Neckartäler Hartsandstein

Es handelt sich um einen hell- bis mittelroten, vielfach hellgelb bis weißlich gebänderten, harten Mittelsandstein, der beiderseits des tief eingeschnittenen Neckartals in großer Mächtigkeit und horizontaler Lagerung ansteht. Der „Neckartäler“ bezieht seine Festigkeit vor allem aus einer guten Verzahnung der Quarzkörner infolge diagenetischer Drucklösung; dabei entstanden sog. suturierte Kornkontakte. Anwachssäume aus Quarz und Feldspat spielen zumeist eine untergeordnete Rolle, lokal kommt auch eine intensive Verkieselung des Porenraums hinzu. Berühmt geworden ist der Neckartäler Hartsandstein einerseits durch zahlreiche repräsentative Bauten im Odenwald und im Rhein-Main-Gebiet, ­andererseits wegen seiner Verwendbarkeit für den Bau von ­Straßen, Brücken, Kanälen aller Art, von Mauern und Häusern sowie für technische Zwecke wie Mahlsteine und sogar großformatige Säuretröge. Er wird wegen seiner Verwitterungsbeständigkeit und hohen Druckfestigkeit derzeit z. B. bei der Renovierung der Außenmauern am Breisacher Münster und am Turmhelm des Freiburger Münsters eingesetzt. Aus den heutigen Brüchen bei Eberbach-Gaimühle und ‑Rockenau werden neben Produkten für den Garten- und Landschaftsbau vor allem Blöcke für Fassadenplatten für re­präsen­tative Gebäude in Hei­del­berg und Umgebung ge­wonnen (s. Ver­wendung).

In Hessen ist der Ne­ckar­täler auch als „Odenwälder Sandstein“ bekannt. Herrmann (1914) ver­wen­­det in seinem Buch über Gesteine für Architektur und Skulptur den Begriff „Neckar­sand­stein“, eine Bezeichnung, die in der Folge besonders von der Natursteinindustrie be­­­nutzt wurde.

Geologisches Alter, Entstehung: Der Neckartäler Hartsandstein wird stratigraphisch dem höheren Teil des Unteren Buntsandsteins zugeordnet, der in Baden-Württemberg lange als Bausandstein-Formation bezeichnet wurde. Heute wird diese Einheit stratigraphisch der Miltenberg-Formation zugeordnet (LGRB, 2012a). Die Deutsche Stratigraphische Kommission stellt diese Zeiteinheit in die sog. Calvörde-Folge bzw. Bernburg-Folge (DSK, 2002); die Sedimente dieser Zeit wurden etwa um 251–249 Mio. Jahren abgelagert.

Die meist mittelkörnigen, hell- bis mittelroten bzw. braunroten, oft auch charakteristisch hellgelblich bis weißlich gestreiften Sandsteine sind überwiegend dickbankig bis massig; die Bankstärken liegen meist zwischen 1 und 5 m. Ein weiteres Merkmal des dickbankigen Pseudomorphosensandsteins sind die weiten Kluftabstände von 3–12 m. Der einheitlich mittelrote, mittelkörnige Sandstein ohne Streifung und mit seltener oder gleichmäßiger Manganfleckung stellt die beste Qualität des Neckartäler Hartsandsteins dar. Die dunkelrote, z. T. leicht violettrote Varietät und die auffallend gestreifte Varietät hingegen enthalten öfter Lagerfugen, die sich nach einigen Jahren öffnen können. Weniger haltbares Material ist durch eine tonig-ferritische bzw. nur schwach kieselige Bindung gekennzeichnet. Weitere Merkmale sind die oft zu beobachtende Schrägschichtung sowie die meist lagenweise angereicherten Tongallen.

