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【科普速递】


野外采集回来的化石标本很少可以直接用来进行研究或者收藏,大部分都需要进行室内修理,化石修理说起来很简单--就是把化石表面多余的围岩清除掉,但做起来却是一件非常细致的工作,需要修复者具有足够的细心和耐心,还要掌握一定的修理技巧,再配合合适的修理工具,才能把这些埋藏在亿万年前岩石中的一个个“生灵”展现出来。

不同门类化石、不同岩性的修理方法又不尽相同,这里向大家推荐一篇中科院古脊椎动物与古人类研究所修理师 付华林 老师的文章,文章主要是针对脊椎动物化石进行工具和方法的介绍,但其中的很多修理技巧和修理工具则是适合所有化石的。后续小编也会整理一些专门针对无脊椎动物化石修理的文章推荐给大家,敬请关注!

原文发表在《化石》杂志2012年第2和3期,文章较长,分为上、下两部分,在此向原作者表示感谢!




化石修理中常见的问题及其解决方法

付华林


所谓化石修理,通俗地说就是将从野外采集回来的化石标本,通过化石修理人员的专业修理技术,把包裹在化石标本周围的泥沙、岩石恰到好处地清理掉,使标本中的古生物遗迹、遗体形态特征暴露得更明显、更突出,使科研人员研究更方便,在标本展出时更形象、更生动,为科学普及工作服务。化石修理工作是古生物研究的一项基础工作,化石修理的好坏直接关系到科研人员的研究质量。

一 化石修理中常用的工具及使用中容易出现的问题

﹙一﹚常用工具

下面用图片的形式,把一些常用工具给大家做一直观的展示。

﹙二﹚工具的用途及使用中要注意的一些事项


1.气动风刻笔

气动风刻笔是近年来风行于化石修理行业的一种新型工具。它的优点是长时间使用不发热。它一专多能,迅捷方便,颇受欢迎。气动风刻笔主要用于修理比较坚硬的围岩﹙我们把包裹在化石标本周围的泥、沙、岩石统称为围岩﹚。气动风刻笔根据力量大小,分成五种类型。每种类型中又配备了长短粗细各不相同的合金钢针。

.MIGHTY-JACK(强力杰克)、②.SUPERJAKE﹙超级杰克﹚。这两种类型风刻笔力量最大,适宜清除大量围岩,但在我所目前尚无应用。

.ME-9100﹙较大型﹚。此种型号风刻笔有六种类型,我们选用的型号是MET-T1MET-T2两种短粗型的。这种风刻笔力量较大,有劲,适宜给厚的坚硬的化石围岩去薄。例如:贵州关岭晚三叠世早期灰岩中的板状大型鱼龙类,修理时就用到了它。

.PALEOARO(珀琉爱罗)。这种型号的风刻笔有五种类型,我们选用的型号是PAT-3.5S长针和PAT-C2短针两种。这种风刻笔力量小于ME-9100系列,大于后面即将介绍的微型杰克。修内蒙红色泥岩出土的副爬行动物化石围岩,贴近化石的部分就采用了这型号的风刻笔。

.MICRO-JACK﹙微型杰克﹚。这种型号的风刻笔有六种类型,我们用的是MJT4MJT2。此种风刻笔力量较小,震动较小,适宜修理坚硬的小化石或化石的细微部位。


以上几种类型的气动风刻笔,使用时都要注意:修理前先把化石用沙垫垫好,垫平稳。在修理过程中,由于气动风刻笔都有些震动,在思索下一步修理方式的瞬间,要让笔尖离标本远一点,以免高速旋转的笔尖碰到化石,损伤标本。另外,风刻笔由于是新事物,在化石修理工作中使用的时间还不够长,许多人使用的还不够纯熟,下面把在使用中常出现的一些问题和解决方法也捎带着给大家介绍一下。首先,为了保持风刻笔顺畅而稳定的工作,每使用8小时最好是在风刻笔上滴上45滴润滑油,进行保养。有时如风刻笔不听使唤,可尝试把其前端拧下,在0型垫圈上滴一滴润滑油,通常就可0k了。其次,在使用风刻笔的过程中,由于不断地开和关,会有部分气体滞留在工具内,造成笔尖不转动。这时只要把笔在工作台上轻轻敲击一下就可正常转动了(注意,是敲钢套,不要敲笔尖,以免损坏钢针)。最后,风刻笔最佳工作的正常气压应在105PSI7.25Bar)至125PSI8.6Bar)之间,空气压缩机供气保持在这一范围内为妥。


