Entstehung und Vorkommen

Steinsalz, Zechstein-Salz, Röt-Salz, Muschelkalk-Salz oder Jura-Salz: es gibt die verschiedensten Salzvorkommen, die sich in Bezug auf ihr Alter und ihre Geologie alle klar unterscheiden. Natriumchlorid – so lautet die chemische Bezeichnung von Salz – setzt sich aus dem metallischen Element Natrium und dem gasförmigen Element Chlor zusammen

1. Geologie und Mineralogie

Halit/Steinsalz
Halite/rock saltDas Salz der Erde hat nicht nur in der Bibel seine symbolische Bedeutung, es ist mit der Erde und ihrer Geschichte eng verbunden. Der Name leitet sich aus den griechischen Wörtern «hals» für Salz und «lithos» für Stein ab.
Mit Härte 2 gehört Steinsalz zu den weichen Mineralien (Diamant 10). Die Grundform ist ein perfekter Würfel (Hexaeder, «Sechsflächer»). Der Kochsalzkristall besteht aus einem «kubisch flächenzentrierten» Kristallgitter aus Natrium- und Chlorionen. Ein Na-Ion ist dabei symmetrisch von sechs Cl-Ionen und jedes Cl-Ion von sechs Na-Ionen umgeben.
Halit kristallisiert strikte nach den Regeln des kubischen Kristallsystems. Laborversuche unter den verschiedensten Lösungsbedingungen haben dies gezeigt. Ob Oktaeder (achtflächig), Rhombendodekaeder (zwölfflächig), Whisker (Nadel) oder Dendrit (Schuppe), keine Form verstösst dagegen.
Halit respektive Steinsalz gehört zu Evaporitgesteinen (Verdunstungsmineralien), die durch Ausfällung entstehen, wenn das Wasser eines Salzsees oder einer Lagune austrocknet. Zurück bleiben Salz und andere Mineralien, wie z.B. Sylvin (Kaliumchlorid, KCl), Gips (Kalziumsulfat, CaSO4, 2H2O), Kalk (Kalziumkarbonat, CaCO3), Dolomit (Kalzium/Magnesiumkarbonat, CaMg(CO3)2) und Anhydrit (wasserfreier Gips). Der Ausfällungsprozess läuft immer nach den gleichen Gesetzmässigkeiten ab. Der Zufluss von neuem Wasser stört den Ablauf, die Mineralien können sich wieder auflösen oder von neuen Schichten überdeckt werden (vgl. Barrentheorie).

Zechstein-Salz
Das mächtigste und verbreiteteste Steinsalzvorkommen Mitteleuropas stammt aus der Zechsteinepoche mit mehreren Salzzyklen, die je durch Vorstoss und Rückzug des Meeres zustande kamen. Die Schichtdicken der Zyklen schwanken zwischen 100 und 600 Metern. Vier bis sechs Zyklen des Zechsteinsalzes enthalten Kalisalze. Zechsteinsalz wurde teilweise mit mehr als 2’000 Meter dicken jüngeren Gesteinsschichten überlagert. Dort begann das Salz unter dem Druck zu fliessen und gegen die Erdoberfläche aufzusteigen. Es bildeten sich riesige Salzstöcke (Diapire). Diese Diapire werden zur Gewinnung von Steinsalz und Kalisalz und zur Einlagerung von Erdöl, Erdgas und zur Endlagerung von Abfällen genutzt.
Geologische Bezeichnung: Zechstein
Vor ca. Mio. Jahren: 250
Verbreitung: England, Norddeutsche Tiefebene

Oberperm-/Werfeniensalz
Dazu gehören die Salzvorkommen in den Ostalpen, vor allem im Raum Hall im Tirol, Berchtesgaden, Bad Ischel, Hallstatt und Altaussee. Sie sind erst während der alpinen Gebirgsbildung aus ihrem Ablagerungsraum in der Tethys von Süden her überschoben worden. Diese Salzvorkommen sind nicht geschichtet, sondern mit anderem Gestein verfaltet und verschuppt (Begriff Haselgebirge) und darum stark mit Ton, Anhydrit und Dolomit durchsetzt (geringer Salzgehalt).
Geologische Bezeichnung: Oberes Perm
Vor ca. Mio. Jahren: 245
Verbreitung: Österreich und Bayern (Hallein bis Altausee)

Röt-Salz
Dieses Salz mit Schichten zwischen 60 und 80 Metern ist vor allem aus Erdölbohrungen bekannt. Es wird an einer Stelle in Hengelo (NL) in 300 bis 400 Metern Tiefe durch Laugung gewonnen.
Geologische Bezeichnung: Röt (Bundsandstein)
Vor ca. Mio. Jahren: 240
Verbreitung: Norddeutschland, Holland

