Sandstein

Sandstein
Kvartsrik sandstein .
Fyr	Sedimentær - skadelig
Farge	Variabel, vanligvis grå, brun eller rød [ 1 ]

Sandstein eller psamitt er en sedimentær bergart av detrital - type , variabel i farge, som inneholder sandstore klaster . Etter skifer er de de vanligste sedimentære bergartene i jordskorpen . [ 2 ] Sandsteiner inneholder mellomrom mellom kornene deres. [ 2 ] I bergarter av nyere opprinnelse er disse rommene uten fast materiale, mens de i eldgamle bergarter er fylt med en matrise eller silikasement ellerkalsiumkarbonat . [ 2 ] Hvis mellomrommene ikke er fullstendig fylt med utfelte mineraler og det er noe porøsitet , kan de være fylt med vann eller olje . [ 1 ] Når det gjelder kornene, er de sammensatt av kvarts , feltspat eller steinfragmenter. [ 2 ] Sandstein brukes blant annet som byggemateriale og bryne . [ 1 ]

Opprinnelse

Sandsteiner er bergarter av klastisk opprinnelse (i motsetning til organiske , som kritt og kull , eller kjemiske , som gips og jaspis ). [ 3 ] De kiselholdige sandkornene de dannes av er et produkt av fysisk og kjemisk forvitring av moderbergarten. [ 4 ] Forvitring og erosjon er raskest i områder med høyt relieff, som vulkanske buer , kontinentale riftsoner og orogene belter . [ 5 ]

Den eroderte sanden transporteres med elver eller med vinden fra opprinnelsesområdene til sedimentære miljøer hvor tektonikken har skapt overnattingsrom for sediment å samle seg. Forarc- bassenger har en tendens til å samle seg sand rik på litiske korn og plagioklas . Intrakontinentale bassenger og skur langs kontinentale marginer er også vanlige miljøer for sandavsetning. [ 6 ]

Når sedimenter akkumuleres i avsetningsmiljøet, blir eldre sand begravd av yngre sedimenter og gjennomgår diagenese . Dette består hovedsakelig av komprimering og litifisering av sanden. [ 7 ] [ 8 ] De første stadiene av diagenese, beskrevet som eogenese , finner sted på grunt dyp (noen titalls meter) og er preget av bioturbasjon og mineralogiske endringer i sanden, med kun liten komprimering. [ 9 ] Den røde hematitten som gir rødleie - sandsteiner sin farge, dannes sannsynligvis under eogenese. [ 10 ] [ 11 ] Dypere begravelse er ledsaget av mesogenese , hvor det meste av komprimering og litifisering finner sted. [ 8 ]

Komprimering skjer etter hvert som sanden kommer under økende press fra de overliggende sedimentene. Sedimentkorn flyttes til strammere arrangementer, duktile korn (som de av glimmer ) deformeres, og porerommet reduseres. I tillegg til denne fysiske komprimeringen kan kjemisk komprimering skje gjennom løsningstrykk . Kontaktpunktene mellom kornene er utsatt for størst påkjenning, og det stressede mineralet er mer løselig enn resten av kornet. Som et resultat løses kontaktpunktene opp, slik at kornene kommer i nærmere kontakt. [ 8 ]

Litifisering følger tett komprimering, ettersom stigende temperaturer på dypet akselererer avsetningen av sement som binder kornene sammen. Den trykksatte løsningen hjelper til med sementering ettersom oppløst mineral ved de belastede kontaktpunktene gjenavsettes i de ubelastede porerommene. [ 8 ]

Mekanisk komprimering foregår hovedsakelig på dyp mindre enn 1000 m. Kjemisk komprimering fortsetter til dybder på 2 000 m, og mesteparten av sementering finner sted på dybder på 2 000 til 5 000 m. [ 12 ]

Løsgjøringen av nedgravd sandstein er ledsaget av telogenese , det tredje og siste stadiet av diagenese. [ 9 ] Ettersom erosjon reduserer gravdybden, gir fornyet eksponering for meteorisk vann ytterligere endringer i sandsteinen, for eksempel oppløsning av noe av sementen for å produsere sekundær porøsitet . [ 8 ]

