Ein Vulkan an der Emscher?! 🌋
Vor Ort (Wegpunkt 01) befinden wir uns auf dem Plateau eines Hügels mit steilen Hängen vor einem geologischen Aufschluss, der verschiedene Schichten zeigt, die scheinbar schräg einfallen.
Bei näherer Betrachtung lassen sich interessante Strukturen erkennen:
Da auf dem Plateau dieses Hügels aus Naturschutzgründen die Wege nicht verlassen werden dürfen (Info dazu auf den Schildern vor Ort), müssen wir zum Wegpunkt 02 gehen, um dort das Gestein genauer zu untersuchen.
Mindestens ein Gestein sieht so aus, als wäre es vulkanischen Ursprungs. Hier an der Emscher? Kann das sein?
Oder stehen wir hier vor einem Geotop aus zweiter Hand?
Geologie vor Ort
Die variszischen Gebirgsbildung erfolgte vor 400 bis 300 Millionen Jahren in den Zeitabschnitten Devon und Karbon. Die ursprünglich horizontal abgelagerten Gesteine wurden zusammengeschoben, verformt und zum Variszischen Gebirge aufgefaltet. Mit dem Aufstieg des Rheinischen Schiefergebirges im Oberkarbon setzte eine Absenkung des nördlichen Vorlandes ein, in das periodisch Sedimente geschüttet wurden. Das Ablagerungsmilieu wechselte über Jahrmillionen hinweg zwischen einem Flachmeer, der Entstehung von Flussdeltas und der Verlandung durch erodierte Sedimente aus dem neuen Gebirge. Im damals feucht-warmen Klima konnten sich große Moore bilden, die häufig von mächtigen sandigen Sedimenten überschichtet wurden, was die Inkohlung des pflanzlichen Materials bewirkte. So entstanden im Untergrund kohleführende Schichten und Sedimentgesteine. Die großräumige Absenkung bewirkte, dass heute am Südrand des Ruhrgebietes die Kohle bis zur Erdoberfläche heraufreicht, aber am Nordrand etwa 1500 Meter tief liegt.
Abb.: geolog. Schnitt Lünen - Dortmund - Hagen
Es gibt also keinerlei Hinweise auf Vulkanismus in dieser Region. Außerdem sollte das natürliche Gelände hier eigentlich relativ flach sein, statt dessen ist hier aber eine sehr bewegte Topografie mit zahlreichen Erhebungen erkennbar. Woher kommt das?
Haldenbauwerke
Die natürliche Oberfläche des Ruhrgebietes ist durch zahlreiche Halden anthropogen verändert worden. Hierbei handelt es sich überwiegend um Bergehalten des Steinkohlebergbaus, in denen die geologische Schichten, die in vielen millionen Jahren entstanden sind, in nur zweihundert Jahren radikal verändet worden sind. Der Mensch ist hier durch die mit der Steinkohlengewinnung verbundenen Massenverlagerungen von Kohle und anderem Gestein zu einem der wirksamsten geologischen Faktoren geworden. Aber nicht nur die Steinkohlegewinnung, sondern auch die Eisen- und Stahlproduktion hat zu Veränderungen der geologischen Schichten geführt und darüber hinaus auch zu drastischen Veränderungen des Gesteins.
Eisen- und Stahlproduktion in Hörde
Im Hochofenwerk Phoenix-West wurde das Roheisen hergestellt und im Stahlwerk Phoenix-Ost (Hermannshütte) zum hochwertigen Werkstoff Stahl weiterverarbeitet. Beide Anlagen waren durch die sogenannte Eliasbahn miteinander verbunden (s. Wegpunkt EB), mit der flüssiges und glühendes Roheisen von West nach Ost transportiert worden ist (mitten durch den Ortseil Hörde). Auf dem Gelände des Stahlwerkes Phoenix-West existierte eine zweite Bahn. Diese wurde für Schlackentransporte vom Hochofenwerk Phoenix-West zur Hmyphendahl-Halde genutzt. Von dieser Werksbahn sind die Brückenköpfe eines Viadukts erhalten (s. Wegpunkt VD). Die Zusammenhänge werden in der Abbildung weiter unten schematisch dargestellt.