2.剔针﹙手捻﹚

剔针主要用于修理比较软松散的化石围岩。剔针针尖的形状有圆锥形、马蹄形、一尖三刃形、楔形,等等。其中以马蹄形居多。使用起来非常灵活,可剔、可刮、可铲,这里主要介绍粗细两种。粗的多用于较软厚的化石围岩,细的常用于修理较软小化石和其它化石的细微部位。如板状的鸟类、鱼类和啮齿类化石围岩。剔针是化石修理中最常用的工具,几乎所有化石都或多或少用到它。最近我们又找到了一种更轻便、更快捷的使用剔针的方法。那就是充分发挥中小学生们用的自动铅笔的长处,用自动铅笔的笔管卡住碳钢针当剔针。自动铅笔因管长容量大,碳钢针放入后,使用寿命长,减少了换针的次数,安装又简便,一举多得,皆大欢喜。使用剔针要注意两点:第一要注意随时清理修理出来的粉末,免得影响下一步操作。第二因修理的都是细小部位,修理时用力大小要把握好分寸,要适度。



3.高倍长杆显微镜

高倍长杆显微镜也是化石修理人员必备工具之一。凡是遇到需要看清楚化石细微部位的,就要用到它。如一些啮齿类的小头骨,须放在显微镜下放大数倍才能看清楚其形态特征。离开显微镜寸步难行,无从下手修理。用高倍显微镜时要注意对显微镜片的保护,每天工作完毕需用吸耳球对着双目镜和镜头片吹几下,把落在上面的灰尘吹掉,然后再把镜片盖盖上。过一段时间后除继续用上述方法清理浮尘外,还须用镜头纸或医用棉蘸无水乙醇彻底擦拭一下镜片,以保证这一修理工具永远处于最好用状态。


4.镊子、吸耳球

①镊子。有些化石十分细小,如小牙齿,有些化石有断碴,如果用手捏这些化石就不易捏住。这时就须用镊子帮助夹起,然后把它们放到适当位置。用镊子夹标本要注意不要用力过大,过大容易把化石夹碎,而应是小心夹住化石轻轻提起入位。

②吸耳球。吸耳球与剔针在化石修理中是一对搭档,用剔针修理化石的时候吸耳球就会出现。剔针修理的化石多为细小化石或化石中的细微部位。其修掉的围岩碎屑不宜用毛刷直接清扫,以免损伤化石标本。而用吸耳球吹扫,其吹出之风恰到好处地把围岩碎屑清走,既保护了化石标本,又露出了化石标本的庐山真面目,利于修理人员下一步工作的推进。不过用吸耳球清扫,要注意一个问题,清扫前要看看有没有因不慎碰掉的标本碎渣,如有一定要先捡出来,马上再粘回原位。否则一风吹出,化石碎渣难寻,修好的化石标本将永远以残缺之相示人。



5.锤子、錾子

遇到特大型又较硬的化石标本围岩,使用上述剔针、风刻笔等工具修理化石,就像给其挠痒痒,很难快速解决实质问题。这时,必须运用最原始的破石工具——锤子和錾子了。用錾子找对围岩石缝,用锤子下砸,就像石匠一锤一锤地敲下去,直至把围岩大块大块地破解。工具简单,技术易行,但操作时不要用力过猛,最大用力以不伤害标本为度。为切实减低震动,保护标本,可把一些沙袋垫于其下。



