Dornstein an der SoleArena Bad Essen
Dieser EarthCache ist dem Dornstein gewidmet.
Hier im Gradierpavillon „SoleArena“ Bad Essen ist Dornstein – auch Salinenstein genannt – gut erkennbar.
Gradierwerke
Gradierbauten (z.B. Gradierwerke oder Gradierpavillone) wurden auch Leckwerke oder Salinen genannt und waren technische Einrichtungen zur Gewinnung von Salz.
In mehreren Durchgängen rieselte die Sole (= das salzhaltige Wasser) herab.
Das Verb „gradieren“ bedeutet einen Stoff in einem Medium (auf)konzentrieren. In einem Gradierwerk wird der Salzgehalt im Wasser erhöht. Auf diese Weise gewann man hochgradige, stark gesättigte Sole, aus der man durch Erhitzen Salz herauskristallisierte. Gradierwerke wurden im Laufe der Zeit zunehmend als Freiluftinhalation und zur therapeutischen Anwendung genutzt.
Der Gradierpavillon hier in Bad Essen dient übrigens nicht der Salzgewinnung, sondern es wird nur der heilsame Nebeneffekt genutzt: der Inhalation der „meeresähnlichen“ Brise.
Wenn man salzhaltige Luft inhaliert (also tief einatmet), spürt man schnell die schleimlösende Wirkung. Besonders für Asthmatiker oder bei Bronchitis hat solehaltige Luft eine reizmildernde Wirkung. Aber auch für gesunde Menschen soll das inhalieren hier im Gradierpavillon Ermüdung vorbeugen und sich positiv auf Kreislauf, Gefäße und das Herz auswirken.
Zeitlich gesehen gibt es keine Einschränkungen: man kann ruhig etwa 30 Minuten inhalieren und dieses mehrmals pro Woche wiederholen.
Was ist Sole?
Sole ist eine wässrige Lösung von Salzen, die mindestens 14 g gelöster Stoffe pro 1 kg Wasser enthält. Der Begriff Sole wird auch heute noch hauptsächlich für entsprechend konzentrierte Natriumchlorid-Lösungen verwendet.
Die Bad Essener Sole ruht seit 220 Millionen Jahren in 800 Metern Tiefe, geschützt vor Umwelteinflüssen, unter dem Ort. Mit ihrem besonderen Mineralgehalt von 31,8 % ist unsere Sole Europas mineralreichste Solequelle. Damit liegt der Salzgehalt noch über dem durchschnittlichen Salzgehalt des Toten Meeres!
Die volle Wirkung entfaltet die Bad Essener Sole hier in der „SoleArena“, einem in ganz besonderer baulich und architektonisch umgesetzten Form eines Gradierwerks.
Dieses Gradierwerk entstand 2010 anlässlich der Landesgartenschau und ist das ganze Jahr geöffnet und kostenfrei zu besichtigen.
Das flüssige Salz rieselt hier über sechs Meter hohe Schwarzdornwälle. Außerdem kann man die zerstäubte Sole sehr schön erkennen, da sie aus vielen, in den Boden eingelassenen Düsen als feiner Nebel zerstäubt austritt.
Geologische Grundlagen für die Entstehung des Solewassers
Im Laufe der Erdgeschichte wurden Gebirge aufgefaltet und wieder abgetragen, Gesteine durch Verwitterungsprozesse zersetzt. Dabei werden die Salze aus den Gesteinen herausgelöst und über Bäche und Flüsse in das Meer transportiert.
Natürliche Solequellen finden sich oft im Dachbereich von Salzstöcken, im Ausstrich salinarer Gesteinsfolgen sowie von tektonischen Verwerfungen, die mit solchen Salinarfolgen in Verbindung stehen.
Was ist eine Solequelle?
Das Wort „Sole“ entstammt aus dem spätmittelhochdeutschen Wort „sul“ oder „sol“ = Salzbrühe; also eine Salz-Wasser-Lösung.
