Mineralogie und Dünnschliffe

Mineralogie und Dünnschliffe

Die Präparation von Gesteins-, Mineralien-, Keramik- und biologischen Proben hat in der Regel folgende Ziele:

  • Bestimmung von Gesteinsarten
  • Identifizierung und Kartierung von Mineralien, beispielsweise zum Datieren oder für Aufschlüsse
  • Analyse von beispielsweise Haupt- und Spurenelementen, Gefügeuntersuchungen und isotopische Zusammensetzung
  • Untersuchung von Fluideinschlüssen
  • Untersuchung von Mikrofossilien
  • Untersuchung der Gesteinsstruktur, beispielsweise Porosität und Durchlässigkeit
  • Untersuchung der Struktur und des Alters von Knochen bzw. Zähnen

Probenarten

Proben können einer von vier Gruppen zugeordnet werden:

  1. Dünschliffe (30 µm) (+ Abdeckglas): Zur Untersuchung in Durchlicht oder mit Elektronenmikroskop/Mikrosonde
  2. Polierte Dünnschliffe: Zur Untersuchung in Durchlicht/in Auflicht oder mit Elektronenmikroskop/Mikrosonde
  3. Dicke Schliffe (~100 µm): Zur Untersuchung in Auflicht oder mit Elektronenmikroskop/Mikrosonde
  4. Polierte Blöcke/Einbettungen: Zur Untersuchung in Auflicht oder mit Elektronenmikroskop/Mikrosonde

Für die Proben in Gruppe 1, 2 und 3 gelten spezielle Anforderungen für die materialographische Präparation. Die Gruppen unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich Oberflächengüte und Probendicke.

Proben in Gruppe 4 ähneln, was die Anforderungen betrifft, herkömmlichen materialographischen Proben.

Für ein bestimmtes mineralogisches Material werden, ungeachtet der Gruppenzugehörigkeit, ähnliche Präparationsmethoden gewählt, da die Präparationsschritte durch die mineralogischen Eigenschaften bestimmt werden.

Mineralogische und Dünnschliffpräparation in der Praxis

Dünnschliffe in der Praxis

Die Herstellung von Dünnschliffen erfolgt in mehreren Schritten mit besonderen Spezialgeräten.
Die Wahl von Gerät, Verbrauchsmaterialien, Arbeitsprozess und Methode hängt von der Art der Probe ab. Hier soll zunächst der Arbeitsablauf generell besprochen werden. Auf mineralogische Proben wird nachstehend genauer eingegangen.

  1. Probenahme aus größerem Block
  2. Trennen einer Probe auf beispielsweise 20x30x8 mm
  3. Schleifen oder Läppen der Probe mit vollständiger Planheit
  4. Schleifen des Glasträgers mit vollständiger Planheit und vorgegebener Dicke
  5. Aufkleben der Probe auf den Glasträger mittels Vakuumimprägnierung
  6. Abtrennen von überschüssigem Probenmaterial bis auf eine Dicke von 0,5–2 mm
  7. Schleifen von Dünnschliffen auf eine Dicke von 80 µm
  8. Schleifen oder Läppen der Dünnschliffe auf eine endgültige Dicke von Dünnschliff + Einbettmittel von beispielsweise 30 µm
  9. Polieren der Dünnschliffe, typischer Abtrag etwa 10 µm

Polieren von Blöcken/Einbettungen in der Praxis

Die Präparation von polierten Blöcken bzw. Einbettungen ähnelt der für andere Werkstoffe. Allerdings ist das Trennen auf eine bestimmte Probengröße, das Kleben auf Glasträger und dergleichen hier ausgenommen. Die Präparation dieser Proben folgt dem herkömmlichen Verfahren mit vier Schritten, wobei die Parameter und Verbrauchsmaterialien in jedem Schritt sorgfältig auf das zu präparierende Mineral abgestimmt sind.
Trennen zum besseren Umgang mit der Probe

1. Trennen auf eine passende Größe und Geometrie

Einbetten, falls notwendig

2. Falls erforderlich einbetten für bessere Handhabung oder zum Schutz der Probe.

Schleifen/Läppen

3. Schleifen/Läppen zum Entfernen von Oberflächendefekten, zum Erreichen der Planheit und zur Vorbereitung der Oberfläche für das Polieren.

Polieren zur Darstellung des wahren Gefüges.

4. Polieren zur Darstellung des wahren Gefüges und zum Erreichen einer reflektierenden Oberfläche

Polieren von Blöcken/Einbettungen in der Praxis

Die Präparation von polierten Blöcken bzw. Einbettungen ähnelt der für andere Werkstoffe. Allerdings ist das Trennen auf eine bestimmte Probengröße, das Kleben auf Glasträger und dergleichen hier ausgenommen. Die Präparation dieser Proben folgt dem herkömmlichen Verfahren mit vier Schritten, wobei die Parameter und Verbrauchsmaterialien in jedem Schritt sorgfältig auf das zu präparierende Mineral abgestimmt sind.
Härte nach Mohs, Tabelle

Härte

Die Härte wird durch das härteste Mineral bestimmt, das mindestens 15 % der fraglichen Gesteinsart ausmacht.

Der Würfel wird in drei 2D-Diagramme unterteilt, die drei Stufen auf der Härteskala nach Mohs repräsentieren.
- Weich (1-3)
- Mittelhart (4-6)
- Hart (7-10)

Die Homogenität bzw. Heterogenität einer geologischen Probe wird nicht durch einen kleineren oder größeren Mineraliengehalt bestimmt, vielmehr steht sie mit der Struktur des Gesteins, einschließlich der Korngrößen der Mineralien im Inneren und dem unmittelbaren Aussehen, in Verbindung. Einfach ausgedrückt, kann eine Gesteinsprobe als homogen bezeichnet werden, wenn sie, was Struktur und Zusammensetzung betrifft, in allen Richtungen einheitlich wirkt (einheitliches Muster).

Verfestigung

Verfestigung

Verfahren, dass eine Gesteinsart fester und beständiger macht.
Verfestigt (dicht gepackt): Guter Zusammenhalt, was die Festigkeit und Beständigkeit des Minerals erhöht.

Ineinander gefügte Körner ohne Risse und Poren.
Nicht verfestigt (lose gepackt): Lose Körnung, porös, bröselig, schlecht verbundene Körner usw.

Homogenität

Homogenität

Mit den Begriffen Homogenität bzw. Heterogenität wird die Einheitlichkeit eines Materials beschrieben.
Homogene Materialien zeichnen sich durch eine einheitliche Zusammensetzung oder einheitliche Art mit ähnlichen Eigenschaften aus,
heterogene Materialien durch uneinheitliche Merkmale.

Polieren von Blöcken/Einbettungen in der Praxis

Die Präparation von polierten Blöcken bzw. Einbettungen ähnelt der für andere Werkstoffe. Allerdings ist das Trennen auf eine bestimmte Probengröße, das Kleben auf Glasträger und dergleichen hier ausgenommen. Die Präparation dieser Proben folgt dem herkömmlichen Verfahren mit vier Schritten, wobei die Parameter und Verbrauchsmaterialien in jedem Schritt sorgfältig auf das zu präparierende Mineral abgestimmt sind.

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