Eiszeitablagerungen in der Liether Kalkgrube EarthCache

Beschreibung

Eiszeitablagerungen in der Liether Kalkgrube

Das Naturschutzgebiet "Liether Kalkgrube" ist ein Ort herausragender geologischer Bedeutung. Die "Liether Kalkgrube" ist seit 2006 eines von drei geologischen Naturdenkmälern in Schleswig-Holstein, denen von der Akademie der Geowissenschaften und Geotechnologien das Prädikat Nationaler Geotop verliehen wurde.

Die Liether Kalkgrube steht innerhalb eines Salzstockes in Gesteinsschichten aus dem jüngsten Erdaltertum. Diese sind mit aufsteigendem Salz aus mehr als 8km Tiefe herausgehoben und dabei verfaltet worden. Innerhalb der Kalkgrube gibt es eine Vielfalt von unterschiedlichen geologischen Besonderheiten. Das Thema dieses Earthcaches soll Euch die Eiszeitablagerungen von Eisen und Braunkohle in der Kalkgrube näherbringen.

Ablagerungen der ersten Phase des Eiszeitalters (Pleistozän) sind in Norddeutschland sehr selten. Sie wurden meist durch die Gletscher wieder abgetragen. In der Liether Kalkgrube sind in einer über 150m bereiten ehemaligen Hohlform, die vermutlich durch unterirdische Gesteinslösung und Salzstockbewegungen entstanden ist, Sedimente des Unter-Pleistozäns erhalten geblieben. Die Abfolge ist an der Nordsete der Grube ca. 8m Meter hoch aufgeschlossen. Die Ablagerungen konnten jedoch durch benachbarte Bohrungen noch in deutlich größerer Tiefe nachgewiesen werden.

Die Ablagerungen bestehen aus Braunkohlen, Sanden und Mudden (ehemalige Seeablagerungen), die unter sukzessiver Absenkung abgelagert wurden. Der Zeitraum dafür liegt zwischen 1,8 bis 0,8 Millionen Jahren vor heute.

Charakteristisch für das Unter-Pleistozän sind ausgeprägte kurzfristige Klimaschwankungen, wobei subarktische und typische warmzeitliche Phasen miteinander abwechseln. So genannte hochglaziale Abschnitte mit Anzeichen für Vereisungen in unserem Bereich fehlen in ihnen.

Die Grenze vom Pliozän (ausklingendes Braunkohlezeitalter) zum Quartär (Eiszeitalter) ist durch das Auftreten einer subarktischen bis borealen - d.h. Kälte liebenden - Pflanzengemeinschaft gekennzeichnet. Die Braunkohlen entstanden warmzeitlich als Torfe in Hochmooren und Waldhochmooren, deren Vegetation durch einen Anteil von Pflanzen aus der letzten Phase des Braunkohlezeitalters gekennzeichnet war. Die zwischen den Braunkohlen und Mudden liegenden Sande sind kaltzeitlich gebildet worden und durch eine Kälte liebende bis arktische Vegetation geprägt.

Braunkohle ist ein überwiegend lockeres Sedimentgestein mit bräunlich-schwarzer Farbgebung und besteht aus Pflanzenresten, die über das Torf-Stadium durch Inkohlung zu brennbarem Gestein (fossiler Brennstoff) entstanden ist. Die Inkohlung findet dabei in zwei Phasen statt. Zuerst setzt nach dem Absterben der Pflanzen die biochemische Phase (Vertorfung - Umwandlung von Zellulose und Lignin in Huminstoffe) ein. Anschließend beginnt die geochemische Phase, die durch den Einfluss von Themperatur- und Druckverhältnisse (Luftabschluss) beeinflusst. Der Wassergehalt nimmt dabei immer weiter ab und der Kohlenstoffanteil erhöht sich. Hauptentstehungzeit der heute geförderten Braunkohlen ist das Tertiär. Eine Einteilung erfolgt nach steigendem Kohlenstoff-Gehalt in Weichbraunkohle, Hartbraunkohle, Mattbraunkohle und Glanzbraunkohle.

