Dieser EarthCache ist dem Dornstein gewidmet.
Hier im Gradierwerk Bad Sassendorf ist Dornstein – auch Salinenstein genannt – gut erkennbar. Komm mit auf eine kleine geologische Reise zur Entstehung von Dornstein und der Bedeutung von Sole.
Um diesen EarthCache loggen zu können, beantwortet mir bitte folgende Fragen
Aufgabe 1
Schau dir das Gradierwerk an und ermittle ggf. unter zu Hilfenahme eines kleinen Lineals, 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 und Formen).
Aufgabe 2
Fühle - schaue - beobachte: Schau dir die Dornsteinausfällungen an und beschreibe, wie sich die Oberfläche anfühlt. Kleine Hilfe: ist sie glatt oder rau, 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? Geh dazu bitte auch einmal in die obere Etage des Gradierwerks und im Vergleich dazu einige Meter vom Gradierwerk entfernt. Kleine Hilfe: atme am Gradierwerk sowie einige Meter entfernt mehrmals ein und aus und schaue dir insbesondere die Armlehnen der aufgestellten Bänke an.
Aufgabe 4:
Bitte ladet ein Foto von Dir oder deinem GPS auf welchem Du (oder dein GPS oder Maskottchen) am Gradierwerk zu sehen bist im Log mit hoch.
Eure Antworten aus den Aufgaben schickt mir 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.
Gradierwerke
Gradierbauten (z.B. Gradierwerke) wurden auch Leckwerke oder Salinen genannt und waren technische Einrichtungen zur Gewinnung von Salz.
In mehreren Durchgängen rieselte die Sole (= das salzhaltige Wasser) herab.
Dabei wurde bei jedem Durchgang der Salzgehalt in der Sole erhöht. Bei einem höheren Salzgehalt gingen nämlich das Sieden der Sole und die Gewinnung von Salz einfacher. Und natürlich auch kostengünstiger. Zum Beispiel benötigte man dadurch weniger Befeuerungsmaterial, weniger Zeit und weniger Personal.
Aber wie erhöht sich denn der Salzgehalt?
Durch das Auftreffen der Solemoleküle auf den Schwarzdorn wird das Molekül gespalten und setzt andere Stoffe wie Sulfate, Karbonate und Eisen frei.
Dazu kommt das Verdunsten von Wasser. Die konzentrierte Sole wird von den Rieseltischen aufgefangen und dem Kreislauf erneut zugeführt, bis der gewünschte Salzgehalt erreicht ist.
Nach einigen Gängen über das Gradierwerk wurde aus 7 bis 9-prozentiger Sole der Salzgehalt in der Sole auf ungefähr 12 – 15 Prozent erhöht. Und an den Schwarzdorn-Ästchen bilden sich dabei kleine Klümpchen an Dornstein. Diese können unterschiedlich dick oder dünn sein.
Was ist Sole überhaupt?
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.
Und wo kommt die Sole überhaupt her?
Wegen der geografischen Lage finden sich in Bad Sassendorf Süßwasser- und Solequellen. Die Sole aus „Bohrung 14“ speist das Gradierwerk und die Börde Therme mit wertvoller Natursole, die aus 414 m Tiefe an die Oberfläche gefördert wird.
Ursprünglich wurden fünf natürliche Solequellen mit einem Salzgehalt zwischen 2% und 8% in Brunnen gefasst. Um den Solefluss zu verstärken, wurden im 19. Jahrhundert Bohrungen niedergebracht.
Heute sprudelt die Sole noch aus Quelle 14, die als Heilwasser ein ganz besonderes Prädikat erfüllt. Naben Natriumchlorid enthält sie Magnesium, Calcium, Eisen, Bromid und weitere Feststoffe. Früher wurde die Sole übrigens auch zu Trinkkuren im Brunnenhaus ausgeschenkt.
