Bild 1: Blick von den Hörninger Sattelköpfen in den Harz1
Blick vom Karstwanderweg auf den Gipsabbau im Kohnstein, 2020 (Foto: Hans-Jürgen Reinhardt)
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© 2020 Reinhardt, Hans - Jürgen
Herstellung und Verlag:
BoD – Books on Demand GmbH, Norderstedt
ISBN: 9783752619447
Das südliche Harzvorland ist durch eine einzigartige Karstlandschaft mit besonderen Tier- und Pflanzenarten (siehe Bild 1) gekennzeichnet. Sie entstand vor allem dadurch, dass Gips sehr gut wasserlöslich ist. Die typischen Karsterscheinungen, wie z. B. Erdfälle, Dolinen, Höhlen und Bachschwinden bildeten sich heraus.
Die Entstehung dieser Landschaft hat vor etwa 250 Mio. Jahren begonnen. Geologisch ist sie durch den Zechstein, der Schichten von Gips und Kalkgestein enthält, geprägt.
Bild 1: Blick von den Hörninger Sattelköpfen in den Harz1
Der Zechsteingürtel des Südharzes, in Bild 2 graublau gekennzeichnet, erstreckt sich von Osterode bis Sangerhausen, über nahezu 100 km. Die Breite liegt zwischen 1 km und 7 km.
Der Gips im Landkreis Nordhausen ist vor allem durch seine Mächtigkeit, Reinheit sowie die einfachen Abbaumöglichkeiten über Tage und den geringen Abraum für die Gipsunternehmen von großer wirtschaftlicher Bedeutung.
Früher wurde der Gips hauptsächlich in kleinen Tagebauen von vielen Firmen gewonnen und meistens vor Ort verarbeitet. Heute wird er in großflächigen Tagebauen von wenigen Firmen abgebaut, wobei die Verarbeitung des abgebauten Gipses meistens nicht im Landkreis Nordhausen stattfindet.
Bild 2: Ausdehnung des Zechsteingürtels2 (graublaues Gebiet)
Schon in der Antike und seit über 2000 Jahren im Südharz wird Gips als Baustoff und für das Kunstgewerbe verwendet. Heute findet Gips in der Form des Dihydrats nicht nur breite Anwendung in der Baustoffindustrie, sondern auch in der Keramikindustrie, Medizin und Kosmetik. Gipsanhydrit wird hauptsächlich zur Herstellung von Estrich, als Füllstoff in der Zementindustrie und bei der Herstellung von Düngemitteln eingesetzt. Auf Grund des zunehmend industriellen Gipsabbaus in wachsenden Mengen verschärft sich der Konflikt zwischen dem Schutz der einzigartigen Karstlandschaft und den Interessen der Gipsunternehmen.
1 Gipskarst-Hörninger Kuppen (Foto: Pressestelle Stadt Nordhausen), https://www.nordhausen.de/tourismus/objekt_lang.php?ObjNr=5581, abgerufen am 03.08.2020
Gips ist ein Mineral, das zu der Mineralklasse Sulfate gehört. Man spricht auch von Gipsspat und Calciumsulfat. Die chemische Formel lautet: Ca (SO4) 2 H2O. Es kristallisiert meist in tafelige, prismatische bis nadelige Kristalle, aber auch körnige bis massige Aggregate können entstehen. Gips ist in der Regel farblos oder weiß. Durch Beimengungen kann es auch eine andere Farbe annehmen. Es ist ein sehr weiches Material, die Mohshärte liegt bei 1,5 bis 2. Die Dichte beträgt 2,2 bis 2,4 g/cm3.
Die wasserfreie Form des Gipses (CaSO4) wird Anhydrit genannt, welcher durch Entwässerung des Gipses im Laufe der Erdgeschichte entstand. Der Anhydrit ist härter und schwerer als Gips. Die Mohshärte4 beträgt 3 bis 3,5 und die Dichte liegt bei etwa 3 g/cm3. Wirkt Feuchtigkeit ständig auf Anhydrit ein, so nimmt er Wasser auf und wird zu Gips (siehe Bild 3). Durch die Einlagerung von Kristallwasser kann das Volumen bis zu 50 % zunehmen.
Bild 3: Gipsstein, Steigerthal 2020 (Foto: H.-J. Reinhardt)
Es wird zwischen folgenden Modifikationen des Gipses unterschieden:
Man kann ein α-Halbhydrat und ein β-Halbhydrat erzeugen.
Diese Halbhydrate haben unterschiedliche kristalline Formen.
Das führt dazu, dass das α-Halbhydrat für härtere Gipse und β-Halbhydrat für weichere Gipse eingesetzt wird.
Auch beim Anhydrit (CaSO4) gibt es verschiedene Arten:
Bild 4: Alabasterknolle, Rüdigsdorf 2020 (Foto: H.-J. Reinhardt)
Gips wurde in unterschiedlichen Kristallformen bzw. Modifikationen gefunden. Eine besondere Modifikation sind die Alabasterknollen, die aus reinem Gips bestehen. Bild 4 zeigt eine Alabasterknolle, wie sie in Rüdigsdorf zu sehen ist. Alabaster ist die mikrokristalline Varietät des Gipses. Die Farbe ist meistens weiß, kann auch gelb, braun, rosa oder grau sein. Der Glanz ist glasartig bis seidig. Die Transparenz bewegt sich zwischen undurchsichtig und durchscheinend. Auf Grund der besonderen Eigenschaften wurde Alabaster vor allem für künstlerische Arbeiten verwendet.
