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Eisensandstein (Doggersandstein, Donzdorfer Sandstein)

Farbige geologische Schnittzeichnung mit der Schichtenfolge im Abbaugebiet des Steinbruchs Pfaffenloh bei Lauchheim. Vorherrschend sind hier Eisensandstein (in der Kernbank, unter dem Steinbruch) sowie rechts, am Hang aufwärts, Tonstein.
Geologischer Schnitt durch das Eisensandsteinvorkommen im Gewann Pfaffenloh bei Lauchheim

Im mittleren und südwestlichen Teil des Albvorlands ist der Untere Mitteljura überwiegend tonig-mergelig beschaffen, erst ab Kirchheim unter Teck entwickelt sich die für die Ostalb typische Fazies mit sandigen Tonsteinen, mehrere Meter mächtigen, eisenreichen Sandsteinen und einzelnen Eisenerzflözen. Letztgenannte wurden bei Aalen-Wasseralfingen bis 1939 und Geislingen a. d. Steige bis 1962 zur Eisenerzgewinnung abgebaut (Frank et al., 1975; LGRB, 2001a). In Lauchheim treten über dem Eisensandstein zwei bis 0,6 m mächtige Horizonte mit braunroten Eisenoolithen auf, die den Aalener und Wasseralfinger Erzhorizonten zeitlich entsprechen.

Ein Raupenfahrzeug mit Bohrgerät hat aus einem Steinbruch einen größeren Block herausgelöst. Das Gestein des Blocks sowie des Steinbruchs ist rötlich braun.
Ablösung der Blöcke (Eisensandstein-Vorkommen der Banzenmühle bei Lauchheim)
Teilansicht dreier rechteckiger Gesteinsproben, die nebeneinander stehen. Links bläulich graue, unterschiedlich helle Farben, rechts ist der Stein rotbraun gefärbt. Alle drei Proben sind am unteren Ende beschriftet; ein Lineal zeigt die Größe an.
Zur Untersuchung des Mauerwerks entnommene Bohrkerne (Eisensandstein vom Hauptturm des Ulmer Münsters)

Bei der mikroskopischen Untersuchung der am Hauptturm des Ulmer Münsters während des Mittelalters verbauten Eisensandsteinvarietäten wurde deutlich, dass die Kornbindung im haltbaren Feinsandstein durch Eisenhydroxide (nach Röntgenbeugungsanalyse: Goethit (α-FeO(OH))) übernommen wird; ihr Anteil beträgt im gezeigten Beispiel (s. rechts) rund 3,5 %. Der haltbare Feinsandstein des Ulmer Münsters ist also überwiegend „ferritisch“ gebunden (Werner & Helm-Rommel, 2011). Die chemische Zusammensetzung für den Sandstein aus Lauchheim lässt sich im Mittel mit 94 % SiO2, 2–4 % Fe2O3 und weniger als 1 % Gesamtkarbonat angeben, der karbonatische Sandstein aus Donzdorf enthält hingegen 18–20 % Karbonatminerale, um 75 % SiO2 und nur knapp über 1 % Fe2O3 (s. Tabelle unten).

Nahaufnahme einer gelblich braunen Gesteinsoberfläche mit teils wellenförmig verlaufender, rötlicher Maserung. Links und rechts sind zudem feinste Risse zu erkennen.
Eisensandstein mit starker Brauneisenmaserung (Lauchheimer Eisensandstein)
Das Foto zeigt zwei Arbeiter mit Spaltgeräten beim Spalten eines großen, gelblich braunen Gesteinsblockes. Für diese Arbeit stehen die Männer auf dem Block. Im Hintergrund ist eine rötlich braune Gesteinswand zu sehen.
Hydraulisches Spaltgerät (Eisensandstein-Vorkommen der Banzenmühle bei Lauchheim)