Wer die Liether Kalkgrube schon öfters besucht hat, dem wird vermutlich der See im inneren der Grube nicht unbemerkt geblieben sein. Der See ist dabei natürlichen Ursprungs, denn die Grube hat eine ungefähre Tiefe von 35 Metern und liegt damit knapp 20 Meter unter dem Meeresniveau. Normalerweise würde dies dazu führen, dass sich die Grube nach und nach mit Wasser füllt und am Ende ein ca. 30 Meter tiefer See entstehen würde. Pumpen sorgen jedoch dafür, dass zulaufendes Wasser und Grundwasser abgesaugt werden, damit die Liether Kalkgrube überhaupt begehbar bleibt. Geologisch gesehen ist dies aber natürlich noch keine Besonderheit.

Doch was ist an diesem See so besonders?

... es ist die Farbe bzw. der Gehalt von Eisen, der den See in Ockerfarben braun einfärbt!

Der Eisengehalt (Gesamteisen) in Böden liegt in der Regel im Bereich zwischen 0,5 und 5%. Die wichtigsten Formen, in denen Eisen im Boden vorkommt, sind Goethit (FeOOH), Haematit (Fe2O3) und Eisenhydroxid (Fe [OH]3). Eisen wurde vermutlich vor ca. 30 Mio. Jahren im Tertiär auf dem Grund des Meeres abgelagert. Eine physikalische Ausfällung des Eisens setzte ausgewaschene Partikel frei, die durch die Hebung des Salzstocks und mithilfe des Grundwassers bis nahe an die Oberfläche transportiert wurden.

Hierbei sind zwei Voraussetzungen eingetreten, die dafür sorgen, dass hier nun ein Eisensee entstanden ist:

1) Neben dem Tertiär, in dem Eisen abgelagert wurde, spielt der Boden hier auch eine entscheidene Rolle. Norddeutschland ist geprägt von Marsch und Geest, die von sich aus schon sehr eisenhaltig sind und somit einen Teil dazu beigetragen haben, dass Eisen an die Oberfläche kommt. Ein weiterer Treiber für ein erhöhten Anteil von Eisen im Wasser sind zudem Moore, mit ihren organischen Substanzen. Das Liether Moor grenzt hier fast an die Kalkgrube an und sorgt unterirdisch dafür, dass immer genug Wasser mit erhöhtem Eisengehalt zufließen kann.

2) Durch die Tiefe der Grube und der damit verbundenen Tiefe unter dem Meeresniveau und dicht am Grundwasser, wird das eisenhaltige Wasser aus dem Boden gedrückt.

Im Grundwasser liegt die Eisenkonzentration zwischen 0,01 und 100 mg Fe/l. Meist sind die Grundwässer arm an organischen Stoffen, fast sauerstofffrei mit pH-Werten unter 7,5. Dann liegt das Eisen gelöst als Eisen(II) vor.

In Oberflächengewässern muss man unterscheiden zwischen der Wasserphase und dem Sediment. Im Wasser kann man Eisenkonzentrationen zwischen 0,1 und 10 mg/l finden. Die Hintergrundbelastung liegt bei 0,5 bis 1,0 mg Fe/l. In oberirdischen Gewässern ist das Eisen im Wasser natürlicherweise kaum gelöst. Es liegt in Form von organischen Eisenkomplexen und feindispersen (fein zerstreuten) Eisenoxiden vor. In den Sedimenten sind ähnlich wie im Boden höhere Eisengehalte anzutreffen.

