Lagerstätten und Tektonik der Erdkruste:
Aufgrund seiner tektonischen Lage, kommen nicht nur in der Steiermark verschiedene Bodenschätze, unter anderem auch Eisenerze, vor.
Sowohl Toponyme, wie der „Erzberg“ im Steirische Stadt Eisenerz (was ja ebenfalls auf Eisen hinweist), als auch der seit dem Mittelalter belegte Eisenerzbergbau weisen darauf hin, wie wichtig dieser Rohstoff für die Region war. Magnetit, Hämatit und Limonit kommen fast in diesem gesamten Gebiet vor. An den Koordinaten dieses EarthCaches befindest du dich vermutlich an einem der ältesten Erzabbaugebieten Österreichs.
Eisen gehört zu den häufigsten chemischen Elementen der Erdkruste. Während der Erdkern zu einem Großteil aus Eisen und Nickel bestehen soll, kommt Eisen in der Erdkruste nur selten in metallischer Form vor. Zu den Ausnahmen gehören Eisenmeteoriten, die meist mit Nickel legiertes Eisen enthalten. Ansonsten ist Eisen chemisch in zahlreichen Mineralien gebunden. In den Eisenerzen sind sie mit nicht eisenhaltigen Gesteinen, die man als Gangart oder taubes Gestein bezeichnet, durchsetzt. Die wichtigsten Eisenerze sind mit 72 Prozent Eisengehalt der stark magnetische Magnetit, mit bis zu 70 Prozent Eisengehalt der Hämatit, der auch Blutstein und Eisenglanz genannt wird, und mit bis zu 48 Prozent Eisengehalt der Siderit (Eisenkalk). Limonit, der uns im Alltag vor allem als Rost an Eisengegenständen begegnet, wird aufgrund seiner häufigen Vermischung mit anderen Eisenoxiden heute nicht mehr als eigenständiges Mineral angesehen.
Gesteinsarten:
Eisen ist chemisch oft an Sauerstoff gebunden. Zu diesen Eisenoxiden gehören Hämatit (Fe2O3) und Magnetit (Fe3O4).
Wie der Name erahnen lässt, ist Magnetit ein stark magnetisches Mineral. Es glänzt fettig-metallisch schwarz und besitzt einen besonders hohen Eisenanteil von bis zu 72 Prozent. Magnetit hat eine Mohshärte von 5½ bis 6½, das heißt, das Gestein ist mit einer Stahlfeile, aber nicht mit einem Taschenmesser ritzbar.
Hämatit ist das verbreitetste Eisenmineral mit einem Eisenanteil von bis zu 70 Prozent und stahlgrauer bis eisenschwarzer oder manchmal auch rotbrauner Farbe. Durch die Verwitterung nimmt Hämatit eine mattrote Farbe an. Die Mohshärte von Hämatit beträgt 5 bis 6, sodass das Gestein mit einem Taschenmesser nur schwer oder gar nicht mehr ritzbar ist.
Ebenfalls recht häufig ist der Siderit (FeCO3) mit einem Eisengehalt von bis zu 48 Prozent. Dieses Mineral gehört zu den Carbonaten, besitzt eine blassgelbe bis braune Farbe und glänzt häufig perlmuttartig. Durch chemische Verwitterungsprozesse kann auch Siderit rostrot erscheinen. Siderit ist mit einer Mohshärte von 4 bis 4½ jedoch weicher als Hämatit und kann mit einem Taschenmesser leicht geritzt werden.
Es ist zu ergänzen, dass Eisenerzgestein generell meist mit taubem Gestein vermischt ist, sodass Kristalle wie auf den Abbildungen oben nur selten zu beobachten sind.
Erst in der „Eisenzeit“, die deshalb auch ihren Namen trägt, begann der Mensch, Erz zu verhütten und mit Hilfe chemischer Reaktionen Eisen herzustellen. Diese primitive Verhüttung erfolgte bereits nach den gleichen Grundlagen wie in modernen Hochöfen:
Moderner Hochofen:
In diesen Schmelzöfen laufen so genannte Redoxreaktionen ab, bei denen aus Eisenerzgestein Roheisen gewonnen wird. In der Temperaturzone zwischen 500 und 900 °C findet die so genannte „indirekte Reduktion“ statt. Über drei Stufen reagieren die verschiedenen Eisenoxide jeweils mit Kohlenstoffmonoxid (CO) bzw. Wasserstoff (H2), bis schließlich metallisches Eisen vorliegt.
