Fe3O4 ⇨ MagnetSand
Vorwort:
Es ist Freizeit, viele wandern den Strand entlang und der Sand kitzelt an den Füßen. An einigen Bereichen haben sich dunkle Stellen im Sand gebildet. Man wundert sich schon, dass der feine Sand stellenweise anders gezeichnet ist und läßt daher auf den ersten Blick Ölreste vermuten. Es ist aber ein feiner schwarzer Sandbelag, der sich als schmale Zone an der Grenze zwischen Düne und Wellen gebildet hat. Also, keine Ölspuren und aber auch keine Eisenspäne. Es handelt sich vielmehr um ein magnetisches Mineral, um Magneteisenstein.
Zum Thema:
Viele magmatische und metamorphe Gesteine enthalten Eisen in Form des Minerals Magnetit (chemisch Fe3O4). Auch die wichtigsten Eisenerzlagerstätten werden aus diesem Mineral aufgebaut. Magnetit ist ein Schwermineral und hat, wie schon der Name verrät, ausgeprägte magnetische Eigenschaften. Wenn Magnetit-führende Gesteine erodiert werden, wird das Mineral freigesetzt und gelangt, sofern es nicht auch selbst zersetzt wird, in den Verwitterungsschutt (sprich Sand). Sande mit hohen Magnetit-Gehalten werden direkt als Magnetitsande bezeichnet.
Man muss allerdings nicht in der Nähe verwitternder Eisenerzlagerstätten suchen, um Magnetit im Sand zu finden. Auch am Strand der Ostsee kann man mit etwas Glück und Geschick darauf stoßen. Die Quelle des Magnetits sind skandinavische Gesteine, die während der vergangenen Vereisungen von den Gletschermassen nach Norddeutschland verfrachtet wurden. Beim Suchen kann auch ein Sortierungseffekt zu Hilfe kommen: aufgrund seiner hohen Dichte von 5,2 g/cm3 (zum Vergleich: Quarz 2,65 g/cm3) kann Magnetit beim geologischen Transport durch Strömungen und Wellen stellenweise angereichert werden.
Da der Erdkern zum größten Teil aus Eisen besteht, wurden durch vulkanische Aktivitäten auch eisenhaltiges Material zur Erdoberfläche befördert. An verschiedenen Stellen der Erde sind so vor vielen Millionen Jahren Gebiete mit eisenhaltigem Gestein entstanden, über lange Zeiträume erodiert und kleinstes Gesteinsmaterial davon von den Flüssen in Richtung Ozeane oder Meere getragen worden. Die kleinen aber schweren Steine oder Körner lagerten sich im Mündungsbereich der Flüsse ab, wurden durch Wind, Wellen und Gezeiten an den Küsten verteilt und auf Grund ihres größeren spezifischen Gewichtes, als des normalen Sandes, konzentriert abgelagert. So entstanden Meeresböden, Strände und teilweise Dünen, die heute über große Mengen an ausbeutungsfähigen Eisensanden verfügen.
Magneteisenstein (wissenschaftlich auch Magnetit genannt) ist wie der gesamte Sand das Produkt der Verwitterung von Gestein. In unserem Fall waren es Gesteine aus dem Norden Skandinaviens, deren Sand durch die Gletscher in unsere Regionen transportiert worden ist. Die Gletscher und ihr Schmelzwasser haben das Gestein zu Sand (Magnetitsande) zerkleinert. Da Magnetit (d = 5,2 g/cm3) eine höhere Dichte als Quarzsand (d = 2,65 g/cm3) hat, sortieren ihn die Wellen heraus: Der leichte Quarzsand wird weggespült, der schwere Magnetitsand bleibt liegen und reichert sich in der Grenzzone der Brandung an. Solche Anreicherungen nennt man übrigens "Seifenlagerstätten". Du kennst vielleicht das "Seifengold". Die Hauptmenge des Magnetitsandes an diesem Strand stammt aus dem sagenhaften Eisenerzlager von Kiruna in Nordschweden. Der Erzkörper wurde im Präkambrium vor etwa 1.600 Mio. Jahren nach intensiven vulkanischen Aktivitäten gebildet. Aus eisenreichen Magmen präzipitierte das Eisen auf einem Syenitporphyr-Grundstock. Danach wurde das Erzbett durch weitere vulkanische Lagerstätten sowie Quarzporphyr und von Sedimenten bedeckt. Das Erz besteht aus einem hochreinen Magnetit-Apatit-Gemisch, wobei das schwarze Erz weniger Apatit als das graue Erz enthält.