Was sind Schlacken?
Die Bezeichnung Schlacke hat sich ursprünglich zu Beginn der Erzverhüttung aus dem Verb „schlagen“ entwickelt, da in dieser Zeit die nichtmetallischen Begleitphasen durch Schlagen vom Metall getrennt wurden. Der Begriff Schlacke wird aber auch für den Auswurf aus einem Vulkan verwendet. Entstehung und Aussehen beider Arten von Schlacken weisen sehr große Gemeinsamkeiten auf. Kein Stoff ähnelt den magmatischen Gesteinen mehr als Eisenhüttenschlacke, was eigentlich wenig verwunderlich ist, da die Temperaturen von über 1.500 Grad Celsius bei der Eisen- und Stahlerzeugung doch sehr an das Innere und den Ausbruch eines Vulkans erinnern.
Vulkanische Schlacken
Wenn Magma mit hohem Gasgehalt im Schlot eines Vulkanberges aufsteigt, schäumt es infolge der Druckentlastung auf und zerfällt in blasige Fetzen, die schließlich herausgeschleudert werden. Die groben Fetzen werden als Schlacken bezeichnet. Fördert ein Vulkan ausschließlich Schlacke, spricht man von einer Schlackeneruption.
Beispiel Bims
Bims entsteht durch gasreiche vulkanische Eruptionen, bei denen zähflüssige Lava durch Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid aufgeschäumt wird. Chemisch unterscheidet sich Bims nicht von anderer Lava (der Chemismus kann ebenso stark wie bei Lava variieren), er ist jedoch deutlich leichter (hat ungefähr ein Drittel der Dichte) und weist aufgrund der durch vulkanische Gase verursachten Poren oft eine deutlich hellere Farbe auf als Lava gleicher Zusammensetzung. Aufgrund der zahlreichen Poren, die einen wesentlichen Teil des Volumens ausmachen, ist die Dichte von Bims kleiner als die von Wasser ist, was bedeutet, dass Bims in Wasser aufschwimmt.
Foto: Bims (Fundort: Rheinland-Pfalz)
Industrielle Schlacken
Nach ihrem Ursprung können verschiedenen Schlacken unterschieden werden:
Die Hochofenschlacke entsteht als Gesteinsschmelze bei ca. 1500 °C während des Reduktionsprozesses im Hochofen aus den Begleitmineralen des Eisenerzes und den als Zuschlag verwendeten Schlackenbildnern, wie Kalkstein oder Dolomit. Bei der Verhüttung wird im Hochofen Gebläsewind zugeführt, der zuvor von Winderhitzern vorgewärmt worden ist. Außerdem wird das entstehende Gichtgas am Ofenkopf abgeführt. Nach und nach sind viele verschiedene Verarbeitungsverfahren der Schlacken entwickelt worden. Heute kommen nur noch die langsame Abkühlung in Beeten zu kristalliner Hochofenstückschlacke und die schnelle Abkühlung mit Wasser bzw. Luft zu glasigem Hüttensand zur Anwendung.
Die Stahlwerkschlacke entsteht ebenfalls als Gesteinsschmelze bei etwa 1650 °C während der Verarbeitung von Roheisen oder Schrott zu Stahl. Sie bildet sich aus den oxidierten Begleitelementen des Roheisens und anderer metallischer Einsatzstoffe sowie dem zur Schlackenbildung zugesetzten Kalk oder gebrannten Dolomit. Zur Oxidation wird Sauerstoff, Luft oder ein Brenngas-Luftgemisch eingesetzt. Je nach Stahlerzeugungsverfahren unterscheidet man LD-Schlacken aus dem Konverterprozess nach dem Linz-Donawitz-Verfahren, Siemens-Martin-Schlacken oder Elektroofenschlacken aus dem Elektrolichtbogenprozess.
