Abbau von Materialien im unterirdischen Steinbruch

Das Wort „Steinbruch“ stammt vom lateinischen quadrus ab, einer Abkürzung für quadrus lapis, was „quadratischer Stein“, also „gehauener Stein“ bedeutet. Im Unterschied zu Bergwerken, in denen sogenannte strategische oder wertvolle Materialien wie karbonische oder metallische Rohstoffe abgebaut werden, werden unterirdische Steinbrüche wegen ihrer mineralischen Ressourcen hauptsächlich für das Bauwesen genutzt.

Sedimentgesteine

Sedimentgesteine entstehen durch die Ablagerung von Sedimenten, die sich meist in übereinanderliegenden Schichten oder Betten ablagern, den sogenannten Straten. Sie resultieren aus der Anhäufung verschiedener Sedimente, das heißt fester Elemente (Klasten: Gesteinsstücke oder Mineralfragmente, Muschelschill usw.).

Kalkstein

Der Abbau von Kalkstein ist unumgänglich ein industrieller Prozess zur Gewinnung dieses sedimentären Gesteins, das reich an Calciumcarbonat ist. Die Steinbrüche, die sich meist in geologisch günstigen Gebieten befinden, werden mit Techniken wie Bohren, Sprengen und dem Einsatz schwerer Maschinen betrieben.

Kalksteinbrüche werden nach ihrer Nutzung häufig anderweitig verwendet. Sie können beispielsweise als Keller, Brauerei, Schutzraum oder auch als Unterkünfte für Soldaten dienen.

Gips

Gips ist ein Gestein, das durch die Verdunstung von Wasser in marinen oder lakustrischen Umgebungen (Salzseen) entsteht. Wenn das Wasser verdunstet, fallen die gelösten Mineralien, darunter Calciumsulfat, aus und lagern sich als Gips ab. Gips dient zur Herstellung von Gipsmörtel und als Zusatz zum Klinker als Erstarrungsverzögerer für Zement. Er wird in der Landwirtschaft als Dünger verwendet, der Calcium und Schwefel liefert.

Kreide

Die Entstehung von Kreide resultiert aus der Ablagerung mikroskopischer Schalen von Meeresorganismen, hauptsächlich von Coccolithophoriden. Da sie reich an Calciumcarbonat ist, wird Kreide als Bodenverbesserer eingesetzt, um den Säuregehalt des Bodens zu neutralisieren und seine Struktur zu verbessern. Mit Ton vermischt wird Kreide bei der Herstellung von Kalk und Zement verwendet. Gemahlen und gereinigt liefert sie das Blanc de Meudon (Meudon-Weiß), das in Farben, Spachtelmassen, Reinigungsmitteln und Kosmetika enthalten ist.

Sand

Sand besteht im Wesentlichen aus Siliziumdioxidpartikeln, die aus der mechanischen Erosion bereits existierender Gesteine wie Granit, Quarz, Kalkstein und Sandstein stammen. Unter der Einwirkung von Wind, Wasser, Wellen und Gletschern sowie extremen Temperaturen zerfallen die Gesteine in kleinere Partikel und lagern sich ab. Sand wird im Bauwesen in großem Umfang für die Herstellung von Beton, Mörtel und Asphalt sowie in der Gießereiindustrie für die Produktion von Metallgussteilen verwendet. Darüber hinaus ist er ein wesentlicher Bestandteil bei der Glasherstellung und wird als Filtermedium zur Reinigung von Wasser und Flüssigkeiten eingesetzt.

Ocker

Ocker entsteht durch die chemische Verwitterung eisenhaltiger Mineralien im Gestein. Er wird in großem Umfang als natürliches Pigment in Farben, Färbemitteln und zur Einfärbung von Materialien sowie bei der Herstellung künstlicher Pigmente und Baustoffe verwendet.

Les carrières d’ocre du Luberon

Zement

Zement wird hauptsächlich durch das Brennen und Mahlen einer Mischung aus Kalkstein (80 %) und Ton (20 %) bei hohen Temperaturen hergestellt, seltener aus Zementsteinlagerstätten, die diese Eigenschaften aufweisen. Er wird in großem Umfang als Bindemittel im Bauwesen für die Herstellung von Beton, Mörtel und anderen Baustoffen sowie in verschiedenen industriellen Anwendungen wie der Produktion von feuerfesten Materialien und Betonfertigteilen verwendet.

Asphalt- / Bitumensteinbruch

Nach geltendem Recht befinden sich alle Betriebe, die Asphalt oder Bitumen abgebaut haben, in Kalksteinformationen, was sie normalerweise in die Kategorie der Steinbrüche einordnen würde. Einige dieser Betriebe haben jedoch spezifische Konzessionen nach dem Bergrecht erhalten. Heute werden daher beide Begriffe verwendet. 

