Der Warsteiner „GEO-STEINKREIS“
Alles, was man über unseren Warsteiner Kalk Sinnvolles sagen kann, wurde in der Freiluftausstellung „GEO-STEINKREIS“ am Historischen Kalkofen Suttrop zusammengetragen.
Von der Entstehung der Erde, ihrer Mechanismen, die zum Kreislauf der Gesteine führen, welche Steine entstehen und verwandeln lassen, Kalk wachsen und verfestigen lassen bis zur Wanderung unserer Erdscholle von der Südhalbkugel bis zum heutigen Platz wird hier alles anschaulich erklärt.
Es geht um den Warsteiner Kalk, am Äquator im Korallenriff gewachsen, bis ins Sauerland gewandert und dabei mehrfach um Kilometer in die Erdkruste abgesenkt und wieder hochgedrückt, bis endlich das gesamte ehemalige Korallenriff vom Harz bis zur Eifel zu liegen kam, aber durch das Anstoßen des Afrika-Kontinents an Europa an einigen Stellen durch Verwerfungen wieder an die Oberfläche gedrückt wurde, wie hier bei uns im „Warsteiner Sattel“ und wir daher hier hochwertigen Kalk abbauen können – das alles können Sie hier auf farbigen Darstellungen, in mehreren kurzen Videodokumentationen und an Objekten kennenlernen. Mit vielen farbigen Tafeln, Videos und Ausstellobjekten ist der „GEO-STEINKREIS“ mit dieser sehr weit umfassenden Thematik einmalig in NRW. Der Eintritt ist zu jeder Tageszeit möglich und ist kostenlos.

Begrüßungs-Erläuterung 0 (1)

Willkommen in unserem virtuellen Infozentrum. Alles Wissenswerte über den Warsteiner Kalksattel und das damit gekoppelte Trinkwasservorkommen wurde hier zusammengetragen.

Von den Mechanismen der Erde, die z.B. zum Kreislauf der Gesteine führen, der Entstehung und Verfestigung von Kalkstein bis zur Wanderung unserer Erdscholle 20.000 km um den Erdball reichen die Themen. Und natürlich zeigen wir, welche Auswirkungen das heute hat.

Station 011 (011)

Vor 4,7 Milliarden Jahre entstand unser Planet. Schauen Sie zunächst auf die rechte Kreisgrafik.
Das große violette Tortenstück stellt Hadaikum und Archaikum dar, beide Erdzeitalter zusammen machen rund die Hälfte der bisherigen Erdgeschichte aus. Die Geowissenschaft beschreibt die wesentlichen Meilensteine der Erdentwicklung aus diesem Zeitabschnitt. Je jünger die Zeitabschnitte sind, desto differenzierter wird verständlicherweise das Wissen der Geologen.

Kontinentdrift 012 (012)
Das linke Bild zeigt Entwicklung und Wanderung der Kontinente. Diesen Darstellungen liegen relativ gesicherte Erkenntnisse zugrunde. So wie die Erde sich bisher ständig verändert hat, so wird sie es auch weiterhin tun. Das erneute Zusammenwachsen zu einem Superkontinent in den kommenden 250 Mio Jahren zeigt hier eine von drei diskutierten Varianten.

Tafel 13 Urmaterie (13)
Bereits zu Beginn der Erdentstehung setzten sich aus der glutflüssigen Magmamasse die schweren Elemente wie Eisen und Nickel in einem Trennprozess durch Gravitation zum Mittelpunkt ab und bildeten den Erdkern mit Temperaturen bis zu 6000°C. Durch den übergewaltigen Druck von 3,5 Millionen bar, der in der Erdmitte herrscht, ist der Kern fest, trotz der hohen Temperaturen.

Als Erdmantel wird die mächtige mittlere Schale bezeichnet. Die außen folgende Erdkruste, auf der wir leben, macht kaum 1% der Erdmasse aus. Maßstäblich gesagt: die Schale eines Apfels ist vergleichsweise noch dicker, als diese Kruste auf der Erdkugel.
Man muss unterscheiden zwischen ozeanischer Kruste von nur 5-10 km Dicke und kontinentaler Kruste mit etwa 35km Dicke. Unter der ozeanischen und kontinentalen Kruste liegt die Lithosphäre zunächst bis ca 100 km Tiefe, dann bis ca. 250 km Tiefe die zähflüssige Asthenospäre. Darunter folgt bis 2900 km Tiefe der Erdmantel, dann bis 5100 km Tiefe der äußerer und zuletzt bis 6300 km Tiefe der innerer Erdkern.
Die oberen 100 Kilometer haben einen verhältnismäßig hohen Anteil an geschmolzenem Material, auf welchem die darüber liegenden Platten gleiten können. Die Kombination von hohem Druck und hoher Temperatur bewirkt, dass die Magmagesteine auch in festem Zustand fließfähig und zähplastisch verformbar sind. Hilfreich zur Vorstellung dieses Aggregatzustandes ist ein Vergleich mit Steinsalz. Es wirkt steinhart und ist doch unter entsprechendem Druck in nicht wahrnehmbarem Tempo fließfähig.

Station 2: Erde im Fluss (2)
Die folgende Station befasst sich mit dem ständigen Verändern der Erde, was die alten Griechen als „panta rhei“ – alles ist im Fluss bezeichneten. Es geht um das Bewegen und Untertauchen der Ozeanische Platten und damit den Antrieb zu Kontinentaldrift, Vulkanismus, Erdbeben, Tsunamis und Flutbasalten.

Tafel 21 Subduktion (21)
Antrieb der Bewegung der Ozeanischen Platten sind die Konvektionszellen im Erdmantel. Sie bewegen sich nur mit wenigen Zentimetern im Jahr - ein Umlauf dauert eine Größenordnung von 100.000 Jahren. Unterhalb der mittelozeanischen Rücken fließt aufgestiegenes Gestein zu den Seiten und schiebt dabei die auf ihm liegenden ozeanischen Platten mit sich. Ein Teil des heißen, aufgeschmolzenen Gesteins aus dem Erdinneren füllt die Lücke zwischen den Platten - dies ist der Mechanismus der Neubildung von ozeanischer Kruste. Daher ist diese an den mittelozeanischen Rücken am jüngsten und mit zunehmender Entfernung immer älter.
Und weil die Erdkugel nicht größer wird, muss bei diesem Vorgang die Platte anderswo abgebaut werden: Dies geschieht, wie z. B. im Bild dargestellt, wo die ozeanische Platte auf den Rand eines Kontinents trifft. Hier taucht die schwerere ozeanische Kruste unter die leichtere kontinentale Kruste unter und geht wieder in den Erdmantel ein; dieser Vorgang wird als Unterschiebung oder „Subduktion“ bezeichnet.
In den Subduktionszonen endet jedoch nicht alles Material im Erdmantel; ein Teil wird an die Kontinentalplatten angelagert - diese wachsen. So entstanden im Laufe der Jahrmilliarden aus den ursprünglichen Mikrokontinenten die heutigen Kontinente. Das eintauchende Material wird wieder erhitzt; ein Teil lagert sich als Magma an die Kontinentalplatte an oder bildet aufsteigend große Granitkörper.
Sehen Sie Bild 1: Wird eine Platte mit aufliegendem Kontinent unter eine Platte subduziert, deren aktiver Rand ein Kontinentalrand ist, dann kollidieren irgendwann die Kontinente. Kontinentalkruste hat wegen ihres geringeren Gewichtes einen zu großen Auftrieb, um in der Asthenosphäre unter zu gehen; bei sich fortsetzender Kompression, siehe Bild 2, entsteht ein Kettengebirge. Nach der Kollision reißt die abtauchende ozeanische Platte womöglich ab, das zeigt Bild3, und versinkt in der Asthenosphäre, dann bildet sich hier eine neue Subduktionszone.

Tafel 22: Subduktionszonen (22)
Subduktionszonen – was ist das eigentlich? Nochmal eine einfache Erklärung, verfasst von Schülern einer 9. Gymnasium-Klasse:
Eine Subduktionszone ist ein Bereich auf der Erde, wo sich eine ozeanische Platte unter eine kontinentale Platte schiebt. Bei diesem Vorgang wirken sehr große Kräfte, die unter anderem für Erdbeben, Tsunamis, Gebirgsbildung und Vulkanausbrüche verantwortlich sind. Hier wird anschaulich geschildert, was da passiert:
Punkt 1: Der Wassergehalt wird aus den Sedimenten, also den Ablagerungen auf dem Meeresboden herausgepresst und steigt durch die Kruste der kontinentalen Platte auf. Dadurch entstehen Unterwasserquellen, die manchmal submarine Erdrutsche auslösen können, wenn sie das Gashydrat auflösen, das die lockeren Sedimente am Kontinentalhang zusammenhält.

Punkt 2: Dadurch, dass die Sedimente nun kein Wasser mehr enthalten, rutschen die Platten nicht mehr so gut aufeinander; sie verhaken sich. Die ozeanische Platte schiebt sich aber immer noch unter die kontinentale. Dadurch staucht sich die kontinentale Platte und bildet Gebirge. Wenn die Spannungen zu groß werden, löst sich die „Verhakung“ und die kontinentale Platte „springt“ ruckartig seewärts. Dadurch entstehen Erdbeben.

Punkt 3: Die ozeanische Platte taucht weiter ab und gelangt dabei in Tiefen, in denen Druck und Hitze immer größer werden. Dabei verändern sich wasserhaltige in wasserfreie Mine-rale, so dass Flüssigkeit freigesetzt wird und in den überlagernden Mantel aufsteigt. Dort mischen sich diese Fluide mit dem Gestein, dies senkt den Schmelzpunkt soweit, bis ein Teil des Mantelgesteins schmilzt. Ein Manteldiapir, angefüllt mit Magma entsteht.

Punkt 4: Da das Magma leichter ist als das umliegende Gestein, steigt es auf und bahnt sich seinen Weg durch Asthenosphäre und Lithosphäre nach oben, indem es Spalten in das Gestein reißt. Je weiter es aufsteigt, desto geringer ist der umgebende Druck – die Dichte des festen Gesteins nimmt ab und der Schmelzpunkt sinkt, es wird fließfähiger. Irgendwann sind Magma und festes Gestein dann fast gleich schwer, was dazu führt, dass das Magma keinen Auftrieb mehr hat. Es bleibt „stecken“ und bildet Magmakammern.

Punkt 5: Durch den abnehmenden Druck in der Lithosphäre lösen sich aufsteigende Gase aus dem Magma, die nach oben einen Weg bahnen, bis es aus der Erdoberfläche in Form eines Vulkanausbruchs austritt. Diese Gase sind eine der Ursachen dafür, dass Vulkanausbrüche so heftig und explosionsartig sind. Eruptionen setzen Gase, Gesteine, Asche und Lava frei. In die Atmosphäre geblasene Asche und Gase tragen erheblich zur Veränderung des Erdklimas bei.

Tafel 23 ozeanische Platten (23)
Ozeanische und kontinentale Erdkruste unterscheiden sich vor allem durch das Material: Ozeanische Kruste entsteht an mittelozeanischen Rücken aus aufsteigendem Magma und besteht daher aus Basaltgestein. Sie ist nur fünf bis zehn Kilometer dick. Basalt basiert auf Eisen- und Magnesium-silikaten, daher ist ozeanische Kruste schwerer als kontinentale Kruste, die leichtere Elemente wie Aluminium enthält; und daher taucht ozeanische Kruste in den Subduktionszonen, also beim Anstoßen an die Kontinente, unter die leichtere Kontinentkruste.Kontinentale Kruste ist im Mittel 30 bis 40 Kilometer dick, manchmal auch bis 80 Kilometer.
An den Untermeerischen Rücken tritt Magma aus und drängt die Ozeanische Platten auseinander. Dies geschieht mit etwa 2-10 cm pro Jahr. An den Kontinentalrändern tauchen die Ozeanische Platten wieder ins Erdinnere. Folglich sind Ozeanische Platten nirgendwo älter als 200 Millionen Jahre. In diesem Zeitraum wurden sie im Mittel um 8000 km seitlich weggedrängt.
Durch die ständig frische Bildung ozeanischer Kruste lässt sich recht einfach die häufige Umkehr des Erdmagnetfeldes beweisen. Beim Austritt des Magmas erstarren die magnetischen Teilchen in der momentan bestehenden Erd-Magnetfeldrichtung. Daher kann man an der dazwischenliegenden Strecke nachmessen, dass etwa alle 250 tausend Jahre das Magnettfeld der Erde sich bisher komplett umgepolt hat.
Sehen Sie nun einmal auf die bunte Weltkarte: Hier sind magmatische Großprovinzen, die durch gewaltige Eruptionen entstanden sind, in violetter Farbe markiert. Die großen kontinentalen Flutbasalt-Eruptionen sind die größten auf der Erde bekannten Lava-Eruptionen. Eine Magmatische Großprovinz, mit dem englischen Ausdruck Large Igneous Province (LIP) genannt, ist ein Gebiet der Erdkruste, das sehr große Mengen magmatischer Gesteine enthält, die sich in geologisch kurzen Zeiträumen gebildet haben. Mehr dazu erklären wir in der nächsten Station über Supervulkane.

Station 3 (3)
Die nächste Station befasst sich mit dem Vulkanismus, mit Hot-Spots und Kontinentbildung.