Wie in allen Sandsteinlagerstätten ist auch innerhalb der als Neckartäler Hartsandstein bzw. als Pseudomorphosensandstein bezeichneten Abfolge ein vielfacher Wechsel in der Gesteinszusammensetzung zu verzeichnen. Ein schönes Beispiel dafür liefert der Erfahrungsbericht von Martin Graser (Bamberger Natursteinwerke) vom Sommer 2011, der die Gewinnungsarbeiten im Stbr. Rockenau betreut und in einer E-Mail vom 26. Juli 2011 beschreibt: „In Rockenau bauen wir mittlerweile in der fünften Schicht ab, seit wir den Bruch im Jahr 2009 übernommen haben. Die erste Schicht kann man als Tonlagenschicht bezeichnen, d. h. dort waren in der kompletten Schicht sehr häufig Toneinschlüsse, so dass diese kaum für Rohblöcke verwendet werden konnte. Die Farbe war dunkelrot mit braunen Tupfen (Limonit). Die zweite Schicht hatte wenige Toneinschlüsse, war im Wesentlichen dunkelrot mit braunen Tupfen, aber auch weiß gebändert. Die dritte Schicht war bisher die beste Werksteinschicht, da hier kaum Toneinschlüsse vorhanden waren – im Wesentlichen dunkelrot mit braunen Tupfen, aber auch weiß gebändert. Die vierte Schicht war sehr stark zerklüftet, weshalb hier nur kleine Rohblöcke gewonnen werden konnten. Diese haben dann auch teilweise Stiche gehabt. Es waren Toneinschlüsse vorhanden – im Wesentlichen dunkelrot mit braunen Tupfen. Die fünfte Schicht hatte wenige Toneinschlüsse, war im Wesentlichen dunkelrot mit braunen Tupfen, aber auch weiß gebändert“. Wie später noch näher ausgeführt wird, sind aber rund 30 % der Sandsteinblöcke von hoher Werksteinqualität.

Im Handstück- und Dünnschliffbereich ist die Schichtung durch feine Farbvariationen erkennbar. Die Korngrößen des Sandsteins liegen überwiegend unter 0,5 mm, meist sogar unter 0,3 mm. Bereits 1936 durchgeführte petrographische Untersuchungen am Material der Steinbrüche der Fa. Gütschow (sog. Gratzert-Bruch im Ittertal und Schneckenweg-Bruch 1,5 km südöstlich von Eberbach) zeigten, dass die durchschnittliche Korngröße der Hauptwerksteinbänke nur in engen Grenzen schwankte, nämlich zwischen 0,14 und 0,21 mm. Der Sandstein besteht zu ca. 80 % aus eckigen bis gering kantengerundeten, milchigweißen Quarzkörnern oder winzigen Bruchstücken aus Quarzgesteinen. Die Quarzkörner werden von feinen Hämatithäutchen umgeben, wodurch der rote bis braunrote Farbeindruck entsteht. Feldspäte (Kalifeldspat, Plagioklase) treten in regelloser Verteilung in frischem wie in alteriertem Zustand auf, helle und dunkle Glimmer sind selten. An Akzessorien treten z. B. Amphibole, Schwerminerale und etwas Opakerze auf, letztere oft in Nestern. Kleine Gesteinsbruchstücke aus Quarzit, Feldspat-Quarz-Gesteinen (aus Graniten oder Gneisen?) und phyllitische, geschieferte Metamorphite zeigen, dass der „Neckartäler“ auf Verwitterung und Abtragung von variszischen oder älteren Grundgebirgsgesteinen zurückgeht. Die gute Kornbindung resultiert vor allem aus der Verzahnung der Quarzkörner und der Bildung von Quarzanwachssäumen, beides Folgen der diagenetischen Drucklösung. Der Anteil an tonigen und tonig-ferritischen Bindemitteln ist gering, Karbonate fehlen fast ganz (s. chem. Analyse). Einige Bänke sind auch stärker kieselig („quarzitisch“) gebunden.

