Im Jahre 1861 begegnete Zirkel dem englischen Wissenschaftler Henry Clifton Sorby, der ihn mit der Untersuchung von Gesteinen im Dünnschliff unter dem Mikroskop vertraut machte. Zwei Jahre später veröffentlichte Zirkel eine wissenschaftliche Arbeit, in der er seine Beobachtungen an Dünnschliffen von 29 verschiedenen Gesteinen vorstellte[10]. Diese Arbeit machte die Methoden der Gesteinsuntersuchung im Dünnschliff erstmals einem breiteren Publikum bekannt und sorgte für den breiten Durchbruch der Methode in der Petrographie, nachdem frühere Arbeiten mit Dünnschliffen auf wenig Resonanz gestoßen waren[11]. Bisher hatte man sich bei der optischen Beschreibung von Gesteinen mit Betrachtungen mit bloßem Auge oder mit der Lupe an kompakten Handstücken oder an Gesteinspulver begnügen müssen. Hier eröffnete die mikroskopische Betrachtung völlig neue Möglichkeiten, indem man die gesteinsbildenden Minerale unmittelbar in ihrem natürlichen Verband viel besser untersuchen konnte als zuvor.
Ein weiterer Grund für den Erfolg dieser Arbeit dürfte neben der breitgefächerten Vielfalt der untersuchten Gesteine (unter anderem zahlreiche Vulkanite von Zirkels isländischer Reise) auch darin liegen, dass Zirkel darauf hinwies, dass die mikroskopischen Strukturen Aufschluss darüber geben können, unter welchen Bedingungen sich das entsprechende Gestein gebildet hatte. Fragen der Gesteinsgenese waren zu dieser Zeit ein aktuelles Thema in den Geowissenschaften, nachdem zuvor in den 1840er Jahren neptunistische Thesen wieder aufgelebt waren. Die neue Methode versprach Aufklärung und wurde sowohl von Zirkel als auch von seinem Schwager Hermann Vogelsang in den nächsten Jahren für gesteinsgenetische Studien eingesetzt.
Sonderbarerweise erkannte Zirkel selbst erst spät das Potential der Methode für die Bestimmung der einzelnen Mineralphasen in einem Dünnschliff, insbesondere entging ihm zunächst die Bedeutung der Verwendung linear-polarisierten Lichts zu diesen Zwecken, obwohl er bereits ein entsprechend ausgestattetes Mikroskop zur Verfügung hatte. So schrieb er beispielsweise, „dass das Mikroskop bei der Identifizierung der Minerale nur sehr geringe Hilfe verspricht: Labrador, Oligoklas und Orthoklas, Augit und Hornblende, Mineralien, deren Erkennung zu den wichtigsten Aufgaben der Petrographie gehört, lassen sich unter dem Mikroskop in den meisten Fällen nicht voneinander unterscheiden“.[12] In diesem Bereich wurde die neue Methode daher nicht von ihm, sondern später von Karl Heinrich Rosenbusch weiterentwickelt.
Die Bedeutung seiner Veröffentlichung zu den Dünnschliffen wird auch daran erkennbar, dass sie damit in Zusammenhang gebracht wird[13], dass Zirkel drei Jahre später einen Ruf als außerordentlicher Professor an die Universität Lemberg (und später als ordentlicher Professor nach Kiel und Leipzig) erhielt, ohne sich zuvor habilitiert zu haben.
Neben der Gesteinsmikroskopie befasste sich Zirkel auch mit der Systematik der Gesteine: Die erste Auflage seines Lehrbuchs der Petrographie von 1866 wird in diesem Zusammenhang als „Höhepunkt und Abschluß der makroskopischen Klassifikationen“[14] angesehen. Diese erste Auflage war noch ohne Bezugnahme auf mikroskopische Gesteinsstudien geschrieben worden; die entsprechenden Kenntnisse flossen in die zweite Auflage ein.
Werke
Lehrbuch der Petrographie. 2 Bände, Marcus, Bonn 1866; Neuauflage: BiblioBazaar, 2008, ISBN 978-0-559-74517-1.
Elemente der Mineralogie. [Begründet von Carl Friedrich Naumann; ab 1877 von Zirkel übernommen]. Leipzig, Engelmann, 1877, 10. Aufl.
Geologische Skizze von der Westküste Schottlands. (1871).
Die Umwandlungsprocesse im Mineralreich: akademische Rede, gehalten am 19. December 1870 in der Aula zu Leipzig. Lüderitz, Berlin 1871 (Digitalisat).
Die mikroskopische Beschaffenheit der Mineralien und Gesteine. (1873).
Die Struktur der Variolite. (1875).
Microscopical Petrography. (In: Report of the U.S. Geological Exploration of the 40th Parallel, vol. vi, 1876).
↑Holger Krahnke: Die Mitglieder der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen 1751–2001 (= Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften zu Göttingen, Philologisch-Historische Klasse. Folge 3, Bd. 246 = Abhandlungen der Akademie der Wissenschaften in Göttingen, Mathematisch-Physikalische Klasse. Folge 3, Bd. 50). Vandenhoeck & Ruprecht, Göttingen 2001, ISBN 3-525-82516-1, S. 268.
↑Anna Katharina Schneider: Der Alte Friedhof in Bonn. Ein Ort mit Geschichte und Geschichten. Reisekönig Verlag, Bonn 2021, ISBN 978-3-945455-11-1, S. 130f.
↑F. Zirkel: De Geognostica Islandiae Costitutione Observationes. Neusser, Bonn 1861.
↑W. Preyer, F. Zirkel: Reise nach Island im Sommer 1860. Brockhaus, Leipzig 1862.
↑F. Zirkel: Mikroskopische Gesteinsstudien. In: Sitzungsberichte der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften, Mathematisch-naturwissenschaftliche Classen. Band47. Wien 1863, S.225–270.
↑H. V. Phillipsborn: Die historische Entwicklung der mikroskopischen Methode in der Mineralogie und deren Bedeutung für die allgemeine Mikroskopie und für die Technik. In: H. Freund (Hrsg.): Handbuch der Mikroskopie in der Technik. 1. Auflage. BandIV/1. Umschau, Frankfurt 1955, S.1–50.