Muschelkalk-Salz
Es ist durch einen Meeresvorstoss aus dem Gebiet der heutigen Nordsee vor 235 Millionen Jahren entstanden und reicht bis in die Schweiz und bis nach Ostfrankreich. Die Schichten erreichen maximal 100 Meter Dicke. Dieses Salz hatte schon früh Interesse gefunden, weil es im Binnenland zahlreiche Salzquellen speist und dadurch die Salzgewinnung ermöglichte. Modernere Abbaumethoden machten das Muschelkalksalz noch wichtiger. Es enthält keine Kalisalze und ist oft mit Anhydrit, Ton und Dolomit durchsetzt.
Die Schweizer Salinen gewinnen ihr Salz in Schweizerhalle und in Riburg aus diesem Muschelkalk-Steinsalz durch Laugung. Wichtige Abbauorte sind u.a. Heilbronn und Stetten in Deutschland und Varangeville, Tavaux und Dombasle in Lothringen. Das Salz wird bergmännisch als Steinsalz abgebaut aber danach als Siedesalz gelagert. Siehe Illustration «Salz in der Schweiz».
Geologische Bezeichnung: Mittlerer Muschelkalk
Vor ca. Mio. Jahren: 235
Verbreitung: Lothringen, Schweiz und franz. Jura, Süddeutschland
Muschelkalk- und Zechsteinsalz geben Chloridionen in das tiefe Felswasser ab und bilden so natürlich mineralisierte Wässer.

Keuper-Salz
Im Keuper (obere Trias) vor 225 Millionen Jahren kommt es in Mitteleuropa erneut zur Ausfällung von Evaporitgestein, vor allem Gips und Anhydrit. Darin befinden sich regionale Salinarbecken wie in Cheshire (GB), in Nancy und in Lons-le-Saunier (Jura). Die Mächtigkeit beträgt weniger als 100 Meter und die Qualität ist bescheiden.
Das isolierte Salzvorkommen von Bex (Kanton Waadt) im Rhonetal ist ebenfalls Keuper-Salz, stammt aber ursprünglich aus dem Süden der heutigen Alpen. Wie beim Haselgebirge handelt es sich um eine Brekzie, also um ein Gesteinsgemisch, das mit Salz durchsetzt ist. Der Gehalt an Salz ist gering.
Geologische Bezeichnung: Gipskeuper
Vor ca. Mio. Jahren: 225

Verbreitung: England, Lothringen, Schweiz und franz. Jura

Jura-Salze
Auch in der Jura-Zeit vor ca. 150 Millionen Jahren kam es in Mitteleuropa zu Salzausscheidungen. Eine Nutzung ist nicht bekannt.
Geologische Bezeichnung: Oberer Jura
Vor ca. Mio. Jahren: 150
Verbreitung: Norddeutschland

Tertiär-Salze
In der Kreidezeit (vor 145 bis 65 Mio. Jahren) blieben die Salinarbildungen auf den Mittelmeerraum beschränkt. Erst im unteren Tertiär vor 40 Millionen Jahren gab es nördlich der Alpen wieder Salzablagerungen. Dazu gehören die Steinsalz- und Kalisalzvorkommen im Rheingraben zwischen Schwarzwald und Vogesen (Eozän/Oligozän), die mächtigen Salzlager der Bresse (Gasspeicherung) und die seit dem Mittelalter genutzten Vorkommen entlang der Karpatenvortiefe in Wieliczka und Bochnia, beide in Polen.
Geologische Bezeichnung: Tertiär
Vor ca. Mio. Jahren: 40
Verbreitung: Rheingraben, Karpaten

Sehr viele und mächtige Salzvorkommen des Mittelmeerraumes stammen aus der Tertiärzeit, z.B. in Rumänien, Sizilien, Italien, Südfrankreich und in Spanien.

2. Chemie und Physik

Salz, Kochsalz, Natriumchlorid (NaCl)
Salz gilt im weiteren Sinne als Bezeichnung für Substanzen, die bei der Reaktion einer Säure mit einer Base entstehen. Salze sind charakterisiert durch

  • Ionenbindungen
  • hohe Schmelzpunkte
  • elektrische Leitfähigkeit in Schmelzen und Lösungen
  • kristalline Struktur

Kochsalz, Natriumchlorid
Das Salz aus dem metallischen Element Natrium und dem gasförmigen Element Chlor ist ein weisser Feststoff, der sich in heissem und kaltem Wasser löst. In Alkohol ist Kochsalz wenig löslich, in konzentrierter Salzsäure unlöslich. Kochsalz ist in der Natur weit verbreitet. Riesige Mengen sind in den Meeren vorhanden, im Durchschnitt etwa 35 Gramm pro Liter Wasser. Auch in vielen Flüssen, Binnenseen und Binnenmeeren ist Kochsalz enthalten.
Auch die Steinsalzablagerungen aus der Erdgeschichte, bekannt seit rund 600 Millionen Jahren, sind unerschöpflich.

