实物地质资料保管技术方法研究综述与关键问题探讨
魏雪芳 高鹏鑫 史维鑫 王瑞红
（中国地质调查局实物地质资料中心）
摘要：实物地质资料包括岩心、标本、光（薄）片、副样等，作为地质资料的重要组成部分，是国家和社会花费巨大投入取得的宝贵信息资源，是地质工作取得的最客观的成果。实物馆藏的首要职责是确保各类实物地质资料安全、稳定、长期的保管。本文总结了岩心、标本、光薄片、地球化学副样以及一些特殊实物地质资料的保管技术方法，包括装具要求、防护措施及保管环境等。通过系统阐述实物地质资料保管的工作流程和操作规范，以期指导实物地质资料馆藏机构与保管单位妥善保管实物地质资料。
关键词：实物地质资料 保管 装具 防护措施 环境要求
前言
“实物地质资料保管”是指对实物地质资料进行必要的包装、防护，保持有利于其性状稳定的保管环境，对其保管状态进行检查与维护等工作，包括各类岩心、标本、光（薄）片、副样、样品等实物的保管。与成果资料相比，实物地质资料的体积、重量大，且不可复制，其汇交、保管成本高，有效保管实物地质资料，确保其安全、温度是馆藏机构和保管单位的首要职责。
为了规范全国实物地质资料的管理工作，国家制定了一系列的法规和技术要求，如《地质资料管理条例》《地质资料管理条例实施办法》《实物地质资料管理办法》《地质勘查钻探岩矿心管理通则》和《实物地质资料馆藏管理技术要求》等。这些法规和技术要求明确了实物地质资料的保护与管理的范围，但对保管的具体技术方法没有明确要求[1]。而实际工作中，对这些具体保管技术和操作规定，是非常急需和必要的。实物地质资料的规范化、统一化和科学化的保管是建设一流实物地质资料管理体系的基础，是实现实物地质资料信息化服务的必要前提条件[2]。
一、实物地质资料保管方式及原则
1.保管方式
实物地质资料保管方式主要分为库藏保管和埋藏保管两种方式。库藏保管指采用库房方式保管实物地质资料，确保实物地质资料在10年及以上性状保持稳定。而埋藏保管则是采用浅埋的方式保管实物地质资料，确保实物地质资料在短期内（5~10年）性状稳定。库藏保管是实物地质资料保管的主要方式，绝大多数重要的实物地质资料均保管于室内库房。
库藏保管的实物地质资料，按照保管技术要求，可分为一般实物地质资料和特殊实物地质资料。一般实物地质资料是指在常温常压，正常湿度范围内，无需特殊包装、防护措施等，能够保持物理、化学性状不变化或变化轻微，主要包括：钻探岩（矿）心、岩矿石标本、光（薄）片、地球化学副样等。特殊实物地质资料是指物理化学性质不稳定或特别珍贵，需要采取特殊包装防护措施或特定装具和保管环境，以保障其物理化学性质长期稳定的实物地质资料，例如需要密封保管的超深科学钻探岩心、特殊油气显示段岩心及原油样品，需要低温保管的冰心和海洋样品，需要防辐射条件下保管的放射性样品以及珍贵古生物标本等。
实物地质资料的保管技术主要包括装具要求、防护措施和库房保管环境要求等三个方面（图1）。
图1 实物地质资料保管技术构成
2.保管原则
实物地质资料在保管过程中，首先要保证安全生产，同时还要保障设备正常运行，以实现实物地质资料物理化学性能长期稳定的状态。
安全：保证安全是实物地质资料保管工作的基础。保管过程中，要做好库房设施设备及实物地质资料的安全检查与防护工作，及时排除隐患，保证设施完好，设备运行稳定，实物地质资料不变质、不损毁、不丢失。
稳定：稳定保管是实物地质保管的重要要求。在实物地质资料保管过程中，要维持实物地质资料各项物理、化学性状稳定，尽可能降低性状变化，确保其能够正常的使用。
