Dünnschliffe – Eine Zeitreise durchs Gesteinsuniversum

Als erstes werden vom zu untersuchenden Gestein Proben entnommen. Ein Feldassistent bricht diese mit einem Meissel heraus oder fördert mit einem Spezialbohrer einen sogenannten Bohrkern aus dem Gestein. Im Labor schneidet dann ein Laborant, ein Doktorand oder ein wissenschaftlicher Mitarbeiter diese Proben auf eine Einheitsgrösse zurecht – meist etwa einen halben Zentimeter dick. Der nächste Schritt ist einer der wichtigsten: das Klötzchen wird mit einem wasserfesten Stift beschriftet, so dass die verschiedenen Proben nicht verwechselt werden können. Die unbeschriftete Seite wird nun ganz glatt abgeschliffen, entweder von Hand oder aber wie in den meisten geologischen Instituten mit einer Schleifmaschine.

Dem Gestein seine Geheimnisse entlocken

Der Geologe legt nun das Glasplättchen mit dem geschliffenen Gesteinsplättchen (Präparat) unter das sogenannte „petrografische Gesteinsmikroskop“. Dabei scheint das Licht von unten durch das Präparat und gelangt durch die Vergrösserungseinrichtungen (Objektiv und Okular) des Mikroskops zum Auge des Betrachters. Bei der Beleuchtung handelt es sich entweder um normales Licht, reflektiertes Licht (für Mineralien, die auch in einem Dünnschliff nicht transparent sind) oder aber polarisiertes Licht. Es lassen sich nicht alle Mineralien mit einer einzigen Beleuchtung identifizieren, weshalb alle drei nacheinander angewendet werden müssen. Mit Lichtgesteinsmikroskopen erreicht man eine hundertfache Vergrösserung, mit der Photomikroskopie können diese vergrösserten Ausschnitte in einem Computerprogramm nochmals vergrössert werden. Mit Rasterelektronenmikroskopen, die allerdings nicht mit Licht, sondern mit einem Elektronenstrahl arbeiten, lassen sich die Präparate 10'000-fach vergrössern.

Bei der Betrachtung solcher Präparate eröffnet sich unseren Augen eine neue Welt, voller Farben. Vor allem die Farbe des Gesteins, wenn es unter polarisiertem Licht betrachtet wird, sagt viel über die im Gestein enthaltenen Mineralien aus.

Was verrät uns ein Dünnschliff?

Dünnschliffe sind sozusagen uralte Fotos unserer Erde, denen wir verschiedene Informationen zur Erdgeschichte entnehmen können.

Grundsätzlich lässt sich mit einem Dünnschliff die genaue Zusammensetzung jedes Gesteins bestimmen. Gesteine bestehen aus verschiedenen Materialien, ähnlich wie sich ein Gebilde aus LEGO aus verschiedenen, einzelnen LEGO-Steinen zusammensetzt. Dabei sind die Struktur, die Form und die Farbe der einzelnen Mineralien ganz unterschiedlich, auch wenn man das von blossem Auge selten so genau sieht. Vor allem die Struktur, die Form und die Anordnung der einzelnen Mineralien sagen einiges über unser Gestein aus: Ist es leicht spaltbar, ist es weich oder hart, ist es wasserlöslich, ist es schwer oder leicht? Vor allem um herauszufinden, wie die Mineralien im Gestein angeordnet sind, ist ein Dünnschliff unerlässlich. Diese Anordnung gibt den Geologen Hinweise darauf, was für Umstände bei der Entstehung und bei einer allfälligen Umformung der Gesteine geherrscht haben und wo die Gesteine entstanden sind. Aufgrund ihrer mineralischen Zusammensetzung sowie ihrer Herkunft und Entstehung können ganz grob folgende Gesteine unterschieden werden:

• magmatische Gesteine (Magmatite): geschmolzenes und wieder erstarrtes Gestein
• Sedimentgesteine: in Flüssen, Seen oder auf Gletschern abgelagertes Gestein, das ursprünglich aus einer anderen Gegend stammt und dort verwittert ist
• Metamorphe Gesteine: unter enormem Druck und / oder Temperatureinwirkung umgewandelte Gesteine

Manchmal findet man in einem Dünnschliff sogar winzige Fossilien. Fossilien helfen Wissenschaftlern, die Erdgeschichte zu rekonstruieren. Sie sind oftmals mikroskopisch klein, weshalb uns bei der genauen Bestimmung der Art, des Ortes der Ablagerung und der genauen Schichtung der Sedimente nur ein Dünnschliff weiterhelfen kann. (Mehr über Fossilien erfährst du im Artikel "Was erzählen uns Fossilien?".)

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Dünnschliff-Mikroskopie einer Zeitreise gleichkommt. Je nach Fundort des Gesteins ist die Entstehungsgeschichte und somit auch die mineralische Zusammensetzung eine ganz andere. Viele verschiedene Berufsrichtungen und Wissenschaftler sind auf Dünnschliffe angewiesen, um den Gesteinen ihre Geheimnisse zu entlocken.