部分實物地質資料保護研究試驗數據和技術方法
1.薄片的保護濕熱老化試驗數據和薄片保護技術方法
在較多規格和蓋玻片和載玻片材質壹致的薄片中隨機選取6組由加拿大樹膠制成且巖礦石類型不同的薄片作為試驗樣品，每組隨機挑選2～3個薄片，進行老化試驗。分別設定-20℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃六個溫度作為試驗溫度條件，加速老化時間為96h（4 晝夜），並在試驗前後在樣品底部墊上不透明黑色墊片，並測試老化前後色差ΔE的變化。
考慮到巖石薄片是用植物樹膠等對蓋玻片和載玻片進行膠結，並對薄片形成密封防護，且試驗時間較短（96h），故在此條件下，將濕熱老化機內的濕度設定為所在室內的恒定濕度，此濕度對薄片老化試驗的影響可以忽略。
表5-2 不同溫度條件下薄片表面色差變化與溫度對應關系（濕度恒定情況下）
由表5-2可見，在溫度為0～10℃條件下，薄片表面色差變化值最小，可以初步得出結論，即天然樹膠類粘合巖礦石薄片保存最適宜的溫度條件為0～10℃。
需要說明的是，本方法所選取的薄片樣品均為新鮮薄片，粘合劑為薄片制作中常用的加拿大樹膠（冷杉膠），薄片中內容物種類為隨機選取，試驗溫度做了-20℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃***6個溫度點，可能不能反映所有薄片和更細致的溫度區間的情況。因此，本實驗得出的只為初步結論，需要進壹步對薄片粘合劑類別、溫度點做更詳細的試驗工作。
根據對目前地質行業中制作薄片所用材料調研的結果，植物樹膠所占比例最大，由於其具有不耐光照射、喜低溫等性質，對制定薄片保護規程具有現實指導意義。
另外，暫未考慮濕度和壓力等對薄片保管的影響，未將其作為影響因素開展老化試驗。
由上得出巖石薄片的保護方法：
1）應輕拿輕放，避免因操作不當造成薄片損壞。
2）應盡量避光保存，防止陽光直射，使用完畢之後立即放入木質容器內保存。
3）室內保存溫度建議為0～10℃。
4）應對巖石薄片進行顯微圖像數字化，改變利用方式，這樣既利於實物資料薄片的儲存，可降低實物丟失的風險和幾率，也方便用戶利用。
5）盡量使薄片處於正常濕度範圍內保存。
2.大型標本風化觀察和保護技術方法
對國土資源實物地質資料中心大標本園中部分有代表性的標本進行了風化部位跟蹤拍照觀察，在系統分類的基礎上，***挑選10余塊大型巖礦石標本，觀察其單位時間內局部風化變化情況（顏色、裂紋、表面粗糙度等）。
圖5-2 國土資源實物資料中心標本園中大標本風化前後對比
通過近1年的觀測（圖5-2），可以看到由於戶外自然降水等原因，有的標本銹蝕比較嚴重，比如黃鐵礦化石英巖，黃鐵礦氧化銹蝕在矽質巖上，形成較深的黃斑；有的巖礦石標本由於圍壓消失等原因，產生應力變形，形成較大的縫隙，且縫隙變大趨勢較明顯；標本上部放置防水罩（留有氣孔）的大型標本，由於夏季防水罩上部溫度較高，上下溫差較大，對標本有較明顯的破壞。
根據觀測結果並調研咨詢相關專家得出初步結論：大型實物地質資料標本由於涉及圍壓變化、自然降水侵蝕、空氣中硫化物和二氧化碳等侵蝕、苔蘚等生物風化作用，需要防護的因素較多，並且受自身礦物成分影響較大，因此戶外放置的防護難度較大，建議大部分易風化（含硫、鐵、矽化木或質地疏松等）的大型巖礦石標本不予室外展示。
3.部分小型巖礦石標本風化試驗和室內保護技術方法
選取5種易風化的巖礦石試塊（黃鐵礦、方鉛礦、褐鐵礦、黃銅礦、自然銀）***35塊（5cm×3cm×1cm），對試塊表面打磨拋光，以便前後對比。將試塊放在室外進行風化試驗。每隔10天左右觀測受風化程度，並對部分試塊做了塗刷防護塗料和滲透試驗（圖5-3）。
圖5-3 室外風化觀測的巖礦石試塊
經過觀測，可看出巖石風化程度主要由以下幾個因素反映：顏色光澤，巖體組織結構的變化及破碎情況，礦物成分的變化情況，物理力學特征的變化，錘擊聲。
根據巖礦石標本的自然形態將小型巖礦石標本分為以下幾種類型：①易揮發、蒸發和粉末狀的巖礦石標本，如自然汞、石油、天然鹵水、各種粉末狀礦砂等；②易潮解、溶解、水化、氧化而遭受破壞的巖礦石標本，如鉀石鹽、石鹽、鈉硝石、天然堿、芒硝、黃鐵礦等；③松散、易掉粉末的巖礦石標本，如高嶺土、膨潤土、矽藻土、礬類礦物、煤、輝鉬礦、雄黃、雌黃等；④致密塊狀、孔隙度小的巖礦石標本，如各種硫化物，含硫鹽、含氧鹽、橄欖巖、金伯利巖等；⑤在大氣、紫外線等因素作用下，顏色和光澤等易發生變化和失真、易損壞變質的巖礦石標本，如黃銅礦、斑銅礦、辰砂、輝銻礦、雄黃、雌黃、孔雀石、藍銅礦等。