Die besondere Geologie von Bad Sassendorf
Die ältesten bekannten Strukturen im Untergrund des Münsterlandes stammen aus dem Devon vor rund 400 Millionen Jahren.
Zu Beginn des Perms (vor 296 bis 253 Millionen Jahren) verschob sich durch die Hebung des Münsterlandes die Gebirgsbildung weiter nach Norden, und das Münsterland wurde selbst zum Teil des Gebirges. Die karbonischen und devonischen Sedimentgesteine wurden bis in große Höhen von etwa 2.000 Metern herausgehoben. Dadurch waren sie der Verwitterung und Verkarstung ausgesetzt.
Vor ungefähr 100 Millionen Jahren, also mitten in der Kreidezeit (vor 145 – 66 Millionen Jahren), senkte sich (vermutlich durch die Gebirgsbildung der Alpen) der Untergrund im Münsterland um ca. 2.000 Meter ab und es bildete sich das sog. „Münsterländer Kreidebecken“; dem größten zusammenhängenden Sedimentbeckens Deutschland. Bad Sassendorf befindet sich im Südosten des Münsterländer Kreidebeckens.
Dieses Kreidebecken ist etwa 150 km lang und 80 km breit und mit Karbonatsedimenten mit einer Mächtigkeit von über 2000 m gefüllt. Das Grundwasser im Kalkstein-Aquifer ist salzig und fließt am südlichen und nördlichen Rand des Beckens. Es kann durch Bohrungen aus dem gesamten Becken gewonnen werden, wie hier in Bad Sassendorf.
Ansätze, auf Sole zu treffen, gab es schon seit dem Jahre 1800. Allerdings reichten die damaligen Bohrgeräte bei weitem nicht in diese Tiefen.
Noch im letzten Jahrhundert war eine Bohrung niedergebracht worden, die jedoch zunächst Süßwasser, dann aber Salzwasser lieferte. Bei der Einstellung der Bohrung (bis auf 400 Meter Tiefe) gab es technische Probleme, obwohl damals schon geologische Hinweise gab, dass in der Tiefe bessere Solequalitäten anzutreffen sind. Tiefenbohrungen waren in Bad Sassendorf aber kostspielig und man verwarf die Soleerkundung um viele Jahre.
Doch das Jahr 1987 krönte den Erfolg. Dem Amtsblatt für den Regierungsbezirk Arnsberg vom 10. Oktober 1987 ist zu entnehmen, dass es mehrerer Bohrungen (13, 14 und 18) bedarf, um endlich auf eine Solequelle zu treffen.
Die Geschichte der Bohrung 14 verdient dabei besondere Erwähnung:
Bei der Bohrung 14 sollte es eigentlich (kostenbedingt) nur bis 350 Meter in die Erde gehen. Bei 414 Metern, tief im Kreide-Gestein, kam dann die Erlösung: die Bohrung 14 erschloss 23 Grad warme Thermal-Sole, die einen Salzanteil von 7,8 Prozent hat.
Die mineralische Zusammensetzung des Salzes
Bei der Bohrung 14 traf man auf Steinsalz. Steinsalzführende Gesteine befinden sich meist mehrere Hundert Meter unterhalb der Erdoberfläche. Weil Steinsalz sehr leicht wasserlöslich ist, kann es vom Grundwasser (geologisch auch als Formationswasser bezeichnet) leicht abgelaugt werden. Auf solche eine Steinsalzlagerstätte ist man hier in Bad Sassendorf gestoßen.
Durch den geologischen Untergrund ist auch die mineralische Zusammensetzung des Salzes je nach Ort verschieden.
Salze sind aus positiv geladenen Ionen (den sog. „Kationen“) und negativ geladener Ionen (den sog. „Anionen“) aufgebaut.
Zwischen den Ionen liegen ionische Bindungen vor. Fast alle Verbindungen mit diesem Bindungstyp werden „Salze“ genannt.