6.剪刀、刮刀、毛刷

剪刀主要用于野外做皮劳克和室内做托时剪麻布片。毛刷的作用主要有两点:一是对室内修理化石后的围岩碎屑二次清理。即第一次吸耳球或风刻笔的清理之后,吹落在工作台上或标本窝缝处的围岩碎屑进行第二次清理,把它们用毛刷扫落到有关器皿内,倒入垃圾桶。二是在野外打皮劳克或室内做托时用于戳击拍打麻片用。刮刀在做皮劳克时,用于和、搅石膏。石膏调好后,再用它去铲、刮、抹石膏,把做成皮劳克的石膏坨子刮平,抹光滑,铲干净。


7.劈刀、楔子

劈刀、楔子主要用于野外不规则立体化石和板状化石围岩的岩层的揭开、撬起工作。劈刀类似建筑工人使用的瓦刀,用于劈砍较厚化石围岩。楔子多为铁楔,形态近似的刨刀、雕刻刀以及许多自制的如改锥状扁头的铁制品可统归为这一类。重点用于起、撬较窄薄的板状化石围岩。方法是把工具插进或用锤子敲进板岩缝隙中,撬下多层的化石围岩和在室内取下多余板状围岩。


8.金钢砂轮片

金钢砂轮片也是工作中必不可少的工具之一。风刻笔的合金钢针和剔针的碳钢针都需要金钢砂轮片磨制。金钢砂轮片有用手控制和用脚控制两种类型。使用时要注意,磨圆形尖的时候,手拿针要稳,针尖在砂轮片上滚动要均匀,磨出的尖不偏。磨马蹄形尖的时候,手拿针按到磨片上要一气呵成,不要反复抬起放下,否则会磨出两个以上的小平面,到时不太好使用。



9.手锯

化石修理中最常用的是手锯。手锯短小灵活,主要用于在室内打开皮劳克。另外,在对外展览中也时有应用,因装箱托运化石展品时,为保护化石标本须用手锯锯下长短不一的聚苯板,在箱内四周固定住化石标本,使之不会来回晃动。手锯锯完皮劳克后,要注意及时使用钢丝刷清理掉锯条上的石膏末,尤其是还泛着潮的石膏末。否则,锯条容易生锈。


二 野外发掘化石及保护中常见的问题

室内化石修理要想做得好做得漂亮,需要从野外发掘化石时做起。发掘化石时如不注意保护,化石造成损坏,会给室内修理造成不可弥补的损失。可以说野外发掘保护做好了,就为室内修理打下了良好的基础。


﹙一﹚如何做好皮劳克

皮劳克是指在野外发掘化石时,为保护化石标本而制作的一种包裹着化石标本的麻布石膏结合体。皮劳克一词在中苏友好时期源自俄文пироr﹙馅饼﹚,音译为别洛克。开放改革以来,俄语式微,英语日盛,人们又从英语block﹙木块,块,分段﹚引进,音译皮劳克。不管是别洛克还是皮劳克用中国通俗的说法,就是指的一个包裹着化石标本的石膏包。有些不规则立体状野外化石标本挖掘时,需要在化石标本外用麻片和石膏包裹。在野外化石标本的挖掘中,为了防止损坏标本,经常把化石外围岩挖成蘑菇状、立柱状和倒梯状,这三种形状做皮劳克的方法不尽相同。下面就把做皮劳克的注意事项和方法做一叙述。

