eine regelmäßige Pflege notwen-dig.�

10 cm

10 cm�

! Kaisertreppenhaus des Berliner Doms (u.a.Nr. 47 und Nr. 87, vgl. unten)" Der Bärenbrunnen aus sächsischemRochlitzer Porphyr (Nr. 26) am WerderschenMarkt (Berlin-Mitte)# Straßenpflaster, Pariser Platz in Berlin-Mitte (dunkler Basalt und heller Rogenstein(Nr. 16))$ Löbejüner Porphyr (Nr. 17) am Außenmi-nisterium (Berlin-Mitte)% Jurakalk (Nr. 88) auf einem Fußboden inder Staatsoper Unter den Linden in Berlin mitfossilen Schwämmen& Vom Steinmetz bearbeiteter Sandstein(z.B. Behrenstr. 39 in Berlin Mitte): DieFlächen der Quader sind bossiert, die Kantenmit einem Profil versehen.

!"#$%&