Erste Stufe: Aus Hämatit (Fe2O3; 2 Eisenatome) entsteht der stärker eisenhaltige Magnetit (Fe3O4; 3 Eisenatome):
3 Fe2O3 + CO ⟶ 2 Fe3O4 + CO2 bzw. 3 Fe2O3 + H2 ⟶ 2 Fe3O4 + H2O
Zweite Stufe: Aus Magnetit entsteht Wüstit (FeO):
Fe3O4 + CO ⟶ 3 FeO + CO2 bzw. Fe3O4 + H2 ⟶ 3 FeO + H2O
Dritte Stufe: Aus Wüstit entsteht metallisches Eisen (Fe), das sich unten im Hochofen ansammelt.
FeO + CO ⟶ Fe + CO2 bzw. FeO + H2 ⟶ Fe + H2O
Entstehung und Verbreitung von Lagerstätten:
Die abbauwürdigen natürlichen Anreicherungen nutzbarer Minerale oder Gesteine nennt man Lagerstätten.
Die räumliche Verteilung von Lagerstätten ist eng mit den globalen plattentektonischen Strukturen verknüpft. Bedeutende Vorkommen magmatischer Erze zeigen die Zonen, an denen Platten konvergieren oder divergieren.
An Grabenbrüchen entstehen durch Aufstieg glutflüssiger Schmelzen oft heiße, salzhaltige Laugen, aus denen wertvolle Buntmetalle als Sulfide und Oxide ausgefällt werden. In den untermeerischen Riftgebirgen dringt durch Spalten Wasser ins Gestein, das dann – mit Mineralien angereichert oft – an kleinen Vulkanschloten, den „Schwarzen Rauchern", wieder austritt. Kupferkies, Zinkblende, aber auch Manganknollen entstehen dort.
In Subduktionszonen führen Aufschmelzvorgänge zur Anreicherung zahlreicher Erze, vor allem von Kupfer, Nickel, Eisen, Mangan, Silber und Gold. Diese findet man auch in den unteren Stockwerken junger Faltengebirge, hervorgerufen etwa durch magmatische Intrusionen.
Auf den stabilen Kontinentalbereichen bilden sich in den Senken großer Tafeln und auf dem Schelf überwiegend sedimentäre Lagerstätten, z. B. Seifen, Kohle-, Salz-und Erdgas-bzw. Erdöllager.
Primäre und sekundäre Erzlagerstätten:
Quellen:
https://www2.klett.de/sixcms/media.php/229/104113_2304.pdf
https://www.schatzwert.de/metalle/eisen/eisenerze/
https://de.wikipedia.org/wiki/LimonitWikipedia.de
https://nds.wikipedia.org/wiki/H%C3%A4matit
https://de.wikipedia.org/wiki/Siderit
https://de.wikipedia.org/wiki/Eisenerz
https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetit
http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Roheisen
https://de.wikipedia.org/wiki/Eisen
Beantworte bitte jetzt folgende Fragen:
1) Bei der Parkplatz-Einfahrt (WP1) findest du einen großen Stein (Fels) im der Wiese.
Beschreibe ihn mit wenigen Worten. (Größe, Gesteinsart, Farbe, Herkunft...)
2) Was meinst du, aus was besteht der Bergstock unseres Erzberg´s?
3) Was meinst du, wann und wie könnten solche Erzlagerstätten entstanden sein?
4) Beim Erzberg kam es zu sogenannten Bändererzen.....
Was meinst du wie solche Bändererze entstehen können bzw. wie entstanden deiner Meinung nach diese Verfärbungen?
5) Postet ein Foto von euch und/oder eurem GPS
Lasse mir die Lösungen auf dem schriftlichen Kommunikationsweg Deiner Wahl zukommen. Danach kannst Du sofort loggen.