长期：长期保管是实物地质资料保管的主要目标。在考虑设施设备与保管成本的同时，在确保实物地质资料安全、稳定的前提下，采取必要的措施尽可能延长实物地质资料的保管期限。
二、一般实物地质资料保管要求与技术方法
1.岩心的保管技术
岩心主要为固体矿产勘查、区域地质调查、地质科学研究、水文地质、工程地质和环境地质调查产生的一般性钻孔岩心以及海洋油气勘探开发产生的海洋钻孔岩心等。
（1）岩心装具要求
岩心装具一般是指岩心箱（或岩心盒），有木质和塑料质两种。根据岩心孔径大小的不同，岩心箱的规格也会有相应变化。在实物地质资料保管过程中所使用的岩心箱材质需要满足物理化学性能稳定、抗变形、抗风化、耐腐蚀、耐久性等要求，岩心箱服务时间一般应在20年以上。因此，建议使用塑料质或其他有利于岩心存放的装具，长期保管一般不建议使用木质岩心箱。塑料质岩心箱应为制模压塑工艺，材料建议为“高密度低压聚乙烯”，可添加增强剂（玻璃纤维、铁丝、抗韧剂、抗氧化剂等）提高其力学强度。使用木质岩心箱的，尽可能使用硬度较大的木料，并做好防虫蛀、防霉变等处理，条件允许可在岩心箱中放置防虫药物等。
岩心箱的种类和规格遵照《地质勘查钻探岩矿心管理通则》附录A中的规定，岩心箱的格槽要适宜摆放岩心，尽可能减少岩心在格槽内的晃动空间，与货架规格匹配，岩心箱的码放要便于人工搬运，适应立体存储的需要。
（2）岩心防护措施
岩心的防护措施主要指岩心从野外运输到库房后，按照统一的技术要求存入库位架之前，为实现库房内接收的不同批次、不同矿区、不同类别的岩心都具有统一整齐的装具、标识和摆放等技术要求，以满足其长期性能稳定的需要而采取的一系列处理措施。常见的防护措施如下：
A．对接收的岩心进行清点、核对，清点核对无误后，对岩心进行必要的清洁，使其表面地质特征清晰便于观察和后期的扫描数字化。同时去除原始岩心箱中的外来物质，如木屑、树叶等杂物。
B．易挥发、易潮解、易氧化和易变质的岩心，如盐类矿产、硫铁矿类等必须密封，以防止潮解或氧化变质。可采用石蜡、塑料薄膜、玻璃瓶、树脂瓶等封闭保存，或将岩心装在与岩心规格相匹配的塑料袋中，抽真空密封。
C．油气类油基泥浆取心和密闭取心井的油砂等重要油气显示段，取心后要进行清洁，之后用无色玻璃纸、油纸或者锡铂纸包好，用石蜡密封保存。
D．对于岩屑和十分破碎的岩心，对其进行清洗，在阴凉处自然晾干后，分段连同岩屑牌或岩心牌装入白色粗棉布袋内，并将布袋装入塑料袋内，做好标记；也可将岩屑装入玻璃瓶或PVC药品级塑料瓶中。
E．岩心箱在托盘上码放整齐后，在入库之前，采取加固措施，保证岩心箱在货架上的稳固，保证上架安全，可采用“U”型卡将相邻两列的岩心箱固定在一起。
F．岩心加工防护好后，以托盘为单位，放入岩心箱内，码放整齐的岩心箱外需再加盖防尘罩，一般采用耐老化、透明且具有防紫外线功能的塑料罩。
(3）岩心保管环境要求
岩心一般保管在常温常压下的库房内，库房温湿度以当地的气候条件确定最有利于长期安全保管的环境条件设置即可。可参照纸质资料库房环境要求，温湿度要求的范围略微放宽（表1）。一般，温湿度范围不宜过大，温度范围一般在5~35 ℃，最高不超过50 ℃。湿度变化范围一般为45%~60%，最大不超过80%。
表1 岩心库房的温湿度要求
2.标本的保管技术
标本主要为区域地质调查、固体矿产勘查和地质科学研究等产生的岩石标本、矿石（物）标本、岩相标本、构造标本和化石标本等。由于化石标本的保管需要特别的加工防护措施，在保管时，将其按照特殊实物进行对待。
