Pfarrkirche St Johann : Eisen auf Reisen EarthCache

 Die Basilika St. Johann ist die katholische Kirche der St. Johanner Altstadt. Bis ins späte 19. Jh. war sie die einzige katholische Pfarrkirche im Bereich der heutigen Großstadt Saarbrücken. Als Mutterkirche aller späteren Pfarrkirchen wurde ihr 1975 von Papst Paul VI. der Ehrentitel „Basilika“ verliehen.

Mit diesem Cache wollen wir dir zeigen, woher die Farbe der Steine, die zu seinem Bau verwendet wurden, kommt.

 La basilique Saint-Jean est l'église catholique de la vieille ville de Saint-Jean. Jusqu'à la fin du 19e siècle, elle était la seule église paroissiale catholique dans le secteur de l'actuelle grande ville de Sarrebruck. En tant qu'église mère de toutes les églises paroissiales ultérieures, le titre honorifique de « basilique » lui a été attribué en 1975 par le pape Paul VI.

Au travers de cette cache, nous vous proposons de découvrir l'origine de la coloration des pierres qui ont servi à sa construction.

 Sandstein
Sandstein ist ein detritisches Sedimentgestein, das durch die Akkumulation und Zementierung (oder Diagenese) von Sandkörnern entstanden ist. Diese Sandkörner bestehen häufig aus Siliziumdioxid (Quarz, manchmal aber auch aus Feldspatkörnern und schwarzem Glimmer), können aber auch andere Kompositionen  haben.

Sandstein kann je nach den Mineralien, die in den Sedimenten enthalten sind, aus denen er besteht, sehr unterschiedliche Farben annehmen.

 Grès
Le grès est une roche sédimentaire détritique formée par l'accumulation et la cimentation (ou diagenèse) de grains de sable. Ces grains de sable sont souvent composés de silice, (quartz, mais parfois de grains de feldspath et de mica noir), mais peuvent avoir d'autres compositions.

Le grès peut prendre des couleurs très différentes en fonction des minéraux contenus dans les sédiments qui le composent.

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 Buntsandstein
Der Name „Buntsandstein“ bezeichnet keinen bestimmten Gesteinstyp, also keinen buntgefärbten Sandstein eines beliebigen Alters, sondern Gesteinsabfolge der Untertrias, die aus Sandsteinen, aber auch Silt- und Tonsteinen sowie bisweilen auch Kalksteinen und Gipsgestein aufgebaut ist.

Zur Zeit des Buntsandsteins (zw. 251 und 243 Mio. J. vor Heute) nahm das „Germanische Becken“ die Abtragungsprodukte von den Hochgebieten in seiner Umgebung auf.  Während dieser Zeit herrschte im diesem Becken ein kontinentales, semiarides bis arides Klima mit relativ hohen Temperaturen. Abgelagert wurden vor allem Sedimente, die aufgrund oxidierender Bedingungen häufig „bunt“, d.h. häufig rot gefärbt sind und meist weit verzweigte Flusssysteme und ausgedehnte Überflutungsebenen repräsentieren.

 Buntsandstein
Le terme « Buntsandstein »  ne désigne pas un type de roche particulier, c'est-à-dire un grès bigarré d'un âge quelconque, mais une succession de roches du Trias (germanique) composées de grès, mais aussi de silts et d'argiles, et parfois de calcaires et de roches gypseuses. 

Pendant la période du Buntsandstein (-251 à -243 Ma), le « Bassin Germanique » recevait les produits de l'érosion des hautes régions qui l'entouraient. À cette époque, ce bassin a connu un climat continental, semi-aride à aride, avec des températures relativement élevées. Les sédiments déposés étaient principalement des sédiments qui, en raison de conditions oxydantes, sont souvent « colorés », c'est-à-dire souvent de couleur rouge, et représentent généralement des systèmes fluviaux très ramifiés et de vastes plaines inondables.

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 Diagenese
Die Diagenese ist der geologische Prozess der Gesteinsbildung, den Lockersedimente durchlaufen, wenn sich aus ihnen Sedimentgesteine bilden. Hierbei spielen vor allem zunehmender Druck und zunehmende Temperatur eine Rolle. Mit zunehmender Bedeckung geraten die Sedimente unter immer höheren Druck. Dabei werden die Sedimente verdichtet und entwässert. Zugleich erhöht sich die Temperatur leicht. Durch Lösung von Mineralen (vor allem Karbonaten, z. B. Kalk), Stoffdiffusion und Kristallneubildung wird das lockere Material dabei verfestigt. Aus lockerem Sand wird so fester Sandstein.

 Diagenèse
La diagenèse est le processus géologique de formation des roches par lequel passent les sédiments meubles lorsqu'ils se transforment en roches sédimentaires. Ce sont surtout la pression et la température croissantes qui jouent un rôle dans ce processus. Avec l’augmentation du recouvrement, les sédiments sont soumis à une pression de plus en plus élevée. Les sédiments sont alors compactés et drainés. Parallèlement, la température augmente légèrement. Le matériau meuble se solidifie par la dissolution de minéraux (surtout des carbonates, par exemple du calcaire), la diffusion de matière et la formation de nouveaux cristaux. Le sable meuble se transforme ainsi en grès solide.

