Die Geologie ist die Wissenschaft vom Aufbau, von der Zusammensetzung und der Entwicklungsgeschichte der Erde. Sie beschäftigt sich also mit dem Boden unter unseren Füßen.

Rheinland-Pfalz besteht aus einem Mosaik verschiedenster Gesteine aus unterschiedlichen Epochen der Erdgeschichte. Fast die gesamte nördliche Hälfte, das Rheinische Schiefergebirge, wird von etwa 400 Millionen Jahre alten Gesteinen aus der Zeit des Devon bedeckt (1). In der Umgebung von Trier überwiegen Gesteine aus der Trias- und Jura –Zeit.

Im südlichen Landesteil sind Gesteine aus der Karbon und des Perm im Saar-Nahe-Gebiet verbreitet (2). Der Untergrund des Pfälzerwaldes besteht aus Ablagerungen der Buntsandstein- und Muschelkalk-Zeit (3).

Die jüngsten Ablagerungen der Tertiär- und Quartär-Zeit finden sich im Bereich des Oberrheingrabens (4).

Die Gewinnung von Rohstoffen in Steinbrüchen ist immer mit einem tiefgreifenden Eingriff in die Natur und Landschaft verbunden. Doch was geschieht, wenn der Abbau zu Ende ist?

Im ehemaligen Steinbruch Mainz-Weisenau kann man beobachten, wie die Natur das Gebiet zurückerobert. Die Renaturierung des Steinbruchs wurde so konzipiert, dass sich die Natur in großen Bereichen selbst entwickeln kann, ohne Einfluss des Menschen. So entstehen neue und besondere Biotope, die ein kleines Paradies für die Tier- und Pflanzenwelt darstellen.

Die ehemalige Abbauwand ist wertvoller Lebensraum für seltene Vogelarten und für unzählige Insekten. Oberhalb der Felswände, an den trockenen Hängen, haben sich artenreiche Magerrasen angesiedelt. Sie bieten mit ihrer Blumenfülle einen optimalen Nahrungs- und Fortpflanzungsraum für Wildbienen, Heuschrecken und Tagfalter.

Auch einzelne Feuchtbiotope bieten Amphibien und Wasserinsekten einen optimalen Lebensraum.

Kalksteine sind Sediment- oder Absatzgesteine. Im Wesentlichen bestehen sie aus Kalziumkarbonat, daher zählt man sie zu den Karbonatgesteinen. Kalksteine entstehen meist biogen, d.h., sie werden durch kalkabscheidende Mirkoorganismen wie Kalkalgen, Bakterien und einzellige tierische Lebewesen sowie durch Korallen gebildet. Auch aus fossilen Muscheln, Schnecken oder Schwämmen können sie bestehen.

Ihre wirtschaftliche Bedeutung als Rohstoff für die Bauindustrie, die chemische und pharmazeutische Industrie und als Naturwerkstein ist enorm.

In Rheinland-Pfalz treten Karbonatgesteine aus mehreren geologischen Zeitaltern auf. Im Mainzer Becken treten Kalk- und Mergelsteine der Tertiär-Zeit auf, die vor etwa 20 Millionen Jahre in einem flachen Meeresbecken abgelagert wurden.

Als Tertiär bezeichnet man den Zeitabschnitt von vor etwa 65 Millionen Jahren bis zum Beginn des Eiszeitalters (Quartär) vor 2,6 Millionen Jahren. Der gesamte Zeitabschnitt lässt sich in die Stufen Paläozän, Eozän, Oligozän, Miozän und Pliozän gliedern. Klimaabhängige Meeresspiegelschwankungen, aber auch Senkungsvorgänge in der Erdkruste führten während der Tertiärzeit wiederholt zu Meeresvorstößen bis in das Gebiet des Oberrheingrabens und des Mainzer Beckens, wie fossile Überreste von Meereslebewesen in den Gesteinen bezeugen.

Die im ehemaligen Steinbruch Mainz-Weisenau als Zementrohstoff abgebauten Kalksteine und Mergel wurden im späten Oligozän und frühen Miozän – also vor etwa 25 bis 20 Millionen Jahren – abgelagert. Der Ablagerungsraum war eine flache, subtropische Lagune. Die hier ursprünglich als weicher Schlamm abgesetzten Sedimente wurden im weiteren Verlauf der Erdgeschichte verfestigt. Zeitweise war das Mainzer Becken durch eine offene Kalkalgen-Riff-Barriere vom tieferen, sich stärker absenkenden Oberrheingraben abgeschnürt.

Der Lebensraum bot günstige Bedingungen für verschiedene Schnecken und Muscheln, Seepocken, Muschelkrebse (Ostrakoden) und auch einzellige Lebewesen (Foraminiferen), deren Gehäuse oft massenhaft in den Sedimenten erhalten sind.

Zur Untergliederung der in Weisenau etwa 70 m mächtigen Schichtenfolge kann das erstmalige Auftreten oder das Verschwinden bestimmter Fossilien herangezogen werden. Mit ihrer Hilfe lassen sich mehrere Gesteinsformationen unterscheiden, in denen unterschiedliche Ablagerungsbedingungen dokumentiert sind.