（1）标本的装具要求
标本的装具一般是指标本箱或标本盒。标本应存放入性能稳定、抗变形、抗风化、耐腐蚀、耐久性材质的标本箱中，标本箱服务期限应在20年以上。
根据实际工作经验，可将一部分的岩心箱作为标本箱使用，即实现了库房装具的统一，又节省了标本定制、采购等成本。标本箱的规格尺寸应与货架相匹配，便于人工和叉车搬运，适应存储需要。
对于一般规格的标本（3 cm×6 cm×9 cm，8 cm×10 cm×12 cm），可装入相应规格的岩心箱内。无法装入岩心箱内的标本，应定制专门的木质、铁质标本箱。木质标本箱应选择硬度较大的木料，铁质标本箱要做好刷漆等防锈处理。
标本的加工防护措施主要是指在标本整理过程中，采取适当的技术措施，实现标本的统一、有序、长期、安全的保管要求，标识清晰便于观察和服务需要。常见的加工防护措施有以下几个方面：
A.标本整理完成后，要做防尘处理，清点、清洁后，连同标本签一同装入塑料标本袋内。塑料标本袋的材料和厚度要满足长期保管要求，一般采用防老化、透明、带密封条的塑料袋，塑料袋使用年限在20年以上。
B.装入标本袋后，将标本按顺序依次装入标本箱（或岩心箱），为便于查找，装箱过程中标签朝上。
C.易风化、易潮解、易氧化和易变质的标本，如盐类、泥页岩类、高岭土、伊利石、蒙脱石矿等标本，应装入双层密封袋密封。
D.固结程度较差的破碎状标本，如薄层页岩，使用纸袋或者布袋包装后，再放入塑料袋中。
E.对于稀土矿、软锰矿等易被污染的标本，应装入玻璃瓶或者树脂瓶内密封保存。
F.标本箱外罩防尘罩。防尘罩要求耐老化、透明且具有防紫外线功能。码放整齐的标本箱需进行加固处理，参照岩心箱的加固处理方式。
（3）标本保管环境要求
由于标本基本与岩心保存在同一个库房甚至同一个库架上，因此在实际工作操作过程中，标本的库房环境要求与岩心相同，不再赘述。
3.光（薄）片的保管
主要为区域地质调查、矿产勘查、地质科学研究等形成的光（薄）片。
（1）光（薄）片装具要求
光片装具一般是光片盒。薄片装具一般指薄片盒。光片盒、薄片盒的材质要求性能稳定、抗变形、耐腐蚀、耐老化等。一般可用木质或耐老化、不易变形的树脂质的光（薄）片盒。木质的要做好防虫蛀处理。薄片一般采用带卡槽的薄片盒，光片可选用有格子分割的百格盒，确保光（薄）片既得到固定，相互之间又留有空间。
（2）光（薄）片加工防护措施
光（薄）片的加工防护措施主要是指光薄片接收后，在统一存库之前，进行的一系列保护和处理措施，保证不同时期、不同矿区甚至不同单位移交的光（薄）片达到有序、安全、长期的统一保管状态。由于光（薄）片特别容易破碎，因此在处理过程中要特别小心，防止对光（薄）片的二次破坏。常见的光（薄）片加工防护措施如下：
A.光（薄）片整理完毕后，放入光（薄）片盒内，严禁相互接触、叠加或者挤压，防止光（薄）片存储过程中破碎或因长期接触而互相粘连。
B.对于玻璃镜片损坏但仍可以使用的薄片，需在其上包裹纸条来增加薄片长度以便放入薄片盒中。
C.光（薄）片盒存放在专门的光（薄）片柜内。光（薄）片柜避免来回或上下晃动。既保证光（薄）片避光、防虫的需要，又避免其因为柜架晃动造成光（薄）片碎裂或者脱落等二次破坏。
（3）光（薄）片保管环境要求
薄片的保管环境要求中，特别要注意保证薄片的盖玻片与载玻片粘连良好，防止盖玻片脱落。光片的保管环境要求中，特别要注意避免光片受潮或磕碰碎裂等。常见的光片、薄片的保管环境要求如下：
A.光（薄）片一般在常温下保管，温度变化不可超出0~35 ℃，相对湿度控制在30%~60％之间。