Bemerkenswert ist, dass der Neckartäler Hartsandstein eine stärkere Verfestigung aufweist als gleichaltrige Sandsteine des Schwarzwalds. Nach allen Gelände- und Dünnschliffbefunden handelt es sich hierbei nicht um eine hydrothermale Verkieselung, wie man sie z. B. von der Schwarzwald-Randverwerfung nördlich von Freiburg kennt (Emmendinger Buntsandstein). Drei Faktoren mögen für die stärkere diagenetische Verfestigung durch Kornverzahnung und Quarzanwachssäume verantwortlich sein:

• Eine spätere Heraushebung des Buntsandsteins im Vergleich zum Schwarzwald und damit eine längere Diagenesegeschichte; nach Untersuchungen am Katzenbuckel-Vulkan (z. B. Frenzel, 1975) wurde das Gebiet des Buntsandstein-Odenwalds erst im Jungtertiär und Quartär herausgehoben und dabei rasch abgetragen.
• Ein zeitweise stark erhöhter geothermischer Gradient im Zusammenhang mit der Entwicklung des Oberrheingrabens und dem Vulkanismus am Katzenbuckel im Zeitraum späte Kreide bis Eozän (vgl. Diskussion bei Frenzel, 1975).
• Der „Neckartäler“ zeichnet sich besonders in den sehr festen Bänken durch eine gute Korngrößensortierung und gleichmäßig geringe Tonmineralgehalte aus; die gleichmäßige Verzahnung der Quarzkörner durch Drucklösung wird dadurch begünstigt.

Prüfzeugnis der TÜV Rheinland LGA Bautechnik GmbH vom Juni 2010, Mineralbestand (in Vol.‑%, geschätzt):

Chemische Zusammensetzung: In der Tabelle (s. u.) ist die chemische Zusammensetzung der aktuell genutzten Werksteinlager im Neckartäler Hartsandstein zusammengestellt. Es wird deutlich, dass die chemischen Hauptkomponenten Silizium, Aluminium und Kalium sind, welche Quarz, Feldspäte und Schichtsilikate (Illit, Kaolinit u. a.) repräsentieren. Weitere mineralische Komponenten sind in diesem reifen, gut sortierten Quarzsandstein nur sehr untergeordnet vorhanden. Der die rote Farbe verursachende Eisengehalt variiert zwischen 0,5 und 1,2 %. Der niedrige Mangangehalt von im Mittel 0,1 % zeigt, dass Mangan überwiegend in den charakteristischen Flecken („Pseudomorphosen“) konzentriert ist. Karbonatminerale sind, wie am sehr geringen CaO- und MgO-Gehalt erkennbar, nicht oder nur in Spuren vorhanden. Der geringe Gehalt an Spurenelementen in allen Proben unterstreicht, dass es sich um recht reine Quarzsandsteine handelt. Im Mittel wurden an Spurenelementgehalten festgestellt: 560 ppm Barium, 130 ppm Schwefel, 70 ppm Strontium, 13 ppm Blei, 7 ppm Zink. Der sehr niedrige Schwefelanteil belegt, dass alles Eisen in oxidierter Form vorliegt. „Rostflecken“ an Bauwerken, die auf die Oxidation von Pyrit (Schwefelkies) zurückgehen, sind beim Neckartäler Sandstein daher nicht zu erwarten. Die Gehalte an allen anderen Spurenelementen liegen unter der RFA-Nachweisgrenze (42-Element-Analyse). Eine bisweilen im Rahmen von Maßnahmen der Denkmalpflege gewünschte Provenienzanalyse (bezogen auf Steinbruch- oder Gemeindeareale) ist an einem aus mineralogisch-geochemischer Sicht so einheitlichen Gestein kaum möglich.

Tabelle: Chemische Zusammensetzung des Neckartäler Hartsandsteins aus den Steinbrüchen Eberbach-Igelsbach (Gretengrund, RG 6519‑1, Proben Ro6519/EP11–13), Eberbach-Rockenau (RG 6519‑2, Proben Ro6519/EP3–4) und Gaimühle (RG 6420‑1, Proben Ro6420/EP1–2). Die Proben wurden aus den Werksteinlagern entnommen (nähere Beschreibung bei LGRB, 2012a). Analytik: LGRB-Labor 2009 und 2010, Bestimmung mit der Röntgenfluoreszenz. Alle Angaben in M.‑%. Glühv. = Glühverlust (überwiegend CO₂ und H₂O)

¹⁾ nach Prüfzeugnis der TÜV Rheinland LGA Bautechnik GmbH vom Juni 2010 im Auftrag der Fa. Bamberger Natursteinwerk Hermann Graser GmbH