Die im Mai 2011 durch den Probeabbau für die Ulmer Münsterbauhütte gewonnenen frischen Blöcke von Eisensandstein aus dem Stbr. Pfaffenloh bei der Banzenmühle nördlich von Lauchheim zeigen in der „Kernbank“ Druckfestigkeiten zwischen 40 und 50 MPa, wie die Prüfung mit dem Rückprall-Hammer (sog. Schmidt-Hammer) am frisch gewonnenen Material abschätzen lässt. Der Rückprall- oder Schmidt-Hammer (DIN EN 12504‑2:2001), entwickelt für die Betonprüfung vor Ort, erlaubt die punktuelle Druckfestigkeitsprüfung. Da die Elastizität von Naturstein und Beton unterschiedlich ist, kann dieses einfache Handgerät nur zur ersten groben Abschätzung der Druckfestigkeit von Naturstein verwendet werden; Relativbestimmungen (Variationen der Festigkeit) an verschiedenen Gesteinsvarietäten im Steinbruch sind aber gut durchführbar. Im vorliegenden Fall der Eisensandsteine wurden die entnommenen Rohblöcke nach dem Sägen im Werk beprobt und im Labor u. a. die Druckfestigkeit senkrecht zur Schichtung genau ermittelt. Die Laborprüfung der 2011 gewonnenen Rohblöcke anhand von 60 senkrecht sowie parallel zur Schichtung entnommenen Bohrkerne (Durchmesser 49 mm) hat erbracht, dass die frostbeständige, 5 m mächtige Werksteinbank trotz der makroskopischen Homogenität des Materials eine deutliche Anisotropie in der Druckfestigkeit aufweist. Senkrecht zur Schichtung schwankt die Druckfestigkeit zwischen 26 und 50 MPa, im Mittel beträgt sie 37 MPa (n = 30), parallel dazu nur 23 MPa (n = 30) (MPA-Bericht vom 18.1.2012, F. Grüner). Beim Einbau im tragenden Mauerwerk ist also darauf zu achten, dass die Eisensandsteine im Lager, d. h. parallel zur Schichtung, eingebaut werden. Der Eisensandstein von Lauchheim zeigt dort, wo entlang von Klüften Eisen aus dem Bindemittel zur Bildung von Liesegang´schen Ringen abgewandert ist, deutlich geringere Druckfestigkeiten (um 30 MPa). Bemerkenswert ist das Prüfergebnis, wonach die in 56 Zyklen befrosteten Bohrkerne nach dem Auftauen eine höhere Druckfestigkeit aufwiesen, als die unbefrosteten: Der Durchschnittswert für 30 Bohrkerne liegt bei 40 MPa (senkrecht zur Schichtung).

Nahaufnahme von grauem bis rötlich braunem Gestein, links mit Wellen- und Streifenmuster, rechts mit Wolkenmuster.
Eisensandstein aus dem Gebiet Weilheim a. d. Teck

Östlich von Weilheim a. d. Teck treten tonigere und auffallend Limonit-gebänderte Eisensandsteine auf. Dort bestand zu Zeiten von Reyer (1927) noch ein Steinbruch (ohne nähere Ortsangabe), in dem Sandstein 3 m mächtig anstand. Eine Reihe kleiner Steinbrüche mit Abbauhöhen um 3–4 m zieht sich über rund 500 m Länge am Südhang des Unterdübel, 2,7 km östlich der Peterkirche in Weilheim a. d. Teck, hin. Sie folgen einer markanten, durch den Eisensandstein gebildeten Geländekante. Nach Archivunterlagen des LGRB waren die Steinbrüche 1947 schon stillgelegt; der Sandstein war zuvor für Werksteine und Wegeschotter verwendet worden (RG 7323‑121). Ein großer Steinbruch ist heute noch im Erlenwald, 2,9 km ostsüdöstlich der Peterkirche in Weilheim a. d. Teck erhalten; einige Werksteinbänke sind noch zugänglich. Er wurde von der Fa. W. Stiber betrieben, war aber ebenfalls schon 1947 aufgelassen.

