Für diesen Earthcache benötigt ihr einen kleinen, aber kräftigen Magneten!
Geheimnisvolle blaue Steine in Rietschen - Raseneisenstein mal anders betrachtet
An den gegebenen Koordinaten steht ihr vor der Hauswand des Museumshofes in Rietschen. Im unteren Teil fällt sofort die blaue Farbe der eingemauerten Steine auf. Wahrscheinlich habt ihr so etwas noch nicht gesehen. Die Farbe ist nicht aufgetragen.
Schaut euch die Steine genauer an, so dass ihr die folgenden Fragen beantworten könnt.
Fragen/Aufgaben
1. Beschreibt die Farben der eingemauerten Steine!
Ist die blaue Farbe auf allen Steinen gleich? Oder gibt es Unterschiede bezüglich der Helligkeit oder Farbschattierung (blau in Richtung grün, gelb, weiß ...)?
2. Sucht euch einen schönen blauen Stein aus, streicht mit den Fingern darüber und beschreibt die Oberfläche! Zum Beispiel rau, glatt, wellig, buckelig, eben, eingekerbt, scharfkantig, Fließstrukturen, …
Sind die bräunlichen Bereiche genauso beschaffen?
3. Untersucht mit einem kräftigen Magneten, ob er an den Steinen haften bleibt!
Unterscheidet zwischen den blauen und den braunen Bereichen der Steine!
Welche Aussage gilt:
a) Der Magnet haftet überhaupt nicht.
b) Der Magnet klebt überall fest.
c) Der Magnet haftet an einigen Stellen, an anderen nicht. Wo haftet der Magnet, und wo nicht?
Welche Schlussfolgerung in Bezug auf die Umwandlung von Limonit in Magnetit könnt ihr aus euren Beobachtungen ziehen?
4. Postet bitte ein Foto von euch oder eurem Maskottchen vor der Wand des Museumshofes!
Bitte sendet eure Antworten über das MessageCenter - dort geht nichts verloren. E-Mail geht auch, wenn ihr zeitnah loggt.
Bei Gruppen genügt eine Antwort über das MessageCenter. Schreibt dann aber bitte im Log, wer die Antwort gesendet hat. Und postet bitte individuelle Fotos!
Danach könnt ihr sofort loggen. Wir melden uns, wenn etwas nicht stimmen sollte.
Hilfe gibt es wie immer im Listing. Für die Lösung dieses Earthcaches muss das Museum nicht besucht werden.
Herkunft der blauen Steine
In den Flüssen und Bächen verschiedener Regionen können blaue Steine gefunden werden. Beispiele sind die Flüsse Sieg, Bode oder Neiße.
Dabei handelt es sich nicht um Edelsteine, wie etwa die Namen Bodeachat oder Sieberachat vortäuschen. Es sind Schlacken, die bei der Verhüttung von Erzen übrig geblieben sind.
Blaue oder grünliche Schlackereste gibt es vielerorts in der Umgebung ehemaliger Eisenhütten aus der frühen Neuzeit.
In Rietschen müssen wir nicht mühsam in Bächen nach den blauen Steinen suchen. Hier gibt es sie in großen Mengen an der Hauswand eingemauert! Die Schlacken entstanden beim Schmelzen von Raseneisenstein.
Entstehung von Raseneisenstein
In der Lausitz entstand – wie auch in anderen Gebieten im nördlichen Deutschland – Raseneisenstein. Sicherlich habt ihr schon einmal rostbraun gefärbtes Wasser gesehen, welches so ähnlich aussieht wie in der Abbildung. Die rostig-braune Farbe wird durch Eisenoxide verursacht.
Vom "rostigen" Wasser (links) zum Raseneisenstein (rechts). In der Mitte: Rost (ein Mix aus verschiedenen Eisenoxiden und Kristallwasser).