²⁾ Prüfung im Auftrag des Münsterbauvereins Freiburg durch die MPA Stuttgart, August 2009, an einem für das Münster ausgewählten, mehrere Kubikmeter großen Block aus dem oberen Drittel der aufgeschlossenen Abfolge (entspricht Probe Ro6519/EP11 in der Tabelle der chemischen Zusammensetzungen) und Prüfzeugnis für 6 Sandsteinwürfel mit 10 cm Kantenlänge der Fa. Rudolf Gärtner (G), August 1982. Die chemische Zusammensetzung dieses geprüften Gesteins (s. Probe Ro6519/EP11 in der Tabelle der chemischen Zusammensetzungen) für das Freiburger Münster (einheitlich rot, nicht gestreift) weist im Vergleich zu den o. g. Durchschnittswerten höhere SiO₂- bzw. Quarzgehalte und niedrigere Aluminium- und Kaliumgehalte (Tone, Feldspäte) auf.

Neckartäler Sandstein im Vergleich: Während die meisten Buntsandsteinsorten aus den großen Abbaugebieten am Main (Roter Mainsandstein), im Elsass oder dem Pfälzer Wald unter dem Einfluss der Verwitterung und beim Kontakt mit im winterlichen Straßendienst eingesetzten Taumitteln absanden, weist der Neckartäler auch nach langer Exposition keine derartigen Substanzverluste auf; Strukturen der Oberflächenbearbeitung sind nach vielen Jahrzehnten noch unverändert erhalten. Nach Erfahrung der Natursteinindustrie (Mitt. M. Graser, Fa. Bamberger Natursteinwerke) stellen hinsichtlich Festigkeit und Beständigkeit der mittelrote Neckartäler Hartsandstein und der hellgraue bis braungraue Friedewalder Sandstein aus dem Gebiet bei Bad Hersfeld (Nordhessen), ein kieselig gebundener Quarzsandstein aus dem Mittleren Buntsandstein, die beiden Spitzenqualitäten des deutschen Buntsandsteins dar.

In der ersten Hälfte des 20. Jh. wurde der Neckartäler Hartsandstein in zahlreichen großen Steinbrüchen vor allem im Neckartal zwischen Heidelberg und Eberbach mit Bohren und Keilen („Federkeilverfahren“) gebrochen. Die Abbaublöcke auf den einzelnen bis 5 m hohen Strossen waren bis 15 m lang und 5 m breit. Schwarzpulversprengungen fanden nur selten statt (Gütschow, 1936). Zum Bewegen der großen Blöcke wurden Pferde und Seilwinden eingesetzt, um 1930 standen tragfähige Derrickkrane und LKW zur Verfügung. In der zweiten Hälfte des 20. Jh. setzte sich wegen der großen Härte des Sandsteins das Sprengen mittels nicht-brisantem Sprengpulver (Schwarzpulver) durch, welches in engständige und bis fast zur Lagerfuge der Werksteinbank gebohrte Bohrlöcher eingebracht wurde. Das auch heute im Naturwerksteinbereich gelegentlich noch eingesetzte Schwarzpulversprengen gilt als schonend, jedoch weniger handhabungssicher als die modernen Sprengstoffe.

