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Durchscheinende Gesteinsproben

Geologisches Zentrum der Universität Durchscheinende Gesteinsproben

Informationen über die Erdgeschichte erhalten Geologen aus Gesteinen. Am Geologischen Zentrum der Universität Göttingen fertigen Fachleute aus Gesteinsproben durchscheinende Dünnschliffe, die besonders aufschlussreich für Wissenschaftler sind.

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Aufschlussreich: Dünnschliff einer Gesteinsprobe in der Hand von Axel Hackmann

Quelle: Peter Heller

Göttingen. Durchscheinende Dünnschliffe fertigen technische Mitarbeiter der Göttinger Geobiologie aus Gestein an. Das Tageblatt stellt das Labor für geologische Präparation, das Prof. Joachim Reitner zuarbeitet, in der Reihe Campus-Ansichten (Folge 62) vor.

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Labor für geologische Präparation der Universität Göttingen: Hier werden aus Gesteinsproben Dünnschliffe hergestellt.

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Dick mit Klebeband umwickelt ist das schwere Paket, das Axel Hackmann (49) mit dem Taschenmesser aufschneidet. Mehrere solcher Lieferungen hat ihm Geobiologe Reitner, der über die Entstehung des Lebens forscht, von einer Spanien-Exkursion geschickt. Jede Sendung enthält eine Vielzahl sorgfältig beschrifteter Fundsteine, die in Zeitungspapier eingewickelt sind. Hackmann breitet die Funde in einer flachen Holzkiste aus.

Gemeinsam mit dem Professor bespricht er, wie die Steine zu schneiden sind. Wie eine Salami werden die Brocken in Scheiben geschnitten. Bei einem zweiten Termin geht es dann um die Dünnschliffe. Hackmann fixiert zwei Millimeter dicke Steinschnitte auf Kunststoffplatten und schleift sie dann einzeln mit der Hand auf 50 Mikrometer herunter.

Flächenschleifmaschine im Einsatz

„Ich arbeite mit einer Flächenschleifmaschine, die bereits 1994 in unserem Labor aufgestellt wurde“, sagt Hackmann. An einer solchen Maschine, die eigentlich für die Stahlbearbeitung konstruiert worden ist, hat Reitner in den 80er-Jahren in Erlangen bei Prof. Erik Flügel die Kunst der Dünnschliff-Anfertigung erlernt. Mittlerweile hat der 65-Jährige die Arbeit delegiert. Hackmann hat die Aufgabe 2008 übernommen.

Mit einem diamantbeschichteten Schleifteller trägt der technische Mitarbeiter Schicht für Schicht ab, bis die Scheibe durchscheinend geworden ist. „Das verlangt Fingerspitzengefühl, da sonst der Druck des Schleiftellers von oben und die seitlich wirkenden Scherkräfte das Präparat zertrümmern“, betont Hackmann. Wichtig sei zudem penible Sauberkeit. Ein Krümel könne das Ergebnis stundenlanger Arbeit zerstören.

Informationen über Millionen Jahre der Erdgeschichte

„Ein Dünnschliff enthält Informationen über Millionen, zum Teil Milliarden Jahre der Erdgeschichte“, führt Reitner aus. Ein Stein ähnele einem Archiv. Der Geologe entziffere eine Urkunde nach der anderen. So erfahre er, welche klimatischen Bedingungen zur Zeit seiner Entstehung herrschten. Aus den Abfolgen von Mineralisationen lasse sich das Alter bestimmen.

Einzelne, in den Dünnschliffen erkennbare Komponenten lassen sich berührungslos chemisch analysieren. Ein Laser lasse dabei das Gestein an definierten Stellen verdampfen. Ein Massenspektrometer bestimme die Bestandteile des Dampfes. Ein Doktorand könne sich so mit einem einzigen Dünnschliff jahrelang beschäftigen, meint Reitner.

Bei einem Präparat, das Hackmann unters Mikroskop legt, zeigt der Geobiologe 150 bis 200 Mikrometer große Amöben, die einst an der Gesteinsbildung beteiligt waren. Aus der Art solcher Kleinlebewesen lasse sich auf die Temperatur des sie damals umgebenden Wassers oder dessen Salzgehalt schließen, erläutert er.

Im Nachbarraum fertigt der gelernte Laborant Wolfgang Dröse (51) noch feinere Schnitte an. Leicht zerbröselndes Gestein fixiert er mit flüssigem Kunststoff. Nach dem Aushärten fertigt er mit einer sogenannten Innlochsäge 30 bis 50 Mikrometer feine Schnitte an. Weichere Präparate gießt Dröse in Paraffin, Kerzenwachs. Er zeigt das am Beispiel einer Probe, die Reitner von Bakterienmatten des zentralpazifischen Kiritimati-Atoll entnahm. Die Schnitte führt Dröse dann an einem sogenannten Mikrotom mit einer Klinge aus, die schärfer als ein Rasiermesser ist.

Nur 50 Nanometer dick

Noch feiner sind die Schnitte, die Dröse für Reitner mit einem 50 Jahre alten Ultramikrotom anfertigt. Sie sind nur 50 Nanometer dick, was mehreren Schichten von Atomen entspricht. Sie schwimmen auf einem Wasserfilm und lassen sich mit der Pinzette oder einem Pinsel aufnehmen. Solche Schnitte untersuchen Wissenschaftler unter dem Elektronenmikroskop.

„Es gibt nur wenige Geobiologen, die wie wir Dünnschliffe selbst anfertigen“, sagt Reitner. Andere Wissenschaftler haben nicht das Geld für die 50 000 bis 80 000 Euro teuren Maschinen. Sie beauftragten Firmen. Das habe den Nachteil, dass sich die Prozesse nicht genau kontrollieren lassen. Andere Wissenschaftler zerkleinerten das Gestein und untersuchten nur dessen Zusammensetzung. So gehe ihnen ein Großteil der Informationen verloren.

„Unsere Erkenntnisse über die Entstehung des Lebens auf der Erde interessieren unter anderem Wissenschaftler, die über die Bewohnbarkeit von Planeten forschen“, sagt Reitner.

Von Michael Caspar

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