Sole ist beispielsweise Regenwasser oder Grundwasser mit einem großen Anteil an Natrium- und Chlorid-Ionen. Das Regenwasser was auf die Erde trifft, sickert durch verschiedene Gesteinsarten bevor es sich mit Mineralien aus der Tiefe anreichert. Diese Ionenanreicherung erfolgt innerhalb von Salinarfolgen, also beim Kontakt des Grundwassers mit dem Steinsalz. Dieser Prozess oder Kontakt kann viele hunderte Meter unter der Erdoberfläche geschehen. Das leicht wasserlösliche Steinsalz wird vom Grundwasser (geologische Bezeichnung: Formationswasser) leicht abgelaugt, also abgetragen werden. Das Wasser löst also natürliche Mineralstoffe aus der Erde bevor es wieder zu Tage tritt.
Natrium-Chloridwasser kann auch entlang größerer Störungen in salzferne Gebiete eindringen (das nennt man Solewanderung) oder bis zur Oberfläche als Solequelle aufsteigen und zu Tage treten. Hier in Bad Essen ruht die Sole in 800 Metern Tiefe – bei völliger Dunkelheit.
Eine Solequelle ist eine natürliche Quelle mit Wasser, das einen natürlichen Salzgehalt von mindestens 10 g/l aufweist.
Vereinfacht gesagt: Sole besteht aus Steinsalz, Mineralien und natürlich Wasser.
Die Bad Essener Thermalsole
Die Bad Essener Thermalsole sprudelt seit 1991 und wird als heilkräftige Sole für diverse Badeanwendungen (z.B. Stoffwechselheilbäder) genutzt.
In Bad Essen wird übrigens das Bad Essener Urmeersalz aus der mineralhaltigen Sole gewonnen. Dieses dient der Gesundheit und dem Genuss, denn es wird weltweit exportiert.
Übrigens kannst du das solehaltige Quellwasser „schmecken“ wenn du das an den Schwarzdornreisig herunterrieselnde Wasser auf deinen Finger tropfen lässt und probierst.
Die Entstehung von Dornstein
Um eine möglichst große Oberfläche zu schaffen, ist hier in der Bad Essener SoleArena Schwarzdornreisig gestapelt worden. Es entsteht ein richtiger Nebel, wenn das Solewasser den Schwarzdornreisig durchrieselt und unten wieder aufgefangen wird. An den Zweigen entsteht Dornstein quasi als Nebenprodukt des Gradierpavillons. Es ist eine Ausfällungsreaktion der Inhaltsstoffe der Sole.
An den waagerecht übereinander gestapelten Reisigbündeln lagern sich Carbonate von Calcium und Magnesium sowie Calciumsulfate ab (CaCO3 , MgCO3 und CaSO4 ).
Es entsteht so um das Holz herum Schicht für Schicht ein „Steingebilde“ und man kann im Laufe der Zeit Dornstein wachsen sehen.
Dieser Prozess erstreckt sich nicht über Jahrhunderte sondern er ist geologisch gesehen relativ zeitlich und somit stark gerafft.
Die Geschwindigkeit hängt insbesondere von der Berieselungsgeschwindigkeit ab, ebenso vom Anteil der leicht ausfällbaren Stoffe.
Weitere Faktoren sind das Wetter bzw. die Windgeschwindigkeit, denn für die chemische Reaktion wird Sauerstoff benötigt, also darf es nicht zu feucht sein und eine Luftbewegung sollte stattfinden.
Außerdem steigt die Reaktionsgeschwindigkeit bei Temperaturzunahme. Die leicht orange-rote bis bräunliche Färbung bewirken Mangan und Eisen.
Des Weiteren werden in geringen Mengen Bromide und Chlorid freigesetzt und an die Umgebungsluft abgegeben. Durch das mehrmalige Durchlaufen wird die Sole also von den Verunreinigungen immer reiner geklärt und durch die Verdunstung konzentrierter, bis zu einem Sättigungsgrad von fast 30%.