Tafel 31 Supervulkane (31)
Gewaltige Flutbasalt-Eruptionen unvorstellbaren Ausmaßes sind hier dargestellt. Flutbasalte entstanden überwiegend in direktem Zusammenhang mit großräumigen Bruchprozessen der Plattentektonik. Neben den Ozeanböden stellen die kontinentalen Flutbasalte die flächenmäßig
größten Lavamassen dar, die jemals an die Erdoberfläche ausgetreten sind. Innerhalb relativ kurzer Zeiträume wurden Areale bis zu einer Millionen Quadratkilometern mit Basaltlava überflutet.
Gewaltige Flutbasalte entstanden zum Beispiel im Oberen Jura vor ca. 165 Millionen Jahren, als der Superkontinent Gondwana auseinanderbrach.
Der großflächigste und voluminöseste dieser Ausbrüche ist der Sibirische Trapp. Es ist ein ausgedehnter Flutbasalt in Sibirien. Die dafür verantwortlichen Vulkanausbrüche bilden eines der größten weltweit bekannten vulkanischen Ereignisse der Erdgeschichte. Sie fanden vor etwa 250 Millionen Jahren statt. Das Massenaussterben am Ende des Perms steht mit diesem Ausbruch und seinen Folgen in einem ursächlichen Zusammenhang. Aufgrund seiner Ausdehnung von 3000 km im Durchmesser, einer Basaltdicke von 3 Kilometern und seiner geologisch vergleichsweise raschen Entstehung ist der Sibirische Trapp ein herausragendes Beispiel einer magmatischen Großprovinz.
Der jüngste Ausbruch des Yellowstone-Vulkans liegt 640.000 Jahre zurück und förderte 1000 Kubikkilometer Tephra auf einem Durchmesser von 60 km. (sehen Sie hierzu die Landkarte auf der nächsten Tafel). Es entstanden die Lava-Creek-Tuffe, die im Yellowstone bis zu 200 m mächtig sind. Der Yellowstone ist regelmäßig alle 600.000 Jahre ausgebrochen. Geologische Veränderungen, beispielsweise das Anheben der Calderastruktur in den letzten Jahrzehnten, lassen einen Ausbruch in geologisch naher Zeit auch als wahrscheinlich erscheinen.
Vor 75.000 Jahren vernichtete der Ausbruch des Toba auf Sumatra fast die gesamte Menschheit. Die Supervulkan-Eruption hinterließ eine Caldera von 100 x 30 km. Genforschungen zufolge sollen
ungefähr nur 15.000 Menschen diese Katastrophe überlebt haben.

Stets sind es verheerende Klimaauswirkungen, die durch die Supervulkane verursacht wurden. Gase und Asche verhindern die Sonneneinstrahlung und lang anhaltende Abkühlung mit Vereisung der Erde sind die Folge der größten Ausbrüche, was auch stets zu großem Artenaussterben geführt hat.

Tafel 32 Kontinentbildung (32)
Die Entstehung des Vulkanismus, nicht an den Rändern, sondern im Inneren der Platten - ob ozeanisch oder kontinental - hat man lange zu erklären versucht. Die Ursache glaubt man heute in so genannten HotSpots oder Plumes gefunden zu haben. Aus dem tieferen Erdmantel bahnen sich danach über schlauch- oder kaminartige Aufstiegskanäle heiße Magmamassen ohne Konvektion den Weg in den oberen Mantel, wo sie sich in riesigen Magmakammern sammeln. Diese scheinen im erdgeschichtlichen Maßstab langfristig ortsfest zu sein.
Jetzt gibt es zwei Fortsetzungen: Entweder wird durch den nach oben abnehmenden statischen Druck das Magma flüssiger und steigt stetig durch einen schmalen Aufstiegskanal, der sich dann wie eine Schneidbrennerflamme immer wieder durch die darüber driftende Platte brennt. Dadurch entsteht bei gleichzeitiger Tektonikdrift der ozeanischen Platte wie eine Perlenschnur immer neuer Vulkanberge. Die wird deutlich bei den Hawai-Inseln oder den Emperor Seamounts. Die dabei ausgeworfenen Lavamassen sind beachtlich, ist doch z.B. der Kilauea, der höchste Berg der Erde mit 11 km ab Meeresboden.
Oder aber die Entleerung solcher Magmakammern geschieht in kürzerer Zeit über Spalteneruption
von mehreren km Länge durch den Auswurf so genannter „Flutbasalte“, die auf der vorigen Tafel erläutert sind.
Diese bisher dargestellten Vorgänge ereignen sich in geologischen Zeiträumen. Daher hier ein Versuch, solche Zeiträume zu verdeutlichen: Wenn man die Zeit seit der Erdentstehung maßstäblich als ein Kalenderjahr gleichsetzt, so entspricht 1 Stunde dieses Jahres wirklichen 500.000 Jahren, oder anders gesagt: Unsere 80 Lebensjahre in diesem Maßstab betragen nicht einmal eine halbe Sekunde in diesem Jahr, wenig Einblick, was uns als Zeitzeuge geologischer Vorgänge hier zur Verfügung steht.

Tafel 33 Kontinentalplatten (33)
Auf dem brodelnden, kochenden Lavasee der Urerde bildete sich - wie Schaum beim Suppe kochen - Inseln von festem Gestein, die sich in der Folge zu größeren Einheiten zusammen ballten. Es entstanden Kontinentkerne als Schilde - die Keimzellen der heutigen Erdteile. Bis zu ihrer heutigen Gestalt war es allerdings noch ein langer Weg, wie z.B. die geologische Kartierung des kanadischen
Schildes zeigt. Man erkennt wie auf einem Röntgenbild mit den mit 4 Mrd. Jahren ältesten Teilen (Lake Acasta bzw. Grönland) zahlreiche später angeschweißte jüngere Kontinentbruchstücke, die in
ihrer Summe die heutige Kontinent - Konfiguration ausmachen. So sind alle Kontinente bei genauer Betrachtung ein bunter Mix verschiedenster Kontinent-Teilstücke, verschiedensten Alters - auch
und vor allem unser Europa, mit dem Sammelsurium Asien.
Und ständig driften diese Kontinent-Teilstücke weiter, angetrieben von der Tektonik. Man erwartet, dass sie in rund 250 Millionen Jahren wieder einen einzigen zusammenhängenden Superkontinent gebildet haben werden.

Station 4 Gesteine (4)
Die nächste Station befasst sich mit Steinen. Mit ihrem Kreislauf in der Erdkruste, mit den verschiedenen Arten von Gestein und um allmählich auf unsere Warsteiner Situation zu kommen: mit den Schätzen, also den Mineralen, die wir im hiesigen Kalkgestein vorfinden.

Tafel 41 Kreislauf der Gesteine (41)
Steine bestehen nicht ewig. Bedingt hauptsächlich durch die Tektonik unterliegen sie einem für unseren Zeitmaßstab nicht zu beobachtenden langsamen Kreislauf. Unter dem „Kreislauf der Gesteine“ versteht man in der Geologie den Zyklus, in dem Gesteine von der Erdoberfläche in die Tiefe ins Magma geraten und wieder an die Erdoberfläche zurückgelangen. Diesen Zyklus kann man sich grob mit einigen hundert Millionen Jahren Dauer vorstellen.
Wie kommt das zustande?
Im Laufe der Zeit verwittern offen liegende Gesteine. Diese Verwitterungsprodukte bilden dann auch kurzfristig die Pedosphäre, den Boden, gehen in Wasser in Lösung oder werden als Staub verfrachtet.
Langfristig gelangen sie ins Meer und lagern sich, bewegt von Meeresströmungen, in Vertiefungen des Meeresbodens stabil ab, petrifizieren, also „versteinern“ und bilden Sedimentgesteine.
Diese werden durch Subduktion in die Tiefe verfrachtet, und nach Umwandlung im Magma, der Metamorphose wieder in physikalisch/chemisch veränderter Form an Tage geschoben.

Je tiefer die Gesteine sinken, desto mehr erhöht sich der Druck und die Temperatur. In den tieferen Schichten erfolgt die Metamorphose (Umwandlung) bzw. die Aufschmelzung (Magmabildung) der Gesteine. Danach werden sie wieder durch Gebirgsbildung oder Vulkanismus an die Erdoberfläche gehoben, verwittern dort erneut und der Kreislauf beginnt von neuem. Der Gesteinszyklus erfasst nicht alle Gesteinspakete in gleichem Maß, die Dauer des Zyklus hat eine riesige Bandbreite. Mit die ältesten aufgeschlossenen Gesteine auf der Erde, die also an der Oberfläche freiliegen, wurden an der Hudson Bay in Kanada entdeckt und sind 4 Milliarden Jahre alt. Diese sind zufällig bisher von diesem Kreislauf und einer vollkommenen Aufschmelzung verschont geblieben.
Im Lauf von einigen hundert Millionen Jahren erscheinen also bei Gebirgsbildung unsere Steine erneut an der Erdoberfläche. Damit arbeiten die Geologen und analysieren wie Detektive, welche Mineral-komponenten das Gestein hat: Wie alt diese sind, wie stark abgerollt einzelne Körner sind von welcher Durchschnittsgröße? Sind sie zum ersten oder wiederholten Mal im Kreislaufgeschehen? Welche Art der Schichtung ist bei Ablagerung festzustellen? Das ergibt schon mal ein gutes Bild.
Am einfachsten sind natürlich die zahlreichen Versteinerungen von Pflanzen und Tieren als Zeugen vergangener Zeit zu untersuchen. Diese reichen immerhin schon 600 Millionen Jahre zurück. Zum Schluss können erfahrene Geologen tatsächlich durch Analysen des Gesteins eine ungefähre Skizze der geologischen Verhältnisse im ursprünglichen Abtragungsgebiet über den Zeitraum von mehreren Millionen Jahren erstellen.

Tafel 42 Gesteinsarten (42)
Klastische (mechanische) Sedimente entstehen durch Verwitterung und Erosion von Gesteinen. Die Schwerkraft, Wind, Wasser oder Gletscher transportieren den Verwitterungsschutt (Detritus),
bearbeiten ihn nochmals und lagern ihn ab. Beispiel: Sandstein.
Bei der Ablagerung entstehen so genannte Lockersedimente. Durch die Auflast weiterer Sedimentationsschichten und/oder durch chemische Zementationsvorgänge wird das Material immer mehr verfestigt, man spricht dann von Diagenese. Das Ergebnis sind sedimentäre Festgesteine, Sedimentite.

Von chemischen Sedimenten spricht man, wenn wasserlösliche Bestandteile durch die Flüsse ins Meer transportiert werden und es dort zu neuen Reaktionen kommt bzw. das Wasser verdunstet und die Minerale sich ablagern. Beispiele: Steinsalz, Kalkstein.
Biogene Sedimente sind Ablagerungen organogener Stoffe (Schalen von Schalentieren oder abgestorbene Pflanzen). Beispiel: Kalk, Kohle, Bernstein.
Metamorphe Gesteine bilden sich aus bereits vorhandenen Gesteinen durch Umwandlung, der Metamorphose in mehr oder weniger festem Zustand bei meist hohen Temperaturen und/oder
Drücken. Sie können aus Sediment stammen, wie z. B. Kalk, der zu Marmor gewandelt wird, oder sie können von Magmatiten stammen, wie z. B. Granit, der zu Gneis umgewandelt wird. So wird
Tonschiefer zu Phyllit oder Glimmerschiefer. Ist bei deren Bildung neben metamorphen Prozessen auch eine teilweise Aufschmelzung des Gesteins beteiligt, so entstehen Mischgesteine, die Migmatite oder Anatexite.
Magmatische Gesteine entstehen bei der Abkühlung und dem Erstarren einer Gesteinsschmelze , also eines Magmas oder einer Lava, entweder in der Erde selbst, z.B. Plutonite wie Gabbro, oder Granit oder an der Erdoberfläche, also Vulkanite wie Basalt, Rhyolith, Andesit.
Tiefengestein = Plutonite ersteht durch langsame Abkühlung in großer Tiefe (in der unteren Erdkruste oder im oberen Erdmantel) und unter hohem Druck. Dabei werden große Kristalle gebildet, es treten keine gasgefüllten Hohlräume auf. Beispiel: Granit.
Eruptivgesteine oder Ergussgesteine, also Vulkanite treten als Lava an die Oberfläche und werden dort schnell abgekühlt. Daher können sich nur mikroskopisch kleine Kristalle bilden und die Gesteine können Hohlräume aufweisen. Ein Beispiel dafür ist Basalt. Erfolgt die Abkühlung so schnell, dass gar keine Kristallisation stattfindet entsteht vulkanisches Glas, also Obsidian.
Das war jetzt eine Menge Stoff. Es empfiehlt sich, das nochmal in Ruhe nachzulesen.
Tafel 43 Minerale (43)
In mehreren Phasen der Erdgeschichte wurde hier im Warsteiner Kalksattel eine Vielzahl
prächtiger Kristalle gebildet. Weltbekannt sind z. B. die „Suttroper Quarze“, im Volksmund auch „Diamanten“ genannt.
Zur Quarzfamilie gehören auch die Achate mit ihrer Form- und Farbsymphonie. Es handelt es sich um eine mikrokristalline Varietät des Minerals Quarz. Auffällig beim Achat ist seine schöne,
streifige Zeichnung aufgrund der rhythmischen Kristallisation.
Bergkristall in der üblichen Form ist ebenfalls im Warsteiner Riffkalk vertreten. Und es ist schon etwas ganz besonderes, wenn man ihn wie bei uns sogar in kubischer Form antrifft.
Das allgegenwärtige Standardmineral ist natürlich der Calzit, der z. B. in der Form des Skalenoeders oder des Rhomboeders auftritt.
Etwas seltener, aber ebenfalls in Warstein zu finden ist das Schwerspatmineral Baryt.
Farbige Akzente setzen die verschiedenen Erzminerale:
In Gün – der Malachit, In Blau – der Azurit
In Schwarz – der Hämatit, In Silbrig – Bleiglanz
In Gelb bis Braun – der Limonit, In Rot – die Eisenminerale, z.Teil schmierig-flüssig und so wie der
Hämatit guter Farbstoff für Höhlenmalereien.