Wie die nachstehende Tabelle zeigt, herrscht in Bad Sassendorf ein besonders hohes Vorkommen an gelösten Mineralstoffen; insbesondere jedoch ein hohes Vorkommen an Ionen.
Massenkonzentration in mg/l
Kationen (Summe): 25.524
Anionen (Summe): 40.785
Summe der gelösten Mineralstoffe: 66.310
Die geologische Besonderheit der erschlossenen Art der Salzgewinnung bei Bohrung 14
Die Salzgewinnung in Bad Sassendorf wird oft fälschlich als „Solequelle“ bezeichnet. Es handelt sich aber nicht um eine solche, sondern vielmehr um einen Solebrunnen. Anders als bei Solequellen quillt bei Solebrunnen nämlich die Sole nicht natürlich aus dem Erdboden hervor, sondern wird mechanisch durch Pumpen zutage gefördert. Man müsste daher bei diesem (durch Tiefenbohrung erschlossenen Art der Salzgewinnung vielmehr von einem Solebrunnen sprechen (auch wenn natürlich die Sole zu denselben Zweck genutzt wird, wie die Sole aus natürlichen Quellen).
Und wie entsteht Dornstein?
Um eine möglichst große Oberfläche zu schaffen, ist hier im Gradierwerk von Bad Sassendorf 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 Gradierwerkes. 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
Aber hier wird doch heute gar kein Salz mehr gewonnen…
Das heutige Gradierwerk dient nicht mehr der Gradierung von Sole zur Salzgewinnung, sondern als Freiluft-Inhalatorium zu Gesundheits- und Wellnesszwecken.
Badeärzte erkannten nämlich schon früh die Heilwirkung des meeresähnlichen Klimas. Seit dem 12. Jahrhundert ist die Nutzung von Sole in Bad Sassendorf belegt; erste Zeugnisse für einen medizinischen Einsatz finden sich im Jahr 1817.
Dieses gewaltige Gradierwerk bietet somit ideale Voraussetzungen für eine Inhalation im Inneren des Gradierwerkes oder in der Umgebung der Anlage an der freien Luft.
Kleiner Tipp: Die Seite der Pergola eignet sich am besten für die Inhalation. Sie ist vom Wind abgewandt und die vernebelte Sole wird dort förmlich aus dem Gradierwerk gedrückt.
Aber warum ist das ganze so gewaltig und mächtig?
Ursprünglich betrieb die Saline Bad Sassendorf vier Gradierwerke. 2019 entstand dieser dreistöckige Neubau als Freiluftinhalatorium. In dem 73 m langen Bauwerk wurden im Schwellenbereich Holzbalken aus dem Vorgängergradierwerk übernommen.
Eine giebelförmige Ständerkonstruktion trägt die riesigen Schwarzdornwände.
Es gibt hier eine Besonderheit: einen begehbaren Wandelgang über zwei Etagen sowie eine Sonnenterasse und der Aufzug für barrierefreien Zugang.
Um eine effektive Vernebelung zu erzielen, ist das Gradierwerk Richtung Nordosten optimal zur Hauptwindrichtung ausgerichtet.
Quellen:
https://www.badsassendorf.de/de/wellness-gesundheit/Sole-und-Moor/wissenswertes-zur-solead Sassendorf
https://www.badsassendorf.de/de/erleben-geniessen/kurpark/erlebnisgradierwerk-bad-sassendorf/solequellen-in-bad-sassendorfad Sassendorf - Bad Sassendorf
https://www.gd.nrw.de/zip/pr_bs_geologie_und_boden.pdf
https://www.seismik.nrw.de/die-geologische-entwicklungsgeschichte-des-muensterlandes
https://www.bra.nrw.de/system/files/media/document/file/hsg_451401_bad_sassendorf.pdf
https://www.schweizerbart.de/papers/njgpa/detail/166/104417/Die_Sole_des_Munsterlander_Kreide_Beckens
https://de.wikipedia.org/wiki/Dornstein