B.薄片由玻璃和环氧树脂制作，气温高或空气干燥容易造成环氧树脂老化、开裂，因此建议有条件的单位可设置恒温恒湿库房存放重要薄片，库房温度建议为2~8 ℃之间的低温库房[3]。
C.科学钻探中需要进行微生物样研究的岩心形成的薄片，一般与其生物母样样品的保管环境要求一致，即一般存放入超低温冰柜中保存，温度在-70~-90 ℃。断电会造成生物样品的腐烂，因此超低温冰柜需配备应急电源，防止冰柜断电。
4.地球化学副样的保管技术
地球化学副样（简称“副样”）是区域地球化学勘查采集的各类样品经分析测试后剩余的样品，包括水系沉积物样、岩心粉碎样、土壤样、生态样、矿区样、水样、气体样、物探样及第四系松散沉积物样等。
副样的保管技术与标本类似，在实际保管工作中可参照标本的保管技术，但副样保管过程中，需特别重注密封处理和相互隔离，避免交叉感染。
（1）副样装具要求
副样的装具的材质要求与标本装具类似，除需满足基本的材质性能稳定等特质外，还需特别注重密封性能和清洁性能。在保管工作中，一般要求将副样装入专用副样袋、广口玻璃瓶、树脂瓶或塑料瓶内，按顺序放入样品箱，摆放在副样库中。建议采用纯净度达到药品级的通用PVC塑料瓶或广口玻璃瓶保管，确保副样保管过程中密封。
（2）副样防护措施
副样在保管前，要做好干燥处理，一般采用阴干法进行干燥。副样处理完成后，装入PVC塑料瓶或广口玻璃瓶中。PVC瓶子的寿命和其厚度成正比，厚度越大，寿命越长，因此购置时除了考虑成本之外，还要考虑保管样品的期限，保管期限长的，可适当增大PVC瓶的厚度。
对于水系沉积物副样等，由于样品中金属元素的浓度值低，容易受到保管环境的影响，因此保管时确保密封性至关重要，可将塑料瓶（或广口玻璃瓶）装在塑料袋内二次封闭，确保完全密闭。
（3）副样保管环境要求
副样的保管条件一般为室温，最高温度一般不超过30 ℃，条件好的单位，可低温保管，使库房温度维持在4 ℃或以下。
水系沉积物样、岩心粉碎样、土壤样和矿区样可在常温下保管，低温保管可延长保管年限；生态样必须低温冷冻保管，温度低于-20 ℃；第四系松散沉积物样在-4℃的低温下保管，水样、气体样和物探副样一般不保管。
对于各种矿区岩矿石样，金属含量一般较高，入库密闭不好容易对库房内其他类别的副样造成污染，因此要将该类副样保管在相对独立的区域，禁止和低金属含量副样（如水系样）存放在一起，同时也应对单个副样做好包装密封。
5.海洋样品的保管
海洋样品主要来源于海洋地质调查产生的实物地质资料，主要包括：沉积物柱状样、表层沉积物样、生物样、水样、天然气水合物样、海底多金属结核、结壳和大气样等。
（1）海洋样品装具要求
海洋样品的装具较为特殊，封闭性能好、耐低温是选材料最主要的考虑因素。根据海洋样品的类别和特征，常见的装具及要求有以下几种：
沉积物样常见有沉积物柱状样和表层沉积物样两种，是研究海洋环境中各种污染物的沉积、迁移转化规律，确定海区的纳污能力，研究水体污染对海洋生物特别是底栖生物的影响，在海洋环境评价、预测和综合管理等方面具有重要的意义。沉积物柱状样和表层样是海洋样品中最主要部分，其数量亦是最多。因此，研究沉积物样品的保管技术，实现其有效保管与保管成本之间的平衡，对实际工作非常重要。
A．沉积柱状样品，均采用透明、可密封的树脂套管包装，以保证柱状样的原位性，不至于松散易位等情况的发生。根据柱状样的直径，选择套管的尺寸，一般柱状样管径（外径）应≤90 mm，特殊情况下，可根据需要采用更大管径，但应≤120 mm。柱状样的套管长度一般为1 m左右，以方便在库架上的存放，节约库架空间。部分特别加长的柱状样，可见其套管长度超过3 m。
