Eisensand ⏳ Magnetit in Paderborn EarthCache

Vielen Dank an Team N51E06 für die Übernahme der Idee und der Unterstützung bei der Umsetzung.

Als Eisensand bezeichnet man umgangssprachlich einen mit Schwermineralien angereicherten Sand, der einen hohen Anteil an Eisenmineralien aufweist. Die Farbe des Sandes ist dunkelgrau oder schwärzlich. Das im Sand vorherrschende Eisenmineral ist Magnetit Fe₃O₄, wobei der reine Eisenanteil je nach Fundort und Qualität bis zu 60 % betragen kann. Zusätzlich können auch noch andere Mineralverbindungen vorhanden sein, wie z. B. Titan(IV)-oxid TiO₂, Vanadium(III)-oxid V₂O₃, Magnesiumoxid und weitere.

Eisen ist nach Aluminium das häufigste Metall in der Erdkruste. Durch vulkanische Aktivität kann es aus den tieferen Bereichen der Kruste oder aus dem oberen Mantel in relativ großen Mengen an die Erdoberfläche transportiert werden, wo es in Form von Eisenmineralen Bestandteil des Lavagesteins wird. An verschiedenen Stellen der Erde sind so vor vielen Millionen Jahren Gebiete mit eisenhaltigem Gestein entstanden und anschließend über lange Zeiträume erodiert.

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Eisensand

Zum Thema des Earthcaches:

Magnetit im Sand kann man nicht nur in der Nähe von Eisenerzlagerstätten finden. Magnetischer Sand - oder auch Eisensand - kommt fast überall auf der Welt vor. Dies liegt daran, dass der Erdkern zu großen Anteilen aus Eisen besteht. Durch vulkanische Aktivitäten wird eisenhaltiges Material verflüssigt und an die Erdoberfläche befördert. Über Jahrmillionen sind so an vielen Stellen der Erde Gebiete mit eisenhaltigem Gestein entstanden. Im Laufe der Jahre wurde dieses Gestein erodiert und durch Flüsse weitläufig verfrachtet. Letztendlich wird es sich auf dem Meeresboden abgelagert haben und hier wiederum im Laufe der Zeit zu Gestein verfestigt. Durch Plattentektonik kamen auch diese wieder an die Erdoberfläche ... ein immerwährender Kreislauf.

Wirtschaftlich bedeutsame und abbaubare Mengen findet man ihn jedoch nur selten (z.B. in Chile, Guatemala, Indonesien, Kanada, Japan und Neu­seeland). Die kleinen, aber schweren Steine oder Körner wurden durch Wind, Wellen und Gezeiten an den Küsten oder in Flussläufen verteilt. Aufgrund ihres größeren spe­zifischen Gewichtes (5,2 g/cm³), als des normalen (Quarz-)Sandes (2,65 g/cm³), lagerten sie sich kon­zentriert ab.

Von den Gesteinen in Norddeutschland kann man davon ausgehen, dass sie im Zuge der vergangenen Eiszeiten von den skandinavischen Gletschern verfrachtet wurden. Aber in manchen Gegenden von Deutschland gibt es auch andere potentielle Quellen: Die Externsteine etwa 20 km nördlich von Paderborn sind Bestandteil der vorwiegend aus Sandsteinen der Unterkreidezeit aufgebauten mittleren Gebirgskette des Teutoburger Waldes. Im Zuge der Gebirgsbildung vor etwa 70 Millionen Jahren wurde der ursprünglich flach lagernde Sandstein im Bereich der Gebirgskette senkrecht aufgepresst. Dadurch entstand diese monumentale Felsengruppe.

Paderborn liegt im Osten von Nordrhein-Westfalen im westlichen Teil von Ostwestfalen. Die Großstadt liegt im südöstlichen Winkel der Westfälischen Tieflandsbucht. Hier steigt die flache Landschaft nach Süden und Osten zur Paderborner Hochfläche an. Die Paderborner Hochfläche ist von ihrem geologischen Aufbau her der südöstliche Abschluss der Westfälischen Bucht. Die Verwendung der Bezeichnung „Bucht“ verweist auf die geologische Entstehung dieser halb von Mittelgebirgszügen umschlossenen Landschaft, sie bildete einmal eine Meeresbucht des Kreidemeeres, deren Form heute noch in der Topografie abzulesen ist.

