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Gesteine der Heimat: Kaolin EarthCache

Hidden : 1/13/2016
Difficulty:
1 out of 5
Terrain:
3 out of 5

Size: Size:   other (other)

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Geocache Description:


Dieser EarthCache befindet sich in einem Naturschutzgebiet. Die offen gelassene Kaolingrube bei Oedingen ist als Geotop und Landschaftsschutzgebiet offiziell ausgewiesen. Geotope sind ganz besondere geologische Phänomene, die mit ihrer Einzigartigkeit und Schönheit für bestimmte geologische Phasen und Prozesse stehen und diese als Fenster in die Erdgeschichte uns heute dokumentieren. Neben der geologischen Einzigartigkeit bietet dieses Geotop eine Vielzahl an seltenen Pflanzen und Tieren. Bitte verhaltet euch entsprechend umsichtig und schont die Natur. Die offiziellen Wege müssen und dürfen zu keiner Zeit verlassen werden.


Kaolingrube bei Oedingen

Bis Ende der 1960er Jahre wurde das im Tagebauverfahren abgebaute Kaolin mittels einer Seilbahn von Oedingen durch den Wald über mehrere Kilometer bis zum Rheinufer in Oberwinter transportiert. Grafik
Dort wurde das Kaolin gewaschen und mit der Bahn weiter transportiert. Der Betrieb der Seilbahn war mit zunehmenden Kraftverkehr nicht mehr wirtschaftlich, daher wurde im weiteren Verlauf der Transport mit LKW von Oedingen nach Oberwinter sichergestellt. Bis weit in die 1970er Jahre arbeiteten in der Grube mehrere Dutzend Arbeiter. Mit zunehmender Automatisierung (elektrisch angetriebener Steinbrecher, Förderband, Bagger) wurde die Belegschaft der Fa. Erbslöh zuletzt auf wenige Arbeiter reduziert. Die Grube wird seit den 1980er Jahren auch als beliebtes Motocross-Gelände genutzt. Mittlerweile ist diese Grube als ein Natura 2000 Gebiet geschützt, da neben einer über 100 adulte Unken umfassenden Population auch Populationen von weiteren 9 Amphibienarten hier leben, darunter die drei nach der FFH-Richtlinie zu schützenden Arten Kammmolch, Springfrosch und Geburtshelferkröte.

Wie entstand das Kaolin?

Zur Zeit des Buntsandsteins vor 250 bis 243 Millionen Jahren reichte das riesige Germanische Becken über hunderte Kilometer von Nordwesten her bis in den Bereich von Oedingen. Das Ausgangsgestein ist zumeist ein saurer Magmatit wie zum Beispiel Granit oder Rhyolit. Ausgangsminerale sind sowohl Feldspäte als auch Muskovit. Flüsse verfrachteten die Verwitterungsprodukte dieser kristallinen Gesteine in das angrenzende Becken. Kalium muss abtransportiert werden, da sich sonst anstelle von Kaolinit Illit bildet. Unter tropischen Bedingungen mit hohen Niederschlagsraten, schneller Entwässerung, niedrigem Grundwasserstand und adäquatem Wasserfluss zum Abtransport der löslichen Komponenten sind Granit und Rhyolit leicht zu Kaolinit und Quarz verwitterbar. Oftmals findet man auch die weißen Quarzkiesel in diesen Bereichen.
Am Beckenrand enthielten die Ablagerungen noch sehr viele, allerdings weniger robuste Feldspatminerale – das Ausgangsmaterial für Kaolin. Die Kaolin-Lagerstätte befindet sich im feldspatreichen Mittleren Buntsandstein. Kaolinit entsteht durch chemische Verwitterung bei Anwesenheit von Wasser. Man bezeichnet diesen Vorgang auch als Kaolinisierung. Die kompliziert zusammengesetzten Silikate werden durch Aufnahme von Wasserstoff-Ionen in einfache Verbindungen gespalten. Die Kieselsäure geht dabei in Lösung. Bei dieser Zersetzung bilden sich im sauren Milieu Tonminerale der Kaolin-Reihe. Auch die überall vorhandenen braunfärbenden Eisen-Ionen gehen im sauren Milieu in Lösung und werden weggeführt. Dadurch erfolgt die „Bleichung“ des Gesteins. Die Umwandlung der Feldspäte in das Tonmineral Kaolinit begann wahrscheinlich bereits zur Zeit der Ablagerung.

Aber was ist Kaolin?

