Essener Münster - Der "Ruhrsandstein-Dom" EarthCache

Beschreibung

Essener Münster - Der "Ruhrsandstein-Dom"

Das Essener Münster ist die Bischofskirche des Bistums Essen, des sogenannten „Ruhrbistums“, am Burgplatz in der Innenstadt von Essen. Es trägt das Patrozinium der heiligen Cosmas und Damian und der Jungfrau Maria und wird auch Essener Dom genannt. Bis heute werden im Domschatz bedeutende Kunstwerke, wie z.B. die "Goldene Madonna" aufbewahrt. Mehrmals wurde die Kirche wieder neu aufgebaut und man verwendete hierbei Ruhrsandstein. Als Ruhrsandstein wird ein entlang der Ruhr in Nordrhein-Westfalen, Deutschland vorkommender Sandstein bezeichnet, der als Baumaterial vielfältige Verwendung findet. Geologisch betrachtet ist der Dom sehr interessant, da man eine Vielzahl von unterschiedlichen Merkmalen zum Sandstein entdecken kann.

Sandstein wird in der Geologie als Sedimentgestein bezeichnet, dass durch einen Ablagerungsprozess im Meer und anschließener Verfestigung entstanden ist. Das Material aus dem Sandstein besteht ist Sand. Sand wird in der Geologie als Lockermaterial bezeichnet, welches durch physikalische und oder chemische Prozesse in Form von Gesteinszerkleinerung bzw. -auflösung entstanden ist. Umgangssprachlich auch Verwitterung genannt. Die kantigen bis abgerundeten Körner haben einen Durchmesser zwischen 0,063mm und 2mm. Die Sandkörner bestehen in der Regel hauptsächlich aus Quarz. Weitere Bestandteile neben Quarz können z.B. Glimmer, Calcit oder erzhaltige Minerale sein.

Die Entstehung von Sandstein liegt dabei schon sehr lange zurück. In der Kreidezeit zwischen 130 bis 65 Millionen Jahren fand die Sedimentation in der Oberkreide statt, indem Sand unterschiedlicher Korngrößen durch Wind, Wasser und Eis transportiert wurde. Die Ablagerung erfolgte durch die Schwerkraft in Schichten. Mittels Diagenese, also die Verfestigung des Materials durch Druck, wurde das Sediment entwässert und das Lockermaterial verfestigt. Die anschließende Zementation sorgte dafür, dass die einzelnen Körner sich bindeten. Bindemittel waren Ton, Kalk, Kiesel oder Kalkspat. Diese Masse wurde durch Ausfällung der gelösten Stoffe dann zu Zement und ließen aus Sand, dem Lockermaterial, ein Festgestein in Form von Sandstein entstehen.

(von Mensch bearbeiteter Sandstein an einer Fassade)

Grundsätzlich besitzt Sandstein aus Quarzsand im Gesamtbild eine weiß bis hellgraue Farbe. Die Färbung von Sandstein kann jedoch sehr variieren. Grund dafür sind die mineralischen und organischen Beimengungen. So variieren die Farben von gelb bis brau, rot, grün und blau bis schwarz.

Farbe (gelb bis braun)

Gelblich bis bräunlich gefärbter Sandstein beruhen auf Beimengen von Limonit (Brauneisenstein), der hauptsächlich in Form von Schlieren oder in konzentriert angeordneten Ringen (Liesegangschen Fällungsringen) auftritt. Seltener fein verteilt oder in kleinen Kugeln.

Farbe (rot)

Die rote Farbe des Sandsteins entsteht infolge von Hämatit, einem Eisenmineral, dass die Quarzsandkörper mit einer dünnen Haut umschließt. Durch Bedingungen wie Luft und Wasser, fangen diese Eisenminerale schnell an zu oxidieren und es sieht so aus, als oder der Sandstein "rostet".

Farbe (grün)

Der Sandstein verfärbt sich grün, wenn Beimengen von Glimmer und im speziellen Glaukonit enthalten sind. Das Glaukonit geht aus der Umwandlung von Tonmineralen hervor. Die Farbe reicht von matt bis glänzend. Die Farbe kann auch mal ins Blaue übergehen.

Farbe (blau bis schwarz)

Eine Verfärbung von blau bis schwarz sind zum einen Kohlenstoffe und Bitumen und zum anderen organische Einschlüsse von z.B. Pflanzenresten verantwortlich. Es entstehen dunkle Flitter (Späne), Überzüge oder Häutchen. Mit den Jahren verändert sich das Gestein auch an der Oberfläche in die Farben grau bis schwarz. Grund hierfür sind allerdings Einflüsse aus der Atmosspähre, denn Verbindungen aus Schwefel, Stickstoff oder Ruß in der Luft setzen sich an der Oberfläche ab. Dies resultiert aus der Verbrennung von Kohle und Erdöl.

(von Mensch bearbeiteter Sandstein an einer Fassade)

Typisch für Sandstein sind seine Eigenschaften als Sedimentgestein. Anders als magmatisches Gestein, welches sich durch abkühlungsbedingtes Erstarren charakterisiert, haben Sedimentgesteine richtungsabhängige "mechanische" Eigenschaften. Grund dafür ist die Entstehung in Form von Schichten. Sedimentgestein entsteht, in dem sich weitere Ablagerungen als neue Schicht mit sehr hohem Druck auf bestehende Schichten niederlassen. Infolge dessen bilden sich nach und nach mächtige, geschichtete Sandsteinbänke. Dieser Prozess entsteht fortlaufend über tausende von Jahren bis es zu einer Verfestigung kommt. Jede neue Schicht besteht dabei wieder aus einer neuen Zusammensetzung von Sand und Mineralien, sodass bei Verwitterung klar abgegrenzte Schichten zu erkennen sind. Eine Fließrichtung entsteht. Und hier unterscheidet sich auch die Festigkeit des Sedimentgesteins. Sedimentgestein besitzt eine höhere Festigkeit senkrecht zur Schichtung als parallel zur Schichtung. Grund hierfür sind Hohlräume oder Klüfte, die mit eingeschlossen worden sein können und die unter Berücksichtigung eines großen Porenvolumens im Sandstein dann als sehr unstabil gelten.

