Ten artykuł przedstawia zestaw technik rekonstrukcji okazów kopalnych przy użyciu kompozytów z żywicy papierowej. Kompozyty te powstają poprzez połączenie papieru archiwalnego z żywicami termoplasticznymi powszechnie używanymi w laboratoriach przygotowawczych kopalień. Uzyskane lekkie kompozyty zapewniają długoterminową stabilność próbek, jednocześnie zachowując przydatność do analiz radiologicznych.
Artykuł metodologiczny
Wykorzystanie archiwalnego papieru japońskiego i żywic termoplastycznych do przygotowania skamieniałości do przechowywania, ekspozycji, transportu i radiografii
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Kozo washi to papier o jakości archiwalnej, powszechnie stosowany w konserwacji obiektów muzealnych. Ten papier można łączyć z szeroko stosowanymi klejami archiwalnymi, tworząc lekkie kompozyty z naturalnych włókien i żywicy termoplastycznej, które mogą być wykorzystywane w przygotowaniu kopalień. W przeciwieństwie do konwencjonalnych związków gipsowych, epoksydów czy metalowych podpór, kompozyty z żywicy papierowej łatwo odwracają i są wykonane z materiałów archiwalnych, dzięki czemu spełniają współczesne standardy konserwacji.
Przedstawiamy nową "Metodę Mayborna" – zestaw technik rekonstrukcji okazów kopalnych przy jednoczesnym zachowaniu przydatności do badań radiograficznych. Kompozyt z żywicy papierowej służy do wypełniania szczelin między fragmentami, wzmacniania punktów styku oraz montażu akrylowych wsporników wewnątrz próbek, tworząc wewnętrzne podpory konstrukcyjne. Preparaty przygotowane z użyciem tych kompozytów mogą wytrzymać orientację wzdłuż wielu płaszczyzn, co pozwala optymalnie obrazować podczas analiz rentgenowskich i tomografii komputerowej. Gdy próbka jest na tyle wytrzymała, by wytrzymać dotyk, można ją pakować do transportu pianką polietylenową i folią stretch, która może pozostać na miejscu podczas obrazowania rentgenologicznego.
Techniki te mogą być integrowane w całym procesie konserwacji kopalnych – od zastosowania w terenie po przygotowanie do ekspozycji. Te kompozyty są wystarczająco wytrzymałe, by utrzymać duże, ciężkie okazy, a jednocześnie mogą dopasowywać się do konturów małych, delikatnych okazów. Co ważne, techniki te mogą stabilizować materiał "sub-skamieniały", poszerzając możliwości badań nad tymi delikatnymi okazami.
Wprowadzenie
Prace paleontologiczne muszą równoważyć potrzeby badacza z długoterminową ochroną okazów 1,2. Metody nieniszczące są preferowane przy przygotowywaniu skamieniałości kręgowców do wystawy lub badań, a znaczne wysiłki włożono w opracowanie mniej inwazyjnych alternatyw dla konwencjonalnych, destrukcyjnych metod 2,3,4. Na przykład tomografia komputerowa o wysokiej rozdzielczości (CT) może być łączona z drukiem 3D, aby zminimalizować kontakt z próbkami, oferując alternatywę dla konwencjonalnego formowania/odlewania 2,5,6. Innym przykładem jest mikrotomografia oparta na synchrotronie jako niedestrukcyjna alternatywa dla próbkowania histologicznego 2,5,6,7,8. Ponadto postęp w sprzęcie i technikach sprawił, że tomografia komputerowa stała się opłacalną opcją dla coraz większych próbek 2,4,6,9.
Geologicznie młodsze okazy kenozoiku, szczególnie te z czwartorzędu, często są niepermineralizowane lub minimalnie permineralizowane ("subskamieniałości"). Z tego powodu duże skamieniałości kenozoiczne mogą być niedostatecznie reprezentowane w badaniach CT. Choć trudno jest określić, jak często okazy są wykluczane z analizy, ponieważ takie decyzje rzadko są raportowane, możliwe jest ocenienie uprzedzeń w typach skanowanych okazów, przeglądając opublikowane materiały konferencji zawodowych, które stanowią migawkę bieżących badań danej dziedziny.
