前言
野外采集到的化石,几乎都被围岩包裹或充填着,在能够开展研究工作之前,必须进行整理。整理工作第一步是把化石从围岩中修理、暴露出来,使标本易于被观察和研究;第二步是给化石编号配标签,注明产地、层位,使标本具备完整的科学研究价值。整理过程中,最困难、最复杂、技术含量最高的一步,就是化石的修理。修理是指在不损伤化石的前提下,把包裹或填充化石的围岩去掉,暴露出化石的重要结构和构造。第二步工作虽然技术难度不大,但非常重要,精心修理出来的化石如果缺失必要的信息,会大大降低其科研价值,造成标本资源和野外工作的极大浪费。为了指导和规范脊椎动物化石标本的修理工作,并为进一步的室内研究打下良好基础,特制定本规程作为脊椎动物化石整理工作的指导性规范。
本规程由国家科技基础条件平台提出。
本规程起草单位:中国科学院古脊椎动物与古人类研究所。
本规程起草人:刘丽萍,丁今朝。
本规程由国家岩矿化石标本资源共享平台负责解释。
1 范围
本规程规定了脊椎动物化石标本修理的内容、工具、步骤、方法及各种注意事项。
本规程适用于脊椎动物化石标本的修理与保存。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规程的引用而成为本规程的条款。凡是注明日期的引用文件,其随后所有的修改稿(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本规程,然而,鼓励根据本规程达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本规程。
自然科技资源共性描述规范脊椎动物化石标本资源分级归类与编码.2006
3 术语和定义
3.1 脊椎动物化石(vertebrate fossil)
脊椎动物化石是经过石化的脊椎动物的遗骸(或遗迹),包括早期脊索动物和脊椎动物在内的无颌类、鱼类、两栖类、爬行类、鸟类以及哺乳类的实体化石、遗物化石(如卵化石、粪便化石)和遗迹化石(如足印化石)等。
3.2 标本的整理
对所获得的脊椎动物化石标本进行清理、修理、加固、编号、登记、建档,以及与本标本有关的图像、资料的收集归档工作。
4 古脊椎动物化石的整理
4.1 整理前的准备
4.1.1 修理工具及主要设备
实体显微镜、放大镜、剔针、锤子、錾子、电磁式雕刻机、钢笔型气动雕刻笔、喷砂机、空气压缩机、磨制工具、塑料滴管、洗耳球、小刷子、镊子等。此外,根据实际工作需要,还可自制一些适合个人使用的工具。
4.1.2 标本加固、粘接原材料及配置方法
标本加固的原材料比较常用的有丙酮、硝基清漆和聚乙烯缩丁醛,主要用来配置标本加固用的稀胶。稀胶为硝基清漆或聚乙烯缩丁醛兑丙酮的溶解液,浓度一般为30%～40%,在实际操作中可视标本状况调整溶剂和溶液的量来改变稀胶的浓度。丙酮和硝基清漆为日常化工用品,易燃易爆,配制好的稀胶要注意避免高温日晒。
标本粘接使用的胶包括不饱和聚酯树脂、AB胶(环氧树脂)和502胶(氰基丙烯酸酯)等。
4.1.3 修理人员防护用品
护目镜、防尘(毒)口罩、耳塞和手套等。
4.1.4 标本盛放材料
塑料盒、塑料(或硬纸)托盘、锦盒和用于标本图像信息保存的照片册、光盘包(盒)等。
4.1.5 修理室工作环境要求