Station 5 Riffbildung (5)
Nun kommen wir der Geologie im heimischen Raum näher und befassen uns zunächst mit der Entstehung unseres Riffkalks.

Tafel 51 Riffbildungen (51)
Unser Warsteiner Massenkalk ist in einem Korallenriff vor 380 Millionen Jahren im Devon gewachsen:
Bekannt sind vor allem die in warmen Meeren relativ dicht unter der Wasseroberfläche lebenden Korallen. Gesteinsbildende Riff- oder Steinkorallen erzeugen mächtige Korallenbänke und Korallenriffe.

Hinter der Riffkante im ruhigen Gewässer wachsen Korallen und es siedeln sich Riffbildner an. Auf ihren abgestorbenen Resten siedeln neue Generationen und bilden allmählich eine ständig wachsende
Kalkschicht. „Allmählich“ heißt für unser Riff: so etwa 20 Mio Jahren lang. Die Schichtdicke des Kalks betrug danach mehrere hundert Meter. An der Kalkbildung waren Schwämme, Korallen, Stromatoporen und Brachiopoden beteiligt.
Riffbildende Korallen aus tropischen Korallenriffen können nur bei Wassertemperaturen überleben, die 20 °C nur selten unterschreiten. Die Lichtverhältnisse müssen ausreichen, daher wachsen Korallen nur bis zu einer Wassertiefe von 70 Metern. Und das umgebende Wasser muss sehr sauber sein. Daher beschränkt sich die Entstehung auf einen Bereich ungefähr zwischen 30° nördlicher und 30° südlicher Breite.

Tafel 52 Kalkschalentiere (52)
Woraus können verschiedene Kalksorten entstehen?
Als Kalkstein werden Sedimentgesteine bezeichnet, die ganz überwiegend aus dem chemischen Stoff Calciumcarbonat (CaCO3) in Form der Mineralien Calcit und Aragonit bestehen. Kalkstein ist ein äußerst variables Gestein; das betrifft sowohl seine Entstehung als auch seine Eigenschaften, das Aussehen und die wirtschaftliche Verwendbarkeit.
Der Warsteiner Massenkalk ist ja durch ein Korallenriff entstanden. Die ursprüngliche Form der Kalkschalen sind beispielsweise in hiesigen Höhlen und glatten Wänden noch deutlich zu erkennen, zum Beispiel die Brachiopoden Stringozephalus Burtini in der naturgeschützten Warsteiner Liethöhle.

Während Korallenkalke und andere Riffkalke bereits recht feste Kalksteine bilden, durchlaufen andere Fossilkalke zunächst eine diagenetische Verfestigung wie z. B auch bei der Bildung von Massenkalk. Durch nachträgliche Umkristallisierungen können sich auch Riffkalke deutlich verändern.

Tafel 53 Kalkriff vor 380 Mio Jahren (53)
Wir beziehen uns in der Erläuterung auf die Bildnummern:

Bild 1) Vor 650 Mio Jahren befand sich unsere Landmasse etwa dort, wo heute Tasmanien liegt, also rund 20.000 km vom heutigen Platz entfernt.

Bild 2) Die Riffentwicklung fand während dieser Reise im Zeitalter des Devon vor ca. 380 Mio Jahren statt. Eifel und Nordsauerland lagen zu dieser Zeit in einem flachen Schelfmeer südlich des Äquators
und damit südlich des großen damaligen „Old Red“- Kontinents. Hier herrschten ideale Wachstumsbedingungen und es entwickelten sich ausgedehnte Riffkomplexe, die heute vom Harz bis zur Eifel reichen.

Bild 3) Vor 430 Mio Jahren war unser Kontinent dann bereits in subtropische Zonen näher zum Äquator gewandert. Unsere Gegend lag noch immer wenig berührt unter dem Meeresspiegel.

Bild 4) Dann im Devon, also vor 380 Mio Jahren, nun noch etwas näher zur warmen Äquatorzone, gelangten wir durch Hebung dieses Teils der Erdkruste in flaches Wasser des DevonMeeres und es begann das Wachstum unseres Korallenriffs, denn jetzt passte dafür einfach alles: Wassertiefe, Wassertemperatur und Wassersauberkeit.

Station 6 Riffwanderung (6)
Die folgende Station setzt die Darstellung der Wanderung unseres Korallenriffs von der Äquatorgegend bis zur heutigen Lage fort.

Tafel 61 Das Kalkriff von 290 Mio Jahren (61)
Bild 1) Eine allmähliche Senkung des Meeresbodens konnte das Riff durch Zuwachs an Riffsubstanz über 20 Mio Jahre ausgleichen und so wuchs das Riff im Vergleich zu seiner Umgebung zu einem
untermeerischen Gebirgen von bis zu 800 Meter Höhe heran.
Bild 2) Dann jedoch nahm die Senkung des Meeresbodens so sehr zu, dass das Riffwachstum nicht mehr Schritt halten konnte und das Riff in dunklen Wassertiefen von über 70 Metern in Dunkelheit ertrank. Damit setzte dann auch die Überlagerung durch Sedimente verstärkt ein, die das absinkende Riff in weiteren 60 Mio Jahren schließlich ca. 3000 Meter tief unter sich begruben.
Bild 3) + Bild 3a) Die Reise unseres Kontinentes ging währenddessen weiter nach Norden. Im Ober-Karbon, also vor rund 300 Mio. Jahren waren wir schon etwas nördlich vom Äquator angekommen.
Bild 4) + Bild 4a) Und nun ereignete sich beim Anstoßen des großen südlichen Godwana-Kontinents an den nördlich liegenden Old-Red-Kontinent die sogenannte Variszische Gebirgsfaltung, und wir mit
unserer Europaplatte genau dazwischen wie im Schraubstock. Unsere Scholle wurde auf Alpenhöhe hochgefaltet.

Tafel 62 Das Kalkriff von 290 Mio Jahren (62)
Bild 1) Die Riffkalke wurden durch den hohen Druck und die dadurch erzeugte hohe Temperatur sehr stark verfestigt und erreichten die heute geschätzte Härte. Die Schichten wurden stark verfaltet, aus
dem Meer auf Alpenhöhe, also um rund 5000 Meter hochgedrückt und aufgetürmt.
Die Zone des Sauerlandes war jetzt für 180 Mio Jahre ein Festland. Das Herausragen aus dem Meer führte dazu, dass die oberen Schichten über dem Kalkmassiv allmählich erodierten und abgetragen
wurden. Dies geschah relativ schnell mit rund 1mm Höhenabbau pro Jahr. Um die Sedimente abzutragen und das Gebirge einzuebnen, war ein Zeitraum von nur ca. 3 Mio. Jahre nötig.
Bild 1a) Unsere Teilplatte von Europa wanderte dann weiter und erreichte vor 255 Mio Jahren den 20. Breitengrad, wo heute die Sahara liegt. Die Wanderung nach Norden setzte sich weiter fort
und wir schauen noch mal auf den Moment vor 100 Mio Jahren:

Bild 2) Durch das Anstoßen des Afrika-Kontinents an Europa, was zur Alpinischen Faltung führte, kam es zu tektonischen Spannungen und Sprüngen. Dadurch wurden die Schichten unseres Kalkriffs
durch Verwerfungen verändert. Während der größte Teil des ehemaligen Devon-Riffes im Untergrund verblieb, wurde die Warsteiner Scholle nach oben gedrückt und bildet ein Geologisches
Fenster. Im Warsteiner Sattel liegt der Kalk damit abbaubar an der Oberfläche.

Tafel 63 Das Kalkriff heute (63)
Bild 1) Warsteiner Land hatte etwa den 45. Breitengrad erreicht und lag jetzt für 30 Mio. Jahre unter dem flachen Meerwasser des damaligen Kreidemeeres. Die Deckschichten über unserem Kalkmassiv
waren schon teilweise wegerodiert, aber neue Meeresablagerungen konnten die Erosionsspuren mit Kreideschichten ausfüllen. Die Wanderung nach Norden setzte sich fort.

Bild 2) Erdgeschichtlich beinahe im Heute angekommen schauen wir auf die Situation im Tertiär, vor 2 Mio Jahren. Nun lag unser Kontinent etwa an seinem heutigen Platz und das Kalkmassiv war von den Jungen Ablagerungen wieder freigelegt worden. Damit lag der Warsteiner Riffkalk abbaubar an der Oberfläche.
Bild 3) Es ist erstaunlich, welche Umstände sich hier aneinander gereiht haben, damit wir heute den Riffkalk in Warstein finden: Eine Wanderung unseres Teils der Europaplatte über 20.000 km um den
halben Globus, gleichzeitig eine passende Höhenverlagerung als wir gerade nahe des Äquators ankamen. Dann ein Absinken um 5 km in die Tiefe gefolgt von einer Auffaltung bis zur Alpenhöhe.

Bild 4) Unser Aufschlussgebiet gehört zu einem langgestreckten Massenkalkzug am Nordrand des Rheinischen Schiefergebirges, der vom Sauerland über Hagen, Schwelm und Wuppertal bis an den Rhein reicht. Diese Massen- oder Riffkalke, die stellenweise bis zu 800 m Mächtigkeit vermutet werden, gibt es also nicht nur in Warstein.

Station 7 Kalkabbau (7)
Nachdem nun erklärt ist, wie unser Kalk entstand, zeigen wir in der nächsten Station, wie er abgebaut wird.

Tafel 71 Kalkabbau (71)
Die Lagerstätte des hochwertigen Kalksteins im Warsteiner Sattel besteht aus Riffkalkstein mit einem sehr hohen Gehalt an Kalziumkarbonat. Das Kalkmassiv hat eine Mächtigkeit von mehreren hundert Metern. In Warstein wird in den Abgrabungsbereichen Hohe Lieth, Hillenberg und in Suttrop im Übertagebetrieb oberhalb des Grundwassers hochwertiger Kalkstein aus der natürlich gewachsenen Gesteins-Lagerstätte abgebaut und aufbereitet.
Mit über 150 ha offener Abbaufläche, den Auswirkungen des Abbaus auf Mensch und Natur ergibt sich natürlicherweise ein Spannungsfeld. Schonender Umgang mit den Ressoucen und strikte
Einhaltung aller Auflagen sind daher oberste Gebote.

Tafel 72 Sprengung (72)
Zunächst wird der obenauf liegende Abraum beseitigt, danach erfolgt die Gewinnung des Gesteins durch Sprengung. Der Sprengbeauftragte bereitet das Bohren der Sprenglöcher vor. Das Raster der Bohrungen wird so gewählt, dass die Sprengerschütterung für die Anwohner so gering wie möglich ausfällt, ein
unplanmäßiger Steinflug unbedingt vermieden wird, aber das Gestein ausreichend in der gewünschten Größe gelockert anfällt.

Bohrlöcher werden in Warstein in unmittelbarer Nähe zur Wohnbebauung auf Tiefen von typisch 7-8 Metern im Raster von im Mittel 3 mal 3 Metern gebohrt. Vor der Sprengung wird eine Kontrolle im
„Vieraugen“-Prinzip durchgeführt, das Gelände großräumig geräumt und mit Posten abgesichert.
Die Sprengbohrlöcher werden im Millisekundenbereich zeitversetzt gezündet, um damit die Erschütterungen im angrenzenden Wohngebiet zu reduzieren. Eine solche Sprengung lockert je nach angelegter Geometrie eine Größenordnung von einigen tausend Tonnen Kalkgestein. Weitab von Wohngebieten wird bis 24 m tief gebohrt. Eine solche Sprengungen lockern bis etwa 25 Tonnen Kalkgestein.

Tafel 73 Innentransport (73)
Das gesprengte Kalkgestein wird auf schwere Transportfahrzeuge geladen, die eine Nutzlast zwischen 40 und 65 Tonnen Gestein fassen, zur Aufbereitungsanlage innerhalb des Steinbruchs transportiert
und in den Sturzschacht des Vorbrechers gekippt. Dort werden Verunreinigungen abgesiebt und die großen Brocken im Vorbrecher zerkleinert. Weiter wird das Aufgabegut mittels Brecher
oder Mühlen zerkleinert und über Siebe oder Sichter klassiert.
Anschließend wird das Endprodukt nach Korngrößen und Materialmischung gelagert.
Diese Endprodukte werden nach ihrer Korngröße unterteilt in:
Kalksteinmehl, Brechsand, Splitt, Schotter, Gleisschotter und Wasserbausteine.

Station 8 Kalkverwendung (8)
Die nächste Station befasst sich mit dem Abtransport und der Verwendung der Kalksteinprodukte und mit der Renaturierung der fertig abgebauten Steinbrüche.

Tafel 81 Abtransport (81)
Ein moderner Steinbruch ist ein sehr kapitalintensiver und weitgehend automatisierter Betrieb mit relativ wenigen Beschäftigten.
Entsprechend der geplanten Lieferungen an die verschiedenen Einsatzbranchen werden unterschiedliche Reinheiten, Körnungen und Mengen zu vorgegebenen Zeiten gebraucht. Vom Anlegen der Sprengungen, dem genau geplanten Abtransport zur Beschickung des Vorbrechers mit dem optimalen, gewünschten Material bis zur Ablagerung des fertigen Materials oder direkten Beladung von LkW oder Bahn werden die im kurzen Takt ablaufenden Schritte so organisiert,
dass mehrfaches Transportieren des Materials innerhalb des Betriebes vermieden werden kann.
Zum Abtransport der Steine werden die verschiedenen Körnungen je nach Bestimmungsort und Endverbrauch auf LKWs oder die Bahn verladen.

