Anhydrit oder Gips? - Die Sachsensteinwand EarthCache

Eine der weltweit wertvollsten Karstlandschaften befindet sich im Südharz im Dreiländereck Sachsen-Anhalt, Thüringen und Niedersachsen. Ohne die Sulfatgesteine Anhydrit und Gips hätte sie nicht entstehen können. Ziel dieses Earthcaches ist es, die Gesteine Gips und Anhydrit sowie deren Entstehung und ihre (Unterscheidungs-)Merkmale kennenzulernen.

English version on request!

Bitte beachtet, dass ihr euch in einem Naturschutzgebiet befindet, das heißt: Die Wege dürfen zu keiner Zeit verlassen werden, ihr dürft auch keine Steine abschlagen oder Pflanzen mitnehmen und Hunde sind an der Leine zu führen!

Bitte achtet an der Steilwand auf eure Kinder, es besteht Absturzgefahr!

Bitte mitbringen: Eine Kupfermünze (Ein-, Zwei- oder Fünf-Cent-Stück) sowie ein Stück raues, unglasiertes Porzellan.

Für alle Paperless-Cacher mit begrenzter Kapazität hier zunächst die Logbedingungen, ein Lesen des Listings könnte aber helfen, sie zu erfüllen :

Gehe vom Parplatz aus auf dem Karstwanderweg zur Infotafel bei Wegpunkt S1. Auf dieser findest du neben Informationen zur Sachsensteinwand (!) auch eine chemische Analyse des Wassers der hier zutage tretenden kleinen Karstquelle:

1) Was denkst du, welche Wasserwerte von dem Gestein der Sachsensteinwand besonders beeinflusst werden und diese Quelle als Karstquelle auszeichnen (vgl. Bild: Grenzwerte für Trinkwasser)?

Gehe weiter auf dem Karstwanderweg bis zur Sachsensteinhütte bei Wegpunkt S2.

2) Beschreibe das Gestein, welches du dort an der Sachsensteinwand vorfindest (bitte nichts abschlagen, es liegt genug auf dem Boden): Wie ist seine Oberflächenbeschaffenheit, Farbe, Korngröße? Lässt es sich mit dem Fingernagel bzw. mit einer Kupfermünze ritzen? Welche Strichfarbe hinterlässt es auf dem rauen, unglasierten Porzellanstück? Was denkst du, handelt es sich um Anhydrit oder Gips (vergleiche deine Beobachtungen mit den Beschreibungen im Listing)?

Gehe weiter auf dem Karstwanderweg bis zur Helbing-Hütte (mit Stempelstelle für die Harzer Wandernadel) bei Wegpunkt AA, biege dort links ab zum Aussichtspunkt bei Wegpunkt S3.

3) Messe die Höhendifferenz zwischen Parkplatz und diesem Wegpunkt oder schätze, wie hoch du dich hier über der Uffe befindest! Angenommen, die Uffe fließt hier seit dem Ende der letzten Kaltzeit (der Weichsel-Kaltzeit) vor etwa 11.700 Jahren: Wieviel Millimeter hat sie im Durchschnitt pro Jahr von dem Gestein ausgelaugt (bitte Rechenweg angeben)? Anmerkung: Wie du dem Listing entnehmen kannst, "frisst" sich die Uffe nicht nur in die Tiefe, sondern "verschiebt" die Sachsensteinwand auch immer weiter nach hinten, die tatsächliche Auslaugung ist also wesentlich größer!

Nachdem du die Antworten an unser Profil gesendet hast, kannst du sofort loggen. Ich melde mich nur, wenn etwas nicht stimmen sollte. Logs ohne vorheriges Übersenden der Antworten oder mit Antworten in Text oder Bildern werden kommentarlos gelöscht!

