Roteisenstein – Amazing Geology of Germany

Achtung: es wird ein Magnet, eine Münze oder Taschenmesser und etwas Schleifpapier benötigt.

Einleitung

Mitten im Waldgebiet der landschaftlichen Region Meerbornsheide bei Dillenburg liegt ein unscheinbarer, aber geologisch hochinteressanter Aufschluss: Roteisenstein.
Dieses Gestein ist auf den ersten Blick durch seine kräftige Rot- bis Braunfärbung erkennbar – verursacht durch Eisenoxide. Es erzählt von einer Zeit vor Hunderten von Millionen Jahren, als sich in einem urzeitlichen Meer feine Sedimente ablagerten und später durch eisenhaltige Lösungen in hartes, widerstandsfähiges Gestein umgewandelt wurden.
Die Lahn-Dill-Region ist historisch eng mit diesem Gestein verbunden – es war die Grundlage des jahrhundertelangen Eisenerzbergbaus in dieser Gegend.

Beispielfoto eines Roteisenstein.

Logbedingungen

Um diesen EarthCache loggen zu dürfen, besuche bitte die angegebenen Koordinaten und beantworte die folgenden Fragen vie Messagecenter oder Email.
Achtung, zur Beantwortung der Fragen dürfen keine Steine aus der Wand herausgebrochen werden, es liegen genug herausgelöste Gesteinsbrocken auf dem Boden.
 

1. Farbbeobachtung: Beschreibe die Farbvariationen, die du am Aufschluss erkennen kannst. Gibt es einheitliche Töne oder erkennst du auch dunklere oder hellere Lagen/Streifen? Was würdest du daraus grob für den Eisenanteil ableiten.
2. Schicht- und Bruchform: In welcher Form bricht das Gestein auf? Entstehen eher plattige, blockige oder unregelmäßige Stücke?
3. Magnettest: Halte einen starken Magneten an das Gestein. Spürst du eine Anziehung? Was sagt dir das über die Art der Eisenminerale in diesem Gestein? Bestätigt diesen deine Aussage unter Aufgabe 1?
4. Härteeindruck:
   1. Teste vorsichtig an einem abgebrochenen Stück mit einem Taschenmesser oder einer Münze, wie leicht oder schwer sich die Oberfläche ritzen lässt.
   2. Wenn du das Bruchstück mit einem Stück Schleifpapier bearbeitest, welchen Farbunterschied kannst du dann erkennen und woran liegt das, nach deiner Meinung?
5. Pflichtfoto: Mache ein Foto von dir oder einem persönlichen Gegenstand mit einem Bruchstück des Aufschlusses ohne Informationen zu Frage 3 und 4 zu spoilern und füge es zu deinem Log.

Entstehung des Roteisensteins und geologischer Rahmen

Der kleine Aufschluss bei Meerbornsheide gehört geologisch zum Lahn-Dill-Gebiet, das ein Teil des Rheinischen Schiefergebirges ist.
Vor etwa 370–330 Millionen Jahren (Oberdevon bis Unterkarbon) lag hier ein flaches Meeresbecken. In dieses Meer gelangten feine Sedimente wie Ton und Schluff – oft vermischt mit Material und eisenhaltiger Asche aus nahegelegenen Vulkanen. Diese vulkanischen Quellen brachten zusätzlich gelöstes Eisen ins Wasser. Nach der Ablagerung verfestigten sich die Sedimente zunächst zu Schluff- und Tonsteinen. Das Eisen darin oxidierte mit im Meerwasser gelöstem Sauerstoff zu Eisenoxiden und -hydroxiden, es bildeten sich mächtige Eisenlagerstätten, die reich an Hämatit und von Quarz sowie Kalk begleitet sind. 

Später zirkulierten eisenreiche Lösungen durch das Gestein. Das Eisen lagerte sich als Hämatit (Fe₂O₃) und Goethit (FeO(OH)) im Porenraum ab. Diese Mineralien gaben dem Gestein nicht nur seine charakteristische rote Farbe, sondern zementierten es auch zu einer sehr festen, widerstandsfähigen Gesteinsbank.
Während der variszischen Gebirgsbildung wurden die Gesteine gefaltet und angehoben. Im Laufe der folgenden Jahrmillionen verwitterten die weicheren Nebengesteine, und die harten Roteisenstein-Schichten traten an der Oberfläche zutage. Der Lagerstättentyp „Lahn-Dill“ gilt als klassisches Beispiel für sedimentär-exhalative Erzbildung und zählt zu den bedeutendsten Roteisenstein-/Hämatit-Landschaften Mitteleuropas. Sedimentär-exhalative Erzbildung bedeutet einfacher gesagt: Heiße mineralreiche Tiefenwässer treten am Meeresboden aus, ihre Metalle lagern sich zusammen mit Meeressedimenten ab und bilden Erzschichten.