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Die rote Farbe

Bild: Didier Zitter (Loulousoleil)      

• Die Farbe entsteht in Wüsten;
• Die Farbe Rot wird mit feuchtwarmen Klimazonen in Verbindung gebracht;
• Die rote Farbe entsteht in warmen Klimazonen mit kontrastierenden Jahreszeiten;
• Rote Sedimente entstehen durch Umschichtung bereits vorhandener roter Ablagerungen;
• Die rote Farbe entwickelt sich während der Diagenese.

 La couleur rouge
Lors des 150 dernières années, de nombreuses interprétations ont été proposées pour expliquer la couleur rouge des roches détritiques et en particulier la couleur rouge des grès. Cette couleur provient bien sûr d’un minéral, le fer, qui a subi une oxydation. Sans fournir une explication détaillée pour chacune de ces interprétations, ci-dessous les plus typiques :

• la couleur nait dans les déserts ;
• la couleur rouge est liée à des climats chauds et humides ;
• la couleur rouge est formée sous des climats chauds à saisons contrastées ;
• les sédiments rouges sont issus du remaniement de dépôts rouges préexistants ;
• la couleur rouge se développe lors de la diagenèse.

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 Die Zustände des Eisens und ihre Auswirkungen: Oxidation, Reduktion, Ausfällung, Rötung, Färbung...

Bild: Didier Zitter (Loulousoleil)      

Die Oxidation von Eisen  (Eisen(III)-Fe³⁺), die aus der Verwitterung von Eisenmineralien hervorgeht, ist die Ursache für das rote Pigment im Gestein.

Im Falle des Sandsteins von Buntsandstein handelt es sich bei dem Eisenmineral um Glimmern und bei dem Pigment um Hämatit. Der Hämatit Fe₂O₃), der aus den Glimmern gebildet wird, bleibt nicht an der Stelle der Elternkörner lokalisiert. Er wandert, indem er sich zwischen benachbarte Minerale einschleicht. Dieser Diffusionsprozess wird als Rubefizierung bezeichnet und führt zur Färbung des Sandsteins.

In allen roten Formationen können graue oder grünliche Flecken mit unterschiedlicher Abgrenzung und Ausdehnung entstehen, die gemeinhin als "verfärbte Stufen" bezeichnet werden. Das bunte Aussehen vieler roter Sandsteine ist das Ergebnis von Verfärbungsphänomenen. Die Ursache für diese Verfärbung ist die Reduktion der Eisenoxide (Fe³⁺), die für die Farbe des Sandsteins verantwortlich sind, und die daraus resultierende Ausschwemmung von Eisen(II)-haltigen (Fe²⁺) Stoffen durch Perkolation.

Es kann vorkommen, dass diese Ausscheidung unvollkommen ist und sie (die Eisenoxide) am Rand des verfärbten Fläche wieder ausfallen. Dies führt zu einer Intensivierung der roten Farbe in dem pigmentierten Fläche, an den sich nahtlos der verfärbte Fläche anschließt. Der Kontakt zwischen den beiden Flächen des Sandsteins/der Sandsteine ist manchmal durch kleine Ansammlungen von sehr kleinen Eisenoxiden gekennzeichnet.

 Les états du fer et ses effets : oxydation, réduction, précipitation, rubéfaction, coloration…
L'oxydation du fer (fer ferrique – Fe³⁺ ) issue de l'altération des minéraux ferrifères est à l'origine du pigment rouge des roches.

Bild: Didier Zitter (Loulousoleil)      

Dans le cas des grès du Buntsandstein, il s'agit des micas pour le minéral ferrifère et l'hématite pour le pigment. L'hématite (Fe₂O₃) formée à partir des micas ne reste pas localisée à l'emplacement des grains parentaux. Elle migre en s'insinuant entre les minéraux voisins. Ce processus de diffusion est appelé rubéfaction et au travers de laquelle la coloration du/des grès est perceptible.

Dans toutes les formations rouges peuvent se rencontrer des tâches grises ou verdâtres, de contour et d'extension variable, communément qualifiée de « niveaux décolorés ». L'aspect bigarré de nombreux grès rouges est le résultat de phénomènes de décoloration. À l'origine de cette décoloration se trouve la réduction des oxydes ferriques (Fe³⁺) responsables de la couleur des grès et l'évacuation par percolation de fer ferreux (Fe²⁺) qui en résulte.

Il peut arriver que leur évacuation soit imparfaite et qu'ils re-précipitent (les oxydes ferriques) en bordure de la zone décolorée. Cela se traduit par une intensification de la couleur rouge dans la zone pigmentée à laquelle succède, sans transition, la zone décolorée. Le contact entre les deux zones du/des grès est parfois marqué par de petites accumulations d'oxydes de fer de très petite taille.