Quelle: https://de-de.topographic-map.com

Vor etwa 100 Mio Jahren verläuft die Küste des nördlich angrenzenden Meeres wenige Kilometer südlich von Osnabrück und wird heute durch die Sandsteine des Teutoburger Waldes und des Eggegebirges markiert. Im Westteil des heutigen GeoParks lag eine große Flussmündung, die sich trichterartig etwa von Duisburg bis ins nordwestliche Münsterland erstreckte. Unter anderem in der Region Teuteburgerwald und Eggengebirge bildeten sich dadurch in dieser Zeit Strandsedimente. Außerdem bildete sich aus ton- und eisenhaltigen Verbindungen im Flachmeer das Mineral Glaukonit. Der sogenannte Grünsand verwittert an der Erdoberfläche und zurück bleibt ein bräunlicher Sand (die Glaukonitkörner "rosteten" im Laufe der Zeit). Einige Millionen Jahre danach hob sich durch die Plattentektonik der nördliche Teil des Teuteburger Waldes an und in diesen Gebieten wurden Gesteine abgetragen, die als Ton, Mergel und im Westen auch Sand in das sich absenkende Münsterländer Becken verfrachtet wurden. Diese Sande kann man heute noch in unterschiedlichen Konzentrationen in der ganzen Westfälischen Bucht finden.

Kann man magnetischen Sand filtern?

Selbstverständlich sollten für solche Versuche nur geringe Mengen von Sand verwendet werden - oft reichen einige Gramm dafür aus. Und ja man kann den Sand filtern, sogar sehr einfach. Du benötigst dafür nur ein Blatt Papier, einen Magneten und ein kleines Gefäß. Halte das Blatt Papier über eine Stelle mit trockenem (!!) Sand und nähere Dich langsam mit dem Magneten. Jetzt bewegst Du das Blatt ein wenig über dem Sand hin und her. Danach hältst Du das Blatt über ein Gefäß und entfernst den Magneten. Das Mineral fällt nun in das Gefäß, ohne dass Reste an Deinem Magneten verbleiben.

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Begib Dich nun zum Wegpunkt beim „Wasserspielplatz“. Dieser entspricht den Listingkoordinaten. Dort kannst Du im Flußlauf eine kleine Probe des Sandes entnehmen - sieh Dich bitte vor, dass Du dabei nicht ins Wasser fällst. Potentielle Entnahmestellen kannst Du in den angehängten Bildern erkennen. Für die Experimente benötigst Du lediglich einen Magneten, ein Stück Papier und evtl. ein kleines Döschen/eine kleine Plastiktüte für spätere Proben zuhause. Befasse Dich dann mit den unten stehenden drei Aufgaben. Du musst hierfür kein Geologe sein – Deine Auffassungsgabe und Beobachtungen vor Ort sind völlig ausreichend. Aufgabe drei kann mit ein wenig Hausarbeit ohne große Probleme beantwortet werden.
 

1. Suche nach Stellen in der Pader, wo sich der Sand ablagert. Beschreibe in wenigen Worten, wo Du die Stellen gefunden hast und warum sich genau dort der Sand ablagert.

2. Fällt Dir am Sand im Wasser etwas Besonderes auf? Kannst Du eventuell verschiedene Farben erkennen? Woran könnte das liegen? Lies Dir dazu nochmals ganz genau das Listing durch!

3. Zuhause angekommen folgt der praktische Teil. Hierfür ist es notwendig, dass Du den Sand gut trocknen lässt! Nimm dann eine gute digitale Küchenwaage und wiege eine Menge Deiner mitgebrachten Probe ab (~20-50 Gramm sollten ausreichen; das entspricht 1-2 Suppenlöffel bzw. ein Schnapsglas voll mit Sand). Größere Bestandteile (>3mm) kannst Du im Vorfeld aussortieren. Führe nun eine „Filterung“ wie oben beschrieben durch! Um ein möglichst genaues Ergebnis zu erzielen, solltest Du die Filterung 2-3 mal wiederholen. Sobald Deine Filterung kein Mineral mehr liefert, kannst Du zum letzten Teil der Aufgabe gehen.
   
    
   Photos: andi_ilvese

4. Wiege nun den verbliebenen gefilterten Sand ab. Wie hoch war der Prozentsatz an Magnetit in Deiner Probe? Füge bitte dem Log Bilder Deiner Probe sowie den gefilterten Teilen bei!

5. Mache ein Foto von Dir oder einem persönlichen Gegenstand mit dem Wasserspielplatz im Hintergrund. Gemäß Guidelines vom 10. Juni 2019 ist diese eine akzeptable Logbedingung (https://www.gc-reviewer.de/fotobeweis-bei-earthcaches-wieder-zugelassen/ und https://www.geosociety.org/GSA/Education_Careers/Field_Experiences/EarthCache/GSA/fieldexp/EarthCache/guidelines/home.aspx). Logs, bei denen das Foto nicht angehängt ist, werden nach einer Frist von 14 Tagen kommentarlos gelöscht.
   

Deine Antworten zu den Aufgaben schicke mir bitte per Mail oder Message-Center und danach darfst Du den Earthcache sofort loggen. Du musst auf keine Logfreigabe von meiner Seite warten! Ich werde die zugesandten Antworten und Lösungen auf ihre Richtigkeit prüfen und mich ggf. bei Dir melden.