Komponenter

Strukturkorn

Kornene i strukturen er detritalfragmenter på sandstørrelse (0,0625 til 2 mm i diameter) som utgjør hoveddelen av en sandstein. [ 13 ] ​[ 14 ] ​De fleste rammekornene er sammensatt av kvarts eller feltspat , som er de mest motstandsdyktige vanlige mineralene mot forvitringsprosesser på jordens overflate, som sett i oppløsningsserien til Goldich . [ 15 ] Strukturkorn kan klassifiseres i flere forskjellige kategorier basert på deres mineralsammensetning:

• Kvarts er mineralet som danner kornene til de fleste klastiske sedimentære bergarter; dette er fordi de har eksepsjonelle fysiske egenskaper, som hardhet og kjemisk stabilitet. [ 16 ] Disse egenskapene gjør at kvartskornene kan overleve flere hendelser, samtidig som de lar kornene anta en viss grad av rundhet. [ 16 ] Kvartskorn kommer fra eldre felsiske plutoniske bergarter eller sandsteiner som har blitt resirkulert.
• Feltspat er vanligvis det nest mest tallrike mineralet i sandsteiner. [ 16 ] Feltspat kan deles inn i alkalifeltspat og plagioklasfeltspat, som kan skilles ut ved hjelp av et petrografisk mikroskop. [ 16 ]

• Alkalisk feltspat har en kjemisk sammensetning som strekker seg fra KAlSi 3 O 8 til NaAlSi 3 O 8 . [ 16 ]
• Plagioklaser har en sammensetning som strekker seg fra NaAlSi 3 O 8 til CaAl 2 Si 2 O 8 . [ 16 ]

• Litiske strukturkorn (også kalt litiske fragmenter eller litiske klaster) er fragmenter av eldgammel kildebergart som ikke har blitt forvitret til individuelle mineralkorn. [ 16 ] Litiske fragmenter kan være hvilken som helst finkornet eller grovkornet magmatisk, metamorfe eller sedimentære bergarter, [ 16 ] selv om de vanligste litiske fragmentene som finnes i sedimentære bergarter er grupper av vulkanske og metamorfe bergarter. [ 16 ] .
• Tilbehørsmineraler er alle de andre mineralkornene i en sandstein. Disse mineralene utgjør vanligvis bare en liten prosentandel av kornene i en sandstein. De vanligste hjelpemineralene er glimmer ( muskovitt og biotitt ), olivin , pyroksen og korund . [ 16 ] [ 17 ] Mange av disse tilbehørskornene er tettere enn silikatene som utgjør hoveddelen av bergarten. Disse tunge mineralene er ofte motstandsdyktige mot forvitring og kan brukes som en indikator på sandsteins modenhet gjennom ZTR-indeksen . [ 18 ] Vanlige tunge mineraler inkluderer zirkon , turmalin , rutil (derav ZTR ), granat , magnetitt eller andre tette og motstandsdyktige mineraler avledet fra grunnbergarten.

Matrise

Matrisen er et veldig fint materiale, som er tilstede i det interstitielle porerommet mellom strukturens korn. [ 16 ] Naturen til matrisen i det interstitielle porerommet gir opphav til en dobbel klassifisering:

• Areniter er teksturelt rene sandsteiner som er fri for matrise eller har svært lite. [ 17 ]
• Wackes er teksturelt skitne sandsteiner som har en betydelig mengde matrise. [ 14 ]

Sement

Sementen er det som binder kornene til den silisiklastiske strukturen. Sement er et sekundært mineral som dannes etter avsetning og under nedgraving av sandstein. [ 16 ] Disse lutingmaterialene kan være silikatmineraler eller ikke-silikatmineraler, slik som kalsitt. [ 16 ]

• Silikasement kan bestå av kvarts eller opalmineraler . Kvarts er det vanligste silikatmineralet som fungerer som sement. I sandsteiner som inneholder silikasement, er kvartskornene bundet til sementen, og skaper en kant rundt kvartskornet som kalles en overvekst. Overveksten opprettholder den samme krystallografiske kornkontinuiteten til kvartsstrukturen som sementeres. Opalsement finnes i sandsteiner rike på vulkanogene materialer , og svært sjelden i andre sandsteiner. [ 16 ]
• Kalsittsement er den vanligste kullsyresementen. Kalsittsement er en samling av mindre kalsittkrystaller. Sementen fester seg til rammekornene, og sementerer rammekornene sammen. [ 16 ]
• Andre mineraler som fungerer som sementer er: hematitt , limonitt , feltspat , anhydritt , gips , baritt , leirmineraler og zeolitt . [ 16 ]