Podsumowano streszczenia prezentacji z corocznych spotkań Society of Vertebrate Paleontology (SVP) z10., 2023.11. i 2024 roku12 oraz przedstawiono nowe dane z CT w 2022 roku. Prezentacje oparte wyłącznie na istniejących danych CT nie zostały uwzględnione. Gdy więcej niż jedna prezentacja korzystała z tych samych danych, uwzględniano tylko jedną prezentację. Gdy prezentacja zawierała dane z więcej niż jednego okresu geologicznego, była klasyfikowana według najstarszego zeskanowanego okazu. Nie spowodowało to, że żadne skamieniałości kenozoiczne (okazy przednowoczesne) zostały wykluczone z końcowych zestawień.
Podczas początkowej analizy danych CT prezentowanych na dorocznych spotkaniach SVP w latach 2022–2024, taksony kenozoiczne wydają się być dobrze reprezentowane (Rysunek 1). Na przykład w 2024 roku 29 prezentacji koncentrowało się na taksonach kenozoicznych, podczas gdy 34 prezentacje dotyczyły taksonów mezozoicznych. W 2023 roku liczba taksonów kenozoicznych przewyższyła liczbę taksonów mezozoicznych. Jednak dla każdego z badanych lat około jedna trzecia danych CT dla taksonów kenozoicznych dotyczy współczesnych okazów. Dodatkowo, okazy z przednowoczesnego kenozoiku to głównie mikrokręgowce, zęby lub szczególnie trwałe kości, takie jak kręgi i dalsze paliczki. Spośród 219 ankietowanych prezentacji tylko trzy dotyczyły nowych danych CT z dużych skamieniałości kenozoicznych: częściowy kieł mamuta przedstawiony w 2022 roku, humerus mamuta przedstawiony w 2024 roku (omówiony w tym badaniu) oraz czaszka Uintatherium przedstawiona w 2024 roku (Dodatek 1). Brak danych z dużych, delikatnych skamieniałości sugeruje potrzebę rozwiązania przeszkód w analizie CT tych okazów.
Rysunek 1: Prezentacje na corocznych spotkaniach Society of Vertebrate Paleontology w latach 2024, 2023 i 2022. Informacje były zbierane z streszczeń, a autorzy byli kontaktowani w celu wyjaśnienia w razie potrzeby. Prezentacje były klasyfikowane według najstarszego zeskanowanego okazu; nie usunięto żadnych skamieniałości kenozoicznych tą metodą (szczegóły w Dodatku 1 ). Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
Jedną z przeszkód w zakresie skanowania skamieniałości w CT jest trwałość; Okazy muszą wytrzymać transport, obsługę i ustawianie 1,2,9. Niektórzy badacze decydują się na medyczne tomografy komputerowe, które są zaprojektowane do tworzenia obrazów ludzkiego ciała. Medyczne skanery tomografii komputerowej pozwalają badaczom utrzymywać próbki w pozycji poziomej, co zmniejsza ryzyko uszkodzenia 3,4. Jednak medyczne tomografy komputerowe nie są w stanie objąć próbek większych niż typowy człowiek. Osoby badające duże taksony, takie jak13 czy trąbki6, zgłaszają wykluczanie próbek lub ograniczanie obrazów do częściowych skanów ze względu na ograniczenia rozmiaru medycznych tomografii komputerowej. Przemysłowe skanery tomografii komputerowej mogą pomieścić większe próbki i uzyskać obrazy o wyższej rozdzielczości niż ich medyczneodpowiedniki 3,4. Aby to osiągnąć, duże próbki są zazwyczaj ustawiane pionowo na stole obrotowym, obracając je wokół najdłuższej osi podczas skanowania przez nieruchome instrumenty9. Biorąc pod uwagę te parametry, próbki zarówno zbyt duże dla medycznych tomografów, jak i zbyt delikatne, by wytrzymać pionową orientację w przemysłowym tomografie, mogą być wyłączone z badań tomograficznych.
