Lehm und seine Charakteristik

Was ist Lehm? 

o einfach seine Erscheinungsformen aussehen, so vielschichtig und in allen Einzelheiten kaum nachvollziehbar ist die Entstehungsgeschichte der einzelnen Lehmarten. Aus dieser Historie resultiert ein äußerst komplexes Material namens Lehm. Lehm ist eine Materie, die mit ihren Bestandteilen ein sehr bewegtes Eigenleben führt, sich verändern, auf äußere Einflüsse reagieren, sich sogar vermehren kann. Deshalb ist es auch - gegen das Stirnrunzeln des Biologen - nicht völlig abwegig, im Lehm eine Art molekularer Urlebensform zu sehen. Unser Slogan bei Teraform Naturbaustoffe lautet „Lehm (k)lebt", und damit sind die wichtigsten Eigenschaften dieses altbewährten Materials in allgemeinster Form beschrieben! Es beginnt mit der Entstehungsgeschichte unseres Planeten. Versetzen wir uns 3500 Millionen Jahre zurück, als die Erde ein wüster, unwirklicher Ort war und das Oberflächengestein gerade auszukühlen begann. Die Atmosphäre bestand aus Dampf und giftigen Gasen. Mit den ersten Wolkenbrüchen bildeten sich die ersten Meere. Einfache Chemikalien wurden vom Wasser aus den Felsen gewaschen oder gelangten mit Kometen und Meteoriten zur Erde. Sedimentschichten entwickelten sich. Die ersten Lebensformen, lediglich komplexe chemische Moleküle, entwickelten sich, und die Evolution des Lebens begann. Auf der Erde ist nichts starr und gleichbleibend; einzig beständig ist der ewige Wandel. Über einen kaum vorstellbaren langen Zeitraum entstanden immer neue Gesteinsmassen, begleitet von Regenfällen, die sich in Flüsse und Meere ergossen, tektonischen Bewegungen und Vulkanausbrüchen. Hitze, Druck und Klimawechsel sorgten für unterschiedliche Wachstumsbedingungen der Gesteinsformationen und mineralischen Strukturen. Lehm wird heute als Verwitterungsprodukt der Urgesteine begriffen. Unterschiedliche Entstehungsbedingungen erklären seine weltweit vielfältigen Daseinsformen. In manchen Teilen der Erde liegt eine merkwürdige Tonschicht direkt über dem Gestein der Kreidezeit, entstanden vor etwa 100 Mio. Jahren. Sie enthält Elemente, die auf der Erde äußerst selten vorkommen. Viele Wissenschaftler sehen darin einen Beweis für eine große Katastrophe. Sie vermuten, daß ein Meteorit gigantischen Ausmaßes die Erde traf und sich diese Tonschicht bildete. Zeitgleich starben die Dinosaurier aus. Betrachtet man die jüngere Vergangenheit der Erdgeschichte, etwa die letzten anderthalb Millionen Jahre, so ist festzustellen, daß weite Gebiete Europas mehrmals von dicken Eisschichten überdeckt waren. Sie maßen oft tausende Meter, rissen Felsen mit sich und höhlten die Landschaften aus. Zog sich das Eis zurück, blieben steinige Reste als Hügel und Bergketten aus Geröll und Lehm übrig. Diese Eiszeit endete vor kaum zehntausend Jahren. Erst in der letzten Phase entwickelte sich der denkende Mensch. Und obwohl wir erst nach 3500 Mio. Jahren Evolution auf der Bildfläche erschienen, halten wir uns für die Krone der Schöpfung, ignorieren naturgegebene Spielregeln auf der Erde und sind in jüngster Zeit offenbar bemüht, wichtige Lebensgrundlagen unwiederbringlich zu zerstören.

Unbestritten ist, daß Lehm einen festen Platz in der Erdgeschichte hat. Wer verstehen will, was Lehm ist, kommt an einer mikroskopischen Betrachtung nicht vorbei. Silikate, hauptsächlich von Kalium (K), Natrium (Na), Kalzium (Ca), Magnesium (Mg), Aluminium (Al) und Eisen (Fe) bilden die Hauptmasse der Gesteine und ihrer festen Verwitterungsprodukte, also auch des Lehms. Alle Silikattypen haben ein gemeinsames Strukturelement, die tetraedrisch gebaute SiO4-Gruppe. Gesteine bestehen aus mehreren, bereits mit bloßem Auge unterscheidbaren Mineralien. Die Hauptbestandteile von Granit sind z.B. Feldspat, Quarz und Glimmer. Um beispielsweise Kalifeldspat formelmäßig zu erfassen, fanden die Chemiker

K2A12Si6O16 = K2O · A12 O3 · 6 SiO2

Diese Formel gibt die kleinste vollständige Gruppierung für Kalifeldspat an - ohne daß ein solches abgeschlossenes Molekül existierte. Verwittert Feldspat, wird Wasser aufgenommen, während lösliche Kaliumverbindungen abgegeben werden. Als Rest bleiben die Tone, beispielsweise Kaolinit, eine Formulierung für das kleinste, in der Praxis allerdings nie vorkommende Tonmolekül:

Al2(OH)4Si2O5 = Al2O3 · 2 SiO2 · 2 H2O.

Tone bilden mehrlagige Sandwichstrukturen, bestehend aus übereinanderliegenden Silizium- und Aluminiumoxid-Netzen, also jenen Stoffen, aus denen die Erde im wesentlichen besteht. Diese Netze sind über gemeinsame Sauerstoffatome fest verwebt und weisen nach außen eine negative Oberflächenladung auf. Sie macht es möglich, Wasser zu binden und unter Einfluß von positiv geladenen Gegenionen den Zusammenhalt der Sandwichstruktur zu erreichen. Dieser inneren Struktur entsprechend unterscheiden sich die verschiedenen Tonminerale in ihrem Verhalten gegenüber Wasser und Ionen. Ein typisches, allgemein bekanntes Schichtsilikat ist Glimmer. Lehm ist also ein kompliziertes Gemenge verschiedener Silikatminerale. Tonminerale haben nur im Beisein von Wasser eine Existenzberechtigung. Erscheint ein Ton auch noch so trocken, so sind seine einzelnen Netzwerke dennoch von einer Hydrathülle umgeben. Sie trägt dazu bei, daß die einzelnen Sandwichstrukturen aneinander haften. Wir finden also in Tonmineralen drei Arten von Wasser:

1. Strukturwasser, das bereits chemisch beschrieben wurde,
2. Kohäsionswasser als Wasserhülle der Sandwichstrukturen und
3.Porenwasser als frei bewegliche Flüssigkeit.

Der Übergang von Kohäsions- zu Porenwasser ist im wörtlichen Sinn fließend. Ist Wasser ausreichend vorhanden, wird fester Ton plastischer, weil die Tonpartikel durch das Wasser in die Lage versetzt werden, ähnlich wie beim Aquaplaning übereinanderzugleiten. Die Fähigkeit von Tonmineralen, sich im Trockenzustand zu verfestigen, macht sie im Lehm zum Bindemittel für die restlichen Lehmbestandteile Schluff, Sand und Kies, die nichts anderes darstellen als Quarz, Feldspat und Glimmerbruchstücke. Einen ersten makroskopischen Zugang zum Baustoff Lehm vermittelt die sog. Siebkurve, auch Kornverteilungskurve genannt. Die einheitlich angewendeten Fraktionen bestimmen Gesteinspartikel verschiedener Größe.