Optionale Aufgaben: Über ein Foto von euch und/oder eurem GPSr am Aussichtspunkt würden wir uns sehr freuen (siehe Beispiel-Logfoto)! Wenn du möchtest, kannst du auch noch die Dichte des Gesteins messen, indem du z.B. die Wasserverdrängung und die Masse eines Gesteinsstückes bestimmst und den ermittelten Wert deinem Log anhängst.

Die Sachsensteinwand

Die Sachsensteinwand ist eine markante Felswand im südlichen Harzvorland und liegt südöstlich von Bad Sachsa. Sie gehört zur Südharzer Gipskarstlandschaft. Im Westen und Südwesten fällt der Sachsenstein steil zum Uffetal hin ab. Dort befindet sich auch die etwa einen Kilometer lange und beinahe senkrecht aufragende Sachsensteinwand. Obwohl in der näheren Umgebung zahlreiche Gipssteinbrüche vorhanden sind, ist diese große Wand ausschließlich natürlicher Entstehung. Die Steilwand wird ständig von der direkt an ihrem Fuß vorbeifließenden Uffe unterlaugt. Durch die Unterschneidung brechen oft Wandteile heraus, die aber durch das Wasser der Uffe wegen der im Blockschutt vergrößerten Oberfläche leichter weggelaugt und damit beseitigt werden. Bei ihrem Durchbruch auf einer herzynen, d.h. Nordwest-Südost gerichteten Störungszone verliert die Uffe im verkarstungsfähigen Untergrund viel Wasser. Dieses läuft wahrscheinlich auf einer in der Nähe von Wegpunkt S1 kreuzenden zweiten Störungszone in das Erdfallgebiet der Höllteiche und läuft damit unterirdisch der Wieda zu.

Anhydrit

Anhydrit, auch unter seiner chemischen Bezeichnung Calciumsulfat bekannt, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Klasse der Sulfate. Es kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Ca[SO₄] und entwickelt meist grobkörnige, massige Aggregate. Reiner Anhydrit ist durchsichtig und farblos oder durch Gitterbaufehler bzw. vielkristalline Ausbildung weiß. Mit einer Mohshärte von 3 bis 3,5 gehört Anhydrit noch zu den weichen Mineralen, die sich mit einer Kupfermünze ritzen lassen. Seine Dichte von rund 3 g/cm³ entspricht der von Zement. Anhydrit ist ein Sediment-Mineral und bildet sich oft als Verdunstungsprodukt von Meerwasser, wobei die Temperatur über 35 °C betragen muss. Bei niedrigeren Temperaturen bildet sich Gips. Anhydrit nimmt bei kurzfristiger Feuchtigkeitseinwirkung kein Wasser auf. Steht er aber unter permanenter Feuchtigkeitseinwirkung, so verwandelt er sich langsam zu Gips. Dabei kommt es zu einer Volumenszunahme. Auf Anhydritblöcken, die ungeschützt den Einflüssen der Witterung ausgesetzt sind, bilden sich häufig scharfe Grate und markante Rinnen. Anhydrit wird in Pulverform zu Klebstoff für Fliesen verarbeitet, allerdings muss ein "Anreger" beigesetzt werden. Pulverisiertes Anhydrit ist Bestandteil von Zement und wird auch bei der Produktion von Schwefelsäure und Porenbeton eingesetzt.