Bei Igelsbach werden die Sandsteinblöcke heute mit Pressluftbohren, hydraulischem und händischem Keilen schonend gewonnen und mit Radlader selektiert und transportiert, eine Sägeanlage ermöglicht vor Ort die Fertigung von auf Maß gesägten Werkblöcken. In den Steinbrüchen Rockenau und Gaimühle hingegen werden die engständig abgebohrten Blöcke mit hochbrisantem Nitropenta-Sprengstoff (Sprengschnur) gelöst. Im etwa 80 m hohen Steinbruch in Rockenau werden die aus dem Fels zu lösenden Blöcke seit 2009 im Spaltsprengverfahren mit Reihenbohrungen gewonnen. Die mit dieser Methode erreichbare mittlere Gewinnungsleistung beträgt pro Tag ca. 15 m³. Die gelösten Blöcke werden dann mit Reihenbohrungen und Hydraulikkeilen in die gewünschten rechtwinkligen Formate gespalten. In Frage kommt ferner das Schrämen oder Seilsägen, wobei dieses in den letzten Jahren aus wirtschaftlichen Gründen nicht angewendet wurde. Der Transport der Rohblöcke erfolgt mit Hydraulikbagger und Radlader. Die Weiterverarbeitung der im Mittel 4 m³ großen Rohblöcke wird im Natursteinwerk in Bamberg vorgenommen (die max. Blockgröße beträgt derzeit 8 m³). Im Steinbruch Gaimühle wurde in den letzten Betriebsjahren durch die Fa. Schmelzer, d. h. bis 2008, mit weiten Bohrlochabständen und kürzeren Bohrungen weniger materialschonend mittels Sprengschnur gesprengt, vor allem weil hier Material vorrangig für den Garten- und Landschaftsbau abgebaut wurde.

Die Weiterverarbeitung der Werkstücke aus geringmächtigen Bänken zu Pflaster- und Mauersteinen erfolgte früher durch die Steinmetze meist direkt im Bruch. Große Blöcke wurden in der Steinsägerei weiterverarbeitet. Um 1930 verwendete man zum Herstellen von Steinplatten ein stumpfes, 6 mm starkes und 200 mm hohes Sägeblech sowie 2 mm große Stahlkugeln. Durch die Hin- und Herbewegung des Stahlblechs wurde mit Hilfe der Stahlkugeln und unter Verwendung von viel Kühlwasser eine Rille parallel zur Schichtung in den Stein geschnitten. Für das Durchsägen eines 2 m hohen Blocks mit ca. 3 m Länge benötigte die Säge 40 Stunden (Gütschow, 1936). Mit Carborundum-Kreissägen erfolgte dann die Formatierung. Mit den heutigen Diamantkreissägen werden für einen derartigen Block zwischen 20 und 30 Stunden benötigt (Mitt. Martin Graser, Bamberger Natursteinwerke). Die Fa. Schmelzer verwendete Stahlsandgatter mit etwa 10 Blättern, die eine Absenkung von 10–15 cm/h erreichten (entspricht einer Leistung von 2,5–3,75 m² pro Stunde). Ab den 1960er Jahren wurden hauptsächlich Diamantblätter verwendet (Mitt. Hans Leistner, Fa. Schmelzer). Heute werden zum Sägen von Platten aus „Neckartäler“ meist Diamantkreissägen eingesetzt. Die Blocksägen mit Blattdurchmessern von 3,5 m ermöglichen eine Sägeleistung von 15 m² pro Stunde (Mitt. Martin Graser, Bamberger Natursteinwerke).

Der Rockenauer Bruch (RG 6519‑2) existiert schon mindestens seit Anfang des 20. Jahrhunderts. Er wurde in der ersten Hälfte des 20. Jh. von der Fa. L. Knab aus Eberbach betrieben, welche neben Mühl- und Schleifsteinen auch die zuvor erwähnten riesigen Säurebottiche hergestellt hat. Nach 1950 vergab die Stadt Eberbach hier je zwei Abbaulose, eines zur Herstellung von Mauer- und Pflastersteinen, eines für höherwertige Produkte. Ab 1970 führte die Fa. Schmelzer den Bruch alleine weiter, seit 2009 wird er vom Bamberger Natursteinwerk Hermann Graser betrieben. Große Werksteinblöcke werden nach Bamberg zur Verarbeitung transportiert, Material für den Mauer- und Gartenbau wird von lokalen Subunternehmern verarbeitet.