Kolejną przeszkodą dla tomografii komputerowej, a także dla radiografii (obrazowania rentgenowskiego) w ogóle, jest konieczność unikania materiałów silnie tłumiących. Materiały te mogą zasłaniać szczegóły lub tworzyć artefakty, które są zniekształceniami i mogą stanowić problemy podczas analizy. Materiały o wysokiej gęstości, takie jak kość i wiele minerałów, zwiększają prawdopodobieństwo powstania artefaktów utwardzania wiązek14. W większości przypadków utwardzanie wiązki tworzy "halo" wzdłuż obwodu obiektu, dając fałszywe wrażenie, że zewnętrzna krawędź ma większą gęstość niż wewnętrzna 4,14. W bardziej ekstremalnych przykładach artefakty wiązki mogą sprawić, że obiekt wydaje się mniejszy i/lub cieńszy niż rzeczywistość15. Inne materiały o silnym tłumieniu, takie jak metale, mogą tworzyć artefakty smugi lub rozbłyski gwiazd, które blokują szczegóły 2,3,4,9,16,17.
Żaden z tych artefaktów nie może być całkowicie uniknięty podczas skanowania skamieniałości, ponieważ kości kopalne są szczególnie gęste i mogą być permineralizowane14. Jednak wykluczenie niektórych materiałów z procesu przygotowania kopalin może uniemożliwić powstanie dodatkowych artefaktów. Tradycyjnie preparatorzy wzmacniali delikatne próbki materiałami takimi jak drewno, metal, związki gipsu (gips paryski, "kit wodny" itp.) i/lub dwuskładnikowe masy epoksydowe 1,2,5,18,19. Materiały te pozwalają przechowywać lub wystawiać próbki przez długi czas, ale mogą też wywołać artefakty opisane powyżej, co może ograniczać możliwość stosowania metod badań radiologicznych. Dodatkowo, próby usunięcia wypełniaczy, takich jak gips czy masy epoksydowe, mogą nieodwracalnie uszkodzić okaz20. Ruch na rzecz przygotowania skamieniałości z materiałów archiwalnych, odwracalnych 1,18,21 może rozwiązać przeszkody zarówno w transporcie, jak i obrazowaniu.
Kozo washi to rzemieślniczy japoński papier używany do tworzenia takich tradycyjnych przedmiotów, takich jak wiszące zwoje i przesuwne drzwi 22,23,24. Ten artykuł jest przydatny w konserwacji artefaktów i obiektów historii naturalnej ze względu na swoją wytrzymałość i elastyczność23. Żywice termoplastyczne są również szeroko stosowane w pracach konserwatorskich. Na przykład akrylowe "szkło" (poli[metakrylan]) jest uważane za materiał obojętny21. Różne inne żywice termoplastyczne (B-72, B-76, B-98 itd.) są powszechne w laboratoriach przygotowania kopalin 1,18,20,25,26.
Eksperymenty łączące papier kozo z żywicami termoplastycznymi zaowocowały materiałami kompozytowymi, które mogą zastąpić stosowanie związków gipsowych i masy epoksydowej w próbkach stabilizujących 23,27,28,29. Ten kompozyt z naturalnych włókien w matrycy żywicy może być użyty do tworzenia "bandaży" z wypełnianiem szczelin, podkładem i nałożeniem na warstwę. Kompozyt można również łączyć z akrylowymi podporami, tworząc alternatywę dla wzmocnień wykonanych z drewna lub metalu. Metody te odpowiadają na problemy zarówno w długoterminowej ochronie, jak i badaniach paleontologicznych: metoda jest odwracalna, a materiały są lekkie, archiwalne klasy 23,27,28 oraz radiolucentne (nie zakłócają obrazowania rentgenowskiego ani tomografii)30.
Na potrzeby poniższych protokołów klej to żywica termoplastyczna rozpuszczana w acetonie lub etanolu, zazwyczaj w stosunku 1:1, tworząca roztwór o wysokiej lepkości do "sklejania" dwóch fragmentów. Środek konsolidacyjny to bardziej rozcieńczony roztwór żywicy termoplastycznej w acetonie lub alkoholu (stosunek 1:4 lub 1:5), który jest stosowany na próbkę w celu jej utwardzenia lub zastygnięcia w25,26. Papier jest oceniany według wagi, która wyraża się w gramach na metr kwadratowy (GSM). Prosimy zapoznać się z Tabelą materiałów, aby uzyskać pełną listę materiałów z dostawcami.
Protokół
1. Bandaże wewnętrzne (podkład)
UWAGA: Ta metoda wzmacnia szczelinę między dwoma fragmentami bez wpływu na zewnętrzny wygląd próbki (rysunek 2A).
- Wybierz najlepszy papier kozo do aplikacji.