Bild 5: Selenit aus Lubin, Polen5
Eine weitere Varietät ist das Marienglas. Es wird auch als Frauenglas, Selenit (siehe Bild 5) oder Spiegelglas bezeichnet. Es handelt sich um ein wasserhaltiges Calciumsulfat (CaSO4 2 H2O), welches auf Grund seiner großen Reinheit durchsichtig ist. Weiterhin lassen sich die durchsichtigen Kristalle leicht in dünne Blättchen spalten. Marienglas wurde im Alten Stolberg in der Nähe von Stempeda am Spatenberg gewonnen. Im Mittelalter verwendete man es als Fensterglas und für Schmuck. Die können Kristalle auch des verzwillingt Gipses sein. Ein Beispiel ist der Schwalbenschwanzzwilling6, der bei Nordhausen gefunden worden ist.
Es gibt auch rosettenartig verwachsene Kristalle, die Sandrose, Gipsrose oder Wüstenrose genannt werden.
2 Thüringer Landesamt für Umwelt, Bergbau und Naturschutz, Naturräumliche Gliederung, Landkreis Nordhausen, https://www.tlug-jena.de/uw_raum/umweltregional/ndh/maps/62041_12.jpg, abgerufen am 03.08.2020
3 CHEMIE.DE, Eigenschaften von Gips, https://www.chemie.de/lexikon/Gips.html,abgerufen am 03.08.2020
4 Wikipedia, Anhydrit, https://de.wikipedia.org/wiki/Anhydrit, abgerufen am 03.08.2020
5 Wikimedia, Foto von Elade 53, 2010, Selenit aus Lubin, Polen, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=10665441, abgerufen am 03.08.2020
6 Wikipedia, Varietäten und Modifikationen, https://de.wikipedia.org/wiki/Gips, abgerufen am 03.08.2020
Im Unterkarbon, vor etwa 350 Mio. Jahren, entstand durch die Kollision der nordamerikanisch-eurasischen Kontinentalplatte Laurussia mit dem Kontinent Gondwana, der Afrika, Südamerika, Australien und Antarktika beinhaltete, der Superkontinent Pangaea (siehe Bild 6). Im Ergebnis der Kollision wurden die Gesteine des Silurs, Devons und Unterkarbons zu einem Faltengebirge zusammengeschoben und angehoben. So entstand der Harz als ein variszisches Gebirge. Es besteht im Süden hauptsächlich aus Grauwacken, Tonschiefern und Diabasen. Im Oberkarbon kam es zu einer Verwitterung der Gesteine und Abtragung des Gebirges.
Bild 6: Rekonstruktion der globalen plattentektonischen Entwicklung mit
Blick auf Mitteleuropa im Devon und Karbon7
Im Oberen Perm, vor etwa 258 bis 250 Mio. Jahren, überflutete das Zechsteinmeer den Harz (siehe Bild 7). Es soll eine Fläche von etwa 1 Mio. Quadratkilometer gehabt haben.8 Durch das aride Klima und die eingeschränkte Verbindung zum Weltmeer kam es zu mehreren Eindampfungen des Zechsteinmeeres. Dabei wurden in der Reihenfolge ihrer Löslichkeit Karbonate, Sulfate und Chloride abgelagert. Zu der Ausfällung des Gipses kommt es bei einer 5 - 10-fachen Konzentration im Meerwasser.
Bild 7: Ausdehnung des Zechsteinmeeres vor etwa 255 Mio. Jahren9
Diese Ablagerungen erfolgten in mehreren Zyklen, meistens geht man von 4 Zyklen aus. Diese Ausfällungszyklen bekamen folgende Namen: Werra-Serie (Zechstein 1), Stassfurt-Serie (Zechstein 2), Leine-Serie (Zechstein 3) und Aller-Serie (Zechstein 4). Bild 8 zeigt die Salzabscheidungsfolge zu Beginn der Zechstein-Entwicklung (Werra- und Stassfurt-Folge). In den nachfolgenden Perioden der Erdgeschichte überlagerten Sand-, Ton- und Kalksteine die Sedimente der Zechsteinzeit. In 300 m – 500 m Tiefe wurde das Kristallwasser durch den starken Druck auf den Gips ausgetrieben. Es entstand im Verlauf von Jahrmillionen aus Gips Anhydrit. Im jüngeren Mesozoikum fanden eine Hebung und Südwärtskippung des Harzes statt. Dadurch konnten Trias- und Juraschichten abgetragen werden und der Anhydrit kam wieder an die Oberfläche. Durch die Einwirkung von Niederschlägen und Oberflächenwässern wandelte sich der Anhydrit wieder in Gips um. Es entstand eine Gipsschicht, die im Hangbereich10 etwa 25 m stark ist.
Bild 8: Vereinfachte schematische Darstellung der Salzabscheidefolge11
Im Bereich von Störungen kann sie stärker sein. Auf Plateauflächen beträgt die Stärke der Gipsschicht jedoch nur wenige Meter.