Magnetit wird auf natürliche Art durch Vulkanismus gebildet. Bei großer Hitze (um 600 °C) durchdringt flüssige Lava die benachbarten Gesteine. Findet eine Druckentlastung im Gestein statt, die ja zum Vulkanausbruch führt bzw. ihn begleitet, so bilden sich große Mengen an Gasen. Hier ist vor allem Wasserdampf zu nennen, der die Gesteine chemisch angreift. Sind dies kreidezeitliche Kalke oder Dolomit, so wird deren Kohlenstoffdioxid ausgetrieben und es bilden sich basische Hydroxide. Wenn in der Lava zusätzlich noch Eisenverbindungen enthalten sind (wie es häufig der Fall ist, was man an der oftmals braunroten Farbe erkennen kann), so reagieren diese zu verschiedenen Eisenhydroxiden. Magnetit kann in gewissen Mengen an Sandstränden gefunden werden, wo er zu der typischen schwarzen Färbung des Sandes führt.
Ursprünglich wurde der Begriff "Eisensand " im deutschsprachigen Raum auch in der geologischen Fachsprache verwendet, wie u.a. Aufzeichnungen und Berichte von Ferdinand von Hochstetters Teilnahme an der Novara-Expedition belegen. Wann genau und von wem der Begriff erstmals verwendet wurde, ist nicht bekannt. Es ist aber anzunehmen, dass Eisensand als Bezeichnung für eisenhaltige Sande spätestens im 18. Jahrhundert verwendet wurde. Am besten sammelt man den Magneteisenstein, indem ein glattes Blatt Papier knapp über den Sand gehalten wird und den Magneten darüber langsam hin- und herfüht. Dann hält man das Blatt über ein breites Gefäß, nimmt den Magneten weg und das saubere Mineral fällt hinein, ohne dass du es mühsam vom Magneten abstreift werden muss. Übrigens: Der Sand muss natürlich wirklich trocken sein!
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geht zu den Listingkoordinaten und wählt diese auch als Startpunkt und Weganfang. Wir haben unsere Experimente in diesem Bereich gemacht und nehmen ihn als Referenz- und StartPunkt für beide Richtungen des Strandes. Die Koordinaten sind demnach nur imaginär, denn die Bedingungen vor Ort ändern sich ständig und somit habt ihr freien Lauf bei eurer Exkursion. Für die Experimente benötigt ihr lediglich einen Magneten, ein Stück Papier und evtl. ein kleines Döschen für spätere Proben unter dem Mikroskop. Befasst euch dann mit den nachstehenden 2 (3) Aufgaben, deren Antworten ihr teilweise auch nur vor Ort finden werdet. Ihr benötigt hierzu lediglich Auffassungsgabe und Erkenntnisse, die Ihr durch eigene Ermittlungen dort erfahren müsst. Die Frage 3 ist freiwillig und wer die Möglichkeit hat, sollte diese mit ein wenig Hausarbeit ohne große Probleme beantworten können.
Aufgaben/Fragen:
1) Achte auf dunklere Stellen im StrandSand und im Spülraum
Führe - wie im oberen Absatz beschrieben - eine Filtrierung des Sandes durch und belege dieses Experiment mit einem bebilderten Nachweis oder einem freiwilligen Foto. Schätze oder bestimme den prozentualen Anteil der magnetischen Partikel aus deiner Versuchsmenge und betrachte dir die Magnetite z.B. in einem kleinen Plastikdöschen. Erkennst du unterschiedliche Farben?