Tafel 82 Verwendung (82)
Kalkstein wird in der Zement- und Branntkalkindustrie als Ausgangsprodukt benutzt, zur Schlackebindung in der Eisen- und Stahlerzeugung ist er im Hochofen unerlässlich. Aus
Kalkstein, Quarzsand und Soda wird Glas hergestellt, im Hühnerfutter führt er zu festen Eierschalen, zur Rauchgas- und Abwasserreinigung wird Kalkstein ebenso gebraucht, wie als Zahnpasta-Zusatz. Blumenerden und Bodensubstrate werden mit Kalk vermischt. Nicht zuletzt wird er im Straßenbau und im Gleisbau verwendet.
So ist Kalk auch das wichtigste Bindemittel in der Baugeschichte und zwar als Beimischung zur Herstellung von Beton und in gebrannter Form zur Mörtelherstellung. Als Düngemittelzusatz
neutralisiert gebrannter Kalk saure Böden und bringt den Nährstoffhaushalt ins Gleichgewicht.

Tafel 83 Verwendung (83)
Die Rekultivierung nach Beendigung des Steinbruchs ist detailliert geregelt, wobei der natürlichen Sukzession eine zunehmende Bedeutung beigemessen wird. Darunter versteht man die natürliche Ansiedlung von Pflanzen- oder Tiergesellschaften an einem Standort. Die naturbelassene sukzessive Entwicklung zu einem relativ stabilen Endzustand der Vegetation.

Wenn Lagerstätten bis zur erlaubten Tiefe restlos ausgebeutet sind, was oft Jahrzehnte dauert, werden sie, wie hier im Bild gezeigt, z. B. rekultiviert. Durch den Aufschluss wie auch durch die Renaturierung und Rekultivierung von Steinbrüchen entstehen hier die unterschiedlichsten Lebensraumtypen, die für viele der als selten oder sogar als gefährdet einzustufenden Pflanzen- und
Tierarten wertvolle Ersatzlebensräume bieten.
Aufgrund zahlreicher Untersuchungen ist heute nachgewiesen, dass in Steinbrüchen bereits wäh-rend ihres Betriebes und insbesondere im Zuge ihrer relativ ungestörten natürlichen Entwicklung Biotope und Lebensgemeinschaften entstehen. Beispielhafte Biotope sind Felsbildungen, naturnahe Blockschutthalden, Magerwiesen, Trocken- und Halbtrockenrasen, Gebüsche trockenwarmer Stand-orte sowie Schlucht-, Block- und Hangschuttwälder. Aber auch temporäre Kleingewässer, naturnahe Verlandungsbereiche sowie Höhlen und Stollen ergeben neue Refugien für Tiere und Pflanzen.

Station 9 Branntkalk (9)
Die folgende Station befasst sich mit einem Kalksteinprodukt, mit dem vielseitig nutzbaren Branntkalk. Und es wird hier ferner ein Einblick auf die Umweltbelastung durch die Warsteiner Kalksteinindustrie gegeben.

Tafel 91 Brennen (91)
Die Aufgabe eines guten Kalkbrenners besteht darin, möglichst viel natürliches Kohlendioxid aus dem Kalkstein zu treiben – um den grauen, schweren Kalkstein in schneeweißen, leichten Kalk chemisch zu verändern. Dieses Prinzip wird seit Jahrtausenden angewandt. Was sich geändert hat, ist die technologische Perfektion und Effizienz der Öfen.
Heutzutage wird Kalk in Form von Kalksteinen aus einem Kalk-Steinbruch angeliefert und in vertikal arbeitenden Ring- oder Schachtöfen bzw. in Drehrohröfen oder Wirbelstromöfen auf 900-1300 °C erhitzt.
Zu dem gezeigten großen Industrie-Doppelkammer-Schachtofen eine Erläuterung:
In senkrecht stehenden zylinderähnlichen Brennaggregaten werden die stückigen Kalksteine oben auf der Gichtbühne, rund 30 m über dem Erdboden, aufgegeben und rutschen langsam in die Brennzone. In der Brennzone wird der Kalkstein entsäuert, d. h., das mineralisch gebundene Kohlendioxid abgespalten. Der nunmehr gebrannte Kalk sinkt weiter nach unten, durchläuft die Kühlzone und wird am untersten Ende des Schachtofens abgezogen. Durch Umschalten der Brennzonen wechseln Erhitzen und Ruhephasen einander ab, was variable Rezepturen ermöglicht, die hierbei Kalk mit unterschiedlichen Eigenschaften erzeugen.

Tafel 92 Brennschema (92)
Betrachten Sie bitte das Brennschema. Hinter den einzelnen Ziffern verbirgt sich folgender Vorgang:
[1] Zerkleinerung des Rohsteins durch einen Kegelbrecher auf ca .120-200 mm Durchmesser
[2] Zwischenlagerung in Schüttgutbunkern
[3] Siebung in 2 Fraktionen. Mit dem Grobanteil (bis 200mm) wird direkt der Schachtofen beschickt, der Feinanteil unter 35mm kommt in die Kalkmühle
[4] Die abgesiebte Fraktion unter 35mm wird in einem Heissgasstrom getrocknet um Agglomerierungen, also Zusammenkleben in der Mühle zu vermeiden.
[5] Der Feinanteil unter 1mm geht zur direkten Verarbeitung
[6] Im Sichter (meistens ist das ein Zyklonsichter) wird der Staubanteil unterhalb der 1mm Fraktion abgezogen und direkt zur Mörtel oder Putzherstellung verwendet.
[7] Fraktionierte Siebung
- Grobanteile 60-200mm werden auf die Schachtöfen verteilt
- Feinanteile bis 60mm kommen in den Mehrkammerofen
[8] Im Schachtofen wird der Grobanteil bei 1100- 1200 Grad zu Kalk gebrannt.
[9] Im Mehrkammerofen läuft derselbe Prozess ab, nur dass der Feinteil auf diesen Mehrkammerofen beschickt wird.
[10] Der in den Schachtöfen gebrannte Kalk wird in einem Brecher zerkleinert, die noch bis zu 70mm großen Kalkstücke werden in 2 Fraktionen gesiebt, nämlich:
Zum einen wird die Fraktion Feingut unterhalb der vom Kunden gewünschten Korngröße direkt zu Mörtel/Putz verarbeitet
Zum anderen wird die Fraktion Grobanteil in einer Walzenmühle zermahlen entsprechend
der vom Kunden gewünschten Korngröße
[11] Im Zyklonabscheider wird der Feinstaubanteil unter 1mm abgezogen, um keine Mehrbelastung durch Staub beim Verarbeiten des Produktes zu erzeugen
[12] Das fertige, soweit staubfreie, Produkt wird in Verladesilos oder Absackbunker gefördert um sie auf Bahn, LKW oder Silofahrzeuge zu verladen.

Tafel 93 Umweltbelastung (93)
Sprengung, Transport im Steinbruch und auf den Straßen und das Brechen des Kalk-Gesteins erzeugen unvermeidlich Staub. Damit dieser direkt an der Quelle reduziert wird, werden alle Transportwege befeuchtet und der Brecher im Gehäuse gekapselt. Auch durch Berieselung des Materials beim Transport auf Bandanlagen und bei der Lagerung und Verladung werden Maßnahmen ergriffen, um die Staubentstehung und -Ausbreitung so klein wie möglich zu halten.

Zum Abtransport sind Staubschutzmaßnahmen, wie das Abplanen der Ladung und das Reifenwaschen zur Reduzierung der Grob- und Feinstaubemission genauso wichtig wie das Befeuchten des Materials bei der Befüllung.
Sprengerschütterungen, die festgesetzte Grenzwerte nicht überschreiten dürfen, werden überwacht: Sie werden stets sowohl an einer fest installierten Meßstation erfasst, wie auch durch mobile
Einheiten, die auf Fundamente nahe am Abbaugebiet liegender Privathäuser platziert werden. Wie in den Diagrammen zu sehen ist, bleiben die gemessenen Schwingungsgeschwindigkeiten zwar deutlich unter den Grenzwerten, dennoch haben rund 10.000 Sprengungen in den letzten 25 Jahren als Dauerbelastung dazu geführt, dass Wohnhäuser beschädigt wurden, obwohl die Grenzwerte
eingehalten wurden.
Für die Bevölkerung hat ferner die Sicherung des Trinkwassers aus Grundwasser im Hinblick auf Quantität und Qualität trotz Sprengerschütterungen und Steinabbau bis auf 2 Meter oberhalb der
Grundwasserlinien im Karstgebiet absoluten Vorrang.
Schutz vor Sprengerschütterungen und Einhaltung der Abbauhöhe über Grundwasser sind bei der Genehmigung strikt vorgeschrieben. Auflagen zum Staubschutz wurden zur Einhaltung der PM10-
Grenzwerte im Konsens festgelegt, und müssen auch von den Transportunternehmen genau eingehalten werden.

Station 10 Trinkwasser (10)
Wir kommen nun zur Darstellung über das Warsteiner Trinkwasser, das unter dem Kalkstein-Abbaugebiet in großen Mengen als Grundwasser vorkommt und in zwei großen Quellfassungen der Wasserwerke als Trinkwasser gewonnen wird.

Tafel 101 Wasserschutzgebiet (101)
Die Steinbruchunternehmen im Raum Warstein-Rüthen betreiben den Abbau des Kalksteines in einem etwa 1992 ausgewiesenen Wasserschutzgebiet. Die Ausweisung der Wasserschutzzone IIIa erfolgte, um Konflikte zwischen der Trinkwassergewinnung aus der Hillenbergs- und Lörmeckequelle einerseits und dem Kalksteinabbau in Warstein und Kallenhardt andererseits durch klare gesetzliche Regelungen zu vermeiden.
Obwohl die Steinbruchbetriebe seit Jahrzehnten in diesem Raum abbauten, gab es früher keine umfassenden hydrologischen Untersuchungen, die etwa Angaben zu Grundwasserlinien oder
zu dem Fließverhalten des Wassers in dem Karstgrundkörper beschrieben hätten. Daher gab es auch bis 1992 keine genehmigungsrechtlichen Vorgaben, bis zu welcher Abbautiefe ein Steinabbau
vorgenommen werden durfte.
Den Behörden und der Steinindustrie wurde zunehmend bewusst, dass sich aus der Trinkwasser- und Kalksteingewinnung Konflikte ergeben und man einigte sich auf vorläufige Abgrabungstiefen, die durch die Grundwasserstände bestimmt werden sollten. Professor Schneider wurde im Jahr 1990 beauftragt, in einem geohydrologischen Gutachten einen Grundwassergleichenplan zu erstellen, der dann Grundlage zur Bestimmung der vorläufigen Abgrabungstiefen wurde.

Bei der Erteilung von Abgrabungsgenehmigungen sowohl nach Abgrabungsrecht wie nach Bergrecht richten sich die Behörden seither nach diesen Erkenntnissen. Der Abbau endet damit zwei Meter über dem Grundwasser. Da die Gutachter 1990 jedoch prognostisch arbeiten mussten, werden Erkundungen zur tatsächlichen Höhe der Grundwasserstände kontinuierlich weiter vorgenommen.

In den Abbaubereichen befinden sich u.a. zu diesem Zweck über 20 Grundwassermessstellen, die fortlaufend ausgewertet und mit den Genehmigungsbehörden abgestimmt werden. Sollte ein Grundwasser dennoch höher als erwartet angetroffen werden, so ist unverzüglich eine Deckschicht bis zu 2 Meter über dem angetroffenen Grundwasser zu dessen Schutz aufzufüllen.

Eine weitere potenzielle Gefahr für das Trinkwasser bilden Kraftstoffe und Öle, die bei Defekten von Maschinen und Fahrzeugen ins Grundwaser gelangen könnten.

In zunehmendem Maße wird beim Produktionsprozess im Steinbruch und im Steinbetrieb auf umweltfreundliche Technik umgerüstet. Nachdem bei Baggern der 70 Tonnen-Klasse die Verwendung von Bio-Hydrauliköl lange Zeit wegen der aggressiven Wirkung auf Hydraulikschläuche und -pumpen problematisch war, ist heute ein zuverlässiger Einsatz möglich geworden und es wird im Zuge von Ersatzbeschaffung kontinuierlich umgerüstet.

Tafel 102 Bachschwinden (102)
Regenwasser aus großen, südlich von Warstein gelegenen Hanglagen des Arnsberger Waldes fließt zunächst in vielen kleinen Bäche, die wir hier „Siepen“ nennen, bergab auf Warstein zu. Aber nur, bis es die Grenzlinien des verkarsteten Massenkalkkomplexes erreicht. Dann verschwinden diese Bäche ganz oder teilweise, je nach Jahreszeit und Wassermengen, mit einem Mal im Untergrund. Man nennt diese Erscheinung „Bachschwinde“.
Im Untergrund fließt es als oberflächennahes Grundwasser nun in den Karst-Hohlräumen und Gesteins-Klüften weiter. Gleichzeitig gelangt es auch westlich und östlich in die beiden Haupt-Bachläufe Wäster und Lörmecke, die von Nord nach Süd aus dem Stadtgebiet hinaus der Möhne zufließen. Ferner gelangt ein Teil im mittleren Einschnitt auch in den Fluss „Range“, der in die Wäster mündet. Die Range wird wesentlich von den beiden Bachschwinden des Enkebaches und des Wäschebaches gespeist; diese Wässer haben das System der Liethöhle ausgewaschen. Im westlichen Teil des Kalkmassivs gibt es ein dutzend Quellen, davon mit großer Tiefenwasser-Schüttung die Hillenbergquelle II und den Bullerteich. Östlich befindet sich neben mehreren kleinen auch die Lörmecke-Quelle, ebenfalls eine Quelle mit großer Tiefenwasser-Schüttung.
Es ist bemerkenswert, dass sich die kräftigen Tiefenwasser-Quellen praktisch ohne Ausnahme in den Tälern von Wäster, Lörmecke und Range befinden. In den dazwischenliegenden Steinbrüchen ist trotz Abbau annähernd bis auf die Talhöhen der Flüsse bisher keine Tiefenwasser-Quelle angetroffen worden. In diesem Gebiet trifft man allerdings bei zu tiefem Abbau auf oberflächennahes Grundwasser.
Tafel 103 Wasserbilanz (103)
Die Grafik verdeutlicht eine der Modellvorstellungen über die Herkunft und Zusammensetzung des Warsteiner Wassers. Die Basis der Darstellung und der Erläuterungen wurde dem Bericht „Flache und tiefe Grundwässer im Warsteiner Massenkalk“ von Dipl.-Geol. Gerhard Busch und Dipl.-Geol. Silke Ewald (2002) entnommen und modifiziert. Es bestehen daneben noch weitere Modellvorstellungen. Die gewählte Darstellung beschreibt jedoch die am meisten wahrscheinliche Situation.