Asphalt, auch bekannt als Bitumen, ist ein natürliches Material, das von sehr viskos bis fest variiert. Frisch hat es eine schwarze Farbe, die bei Verwitterung braun wird. Es entsteht durch die Umwandlung von vergrabener organischer Substanz und ist eng mit der Entstehung von Erdöl verbunden. Man findet es hauptsächlich als Imprägnierung in Kalkstein-, Sandstein- oder Schieferformationen (wie Ölschiefer und bitumenhaltigem Kalkstein), wo es abgebaut werden kann.

Betrachtet man eine Probe von Asphaltgestein unter dem Mikroskop, stellt man fest, dass jedes Korn von einem dünnen Film aus reinem Bitumen umhüllt ist, der es mit den umliegenden Körnern verbindet. So ist das Asphaltgestein in Wirklichkeit ein Konglomerat aus sehr feinen Körnern, die durch Bitumen zementiert sind. Erhitzt man ein Stück dieses Gesteins auf eine Temperatur von 80 bis 100 °C, erweicht und schmilzt der Bitumenfilm, was zum Verlust des Zusammenhalts des Asphalts führt. Die Kalksteinkörner trennen sich dann mechanisch voneinander, und das material zerfällt zu Staub. Nimmt man diesen noch heißen Staub oder erwärmt ihn nach dem Abkühlen wieder, so verbinden sich die Moleküle durch starkes Zusammenpressen wieder miteinander. Nach dem Abkühlen nimmt das material genau seine ursprüngliche Form, Konsistenz und Optik wieder an. Auf dieser bemerkenswerten Eigenschaft beruht die Industrie der Stampfasphalt-Straßenbeläge.

Anhydrit

Anhydrit entsteht durch chemische Ausfällung aus mit Calciumsulfat gesättigten Lösungen in Umgebungen, in denen Wasser schnell verdunstet, wie beispielsweise in Salzseen. Er kann sich auch durch die Umwandlung von Gips unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen bilden. Anhydrit wird hauptsächlich in der Zementindustrie verwendet, um die Erstarrungszeit zu regulieren und die Eigenschaften des Zements zu verbessern. Er wird auch in der chemischen Industrie als Calciumsulfatquelle für die Herstellung von Schwefelsäure und anderen chemischen Produkten genutzt.

Metamorphe Gesteine

Ein metamorphes Gestein ist ein Gestein, das durch die Umwandlung bereits existierender Gesteine (wie Sedimentgesteine oder Magmatite) unter dem Einfluss von Wärme, Druck und manchmal chemischen Fluiden entsteht.

Marmor

Marmor entsteht durch die Metamorphose von Kalkstein oder Dolomit unter dem Einfluss von Wärme und Druck. Dieser Prozess verwandelt das Ausgangsgestein in ein kristallines Gestein mit einer sehr glatten Textur und charakteristischen Adern. Marmor wird in großem Umfang als Baumaterial, in der Bildhauerei, der Innendekoration und für andere ästhetische Anwendungen verwendet.

Es gibt auch schwarzen Marmor, dessen Farbe aus dem Rekristallisationsprozess je nach den lokalen geologischen Bedingungen, mineralischen (wie Graphit) oder organischen Verunreinigungen (organisches, pflanzliches oder tierisches Material) resultiert. In Belgien wird die Bezeichnung „schwarzer Marmor“ auch für Kalksteine verwendet, die poliert und für dekorative Zwecke genutzt wurden, selbst wenn sie nicht streng der geologischen Definition von metamorphem Marmor entsprechen. Kalksteine können, wenn sie ausreichend kompakt sind und eine kristalline Struktur aufweisen, poliert werden, um ein glänzendes Finish zu erhalten, und werden oft unter dem Namen „Marmor“ vermarktet.

Schiefer

Schiefer ist ein metamorphes Gestein, das hauptsächlich aus sedimentärem Ton hervorgeht. Er entsteht unter hohem Druck und großer Hitze sowie unter Kompressionskräften, die die Rekristallisation der Mineralien und die Schieferung bewirken. Schiefer wird in der Bauindustrie in großem Umfang für Dacheindeckungen, Bodenbeläge, Fassaden und dekorative Elemente verwendet.

Mit dem Berggesetz von 1810 wurden die Schieferbrüche der Familie der unterirdischen Steinbrüche zugeordnet. Im 19. Jahrhundert erlebte die Industrie ihren Höhepunkt, hauptsächlich im Westen Frankreichs, mit dem Département Maine-et-Loire als führender Produktionsregion.