Kaolin, ein unverfestigtes Sedimentgestein, gehört in die große Gruppe der Tone. Er besteht zu einem wesentlichen Teil aus Mineralpartikeln, die kleiner 20 μm sind. Im mineralogischen Sinn gehört Kaolinit, der Hauptbestandteil des Kaolins, in die Gruppe der Phyllosilikate. Genauer gesagt handelt es sich bei diesem Mineral um ein Zweischichtsilikat. Außer dem Kaolinit treten einige andere Minerale im Kaolin auf. Das können Neubildungen oder Reste des Muttergesteins sein. Die Entstehung des Kaolins ist an die Verwitterung gebunden. Kaolinit ist Bestandteil verschiedener diagenetischer Abfolgen, und kann als Füllmineral in Porenräumen von Sedimenten angetroffen werden. Grafik
Die Diagenese versteht sich hier als die Verfestigung der frischen Sedimente. Die verschiedenen Stadien während dieser Entstehungsphase sind die Kompaktion, die Porenwasserabgabe und die Veränderung der mineralogischen Zusammensetzung. Anfangs weisen die Tone eine große Porosität auf. Aufgrund ihrer feinen Struktur und hohen Oberflächenkräfte sind sie allerdings nur bedingt wasserdurchlässig. Erst der Druck auflastender Sedimente erzeugt die fortschreitende Wasserabgabe und die mechanische Verdichtung. Steigender Druck und zunehmende Temperaturen führen dann bei höheren Versenkungstiefen zu großen mineralogischen Veränderungen. Das Kaolin verliert dann seine Quellfähigkeit und würde in Folge in Illit umgewandelt. Der Name Kaolinit ist aus dem Gestein Kaolin abgeleitet, dessen Hauptbestandteil es ist. Es ist ein natürliches, feinkörniges und gut kristallisiertes Tonmineral mit einer „buch“artigen Struktur. In jeder dieser „Buchseiten“ wiederholt sich die gleiche Schichtung von oktaedrischen Aluminat- und tetraedrischen Silikatschichten, die über Schichten von Sauerstoffatomen verbunden sind. Durch diese Schichtung ist die Plastizität (Verformbarkeit) zwar gering, aber der chemische Aufbau bringt eine hohe Feuerbeständigkeit und es bildet sich beim Brennen ein fester, dichter Belag. Zudem führt diese Struktur zu geringen Partikelgrößen. Im technischen Sinn wird der Begriff Kaolin für ein feinkörniges Naturprodukt verwendet, das vor allem aus Mineralen der Kaolingruppe besteht. Die überwiegende Mineralkomponente ist der Kaolinit. Auch Quarz und Feldspäte können vorhanden sein. Quarz und Feldspat sind Relikte aus den Ursprungsgesteinen. Kaolinit ist in einem breiten pH- Bereich chemisch inert, d.h. reaktionsträge. Er besitzt eine weiße bis fast weiße Farbe und zeichnet sich durch eine gute Deckfähigkeit aus. Kaolinit ist ein weiches Mineral (Härte 2- 2,5) und nicht abrasiv. Das Mineral zeichnet sich durch seine Plastizität aus. Der Schmelzpunkt liegt bei 1850°C und er brennt weiß. Eine weitere Eigenschaft ist die geringe elektrische sowie thermische Leitfähigkeit.

Wo findet Kaolin seine Anwendung?

Dank seines hohen Schmelzpunkts von 1450 °C dient Kaolin in der Keramikindustrie Grafik
hauptsächlich als Grundlage zur Herstellung von weißem Porzellan und für hellbrennende Tonmassen. Bekanntes Endprodukt ist das Meißner Porzellan. Porzellankaolin muß beim Brennen weiß bleiben (organische Substanz stört nicht, da sie verbrennt) und hohe Feuerfestigkeit ausweisen. Magere Kaoline haben einen geringeren Gehalt an feinerdiger Tonsubstanz und dienen der Steingut- und Schamotteerzeugung. Ein Zusatz bei der Herstellung von Boden- und Wandfliesen fördert die Qualität, je höher der Kaolin-Anteil, desto größer kann die Fliese sein, da ihre mechanischen Eigenschaften nach dem Brennen verbessert werden. Neben dem Einsatz als Porzellanerde wird Kaolin vor allem als Füllstoff eingesetzt. Anwendung findet es vor auch als weißes Pigment zur Herstellung von Streichfarben, bei der Papierherstellung als Füllstoff in der Masse. Optische Eigenschaften des Papiers wie Lichtundurchlässigkeit (Opazität), Glanz, Helligkeit und Bedruckbarkeit werden durch den Kaolin verbessert. Weichkaolin wird in der Reifenproduktion eingesetzt und in der Kosmetik als Grundlage zur Herstellung von Puder. Durch seine geringe elektrische Leitfähigkeit und sein chemisch träges Verhalten eignet sich Kaolin für die Herstellung von technischem Porzellan, wie Isolatoren und Laborgeräte.



Um diesen Cache zu loggen, begib dich zu dieser Location und beantworte nachfolgende Fragen. Anschließend postet zu eurem Log bitte noch ein Foto von euch an der Location. Wenn ihr selbst nicht auf dem Foto erscheinen wollt, reicht natürlich auch ein persönlicher Gegenstand auf dem Foto als Beweis eurer Anwesenheit. (Laut Earthcache Guidelines ist die Forderung eines Fotobeweises seit Juni 2019 wieder erlaubt.)


 

1.) WP1: Hier findet ihr eine Stelle, wo das Kaolin frei zu Tage tritt. Nehmt eine kleine Fingerprobe. Zerreibt sie zwischen euren Händen und beschreibt mir was ihr fühlt.

2.) WP1: Auf wie vielen Ebenen wurde hier das Kaolin abgebaut?

3.) WP2: Schaue nach links. Dort siehst du die oberste Abbaukante. Beschreibe den Unterschied des Oberbodens zum darunter befindlichen Kaolin in Bezug auf Farbe und Struktur. Ist der Übergang hier scharf abgegrenzt oder eher diffus?

4.) WP2:Schaut euch den Boden einmal genau an. Welches andere Gestein findet hier noch zwischen dem Kaolin?

Danach könnt Ihr sofort loggen. Wenn irgendetwas nicht in Ordnung sein sollte, melden wir uns.

 

Quellenverzeichnis:

Wikipedia

http://www.geo.tu-freiberg.de

Natura 2000-Gebiete in NRW
Grafik: Wikipedia

Bilder: eigen

Additional Hints (No hints available.)