In Warstein tritt inmitten der ausgedehnten Tonschieferserien des Karbons im Kern einer Sattelstruktur mitteldevonischer Massenkalk zutage. Dieser von Verkarstung geprägte Kalkstein stellt seit mehr als einem Jahrhundert ein stetiges Objekt geologischer und hydrogeologischer Exploration dar. Zahlreiche Untersuchungen seitens Universitäten, Behörden und ansässiger Industriebetriebe haben im Laufe der Zeit eine Fülle an Erkenntnissen über den geologischen Aufbau und das Grundwassersystem geliefert.

Die zugängliche Oberfläche des Kalksteins beträgt ca. 11,3 km². Die Entwässerung ist in der Hauptsache an die beiden Vorfluter Lörmecke im Osten und Wäster im Westen gebunden, die den
Bereich des Massenkalkes in zwei etwa S-N verlaufenden Tälern durchschneiden. In den eingeschnittenen Quertälern der Vorfluter treten an der Kante des Massenkalkes zahlreiche Quellen zutage, deren Schüttungsmengen zum Teil sehr hoch sind. Aus drei gefassten großen Karstquellen (Hillenberg II, Lörmecke-, Bullerteich), werden vom Wasserwerk Warstein und Wasserwerk Lörmecke derzeit jährlich etwa 5 Mio. m³ Grundwasser für die allgemeine Wasserversorgung entnommen, also nur rund 10% der gesamten Wassermenge von 51,6 Mio. m³/a, die in die Möhne abfließt.
Station 11 Steine-Wasser (11)
Steinabbau und Wassergewinnung im selben Gebiet führt zu einigen wichtigen Sonderheiten, die in der nächsten Darstellung erklärt werden.

Tafel 111 Steinabbau und Grundwasser (111)
Steinabbau bis nahe ans Grundwasser soll zunächst erörtert werden:
Der Steinabbau darf gem. Auflagen bis 2 Meter oberhalb der Grundwasserlinien erfolgen. Diese Grundwasserlinien haben unterschiedliche Höhen, die sich aus der Lage der entwässernden Flüsse und der Dichte des Kalkkörpers dazwischen ergeben:
Tiefenwasser aus Briloner Bereich stammt aus einer Höhenlage von 430mNN. Der Kalkkörper des Briloner- und des Warsteiner Sattels haben bisher noch ungeklärte Verbindungen im Untergrund. Das Tiefenwasser wird hydrostatisch in Warstein wieder
hochgedrückt und wird in den Flüssen Wäster und Lörmecke entwässert, die im südlichen Gebiet des Kalksattels eine Höhenlage von etwa 325mNN haben. Im dazwischen liegenden Gebiet befindet sich das flache Grundwasser aus dem Nordhang des Arnsberger Waldes und den direkten Niederschlägen im Steinabbaugebiet. Es nimmt Höhen von ca. 330 bis 340mNN an und fließt dann östlich und westlich durch den Karstkörper in die Flüsse Wäster, Range und Lörmecke ab. Hierbei bilden sich im unverritzten Kalkstein nach Niederschlägen hohe Wasserstände, weil der seitliche und nach unten gerichtete Abfluß durch sehr enge Klüfte und Spalten erfolgt. Ein Hub in den hier angeordneten Messbohrungen von bis zu 20 m kann hierbei auftreten.

Bedingt durch 2 Störzonen im Kalksteinkörper dringen die Tiefenwässer bevorzugt in den Bereichen der Flüsse Wäster und Lörmecke nach oben und haben über die Jahrtausende durch ihre sehr lokal
austretenden Wassermengen mit dazu beigetragen, dass hier Taleinschnitte und Karsthohlräume ausgewaschen wurden. Die Anhäufung von Höhlen und Quellen entlang dieser Täler ist die Folge.
Die dazwischenliegende Range wird von Oberflächenwässern gespeist, insbesondere durch die Bachschwinden der Wäsche und der Enke.
Nun etwas zu den Folgen von Sprenglockerungen:
Auf der Steinbruchsohle ist der Untergrund gelockert und das Oberflächenwasser kann sowohl vom Untergrund schneller aufgenommen werden als auch schneller seitlich abfließen. Daher treten hier
bei Niederschlägen nur noch einige Dezimeter an Grundwasserschwankungen in den Messbohrungen auf.
Tafel 112 Problem Steine-Wasser (112)
In den Jahrzehnten vor ca. 1990 waren die Auflagen bei der Genehmigung des Steinabbaus weniger geeignet, das Warsteiner Grund- und Trinkwasser zu schützen. Obwohl die Steinbruchbetriebe seit Jahrzehnten in diesem Raum abbauten, gab es damals keine umfassenden hydrologischen Untersuchungen, die Angaben zu Grundwasserhöhen oder zu dem Fließverhalten des Wassers in
dem Karstgrundkörper beschrieben hätten.
Als zunächst im Jahre 1969 und danach nochmal 1977 ein Steinbruchunternehmen in Folge dieser Regelungslücke zweimal eine Tiefenwasser führende Kluft mit einer großen Quellschüttung vor
dem Hillenberg freisprengte, errichtete die Stadt Warstein dort 1980 ein Wasserwerk zur Gewinnung von ca. 2,4 Millionen Kubikmeter Trinkwasser pro Jahr - die Hillenbergsquelle II, aus der heute die Stadt Warstein ihr Trinkwasser bezieht.
Es wurde nach der Freisprengung vor dem Hillenberg vom gleichen Steinbruchunternehmer auch Steinabbau bis etwa 15 Meter unter dem Grundwasserniveau durch Abpumpen des hier nur anzutreffenden flachen Grundwassers betrieben. Der Steinbruch, das „Fuchsloch“, in dem so abgebaut wurde, wurde in einem Jahr mit höherem Grundwasserstand aufgegeben, weil es unwirtschaftlich wurde und das Unternehmen Konkurs anmeldete. Hier bildete sich in kurzer Zeit aus den flachen Grundwässern der oben im Bild gezeigte Steinbruchsee.

Behörden und Steinindustrie einigten sich ca. 1990 zur Vermeidung weiterer Konflikte auf vorläufige Abgrabungstiefen, die durch die Grundwasserstände bestimmt werden. Gemäß diesen Regelungen findet Steinabbau heute nur noch „im Trockenen“ bis 2 Meter oberhalb der Grundwasserlinien statt.

Tafel 113 Brauwasser (113)
In Warstein gehört es selbstverständlich dazu, einige Erklärungen zum Brauwasser zu machen.

Wasser ist nicht gleich Wasser! Wenn man es zum Brauen von Bier verwendet, wird schnell klar, dass es schwierig ist, mit den wenigen Zutaten: Hopfen, Malz und Wasser ein Bier in einer anderen Landschaft nachzubrauen. Dies gilt insbesondere für das Warsteiner. Im weichen Brauwasser aus heimischen Wäldern steckt eines der Geheimnisse des heimischen Bieres.
Erst Ende des 19./Anfang des 20 Jahrhunderts entdeckte die Wasseranalytik der Brauereiwissenschaft die Kernpunkte, die die spezifischen Eigenschaften des Brauwassers ausmachen. Betrachten wir drei Brauwassertypen, so ist Pilsener Wasser von sehr geringer Härte, das Münchener Wasser von hoher Karbonathärte und das Dortmunder von hoher Nichtkarbonathärte.

Hervorgerufen wird die Härte durch Kalzium- und Magnesiumsalze, definiert durch die Menge an Kalziumoxyd bzw. Magnesiumoxyd. Ein Teil dieser Salze fällt beim Kochen aus, der andere bleibt in Lösung. Der, der ausfällt, ist die Karbonathärte, der anderer die Nichtkarbonathärte, beide zusammen bilden die Gesamthärte.
Neben diesen drei Hauptgruppen gibt es noch eine Vielzahl von Brauwässern mit Mischcharakter, die dazu beitragen unsere Bierlandschaft zu bereichern. Von entscheidender Bedeutung ist jedoch stets, dass das Wasser zu dem herzustellenden Biertyp passt. Ein Beispiel ist das Warsteiner Bier, das mit einem Wasser, weich und frisch aus dem Arnsberger Wald, gebraut wird. Dagegen ist das Karstgrundwasser Warsteins zum Brauen nicht geeignet, da es relativ hart und kalkhaltig ist.
Bis hier ok.

12 Teamarbeit (12)
Nun wollen wir Ihnen die Anlage des Kalkofens näher darstellen. Bis in die 1950-er Jahre wurde hier im Warsteiner Stadtteil Suttrop Kalkstein in Handarbeit in den Steinbrüchen gebrochen und in Kalköfen zu Branntkalk verarbeitet. Als historisches Denkmal wurde dieser funktionstüchtige Ring-Kalkofen im Jahre 2008 in Betrieb genommen.

122 Brennvorgang
Das Ausgangsmaterial: Kalksteine, Eichenholzscheite
und Kohle oder Koks.

Im Mai 2008 wurde dieser historische Ringkalkofen mit einen Probebrand in Funktion gesetzt. Damit brennen wir hier seit 1954 das erste Mal in Suttrop wieder Kalk.

Ausgangsmaterial sind etwa faustgroße Kalksteine, Eichenholzscheite und grobstückige Steinkohle oder Koks. Das Aufschichten und Anbrennen des Materials geschieht in einem Ringofen wie unserem folgendermaßen:

Nun beziehen wir uns auf die Nummern:

1. Die Eichenholzscheite werden in traditioneller Weise mit Vorhammer und Axt so gespalten, dass sie passend sind, um ein Traggerüst als Unterbau für das Feuer zu errichten.

2. Vier dicke Stempel dienen als Tragsäulen für den Unterbau. Passende Hölzer werden waagerecht als Abdeckung darauf gelegt. Dann kommen leichter entzündliche Materialien hinzu (z. B. dünneres Fichtenholz).

3. Nun muss eine Schicht Kohlen aufgefüllt werden. Sie sollten nicht zu fein sein, damit die Luftzufuhr nicht verstopft.

4. Der Kalkbrennmeister zündet das Holz von unten an. Durch die drei Öffnungen am Sockel bekommt das Feuer eine gute Luftzufuhr, die durch die Kaminwirkung des trichterförmigen Ofens noch verstärkt wird. Bald brennt das Holz lichterloh.

5. Durch das Traggestell aus Eichenholz bleibt unter dem Feuer ein Hohlraum, durch den die Luft besser strömen kann, bis später die Kohlen und dann die Steine richtig durchglühen. Dann wird das Holz verbrennen und das Traggerüst einstürzen.

6. Wenn die Kohle glüht, kann die erste Schicht Steine hinzugegeben werden. Sind die Steine zu klein, so behindern sie die Luftzufuhr; sind sie zu groß, werden sie nicht durchgebrannt. Schichtweise wird der Ofen aufgefüllt, abwechselnd mit Kohle und Steinen im Verhältnis 1:10.

7. Damit die Steine richtig durchgebrannt werden, müssen sie glühend werden und über 1000° C erreichen. Eine Wärmebildkamera gibt Aufschluss über die erreichten Temperaturen.

8. Die Dampfsäule zeigt an, dass anhaftendes Wasser verdampft. Außerdem entweicht aus dem Kalkstein Kohlendioxid CO2.

9. Nach einigen Tagen ist der Brand beendet und der gebrannte Stückkalk kann unten abgezogen werden. In früheren Zeiten brannte der Ofen beständig; d. h. von oben wurden Kohlen und Steine nachgefüllt und unten wurde das gebrannte Material abgezogen.

10. Der Stückkalk CaO wird in eine Wanne geschüttet. Unter Zischen und Brodeln gibt er einen Teil der hineingesteckten Energie wieder frei, nimmt CO2 auf und wird zu Löschkalk Ca(OH)2. Diesen kann man nun verwenden zum Herstellen von Mörtel oder zum Weißen von Wänden.

Während des Brennvorgangs muss der Ofen Tag und
Nacht beobachtet werden, eine Aufgabe insbesondere
für die Jugendlichen.

Gekürzter Bericht-Auszug der Geologischen Exkursion der Universität Essen 1992 unter Leitung von Prof. Meiburg:

Im Gebiet von Warstein treten fossilreiche Kalke eines Korallen-Stromatoporen-Riffes zutage. Nach dem Absterben des Riffes im Devon lag dessen Oberfläche zwar unter dem Meeresspiegel, blieb aber dennoch zunächst weitgehend frei von Sedimentbedeckung. Erst im Ober-Karbon wurde die Riff-Plattform von mächtigen marinen Schichtfolgen überlagert und danach gemeinsam mit diesen gefaltet. Später wurden die Deckschichten wieder abgetragen, so dass die Oberfläche der massigen Riffkalke verkarsten konnte. Auch restliche Kreide-Schichten wurden nach dem Rückzug des Meeres erneut bis auf die Oberfläche des massigen Riffkalkes erodiert.