Sandstein som mister sin bindende sement gjennom erosjonsprosesser blir sprø og ustabil. Denne prosessen kan delvis reverseres ved påføring av tetraetylortosilikat (Si(OC 2 H 5 ) 4 ) som avsetter amorft silisiumdioksid mellom sandkornene. [ 19 ] Reaksjonen er:

Si(OC 2H 5 ) 4 (l) + 2 H 2 O (l) → SiO 2 (s) + 4 C 2 H 5 OH (g)

Pore ​​plass

Porerom inkluderer de tomme områdene i en stein eller jord. [ 20 ] Porerommet i en bergart har et direkte forhold til porøsiteten og permeabiliteten til bergarten. Porøsitet og permeabilitet påvirkes direkte av måten sandkornene pakkes på. [ 16 ]

• Porøsitet er prosentandelen av det totale volumet som er okkupert av mellomrom innenfor en gitt bergart. [ 20 ] Porøsitet er direkte påvirket av pakkingen av sfæriske korn med jevn størrelse, omorganisert fra løsere til tettere pakking i sandstein. [ 16 ]
• Permeabilitet er hastigheten som vann eller andre væsker strømmer gjennom stein. For grunnvann kan arbeidspermeabiliteten måles i liter per dag gjennom et tverrsnitt på en kvadratmeter under en hydraulisk enhetsgradient . [ 20 ]

Klassifisering

• Kalkarenitter . Sandsteiner rike på kalsiumkarbonat .
• kvartssandsteiner _ Kvartsrike sandsteiner . [ 2 ]​ [ 21 ]
• Arcoses . Det er navnet gitt til sandsteiner rik på feltspat . [ 1 ]​ [ 2 ]
• Lithoarenitter. Mer enn 25 % av steinfragmentene er sandsteiner. Avhengig av bergartens natur, skilles tre varianter ut:
  • Sedarenitter. Med dominerende sedimentære bergarter . [ 22 ]
  • Volkarenitter. Med dominerende vulkanske bergarter . [ 22 ]
  • Filarenitter. Med dominerende metamorfe bergarter . [ 22 ]
• Gråstakker . Greywacke har en matrisevolumprosent på 5 til 15% mens sandstein har mindre. [ 2 ]
• hybride sandsteiner. [ 22 ]

De karakteristiske sandsteinene på forskjellige steder får svært varierte lokale navn, for eksempel er alberoen en calcarenitt fra Los Alcores-regionen i Sevilla, i Argentina kalles quartzarenita Mar del Plata-steinen . [ 23 ]

• Hulrom i en lagdelt sandsteinsmur Sandsteingraver ved Petra , Jordan .

• Lysstråler som trenger gjennom en smal naturlig passasje, Antelope Canyon i Arizona .

• Bygning kledd med Mar del Plata stein i Mar del Plata .

• To lags steinpilates delvis dekket av snø. Elbe Sandstone Mountains, Tyskland.

Bruker

Sandstein har blitt brukt siden forhistorisk tid til konstruksjon, [ 24 ] ​[ 25 ] ​[ 26 ]​ og verktøy. [ 27 ] Det har blitt mye brukt over hele verden i bygging av templer, [ 28 ] kirker, [ 29 ] hjem og andre bygninger, og i sivilingeniør . [ 30 ]

Selv om værbestandigheten varierer, er sandstein lett å jobbe med. Det gjør det til et vanlig bygge- og belegningsmateriale , selv i asfaltbetong . Imidlertid har noen typer som har blitt brukt tidligere, for eksempel Collyhurst-sandsteinen brukt i Nordvest-England , hatt dårlig langsiktig værbestandighet, noe som har nødvendiggjort reparasjon og utskifting av eldre bygninger. [ 31 ] På grunn av hardheten til individuelle korn, kornstørrelsens ensartethet og strukturens sprøhet , er noen typer sandstein utmerkede materialer for å lage brynesteiner , for sliping av kniver og andre redskaper. [ 32 ] Den ikke-smuldrete sandsteinen kan brukes til å lage kornslipesteiner.