制作皮劳克使用的石膏、球碗﹙脸盆﹚、麻片、卫生纸﹙或草纸﹚、剪刀、锤子、錾子、钎子﹙撬棍﹚、502胶水、颗粒胶﹙用丙酮稀释﹚、毛刷、刮铲、劈刀等一些物品,要预先准备好。因为有许多化石埋藏地点所在之处或荒山野岭或大漠茫茫,极不方便购买。我们做皮劳克的目的是不让标本在挖掘及运输过程中破碎,起保护作用。所以当发现化石后,首先要看它的岩性,是否适合做皮劳克。还要看化石是什么部位的,结实程度,判断出它的大小,然后制定做皮劳克的方案。皮劳克方案制定出来后,就可以开始行动了。第一步要在化石周边各挖﹙凿﹚一个槽,每槽宽度至少是化石标本的一半,槽的深度要超出化石层高度的一倍,这样便于操作,更好地保护化石。但是如果在挖槽的过程中,下边还有化石标本露出,那就要扩大面积往外展开,继续再往深挖,要根据标本情况,随时调整方案,直至取出化石。四个槽中要选定其中的一个挖成豁口形状,以便最后化石挖出时,由此与化石底部平齐的豁口翻滚而出。豁口的宽度应与槽口两侧槽外沿宽度至少相等,长度应是化石标本顶面直径加高度的1.5倍。豁口最好开于化石的下坡方向,这样既可以少开土方,也便于化石标本出土时向下翻滚,节省人力。要根据不同化石标本围岩的岩性,来决定制作皮劳克的形状。大多数情况下,挖掘时都是斜着收缩着往下挖,直至挖成蘑菇形状。但在特殊情况下,比如是松散的砂岩,只能将其垂直切成柱形或倒梯形,这种形状是为了防止沙粒坍塌。再有块状泥岩﹙称为蒜瓣土﹚,这种岩性的化石标本很容易发生大面积塌方,所以制作皮劳克底部必须尽量缩小,制作时要谨慎小心,循序渐进地进行。开槽时,绝不能一下就挖到规定的深度,象前面提到的蘑菇状皮劳克一样,直到最后才打石膏铺麻片做皮劳克。而是挖够一定深度就必须用石膏麻布片进行一次加固处理。待石膏凝固了,再继续向下向内开凿,直到感觉能够安全翻过来了,才可以停止不用再挖了。这时要将之前的多次加固进行一次整体包装,以防由于多次的加固致使石膏凝固不均匀,造成翻面时发生断裂现象。这里需要进一步说明的是,这个铺麻片、抹石膏、把化石围岩包裹起来的工作就是大家常说的做皮劳克。它的作用是为了保护化石标本的完整,在运输途中不被破坏。做皮劳克有一定的技术要求,每一步每一项都要认真操作。下面就把抹石膏铺麻片做皮劳克的具体操作次序和操作要点说一下:开始时先把拟挖掘的化石上的表层土用刷子清理一下,在暴露出的化石标本上,要用胶水加固,根据标本的松散程度及岩性,可以采取不同粘度的稀胶﹙颗粒胶﹚或502胶水加固。加固完成后,再用卫生纸铺在化石表面,然后用刷子在铺好的纸上轻轻地戳,使卫生纸和化石贴实。贴纸厚度为4-5层。如果标本表面有坑凹洞,可以用水将纸蘸湿,用手捏成团,去掉多余的水分,填在坑凹处,用毛刷拍实。目的是为了将来室内打开皮劳克时容易揭开石膏托,不至于卡住,影响到标本。如经济允许的话,也可用铝箔纸铺一层,隔开化石和石膏,效果更好,速度更快, 缺点是成本略高。接下来铺麻布片,一平方米大小的面积铺4-5层麻片,主要为了增加强度。大于或小于一平方米的,可以根据围岩大小,软松程度按照上述比例来确定层数的多少。每一层都需先把麻片用稀石膏汤浸透后再铺在化石标本上,铺完用刷子按实。这样一层层铺,直到最外表一层,最外表一层须改用比较稠一些的石膏抹在麻片上。从顶面一直做

