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Heavy Metal EarthCache

Hidden : 9/4/2021
Difficulty:
3.5 out of 5
Terrain:
2.5 out of 5

Size: Size:   other (other)

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Geocache Description:


  Ich möchte Euch heute mal in die GEOPHYSIK entführen als Fachgebiet der Geowissenschaften.

STEEL

Um Roheisen herzustellen, werden die Rohstoffe Eisenerz und Kohle benötigt, die bei hoher Temperatur eine chemische Verbindung eingehen und den Sauerstoff vom Eisenerz trennt: der Verhüttungsprozeß, der uns dann das Roheisen beschert. Beide wichtigen Rohstoffe sind im südlichen Osnabrücker Land vorhanden und führten zur Einrichtung der hiesigen Hüttenwerke. Roheisen, das aus phosphor- und schwefelarmen Eisenerzen hergestellt wird, ergibt Stahl guter Qualität - das ist bei den im Hüggel geförderten Erzen der Fall und ließ die Hütte im Dütetal lange Zeit Marktführer bei der Stahlherstellung sein. 

Das Eisenhüttenwerk vor Ort brauchte seit Gründung 1856 viel Wasser zur Kühlung der Werksanlagen und hat sich von Anfang an ein Wasserentnahmerecht aus der Düte gesichert. Als das nicht mehr ausreichte, ließ man 1884 einen Stollen in den Lammersbrink treiben und stieß einige Jahre später auf eine Wasserader. Das Wasser fließt in einer Direktleitung zum Werk, das überschüssige Wasser fließt in die künstlich angelegte Parkanlage und das Freibad.

   

IRON

Charakteristisch für den hiesigen Sandstein ist eine rötlichbraun geflammte Färbung, durchzogen mit violetten Adern - beschrieben ist der relativ hohe Eisengehalt des Osning-Sandsteins. Das Wasser aus dem Lammersbrink, das zur Kühlung der Hütte benötigt wurde, löst das im Sandstein befindliche Eisen. An der Oberfläche reagiert es mit dem Sauerstoff und fällt als orangefarbenes Eisenoxid aus. Das Wasser rostet sozusagen. Diesen Vorgang nennt man Korrosion. 

Fast alle Metalle korrodieren in Kontakt mit Sauerstoff (in der Luft enthalten) und Wasser - aber anders als bei vielen anderen Metallen bildet die Eisenkorrosion "Rost" keine Schutzschicht. Die Sauerstoffmoleküle dringen in die Wassermoleküle ein. Sie verbinden sich nun nicht mit den Eisenatomen, sondern reagieren mit den Wassermolekülen und den Eisenelektronen zu Hydroxid -Ionen. Diese sind negativ geladenen und reichern sich im Wasser an. Das Metall will den Elektronenverlust ausgleichen und es strömen also Elektronen aus dem Metall nach. Dadurch entsteht wiederum ein Elektronenmangel. Positiv geladene Eisenatome wandern in die Wassertropfen und treffen dort auf die negativ geladenen Hydroxid-Ionen. Die unterschiedlichen Ladungen führen dazu, dass sich beide miteinander verbinden und bilden grünes bis olivbraunes Eisen(II)-Hydroxid.

FE² +2 OH = FE (OH)2

Sauerstoff und Wasser sind nun aber immer noch da und das Eisen(III)-Hydroxid wird zu Eisen(III)-Ionen umgesetzt und es entsteht Eisen(III)-Hydroxid. Dieses nun sieht schon so rostbraun aus, wie wir das kennen. Wir haben jetzt ein Gemisch aus Eisen(II)-Hydroxid und Eisen(III)-Hydroxid. Im Laufe der Zeit wird nun wieder Wasser freigesetzt. Unser Hydroxid-Gemisch wird zu dem beständigen Gemisch aus Eisen(II)-Oxid und Eisen(III)-Oxid und Kristallwasser- dem Rost. Durch das Kristallwasser (im Festkörper gebundenes Wasser) braucht Rost viel mehr Volumen als reines Eisen. Es bläht sich auf, bröselt und platzt ab. Durch das Abplatzen wird wieder reines Eisen freigelegt und der ganze mehrstufige Oxidationsprozess beginnt von vorne. So wird nach und nach das gesamte Material zerstört. Es verwittert.