Charakteristika des Roteisensteins

• Farbe: kräftig rot bis braun (Hämatit), dunklere Partien oft manganhaltig.
• Körnung: feinkörnig (Schluff bis sehr feiner Sand).
• Härte: deutlich härter und schwerer als normaler Sandstein, durch Eisenoxide zementiert.
• Bruch: meist plattige oder tafelige Absonderung, seltener blockig.
• Magnetismus: in der Regel nicht oder nur sehr schwach magnetisch, da Hämatit und Goethit in dieser Form kaum magnetisch sind.
   

Hinweis zur Rotfärbung von Roteisenstein.

Je rötlicher der Eisenerz (Roteisenstein, v.a. Hämatit) erscheint, desto mehr ist er häufig mit anderen mineralischen Begleitstoffen (wie Quarz, Ton, Kalk) vermischt und damit „verunreinigt“. Dadurch sinkt der Anteil an tatsächlichem Eisenerz bzw. Eisen im Gestein.

Das liegt daran:

• Reiner Hämatit ist stahlgrau, metallisch glänzend bis tiefrot und hat einen hohen Eisengehalt (ca. 70%).
• Rötlich-matte oder erdige Varianten entstehen durch Verwitterung oder Beimengungen von Quarz, Ton, Kalk oder anderen Mineralen. Diese „verunreinigten“ Erze haben einen geringeren Eisenanteil und sind oft stärker rötlich.
• Der intensive rote Farbton wird häufig durch einen höheren Anteil von oxidierten Eisenverbindungen und einen geringeren Fe-Gehalt verstärkt – ein Zeichen für mehr Gangarten statt Erzmineral.

Im Lahn-Dill-Gebiet kann der Eisengehalt durch durch Quarz- und Kalkbeimengung auf durchschnittlich 50–55% absinken kann – bei intensiverer Rotfärbung ist oft noch weniger Eisen enthalten. Die Farbe dient als grober Indikator für die Reinheit des Erzes.

Wirtschaftliche Bedeutung

Der Roteisenstein war über Jahrhunderte einer der wichtigsten Rohstoffe der Lahn-Dill-Region. Schon im Mittelalter wurde er in kleinen Gruben oder Stollen abgebaut und in einfachen Rennöfen verhüttet. Die Gesteine sind meist mit Quarz und Kalk durchsetzt, weshalb die Erze variierende Reinheit aufweisen.
Mit der Industrialisierung entstanden größere Bergwerke und Hochöfen. Aus dem Roteisenstein wurde Roheisen gewonnen, das für Werkzeuge, Waffen, Maschinen und Baumaterialien verwendet wurde.
Neben seiner Rolle als Eisenerz nutzte man das Gestein auch als widerstandsfähiges Baumaterial – viele historische Mauern und Gebäude in der Region bestehen aus Roteisenstein.

Heute ist der industrielle Abbau in der Region eingestellt, doch zahlreiche Aufschlüsse – wie hier bei Meerbornsheide – erinnern noch an die geologische und wirtschaftliche Vergangenheit.

Quellen
Mineralienatlas
Mindat
Wikipedia
Stratigraphie, Vulkanismus und Fazies des Oberdevons zwischen Donsbach und Hirzenhain (Rheinisches Schiefergebirge, Dill- Mulde, Wolfgang Krebs, 1960
Infos zu Roteisenstein aus Grube Fortuna

Red iron ore – Amazing Geology of Germany

Please note: you will need a magnet, a coin or pocket knife, and some sandpaper.
 

Introduction

In the middle of the forest area of the scenic Meerbornsheide region near Dillenburg lies an inconspicuous but geologically highly interesting outcrop: red ironstone.
At first glance, this rock is recognizable by its strong red to brown color, which is caused by iron oxides. It tells of a time hundreds of millions of years ago when fine sediments were deposited in a primeval sea and later transformed into hard, resistant rock by iron-containing solutions.
The Lahn-Dill region has historically been closely linked to this rock – it was the basis for centuries of iron ore mining in this area.

Example photo of an red iron stone

Logging conditions

To log this EarthCache, please visit the coordinates provided and answer the following questions via the message center or email.
Please note that no stones may be broken out of the wall to answer the questions; there are enough loose pieces of rock on the ground.
 