Gips

Gips ist ein sehr häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Sulfate. Es kristallisiert im monoklinen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Ca[SO₄] • 2H₂O. Im Allgemeinen ist Gips farblos oder weiß. Gips hat die sehr geringe Mohshärte von 2 und lässt sich mit dem Fingernagel ritzen. Seine Dichte beträgt zwischen 2,2 und 2,4 g/cm³ und er ist nur schwer in Wasser löslich. Aus reiner wässriger Lösung kristallisiert Calciumsulfat unterhalb von 66 °C stets als Gips, oberhalb von 66 °C als Anhydrit. Bei Gegenwart anderer Ionen, zum Beispiel Natrium, verschieben sich die Löslichkeitsgleichgewichte (daher liegt diese Grenze bei Meerwasser wie oben angegeben bei etwa 35 °C). Gips kann geologisch durch Auskristallisieren aus Calciumsulfat-übersättigtem Meerwasser entstehen, und zwar wegen seiner geringen Wasserlöslichkeit als erstes Mineral noch vor dem Anhydrit oder aber durch Hydratation (Wassereinlagerung) von Anhydrit. Der in der Gegend von Bad Sachsa und Walkenried vorkommende Gips ist besonders rein und weiß und wurde daher in großen Mengen abgebaut. In unmittelbarer Nähe zu diesem Earthcache befinden sich mehrere Gips-Steinbrüche und am Kranichteich bei N 51° 34.616 E 010° 34.506 ein rekonstruierter Gipsbrennofen, in dem einmal im Jahr ein Schau-Brennen stattfindet. Bei N 51° 34.728 E 010° 34.722 ganz in der Nähe der Parkkoordinaten befindet sich ein Denkmal für die von 1938 bis 1962 in Betrieb befindliche Lorenseilbahn, mit der der beim Kranichstein abgebaute Gips über 1,6 km zur Kutzhütte in Walkenried transportiert wurde. Die stündliche Transport-Leistung von 20 Tonnen lässt die Ausmaße des Gipsabbaus erahnen.

Schon in der Jungsteinzeit wurde Gips als Baumaterial verwendet. Technisch nutzt man das Vermögen des Gipses, das durch Brennen teilweise oder ganz verlorene Kristallwasser beim Anrühren mit Wasser wieder aufzunehmen und dabei abzubinden. Bei Erhitzen auf etwa 110 °C entsteht gebrannter Gips, bei 130 bis 160° Stuckgips und bei 290 bis 900 °C Anhydrit, wobei das Kristallwasser ganz ausgebrannt ist. In der heutigen Bautechnik wird Gips in Form von Platten für Zwischenwände oder im Trockenbau verwendet, außerdem als Grundierung, Füllmittel und für Stuckarbeiten. In der Medizin wird Gips für Gipsverbände verwendet, in der Zahntechnik ist er der wichtigste Rohstoff für Dentalgipse zur Herstellung von Modellen . In der bildenden Kunst dient er der Erstellung von Skulpturen, in der Kriminalistik zum Sichern von Fuß- und Reifenspuren und auch Tafel- und Malkreide besteht aus Gips. Außerdem dient er als Formgips für den Keramik-Guss, als Gerinnungsmittel bei der Herstellung von Tofu, als Lebensmittelzusatzstoff E 516 und als eines der zwölf Schüßler-Salze.

Wie kommen Anhydrit und Gips in den Südharz? - Das Zechsteinmeer

Das Zechsteinmeer war ein flaches Epikontinentalmeer (Meer auf einer Kontinentalplatte), das im späten Perm vor etwa 258-250 Millionen Jahren im heutigen Mitteleuropa bestand. Auf dem Bild ist die Ausdehnung des Zechstein-Meeres vor ca. 255 Millionen Jahren rot umrandet vor dem Hintergrund der heutigen Geographie dargestellt:

Entstehung des Zechsteinmeeres:

Nach der variszischen Gebirgsbildung im Oberkarbon senkten sich im Oberperm weite Bereiche des Gebirgsstockes ab und bildeten zusammen mit dem ehemaligen Vorland eine ausgedehnte Ebene, das Germanische Becken. Mehr oder weniger gleichzeitig entstand zwischen Norwegen und Grönland (damals unmittelbar benachbart) ein Grabenbruch. Durch diesen drang das Meer von Norden bis nach Mitteleuropa vor und überschwemmte die Ebene, nunmehr das Zechsteinbecken. Namensgebend für Meer und Becken sind die hinterlassenen bzw. enthaltenen Ablagerungen, die lithostratigraphisch unter der Bezeichnung Zechstein zusammengefasst werden. Sie bestehen zu einem Großteil aus Gips und Steinsalz (Halit), die zur Sedimentklasse der Evaporite gehören, und sind heute im Untergrund Mitteleuropas weit verbreitet. Die evaporitreichen Ablagerungen des Zechsteins werden auch als Zechstein-Salinar bezeichnet.