Im vorliegenden Falle haben wir aber kein Metall als Grundfläche, sondern das im Wasser gelöste Eisenoxid aus dem Sandstein (zweiwertiges Eisen), das sich bei Austritt an die Oberfläche mit dem Luftsauerstoff erneut verbindet und zu Eisenhydroxid wird (dreiwertiges Eisen), man nennt das auch Eisenocker. Diese Ablagerungen (auch Inkrustationen) setzen sich ab und würden auf metallischen Flächen wie oben beschrieben den Zersetzungsprozeß des Metalls beginnen. Auf den hier vorliegenden Steinen und für den Menschen ist dieses Eisenocker ungefährlich, aber es beeinträchtigt die Lebensbedingungen gewässerlebender Organismen.

 

TOUGH STUFF - FRAGEN

1) Tauche den Finger in das Wasser an den Geocachingkoordinaten, aber NICHT trinken. Wie schmeckt es? Beschreibe mit Deinen eigenen Worten, was Du als auffällig erkennst, womit der Geschmack vergleichbar ist und warum das so sein könnte.

2) nimm einen Magneten und vergleiche die Reaktion auf verschiedenen Steinen unterhalb des Wasserfalls.

3) folge dem Weg zu Wegpunkt 2 und stelle fest, ob hier immer noch eisenerzhaltige Ablagerungen erkennbar sind. Wie weit entfernt vom Wasserfall kannst Du noch Eisenerz wahrnehmen? Woran erkennst Du das (vergleiche und beschreibe)?

4) Logbedingung ist ein Foto VOR ORT, auf dem Du uns die Hörner zeigst! 

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 I want to lead you to GEOPHYSICS as part of the Geosciences.

STEEL

To produce raw iron you need ironore and coal, which in high temperature go through a chemical process in which oxygen is split from the iron ore. This is called Smelting, after which the raw iron remains. Both natural ressources are to be found in the area south of Osnabrück and this lead to the birth of the Ironworks of Georgsmarienhütte. Raw iron, which is produced from iron ore that is low on both phosphor and sulfur, results in highquality steel - and made the ironworks to a leader for some time. 

The ironworks in Georgsmarienhütte had a high demand of water to cool its process and secured itself the right to take water from the nearby rivers, especially the Düte. As the demand got higher, a mine tunnel has been drilled into the massif Lammersbrink and a watervein has been hit. The water is lead directly to the steelworks and the surplus is feeding the artificial park where you now stand.

IRON

Characteristicly for the Occurance of Sandstone in this area, the Osning-Sandstone, are the reddish-violet "flames" or veins: results of the relatively high content of iron. The water from the vein hit by the Lammersbrink-mine dissolves the iron from the sandstone and once it reaches the surface it reacts with oxygen and oxides to orangered iron oxide. The water basically rusts, this is called corrosion.

Almost all metal experiences corrosion when exposed to oxygen but other than creating a protecting layer rust is disturbing the metal. It is easier for oxygen to connect with hydrogen and dissolves with water molecules and Iron to Ironhydroxid.

FE² +2 OH = FE (OH)2

This mixture connects again in contact with air and its containing oxygen and creates layers of Ironochre. Such brownish crustations are not necessarily dangerous for humans but they of course change the habitat for waterliving plants and animals

TOUGH STUFF - QUESTIONS

1) dip your finger into the water, but don't swallow it: what does the water at the GZ tastes like? Describe in your own words what strucks you, what the taste can be compared with and why.

2) touch different rocks below the waterfall with your magnet and tell me about the reactions.

3) walk along the path to waypoint 2 and tell me if you still can detect iron ore. how far from the waterfall is ironore still detectable? how would you tell it is ironore (compare and describe)? 

4) post a picture of ground zero where you show us the "sign of horns".

Additional Hints (No hints available.)