綜上所述，結合觀測和咨詢調研結果，初步得出部分小型巖礦石標本室內保護方法如下：
1）應對部分巖礦石標本采取加固措施。由於巖石標本的礦物成分、保存地層圍壓及風化程度不同，需進行的加固處理方式也不同。加固工作主要是針對那些比較酥軟、易破碎、抗風化能力差的巖礦石標本，主要采用外部試劑塗抹和試劑滲透加固等方法。塗抹試劑和滲透試劑的黏合劑、溶劑及其配制比例依據巖礦石標本質地的不同有所改變。可選用如聚乙烯醇縮丁醛、聚醋酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸丁酯、環氧樹脂、聚氨酯等，根據具體情況選擇使用。
2）應對巖礦石標本采取防塵措施，主要是加強展示櫃和標本存放處的密封措施。
3）應對小型巖礦石標本進行隔光保護措施。應盡量隔絕自然光，采用能排除紅外線和紫外線的照明，盡量使用沒有紅外線的冷光燈。防止紫外線壹般采用塗有吸收紫外線材料的燈罩或防紫外線的有機玻璃，或在普通玻璃上塗防紫外線的透明樹脂。
4）防潮措施主要是在某些標本存放處或者展示處放置幹燥劑，如無水氯化鈣、矽膠、生石灰等。
4.擬應用於部分巖礦石標本保護的外部塗料性能測試
經過市場調研和專家咨詢，擬采用當前較為常用的石質防護材料（水基有機矽（有機矽漆類）、油基有機矽（有機矽漆類）、佳耐德SPS-801（聚酯類）、濃度20%的B72（聚酯類）、濃度10%的B72（聚酯類）、濃度5%的B72（聚酯類））作為測試對象。通過測試塗料的固體含量、滲透性、黏度、附著力等初步得出適合作實物地質資料表面防護塗料的特征。
（1）固含量
若塗料的固含量過低會導致塗料起不到黏結作用，若塗料的固含量過高又會導致材料的滲透性差，使材料停留在巖石表面，起不到滲透和黏結作用。
通常塗料最適合的固含量值應在4%～10%範圍內。
由實驗結果（表5-3）可見，E組防護劑（濃度為10%的丙烯酸樹脂72（聚酯類））的固含量14.67%和F組防護劑（濃度為5%的丙烯酸樹脂B72（聚酯類））的固含量3.86%較接近塗料最適合的範圍，F組防護劑可作為最合適的巖石表面保護的備選塗料。
表5-3 不同種類塗料固含量試驗結果
（2）黏度、附著力
選用的測試塗料為4種：水基有機矽（有機矽漆類），油基有機矽（有機矽漆類），佳耐德SPS-801（聚酯類），濃度5%的B72（聚酯類）。
測試內容為4種塗料的黏度、附著力（表5-4）。
表5-4 不同種類塗料黏度、附著力、滲透性測試結果
註：附著力1級為好，5級為差。
根據前人的實驗驗證結果，防護塗料黏度為4.0～8.0Pa·s時有較好的防護效果。可以看出，濃度5%的B72（聚酯類）塗料相比其他塗料黏度和附著力更符合防護要求。
（3）滲透性
選用的測試塗料為4種：水基有機矽（有機矽漆類），油基有機矽（有機矽漆類），佳耐德SPS-801（聚酯類），濃度5%的B72（聚酯類）。
測試內容為4種塗料的滲透性（圖5-4至圖5-11）。
圖5-4 水基有機矽塗刷拋光的巖石試塊測試前SEM圖像
圖5-5 水基有機矽塗刷拋光的巖石試塊靜置24h後SEM圖像
圖5-6 油基有機矽塗刷拋光的巖石試塊測試前SEM圖像
圖5-7 油基有機矽塗刷拋光的巖石試塊靜置24h後SEM圖像
圖5-8 佳耐德SPS-801塗刷拋光的巖石試塊測試前SEM圖像
圖5-9 佳耐德SPS-801塗刷拋光的巖石試塊靜置24h後SEM圖像
圖5-10 濃度5%的B72塗刷拋光的巖石試塊測試前SEM圖像
圖5-11 濃度5%的B72塗刷拋光的巖石試塊靜置24h後SEM圖像
由上述4種塗料塗刷前後SEM圖像對比可以看出，油基有機矽和濃度5%的B72的塗料在樣品表面覆蓋能力較好，優於另外兩種塗料的滲透性。
由上可知：
1）從所列幾種測試結果來看，在小型巖礦石（致密、堅硬）標本室內防護工作中，聚酯類塗料滲透性、黏度、固含量、附著力較好，可應於用要求不高情況下致密、堅硬、易氧化的巖礦石標本表面防護。
2）防護塗料應根據被防護巖礦石標本的材質調配，孔隙度大小與溶質濃度成正比。
3）分子量過大的溶質不適宜用作巖礦石標本防護材料。