So belegen Fossilien in Kombination mit geochemischen und sedimentologischen Untersuchungen der Gesteinsschichten Salzgehaltsschwankungen und unterschiedliche Wassertiefen, ebenso wie Stillwasserbereiche oder solche mit starker Wasserbewegung. Bezeichnet werden die verschiedenen Gesteinsformationen als Hochheim-, Oppenheim-, Oberrad-, Rüssingen- und Wiesbaden-Formation.

An der Steinbruchwand sind Ablagerungen des höheren Teils der Oberrad-Formation zu sehen. Das Gestein besteht überwiegend aus miteinander verbackenen, kleinen, Kalk umkrusteten Partikeln, die teilweise kugelig rund sind (Ooide) oder auch unregelmäßige Formen aufweisen (Onkoide). Derartige Ablagerungen bilden sich bis heute im flachen, bewegten Wasser, vor allem im subtropisch-tropischen Bereich.

Bei näherer Betrachtung des Gesteins sind zahlreiche fossile Muscheln und Schnecken zu erkennen, die vor über 20 Millionen Jahren hier in der Kalkschlamm-Lagune lebten.

Häufig sind die Muschel-Arten Falsocorbicula faujasii und Dreissena brardii, außerdem Turmschnecken der Gattungen Granulolabium und Mesohalina sowie kleine Wattschnecken (Hydrobien). Einzelne eingeschwemmte Landschnecken der Gattung Cepaea weisen darauf hin, dass sich die Ablagerungen in der Nähe der damaligen Küste des Tertiärmeeres gebildet haben.

Charakteristisch ist das im höchsten Teil der Oberrad-Formation an vielen Stellen des Mainzer Beckens zu beobachtende häufige Vorkommen von Falsocorbicula faujasii. Die Muschel bildet hier den weithin zu verfolgenden Unteren Falsocorbicula faujasii-Horizont.

Über der Oberrad-Formation schließen sich die Gesteine der Rüssingen-Formation an, deren tieferer Teil hier in der Steinbruchwand aufgeschlossen ist. Harte Kalksteinbänke wechseln mit weicheren, überwiegend aus zusammengeschwemmten fossilen Wattschnecken-Gehäusen (Hydrobien-Schill) bestehenden Lagen ab. Vereinzelt sind kleine Kalkalgen-Riffe zu sehen. Diese zeigen keine Schichtung, es lassen sich aber – teilweise schön herausgewittert – die verkalkten Wohnbauten von Köcherfliegen-Larven (Phryganeen) erkennen, die im schützenden Riffbereich in der Kalkschlamm-Lagune lebten.

Die in der Oberrad-Formation noch häufigen Turmschnecken der Gattungen Granulolabium und Mesohalina sind an der Basis der Rüssingen-Formation weitgehend verschwunden. Der Lebensraum wird von der Wattschnecke Hydrobia inflata beherrscht. Eingeschwemmte Landschnecken deuten – wie bereits im höchsten Teil der Oberrad-Formation – auf Landnähe des Ablagerungsraumes hin.

Ein sehr charakteristischer Muschelhorizont – bestehend aus unzähligen Schalen der Muschel Falsocorbicula faujasii – liegt etwa in der Mitte der Rüssingen-Formation. Es handelt sich hierbei um den Oberen Falsocorbicula faujasii-Horizont, der hier in der Steinbruchwand die höchste feste Kalksteinlage bildet. Dieser Horizont ist an sehr vielen Stellen ausgebildet und im Mainzer Becken über viele Kilometer hinweg zu verfolgen.

In der etwa 30 m hohen Steinbruchwand sind 20 bis 22 Millionen Jahre alte Ablagerungen der Rüssingen- und der Wiesbaden-Formation aufgeschlossen. Eine auffällige dunkle Tonmergel-Lage bildet die Grenze zwischen den beiden Gesteinseinheiten. Dieser Horizont kennzeichnet die Basis der Wiesbaden-Formation.

Ansonsten bestehen die Ablagerungen aus hellen Kalk- und Kalkmergelstein, die immer wieder dünne Schichten aus Tonmergeln und zusammengeschwemmten Wattschnecken (Hydrobien) enthalten. Stellenweise unterbrechen kleine Kalkalgen-Riffe mit massigen Kalksteinen die ansonsten deutliche Schichtung der Sedimente.

Anhand der häufigen Mikrofossilien lassen sich wiederholte Salzgehaltsschwankungen im ehemaligen Ablagerungsraum der Kalkschlamm-Lagune nachweisen. So war das Wasser der Lagune zeitweise fast ausgesüßt und dann wieder deutlich salzhaltiger. Vor allem die zu den Einzellern gehörenden Foraminiferen und Muschelkrebse (Ostrakoden) sind ökologisch aussagekräftige Mikrofossilien.