Eisen(II)-haltiges Grundwasser tritt selten natürlicherweise an die Oberfläche. Zu sehen ist es manchmal in Quellen, die durch das ausfallende Eisenoxid rostrot gefärbt sind. In den meisten Fällen sind es menschliche Aktivitäten, die dazu führen, dass das eisenhaltige Grundwasser an der Oberfläche austritt, so z.B. durch den damaligen Abbau von Kalk in der Grube, sodass die heutige Tiefe der Grube erreicht wurde. Dabei sind wasserführende Schichten angeschnitten worden.

Bei Austritt des Grundwassers an die Erdoberfläche tritt eine sofortige Oxidation des gelösten Fe(II) zu Fe(III) ein. Letzteres fällt als hydratisiertes Eisenhydroxid (Eisenocker) deutlich sichtbar aus. Anders gesagt, die mikroskopisch kleinen Partikel oxidieren an der Oberfläche mit dem Sauerstoff und aus (Fe2O3) wird (Fe3O4). Wir kennen dies als Rost, wenn z.B. Nägel im Laufe der Zeit an der feuchten Luft anfangen zu rosten (oxidieren). Der See erhält daher seine bräunliche Färbung/Trübung.

Eisenocker

Wenn sich beim Übergang vom eisenhaltigen Grundwasser in ein Oberflächenwasser das zweiwertige Eisen in ein dreiwertiges Eisen verwandelt, bildet sich sehr schnell ein leuchtender rostrotbrauner, gelartiger Eisenschlamm. Dieser Niederschlag wird auch Eisenocker genannt.

Alle Oberflächen im Gewässer, wie Boden, Pflanzen und Tiere werden mit diesem Eisenocker überzogen. Dabei hat der Eisenocker eine große spezifische Oberfläche, sodass diese Oxidationsreaktion sehr schnell abläuft. Zusätzlich wird der Vorgang der Oxidation durch Bakterien (Gallionella ferruginea) unterstützt.

Um diesen Earthcache nun loggen zu dürfen, müssen die nachfolgenden Aufgaben erfüllt werden. Zudem benötigst du einen längeren Gegenstand (z.B. Ast) für den Eisenocker. Außerdem beachte bitte, dass du dich in ein einem ökologisch besonders wertvollen und schützenswerten Gebiet befindest. Bitte bewege dich nur auf den Wegen und hinterlasse kein Müll. Vielen Dank!

Hinweis:

1) Die Aufgaben 1-3 sind an den Originalkoordinaten zur Braunkohle zu beantworten.

2) Die Aufgaben 4-5 sind am Referenzpunkt zum Eisenocker zu beantworten.

An den Originalkoordinaten stehst du vor einem Aufschluss aus Braunkohle, Sanden und Mudden. Beschreibe mir den Aufschluss, indem du Bezug auf Größe, Form, Farbe, Pflanzenreste und Bestandteile von Braunkohle, Sanden und Mudden nimmst.

Kommt die Braunkohle vereinzeltn in Stücken, in Schichten oder sogar in beiden Formen vor? Was könnte der Grund dafür sein?

Mache ein Foto von dir oder deinem GPS an den Originalkoordinaten. Hinweis: Nach den neuen Regeln darf ein Foto wieder gefordert werden und ich finde es gehört beim Earthcache einfach dazu.

Du stehst hier direkt am See in der Liether Kalkgrube. Beschreibe mir das Aussehen des Sees und nimm Bezug auf Farbe, Trübung sowie das Aussehen des Randbereiches und der Oberfläche.

Nimm deinen längeren Gegenstand und ziehe ihn durch den Eisenocker. Bleibt der Eisenocker am Gegenstand haften? Was könnte der Grund sein?

Schicke mir bitte eine Mail mit deinen Antworten aus Aufgabe 1 bis 5 unter Angabe des EC's Eiszeitablagerungen in der Liether Kalkgrube an die in meinem Profil angegebene Adresse. Die Fotos einfach an deinen Onlinelog hängen. Nach dem Absenden der Antworten darfst du auch sofort online loggen. Falls etwas nicht in Ordnung sein sollte, melde ich mich dann bei dir.

Happy hunting,

dedi1510