Das Bild zeigt mehrere bearbeitete Werkstücke aus rötlichem bis gelblichem Gestein, die auf einer Holzpalette liegen. Die Stücke vorne sind teils abgerundet, teils haben sie gefräste Vertiefungen, während die Stücke dahinter glatt und rechteckig sind.
Angefertigte Werkstücke (Eisensandstein-Vorkommen der Banzenmühle bei Lauchheim)

Verwendung: Am häufigsten wurde der Eisensandstein früher zu Mauerquadern verarbeitet, doch auch zahlreiche Gesimse, Tür- und Fenstergewände sowie Zierelemente sind aus ihm erstellt worden; der seit 2011 wieder verfügbare Lauchheimer Eisensandstein wird am Ulmer Münster gegenwärtig für derartige Elemente verwendet. Als – im wahrsten Sinne des Wortes – herausragende Beispiele für steinsichtige Bauwerke aus Eisensandstein sind die Stauferburgen Hohenstaufen bei Göppingen und Hohenrechberg bei Schwäbisch Gmünd, die Burgen Staufeneck und Ramsberg bei Süßen bzw. Donzdorf sowie die Burganlage Schloss Kapfenburg bei Lauchheim zu nennen. Weitere typische Bauwerke sind die Peterkirche in Weilheim a. d. Teck, die ev. Kirche in Neidlingen und das Ulmer Münster. An dieser weltbekannten Kathedrale wurde Eisensandstein während der mittelalterlichen Bauphase vor allem im Hauptschiff und am Westturm verwendet. Eine große Zahl von schmucken Bürgerhäusern, Kirchen und Türmen sind aus diesem Sandstein errichtet worden. Besonders in Lauchheim, Westhausen und Westerhofen sind schöne Gebäude aus Eisensandstein zu finden. Weitere Beispiele für Bauten aus Eisensandstein auf der Ostalb erläutert Mink (1990). Die bildhauerische Qualität dieses gleichmäßigen, feinkörnigen Sandsteins ist an vielen Figuren wie z. B. an der Ellwanger Kirche St. Vitus oder dem Nepomuk vor dem Schloss Kapfenburg zu erkennen.

