Dornstein in Bad Staffelstein
Seit 1999 spielt die Solequelle hier im Kurpark von Bad Staffelstein eine bedeutende Rolle.
Es handelt sich bei dem Gradierwerk um ein doppelflügeliges Gradierwerk. Dieses wird auch „Freiluftinhalatorium“ genannt, da die Zerstäubung der Heilsole bewirkt, dass rund um beide Gradierwerke ein gesundheitsförderliches Klima entsteht. Die Bad Staffelsteiner Sole bildet seit Jahren die Grundlage für das Heilbad in der Obermain Therme.
Beide Gradierwerke sind aus Holz gebaut, da Holz perfekt dazu geeignet ist, die salzhaltige Atmosphäre der Gradierwerke für lange Zeit unbeschadet zu überdauern. Wäre hier z.B. Metall verwendet worden, wäre alles sehr schnell "verrostet".
Der Salzgehalt beträgt 25 % und liegt damit nur knapp unter den Werten des Toten Meeres von 28%.
Das Gradierwerk mit einer Grundfläche von 687,50 Quadratmetern wurde 1999 inmitten des Kurparks gebaut und dient ausschließlich medizinischen Zwecken. Das ca. 55 Meter lange, 12,5 Meter breite und elf Meter hohe Bauwerk enthält eine Schwarzdornfläche von 1200 m2.
Wie funktionieren die Gradierwerke in Bad Staffelstein?
Die in der Obermain Therme aufbereitete Sole wird mit einer Konzentration von 3 % durch eine unterirdische Druckleitung in die „Keller“ der beiden Gradierwerke befördert. Von dort wird die Sole in hölzerne Rinnen gepumpt, die sich unter den Dächern der Gradierwerke befinden.
Am oberen Rand sind kleine Aussparungen angebracht, sogenannte „Solerinnen“. Diese sorgen für einen gleichmäßige Verteilung der Sole auf die darunterliegende Schwarzdornfläche.
Sobald die Sole die Schwarzdornreisig-Äste durchdringt, lösen sich kleinste Tröpfchen der Sole in der Luft und es bilden sich Aerosole. Dabei handelt es sich um „zerstäubte“ Sole, die der Luft einen hohen Feuchtigkeitsgehalt mit angereicherten Salzteilchen verleiht.
Bei der Durchrieselung der Sole durch den Schwarzdornreisig entsteht an dem Schwarzdornreisig Dornstein.
Schon gewusst:
In der Vergangenheit war der Zweck von Gradierwerken (auch „Salinen“ genannt), die Sole zur späteren Salzgewinnung durch Verdunstung zu konzentrieren.
Hier in diesem Gradierwerk werden pro Stunde etwas 10 bis 12 Kubikmeter Sole umgewälzt. Während das Wasser beim Gradierprozess verdunstet, bleibt der Salzanteil erhalten. Durch den Verdunstungsprozess steigt der Salzgehalt der Gradiersole und erreicht dabei die maximale Konzentration von ungefähr 25 %.
Exkurs: Wie ist Salz entstanden?
Eigentlich gibt es auf unserem Planeten keinen wichtigen Rohstoff, der unbegrenzt zur Verfügung steht. Doch einen lebenswichtigen Rohstoff gibt es, der auch in Zukunft immer ausreichend vorhanden sein wird: Salz – das weiße Gold.
Experten schätzen, dass in allen Salzstöcken zusammen 100 Billionen Tonnen des Gewürzes lagern. Pro Jahr werden davon ziemlich genau 240 Millionen Tonnen abgebaut.
Es gibt also allein unter Tage genug Salz für mehr als 400.000 Jahre. Dazu kommt noch das Salz in den Weltmeeren. Dort ist noch einmal das Vierhundertfache dieser Menge gelöst. Allein die Menge in den Meeren könnte das gesamte Festland mit einer 150 Meter dicken Salzschicht bedecken.
Vom Meer in die Berge
Alles Salz kommt aus dem Meer. Das teure Himalaja-Salz ebenso wie das gewöhnliche Streusalz, das in den Alpen oder in den Salzstöcken Niedersachsens abgebaut wird. Doch wie kann es sein, dass der gleiche Rohstoff in den Meeren verteilt ist und an anderer Stelle mehrere Hundert Meter unter der Erde lagert?