UWAGA: Gruby papier (30-50 GSM) doda największej wytrzymałości dużym powierzchniom. Cienki papier (≤ 15 GSM) najlepiej sprawdza się w ciasnych przestrzeniach. - Ułóż narzędzia: papier, pęsetę, klej, środek zwalający, aceton i wybrane narzędzia. Rozłóż więcej wymazów i/lub wykałaczek, niż prawdopodobnie jest potrzebne (zobacz Tabelę materiałów dla przykładów).
- Określ rozmiar potrzebnego opatrunku: powinien on odpowiadać długości szwu między dwoma fragmentami i mieć szerokość 0,5-2,0 cm.
- Rozerwij papier, zamiast go tnąć, na odpowiedni rozmiar. Postrzępię brzegi delikatnie pociągając włókna. Sprawdź dopasowanie papieru przed dalszą pracą.
- Nałóż warstwę kleju na docelowy obszar skamieniałości.
UWAGA: Klej zawierający aceton lub etanol jest łatwopalny; Trzymaj się z dala od płomieni. Może powodować podrażnienie dróg oddechowych; Używaj w dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Może także podrażniać oczy i/lub skórę; Unikaj kontaktu i używaj środków ochrony osobistej. - Naklej papier na klej. Trzymaj go mocno, zachęcając klej do wniknięcia w teksturę skamieniałości. Jeśli przestrzeń jest zbyt mała, by używać palców, przytrzymaj papier na miejscu za pomocą narzędzia, takiego jak wykałaczka, bambusowy szaszłyk lub pęseta (rysunek 2B).
- Użyj wykałaczki, wymazu nasączonego acetonem lub pędzla nasączonego acetonem, aby wprowadzić włókna wokół krawędzi papieru w fakturę skamieniałości (Rysunek 2C).
- Jeśli to możliwe, nasącz papier środkiem konsolidacyjnym; Zazwyczaj wystarczy 1 lub 2 krople na centymetr kwadratowy. Pozwól opatrunkom wyschnąć przed przeniesieniem próbki lub nałożeniem kolejnych warstw.
UWAGA: Środek konsolidacyjny zawierający aceton lub etanol jest łatwopalny; Trzymaj się z dala od płomieni. Może powodować podrażnienie dróg oddechowych; Używaj w dobrze wentylowanym pomieszczeniu. Może także podrażniać oczy i/lub skórę; Unikaj kontaktu i używaj środków ochrony osobistej.
Rysunek 2: Demonstracja zastosowania bandażu wewnętrznego w kości udowej mamuta. (A) Ilustracja umieszczenia bandażu wewnętrznego na kości trawekowej. (B) Używanie pęsety do nakładania grubego papieru kozo na linię kleju. (C) Używanie patyczka watowego nasączonego acetonem do wygładzania włókien papieru w kość trabekularną. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
2. Bandaże zewnętrzne (na zewnątrz)
UWAGA: Ta metoda wzmacnia szwy i uszczelnienia w kruszyących się krawędziach delikatnego materiału (Rysunek 3A). Naprawa może być widoczna.
- Wybierz najlepszy papier kozo do aplikacji.
UWAGA: Gruby papier (30-50 GSM) doda największej wytrzymałości dużym powierzchniom. Cienki papier (≤15 GSM) najlepiej sprawdza się w ciasnych przestrzeniach. - Ułóż narzędzia: papier, pęsetę, klej, środek zwalający, aceton i wybrane narzędzia. Rozłóż więcej wymazów i/lub wykałaczek, niż prawdopodobnie jest potrzebne (zobacz Tabelę materiałów dla przykładów).
- Określ rozmiar potrzebnego opatrunku: powinien mieć długość szwu między dwoma fragmentami i szerokość 0,25-1,0 cm.
- Rozerwij papier, zamiast go tnąć, na odpowiedni rozmiar. Postrzępię brzegi delikatnie pociągając włókna. Sprawdź dopasowanie papieru przed dalszą pracą.
- Nałóż szeroką, cienką warstwę kleju na docelowy obszar na skamieniałości.
- Umieść papier pęsetą (rysunek 3B).
UWAGA: Praca na papierze będzie dostępna przez 1-2 minuty. - Użyj wykałaczki, wymazu nasączonego acetonem lub pędzla nasączonego acetonem, aby delikatnie wcisnąć papier w kontury próbki i wygładzić włókna na krawędziach papieru (rysunek 3C). Jeśli narzędzie zaczyna się przyklejać do materiału, odłóż je na bok i zacznij używać nowego narzędzia.