Der alte Bruch an der Gaimühle (RG 6420-1) existiert sicher schon seit dem 19. Jh.; in der geologischen Karte 6520 Zwingenberg (Hasemann, 1930) ist er bereits als ausgedehnter Bruch eingezeichnet. Große Blöcke und Fertigwaren wurden schon damals mit der Eisenbahn vom nahen Bahnhof Gaimühle abtransportiert. Nach dem zweiten Weltkrieg war er zunächst stillgelegt und wurde dann ab den 1950er Jahren von der Frankfurter Baufirma Philipp Holzmann (1849–2002) wieder in Betrieb genommen, vor allem um Quader für Stützmauern entlang der Autobahnen und für Neckarviadukte zu gewinnen. Zusammen mit dem Bruch bei Rockenau wurde auch der Bruch Gaimühle später von der Firma Schmelzer betrieben, die ihn 2009 an die Fa. Graser verkaufte. Dieser Bruch, der über eine insgesamt nutzbare Mächtigkeit von fast 90 m verfügt, wird vor allem für die Gewinnung von Rohblöcken für Restaurierungszwecke genutzt. Die Produktion wurde allerdings vor Ort stillgelegt; die hier gewonnenen Blöcke, ebenso wie die aus Rockenau, werden im Werk in Bamberg verarbeitet.

In großem Umfang wurde dieser Sandstein für Stützmauern, Viadukte und Tunnel der Schwarzwald- und Neckartalbahn und beim Autobahnbau verwendet. Als die Lokomotiven noch mit (schwefelhaltiger) Kohle betrieben wurden, erwies sich dieser Sandstein – im Gegensatz zum Beton – als beständig gegen Rauchgase. Seit Gesteinssägen in der Verarbeitung eingesetzt werden können, wird er im Hochbau für Boden- und Fassadenplatten, Tür- und Fensterumrahmungen, Gesimse und Mauerabdeckplatten verwendet. Blöcke aus stark kieselig gebundenen Sandsteinen aus dem Neckartal dienten seit Mitte des 19. Jh., vor allem aber in der ersten Hälfte des 20. Jh. in der chemischen Industrie für zahlreiche Verwendungen; für Salzsäure- und Schwefelsäurebäder wurden lange noch kieselig gebundene Natursteine verwendet. Eine Auflistung von Produkten für „den Säurebau“ aus Neckartäler Sandstein gibt Gütschow (1936): Säurebeständige Kondensations- und Absorptionstürme, die Temperaturen bis 100 °C aushalten müssen, Fundamentplatten, -quader und Bodenbelagplatten in chemischen Aufbereitungsanlagen, Säuregefäße, Rinnen für die Säureleitung, Lochplatten für die Chlorelektrolyse, Schutzplatten gegen aggressive Flüssigkeiten und Wässer mit freier Kohlensäure; für die Hüttenindustrie wurden Beizbehälter für Verzinkereien, Auskleidungen an Säuregefäßen und Schleifsteine für Werkzeuge hergestellt. In großem Umfang wurden oft riesige Mahlsteine sowie Mühl- und Kollergangsteine produziert. Aus dem harten Sandstein wurden große Mengen an Pflaster- und Mauersteinen gefertigt, kleinere Blöcke und Verarbeitungsabfälle wurden für Flussbaumaßnahmen verwendet. Uferbausteine und Mauersteine wurden bevorzugt aus den geringer mächtigen Zwischenschichten über und unter den Werksteinbänken gewonnen.

Heute findet etwa ein Drittel des werksteintauglichen Materials für Platten aller Art (Boden-, Wand- und Fassadenplatten), Treppenstufen und Fensterbänke, Ornamentsteine und zur Renovierung Verwendung. Etwa zwei Drittel werden als Mauersteine im Garten-, Landschafts- und Straßenbau sowie als Blöcke beim Hang- und Uferverbau eingesetzt. Gebrochene Körnungen für Gabionen (80/160 mm) sind ein relativ neuer Verwendungsbereich. Hierfür können die beim Abbau und der Verarbeitung anfallenden kleineren Blöcke und Reststücke genutzt werden. Weitere Informationen über Aufbau und Nutzung der insgesamt über 400 m mächtigen Sandsteinfolge des Buntsandsteins im Odenwald sind zu finden bei LGRB (2009a, 2012a).

Im hessischen Teil des Buntsandstein-Odenwalds wird ein dem Neckartäler vergleichbarer Buntsandstein abgebaut, so z. B. von der Fa. Hans Hintenlang in Gras-Ellenbach. Er wird hier als „Odenwälder Buntsandstein rot“ bezeichnet.