  • Vereinfachte Geologische Karte, auf der die Verbreitung verschiedener Gesteinsarten, wie zum Beispiel Eisensandstein, im Raum Tübingen–Stuttgart–Aalen dargestellt ist.
  • Farbige Schnittzeichnung, die Ausdehnung und Tiefe verschiedener Gesteinsschichten, zum Beispiel von Eisensandstein, zwischen der Wutach und Bopfingen darstellt.
  • Farbige geologische Schnittzeichnung mit der Schichtenfolge im Abbaugebiet des Steinbruchs Pfaffenloh bei Lauchheim. Vorherrschend sind hier Eisensandstein (in der Kernbank, unter dem Steinbruch) sowie rechts, am Hang aufwärts, Tonstein.
  • Blick auf einen tunnelartigen Mauerdurchgang aus rötlich braunen Steinen. Die Steine, die den Tunnelbogen bilden, sind klobig und abgerundet; die der Mauer rechteckig. Zwei runde Fenster sind oben um ein aufgesetztes Wappen in die Mauer eingelassen.
  • Nahaufnahme von ausgebohrtem Gestein. Der Bohrkern ist braun mit helleren Streifen. Eine Geldmünze rechts oben dient als Größenvergleich.
  • Nahaufnahme einer rötlich braunen Gesteinsoberfläche mit kurvig verlaufenden, dunkleren Streifen sowie einer kleinen runden Vertiefung in der linken Bildhälfte.
  • Nahaufnahme einer gelblich braunen Gesteinsoberfläche mit teils wellenförmig verlaufender, rötlicher Maserung. Links und rechts sind zudem feinste Risse zu erkennen.
  • Das Foto zeigt einen aufrecht stehenden, stark zerfurchten, rötlich braunen, bearbeiteten Stein. Oben und rechts grenzen weitere Steine an, die hellgrau gefärbt sind. Der Stein rechts zeigt zudem eine aufgesetzte, bogenförmige Wölbung.
  • Teilansicht dreier rechteckiger Gesteinsproben, die nebeneinander stehen. Links bläulich graue, unterschiedlich helle Farben, rechts ist der Stein rotbraun gefärbt. Alle drei Proben sind am unteren Ende beschriftet; ein Lineal zeigt die Größe an.
  • Blick auf einen Gesteinsblock mit gelblich brauner Randfärbung unten und hellgrauen Flächen oben rechts. Ein dort liegender Hammer dient als Größenvergleich.
  • Nahaufnahme von grauem bis rötlich braunem Gestein, links mit Wellen- und Streifenmuster, rechts mit Wolkenmuster.
  • Nahaufnahme einer rötlich grauen Gesteinsoberfläche mit zahlreichen, gangartigen Verästelungen und Hohlräumen. Ein Kugelschreiber am unteren Bildrand dient als Größenvergleich.
  • Ein Raupenfahrzeug mit Bohrgerät hat aus einem Steinbruch einen größeren Block herausgelöst. Das Gestein des Blocks sowie des Steinbruchs ist rötlich braun.
  • Das Foto zeigt zwei Arbeiter mit Spaltgeräten beim Spalten eines großen, gelblich braunen Gesteinsblockes. Für diese Arbeit stehen die Männer auf dem Block. Im Hintergrund ist eine rötlich braune Gesteinswand zu sehen.
  • Mehrere roh behauene Gesteinsblöcke liegen auf diesem Foto neben- und übereinander. Die rötlich braunen Blöcke sind mit Zahlen beschriftet. Ein Mann, der sich an einem der Blöcke abstützt, dient als Größenvergleich.
  • Das Bild zeigt mehrere bearbeitete Werkstücke aus rötlichem bis gelblichem Gestein, die auf einer Holzpalette liegen. Die Stücke vorne sind teils abgerundet, teils haben sie gefräste Vertiefungen, während die Stücke dahinter glatt und rechteckig sind.
  • Das Foto zeigt eine hoch aufragende, rötlich graue Steinmauer mit fensterartigen Durchlässen im oberen Bereich.
  • Das Foto zeigt ein erhöht liegendes, schlossartiges Gebäude mit Tor und Torturm am rechten Bildrand. Im Vordergrund führt eine Steintreppe zu dem Gebäude hinauf. Links grenzt eine hohe Mauer an die Treppe.
  • Blick auf ein modernes, aus Glas und Metall gefertigtes, oben abgerundetes Eingangsportal eines Gebäudes. Das Portal umgibt ein schmaler Kranz aus rötlichem bis grauem Gestein. Der sichtbare Rest der Fassade ist weiß.
  • Blick auf Turm (links im Bild) und Fassadenstück einer Kirche. Das Gebäude besteht zum größten Teil aus rötlichem bis gelblichem Sandstein.
  • Das Bild zeigt eine aus rötlich braunem Gestein gefertigte Figurengruppe, untergebracht in einer fensterartigen Nische eines Gebäudes. Die Gruppe ist mit einem dünnen Gitter gesichert.
  • Das Bild zeigt einen von Baumwurzeln überwachsenen Gesteinsaufschluss an einem begrünten Hang. Links davon steht eine bebilderte Hinweistafel.
  • Blick von schräg oben auf ein kunstvoll gefertigtes Bildhauerwerk in Form eines Ankers, der auf dem Kopf steht. Das Gestein ist gelb bis orange.
  • Blick in einen Steinbruch, der sich nach rechts vorne öffnet. Das Gestein ist gelb bis orange und weist ein weitständiges Kluftsystem auf. Auf dem Boden liegen einige größere Blöcke. Im Hintergrund ist Wald zu erkennen.
  • Blick von erhöhtem Standpunkt in einen Steinbruch, in welchem in der Bildmitte ein großer Steinblock mithilfe eines gelben Reißbaggers gelöst wird. Das Gestein ist hell- bis bräunlich-beige. Im Hintergrund ist Wald.
  • Nahaufnahme eines feinkörnigen, gelblich bis orangenen Sandsteins, welche in geschwungenen Schlieren, die von rechts oben nach links unten durchs Bild laufen, vorliegt. Rechts unten befindet sich eine Münze.
  • Auf Holzpaletten liegen mehrere allseitig gesägte Blöcke aus dunkelgelbem Gestein.
  • Dünnschliffbild eines Gesteins mit großen, eckigen, hellen Mineralen in einer gelblich-grünlichen Matrix.
  • Das Bild zeigt eine weite hügelige Landschaft mit Wiesen und rötlichen Ackerflächen. Mehrere schmale asphaltierte Wege führen durch das Gelände. Im Hintergrund erheben sich langgestreckte bewaldete Bergrücken.

