Dünnschliffpräparation

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Erste Dünnschliffe (thin sections) wurden bereits Anfang des 19. Jahrhunderts hergestellt und seitdem fortlaufend weiterentwickelt. Ab Mitte des 19. Jahrhunderts wurde die Methode systematisch zur Untersuchung von Gesteinen (Petrographie) sowie zunehmend auch für paläontologische Fragestellungen angewandt. Heute ist die Untersuchung von Dünnschliffen eine der Standardmethoden in den Geowissenschaften und findet auch darüber hinaus eine breite Anwendung.


  • Bestimmung von Gesteinsarten
  • Identifizierung und Kartierung von Mineralphasen (Modalanalyse)
  • Chemische Zusammensetzung der Minerale (meist Haupt- und teilweise auch Spurenelemente)
  • Gefügeuntersuchungen
  • Untersuchung von Fluideinschlüssen
  • Untersuchung von Mikrofossilien
  • Untersuchung der Gesteinsstruktur, beispielsweise Glasanteil, Porosität und Durchlässigkeit
  • Untersuchung der Struktur und des Alters von Knochen bzw. Zähnen
  • Grundlage für verschiedene Analysemethoden, wie u.a. Mikrogeochemie (Haupt- und Spurenelementen), isotopische Zusammensetzung, Kathodo- und Photolumineszenz

Vorbereitung

Viele Analysemethoden basieren auf Dünnschliffen. Allerdings muss beachtet werden, dass der Schliff, je nach Methode unterschiedliche Anforderungen erfüllen muss.

Zunächst sollten folgende Punkte im Vorfeld abgeklärt werden:

  • Ist der Ausschnitt für den Schliff repräsentativ? ➜ ggf. Großschliff
  • Müssen die Minerale für die Untersuchungsmethode speziell orientiert sein? ➜ orientierte Dünnschliffe
  • Ist das Material porös ➜ Hier empfiehlt sich eine Imprägnation mittels Epoxy-Harz. Aber Vorsicht: Durch die Imprägnation können auch fragile Texturen zerstört werden.
  • Liegen wasserempfindliche Minerale (z.B. Halit, Anhydrit,...) vor? ➜ hier ist eine wasserfreie Präparation erforderlich


Methode Art des Schliffs Schliffdicke
Mikroskopie abgedeckt oder poliert 25 µm
Kathodolumeneszenz poliert 25 µm
Photolumeneszenz poliert 25 µm
Raman-Spektroskopie poliert 25 µm
Rasterelektronenmikroskop poliert > 25 µm
Elektronenstrahlmikrosonde poliert > 25 µm
Ionensonde poliert > 25 µm
Laser-basierte Methoden poliert 80-100 µm
Fluid-Einschlüsse beidseitig poliert 200 µm
Karbonatschliffe
Salzschliffe Wasserfreie Präparation

Petrographische Dünnschliffe

Die Größe der Schliffe richtet sich nach der Fragestellung und nach der Größe der verfügbaren Objektträger. Das Gießener Format (28 x 48 mm) gilt in Deutschland als Standardgröße für petrographische Dünnschliffe. Im Ausland sind teilweise auch andere Formate üblich. Je nach Fragestellung kann es auch sinnvoll sein ein größeres Format zu wählen. Allerdings sollte dabei beachtet werden, dass der Probenhalter des Analysegeräts unter Umständen nur ein bestimmtes Format zulässt.

Des Weiteren sollte auch Wert auf die Auswahl des Klebers gelegt werden: So werden in der Polarisationsmikroskopie Klebstoffe mit standardisiertem Brechungsindex verwendet. Im Falle der Elektronenstrahlmikrosonde und des Rasterelektronenmikroskops ist der Dünnschliff hohen Temperaturen ausgesetzt. Hier ist es wichtig, dass das verwendete Einbettungsmittel und der Klebstoff diesen Bedingungen standhalten. Sollte der Klebstoff in der Probenkammer dieser Geräte verdampfen schlägt er sich in der Probenkammer nieder und kann so die Analyseergebnisse negativ beeinflussen. Die optimale Schichtdicke für die Polarisationsmikroskopie wird unter dem Mikroskop ermittelt. Als Referenz für die Schliffdicke gelten in der Regel die Interferenzfarben von Quarz/Feldspat (Weiß/Grau der 1. Ordnung entspricht 25 µm Schliffdicke). Bei REM, EMPA oder Laserbasierten Methoden richtet sich die Mindestschliffdicke nach der Eindringtiefe des Anregungsstrahls. Für Fluidinclusion-Analysen werden ebenfalls Dickschliffe verwendet.

Für Viele Analysemethoden ist eine Politur des Dünnschliffes notwendig. Hier sollte nach Fertigstellung des Dünnschliffs stets die Güte der Politur überprüft werden. Hierbei sollte beachtet werden, dass nebeneinander auftretende Minerale mit unterschiedlichen Härten nur schwer mit der gleichen Qualität poliert werden können. In der Regel sind die Härteren Minerale (z.B. Granat) erhaben und perfekt poliert, wohingegen benachbarte weichere Minerale (z.B. Glimmer) eine schlechte Politur aufweisen. Da für eine optimale Analytik eine perfekte Politur unerlässlich ist, kann es in solchen Fällen hilfreich sein, die Minerale zu separieren und einzubetten.

Paläontologische / Sedimentologische Karbonat- und Sandsteinschliffe

Für paläontologische oder sedimentologische Schliffe, insbesondere für die Bestimmung von Organismenresten ist das petrographische Standardformat oft zu klein. Hier hat sich der Objektträger mit den Maßen 50 x 50 mm als geeignet erwiesen. Je nach Größe des zu untersuchenden Objekts wird ein noch größeres Format verwendet.

Auch bei der Wahl des Klebstoffes und des Einbettungsmittels hat man deutlich größere Freiheiten als bei der Herstellung petrographischer Standarddünnschliffe. Da man keine Klebstoffe mit standardisierten Brechungsindizes benötigt, können billigere und einfacher zu verarbeitende Materialen verwendet werden.

Kriterium für eine optimale Schichtdicke ist ein kontrastreiches Erscheinungsbild. Es gilt die Faustregel, dass ein Karbonatdünnschliff dann fertig ist, wenn er in der Übersicht ausreichend kontrastreich ist, und man trotzdem alle Details gut sieht, die man erkennen will. Die Schliffdicke wird je nach Bedarf eingestellt und richtet sich z.B. nach enthaltenen Fossilien.

Durchführung der Dünnschliffpräparation

Gezeigt hier ist der schematische Ablauf eines petrographischen Dünnschliffs. Je nach Fragestellung kann die Präparation abweichen.
Probenaufbereitung Dünnschliffe.png

Lehrveranstaltung

Geological sample preparation I

Tutorium Geologische Gesteinsaufbereitung

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Dieser Artikel wurde erstellt von:
Donjá Aßbichler, Aline Vogel, Namvar Jahanmehr