Industrielle Schlacken sind also Umwandlungsprodukte von Gesteinen wie Eisenerz, Kalkstein und Dolomit. Sie bestehen vor allem aus den natürlichen Materialien Kalzium-, Silizium- und Magnesiumoxyd. Diese industriell hergestellen Gesteine gelangen durch Deponierung und als Baumaterial für Tiefbaumaßnahmen in den geologischen Kreislauf. Im geologischen Sinne handelt es sich jedoch bei industriellen Schlacken nicht um Gesteine, da diese Umwandlungsprodukte nicht natürlich vorkommen.
Entstehung der Schichtung vor Ort
Das Hochplateau ist ein Relikt der Industriegeschichte. Die Halde Hymphendahl und das Viadukt dienten ausschließlich der Entsorgung der Schlacke. Das Ende des 19. Jahrhunderts geschaffene Viadukt hatte über ein tief eingeschnittenes Tal die Werksdeponien Schallacker und Hympendahl miteinander verbunden. Anfangs kam die Schlacke aus dem Thomas-Stahlwerk (Phoenix-Ost), dann auch von den Hochöfen (Phoenix-West). Auf einem Gemälde um 1900 ist zu sehen, wie kalte oder fast kalte Schlackenkegel von den Waggons auf diese Halde gekippt werden. Viele Zeitzeugen haben noch erlebt, wie flüssige Hochofenschlacke abgekippt wurde und den Abendhimmel orange färbte. Die Schlacke ist vom Hochofen (s. Wegpunkt HO) in die dickwandigen Eisenkessel der sog. Schlackewagen geleitet worden. Die flüssige Hochofenschlacke ist von dort mit der Schlackenbahn über das Viadukt transportiert und dem Gefälle der Halde folgend bergab gekippt worden.
Bei der Entwicklung des ehemaligen Hochofengeländes ist die einst durch Schlackenaufschüttung entstandene Landschaft bewusst weitgehend so belassen worden, wie sie vorgefunden wurde; alles sollte am alten Platz belassen werden.
Anthropozän
Der Begriff wurde 2000 vom niederländischen Chemiker und Atmosphärenforscher Paul Crutzen gemeinsam mit Eugene F. Stoermer in die Diskussion eingebracht: Die beiden Wissenschaftler wollen damit ausdrücken, dass die Menschheit zu einem geologischen Faktor geworden sei. Nach einem Vorschlag britischer Geologen von 2008 soll als Beginn des Anthropozäns das Jahr 1800 (der Beginn der Industrialisierung) festgelegt werden. Im Juli 2023 schlug die Anthropocene Working Group per Mehrheitsbeschluss vor, den formalen Beginn des Anthropozäns auf das Jahr 1950 festzulegen, da ab diesem Zeitpunkt radioaktive Niederschläge als Folge von Atomwaffentests zum ersten menschengemachten Phänomen mit globalen Überresten geworden seien. Als Referenz dient ein Bohrkern von Sedimenten des Lake Crawford in Kanada.
Neu entstandene Minerale sind ein die Geologie direkt betreffender Faktor. 2017 wurden 208 von offiziell 5208 bekannten Mineralen menschlichem Schaffen zugeschrieben, hauptsächlich dem Bergbau. Die meisten dieser Minerale sind in den letzten 250 Jahren entstanden, so viele wie vermutlich niemals zuvor in einem so kurzen Zeitraum der Erdgeschichte. Einige neue Minerale sind bereits in Folge antiken Bergbaus entstanden, etwa der zuerst bei Lavrio entdeckte Fiedlerit. Von Menschen absichtlich erzeugte (anthropogene) Substanzen werden dagegen nicht als Minerale klassifiziert. Menschliche Abfälle in der Natur führen zur Bildung neuer Gesteinsarten wie z. B. Meerglas aus abgeriebenen Glasscheiben oder Plastiglomerat aus Kunststoff-Sediment-Gemischen.