- Eliminuj pęcherzyki powietrza w momencie ich powstawania, używając boku wykałaczki, aby przesunąć je w stronę krawędzi bandaża.
- Gdy papier jest już na miejscu, nasącz go środkiem konsolidacyjnym; Zazwyczaj wystarczy 1 lub 2 krople na centymetr kwadratowy. Pozwól wyschnąć przed przeniesieniem próbki.
Rysunek 3: Demonstracja zastosowania zewnętrznego opatrunku na kręgu mamuta. (A) Ilustracja umieszczenia bandażu zewnętrznego na kości korowej. (B) Używanie pęsety do nakładania cienkiego papieru kozo na plamkę kleju. (C) Używanie drewnianej wykałaczki do wciśnięcia papieru w kontury kości korowej. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
3. Patches
UWAGA: Ta metoda pokrywa niewielkie pęknięcia i szczeliny na zewnątrz skamieniałości. Rozważ zagłębienie łaty zamiast dopasowywania jej do powierzchni, aby załatki były wyraźnie widoczne w przyszłych formach/odlewach (rysunek 4A).
- Ułóż narzędzia: papier, pęsetę, klej, środek zwalający, aceton i wybrane narzędzia. Rozłóż więcej wymazów i/lub wykałaczek, niż prawdopodobnie jest potrzebne (zobacz Tabelę materiałów dla przykładów).
- Wybierz gruby papier kozo (30-50 GSM) do tego zastosowania. Rozerwij papier, zamiast go ciąć, na ogólny kształt szczeliny, tylko nieco większy (rysunek 4B). Postrzępię brzegi delikatnie pociągając włókna. Sprawdź dopasowanie papieru przed dalszą pracą.
- Nałóż klej na wewnętrzną krawędź szczeliny na próbce.
- Umieść papier pęsetą.
UWAGA: Praca na papierze będzie dostępna przez 1-2 minuty. - Użyj pęsety lub wykałaczki, aby delikatnie wcisnąć papier w szczelinę, tak aby krawędzie papieru zahaczyły o klej (rysunek 4C). Wygładzaj włókna na zewnątrz wykałaczką, wymazem namoczonym w acetonie lub pędzlem namoczonym w acetonie. Jeśli narzędzie zaczyna się przyklejać do materiału, odłóż je na bok i zacznij używać nowego narzędzia.
- Gdy papier jest już na miejscu, nasącz go środkiem konsolidacyjnym; Zazwyczaj wystarczy 1 do 2 kropel na centymetr kwadratowy. Pozwól wyschnąć przed przeniesieniem próbki.
- Gdy kompozyt wyschnie, dodaj dodatkowe warstwy, jeśli to konieczne.
Rysunek 4: Demonstracja aplikacji plastrów na kręgu mamuta. (A) Ilustracja rozmieszczenia łatek poniżej zewnętrznej płaszczyzny powierzchniowej. (B) Sprawdzenie rozmiaru plastry z papieru kozo w odniesieniu do miejsca wymagającego naprawy. (C) Użycie pęsety do zagłębienia łaty przez wciskanie go pod zewnętrzną powierzchnią skamieniałości. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
4. Tworzenie stanowiska roboczego do budowy podkładek i wsporników
- Wybierz worek polietylenowy o pożądanym rozmiarze.
- Wybierz materiał do wykonania tacy, taki jak drewno, pianka polietylenowa lub faliste folia. Przytnij materiał na rozmiar, który zmieści się w worku polietylenowym.
- Włóż tackę do woreczka i zamknij ją. Zwiększ jedną stronę worka i przyklej ją taśmą do spodu tacy, aby uzyskać napiętą górną powierzchnię (rysunek 5).
