Original paper

Abbauprozesse an Feldspäten und Tonmineralen unter den Bedingungen der Bauwerksverwitterung

[Disintegration of Feldspars and Clay Minerals resulting from Weathering Conditions of Buildings]

Mausfeld, Silvin A.; Grassegger, Gabriele

Kurzfassung

Geschädigte Bausteine aus baden-württembergischem Stubensandstein (Km4) von den Bauwerken St. Vitus (Ellwangen), St. Dionys (Esslingen) und vom Kölner Dom wurden in Tiefenprofilen mikroskopisch, röntgenographisch und geochemisch analysiert. Die geschädigten Außenzonen der Bausteine von St. Vitus und St. Dionys weisen -- verglichen mit den tieferen Bereichen -- deutlich veränderte Anteile an frischen und angelösten Feldspäten bei reduzierten Gesamtfeldspatgehalten auf. Die Intensitäten der Anlösungen scheinen mit dem Grad der Immissionsbelastung zu korrelieren. Darüber hinaus ist die chemische Verwitterung des Schlaitdorfer Stubensandsteins vom Kölner Dom gekennzeichnet durch die Lösung des Fe-Dolomits und des Kaolinits. Sowohl die Anlösung der Feldspäte als auch des Kaolinits erfolgten in historischen Zeiträumen (120--180 J.) und deuten auf das häufige Auftreten von pH-Werten < 4 im Porenmilieu der Bausteine hin.

Abstract

Deteriorated building stones (Stubensandstein, Km4) from the old churches St. Vitus/Ellwangen (roman), St. Dionys/Esslingen (roman to gothic) and from the cathedral of Cologne (renovated parts from the last century) were investigated by microscopy, XRD and geochemical analysis. Analytical depth profiles from the weathered surface to the undeteriorated inner parts of the building blocks revealed changed proportions of fresh and leached feldspars and a reduced feldspar content in the weathered near surface zones. The degree of deterioration seems to correlate with both the construction age of in built of the blocks and the immission rates. Moreover, the samples from the cathedral of Cologne showed dissolution of kaolinite and Fe-dolomite. Solution of both feldspars and kaolinite in the weathered zones indicate that the decay of these minerals occurs within relatively short periods of time (120--800 years). It is the result of strongly acidic pore fluids (< pH 4) enhancing the solution rates of the alumino-sihcates. This type of reaction was formerly thought to occur but during geologic periods of time.

Keywords

Ornamental materialssandstoneKeuperweatheringdissolutionfeldsparsclay mineralskaolinitedolomiteimmissionpHhuman activity Southwest German Hills (EllwangenEsslingen)Baden-WürttembergRhenish-Westphalian Basin (Köln)North Rhine-