植物化石標本資源整理技術規程
前言
植物化石標本是不可再生的自然資源,為了植物化石資源能更好地被科研人員和相關技術人員利用、向公眾展示,特制定《植物化石標本資源整理技術規程》,以確保植物化石標本資源的獲取和合理使用。
植物化石標本資源的整理有自己的特殊性,大植物化石的標本需適當的修理,從未固結的沙質和富含黏土的沈積物中獲取的木質化和絲炭化的植物碎片、通過大規模酸浸法提取植物中化石和大化石等需進行壹系列的技術操作處理。
本規程由國家科技基礎條件平臺提出。
本規程起草單位:中國科學院南京地質古生物研究所。
本規程起草人:楊小菊。
本規程由國家巖礦化石標本資源***享平臺負責解釋。
1 範圍
本規程規定了植物化石標本的整理範圍及所用術語,植物化石標本整理原則、實驗室處理要求。
本規程適用於植物大化石的修理和中化石的實驗室處理。
2 規範性引用文件
下列文件中的條款通過本規程的引用而成為本規程的條款。凡是註日期的引用文件,其隨後所有的修改稿(不包括勘誤的內容)或修訂版均不適用於本規程,然而,鼓勵根據本規程達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不註日期的引用文件,其最新版本適用於本規程。
GB/T2260—2007 中華人民***和國行政區劃代碼
GB/T9649.9—2009 地質礦產術語分類代碼 第9部分:結晶學及礦物學
3 術語和定義
下列術語和定義適用於本規程:
1)植物大化石(megafossil):指除孢子花粉等個體微小及保存大小在幾個毫米以下的植物碎片以外,壹般的植物化石,如具解剖構造的木化石和保存有角質層的葉、花、種子等或它們的印痕化石。
2)植物中化石(mesofossil):指中等大小的植物化石,主要包括絲炭化的木化石碎片和葉、大孢子和種子等繁殖器官,標本的大小壹般約在0.25mm到幾毫米之間,肉眼可以辨別但需用顯微鏡研究。
3)壓型化石(compression):植物各器官被細粒沈積物迅速掩埋後,在沈積物累計的重壓下,逐漸脫水和壓扁,有機物揮發後僅留下與原來植物部分輪廓完全壹致的炭質膜,保存有部分或大部分植物原有物質和結構。
4)印痕化石(impression):植物體留在巖石基底上的印跡,通常是壓型化石的反面印痕,或是植物體本身的物質消失後留下的部分內面或外面的印痕。
5)礦化化石(petrification):被埋藏的植物體各部分器官經含礦物質溶液浸泡,礦物質逐漸滲透入植物的細胞腔及細胞間隙而礦化,但植物體仍保持原有的結構。
4 大植物化石的標本修理
4.1 工具
錘子,鑿子,刻刀,錐子,針(皮革工藝的鋼針、商用鋼針、縫紉針),毛刷,橡皮吹球,黏合劑。
4.2 方法
4.2.1 壹般方法
用刻刀或針和壹把輕便的錘子,逐步清除埋覆標本的沈積物,使化石更多的部分逐步被揭開。遠離化石部分的碎屑巖石用毛刷刷去,標本上的碎屑巖石用橡皮吹塵球小心地吹開。
修理時,刻刀或針壹定要壹直朝著化石碎片(永遠不要離開),以很低的角度傾斜放置,以防止打穿標本(見圖1)。向下朝著植物的方向在基質上持續操作,以逐步接近埋得較深的植物體(見圖1A)。對易於破碎的標本,如立體展開的細軸,要用非常鋒利的縫紉針(見圖1B),壹粒壹粒地移開沈積物。
如果標本細小而易碎,需要耐心地壹粒壹粒地除去基質,用縫紉針仔細修理。
修理結果質量的好壞依賴於個人技巧、圍巖的性質、沈積物的厚度、標本的保存,以及所揭示的特定結構的大小。不同的沈積層,即使相距只有幾厘米,對針修剝離的反應不盡相同,每種情況可能都要求方法上的調整。因此建議首先在同壹產地和地層中不太重要的標本上進行修理法的嘗試,以檢驗基質的黏合力等特征。必要時也可隨機試用毛筆濕潤工作面等方法。
圖1 植物化石修理示意圖
A—用三角針在基質中準備連續深挖,註意針的位置和方向;B—接近標本時用鋒利的縫紉針壹粒壹粒地除去基質
4.2.2 系列修理
修理纖細的立體分枝標本時,必須極其細心,以防破壞下面未被記錄的部分。在揭開下部植物之前,要對已出露的軸部和分枝部分進行照相或畫圖,再依次壹層層剝離。對標本的負面也用同樣的方法修理。所有那些在修理正、負面標本的每壹階段留下的照片和素描圖都將用於最終復原植物側向分枝系統。
4.2.3 加固