Literatur

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  • Frank, M. (1944). Die natürlichen Bausteine und Gesteinsbaustoffe Württembergs. 340 S., Stuttgart (Schweizerbart). [17 Abb.]
  • Frank, M. (1949). Technologische Geologie der Bodenschätze Württembergs. 446 S., Stuttgart (Schweizerbart).
  • Frank, M., Groschopf, P., Sauer, K., Simon, P. & Wild, H. (1975). Die marin-sedimentären Eisenerze des Doggers in Baden-Württemberg. – Geologisches Jahrbuch, Reihe D, 10, S. 23–128. [70 Abb., 27 Tab., 7 Taf.]
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  • Gad´on, A. (2007). Felsmechanische und petrographische Untersuchung der Eisensandstein-Formation der östlichen Schwäbischen Alb im Hinblick auf die Restaurierung des Ulmer Münsters. – Dipl.-Arb. Univ. Freiburg, 154 S., 2 Anl., Freiburg i. Br. [67 Abb., 13 Tab., unveröff.]
  • Geyer, M., Nitsch, E. & Simon, T. (2011). Geologie von Baden-Württemberg. 5. völlig neu bearb. Aufl., 627 S., Stuttgart (Schweizerbart).
  • Gümbel, C. W. (1864). Geognostische Verhältnisse der Fränkischen Alb (Franken-Jura). – Bavaria, Landes- und Volkskunde des Königreichs Bayern, Bd. 3(9), S. 1–74.
  • LGRB (2001a). Blatt L 7324 Geislingen an der Steige, mit Erläuterungen. – Karte der mineralischen Rohstoffe von Baden-Württemberg 1 : 50 000, 91 S., 7 Abb., 5 Tab., 1 Kt., Freiburg i. Br. (Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg). [Bearbeiter: Wagenplast, P. & Werner, W.]
  • Mink, P. (1990). Überblick über die Verwendung, den Zustand und die materialtechnischen Eigenschaften von Eisensandstein (Dogger-Beta-Sandstein) im Ostalbkreis. – Dipl.-Arb. Univ. Stuttgart, 121 S., Stuttgart. [unveröff.]
  • Reyer, E. (1927). Die Bausteine Württembergs nach ihrer mineralogischen Zusammensetzung und ihrer Struktur in Bezug zu ihrer bautechnischen Verwendung und wirtschaftlichen Bedeutung. VIII + 138 S., 3 Taf., Halle/Saale (Martin Boerner Verlagsanstalt). [8 Abb.]
  • Rogowski, E. (1971). Sedimentpetrographische Untersuchungen in den Dogger-beta-Sandsteinen (Oberes Aalenium) der östlichen Schwäbischen Alb. – Arbeiten aus dem Geologisch-Paläontologischen Institut der Universität Stuttgart, N. F. 65, S. 1–117, 14 Taf. [18 Abb., 6 Tab.]
  • Werner, W. & Helm-Rommel, I. (2011). Heimische Naturwerksteine für das Ulmer Münster (Exkursion B am 26. April 2011). – Jahresberichte und Mitteilungen des Oberrheinischen Geologischen Vereins, N. F. 93, S. 207–225.
  • Werner, W. & Hoffmann, B. (2007). Bausandsteine Südwestdeutschlands: Vorkommen, Beschaffenheit, Verwendung und Prospektion. – Zeitschrift der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften, 158/4, S. 737–750. [8 Abb., 1 Tab.]
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