Im Schwankungsbereich des Grundwassers werden Eisensilikate gelöst. Bei Kontakt mit Sauerstoff fallen diese als Eisenoxide und als Eisenhydroxide wieder aus. Diese gelangen ein kleines Stück unter die Erdoberfläche, so ungefähr 20 bis 35 cm. Durch ständige weitere Anhäufung können „unter dem Rasen“ 15 bis 30 cm mächtige Eisenablagerungen entstehen. Je höher der Eisengehalt ist, desto fester werden die sedimentartig abgelagerten Steine.
Bei Raseneisenstein, auch Raseneisenerz genannt, handelt es sich um nachträglich verfestigte Sedimentfraktionen des Bodens (meist Sand, Ton, Schluff, manchmal Kies). Das Hauptmineral ist Limonit.
Die Raseneisensteine konnten recht einfach abgebaut werden. Sie wurden in steinarmen Gegenden direkt als Baumaterial für Häuser und Mauern verwendet, denn die sie waren billiger als Ziegel. Aber auch für die Eisengewinnung wurden die Raseneisensteine genutzt.
Eisenminerale und deren Eigenschaften
Eisen ist das vierthäufigste Metall in der Erdkruste. Eisen ist sehr reaktionsfreudig und kommt deshalb sehr selten gediegen vor. Eisenmineralien gibt es in verschiedenen Arten. Die wichtigsten davon sind Magnetit, Hämatit und Limonit.
Schauen wir uns die Eigenschaften der Eisenminerale an, die uns im Zusammenhang mit den blauen Steinen interessieren. Das sind Farben und Magnetismus, also die Reaktion auf einen Magneten.
Magnetit hat die chemische Formel Fe3O4. Das ist eine Mischung aus FeO und Fe2O3. Es besitzt den höchsten Eisenanteil (bis maximal 72 %) unter allen Mineralien. Magnetit ist schwarz und undurchsichtig. Es reagiert sehr stark auf einen Magneten. Die Entstehung von Magnetit ist an hohe Temperaturen gebunden, es ist in nahezu allen magmatischen Gesteinen enthalten. Da es sehr stabil gegenüber Verwitterung ist, kann es auch in Sedimenten vorkommen.
Hämatit hat die chemische Formel Fe2O3. Es hat ebenfalls einen hohen Eisenanteil und ist das in der Natur am häufigsten auftretende Eisenoxid. Der Name Hämatit bzw. Roteisenstein deutet bereits auf die rote oder rötliche Farbe dieses Eisenerzes hin. Hämatit ist nicht magnetisch. Nach starker Erhitzung ist eine gewisse Reaktion auf einen Magneten erkennbar.
Limonit mit der chemischen Formel FeO(OH)·nH2O wird auch Brauneisenstein genannt und hat einen geringeren Eisengehalt (35 – 60 %). Genau genommen ist Limonit eine Sammelbezeichnung für Eisenhydroxide, also ein Gemisch aus verschiedenen Mineralien. Es enthält unterschiedlich hohe Wasseranteile. Höhere Wasseranteile bewirken gelbliche Farbtönungen, geringere rötlich-bräunliche Farben. Limonit ist nicht magnetisch.
Limonit ist der Mineralmix, aus dem Raseneisenstein hauptsächlich besteht. Es ist also nicht magnetisch, d. h. ein Magnet bleibt am Limonit bzw. am Raseneisenerz nicht haften.
Beim Schmelzen des Raseneisensteins findet ein Reduktionsvorgang statt. Dem Eisen wird der Sauerstoff (zumindest teilweise) entzogen, so dass Eisen in Form von Fe entsteht. Wie in Literatur [5] experimentell gezeigt wird, kann dieses Eisen durchaus wieder auf einen Magneten reagieren. Es ist ein Vorgang, der in der Natur durch Aufschmelzvorgänge in großen Tiefen geschieht.
Wie das mit der Schlacke in Bezug auf Magnetismus aussieht, könnt ihr vor Ort erforschen.