到化石的最底部。


作者在显微镜下修理化石


皮劳克顶面完成后,上面刻上化石的野外编号,即发掘化石的时间和发掘化石的顺序号、发现人的姓名﹙可写姓名中汉语拼音的头一个字母﹚。然后照相存档,便于将来室内修理时对这个皮劳克的化石有个基本的了解。做皮劳克要尽量一气呵成。当铺麻片抹石膏全部完成后,手摸石膏开始凝固发热时,完成皮劳克最后一道工序的时刻到来了。这最后一道工序就是把这个石膏坨子翻过来,进行封底工作。翻石膏坨子时,标本围岩大就要用有一定力臂长的钎子﹙撬棍﹚,在化石底部按三个不同方向用大锤将钎子以25度斜角击打,使钎子进入标本底部23的位置停止。用手握住钎子末端往上撬﹙抬﹚,使标本底部与地面断开,让化石顺着指定的方向翻过来。这时要去除多余底部围岩,使化石轻些,便于运输。封底的步骤与封顶的操作相同,只不过因底部没暴露化石标本,可以不再贴纸进行隔离。但做石膏底时尽量抹出一个平面,以备室内打开皮劳克时知道哪是顶部哪是底部,有个先后顺序。绝大多数情况下,到此为止,一个皮劳克就算做完了。但遇到标本太大、太长,在搬运过程中,容易断裂的,为保险起见,还须采取两项措施:一是在皮劳克外面再加上缠上麻布的两条木棍。缠木棍的麻布条两头均要留出较多的富余,然后再用石膏把缠了麻布条的木棍和皮劳克粘在一起,以增加强度。如此项措施仍不放心,那就采取第二项保险系数更大的措施——在皮劳克外面做个套箱。把它套在箱子里面,再用硬聚氨酯发泡材料浇注(或用稀石膏和锯末的混合物充填)于箱子与皮劳克的空隙处,把它们联为一体。经过这样的处理,可以说,这个化石标本的保护基本上是万无一失了。应该指出的是,使用套箱的情况是比较少的,大多用于单一化石个体过大(如黄河象头骨、大腿骨等)或因化石叠压堆积一起,野外又不便拆分,造成体积过大(超过1立方米)时才使用。硬聚胺酯发泡材料是由A组分(浅色)B组分(深色)两种物质混合而成,“A”“B”1:1比例放入容器内调和均匀,迅速灌注到所需部位,仅1分钟左右就可凝固。这种发泡材料重量轻,又有一定韧性和强度,非常适合做大型模型和充填材料。上面介绍的是一种全面完整的制造皮劳克的方法,但在实际操作中,由于化石标本的千差万别,标本露出的多寡不同,也时常做一些局部的皮劳克。例如,内蒙上二叠统红色泥岩出土的二齿兽,因围岩较硬,化石露出较少,出于既要保护化石,又要省工省料的双赢考虑,大多就不用做全封闭皮劳克了,只需做局部零星保护就可以了。于是,在有棱角突出的化石部位上面铺两层以上湿纸﹙卫生纸或草纸﹚,在化石围岩凹进的地方把纸蘸湿拧成条状塞满塞实,最终围绕化石突出部分用纸包裹成馒头状。然后把石膏汤用毛刷甩在上面,用石膏做成一个局部的皮劳克。应当注意的有两点,一是这种局部的皮劳克操作时不用铺麻片。二是在石膏与围岩接触的部位,不要贴纸隔离,反而应当让石膏与围岩亲密接触,以保证在搬运过程中,局部皮劳克不因震动、碰撞而脱落。


﹙二﹚岩性、形态没必要或不适宜打皮劳克的化石标本的保护

有一些化石或因太小,不适宜也没必要大动干戈,铺麻片打石膏做皮劳克。或虽大,但化石标本隐藏在坚硬的围岩中,基本无外漏,用不着再打皮劳克进行保护。像这样的一些特殊化石,不用再费钱费力费时地去打皮劳克,而用一些省钱省时省力的保护方法就可以了。小化石,啮齿类,岩性硬的可直接用棉纸包上,装在标本盒里,也可放入自封袋内封上即可。如果岩性较松散,怕运输时破裂,换成医用石膏绷带缠上就可以了。板状化石因其特殊的岩性也用不着做皮劳克。在化石周边剔出槽后,把扁铲插在岩缝间,用锤子碎敲几下,再轻轻一撬,板岩就自己裂﹙劈﹚开了。撬时,标本底下多留几层板岩以利保护。撬下后,先在围岩周边缠上透明胶带,防止破裂,再在化石标本上铺上海绵或几层纸,接着用两块各约2公分厚的木板把化石岩板夹在中间,最后用透明胶带上下缠上木板,与化石岩板固定成一个整体。至此,这块板状化石的野外保护就算大功告成了。至于在野外遇到的那些不规则立体状、围岩较硬标本又基本无露出的化石,就更简单了,直接用麻片包兜上就算工作到位了。其坚硬的围岩就是化石标本最好的保护神。(未完,转下篇)


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