修理标本的场地要有足够的空间及相应的工作平台、椅子(凳子)等,将标本展开摆放修理的过程中会产生大量细微的尘埃,配制的加固剂、黏结材料具有挥发性和腐蚀性,对修理人员和仪器(如显微镜)都是有害的,因此修理室要安装良好的通风、除尘设备,修理人员可佩戴防尘(毒)口罩。
4.2 非微体脊椎动物化石的修理程序及步骤
4.2.1 野外资料的准备
处理从野外采集回来的标本时,首先应该核对是否有相应的野外采集记录和照片,尤其是处理套箱和石膏包时更为重要,这样可以了解套箱或石膏包内标本的分布情况,做到心中有数。
4.2.2 暴露化石
暴露简单包装的化石比较简单,只要在打开包装之前注意记录下包装外的标本号和相关信息就可以了。石膏包和套箱比较复杂,有一些注意事项。
打开石膏包,应从绷带头开始操作,绷带头一般都应露在最上面,找到后用水把石膏弄湿变软,绷带就很容易打开了。有些时候,石膏包被弄得很光滑,石膏层很厚,看不见绷带头,遇到这种情况,可以凭石膏包的形状看出绷带缠绕的顺序,将石膏包外面用水浸湿,用工具将表面石膏凿掉露出绷带,然后用剪刀或锯小心地将绷带去掉。为了保险起见,最好不要使用锤子和錾子敲击。
4.2.3 标本加固
打开石膏包之后,如果标本是从松软的围岩中采集回来的,应对标本进行加固。标本要尽量清理干净,然后用塑料滴管小心地往标本缝隙里滴注稀胶。先用浓度约10%的稀胶将整个标本完全浸透,再用浓度约30%～40%的稀胶反复浇灌几次,直到标本不能渗入稀胶为止。
4.2.4 标本修理
4.2.4.1 立体式化石的修理
4.2.4.1.1 大型化石的修理
一些大型的脊椎动物骨骼(如肢骨、椎体),通常还是采用传统的机械修理方法,使用锤子和錾子。应该同时配备几种不同型号的锤子和錾子,以应付各种岩性和大小不同的标本。
在用锤子和錾子修理标本之前,很重要的一点是要把标本固定好。比较结实和大块的标本可以直接用沙袋垫稳,也可以在标本下垫上软的橡胶垫或将标本直接放在沙箱里修理,以减轻对标本的震动。一般采取先去薄、后修露的办法,在化石没有暴露之前,应一层一层地揭开围岩直到露出化石,或从围岩最少的部分开始,一点点地去掉围岩。錾子应该磨得锋利一些,可以减少对标本的震动,当錾子很靠近化石时,就不宜磨得太锋利了,这样容易伤及化石。修理过程中,锤子敲打錾子的方向和力度也很关键,不能贪多、图快,保持耐心和细心很重要。
在修理过程中,如果不小心把标本弄断了,就需要及时修复。在黏结标本时应根据标本的情况而定。断茬比较整齐、标本较结实时,可以先将各块修理好之后再黏结回去,反之就应该先黏结、加固后再修理。在黏结时选择粘合剂要依标本碎块的大小和质量不同而定,若标本碎块很轻、很小,接缝吻合较好,最好用硝基清漆或502胶。如果碎块大、标本较重,在粘接面上则需用不同的黏合剂,目前一般选用不饱和聚酯树脂或AB胶,只是要注意使用的量要合适,因为这种胶一旦硬化后很难再用化学方法处理掉。
在修理立体标本时,修好一面后,需清理干净加固,翻过来放在厚泡沫橡胶垫上再修理另一面。头骨的修理比其他部位要求更高,在修理另一面之前对已修好一面的保护非常重要。修理完的一面可以用石膏托,也可以用聚乙二醇4000(可溶蜡)做底托保护起来。可溶蜡在温水(大约40℃左右)中就可溶解,修理完成后,很容易去掉。
4.2.4.1.2 小型化石的立体式修理
在修理立体式较小型、复杂的标本(特别是头骨)时,通常需要在双目实体显微镜下进行。应先了解该标本的一些基本的解剖学知识,找一些相关的图片资料。显微镜最好选用具有长臂的滑动杆,这样操作范围会比较大。