En type ren kvartssandstein, ortokvartsitt, med mer enn 90-95 prosent kvarts, [ 33 ] er foreslått for nominasjon til Global Heritage Stone Resource . [ 34 ] I noen regioner i Argentina er ortokvartsittsteinfasaden en av hovedkarakteristikkene til bungalowene i Mar del Plata-stil . [ 34 ]

Se også

• gammel rød sandstein

Referanser

1. ↑ abcd Sandstein Store norske leksikon . _ Hentet 11. august 2012.
2. ↑ a b c d e f g sandstein , Encyclopedia Britannica Academic Edition. Hentet 10. august 2012.
3. ↑ "A Basic Sedimentary Rock Classification", LS Fichter, Department of Geology/Environmental Science, James Madison University (JMU), Harrisonburg, Virginia, oktober 2000, jmu.edu/geollab/fichter/SedRx/sedclass.html JMU-sed- classif (tilgang: mars 2009): skiller det klassiske, det kjemiske og det biokjemiske (organiske).
4. ^ Leeder, M.R. (2011). Sedimentologi og sedimentære bassenger: fra turbulens til tektonikk (2. utgave). Chichester, West Sussex, Storbritannia: Wiley-Blackwell. s. 3-28. ISBN  9781405177832 . 
5. ^ Blatt, Harvey; Tracy, Robert J. (1996). Petrologi: magmatisk, sedimentær og metamorf. (2. utgave). New York: W.H. Freeman. s. 241-242, 258-260. ISBN  0716724383 . 
6. ↑ Blatt og Tracy 1996, s. 220-227
7. ↑ Blatt og Tracy 1996, s. 265-280
8. ↑ abcde Boggs 2006 , s . 147-154
9. ↑ a b Choquette, PW; Pray, LC (1970). "Geologisk nomenklatur og klassifisering av porøsitet i sedimentære karbonater". AAPG Bulletin 54 . 
10. ↑ Walker, Theodore R.; Waugh, Brian; Grone, Anthony J. (1. januar 1978). Diagenese i førstesyklus ørkenalluvium av kenozoisk alder, sørvest i USA og nordvest i Mexico. GSA Bulletin 89 (1): 19-32. Bibcode : 1978GSAB...89...19W . 
11. ^ Boggs 2006, s. 148
12. ↑ Stone, W. Naylor; Siever, Naylor (1996). Kvantifisering av komprimering, trykkløsning og kvartssementering i moderat og dypt nedgravde kvartsholdige sandsteiner i Great Verde River Basin, Wyoming . Hentet 2. oktober 2020 . 
13. ↑ Dorrik A. V. Stow (2005). Sedimentære bergarter i felten: En fargeguide . Manson Publishing. ISBN  978-1-874545-69-9 . Hentet 11. mai 2012 . 
14. ^ a b Francis John Pettijohn; Paul Edwin Potter; Raymond Siever (1987). id=QnpYqGksckwC Sand og sandstein . Springer. ISBN  978-0-387-96350-1 . Hentet 11. mai 2012 . 
15. ^ Prothero & Schwab, Donald R. & Fred (1996). Sedimentær geologi . W.H. Freeman. s. 24 . ISBN  0-7167-2726-9 . 
16. ↑ a b c d e f g h i j k l m n ñ o p q Boggs, Sam (2006). Prinsipper for sedimentologi og stratigrafi (4. utgave). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. s. 119–135. ISBN 0131547283 .
17. ^ a b Prothero, D. (2004). Sedimentær geologi. New York, NN: W. H. Freeman and Company.
18. ↑ Prothero, DR og Schwab, F., 1996, Sedimentary Geology, s. 460, ISBN  0-7167-2726-9
19. ↑ Zarraga, Ramon; Alvarez-Gasca, Dolores E.; Cervantes, Jorge (1. september 2002). "Løsemiddeleffekt på TEOS-filmdannelse i sandsteinskonsolideringsprosessen". Silicon Chemistry 1 (5): 397-402. S2CID  93736643 . doi : 10.1023/B:SILC.0000025602.64965.e7 . 
20. ^ abc Jackson , J. (1997). Ordliste for geologi. Alexandria, VA: American Geological Institute ISBN  3-540-27951-2
21. ↑ kvartsit Den Store Danske Encyklopædi . Hentet 9. august 2012.
22. ↑ a b c d Atlas of Sedimentary Petrology . Åpnet 1. november 2017.]
23. ↑ Cermelo, Leonard. Reserva Natural Puerto Mar del Plata: En anmeldelse ( ødelagt lenke tilgjengelig på Internet Archive ; se historikk , første og siste versjon ). s. 47.