Entstehung des Zechstein-Salinars:

Die Evaporit-Ablagerungen konnten sich bilden, weil in der Region des Zechsteinbeckens sehr trockenes und warmes Klima herrschte. Durch hohe Verdunstungsraten und aufgrund der nur schmalen Verbindung des Meeres zum Ozean im Norden erhöhte sich allmählich die Konzentration der im Meerwasser gelösten Salze. Diese Salze fielen entsprechend ihrer Löslichkeit aus, zunächst die schwer löslichen Karbonate (Kalkstein, vermutlich nachfolgend diagenetisch, d.h. durch Verfestigung, in Dolomit umgewandelt) und Gips (diagenetisch in Anhydrit umgewandelt), dann das mengenmäßig dominierende Natriumchlorid (als Halit/Steinsalz) und zuletzt die Kalium- und Magnesiumchloride und -sulfate (allgemein als Kalisalze oder Edelsalze bezeichnet). Hin und wieder erfuhr das Meerwasser z. B. aufgrund einer vorübergehenden Abschwächung der Trockenheit eine Aussüßung und die progressive Ausfällung (Ausfällung von schwer löslich zu leicht löslich) kehrte sich um (rezessive Ausfällung: von leicht löslich zu schwer löslich) oder brach ganz ab, um nach Rückkehr der Trockenheit wieder einzusetzen. Der Zeitraum zwischen Einsetzen und Unterbrechung der Ausfällung bzw. die dementsprechende Gesteinsabfolge heißt Eindampfungszyklus.

Klassisch werden vier Haupt-Eindampfungszyklen, repräsentiert durch vier Salinar-Folgen, unterschieden:

• Werra-Zyklus (z1) bzw. Werra-Formation (zW)
• Staßfurt-Zyklus (z2) bzw. Staßfurt-Formation (zS)
• Leine-Zyklus (z3) bzw. Leine-Formation (zL)
• Aller-Zyklus (z4) bzw. Aller-Formation (zA)

Das Gestein der Sachsensteinwand gehört zur Werra-Formation.

Orte in der Nähe, die einen Besuch lohnen:

• Quellungshöhlen - „Zwergenlöcher“, sehr schöner Earthcache von Nine&Dido bei N 51° 35.244 E 010° 35.103.

• Kulturdenkmal Lorenseilbahn bei N 51° 34.728 E 010° 34.722 (ganz in der Nähe der Parkkoordinaten) mit interessanten Infos.

• ehemaliges und inzwischen z.T. renaturiertes Gipsabbaugebiet am Kranichteich mit Rekonstruktion eines Gipsbrennofens, Infotafeln und einer weiteren Stempelstelle der Harzer Wandernadel bei N 51° 34.616 E 010° 34.506.

• Gipsausstellung Walkenried (Öffnungszeiten: Di. 14.00 - 17.00 Uhr, Mi. 14.00 - 17.00 Uhr und nach Vereinbarung) bei N 51° 35.104 E 010° 36.834.

• Burgruine Sachsenstein bei N 51° 35.267 E 010° 34.896.

Quellen:

• Infotafeln vor Ort
• eigene Fotos
• Trinkwasser-Verordnung
• http://de.wikipedia.org/wiki/Anhydrit
• http://de.wikipedia.org/wiki/Gips
• http://de.wikipedia.org/wiki/Zechsteinmeer
• http://www.karstwanderweg.de
• http://www.gips-walkenried.de (digitale Gipsausstellung Walkenried)

Viel wünschen Maddin37!