特殊岩性实物地质资料常用保护技术方法初探

宋焕霞 戴晨元

(国土资源部实物地质资料中心)

特殊岩性实物地质资料主要指那些易挥发、易潮解、易氧化、易变质、易风化、易水化、易光化和质地松散等需要采取特殊保管条件保存的实物。

这些特殊岩性的实物地质资料主要包括：易溶解的盐碱类和石膏等、易水化的硬石膏类等、易氧化的黄铁矿类、易光化学反应的雄黄等、含泥量高的岩类、含油砂泥岩、疏松砂岩、泥质砂岩或砂质泥岩、砂泥互层、胶结疏松的砂砾岩、不成型的松散油砂等等。这些特殊实物均不适合用常规的方法保存与加工。因此，对特殊岩性实物地质资料的保管与利用包含很多技术含量，为真正达到实物地质资料科学与规范化保管，对特殊实物地质资料保护技术方法的研究与应用是不可忽略的工作内容。

一、特殊岩性实物地质资料的损坏因素

对岩矿石与标本等实物自然损坏的因素主要有：阳光、水、大气、温湿度等。由于它们的共同作用，使岩矿心、标本等实物的物理性质和化学性质逐渐发生变化，导致实物发生不同程度物理损坏、化学损坏和生物损坏现象：如：原有矿物形态和颜色与光泽的改变、碎裂、粉沫化、溶解、水化、碳酸化、氧化等。常见到有些岩石、矿物标本发生了无可挽回的损毁，如黄铁矿氧化成褐铁矿，坚硬的花岗岩变成疏松的砂土，闪闪发光的铅灰色的辉锑矿经过一段时间很容易会变成黑色，朱红色的辰砂晶体，数年之后表面会失去金刚光泽，晶体成为红色粉末状，石盐晶体会潮解逐渐变成溶液，含有钾钠钙镁的氧化物及硝酸盐硫酸盐等在大气环境中会迅速潮解。

常见岩石、标本等实物的损坏原因：

1、溶解作用：有些矿物容易被水溶解，如盐类、碱类、石膏等。空气湿度大, 它们能溶于水中，其原因是盐、碱等均为电介质，在水中能电离。

2、水化作用:有的矿物可以和水结合产生新矿物，即水化作用，如硬石膏吸水后形成石膏会使体积膨涨约10%,同时使石膏硬度降低更容易风化。

3、氧化作用：主要是含氧的水对矿物起氧化作用。如黄铁矿与含氧的水作用可生成褐铁矿。黄铁矿氧化时，坚硬的矿物成为多孔疏松、易于破坏，同时氧化过程中产生的硫酸是一种腐蚀性很强的酸，它又进一步的破坏矿物。

4、光化学反应：有的矿物在紫外线的照射下，由紫外线的能量引起矿物产生化学变化而发生损坏变质。如雄黄晶体在户外暴露下会很快发生光化学反应，使矿物晶体表面逐渐形成粉沫。

这些不同岩性的实物地质资料,抵抗自然侵蚀和破坏的能力，主要因其自身物理、化学性质稳定性的不同而差异很大，其次因保存条件的差异而各不相同，尤其那些常在室外展览陈列的实物，经阳光、空气和水等天长日久的长期风化作用极易发生变质，从而失去了供人们研究和观赏的价值。

二、保护特殊岩性实物地质资料常用的技术方法

下列所述及的技术方法，有的适合在钻探取心工作阶段，有的适合于馆（库）藏保管工作中，有的适合室外展览陈列等工作中。

1、渗透法

适用范围：主要针对质地松散岩石、矿物标本如高岭土、硅藻土、斑脱土等这类实物在外界条件作用下，很容易发生松散、瓦解等现象，需采用从里向外加固的保护法技术。

操作方法：可选用较稀的有机试剂丙稀酸乳液，用渗透法可以起到从里向外的加固作用。这种方法从外观上看，岩石标本基本上不失真对松散、非致密性的岩石、矿物的保护效果较好。

对于较为致密的矿物浸泡时间可以加长，药剂浓度的配比可依据矿物标本的松散程度来定。较致密的矿物标本，药剂浓度适当冲稀松散大一些易于渗透，其药剂浓度可适当加浓。

2、薄膜法

适用范围：盐类、碱类等易潮解的岩石、矿物标本适用于薄膜法保护。

对于一些致密岩石、矿物标本如硫化物矿物，几乎没有孔隙，采用薄膜法保护技术效果也较好。

操作方法：将矿物标本表面蒙上一层无色透明的高分子有机化合物的薄膜,使矿物标本表面与空气隔绝，防止氧化、潮解进而达到保护目的，并有一定的固结作用。从外观上基本上不影响标本的真实性，其薄膜老化后可更换新膜。