修理这类化石要使用小型的修理工具。如果围岩较坚硬,一般小型工具就比较受限制,可以使用电磁式雕刻机。这种机器的冲击频率大约为50～60Hz;冲击次数大约为每秒60～120次,冲击频率可以调整以适应硬度不同的岩石。需要注意的是用劲不能太大,否则会使标本表面留有针尖击打的痕迹。修理下来的岩石碎屑和碎块可用橡胶吹风球吹掉。
对头骨的处理方法同处理单个骨骼一样,但难度一般更大、要求更高,所以应该更仔细。首先应该先将标本的一面轮廓露出来,再将需要掏空的地方如眼孔、颞孔等一点点掏出围岩。对头骨内部结构不太常见或埋藏中变形的化石修理时就更应该小心,并边修理边加固新修出的部分。修理一些复杂部位时,还需用一根弯针,应尽可能将头骨内部结构暴露出来。如果不小心将化石修掉了一点,即使很小,也应该立即将掉下来的碎块在显微镜下粘回到原来的位置。修理的工作台要尽量保持干净,便于找到掉下来的碎化石。
4.2.3 板状化石的修理
板状化石大多属于海相沉积或是湖泊、河流沉积,一般以鱼类、水生爬行类动物和鸟类居多。此类化石骨骼部分几乎都被压成扁平状,甚至能将软组织、皮肤及其衍生物的构造保存下来。修理这类化石不仅技术要求很高,工具也应该很精细。通常在市场上能买到的像钢笔一样的圆形夹头(电子仪器和钟表修理用的手捻)和牙科用的神经针柄再配上大小不同的普通缝衣针就是一把精细的剔针,针尖可用油石打磨;另一种针是由从国外买回的由不同的几种型号高碳钢制成,可以把它们直接装在卡头上,但打磨时需要特制的金刚砂轮片。从医疗器械商店买到各种精细的牙科刮刀,也可以当作剔针使用。有的技术人员可以自己制作一些小工具,以适应不同岩性的化石修理工作。
如果化石碎成了很多块,修理的第一件事就是拼接化石,如果有野外照片并有编号,拼接工作就会比较简单,如果没有这些参考,就只能先根据骨缝、颜色、厚度和岩板的天然接缝把它们分成各组,把碎化石拼成较为完整的大块,用胶进行黏结和加固后再进行修理。比较酥松的标本还可以先用石膏做一个底托或直接镶在木箱里,这样修理时既利于搬运,又不损坏化石。在修这类化石时一定要选用长臂的高倍光学体式显微镜,放大倍数为6～31倍,可以更清楚地看到极细微的部分。这类化石多采自页岩,不能用工具直接从缝隙撬开,这样极容易将化石沿层面劈成两片,应顺着层理一层层剥离。在熟练的情况下可以使用快速雕刻机将标本的大概轮廓先暴露出来,细微的部分再用剔针小心修理。有时标本和围岩的界线不太分明或颜色较接近,这时可以用小毛笔沾一点水(或丙酮),这样就比较容易区分化石和围岩了。修理这类标本应该由更有经验和技术的技师操作,才能保证得到精美的化石标本。
另一类比较典型的板状化石是海相灰岩和页岩中保存的化石,这类化石保存异常精美,但包围化石的围岩十分坚硬而且化石与围岩的性质和颜色趋于接近,这给修理增加了一定的难度。这类化石本身坚硬,在修理前几乎不必对化石进行加固处理。修理时应从已经暴露出的骨骼或比较好修的地方开始,千万不能想当然盲目操作,否则很容易将化石误作围岩修掉。锤、錾只能用来除去大块围岩,将标本的大致轮廓暴露出来,标本附近要改用小工具在显微镜下细修。
近年来有一种更好的修理工具,即钢笔型气动雕刻笔,它以空气压缩机为动力,利用高频冲击粉碎围岩,对标本的振动很小,还可以把标本修理得很干净,能达到锤、錾和雕刻机达不到的效果。
4.2.4 修理人员的职业道德