Es beginnt vor 4,5 Milliarden Jahren: Damals ist unser Planet noch ganz jung. In seinem Innern und auf seiner noch flüssigen Oberfläche geht es heiß her. Nur ganz langsam kühlt die äußerste Schicht ab. Es bildet sich eine dünne Kruste. Unzählige Vulkane speien unaufhörlich Lava aus.
Mit der heißen Schmelze werden auch schon die chemischen Elemente an die Oberfläche befördert, aus denen sich später das Salz bildet. Irgendwann kühlt die Atmosphäre ab, Wasserdampf kondensiert, es fängt an zu regnen – wahrscheinlich über einen Zeitraum von vielen Millionen Jahren.
Der Regen löst die Salze aus den noch jungen Gesteinen. Über Flüsse und Bäche werden sie in das Urmeer transportiert. Nach und nach sammelt sich so immer mehr Salz in den Weltmeeren.
Und dann passiert das, was wir auch heute noch im Toten Meer beobachten können: Ein Teil des Urmeeres wird von einer Landzunge abgetrennt. Ohne Zufluss aus den anderen Meeren und auch ohne frisches Wasser aus Flüssen und Bächen.
Über Jahrtausende hinweg verdunstet das Wasser aus dem entstandenen Binnenmeer. An seinem Grund setzen sich im Laufe der Zeit verschiedene Salze ab. Erst Kalk, dann Gips und schließlich das Natriumchlorid, aus dem unser Salz besteht. In jedem Jahr wächst diese Schicht um mehrere Zentimeter.
Irgendwann hat die Sonne auch den letzten Tropfen Wasser aus diesem Meer verdunstet. Die Salzschicht kann nun mehrere hundert Meter dick sein.
Nun hat der Wind für einige Millionen Jahre freies Spiel. Er bedeckt die Salzschicht mit Sand und Ton. Insgesamt liegt irgendwann eine mehrere Kilometer mächtige Schicht auf dem Salz. Unter dem immensen Druck formt sich dann die so typische Form der Salzstöcke.
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.
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 mehrere 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.
Die Entstehung von Dornstein
Um eine möglichst große Oberfläche zu schaffen, ist hier in den Gradiertürmen von Bad Staffenstein 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%.
Schon gewusst? Dornstein kann bis zu einer Stärke von ca. 10 cm wachsen.
Vereinfacht gesagt ist Dornstein eine Inkrustation, die sich auf den Dornen des Gradierwerks absetzt, bestehend aus kohlensaurem Kalk, kohlensaurer Magnesia-, Eisen- und Manganhydroxyd
Quellen:
www.bad-staffelstein.de/de/tourismus/gesundheit-wellness/kurpark.php
https://de.wikipedia.org/wiki/Dornstein
Um diesen EarthCache loggen zu können, beantwortet mir bitte folgende Fragen
Aufgabe 1
Schau dir die beiden Gradierwerke an und ermittle, wie stark sich zum Zeitpunkt deines Besuches Dornstein an den Schwarzdornreisig-Ästen erkennen lässt und wie sich dieser optisch darstellt (ungefähre Größe in mm, Farbe, Formen).
Aufgabe 2
Fühle - schaue - beobachte: Schau dir die Dornsteinausfällungen an und beschreibe, wie sich die Oberfläche anfühlt. Kleine Hilfe: ist sie glatt oder rauh, ist sie eben oder gewellt, ist sie klumpig oder gleichförmig). Gibt es eventuell Bereiche in den geschichteten Schwarzdornreisig-Ästen, die mehr oder weniger Dornsteinausfällungen haben? Unterscheiden sich die Farben dabei? Bitte breche nichts von den Schwarzdorn-Ästchen ab.
Aufgabe 3
Wo glaubst du, ist der Salzgehalt höher? Am Gradierwerk direkt oder einige Meter entfernt von ihm? Worauf stützt du deine Vermutungen? Kleine Hilfe: atme am Gradierwerk sowie einige Meter entfernt mehrmals ein und aus
Aufgabe 4:
Bitte ladet ein Foto von Dir oder deinem GPS auf welchem Du (oder dein GPS oder Maskottchen) mit BEIDEN Gradierwerken zu sehen sind im Log mit hoch.
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