Natrium
Symbol Na, sehr reaktionsfreudiges, silberweisses, weiches metallisches Element mit der Ordnungszahl 11. Es gehört zur ersten Hauptgruppe des Periodensystems, zählt also zu den Alkalimetallen. Das Metall wurde 1807 vom englischen Chemiker Sir Humphry Davy entdeckt. Elementares Natrium ist so weich, dass man es mit einem Messer schneiden kann. An der Luft läuft es innerhalb weniger Sekunden mattgrau an (Natriumhydroxidschicht). Mit Wasser geht Natrium eine heftige chemische Reaktion ein, wobei Natriumhydroxid und Wasserstoff entstehen. Bei der Reaktion mit Halogenen oder Chlorkohlenwasserstoffen besteht Explosionsgefahr. In der Rangfolge der Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste steht Natrium an siebter Stelle. Etwa 2,5 Prozent der obersten Erdkruste bestehen aus chemisch gebundenem Natrium. Das Element ist u. a. auch essenzieller Bestandteil in lebenden Organismen. So spielt Natrium beispielsweise eine wichtige Rolle bei der Reizleitung in den Nervenbahnen.

Chlor
Symbol Cl, ist ein gelbgrünes Gas. Es gehört, zusammen mit Fluor, Brom, Jod und Astat, in die Gruppe der Halogene. Elementares Chlor wurde erstmals 1774 vom schwedischen Chemiker Carl Wilhelm Scheele isoliert. Chlor ist bei Zimmertemperatur gasförmig, kann jedoch durch Druckerhöhung leicht verflüssigt werden. Das Gas hat einen stechenden Geruch und ist in höheren Konzentrationen sehr giftig. Chlor kommt in der Natur nicht elementar vor. Seine Verbindungen sind häufig anzutreffende Mineralien, meist Chloride. Es steht in der Häufigkeit der Elemente in der Erdkruste an 20. Stelle. Chlor reagiert leicht mit vielen Substanzen, beispielsweise mit Wasser, organischen Verbindungen und zahlreichen Metallen.
Chlor gewinnt man technisch vor allem durch Elektrolyse wässriger Salzlösungen (Natriumchlorid und auch Kaliumchlorid). Dabei fällt Alkalilauge als Nebenprodukt an (Chloralkali-Elektrolyse).

Eine Prise Theorie und Praxis

A) Wasser löst Salz:

Stichworte:
Löslichkeit, Konzentration, Sättigung, Sole, Gradierwerk, Salzsieden/Siedesalz

Experiment:
«Auflösen von Salz in Wasser»

Praktische Bedeutung:
Bei der Verdunstung von Meerwasser in Lagunen und Salzgärten kristallisiert das Kochsalz erst aus, wenn die Sättigungsgrenze erreicht ist, umgekehrt löst es sich bei einströmendem Wasser oder bei Regen wieder gut auf.

Für die Kristallisation von Salz aus Salzwasser (Sole) soll die Sole gesättigt sein, da sonst zu viel Energie für die Verdampfung des überschüssigen Wassers gebraucht wird. Bei gesättigter Sole kristallisiert das Salz sofort aus. Früher wurde schwach salziges Wasser unter Nutzung des Windes in sogenannten Gradierwerken aufkonzentriert und erst dann in die Siedepfannen eingeleitet.

B) Salz schmilzt Eis:

Stichworte:
Eisschmelzen, Winterdienst, Auftausalz, Schmelz- oder Lösewärme, Solvatation, Hydratation, endothermer und exothermer Prozess.

Experiment:
«Kälteerzeugung mit einer Eis-Kochsalzmischung»

Praktische Bedeutung:
Auftausalz steht jeden Winter im Dienste der Verkehrssicherheit. Eis-, Schneeglätte und Glatteis bis Temperaturen um -8 ºC können mit Salz wirksam bekämpft werden.

C) Salz schmeckt nach Salz:

Stichworte:
Geschmack, Wahrnehmungsgrenze, Erkennung, Süss- und Mineralwasser, physiologische Kochsalzlösung, isotonische Lösungen.

Experiment:
«Degustation von unterschiedlich konzentrierten Kochsalzlösungen»

Praktische Bedeutung:
Von Natur aus gibt es Salz im Wasser und damit ist es auch qualitäts- und geschmacksbestimmend (Süss-, Salzwasser) oder gar medizinisch nutzbar (Mineralwässer).

Wir empfinden individuell verschieden, ob die Suppe versalzen ist. Die isotonische Kochsalzlösung, meist als ziemlich salzig empfunden, kann als Infusionslösung Leben retten oder als Getränk den grossen Durst löschen.