Die wechselvolle erdgeschichtliche Entwicklung des Warsteiner Massenkalkes kann in zahlreichen Aufschlüssen gut studiert werden. Exemplarisch lassen sich am Beispiel des Warsteiner Massen-kalkes die verschiedenen miteinander konkurrierenden Nutzungs-ansprüche und deren Problematik darstellen.
Hierzu einige Stichpunkte:

• Abbau des hochwertigen Rohstoffs Kalk
• Sicherung des überregional bedeutenden Grundwasser-Speichers
• Sprengbelastungen, Feinstaub und Verkehrsaufkommen
• Rekultivierung ausgebeuteter Steinbrüche
• Rohstoff-Verluste durch Überbauung der Lagerstätte
• Sicherung wertvoller geologischer Naturdenkmale (Höhlen und
sonstige Karstphänomene, tektonische Strukturen, Mineralisa-
tionen, stratigraphische Profile, Naturfelsen, prähistorische
Fundstätten u.a.)
• Landschaftsschutz (Geotop-/Biotopschutz), Naherholung/
Tourismus, landwirtschaftliche Inanspruchnahme

Welcome Explanation 0 (1)

Welcome to our virtual information center. All information about our Limestone and the associated potable water sources will be presented here.

Our topics range from the mechanisms of the earth, for example, the cycle of rocks that lead to the formation and solidification of limestone to the hiking of our clod of earth 20,000 kilometers around the globe. And of course, we show how this impacts today.

(011)
4.7 billion years ago our planet was formed. Look at the circle graph first.
The large purple slice represents Archean and Hadean. The two geological eras together make up about half of the recent geological history. Geology science describes the major milestones of the Earth's development during this period. The younger the periods are, the more evidence could be found and the more differentiated is the knowledge of geologists.

(012)
The image shows the development of the continental drift. These illustrations are based on relatively reliable findings. Just as the Earth has been constantly changing, will it continue to do so. The re-merging into a super continent within the next 250 million years is shown here as one of three possible variants in discussion.

(13)
Already in the early formation of the earth from the liquid magma the heavy elements like iron and nickel separated by gravity to the center and formed the core of the Earth, with temperatures up to 6000° C. By the enormous pressure of about 3.5 million bar which prevails in the center of the earth, the core is solid, despite the high temperatures.

The huge medium shell is called the Mantle. The following exterior crust on which we live makes up a mere 1% of Earth's mass. Just for comparison: the peel of an apple is comparatively thicker than the crust on the globe.
One must separate between oceanic crust of only 5-10 km thickness and continental crust with thickness of about 35km. Below the oceanic and continental crust up to about 100 km depth, the lithosphere is located. Then follows up to 250 km depth the pasty viceous Asthenospere further down follows up to 2900 km depth the mantle, then up to 5100 km the outer and last up to 6300 km the inner core of the Earth.

The upper 100 kilometers have a relatively high proportion of molten material that the overlying plates can slide on. The combination of high pressure and high temperature ensures that the magma rocks are flowable and pasty deformable also in the solid state. To imagine this state of matter it is helpful to compare it with rock salt. It looks rock solid and under appropriate pressure it still flows at no perceptible pace.

Station 2: Earth in motion (2)
The following panels deal with the constant changing of the earth, which the ancient Greeks called "panta rhei" - everything is in flux. It's about moving and submerging the oceanic plates, and thus the drive to continental drift, volcanoes, earthquakes, tsunamis and flood basalts.

(21)
The convection cells in the mantle are the drive for the movement of oceanic plates. The material in these cells revolves with only a few centimeters per year - one revolution about 100,000 years. Below the mid-ocean ridge, ascended rock flows to the sides and pushes the oceanic plates aside. A portion of the hot, molten rock from the earth fills the gap between the plates - this is the mechanism of the formation of new oceanic crust. Therefore the mid-ocean ridges are the youngest parts of oceanic crust and become older with increasing distance.

And because the Earth does not grow during this process, the plate must be removed elsewhere: This happens where the oceanic plate meets the edge of a continent, as shown in the picture. Here the heavier oceanic crust dives under the lighter continental crust and gets back into the earth's mantle, a process known as subduction.

In subduction zones not all the material gets back in the mantle, a part is attached to the continental plates – so the continents grow. So today's continents arose from the original micro-continents in the course of billions of years. The submerged material is heated again, a part deposits as magma to the continental plate or ascends as large granite body.

See Figure 1: If a plate with an onstanding continent is subducted beneath a plate whose edge is an active continental edge, then the continents collide after some movement. Continental crust remains above the asthenosphere because of its lighter weight. With continued compression, see Figure 2, a chain of mountains is created. After the collision the subducting oceanic plate eventually breaks, shown in picture 3, and sinks into the asthenosphere, then a new subduction zone is created there.

(22)
Subduction zones - what's that? Again a simple explanation, written by students of a ninth High school class:
A subduction zone is an area on Earth where an oceanic plate pushes under a continental plate. In this process very large forces are released, which are responsible for earthquakes, tsunamis, volcanic eruptions, and mountain building, among others. Here is described vividly what happens there:
Item 1: The water content of the sediments is squeezed out to the sea floor and moves up through the crust of the continental plate. This results in lower water content in the continental mass. This can sometimes trigger submarine landslides, when the water squeezed out dissolves the gas hydrate, which normally fastens the loose sediments on the continental slope.

Item 2: Due to the fact that the sediments now contain no water, the plates don`t slip so easily, they get stuck. Meanwhile the oceanic plate still pushes below the continental one. This compresses the continental plate, forming mountains. If the stress becomes too big, the "entanglement" breaks loose and the continental plate "jumps" seawards. This leads to earthquakes.

Item 3: The oceanic plate dives further and gets into depths where pressure and heat are increasing. Here, minerals change from water-containing into water-free minerals, so that liquid is released and rises up into the overlying coat. There these fluids mix with the rock, lowering the melting point and a part of the mantle rock melts. A Mantle-Diapir, filled with magma is formed.

Item 4: As the magma is lighter than the surrounding rock, it rises and makes its way through the lithosphere and asthenosphere by tearing gaps into the rock. The further it rises, the lower the ambient pressure is - the density of the solid rock and thus the melting point decreases, it becomes flowable. At some point magma and solid rock then have almost equal density, which means that the magma has no more up-boost. It remains "stuck", forming magma chambers.

Item 5: Due to the decreasing pressure in the lithosphere ascending gases are released from the magma in a path until the gas emerges from the Earth's surface in the form of a volcanic eruption. These gases are one of the reasons that volcanic eruptions are so violent and explosive. Eruptions emit gases, rocks, ashes and lava. The ash and gases blown into the air contribute significantly to the Earth's climate change.

(23)
Oceanic and continental crust differ mainly through the material: Oceanic crust is formed at mid-ocean ridges from rising magma, and therefore consists of basalt. It is only five to ten kilometers thick. Basalt is based on iron and magnesium silicates, so oceanic crust is heavier than continental crust, which contains lighter elements such as aluminum. Therefore oceanic crust dives under the lighter crust of the continent. Continental crust in average is 30 to 40 kilometers thick, sometimes up to 80 kilometers.
To the mid-oceanic ridge magma emerges and pushes the Oceanic plates apart. This happens with about 2-10 cm per year. On the continental edges, the Oceanic plates dive back into the earth. Consequently Oceanic plates are nowhere older than 200 million years. During this period they were laterally moved away some 8000 km.

The changes of the geomagnetic field can be monitored along the lateral movement of the oceanic crust. Upon exit of the magma, the magnetic particles solidify in the current earth's magnetic field direction and will then be moved sideways at about 4 cm/year. In measuring the magnetic field direction in the particles alongside the oceanic crust, we find out that about every 10 Kilometers of distance the particles have alternating magnetic field directions. This distance is the result of 250 thousand years of movement. The cognition is that the earth on everage has changed its magnetic field every 250 thousand years .

Now look again at the colorful world map: Here are major magmatic provinces, caused by massive eruptions marked in purple. The major continental flood basalt eruptions are the largest known lava eruptions on Earth. A large igneous province with the English abbreviation L I P is an area of the earth's crust, which contains large amounts of igneous rocks, which were formed in geologically short periods of time. There`ll be more about this in the next displays on supervolcanoes.

(3)
The next stop is about volcanism, hot spots and continent formation.

(31)
Massive flood basalt eruptions of unimaginable proportions are shown here. Flood basalts originated predominantly in direct connection with large-scale fracture processes of plate tectonics. The ocean floor purely consists of flood basalt, which is permanently pressed out in the middle-oceanic ridges. Continental flood basalts are formed by huge lava leaks to the surface on continents. Within relatively short periods of time areas up to one million square kilometers were flooded by basaltic lava.
Massive flood basalts were caused for example in the Upper Jurassic period about 165 million years ago when the supercontinent Gondwana broke apart.

The most spacy and voluminous eruption is an extensive flood basalt in Siberia, the Siberian Trapp. The responsible Volcanic eruptions are among the largest known volcanic events in Earth-history. They took place about 250 million years ago. The mass-extinction of life at the end of the Permian is related to this outbreak and its consequences. Due to its size of 3000 km in diameter and a basalt thickness of 3 kilometers and its geologically relatively rapid emergence, the Siberian Trapp is an outstanding example of a large igneous province.

The most recent eruption of the Yellowstone volcano was 640,000 years ago and it spat 1000 cubic kilometers of tephra to a diameter of 60 km. (Refer to the map on the next table). It created the Lava Creek tuffs, which in Yellowstone are up to 200 m high. The Yellowstone has erupted regularly every 600,000 years. Due to geological changes, like raising the Caldera structure in recent decades, an outbreak in the near geologic future appears likely.

75,000 years ago the eruption of Toba in Sumatra destroyed almost the entire human race. The super-volcano eruption left a caldera measuring 100 x 30 km. According to genetic research only about 15,000 people on the whole Globe survived this catastrophe.

There are always disastrous climate impacts caused by super volcanoes. Gases and ash darken the sunlight and lead to ice-periods of the earth. As a result the largest eruptions have always led to great extinctions of species.

(32)
Scientists had tried to explain the genesis of volcanism for a long time, not at the edges, but within the plates - whether oceanic or continental. The cause is now believed to be found in so-called hot spots or plumes. From the deep mantle through tubes or chimneys hot magma ascents without convection movement in the upper mantle, where it accumulates in large magma chambers. These appear to be stationary regarded in a geologically long-term scale.
Now there are two possibilities: either by the upward decreasing static pressure, the magma becomes more fluent and climbs steadily through a narrow channel, which then burns like a blowtorch flame through the drifting plate. While tectonic moves the plate onwards, this creates more and more new volcanic mountains arranged like a pearl necklace. This is apparent on Hawaii, or the Emperor Seamounts. The resulting ejected lava masses have a considerable amount, so the Kilauea has risen to be the highest mountain on Earth with 11 km height from the sea floor.

The other possibility is: The chambers empty in less time through fissure eruption of several kilometers length by ejections of so-called "flood basalts", which were explained on the previous panel.

These previously described processes occur in geological timescale. Therefore, here we try to clarify such periods: When the time scale since the beginning of Earth was equated as a calendar year, 1 hour of this year represents 500,000 years in reality. Our 80 years of life according to this scale don`t even last half a second, a little insight into what we can witness of geological processes.

(33)
In the seething, boiling lava lake of primordial Earth islands of solid rock werer formed - like foam on a boiling soup. They subsequently were clenched together into larger units. It emerged continent cores as shields - the nucleus of today's continents. It was still a long way to its present form, as the Geological mapping of the Canadian Shield shows. As on a radiograph one sees the 4 billion years old parts (Lake Acasta or Greenland) with on-welded younger continent fragments. Their conglomerate today make the whole continent-configuration. So all continents at closer inspection are a colorful mix of different continent-sections, different ages – even and especially is Europe, with the hodgepodge of Asia. And the constant drift of this continent-pieces continues driven by the tectonics. It is expected that they will have formed a single contiguous supercontinent again in about 250 million years like it was before, 250 Million years ago with the Supercontinent Gondwana.

(4)
The next group deals with stones and their circular movement in the earth's crust. Also with the different types of rocks. And - related to our home-situation: with our treasures, the minerals that are found in the local limestone.

(41)
Stones are not eternal. Mainly caused by the tectonic they perform a circle in an unobservable slow circulation. The "cycle of rocks" is the cycle in which rocks from the surface get into the depth of the magma, come back and get to the surface. This cycle can be thought of roughly as a few hundred million years.
How does this come about?
Over time, exposed rocks wear away. The weathering particles form in the short term the pedosphere, the floor. Then they dissolve in water or are transported by wind as dust.
In the long term they reach the sea and settle, moved by ocean streams, become stable from depressions in the seabed, petrify and form sedimentary rocks.
These are transported into the earth by subduction, and after conversion in the magma, the metamorphosis, they come back up into place, physically / chemically altered in their form.

The deeper the rocks fall, the more pressure and temperature increase. In the deeper layers happens the metamorphosis (transformation) or melting (magma formation) of the rocks. They are then raised again to the surface by volcanism or mountain formation, wear away again, and the cycle starts over again. The rock cycle does not capture all rock packets equally, the duration of the cycle has a huge tolerance. The oldest rocks on earth, exposed at the surface, were discovered in the Hudson Bay in Canada, and are 4 billion years old. These happen to be so far exempt from this cycle and a perfect melting.

After several hundred million years the mountain building rocks are moved up again to the surface. They are used by the geologists for an analysis to detect which mineral components are included in the rock. How old are they, how strong are unrolled individual grains of which average size? Are they in the first or repeated time in the cycle? What kind of stratification can be seen in the deposit? This already makes a good picture.

It is easy of course to examine the past using the witnesses of past time, the numerous fossils of plants and animals. This is possible back at least 600 million years. Finally, experienced geologists can actually analyze the rock and create an approximate sketch of the geological conditions in the initial ablation area over a period of several million years.