B．表层沉积物样品，采用盒盖具备扣锁、密封功能良好的塑料盒保鲜盒包装保存，大小以能装2~3 kg沉积物为原则；拖网取样获取的大量岩石、结核、结壳等样品采用硬质塑料箱（带盖）保存，以每箱装20~30 kg为原则。
C．生物样是了解污染物在生物体内的积累分布和转移代谢规律，评估海域污染物含量及其随时间变化状况的最佳选择，是评价海域环境质量的重要参考指标。生物样品（如鱼类、贝类和藻类等）一般生活在低温高压环境中，在陆地上一般采用双层聚乙烯袋包装冷冻保存，防止其温度过高变质或腐烂。所用聚乙烯袋需满足耐超低温的环境要求。
D．水样是从海洋环境中取得的有代表性的样品，是海洋环境调查监测的第一关键环节。但水样的物理化学性质特别敏感，变化很快，且变化之后不能再反映真实的环境情况。因此，水样取出后，一般进行现场测试或者原位测试，测试完毕后直接回放到海洋中，不带回陆地入库保管。如特殊需要带会陆地保管的，可放置在药品级PVC或玻璃瓶中密封冷冻保管。
E．天然气水合物是高压低温条件下由水和天然气形成的冰态物。为保证其冰态特性，一般将获取的样品在-196 ℃的液氮罐里超低温冷冻保存。
（2）海洋样品防护措施
海洋样品的防护措施主要是指在样品分析测试取样完成后，为保证其物理化学性质的稳定而采取的一系列技术处理。由于海洋类样品受温、压、盐的影响较大，部分采样测试实验要求即时完成，根据相关技术要求在采样现场完成分样、测试和封装。
沉积物柱状样品，将套管均匀切割成两部分，使用工具切割树脂套管过程中，注意避免样品散落，避免污染样品，一半用于测试分析，一半进行密封保存。此外，一般将柱状样从顶部起截段，每段长度100 cm，最后一段须不超过100 cm，每段加盖后总长不大于105 cm。
样品需按照规定的技术要求进行防尘密封处理。表层沉积物样可装入塑料袋中密封或抽真空塑封，或装入玻璃瓶或树脂瓶中，用混合蜡密封；柱状样使用树脂塑料套管作为衬管，将样品和塑料衬管一起装入塑料袋内进行密封或抽真空塑封；岩石、多金属结核、结壳等做好防尘处理。
每个套管、盒具等装具密封完成后，要在相应的位置对其进行标识，包括标签、样品编号以及管理标签等，避免样品混乱无序。标识应清晰、易于识别和长期保存，方便查阅。
（3）海洋样品保管环境要求
海洋样品的取样成本很高，取样难度较大，原则上均应采用塑料或石蜡密封后，放入冷库进行保管。但由于冷库保管成本高，根据经费限制和项目实施需要，可以将部分柱状样和表层沉积物样中的岩石样品、结核、结壳、多金属硫化物等放置于常温库中保管，但应做好密封或防尘处理。对于放入冷库保管的，根据保管年限的长短需要，可以将样品放置于不同温度的样品库中，保管年限要求越长，冷库温度要求越低，如+10 ℃、+4 ℃、-4 ℃、-20 ℃冷库。
柱状样和表层沉积物样多保管在+4 ℃的样品库中，考虑实际冷库设备运行情况，以及样品的稳定属性，可将温度范围扩展至3~10 ℃，但不可低于0 ℃。由于解冻过程会损毁样品的属性，因此冷库保管时需绝对避免样品被过度冻藏。
大气样和带回陆地入库保管的水样，原则上应全部放入冷库保管，在-4~-20℃的环境下保管。
生物样需低温冷藏，冷藏温度应在-20 ℃以下。海洋微生物样品，需进行超低温保存，保存温度应不高于-70 ℃，建议温度为-70~-90 ℃。冷库和冷柜等冷藏设备要做好断电保护，防止生物样腐烂变质。