標本在修理期間以及完工後要用黏合物進行加固。將黏合劑加到化石周圍的基質中,每次加壹滴,直到黏合劑滲入化石為止。這壹過程要保證化石的上表面不得沾上黏合劑,同時通過標本下部的巖石得到加固。若是偶爾將黏合劑滴在了化石上,可以向周圍基質中加入純丙酮以除去它們。
4.2.4 其他方法
利用震蕩工具或氣體研磨等可迅速除去基質,但往往過於猛烈,常導致化石部分受損,尤其是使用震蕩工具,很容易使植物化石變成碎片。
5 從未固結的砂質和富含黏土的沈積物中獲取木質化和絲炭化的植物碎片
5.1 取樣
理想的樣品包括未固結的砂質和富含黏土的沈積物,因此,在細粒的,尤其是固化程度低的沈積物中,可以找到最好的標本。這些沈積物包括湖成或河成的細砂、粉砂、黏土、植物碎片層以及細粒的三角洲沈積。在手標本上可以清楚地看到化石。植物碎片層常產球果和樹幹等較大的化石。
樣品應采自軟而細的沈積物中,而且必須進行挖掘,不能從風化的露頭表面采集(可能被汙染)。
5.2 樣品前期處理
將中—細粒的粉砂巖和泥巖在10倍體積的過氧化氫中浸泡1h,以破碎沈積物,然後進行過濾。若要破碎大塊樣品,可使用具蓋的桶進行大規模的浸解。浸解的產物是礦物顆粒和化石材料的混合物。
把頁巖放在含5%氯酸鉀的強硝酸(舒氏溶液)中浸泡數日,然後用流水將酸液完全清除,再用稀氫氧化鈉進行處理。
5.3 樣品過篩
樣品在完全分解之後,可用網孔大小在125～250μm之間的細濾網來清洗。通過進壹步用水對樣品進行清洗,使用壹系列大小不同網孔的濾網,由大到小依次進行過濾,即可從濾網上獲得標本。
5.4 標本的清洗和去礦化
在必要的時候,標本可以通過對礦物質的酸處理而進壹步得以凈化。將挑出的化石放入抗氫氟酸腐蝕的容器,然後加氫氟酸,每次只加入少量的酸,以避免突然發生劇烈反應而產生大量的氣泡,並發生酸的外溢,最終加至氫氟酸完全淹沒化石材料為止。去礦化所需時間因樣品不同而異(幾小時到數天)。樣品在脫礦化之後必須使用流水或重復水流離心過濾,完全洗去酸液(用石蕊試紙來檢驗)。
也可以用鹽酸繼續清洗,還要再次用水來完全洗去酸液。
如果中化石采自富鈣的沈積物中,應使用鹽酸進行預處理,再進行氫氟酸處理。
5.5 標本的氧化處理
對標本進行氧化處理並非都是必要的,但對於角質層碎片是有好處的。
將標本置於濃硝酸中,浸泡時間的長短依標本的情況而定。角質層標本也可通過舒氏溶液(70%硝酸中溶有飽和的氯酸鉀)的氧化作用來進行清洗,在多數情況下,它能大大縮短處理時間。氧化作用之後要用水清洗,再用5%的氨水溶液短暫浸泡,以除去可溶的氧化產物。氧化作用有破壞或完全毀壞標本的危險性,因此在處理之前要非常細心地檢查標本。在最後用水清洗後,標本就可以固定和觀察了。在觀察之前標本可以自然幹燥。
6 通過大規模酸浸法提取植物的中化石和大化石
采用大規模酸浸法通常可以將較大的化石植物碎片(中化石和大化石)從圍巖中完整地分離出來。
6.1 化石保存類型
壓型和石化的化石,包括煤化、木炭化、絲炭化以及礦化的標本在不同程度上是抗腐蝕的,它們在采用不同的酸浸法後可以保存下來。壓型標本保留了形態特征,石化標本往往保存有解剖結構。
6.2 分離技術
為了提高圍巖分離效果,可以將圍巖浸泡在不同的化學試劑中。化石壹經分離,首先用鹽酸清洗,然後再用氫氟酸,除去附著的無機物。
如果圍巖未固化,或固化十分松散,化石可以直接通過濕過濾方法獲得。
弱固結的沈積物可用稀過氧化氫分解;弱固結的粉砂巖和頁巖可用稀氫氧化鉀浸泡數日,再用30%的過氧化氫浸泡20天。
圍巖固結較好,可采用鹽酸/氫氟酸浸解法的強烈分析技術獲得化石。為避免沈積物過分破碎,把含較大化石(從幾百微米到數毫米)的圍巖分割成相對較大的塊體(2cm×2cm),放入大容量(1L)的塑料燒杯中,加鹽酸浸泡1天,然後換蒸餾水浸泡1天,把水倒掉後再加入40%的氫氟酸。由於所要處理的樣品塊體較大,完全分解並獲得化石可能需要幾天時間,在此過程中必須更換氫氟酸若幹次。殘留物要適當地攪動,壹定要謹慎進行,以免對化石造成不必要的破壞。巖石分解之後,要盡可能地把酸液都倒出來,小心不要倒出任何的殘留物。為了中和殘留物中所保留的酸,可以多次向燒杯中加入蒸餾水,待殘留物沈澱後再將水倒出。最後,使用250μm的聚酯網清洗殘留物。將＞250μm的顆粒沖洗到培養皿中,在解剖顯微鏡下觀察。使用濕的細毛筆或吸管挑取感興趣的化石,再將其轉移至其他幹凈的培養皿中。
無論是用何種化學試劑處理樣品,處理結束時都應充分水洗,直至殘留物中液體變中性(pH試紙檢驗)。在換用另壹試劑時尤其要註意。