Der Ausdruck Anthropozän umfasst nicht nur die geologischen Veränderungen durch den Menschen, sondern auch die anthropogenen Einflüsse auf die biologischen und atmosphärischen Prozesse auf der Erde (Klimawandel, Artensterben, Umweltverschmutzung, Ausbreitung von Krankheiten, Verlust von natürlichen Ressourcen etc).
Quellen und weiterführende Links:
wikipedia
Willi Garth, Heimatverein Hörde
ruhrgebiet-industriekultur.de
phoenixdortmund.de
rohstoff-schlacke.de
Anfahrt & Zugang
Parken könnt ihr gut unmittelbar an der Bergmann-Brauerei. Von da aus die Treppe runter und unter der Bahnlinie durch. Dann nach Norden in Richtung Brückenteich, wo ihr einen sehr schönen Blick auf die verbliebenen Relikte des Viaduktes der Schlackenbahn habt. Von da aus links hoch zu den Listingkoords, wo ihr einen guten Blick auf den geologischen Aufschluss habt. Da auf dem Plateau der Schlackenhalde die Wege aus Naturschutzgründen nicht verlassen werden dürfen, müssen bzw. können die verschiedenen Schlacken am Wegpunkt 02 besichtigt und genauer untersucht werden. Nehmt bitte ein Gefäß mit Wasser mit, um die Schwimmfähigkeit des Gesteins zu prüfen! Momentan befindet sich an Wegpunkt 02 hinter einem größeren Stein an einer Birke ein geeignetes Gefäß; evtl. sollte man aber frisches Wasser mitnehmen.
Auf dem Hochplateau der Halde habt ihr einen sehr schönen Blick auf den ehemaligen Hochofen. Nach der Beschäftigung mit dem EarthCache bietet sich ein Rundgang auf den Wegen der Halde an.
Aufgaben:
Wegpunkt 02
1.) Handelt es sich bei dem porösen Gestein (s. Foto 3) um industrielle Schlacke oder vulkanischen Bims?
a) Beschreibe das Gestein (Härte, spezifisches Gewicht, Größe und Verteilung der Poren etc.).
b) Prüfe die Schwimmfähigkeit und begründe, ob es sich um Bims handelt oder nicht.
c) Könnte es sich eventuell auch um ein anderes vulkanisches Eruptivgestein handeln?
2.) Sind andere Gesteine oder Schlacken zu erkennen? Worin unterscheiden sich diese?
3.) Welche Gemeisamkeiten haben industrielle und vulkanische Schlacken?
Wegpunkt 01
4.) Beschreibe die von hier aus im Osten sichtbare Schichtung (Schichtstärken, Winkel und Richtung). Wie ist diese zu erklären?
5.) Macht bitte von euch oder einem persönlichen Gegenstand ein Foto an den Listingkoords (Wegpunkt 01) oder am Wegpunkt 02 und fügt es eurem Log an.
Loggen:
Nehmt euch bitte etwas Zeit für diesen Earthcache; er ist nicht in ein paar Minuten zu machen. Die D-Wertung ist etwas höher, da hier nicht einfach nur ein Informationsschild abzulesen ist. Sendet mir die Antworten zu allen Fragen bitte über das Kontaktformular meines GC-Profils oder die Message-Funktion; danach kann direkt geloggt werden (foto nicht vergessen!).
Wer mag, kann natürlich gerne noch die chemischen und technischen Abläufe bei der Verhüttung vertiefen. Diese sind sicherlich auch in Zusammenhang mit der Entstehung von Schlacken sehr interessant, würden aber den Rahmen dieses EarthCaches sprengen.
Jeder Cacher, der einen EarthCache besucht und die Aufgaben per Mail oder via Message Center beantwortet hat, kann einen EarthCache sofort loggen. In den EarthCache-Guidelines ist bewusst nicht vorgesehen, dass auf eine Logfreigabe seitens des Owners gewartet werden muss.
www.gc-reviewer.de/...
ruhrPod
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