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Schwermineral-Seifen am Strand

A cache by twoapples Send Message to Owner Message this owner
Hidden : 10/9/2016
Difficulty:
3.5 out of 5
Terrain:
1.5 out of 5

Size: Size: other (other)

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Geocache Description:

An den Stränden der Ostsee findet man immer wieder Stellen am Strand, an denen der sonst weiße Sand schwärzliche Verfärbungen aufweist.


Seife am Spülsaum Seife am Strand

Diese sind meist aber keine von Menschen verursachte Verschmutzung, sondern eine Konzentration von besonderen Anteilen, die allgemein im Strandsand vorkommen, aber eben nicht so konzentriert, wie an diesen Stellen.

Solche Konzentrationen nennt man in der Geologie 'Seifen': "Seifen bezeichnen in der Geologie und in der Lagerstättenkunde sekundäre Mineralanreicherungen in Sedimenten wie Sand oder Kies, in denen sich mineralhaltige Körner entsprechend ihrem spezifischen Gewicht durch mechanische Strömungen sortiert, konzentriert und dann abgelagert haben." (Quelle Wikipedia)

Mineralien mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 2,9g/cm3 werden als 'Schwermineralien' bezeichnet. Daher werden Seifen wegen des erhöhten Schwermineral-Anteils auch als „Schwermineralseifen“ bezeichnet. Neben des hohen spezifischen Gewichts zeichnen sich die in den Seifen angereicherten Mineralien durch eine besondere chemische Resistenz und relativ große Härte aus, zu dem fehlt häufig eine ausgeprägte Spaltbarkeit, so dass sie die Belastungen durch Wind und Wasser gut überstehen können.

In den Schwermineralseifen an unseren Stränden sind u.a. angereichert:

Kassiterit (Dichte: 6,8 - 7,1 g/cm3),
Ilmenit (Dichte: 4,5 - 5,0 g/cm3) und
Magnetit (Dichte: 5,1 g/cm3)
Turmalin (3-3,3), Zirkon (4,7),
Rutil (4,2),
Apatit (3,2),
Granat (3,5 -4,3),
Staurolith (+-3,6),
Disthen (3,6),
Epidot (3,9),
Amphibol (3-3,6),
Pyroxen und
Olivin (3,2-4,4).

In allen Seifen ist wegen seiner großen Verbreitung und mechanischen wie chemischen Resistenz Quarz stark angereichert, ungeachtet seiner relativ geringen Dichte von 2,65 g/cm3.

Die Strandseifen (litorale Seifen) entstehen meist am oberen Teil des Spülsaums, wenn die Wellen Sand herauf spülen, beim Zurückfließen die leichteren Mineralien mit der Strömung zurück ins Meer ziehen, während die schweren Mineralien auf dem Strand bleiben. Durch stetes Wiederholen entstehen so die Seifen.

An den Listingkoordinaten ist eine seit Jahren stabile, besonders dicke Schwermetallseifen- Schicht am Fuß der Steilküste zu finden, die wir hier untersuchen wollen.

Seife am Spülsaum Seife am Strand
Die Seife an den Listingkoordinaten

Eure Aufgaben:

Die notwendige Ausrüstung findet ihr in einer normalen Geocacher ECA (Erweiterte Cacher Ausrüstung):
• 2 Stücke Papier (Ersatzlogstreifen)
• 1 Lupe (möglichst stark)
• 1 Magnet
• Kleines Gefäß (Petling, Plastikbeutelchen, zur Not tut es auch die Verpackung von Papiertaschentüchern o.ä.)

Entnehmt eine kleine Sandprobe aus der Schwermineralschicht (max. 1 Teelöffel voll, mehr macht es nur schwieriger). Achtet bitte darauf, dass ihr die Schicht nicht zerstört, der nächste möchte sie auch noch betrachten und untersuchen.

a. Nehmt eine starke Lupe (am besten mit 10facher Vergrößerung oder mehr) und eine nicht zu helle Taschenlampe und schaut euch die Körner des Schwermineralsandes an. Der Hauptbestandteil sind weiße/durchsichtige Quarzkörnchen. Quarz ist das zweithäufigste Mineral an der Erdoberfläche und besteht aus Silizium und Sauerstoff. Zu dem ist der schwarze Magnetit enthalten, der die dunklen Schlieren der Seifen am Spülsaum des Strandes erzeugt.
Welche Farben könnt ihr neben weiß und schwarz noch in der Probe entdecken? Führt die 3 häufigsten auf! Welche fällt euch am meisten auf?

Tipp: Streut etwas von dem Sand wie eine Prise Salz auf eine weißes Stück Papier, so dass die Körnchen sich gut verteilen und betrachtete sie so.

Seife am Spülsaum
Sandprobe unter dem Mikroskop

b. Welche Größe haben die Sandkörnchen in Eurer Probe: größer 2mm oder 0,2 – 2mm oder kleiner 0,2mm? (Maßstab: Standardpapier ist in etwa 0,1mm dick)

c. Mit Hilfe eines Magneten entnehmt ihr eurer Sandprobe den magnetischen Anteil (ein Vorgehen findet ihr im nächsten Absatz) und betrachtet ihn wie oben mit der Lupe. Der größte Anteil ist das schwarzes Eisen-Mineral mit dem bezeichnenden Namen „Magnetit“. Kommen noch andere Farben neben Schwarz vor und wenn ja, welchen Anteil haben sie in der Probe?
Versuchsaufbau: Wichtig: Der Sand muss trocken sein, damit die magnetischen Partikel sich von den nicht magnetischen trennen können. Ist der Sand feucht nehmt eure Probe mit nach Hause und trocknet sie bevor ihr die Versuche durchführt. Legt ein Stück Papier auf den trockenen Sand und bewegt euren Magnet über das Papier. Hebt das Papier mit dem Magnet von der Probe, die magnetischen Partikel „kleben“ auf der Unterseite des Papiers. Legt es auf ein weiteres Papier und hebt den Magnet vorsichtig nach oben ab: die magnetischen Partikel fallen auf das untere Papier.

d. Aus der Sandprobe haben wir die magnetischen Partikel entfernt, vor allem den schwarzen Magnetit. Waren alle schwarzen Partikel magnetisch oder befinden sich noch schwarze, nicht magnetische Partikel / Mineralien in der Probe?

e. An den angegebenen Koordinaten steht ihr in einem Winkel zwischen der Steilküste und einem Bauwerk, welches einige Meter aus der Steilküste Richtung Meer herausragt. Meistens findet man die Schwermineralseifen am Spülsaum, verursacht durch die Wellen verursachte Strömung. Wenn man hier die spezielle Anordnung von Bauwerk und Steilküste in Verbindung mit der Ost-West-Ausrichtung betrachtet, könnte man auf die Idee kommen, dass die ausgewöhnlich dicke Schwermineralschicht durch eine andere Strömung verursacht wird. Was könnte diese Strömung verursachen?

Sendet uns eure Antworten auf die Fragen per Mail oder Geocaching-Chat. Nicht in eurem Log!!! Ihr könnt sofort nach eurer Antwort loggen. Auf die Logfreigabe braucht ihr nicht zu warten! Wenn etwas nicht passt, dann melden wir uns.

Quellen:
http://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/schwerminerale/14608
http://www.geologieinfo.de/gesteine/schwerminerale-seifen.html
wikipedia

Bilder: twoapples

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