Rysunek 5: Typowe miejsce pracy. (A) Słoik z wykałaczkami i patyczkami watowymi. (B) Butelka z polietylenem wysokiej gęstości (HDPE) z acetonem. (C) Butelka z klejem HDPE. (D) Butelka HDPE z płynem konsolidacyjnym. Gumki poprawiają chwyt przy otwieraniu butelki. (E) Dobre pęsety. (F) Gruby papier kozo. (G) Płócienna torba wypełniona piaskiem do pozycjonowania okazów. (H) Nożyczki. (I) Stanowisko robocze wykonane z pianki polietylenowej wewnątrz worka polietylenowego. (J) Bambusowy szpikul. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
5. Tworzenie podkładek
UWAGA: Podkładki można przygotować wcześniej, aby były gotowe do użycia w razie potrzeby (Rysunek 6A). Przechowuj je w sztywnym pojemniku, aby zachować ich kształt.
- Wybierz gruby papier kozo (30-50 GSM) do tego zastosowania. Zamiast go ciąć, rozrywaj papier kozo na kawałki o wymiarach 1 cm x 2 cm.
- Ułóż narzędzia: stanowisko robocze, papier, wykałaczki, klej, środek konsolidacyjny, aceton (patrz Tabela materiałów dla przykładów). Zobacz kroki 4.1 do 4.3, aby uzyskać instrukcje dotyczące tworzenia stacji roboczej.
- Owiń szczelnie kawałek papieru wokół nowego, czystego wykałaczki (rysunek 6B). Zsuń powstałą tubkę z wykałaczki i umieść ją na stanowisku roboczym.
- Nasyć tubki papieru środkiem konsolidacyjnym, 2 lub 3 krople na podkładkę, i pozwól im wyschnąć.
Rysunek 6: Tworzenie podkładu. (A) Podkładki przeznaczone na przyszłe wykorzystanie. (B) Zwijanie grubego papieru kozo wokół wykałaczki, aby uformować podkładkę. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
6. Tworzenie akrylowych wsporników
UWAGA: Akrylowe wsporniki można wykonać wcześniej, aby były gotowe do użycia, gdy zajdzie taka potrzeba.
- Określ potrzebny rozmiar.
- Jeśli wcześniej tworzysz uniwersalne wsporniki, zrób różne wsporniki o szerokości 1 cm i długości 3-5 cm.
- Jeśli tworzysz wspornik dla konkretnego preparatu, zmierz wysokość przestrzeni, w której zostanie umieszczony amortyzator (patrz krok 8.1, aby szczegóły dotyczące ustawienia rozporu omówić). Odejmij 0,5 cm od tego wymiaru, aby określić potrzebną długość. Wybierz szerokość 1-2 cm, tak szeroką, jak łatwo można ją ustawić na miejscu.
- Wytnij akryl na potrzebny rozmiar (rysunek 7A). Jeśli używasz akrylu w arkuszu, tnij piłą. Jeśli używasz prętów akrylowych, naciń metalowym pilnikiem i potem zatrzaskaj.
UWAGA: Akryl pęka w sposób skrzyżowany podczas cięcia lub pęknięcia. Zakładaj ochronę oczu i piluj ostre krawędzie, aby zapobiec urazom. - Ułóż narzędzia: stanowisko robocze, papier, akryl przycięty na odpowiedni rozmiar, klej, środek konsolidacyjny, aceton (zobacz przykłady w Tabeli materiałów ). Zobacz kroki 4.1 do 4.3, aby uzyskać instrukcje dotyczące tworzenia stacji roboczej.
- Rozerwij gruby papier kozo (30-50 GSM), zamiast go ciąć, na prostokąt wystarczająco duży, by owinąć wspornik, zostawiając na każdym końcu 1-2 cm (rysunek 7B).
- Nałóż szeroką, cienką warstwę kleju na jedną stronę papieru. Owiń go wokół kolumny i mocno trzymaj na miejscu. Upewnij się, że papier przylega do siebie.
- Umieść wspornik na stanowisku roboczym, szwij w dół. Nasyć papier środkiem konsolidacyjnym, 3 lub 4 krople na cal liniowy, i pozwól mu wyschnąć.
- Użyj nożyczek, aby pociąć końce kompozytowej folii na "pudełkowe klapki" (rysunek 7C).
- Rozchyl klapy. Nałóż klej zarówno na odsłonięty koniec akrylowego wspornika, jak i na kompozytowe klapki.
- Na końcu naklej cienki papier kozo (≤ 15 GSM), zakrywając odsłonięty akryl i utrzymując kształt flary. Upewnij się, że akryl jest całkowicie otoczony materiałem kompozytowym (rysunek 7D).