水合物样品，包括天然气水合物和人工合成水合物样品，一般保存在液氮罐中，液氮温度-196 ℃，定期补充液氮，保证液氮的充足。
低温样品库房，需特别注意防潮、防水，配备温湿度监测仪、除湿机、抽水泵、密封门等设备。
特殊实物地质资料指具有特殊的物理、化学性质，具有特殊研究意义、科学价值的实物地质资料。这类实物地质资料需要专门的实物库房及保管设施设备，以维持其性状稳定所需要的特定的、严格的保管环境，包括低温、超低温、高压、防辐射等。防止实物地质资料损坏，避免对人身健康和环境造成危害。
极地冰心，本着尽可能保持野外原始状态的原则进行适度的室内整理，整理以补充标识为主。整理完毕后，存放在冰柜或冷库中，保持恒温恒湿，建议温度为-24 ℃。
极地科学研究形成的岩石、矿石标本等，整理完毕后，存放在冰柜或冷库中，保持恒温恒湿，建议温度为- 24℃，或根据科学研究需要选择合适的温度。
2.超深科学钻探岩心
超深的科学钻探类岩心成本高昂、数量稀少、研究价值巨大。取样测试后剩余的岩心，应本着尽可能保持原始保管状态的原则，进行适度的整理后永久性保管。
3.油样
对获取的油样去杂脱水后装入密封玻璃瓶中，置入冰箱保存。冰箱一般采用普通家用冰箱，温度控制在-10~0 ℃之间，防止轻质组分挥发逸散。配备必要的消防设施，做好油样库房的防火工作。库房要定期通风，防止油气挥发导致的空气中油气浓度上升而带来的安全隐患。油样要注意避光，不宜暴露在阳光下直晒，以避免油样有机质成分的分解。
4.超深科学钻探岩心
对于存放在库房不进行展览展出的珍贵古生物化石标本，应保持库房内干燥，温度控制在10~30 ℃范围内，湿度控制在30%~60%之间。温度以16~18 ℃为最宜，含黄铁矿化的化石标本湿度以30%为最宜[3]。根据古生物标本的大小，选择合适的装具，古生物标本盒内可放置棉花、丝绵等柔软且化学性质稳定的物质，避免古生物标本由于碰撞震动造成的损毁或破坏。每个古生物标本盒内放置古生物标签，注明其拉丁文名称和采集信息等。
5.放射性实物
放射性实物，如岩铀矿样品，常见的处理方法为使用防腐蚀器皿储藏，放置在通风条件良好的库房，防止放射性元素过度富集。放射性实物阙值达不到危害人身健康的，应采用独立的库房保管，保证库房通风条件良好，并配有专门的检测设备实时检测其放射数值。阈值达到危害人身健康的，保管地点须远离人口聚集区（10 km），并建立专门的防辐射库房。
四、结语
库房是实物地质资料库的“居住地”。实物地质资料的长期安全稳定的保管，库房的有效运行，需要配备专业设备，借助于适宜的保管技术和专业人员，以及良好的管理制度。实物地质资料的库藏保管技术和保管理念应随着时代和科技的发展不断的更新，以更加高效的方式运行好实物地质资料库房，保管实物地质资料。
致谢
本文撰写过程中进行了广泛的调研咨询，包括地勘单位、省级地质资料馆藏机构、海洋类样品馆藏机构、油田系统实物地质资料管理部门、科研院所等，在此向提供帮助和建议的各位专家表示感谢。同时，也得到了来自地质资料管理机构的很多同仁的帮助，对他们提供的技术资料和宝贵的建设性建议，一并致谢。
参考文献
[1] 陈新宇, 韩健, 高鹏鑫. 实物地质资料管理政策研究[J]. 中国矿业, 2015, (增刊) 1: 97~98.
[2] 任香爱, 张业成, 高鹏鑫. 实物地质资料管理服务面临的形势与主要任务[J]. 中国矿业, 2015, (增刊) 1: 125~128.
[3] 何明跃, 吴淦国. 岩矿化石标本资源收集整理保存技术规程[M]. 北京: 地质出版社. 2015. 1~441.