Zur Unterteilung der Gesteinsschichten kann das erstmalige Vorkommen oder das Verschwinden bestimmter Fossilien heran gezogen werden. So kommt die kleine Wattschnecke Hydrobia inflata nur in der Rüssingen-Formation vor. In der Wiesbaden-Formation findet man andere Hydrobien-Arten und in ihrem Basisbereich ist die Foraminifere Lippsina demens besonders häufig.

Zement ist einer der wichtigsten Ausgangsstoffe für Beton. Ob Häuser, Brücken oder Tunnel, Beton ist aus unserer modernen Welt nicht mehr wegzudenken. Doch wie wird Zement eigentlich hergestellt?

Die wichtigsten Rohstoffe für die Herstellung von Zement sind Kalkstein, Ton und Mergel. Sie werden in Steinbrüchen gewonnen. Die Gesteine werden in Brecheranlagen zerkleinert, in die Schotterhalle transportiert und im Mischbett eingelagert und homogenisiert. Die gewünschte Rohmischung aus Schotter und den je nach Zementsorte erforderlichen Zuschlagstoffen, wie z. B. Quarzsand und Eisenerz, wird über Dosiereinrichtungen hergestellt. Walzenschüssel- und Kugelmühlen vermahlen das Gemisch mehlfein und trocknen es gleichzeitig, bevor es in die Rohmehlsilos gefördert wird.

Das Brennen des Rohmehls erfolgt heute hauptsächlich in Drehrohröfen mit Zyklonvorwärmern. Nachdem im Zyklonvorwärmer und Calcinator das im Kalkstein gebundene CO₂ zu großen Teilen aus dem Rohmehl ausgetrieben wurde, wird es im Drehrohrofen bis auf ca. 1450°C erhitzt. Durch chemische Umwandlung, die so genannte Sinterung, entsteht ein neues Produkt: der Zementklinker. Nach dem Brennen wird der Klinker abgekühlt und in Klinkersilos bevorratet. Von dort gelangt er in Kugel- oder Walzenmühlen, wo er je nach Zementart auch mit weiteren Hauptbestandteilen, wie z.B. Kalkstein und Hüttensand (das ist granulierte Schlacke aus der Roheisenerzeugung im Hochofen), zu sehr feinem Zement gemahlen wird. Damit dieser später nicht direkt nach dem Mischen mit Wasser erstarrt, werden bei der Mahlung Gips und Anhydrit als Erstarrungsregler zugegeben.

Der fertige Zement wird nach Sorten getrennt in Silos zwischengelagert. Von dort aus wird er überwiegend als lose Ware über Terminals auf Straßen- und Schienenfahrzeuge oder auf Schiffe verladen. Nur ein kleiner Anteil des Zements erreicht den Kunden als 25 kg-Sackware.

Der gesamte Produktionsprozess wird von einem zentralen Leitstand, der mit modernster Technik ausgestattet ist, permanent überwacht und gesteuert. Alle Daten aus den Anlagen und dem Labor laufen hier zusammen. So kann eine gleichbleibend hohe Qualität der Produkte sichergestellt werden.

Seit der Schließung des Steinbruchs in Weisenau und der Stilllegung des Ofenbetriebes wird der Zementklinker nicht mehr hier vor Ort hergestellt, sondern in einem Schwesterwerk der HeidelbergCement AG. Per Schiff gelangt der Klinker dann ins Werk Mainz. Der letzte Schritt der Zementherstellung, die Mahlung des Klinkers mit Zuschlagstoffen, findet in den hiesigen Zementmühlen statt – das Endprodukt Zement entsteht.

Von Mainz aus geht der Zement auf die Reise, um uns im täglichen Leben allgegenwärtig zu begegnen.

Denn: Zement + Sand + Kies + Wasser = Beton

Ohne Beton ist unser modernes Leben nicht denkbar. Beton ist ein vielseitiger Baustoff – zu Lande, zu Wasser und auch in schwindelerregender Höhe. Ob Straßen, Brücken, Tunnel, Türme, Häuser, Fertigteile, Betonwaren, Transportbeton – der Baustoff Beton besitzt ein riesiges Potenzial an Anwendungsmöglichkeiten.

Bis zum Jahr 2009 war das Gebäude der beiden Wärmetauscher in Weisenau eine weithin sichtbare Landmarke. Wärmetauscher dienen in einem Zementwerk zum Vorwärmen des Rohmehls das im Drehrohrofen bei bis zu 1500°C zu Zementklinker gebrannt wird. Das Vorwärmen erfolgt mit der Abwärme des Ofens und hilft dabei, Brennstoff einzusparen – somit ein ökonomisch wie ökologisch wichtiger Verfahrensschritt. Die Wärmetauschertürme sind die höchsten Gebäude von Zementwerken und damit deren Wahrzeichen.

Die beiden Wärmetauscher in Weisenau wurden 1965 erbaut und waren inklusive der Schornsteine 99,75 Meter hoch. Am 13. November 2009 wurde das Gebäude mit 110 Kilogramm Ammoniumnitrat-Sprengstoff abgebrochen. Das Bohren der 444 Bohrlöcher dauerte eineinhalb Wochen, das Besetzen der Bohrlöcher und das Abdecken der Sprengebenen nochmals drei Tage.