修理人员在修理过程中要客观地对待每一件化石标本,绝对不能靠主观意识去修理或美化标本。另外,在修理过程中有可能遇到一些与围岩不一样的地方,它们很有可能是皮肤或衍生物等,这些是能给科学研究带来信息的,修理时要随时与研究人员保持密切联系,绝不能擅自处理或丢弃一些貌似无用的东西。
4.3 微体化石挑样
微体化石一般通过筛洗获得,一般不需要进一步的修理,只需要把化石从砂样中挑选出来即可。
挑样前要了解从野外运回包装箱(袋)内砂样的数量及野外编号,并与装箱登记单核对是否一致。
野外筛洗好的砂样挑样时还要进行筛选,用三个大小不同网眼的筛子将砂样分成粗、中、细三种类型。筛子网眼最大的放在上层,最密的放在下层。网眼分别为10、20、35目,分选出的样品分别进行挑选。
挑样工作必须在高倍光学体式显微镜下进行,放大倍数为6～31倍。粗细不同的砂样选择不同的放大倍数,直到看清楚为止。在显微镜下方放一塑料(金属)小盘,在小盘内装适量砂样,小盘从左向右或自上而下移动,仔细辨别化石。一旦发现化石或疑似碎屑,就用小镊子小心地将化石夹住放在标本盒内。把骨骼化石、破碎牙齿、完整牙齿分别盛放在不同的小标本盒中。如果牙齿表面、齿冠附有泥沙或结核,可用细软小毛笔在显微镜下清理,结核等粘连物可用小剔针剔除。
每个盛放标本的小盒盖上一定要贴上或标注上该标本的野外编号,切记不同层位和地点的化石要分开放置。
4.4 室内编号及标签
4.4.1 室内编号
为便于脊椎动物化石标本的研究和馆藏,对修理好的标本都要进行编号。编号规则可根据各保存单位的具体情况进行规定。如果标本足够大,编号应尽可能地标注在标本上,如果标本太小,编号无法标注在标本上,则要用一个合适的容器把标本盛放好,把编号标注在容器上。编号和对应的标本应建立完整的档案系统,以便于今后的查对。
4.4.2 标本标签
每件入库的标本,都应当附有一份标签。标签内容至少应该包括以下几项内容:编号、名称、描述、采集、地点、标本时代、采集人及采集日期。
4.4.3 标本分级
按标本的客观价值、稀有珍贵程度将化石标本分为不同的级别,方便进行管理。脊椎动物化石一般可分为三级:①正型标本,以两个红色圆点表示;②副型标本或用于图版、插图的标本,在标本上以一个红色圆点表示;③其他归入标本,在标本上无特殊标志。
4.4.4 录入计算机
目前有条件的标本保存单位,都应该将标本资料及图像录入计算机。
4.5 标本照相
尽可能对每件标本进行照相,典型标本要从多角度或细部进行拍照,并附比例尺,以了解标本的实际尺寸。背景一般选一块与标本颜色反差较大的平绒布为好,必要时辅助一些垫物,以使标本达到一个合适的位置和角度。每张照片需按标本编号进行编号,以做到照片和实物一致,方便查阅。标本照片应单独建立档案。
4.6 野外资料的清绘、整理
野外发掘日志、布方平面图、地层剖面图、发掘探方图等铅笔勾绘的图件,室内都需要进一步清绘,并复制备份。野外照相和摄像信息要逐一整理,并刻录成VCD或DVD光盘,以永久保存。野外发掘各种数据信息要在计算机中重新排列并进行简单的统计核实,看是否有错误数据,并将这些信息刻录成光盘。
4.7 包装、入盒放置
整理好的脊椎动物标本可以入盒存放,避免标本堆放在一起相互碰撞、摩擦而损坏标本。根据标本大小不同,可采用塑料盒、纸标本盒、塑料(硬纸)托盘等作为盛放容器,容器内可用软纸、棉花等做衬料,保证标本在盒内相对稳定,盒内需附一份标本标签。