(42)
Clastic sediments are formed by weathering and erosion of rocks. Gravity, wind, water and glaciers move the weathered debris and store it. For example: Sandstone.
During the storage so-called loose sediments are created. Through the load of further sedimentation layers and/or by chemical processes, the material is increasingly solidifies in cementation. This is called diagenesis. The result is a hard sedimentary rocks, sedimentites.

Chemical sediments occur when water-soluble components are transported by rivers into the sea. There it comes to new reactions, respectively when the water evaporates and the minerals are deposited. For examples: rock salt or limestone.

Biogenic sediments are deposits of organogenic materials (shells of shellfish or dead plants). For example, limestone, coal, amber.

Metamorphic rocks are formed from pre-existing rocks by transformation, metamorphosis into a more or less solid state. This happens at mostly high temperatures and / or pressure. This can originate in sediment, such as lime, which is converted to marble, or this may originate from igneous, such as granite, which is converted to gneiss. Analog to this slate changes to phyllite or mica schist. If the process involves not only metamorphic processes but also partial melting of the rock, this results in migmatites or Anatexites.

Igneous rocks are formed during cooling and solidification of molten rock, whether it is magma or lava. This can take place either in the earth itself, for example plutonic rocks like gabbro or granite or it happens on the surface, for example as volcanic basalt, rhyolite, andesite.

Plutonic rock , namely Plutonite rises by slow cooling in a great depth (in the lower crust or upper mantle) and under high pressure. Thereby large crystals are formed, it will not have gas-filled cavities. An example is granite.

Igneous material gets to the surface as volcanic lava, where it cooles rapidly. Therefore, only microscopic crystals form and the rocks may have cavities. One example is basalt. If it is cooled so rapidly that no crystallization can take place, volcanic glass, obsidian, is created.

This now was a lot of substance. It is advisable to read it somewhere again thoroughly.

(43)
In several phases of Earth here in the Warstein saddle a variety of magnificent crystals have been formed. World famous such as "Suttrop crystals", popularly known as "diamonds".
The quartz family also includes agates with its shape and color symphony. It is a microcrystalline variety of the mineral quartz. Striking the agate is its beautiful,
drawing lane due to rhythmic crystallization.

Rock crystal in the usual form is also represented in our reef limestone. And there is something very special, when it encounters here even in cubic form.
The standard mineral is of course the calcite, which occurs for example in the shape of the Skalenoeder or the Rhombohedron.
Somewhat rare, but also found here is barite.
Colored accents are set by the various ore minerals:
In green - malachite, in blue - the Azurite
In black - the hematite in Silvery - galena
In yellow to brown - the limonite, in red - the iron minerals partly-greasy liquid and as the
Hematite good dye for cave paintings

(5)
Now we come to the home-geology and deal first with the formation of our reef-limestone.

(51)
Our Warstein limestone has grown in a coral reef 380 million years ago during the Devonian age:
Best known are the water corals primarily living in the warm seas at relatively dense depth. Rock or reef-building corals produce massive coral benches and coral reefs.

Behind the reef in calm waters corals grow and settle in reef forming sediments. On their dead shells new generations settle and form gradually a growing Limelayer. "Slowly" means for our reef: about 20 million years long. The layer thickness of the lime had reached several hundred meters. Calcification involved sponges, corals, stromatoporoids and brachiopods.

Reef-building corals from tropical coral reefs can hardly survive in water temperatures below 20 ° C. The lighting must be sufficient. Therefore corals grow only up to 70 meters water depth. And the water must be very clean. Therefore the development is limited to a latitude range between approximately 30 ° north and 30 ° south.

(52)
What causes different types of lime?
Limestone is sedimentary rock, which consist predominantly of the chemical calcium carbonate (CaCO3) in the form of the minerals calcite and aragonite. Limestone is an extremely variable rock, in terms of its formation and its properties, the appearance and economic usability.
The Warstein Mass Limestone is indeed caused by a coral reef. The original form of the carbonate shells can be seen for example in the local caves and on smooth walls still evident as the brachiopods Stringozephalus Burtini.

While coral lime and other reef limestones already form quite solid limestone, other Fossil lime first passes through a diagenetic consolidation. For example in the formation of Mass-limestone. By subsequent recrystallizations reef limestones may also change significantly.

(53)
We refer to the explanation on the file number:

Figure 1) 650 million years ago, our land mass was located at the place, where now Tasmania is located. So about 20,000 km apart from the present site.

Figure 2) The development of the reef began in the age of Devon, about 380 million years ago. North Eifel and Sauerland at the time were placed in a shallow water south of the Equator and thus south of the large "Old Red" - continent. Here were ideal growing conditions and extensive reef-complexes developed, today ranging from the Harz-mountains to the Eifel.

Figure 3) 430 million years ago, our continent was moved closer to the equator in subtropical zones. Our area was still slightly affected under the sea.

Picture 4) Then in Devon, close to the warm equatorial regions, our land was lifted into shallow waters and our coral reef begun growing. Now conditions fit for everything: water depth, water temperature and cleanliness.

(6)
The following panels continue the presentation of the migration of our coral reefs from the equatorial region to the present situation.

(61)
Figure 1) Our reef could compensate a gradual lowering of the seabed by building up over 20 million years and so the reef grew, compared to its surroundings to a undersea mountain 800 meters high.

Figure 2), now the lowering of the sea floor increased to so much that the reef growth could not keep pace, and it drowned in dark water in depths over 70 meters. This then started the overlay by sediments, increasingly burying the descending riff in another 60 million years, finally about 3000 meters underneath.

Picture 3) + Figure 3a) Our continent in the meanwhile moved further north. In Upper Carboniferous, around 300 million years ago, we got a bit north of the Equator.

Picture 4) + Figure 4a) Now the Variscan mountain folding took place when the large southern Godwana-continent moving to the north collided with the Old-Red-continent. Our plate of Europe was squeezed in between just as in a vice. Our soil was folded up on Alp-highs.

(62)
Image 1) The reef limestone was solidified by the high pressure and high temperature and achieved todays appreciated hardness. The layers were folded up massively, from the sea level to Alp-highs, they were piled up by around 5000 meters.
The zone of the Sauerland now was a mainland for 180 million years. The country stood out from the sea. This eroded the upper layers above the limestone rock, which then were demolished. This happened relatively quick, with around 1mm height reduction per year. To take off the sediments, a period of only about 3 million years was necessary.

Figure 1a) Our partial plate of Europe moved on and reached more than 255 million years ago the 20th Latitude, where now the Sahara is located. The northward movement continued and we look again at the moment 100 million years ago:

Figure 2) The abutment of the African continent to Europe led to the Alpine folding, tectonic stresses and cracks were caused to our limestone-massiv. Thus, the layers of our lime-reef
changed by discarding. While most of the former Devon reef remained underground, the Warstein clod pushed upwards, forming a geological Window. So in the Warstein-saddle limestone can be mined at the surface.

(63)
Picture 1) Warstein soil had reached approximately the 45th Latitude and was for 30 million years positioned under the shallow sea water of the former chalk sea. The facings on our limestone rock had already been partially eroded away, but new marine sediment could fill the erosion tracks with chalk layers. The northward movement continued.

Figure 2) Geologically almost arrived at Today we look at the situation in the Tertiary, 2 million years ago. Now, our continent was roughly at its present location and the limestone massif had been exposed by the young deposits again. Thus the Warstein reef limestone was mineable at the surface.

Figure 3) It's amazing what circumstances have strung together, so that we now can find the reef limestone in Warstein: A hike of our part of Europe driven over 20,000 km around half the globe, while a convenient height shift arrived just as we were near the equator. Then aö dropping by 5 km in depth, followed by a folding up to the Alpine height.

Picture 4) Our extraction area belongs to an elongated mass-limestone deposit on the northern edge of the Rhenish Massif, which extends from the Sauerland over Hagen, Schwelm and Wuppertal to the Rhine. This mass- or reef limestones are assumed to be in places up to 800 m thick and are not only situated in Warstein.

(7)
Having now explained, how our limestone grew, we show in the next station, how it is processed in the quarry.

(71)
Shortened summary report of the Geological Excursion of the University of Essen in 1992 under the direction of Prof. Meiburg:

"In the area of Warstein a fossil-rich limestones Coral-reef is evident. It is built from stromatoporoids. During its formation time it was placed on a submarine threshold of the Devonian sea. After the death of the reef the surface lay below sea level, but it still remained free of sediment cover during the Upper Devonian and sub-Carboniferous.
Only in the upper Carboniferous the reef platform was overshadowed by massive marine layers and afterwards folded together with them.
Before the Upper Cretaceous transgression, the outer layers, however, were already removed again, so that the surface of the massive reef limestones could become karstic.
Also remaining crayon layers were re-eroded after the withdrawal of the sea up to the surface of the massive reef-lime.
The eventful geological development of the Warstein mass-lime can be well studied in numerous outcrops. Exemplarily the various competing claims for use and their problems can be regarded Related to the Warstein mass lime.
Here are some key points:

• Reduction of high-grade raw lime material
• preservation of regionally significant groundwater storage
• explosive loads, fine dust PM10 and heavy traffic
• recultivation of exploited quarries
• commodity losses by overbuilding the deposit
• securing valuable geological natural monuments (caves and other karst phenomena, tectonic structures, mineralization, stratigraphic profiles, natural rock, prehistoric Sites etc.)
• Protected Landscape (Geotope-/habitat-protection), recreation / Tourism, agricultural use)

(72)
First the overburden is removed, then the rock is extracted by blasting. The explosives officer prepares the drilling of blast holes. The grid of the holes is chosen so that the detonating shock is as low as possible for residents, an unplanned flyng of rock is avoided, but the rock is obtained sufficiently loosened to the desired size.

Boreholes in Warstein close to adjacent residential areas are drilled to depths of typically 7-8 meters in height by an average grid of 3 by 3 meters. Before the blast, a check is to be made in "Four-eyes" principle. The spacious grounds must be securely cleared and secured by posts.
The boreholes will be ignited within milliseconds delay in order to reduce the vibrations in the adjacent residential area. Such a blast loosens according to geometry several thousand tons of limestone. Far away from residential areas boreholes will be drilled up to 24 m deep. Such explosions loosen up about 25.000 tons of limestone.

(73)
The quarried limestone is loaded on heavy transport vehicles that take a payload from 40 to 65 tons. It will be transported to the processing plant within the quarry and dumped into the fall shaft of the primary breaker. Here contaminants are screened and the big chunks are roughly broken. Then the material is crushed with a breaker or with mills and graded on sieves or classifiers.
The final product is stored according to particle size and mix of materials.
Finished products are classified according to their grain size as: Limestone, crushed stone, gravel, ballast and water blocks.

(8)
The next stop is concerned with the transport and use of limestone products and the recultivation of finished quarries.

(81)
A modern quarry is a capital intensive and highly automated operation with relatively few employees.
According to the planned deliveries to various industries different purities, grain sizes and quantities are needed at specified times. From creating the blast, the pre-planned transport for feeding the primary breaker with the optimum desired material up to the deposition of the final material or direct loading of trucks or rail the organization of workflow must be organized in short cycle steps. The repeatedly transporting of material within the plant will be avoided by good management.
The different grains are transported according to destination and end use on trucks or rail.

(82)
Limestone is used in the cement and quicklime-industry as basis material, the slag bond in the iron and steel production is essential in the blast furnace. From Limestone, silica sand and soda glass is produced. In chicken food, it leads to solid egg shells, for flue gas and wastewater treatment limestone is applied, and it is used as a toothpaste additive. Potting soils and soil substrates are mixed with lime. Not least, it is used in road and track construction.
Lime is also the main binder in the construction history and indeed as an admixture for the production of concrete. In its burned form as quicklime it is used to prepare mortar. As a fertilizer additive burned lime neutralizes soil acidity and balances the nutrients.

(83)
The recultivation after completion of the quarry is regulated in detail, the natural succession is of increasing importance. This refers to the natural settling of plant and animal communities in one location. The natural gradual development leads to a relatively stable end state of the vegetation.

If deposits are completely exploited to the allowable depth, which often takes decades, they are, as shown in the picture, recultivated. By the mining as well as by the recultivation of quarries different habitat types arise. Many of them are classed as rare or even endangered. Based on numerous studies today it is evident in quarries already during their operation, especially during its relatively undisturbed natural development that this results in habitats and communities. Typical habitats are rock formations, natural scree slopes, meadows, arid and semi-arid grassland, scrub and dry warm loca-Canyon, Block and talus forests. But temporary ponds, natural areas and siltation caves and galleries are new refuges for plants and animals.

(9)
The following station addresses a limestone product, quicklime. And we gve also an insight on the environmental impact of the Warstein limestone-industry,

(91)
The job of a good quicklime-operator is to drive as much as possible carbon dioxide from the natural limestone - so the gray, heavy limestone changes chemically into snow-white light lime. This principle has been used since more than thousand years. What has changed is the technological perfection and efficiency of furnaces.
Nowadays limestone is delivered from a limestone quarry and burned in vertically operating ring- or shaft- or rotary kilns. Also it is prepared in Eddy current furnaces. Temperatures in the process ranges from 900 to 1300 ° C.
Here now an explanation to the shown industrial double-shaft furnace:
In vertical cylinder-like firing units the lumpy limestones are filled in on top of the charging platform, approximately 30 m above ground, and slip slowly into the combustion zone. In the combustion zone, the limestone is released from acids, that means the mineral bound carbon dioxide will be split. The burnt lime continues to fall down, it passes through the cooling zone, and is then withdrawn at the lowermost end of the shaft furnace. Alternating heating and rest by switching the focal zones allows variable formulas to produce lime with different properties.

