Vad är sandsten?

Sandsten, helt enkelt uttryckt, är sand cementerad i sten - det är lätt att berätta bara genom att titta noga på ett prov. Men utöver den enkla definitionen ligger en intressant sammansättning av sediment, matris och cement som kan (med utredning) avslöja en hel del värdefull geologisk information.

Sandsten grunder

Sandsten är en typ av sten tillverkad av sediment - en sedimentär sten. Sedimentpartiklarna är kolliderade, eller bitar, av mineraler och fragment av berg, varför sandsten är en klastisk sedimentär berg. Den består mestadels av sandpartiklar, som är av medelstor storlek; därför är sandsten en medelgrön klastisk sedimentär berg. Mer exakt är sand mellan 1/16 millimeter och 2 mm stor (slam är finare och grus är grovare). Sandkornen som sminkar sandsten kallas lämpligt som ramkorn.

Sandsten kan innehålla finare och grovare material och kan fortfarande kallas sandsten, men om den innehåller mer än 30 procent korn av grus, kullersten eller stenblock, klassificeras den istället som konglomerat eller breccia (tillsammans kallas dessa ruditer).

Sandsten har två olika slags material i sig förutom sedimentpartiklarna: matris och cement. Matrix är det finkorniga materialet (slam och lerstorlek) som fanns i sedimentet tillsammans med sanden medan cement är det mineraliska ämnet, som infördes senare, som binder sedimentet till berg.

Sandsten med mycket matris kallas dåligt sorterad. Om matrisen uppgår till mer än 10 procent av berget kallas det en wacke ("wacky"). En välsorterad sandsten (liten matris) med lite cement kallas en arenit. Ett annat sätt att titta på det är att wacke är smutsigt och areniten är ren.

Du kanske märker att ingen av denna diskussion nämner några speciella mineraler, bara en viss partikelstorlek. Men faktiskt utgör mineraler en viktig del av sandstenens geologiska berättelse.

Mineraler av sandsten

Sandsten definieras formellt strikt av partikelstorlek, men stenar gjorda av karbonatmineraler betecknas inte som sandsten. Karbonatstenar kallas kalksten och ges en helt separat klassificering, så sandsten betyder verkligen en silikatrig sten. (En medelkornig klastisk karbonatberg, eller "kalksten sandsten", kallas calcarenite.) Denna uppdelning är meningsfull eftersom kalksten är gjord i rent havsvatten, medan silikat stenar är gjorda av sediment eroderat från kontinenterna.

Moget kontinentalt sediment består av en handfull ytmineraler och sandsten är därför vanligtvis nästan all kvarts. Andra mineraler-leror, hematit, ilmenit, fältspat, amfibol och glimmer- och små stenfragment (litik) samt organiskt kol (bitumen) ger färg och karaktär till den klastiska fraktionen eller matrisen. En sandsten med minst 25 procent fältspat kallas arkose. En sandsten tillverkad av vulkaniska partiklar kallas tuff.

Cementen i sandsten är vanligtvis ett av tre material: kiseldioxid (kemiskt samma som kvarts), kalciumkarbonat eller järnoxid. Dessa kan infiltrera matrisen och binda den ihop, eller de kan fylla utrymmen där det inte finns någon matris.

Beroende på blandningen av matris och cement kan sandsten ha ett brett färgfärg från nästan vit till nästan svart, med grå, brun, röd, rosa och buff.

Hur sandsten bildas

Sandsten bildas där sand läggs ned och begravs. Vanligtvis händer detta offshore från floddelas, men öken sanddyner och stränder kan lämna sandsten bäddar i den geologiska posten också. De berömda röda klipporna i Grand Canyon bildades till exempel i en ökenmiljö. Fossiler finns i sandsten, även om de energiska miljöerna där sandbäddar bildas inte alltid gynnar bevarande.

Grand Canyon National Park. Dean Fikar / Getty Images 

När sand är djupt begravd tillåter begravningstrycket och något högre temperaturer mineraler att upplösas eller deformeras och bli rörliga. Spannarna stickas ihop mer och sedimenten pressas till en mindre volym. Detta är tiden då cementeringsmaterial flyttar in i sedimentet, som transporteras där av vätskor laddade med upplösta mineraler. Oxiderande förhållanden leder till röda färger från järnoxider medan reducerade förhållanden leder till mörkare och gråare färger.

Vad Sandsten säger

Sandkornen i sandsten ger information om det förflutna:

• Förekomsten av fältspat och litiska korn gör att sedimentet ligger nära bergen där det uppstod.
• Detaljerade studier av sandsten ger insikt i dess ursprung - den typ av landskap som producerade sanden.
• Graden som kornen är avrundad är ett tecken på hur långt de transporterades.
• En frostad yta är i allmänhet ett tecken på att sand transporterades med vind, vilket i sin tur betyder en sandig ökenmiljö.