Zur Erforschung der blauen Farbe der Schlacke
Die blauen Steine faszinieren seit langer Zeit. Hans-Jürgen Tietze hat sogar ein Büchlein mit dem Titel „Ungeklärte Rätsel der Mineralogie – Die blauen Steine“ [2] verfasst. Damit ist schon vorweggenommen, dass die blauen Steine ihr Geheimnis noch nicht preisgegeben haben. Klar ist, dass sie aus einer gewissen Zeit der Eisenverhüttung stammen. Heutige Schlacken sind nicht mehr blau! Und laut Tietze konnten auch bei der Verhüttung des Eisens mit den alten Rennöfen keine blauen Schlacken entstehen. Er schätzt, dass die blauen Schlacken etwa 100 bis 200 Jahre alt sind. Es soll auch nicht so einfach sein, solche blauen Schlacken heutzutage „herzustellen“.
Schlackesteine und daraus gegossene Steine für den Hausbau
Wie dem auch sei: In Rietschen könnt ihr die blauen Steine in beachtlicher Größe bewundern. Sie wurden extra aus vorhandenen Schlackesteinen hergestellt. Die Schlackesteine selbst sind faustgroß oder kleiner. Diese Schlackesteine wurden aufgeschmolzen und in quaderförmige Formen gegossen. Damit ist zumindest das Rätsel der Form der Steine gelöst. Die Farbe bleibt vorläufig ein Mysterium.
Ein Seitenblick zur Herstellung von farbigem Glas
Die Glasindustrie hat die Herstellung farbiger Gläser sehr wohl im Griff. Das ist nicht erst in jüngster Zeit der Fall. Bereits Johann Wolfgang von Goethe beschrieb 1787 den verzierter Unterbau eines Barockaltars in der Chiesa del Gesù in Palermo auf Sizilien. Hier wurde Calcara, eine blaue Schlacke aus der Kalkbrennerei, verwendet. Calcara ist ein blaues Glas, das beim Kalksteinbrennen entsteht, wenn tonige Verunreinigungen des Kalksteins mit der Asche von Gräsern zusammenschmelzen. Die Gräser dienten als Brennmaterial. Calcara wurde als Ersatz für den viel teureren Lapislazuli verwendet.
Quelle: https://www.geow.uni-heidelberg.de/md/chemgeo/geow/forschungsgruppen/schmitt/nachrchem_10_2021_calcara.pdf
Heute wird die Glasschmelze mit Metalloxiden versetzt, um farbige Gläser herzustellen. Rotes Glas wird mit Gold gefärbt, bernsteinfarbenes Glas mit Silber, blaues mit Kobalt, grünes mit Eisen und Chrom.
Die Erforschung der blauen Steine ist noch nicht so weit gediehen. Laut Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) ist die Schlacke im Wesentlichen ein glasartig erstarrtes (Fe, Ca, Al, Mn, K)-Silikat (siehe [3]). Wer weiß, vielleicht gibt es Parallelen zum Glas?
Wir wünschen euch viel Spaß und Erfolg bei der Beschäftigung mit diesem Earthcache! Und wenn ihr einen blauen Stein in einem Bach findet, dann wisst ihr Bescheid!
Literatur
[1] https://de.wikipedia.org/wiki/Raseneisenstein
[2] Hans-Jürgen Tietze, Die blauen Steine, ISBN 9783757862107
[3] https://www.schmitz-metallographie.de/gefuge/blaue-schlacke/
[4] https://www.debelemniet.nl/itemijzerertsijzermineralenD.html
[5] https://www.seilnacht.com/versuche/redureak.html
[6] https://www.mineralienatlas.de/forum/index.php?topic=52618.0
[7] https://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Raseneisenstein
[ 8] https://www.geow.uni-heidelberg.de/md/chemgeo/geow/forschungsgruppen/schmitt/nachrchem_10_2021_calcara.pdf
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