24. ↑ Applegate, Alex; Zedeno, Nieves (2001). "Nettsted E-92-8: En sen forhistorisk C-gruppekomponent ved Nabta Playa". Holocene bosetning i det egyptiske Sahara : 529-533. ISBN  978-1-4613-5178-8 . doi : 10.1007/978-1-4615-0653-9_19 . 
25. ↑ Royden, Mike. "The Calderstones" . Mike Royden. Arkivert fra den originale htm 25. juli 2008 . Hentet 20. juli 2009 . 
26. ^ Bahn, Paul G. (1998). Cambridge illustrerte historien til forhistorisk kunst . Cambridge, Storbritannia: New York. s. 84 . ISBN  978-0521454735 . 
27. ^ Smith, Kevin N.; Vellanoweth, Rene L.; Sholts, Sabrina B.; Warmländer, Sebastian KTS (august 2018). "Restanalyse, bruksmønstre og replikasjonsstudier indikerer at sandsteinsverktøy ble brukt som rømmer ved produksjon av skallkroker på San Nicolas Island, California." Journal of Archaeological Science: Rapporter 20 : 502-505. doi : 10.1016/j.jasrep.2018.05.011 . 
28. ↑ Saleh, Saleh A.; Helmi, Fatma M.; Kamal, Monir M.; E. El-Banna-a1, Abdel-Fattah (mai 1992). "Studie og konsolidering av sandstein: Karnak Temple, Luxor, Egypt". Studier i konservering 37 (2): 93-104. doi : 10.1179/sic.1992.37.2.93 . 
29. ↑ Saleh, Saleh A.; Helmi, Fatma M.; Kamal, Monir M.; E. El-Banna-a1, Abdel-Fattah (mai 1992). "Studie og konsolidering av sandstein: Karnak Temple, Luxor, Egypt". Studier i konservering 37 (2): 93-104. doi : 10.1179/sic.1992.37.2.93 . 
30. ↑ Grissom, Carol A.; Aloiz, Emily M.; Vicenzi, Edward P.; Livingston, Richard A. (2020). «Seneca sandstein: en arvstein fra USA». Geological Society, London, Spesialpublikasjoner 486 (1): 163-176. Bibcode : ..163G 2020GSLSP.486 ..163G . S2CID  134230768 . doi : 10.1144/SP486.4 . 
31. ↑ Edensor, T. & Drew, I. Byggestein i City of Manchester: St Ann's Church . Sci-eng.mmu.ac.uk. Hentet 2012-05-11.
32. ^ Hannibal, Joseph T. (2020). "Berea sandstein: En arvstein av internasjonal betydning fra Ohio, USA". Geological Society, London, Spesialpublikasjoner 486 (1): 177-204. Bibcode : 2020GSLSP.486..177H . S2CID  210265062 . doi : 10.1144/SP486-2019-33 . 
33. ^ "Ortokvartsittdefinisjon - mindat.org ordliste" . www.mindat.org . Hentet 13. desember 2015 . 
34. ↑ a b Fernanda Cravero (8. juli 2014). " ' Mar del Plata Stone': En argentinsk ortokvartsitt som er verdt å vurdere som en 'verdensarvsteinressurs ' " . Geological Society, London. Arkivert fra originalen 9. april 2015 . Hentet 3. april 2015 . 

Bibliografi

• Folk, RL, 1965, Petrologi av sedimentære bergarter PDF-versjon. Austin: Hemphill's Bookstore. 2. utg. 1981, ISBN 0-914696-14-9 .
• Pettijohn FJ, PE Potter og R. Siever, 1987, Sand og sandstein, 2. utg. Springer-Verlag. ISBN 0-387-96350-2 .
• Scholle, PA, 1978, En fargeillustrert guide til bestanddeler, teksturer, sementer og porøsiteter i sandsteiner og tilhørende bergarter, American Association of Petroleum Geologists Memoir no. 28. ISBN 0-89181-304-7 .
• Scholle, PA, og D. Spearing, 1982, Sandstone depositional environments: clastic terrigenous sediments, American Association of Petroleum Geologists Memoir no. 31. ISBN 0-89181-307-1 .
• USGS Minerals Yearbook: Stone, Dimension, Thomas P. Dolley, US Dept. of the Interior, 2005 (format: PDF).

Eksterne lenker

• Wikimedia Commons er vert for en mediekategori for Sandstones .
• Wiktionary har definisjoner og annen informasjon om sandstein .