Dünnschliffe verraten Geowissenschaftlern, woher die Steine kommen

Unscheinbare Gesteine tragen in sich farbenprächtige Geheimnisse. Die meisten Steine schauen auf den ersten Blick eher langweilig aus, wenn man sie zum Beispiel bei einem Spaziergang findet. Schneidet man sie aber in hauchdünne Scheibchen, dann zeigt sich eine riesige Farben- und Formenvielfalt. Ursache dafür sind die Mineralien aus denen alle Gesteine aufgebaut sind. Heute sind den Wissenschaftlern schon mehr als 4000 verschiedene Mineralien bekannt. Die Gesteine, wie man sie an der Oberfläche der Erde findet, werden aber hauptsächlich aus etwa 30 Mineralien gebildet.

Mit dem bloßen Auge sind die Mineralien nicht zu erkennen. Im Labor aber können die Wissenschaftler sie unter dem Mikroskop sichtbar machen. Dazu müssen sie die Steine allerdings präparieren: Von einem handgroßen Stück einer Gesteinsrobe wird mit einem diamantbesetzten Sägeblatt eine kleine Scheibe abgesägt. Diese wird geschliffen und poliert und auf einen gläsernen Objektträger mit speziellem Kunstharz aufgeklebt. Das Gesteinsstückchen wird noch einmal knapp oberhalb des Glasplättchens abgesägt und dann weiter abgeschliffen. Am Ende der Präparation bleibt nur noch ein etwa zwei hunderstel Millimeter dickes, durchscheinendes Scheibchen der Probe auf dem Objektträger übrig. Dieses hauchdünne Scheibchen, das nur wenige Minerallagen dick ist, nennen die Geowissenschaftler einen Dünnschliff. Es wird noch einmal mit einem dünnen Glas überklebt und kann dann unter dem Mikroskop untersucht werden.

„Die dünnschliffmikroskopische Untersuchung ist die Grundlage jeder petrologischen Arbeit“, erklärt Dr. Eric Hellebrand von der Abteilung Geochemie des Max-Planck-Instituts für Chemie in Mainz. „Erstens kann man Minerale erkennen, die man mit dem bloßen Auge nicht unterscheiden kann, und deren relative Häufigkeit abschätzen. Und darüber hinaus geben uns die Texturen wie Korngröße, Kornform und Verwachsungen Aufschluss darüber, wie das Gestein entstanden ist, welche Deformationen es im Laufe seiner Geschichte erfahren hat oder ob es mit Fluiden, wie zum Beispiel mit Meerwasser, in Berührung gekommen ist.“

Die Petrologie ist eine Teildisziplin der Geologie, die sich mit den Gesteinen beschäftigt. Nachdem die Geochemiker die polierten Schliffe rein optisch untersucht haben, steht ihnen anschließend ein breites Spektrum geochemisch-analytischer Methoden zur Verfügung, wie etwa die Elektronenstahl-Mikrosonde zum Nachweis der Hauptelemente, und die Ionensonde oder das Laser-ICPMS für Spurenelemente. „Man bekommt dann eine Zusammensetzung von einem ausgewählten Punkt innerhalb eines Minerals mit einem Strahldurchmesser von 1 bis 60 µm“, schwärmt Hellebrand. Die Möglichkeiten sind groß, und abhängig von der jeweiligen Fragestellung.

Thorsten Naeser (2004)