2)
Schau dir den Strandbereich von einem etwas höher gelegenen Standpunkt aus an. Sind die dunklen Stellen des magnetischen Sandes eher gleichmäßig über den ganzen Strand verteilt oder kannst du Flächen mit besonders hohen Konzentrationen dieses Phänomens erkennen? Woran könnte das liegen?
Aber hier auf keinen Fall den magnetischen Sand mit eventuellen Anspülungen von Öl verwechseln!
3) freiwillig, keine Bedingung!
Betrachte ein wenig deines gesammelten Magneteisensandes unter einem guten Mikroskop und erkläre, was du dort erkannt hast.
Dieses Experiment bedingt den etwas erhöhten D-Wert.
Eure Antworten
aus den Aufgaben schickt uns bitte per Mail und danach dürft Ihr den EarthCache sofort loggen. In den EarthCache-Guidelines ist bewusst nicht vorgesehen, dass auf eine Logfreigabe seitens des Owners gewartet werden muss. Wir werden die uns zugesandten Antworten und Lösungen auf ihre Richtigkeit prüfen. Found it- Logs, die - auch auf Nachfrage hin - ohne Antworten zu den Aufgaben kommen, werden natürlich kommentarlos gelöscht. Es ist zwar keine Logbedingung, aber wenn Ihr wollt, macht ein Foto von Euch und den Versuchen innerhalb der Exkursion mit dem Hintergrund der Seebrücke von Binz.
Bitte beachtet unbedingt:
An Stränden und in Naturschutzgebieten dürfen Sand, Fossilien und Steine nur in geringen Mengen für private, nicht-kommerzielle Zwecke gesammelt werden. An einzelnen Stellen erfüllen aufgeschüttete Geröllwälle eine existentielle Schutzfunktion bei Sturmfluten. – In diesem Fall ist das Entfernen von Strandgut verboten. Achtet deshalb bitte auf die örtliche Beschilderung! In Mecklenburg-Vorpommern kennzeichnet ein fünfeckiges, gelbes Schild mit einer Eule naturgeschütztes Gelände.
Viel Vergnügen bei diesem EarthCache für die ganze Familie und wir würden uns natürlich über eine Weiterempfehlung an Freunde und Bekannte sehr freuen.
Team N51E06
Hinweis in eigener Sache:
Wir sind begeisterte Küstenbesucher und auf unseren Touren gerne an besonderen Stellen. So haben wir uns bereits an den Stränden von Usedom, Kühlungsborn, Sankt Peter-Ording und auf Sylt mit den magnetischen Sanden beschäftigt und auch in Listings gesetzt. Alle EarthCaches liegen in akzeptabelen Abständen voneinander und entsprechen somit auch den gültigen Guidelines. Wer also keine Möglichkeit hat, die anderen EarthCaches zu machen, der ist hierzu an dieser Stelle herzlich eingeladen und wir hoffen, dass auch dieser bei der CacherGemeinde seinen Anklang findet. Dieses Listing ist im Gegensatz zun den anderen ECs leicht verändert, allerdings sind die relevanten Details geblieben.
Quellen und Nachweise:
Wikipedia, Geo-Lexikon, Geo-Wissen, Ostseeküste/Sand, Sand ABC, Chemie/Kristalle, Steine und Minerale, Dr. Blume, eigene Erkundungen und Exkursionen mit Bildern vor Ort.
English-Version:
"Unfortunately we needed to refrain from adding an English version as it would have made the listing too long, complex and confusing. In case you do need an English translation kindly do not hesitate to contact us and we will look for a solution. Or you may want to try an online translation service.
Thank you very much for your kind understanding."
Bernd of team n51e06