3、包埋法

适用范围：有些岩石、矿物标本在紫外光和氧的作用下会损坏变质，用渗透法和薄膜法保护时，标本的颜色和光泽要有不同程度的失真，可用包埋法保存。可以延长其寿命。

操作方法：对这类岩石、矿物标本，选用甲基丙稀酸甲酯预聚物，添加紫外线吸收剂，将矿物标本包埋在里边，经过抽真空、加温聚合成透明固体，达到保护目的。

包埋法也起到了隔绝空气的作用。基本不影响岩石、矿物标本的颜色。

包埋法不但可以长期保护岩石、矿物标本，且外形美观,坚固耐用，透明度好，色泽鲜艳，并能包埋多种矿物标本和古生物化石标本。

包埋法对黄铁矿、斑铜矿、雌黄、辰砂、辉锑矿、孔雀石、兰铜矿等保护效果较好。尤其对黄铁矿效果显著，因为黄铁矿与含氧的水作用，会生成褐铁矿同时在氧化过程中所产生的硫酸是一种腐蚀性很强的酸，可进一步破坏矿物。黄铁矿晶体被包埋之后，与含氧的水不接触了，黄铁矿就不发生氧化作用，效果较好。

对一些珍贵岩石、矿物标本，其晶形完整，晶体较小的矿物标本，也适宜用此种进行保护。

4、包裹与蜡封保鲜法

适用范围：适用一些疏松砂岩（包括油砂）、弱胶结的岩心（膏岩、盐岩）等。

这类岩矿石易发生松散、风化、潮解等现象，如缺乏特殊方法保护会造成岩心资料无法利用。疏松砂岩处理流程如果不规范，岩心采样后无法再次利用，造成岩心浪费现象严重。因此对疏松砂岩采样后必须进行包裹与蜡封保鲜处理，以尽量减少地面环境对岩样特性的改变，尽可能保持岩样的原始物性。

操作方法：采用保鲜膜或铝箔包裹在表面标注采样位置信息，并用线绳绑紧，在封蜡箱里进行反复蜡封、晾干，直至完全密封。

5、密闭冷冻保形法

适用范围：疏松砂岩岩心取出地面后，经冷冻保形技术处理后岩心，成形率高能很好地反应地下岩性的实际情况，便于对岩心样品的化验分析与研究。

操作方法：密闭冷冻保形取心技术，是将岩心取出地面后首先进行冷冻保形。在取心筒内使用塑料保形衬筒，把钻取的疏松岩心直接进人衬筒内，使其形态和结构构造坚固化，冷冻固结后，将保形衬筒沿纵向剖开，取出岩心进行采样处理。然后再进行现场处理采样。

操作时要求在剖切中将保形衬筒扶正，纵向上易于滑动，可以根据衬筒壁的薄厚升降锯片，调节其剖切深度。

冷冻工具：可选择目前广泛应用的卧式电冰柜。

冷冻方法：采用分层冷冻法，在冰柜内，利用专门设计的支架将衬筒分层放置，使衬筒与冷气大面积接触，这样冷冻速度快，冷冻效果好，并且避免衬筒相互挤压变形，而破坏岩心的结构构造。

三、结语

实物地质资料管理的首要任务是保护那些具有重要开发利用价值的实物地质资料，避免其损毁流失。实物地质资料管理不仅涉及领域广泛，而且是一项专业性、技术性很强的工作。我国在长期的地质工作中，产生了大量具有重要意义的实物地质资料，特别是近年来开展的地质大调查、海洋地质调查、极地考察等产生了许多新的具有特别重大意义的实物地质资料和特殊岩性的实物地质资料。

长期以来，对一般实物地质资料的常规保存方法已有国家或行业规范，但对特殊岩性实物地质资料的保护技术方法还需深入研究并在工作实践中探索。加强特殊岩性实物地质资料保管技术方法研究，使有效保护与充分利用相结合，是今后一个时期我国实物地质资料管理与持续利用工作中的不可缺少的重要内容。