Calcium-Sulfat CaSO4 verwendet man z.B. in der Bauindustrie oder in der Medizin (für stabile Verbände) und ist dir bestimmt unter der geläufigeren Bezeichnung „Gips“ bekannt.
Übrigens: Dornstein kann bis zu einer Stärke von ca. 10 cm wachsen. Dieses Wachstum erfolgt aber nur in Bereichen, in denen die Sole den Schwarzdorn ständig durchrieselt. Fehlt diese Durchrieselung beispielsweise über einen längeren Zeitraum (z.B. weil eine der kleinen Düsen, die das Solewasser oben gezielt durch den Schwarzdorn leiten, defekt ist) kommt mangels Durchwässerung wieder die ursprüngliche, braun-schwarze Farbe des Reisigs zum Vorschein und der Prozess des Dornsteinaufbaus ist unterbrochen.
Chemisch betrachtet ist Dornstein eine Inkrustation, die sich auf den Dornen des Gradierwerks absetzt, bestehend aus kohlensaurem Kalk, kohlensaurer Magnesia-, Eisen- und Manganhydroxyd.
Aus geologischer Sicht handelt es sich bei Dornstein um ein Karbonat-Sediment.
Im Inneren der SoleArena findest du einige Sitzmöglichkeiten. Hier kannst du die Solenebel inhalieren und zum Beispiel die EarthCache-Fragen beantworten. Falls du an darüber hinausgehenden Informationen zur Sole interessiert bist, findest du eine Infotafel ca. 25m vom Gradierpavillon entfernt. Diese ist aber nicht zwingend für die Beantwortung der Fragen nötig und gibt nur fakultativ weitere Informationen.
Quellen: wikipedia.de sowie mineralienatlas.de sowie www.badessen.info/aktiv-gesund/bad-essener-sole
Um diesen EarthCache zu loggen beantworte folgende Fragen:
Aufgabe 1
Schau dir den Gradierpavillon an und ermittle (z.B. unter zur Hilfenahme eines kleinen Zentimetermaßes), wie stark sich zum Zeitpunkt deines Besuches Dornstein an den Schwarzdornreisig-Ästen erkennen lässt und wie sich dieser optisch darstellt (ungefähre Größe in mm, Farben, Formen).
Aufgabe 2
Fühle - Taste - Schaue: berühre vorsichtig die kleinen Ästchen mit den Dornsteinausfällungen und beschreibe bitte mit eigenen Worten, wie sich deren Oberfläche anfühlt (z.B. glatt/rau/glitschig/eben/gewellt/leicht brüchig/stabil/fest). Bitte brich dabei nichts ab.
Aufgabe 3
Schaue nach oben und unten sowohl außerhalb des Gradierpavillions als auch im Inneren des Pavillions: gibt es irgendwo Bereiche in den geschichteten Schwarzdornreisig-Ästchen, die mehr oder weniger Dornsteinausfällungen haben? Unterscheiden sich die Farben dabei? Worauf begründen sich diese Farbunterschiede deiner Meinung nach?
Aufgabe 4
Wo glaubst du, ist der Salzgehalt höher? Im Außenbereich oder im Innenbereich der SoleArena? Worauf stützt du deine Vermutungen? (Kleine Hilfe: schau auch einmal auf den „Verbleib“ des Solenebels aus den kleinen Düsen und atme zum Vergleich die Luft innen und außen einmal tief ein).
Aufgabe 5: Bitte ladet ein Foto von Dir, einem persönlichen Teil von Dir oder deinem GPS am Gradierpavillon im Log hoch. Bitte möglichst ohne die Antworten zu spoilern.
Eure Antworten aus den Aufgaben schickt uns bitte über das Message-Center als Nachricht und danach dürft Ihr den EarthCache sofort loggen. Ihr müsst nicht auf eine Logfreigabe warten. Ich werde mich bei euch melden, wenn etwas unklar oder geklärt werden muss.
Viel Spaß