(92)
Please look at the firing schedule.
[1] crushing the limestones by a cone crusher to about 120-200 mm diameter
[2] storage in bulk bins
[3] screening in 2 fractions. With the coarse fraction (up to 200mm) the shaft furnace is directly charged, the fines below 35mm comes in the lime-mill.
[4] The sieved fraction below 35mm will be dried in a hot gas stream to avoid agglomerating and sticking to the mill.
[5] The fine fraction is less than 1 mm for direct processing
[6] In the classifier (usually, this is a cyclone separator) the amount of dust below 1mm fraction is removed and directly used for mortar or plaster manufacture.
[7] Fractionated Screening
- Coarse fractions of 60-200mm are distributed to the furnaces
- Fines up to 60mm are used in the multi-chamber furnace
[8] in the blast furnace the coarse fraction is burned to lime at 1100 - 1200 °C.
[9] The same process runs in the multi-chamber furnace, except that part of the fine is also loaded.
[10] The burned material in lime kilns is crushed in a crusher, which have up to 70mm wide pieces of limestone, which are screened in 2 fractions, namely:
On one hand, the fines fraction below the grain size are required by the customer directly to mortar / plaster
On the other hand, the fraction of coarse material will be grind in a roll mill according to
the clients' desired particle size
[11] The cyclone separates the fine dust below 1mm to avoid exposure to dust during the processing of the product
[12] The final, so far dust-free product is delivered into storage silos or bag bunkers to be loaded on to rail, trucks or silo trucks.

(93)
It is inevitable to produce dust when blasting, quarrying and transport on the roads and the breaking of limestone rock takes place. To reduce the dust at the source, all transport routes are wetted and the breakers are encapsulated. By sprinkling the material during transport on conveyor belts and in the storage and loading, steps are taken to keep the dust formation and spread as small as possible.

For transportation dust protection measures are also of importance, such as the tarp-covering of the loaded material and the tire washing of trucks in order to reduce the coarse and fine dust emissions. As important is the wetting of materials when filling.

Blasting vibrations are monitored not to exceed established limits: They are always recognized both at a fixed measuring station, as well as through mobile units that are placed on house-foundations close to the mining area. As seen in the graphs, the measured vibration velocities remain well below the limits, yet around 10,000 explosions in the last 25 years as permanent load have meant that houses were damaged, although the limits
have been complied with.
For the population the preservation of drinking water from groundwater in terms of quantity and quality is vital, despite blasting and quarrying up to 2 meters above the 75 percentile of the groundwater levels. This is of vital importance for the population.
Protection from blast vibrations and compliance with the mining height above ground are strictly required for the approval. Requirements for dust are to meet the PM10 limits. So far, this is promised by the industry and the transport companies by consensus and it is well monitored.

(10)
The next displays deal with our potable water, which is available under the quarrying area as groundwater and which is recovered in two major headwater sources.

(101)
The quarry companies in the Warstein-Rüthen area operate their mining of limestone in a water protection area, designated since about 1992 . The arrangement of the water protection zone IIIa was done to avoid conflicts between the drinking water from the Hillenberg-springs and Lörmecke-spring on one hand and the limestone quarries on the other hand. Since then we have clear legal regulations.
Although the quarries did operate since decades in this area, there used to be no comprehensive hydrological studiy about the details of raw water lines nor existed a description on the flow behavior of water in the basic body Karst. Therefore, there was no legal approval requirement until 1992, up to which a quarrying depth could be.

The authorities and the stone industry were increasingly aware about conflicts arising from the parallels of drinking water and limestone quarrying , so they agreed on preliminary depth lines that should be determined by the ground-water levels. Professor Schneider was commissioned in 1990 to create a geohydrological report on a groundwater contour map, which was then the basis for determining the preliminary depth of the quarries.

When granting allowances in line with quarrying-law as well as with mining law, the authorities now base the allowances on this geohydrological report. The reduction ends up six feet above the groundwater level. Since 1990, however, as the experts had to work on a prognosis, the actual ground-water levels are continuously explored, recorded and corrected.

In the mining areas more than 20 groundwater monitoring equipments are located, which are continuously evaluated and approved by the regulatory authorities. If a groundwater is encountered higher than expected, the topcoat must immediately be filled up to 6 feet above the groundwater. This is for protection purpose.

Another potential threat to the drinking water can be leaking fuels and oils, which could get into groundwater from broken machines and vehicles.

Increasingly the production process at the quarry is converted in an environmentally friendly technology. Before, on excavators of the 70 ton class, the use of biodegradable hydraulic oil for a long time was problematic due to the aggressive effect on hydraulic hoses and pumps, now a reliable application becomes possible and the machines are converted in the course of continuous replacement.

(102)
Rainwater from large slopes of the Arnsberg Forest, south of Warstein flows downhill towards in many small creeks, which we call "Siepen". But only until it reaches the boundary lines of the karst komplexes. Then these rivers disappear completely or partially into the underground, depending on the season and amount of water. We call this phenomenon "River sinkhole" in german: “Bachschwinde”.
In the underground, it now flows on as surface groundwater in the karst cavities and rock crevices. At the same time, it also flows east and west into the two main rivers Wäster and Lörmecke which stream from north to south from the urban area into the Möhneriver. Further, part of the water gets into the river "Range", which flows into the Wäster. The river “Range” is supplied most of the river sinkholes of both the Enkebach and the Wäschebach. These waters have washed out the cave-system Liethöhle. In the western part of the lime-massivs there are a dozen springs, including a large deep-groundwater spring the Hillenberg Source II and the Bullerteich. East among several small springs, the Lörmecke-spring is located, also a source of a huge deep-groundwater.
It is noteworthy that the strong deep-groundwater sources are all located without exception in the valleys of Wäster and Lörmecke. In the intervening quarries on approximately the same hight as the rivers no deep-groundwater source was discovered yet. In this area you would however meet surface groundwater, when digging into more depth.
########################

(103)
The graph illustrates one of the theoretical models of the origin and mixture of the Warstein ground-water. The basis of presentation and explanation was the report: "Shallow and deep groundwater in the Warsteiner Massenkalk" by Dipl.-Geol. Gerhard Busch and Dipl.-Geol. Silke Ewald from 2002, which we have modified. There are in addition other conceptual models. However, the presentation describes the most probable situation.

In the middle of the vast shale exist a saddle structure of Mass-Lime from the Middle Devonian age. This limestone, marked by karst was for more than a century a steady object of geological and hydrogeological explorations. Numerous studies by universities, government agencies and local industries have provided over the years a wealth of knowledge about the geological structure and the groundwater system.

The accessible surface of the limestone is approximately 11.3 km². The drainage is mainly bound at the two outfalls Lörmecke in the east and Wäster in the west. The Mass-Lime is nearly cut into two approximately SN extending valleys. In the incised cross-valleys at the edge of the lime-Massiv emerge numerous springs, the bulk quantities are sometimes very high. Three taken large karst springs (Hillberg II Lörmecke, Bullerteich), the waterworks Warstein and waterworks Lörmecke take currently annually about 5 million m³ of groundwater for general water supply, which is only about 10% of the total water volume of 51.6 million m³ / a, which flows into the Möhne.

(11)
Quarrying and water production in the same area leads to some important extras that are explained in the next presentation.

(111)
Quarrying until close to the groundwater should first be discussed:
The quarrying may according to requirements be made down to 2 meters above the ground water lines. The ground water lines have different heights, resulting from the distance to the rivers and to the density of limestone in between:
Deep water from the Brilon area comes from an altitude of 430m above Sealevel. The limestone of the Brilon and the Warstein saddles have yet unexplained connections underground. The deep water is hydrostatically pressed up in Warstein and gets into the rivers Wäster and Lörmecke, which in the southern part of the lime-area have an altitude of about 325mNN. In the area between the shallow groundwater from the northern slope of the Arnsberg Forest and the direct precipitation gets into the stone quarrying area. It takes on heights of approximately 330 to 340mNN and then flows east and west from the body through the karst to the rivers Wäster, Range and Lörmecke. In the virgin limestone the water level reaches high strokes, because the lateral and downward drainage has to get through very narrow gaps and crevices. A hub can reach up to plus/minus 20 m .

Due to two fault zones in the limestone body the deep waters predominantely come up in the valleys of the Wäster- and Lörmecke- rivers. Over the millennia this has led to valleys and karst caves, which were washed out by their very emerging water amounts. The accumulation of caves and springs along these valleys is the result.
The intermediate river “Range” is fed by surface waters, especially by the disappearance of the two creeks Enke and Wäsche.

Now something about the consequences of quarrying:
On the quarry floor the ground is loosened and the surface water can be taken faster into the ground and can drain faster laterally. Therefore, when it rains only a few decimeters will be measured in the taps due to groundwater fluctuations.

(112)
In the decades before about 1990, the conditions attached to the approval of the stone quarrying were not suitable to protect the ground- and drinking water. Although the companies had quarry operations for decades in this area, there were no comprehensive hydrological studies, no information on groundwater levels and no description of the flow behavior of the water in the karst groundwater body.
As first in 1969 and then again 1977, a quarry company in consequence of this loophole twice discharged a deep water leading gap with a large spring in front of the Hillenberg, Warstein erected there in 1980 a water plant for the production of approximately 2.4 million cubic meters of drinking water per year - the Hillenberg Source II. From then on until today the city of Warstein was supplied with drinking-water by this spring.
Shortly after the free-heel in front of Hillenberg the same quarry stone mining contractor operated to about 15 meters below the water level by pumping the shallow groundwater. The quarry, the "Fuchsloch", which was mined in this manner, was abandoned in a year with a higher water table, because it was uneconomic and the company filed for bankruptcy. Here in a short time from the shallow groundwaters the lake shown in the above picture was formed .

Authorities and stone industry agreed around 1990 to avoid further conflicts on preliminary mining-depth, which are determined by the ground-water levels. According to these rules quarrying is now only done "in the dry" up to 2 meters above the ground water lines.

(113)
In Warstein with its famous Warsteiner beer it is understandable to give some explanation about brewing water.

Water is not just water! When it is used for brewing beer, it quickly becomes clear that it is difficult, with only few ingredients: hops, malt and water, to imitate a beer in a different landscape. This applies especially to the Warsteiner beer. In soft brewing water from local forests lies one of the secrets of the local beer.
Only late 19th/early 20th century science discovered, by water analysis, the brewery key points that make up the specific features of the brewing water. Consider three types of brewing water, so Pilsener water is of very low hardness, the Munich water is of high alkalinity and Dortmund's has high non-carbonate hardness.

The hardness is caused by calcium and magnesium salts, as defined by the amount of calcium oxide and magnesium oxide. A portion of these salts precipitated from the cooking, and the other remains in solution. The one who fails is the carbonate, the other the non-carbonate, the two together form the total hardness.
Besides these three main groups, there are a variety of brewing waters with a mixed character, which will help to enrich our beer landscape. Of crucial importance, however, is always that the water is suitabel for the type of beer produced. One example is the Warsteiner beer, soft and fresh brewed which water from the Arnsberg Forest. In contrast, the karst groundwater in Warstein is not suitable for brewing because it is relatively hard and chalky.

122

The starting material consists of limestone, oak wood logs coal or coke.

In May 2008, this historic lime ring kiln was set in function with a test firing. Thus, since 1954, it is the first time in Suttrop we burn again lime.

The starting material is about fist-sized limestone, oak logs and coarse coal or coke. The piling and burning of the material takes place in our ring oven as follows:

Now we refer to the item-numbers:
1 The oak logs are split in a traditional way with a specific hammer and ax so that they are suitable to build a supporting structure as a table for the fire.

2 Four thick stamp serve as a support column for the table. Appropriate wooden logs are laid horizontally as a cover on it. Then easily flammable materials are added.

3 Now, a coal layer has to be filled. It should not be too fine, so that the air intake is not clogged.

4 The master ignites the wood from the bottom. Through the three holes at the base the fire gets a good air supply, which is reinforced by the chimney effect of the funnel-shaped furnace. Soon the wood ablaze

5 Under the support frame of oak remains a cavity below the fire through which the air can flow, until first the coals, and then the stones glow properly. At the end the wood will burn and collapse the supporting table.

6 If the coal burns, the first layer of stones may be added. If the stones are too small, they stop the air-flow and when they are too large, they are not burned properly. The furnace is filled in layers with charcoal and stones alternately mixed 1:10.

7 To burn the stones properly, they must be glowing and reach over 1000 ° C.
A thermal imaging camera provides information on the temperatures reached.

8 The vapor column indicates that excess water evaporates. In addition, carbon dioxide escapes from the limestone.

9 After a few days the fire is completed and the burnt down lump lime can be collected. In earlier times, the furnace was burning resistantly, ie coals and stones were refilled from above and below the burned material was removed.

10th The lump lime CaO is poured into a pan. Under hissing and bubbling it is plugged into a part of the free energy again, CO2 will be absorbed and the material becomes slaked lime
Ca (OH) 2. Now it can be used for making mortar or for whitening walls.

Durig the burn-process the furnance must be taken care of night and day. a specific job for our young people.

12
The "GEO STONE CIRCLE" at Suttrop
All what can be said about our Warstein lime was explained in the open-air exhibition "GEO STONE CIRCLE" gathered at the historic lime kiln Suttrop.
Of the formation of the Earth, its mechanisms that lead to the cycle of rocks, forms stones that arise again on the surface, which can transform, grow and solidify lime. Also explaining the journey of our sod from the southern hemisphere to this place all is clearly explained.
It's about the Warstein lime, grown at the equator in a coral reef , hiked up to the Sauerland while repeatedly lowered by miles into the earth's crust and up again until finally the entire former coral reef came to lie from Harz to the Eifel, but by the impact of the African continent to Europe was down in some places or disrupted to the surface again, like here in the "Warstein saddle" and we therefore can quarry quality lime. With many colored panels, videos and objects the "GEO-STONE CIRCLE" with these extensive subject explanations is unique in NRW. Entry is possible at any time and is free of charge.