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 Sedimentstrukturen
Sedimentstrukturen oder -figuren sind ein wichtiger Indikator für die Transport- und Ablagerungsbedingungen von Sedimenten. Ihre Interpretation wird zum einen durch das Studium der aktuellen Natur und zum anderen durch Experimente im Labor erleichtert. Einige Sedimentstrukturen sind charakteristisch für eine ganz bestimmte Umgebung (Gletscher, Wüste, ...), aber die meisten sind mehreren Ablagerungsmilieus gemeinsam und erfordern die Verwendung zusätzlicher Kriterien für die Interpretation der Paläoumwelt (andere Sedimentfiguren, Fossilien, allgemeiner Kontext).

Der „Buntsandstein“ im Germanischen Becken besteht hauptsächlich aus fluviatilen Ablagerungen.

 Les structures sédimentaires
Les structures ou figures sédimentaires constituent un important indicateur des conditions de transport et de dépôt des sédiments. Leur interprétation est facilitée d'une part par l'étude de la nature actuelle et d'autre part par l'expérimentation en laboratoire. Certaines structures sédimentaires sont caractéristiques d'un environnement bien particulier (glaciaire, désertique,...) mais la plupart sont communes à plusieurs milieux de dépôt et nécessitent l'utilisation de critères complémentaires pour l'interprétation des paléoenvironnements (autres figures sédimentaires, fossiles, contexte général).

Le « Buntsandstein » du bassin germanique est principalement constitué de dépôts fluviatiles.

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 Bettformen 
Bettformen sind  morphologische Elemente, die durch die Wechselwirkung zwischen einer Strömung und kohäsionslosen Sedimenten auf einem Bett entstehen. Wellen (Rippelmarken)  im Sand eines fließenden Stroms und Sanddünen in Wüsten sind beides Beispiele für Bettformen. Die ersten entstehen durch die Strömung im Wasser, die zweiten durch die Luftströmung. Die Formen von Rippelmarken und Dünen sind das Resultat der Strömung, und die Bildung von Bettformen führt zu charakteristischen Schichtungen und Strukturen im Sediment. Die Erkennung von Sedimentstrukturen, die durch Bettformen entstehen, gibt Informationen über die Stärke der Strömung, die Fließtiefe und die Richtung des Sedimenttransports.

 Formes de dépôt
Les formes de dépôt sont des éléments morphologiques créées par l'interaction entre un courant et des sédiments sans cohésion sur un lit. Les ondulations (rides) dans le sable d'un fleuve en crue et les dunes de sable dans les déserts sont toutes deux des exemples de formes de lit. Les premières sont formées par le courant dans l'eau et les secondes par la circulation de l'air. Les formes des rides et des dunes sont le résultat du courant, et la formation de formes de dépôt entraîne des stratifications et des structures caractéristiques dans les sédiments. La reconnaissance des structures sédimentaires formées par les formes de dépôt donne des informations sur la force du courant, la profondeur de l'écoulement et la direction du transport des sédiments.

Quellen - Références – References

Saarbrücken im Saarland - www.regionalgeschichte.net/saarland/saarbruecken
Eléments de sédimentologie et de pétrologie sédimentaire - www.geolsed.ulg.ac.be
Die Trias im Germanischen Becken - www.geologie.uni-halle.de
Contribution à l'étude de la diagenèse des grès - www.persee.fr/doc/sgeol_0302-2684_1979_mon_59_1
Diagenese - www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie
Entstehung des germanischen Buntsandsteins - www.zobodat.at

 Von den angegebenen Koordinaten aus bist du nicht weit von der bronzenen Eingangstür der Basilika entfernt. Achte auf die Bausteine wie auf dem Bild unten.

 Depuis les coordonnées indiquées, vous vous trouverez non loin de la porte d’entrée en bronze de la basilique. Observez les pierres de construction comme sur la photo ci-dessous.

Bild: Didier Zitter (Loulousoleil)         

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1. Welche Farbe haben die Steine A und C insgesamt und was kannst du daraus schließen?
2. Fällt dir an Stein B etwas Besonderes auf und wie würdest du es erklären?
3. Was stellst du an der Oberfläche von Stein D fest und wie kannst du die Prozesse, die dazu führen, erklären?
4. Was siehst du auf der Oberfläche von Stein E und woher kommt deiner Meinung nach die Strömung?
5. Seit Juni 2019 steht es einem EC Besitzer wieder frei, ein Bild als Beweis des Besuches zu fordern. Ein Bild von sich selbst oder eines persönlichen Gegenstandes vor dem Hintergrund des besuchten Ortes (mit dem Log oder mit Ihren Antworten).

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1. Quelle est la couleur d’ensemble des pierres A et C et que pouvez-vous en déduire ?
2. Remarquez-vous quelque chose de particulier sur la pierre B et comment l’expliqueriez-vous ?
3. Que constatez-vous sur la surface de la pierre D et comment expliquez ce/ces phénomène/s ?
4. Que voyez-vous à la surface de la pierre E et d'où vient le flux selon vous ?
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