Neben dieser Eigenschaft ist jedoch auch immer die Ausprägung der Zementation mittels Bindemittel ausschlaggebend. Einen wesentlichen Einfluss auf Festigkeit des Sandsteins stellt somit Rückschlüsse auf das enthaltete Bindemittels dar und deren Konzentration. Sandstein mit wenig Bindemittel ist mürbe und "sandet" ab. Sandstein mit reichlich Bindemittel ist fest und weniger wasseraufnehmend, da das Porenvolumen viel geringer ist. Bindemittel können wie oben schon durch die Farbgebung unterschiedlicher nicht sein. So enthalten ferritische Sandsteine als Bindemittel Eisenoxide, glimmerhaltige Sandsteine als Bindemittel Tonminerale und Kalksandsteine enthalten Calcit, was sich im Raum zwischen den Sandkörner absetzt. Etwas anders verhält es sich beim Sandstein mit hohem Quarzanteil. Die Festigkeit entsteht dabei durch den enormen Druck und die Wiederauffüllung mit Quarz, sodass sich die einzelnen Sandkörner miteinander verbinden. Man bezeichnet diese Art des Zementes auch als kieseliges Bindemittel, was neben einer größeren Festigkeit auch eine Resistenz gegen Verwitterung zeigt. Kalkhaltige Bindemittel haben eine erhöhte chemische Verwitterung, da das Bindemittel wieder ausgewaschen wird. Ähnlich verhält es sich mit tonhaltigen Bindemittel, da diese sehr porös sind somit eine geringere Resistenz gegen Verwitterungseinflüsse haben.

Um diesen Earthcache nun loggen zu dürfen, müssen die nachfolgenden Aufgaben erfüllt werden.

Zur Beantwortung der Fragen benötigt ihr eine Lupe und einen Magnet. Es handelt sich um einen Rundgang um den Dom und angrenzende Gebäude, sodass hier etwas mehr Zeit (30 - 60 Minuten) eingeplant werden muss, um alle Fragen beantworten zu können! Als Belohnung ist es dann auch ein D5 in der Wertung :)

Hinweis bei Aufgabe 7: Direkt am Gebäude ist eine Kamera angebracht. Ihr könnt Euch die Fassade aber auch aus 2-3 Meter Entfernung problemlos anschauen und die Frage beantworten.

A) Suche dir eine Sandsteinfläche an der Außenfassade der Originalkoordinaten deiner Wahl aus und beschreibe mir diese Fläche (Form, Farbe, Größe). Lade das Bild der Fläche mit in deinem Log hoch.

B) Mache ein Foto von dir selbst oder eines persönlichen Gegenstandes vor dem Hintergrund des Essener Münster. Hinweis: Nach den neuen Regeln darf ein Foto wieder gefordert werden und ich finde es gehört beim Earthcache einfach dazu.

Vergleiche die drei Flächen A, B und C anhand ihrer unterschiedlichen Struktur. Erkläre mir wie sich die Struktur unterscheidet und ziehe Rückschlüsse auf das ausgefüllte Porenvolumen. Sortiere nach grob, mittel, fein.

Begib dich an die Ecke hinter dem Eingang zum Domplatz und schaue dir den Sandstein an der Fläche D genauer an. Du findest hier markante Einschlüsse. Bestimme anhand der Farbe um welches Bindemittel es sich handeln könnte. Welche besondere Form haben die Einschlüsse in der Fläche?

A) Schaue dir die Fläche E im Sandstein an. Um welche Schichtung handelt es sich laut Listing und warum?

B) Schaue dir die Fläche F im Sandstein an. Um welche Schichtung handelt es sich laut Listing und warum?

C) Schaue dir die Fläche G im Sandstein an. Anders als bei Fläche F schaust du hier von oben auf den Sandstein drauf und siehst keinen Querschnitt. Beschreibe mir die Struktur und nenne mir ein Gestein, an das dich diese Struktur direkt vom Aussehen her erinnert.

Vergleiche die beiden Flächen H und I miteinander anhand des Anteils an Limonit. Welche Fläche hat einen höheren Anteil an Limonit (Gelbfärbung)?

Schaue dir nun eine besondere Verwitterungsform bei Sandstein an. Beschreibe mir die Fläche J anhand Oberflächenstruktur und Farbe. Prüfe zusätzlich mit einem Magneten, ob hier etwas passiert.

Hier findest du Sandstein, welcher grün verfärbt ist. Handelt es sich nach deiner Meinung um das beschriebene Glaukonit bzw. um Grünsandstein? Hinweis: bitte schaut aus etwas Entfernung aufgrund der dort angebrachten Kamera.

Schicke mir bitte eine Nachricht via Message-Center oder Kontaktformular mit deinen Antworten aus Aufgabe 1 bis 7 unter Angabe des EC's Essener Münster - Der "Ruhrsandstein-Dom" an die in meinem Profil angegebene Adresse. Die Foto's einfach an deinen Onlinelog hängen. Nach dem Absenden der Antworten darfst du auch sofort online loggen. Falls etwas nicht in Ordnung sein sollte, melde ich mich dann bei dir.

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Happy hunting,

dedi1510