1. Color observation: Describe the color variations you can see at the outcrop. Are there uniform tones, or can you also see darker or lighter layers/streaks? What would you roughly deduce about the iron content from this?
2. Layer and fracture form: In what form does the rock break? Are the pieces more flat, blocky, or irregular?
3. Magnet test: Hold a strong magnet to the rock. Do you feel any attraction? What does this tell you about the type of iron minerals in this rock? Does this confirm your statement in task 1?
4. Hardness test:
   1. Carefully test a broken piece with a pocket knife or coin to see how easily or difficult it is to scratch the surface.
   2. If you treat the fragment with a piece of sandpaper, what color difference can you see and what do you think is the reason for this?
5. Required photo: Take a photo of yourself or a personal item with a piece of the rock without revealing any information about questions 3 and 4.
    

Formation of red iron ore and geological context

The small outcrop at Meerbornsheide belongs geologically to the Lahn-Dill area, which is part of the Rhenish Slate Mountains.
Around 370–330 million years ago (Upper Devonian to Lower Carboniferous), this area was a shallow sea basin. Fine sediments such as clay and silt—often mixed with material and iron-rich ash from nearby volcanoes—were deposited in this sea. These volcanic sources also brought dissolved iron into the water. After deposition, the sediments initially solidified into siltstone and claystone. The iron in these sediments oxidized with oxygen dissolved in the seawater ( ) to form iron oxides and hydroxides, creating massive iron deposits rich in hematite and accompanied by quartz and limestone.

Later, iron-rich solutions circulated through the rock. The iron was deposited as hematite (Fe₂O₃) and goethite (FeO(OH)) in the pore space. These minerals not only gave the rock its characteristic red color, but also cemented it into a very solid, resistant rock bank.
During the Variscan orogeny, the rocks were folded and uplifted. Over the following millions of years, the softer surrounding rocks weathered away, exposing the hard red ironstone layers on the surface. The "Lahn-Dill" deposit type is considered a classic example of sedimentary-exhalative ore formation and is one of the most important red ironstone/hematite landscapes in Central Europe. Sedimentary-exhalative ore formation means, in simple terms, that hot, mineral-rich deep-sea water emerges at the sea floor, where its metals are deposited together with marine sediments to form ore layers.
 

Characteristics of red iron ore

• Color: bright red to brown (hematite), darker areas often contain manganese.
• Grain size: fine-grained (silt to very fine sand).
• Hardness: significantly harder and heavier than normal sandstone, cemented by iron oxides.
• Fracture: mostly flat or tabular separation, less commonly blocky.
• Magnetism: usually not magnetic or only very weakly magnetic, as hematite and goethite are hardly magnetic in this form.
   

Note on the red coloration of red ironstone.

The redder the iron ore (red iron ore, especially hematite) appears, the more it is often mixed with other accompanying minerals (such as quartz, clay, lime) and thus "contaminated." This reduces the proportion of actual iron ore or iron in the rock.

This is because:

• Pure hematite is steel gray, metallic shiny to deep red and has a high iron content (approx. 70%).
• Reddish-matte or earthy variants are caused by weathering or admixtures of quartz, clay, lime, or other minerals. These "contaminated" ores have a lower iron content and are often more reddish in color.
• The intense red color is often enhanced by a higher proportion of oxidized iron compounds and a lower Fe content – a sign of more gangue than ore mineral.

In the Lahn-Dill region, the iron content can drop to an average of 50–55% due to quartz and lime admixtures – more intense red coloring often indicates even lower iron content. The color serves as a rough indicator of the purity of the ore.
 

Economic significance

For centuries, red iron ore was one of the most important raw materials in the Lahn-Dill region. As early as the Middle Ages, it was mined in small pits or tunnels and smelted in simple bloomery furnaces. The rocks are mostly interspersed with quartz and lime, which is why the ores vary in purity.
With industrialization came larger mines and blast furnaces. Pig iron was extracted from red iron ore and used for tools, weapons, machines, and building materials.
In addition to its role as iron ore, the rock was also used as a durable building material – many historic walls and buildings in the region are made of red ironstone.

Today, industrial mining has ceased in the region, but numerous outcrops – such as here at Meerbornsheide – still bear witness to its geological and economic past.

Sources
Mineral Atlas
Mindat
Wikipedia
Stratigraphy, volcanism, and facies of the Upper Devonian between Donsbach and Hirzenhain (Rhenish Slate Mountains, Dill Basin, Wolfgang Krebs, 1960
Information on red iron ore from the Fortuna mine