Rysunek 7: Tworzenie akrylowego wspornika. (A) Cięcie akrylowej płyty na sekcje. (B) Fragment akrylu z ilością grubego kozo potrzebnego do owijania. (C) Dodatek na końcu wspornika był cięty na "klapy skrzynkowe", a następnie rozszerzał się. (D) Cienki papier kozo przymocowany do odsłoniętego akrylu i klap pudełek za pomocą kleju. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
7. Montaż podkładek (wypełnianie szczelin)
UWAGA: Ta metoda wypełnia duże luki wewnątrz/na zewnątrz skamieniałości. Rozważ zagłębienie naprawy zamiast dopasowywania jej do powierzchni, aby naprawa była wyraźnie widoczna w przyszłych replikach (Rysunek 8A).
- Ułóż narzędzia: papier, podkładki, pęsetę, klej, środek konsolidacyjny, aceton oraz wybrane narzędzia. Rozłóż więcej wymazów i/lub wykałaczek, niż prawdopodobnie jest potrzebne (zobacz Tabelę materiałów dla przykładów). Zobacz kroki 5.1 do 5.4, aby uzyskać instrukcje wykonania podkładek.
- Stwórz bazę dla materiału wypełniającego (rysunek 8B), nakładając plaster wewnętrzny (patrz kroki 1.1 do 1.8) lub plaster (patrz kroki 3.1 do 3.7). Pozwól wyschnąć.
- Stwórz strukturę "plastra miodu" z podkładkami.
- Przytnij każdą podkładkę tak, by pasowała do szczeliny, ale nie za powierzchnię skamieniałości.
- Stawiaj każdą podkładkę po kolei. Nałóż klej na jeden koniec podkładki i przyklej ją pęsetą (rysunek 8C).
- Dodaj klej do plastra miodu, dbając o to, by część kleju wsiąkała w puste wnętrze podkładek (rysunek 8D). Pozwól klejowi wyschnąć.
- Przykryj plaster miodu zewnętrznym bandażem "gontami".
- Używaj krótkich bandaży, aby zakryć jedną część na raz. Zostaw przestrzeń między bandażami; kolejna warstwa będzie przesunięta (jak gonty dachowe), aby wzmocnić naprawę (rysunek 8E).
- Gdy pierwszy zestaw bandaży wyschnie, przykryj przestrzenie między nimi drugim zestawem, nakładając na krawędzie (rysunek 8F).
- Nałóż dodatkowe warstwy bandaży, aż wypełnienie szczeliny stanie się nieprzezroczyste (rysunek 8G).
Rysunek 8: Demonstracja wypełnienia szczeliny w kości udowej mamuta. (A) Ilustracja umiejscowienia wypełnienia szczeliny. Zwróć uwagę na naprzemienne, przesunięte opatrunki na zewnętrznej powierzchni naprawy. (B) Łata zagłębiana w szczelinie. (C) Podkładki umieszczone prostopadle do łaty za pomocą kleju. (D) Klej nałożony na podkładki, aby wypełnić puste miejsca. (E) Gruby kozo nałożony na warstwę podkładki. Naprzemienne ustawianie dodaje siły. (F) Gruba warstwa kozo pokrywająca szczeliny w warstwie podstawowej. (G) Wypełnienie szczeliny po 24 godzinach suszenia. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
8. Montaż akrylowych wsporników
UWAGA: Najpierw określ, czy potrzebny jest asystent. Manewrowanie dużymi okazami może wymagać dwóch lub więcej preparatorów.
- Określ idealne miejsce na kolumnę. Wybierz miejsce nośne, gdzie każdy koniec wspornicy może przylegać do próbki.
UWAGA: Niektóre okazy mogą wymagać wielu wsporników. - Ułóż narzędzia: papier, wsporniki, pęsetę, klej, środek konsolidacyjny, aceton oraz wybrane narzędzia. Rozłóż więcej wymazów i/lub wykałaczek, niż prawdopodobnie jest potrzebne (zobacz Tabelę materiałów dla przykładów). Zobacz kroki 6.1 do 6.9, aby uzyskać instrukcje dotyczące wykonania wsporników.
- Nałóż klej na wybrane miejsce. Umieść wspornik, a następnie użyj wykałaczki, wymazu nasączonego acetonem lub pędzla nasączonego acetonem, aby wcisnąć rozszerzone krawędzie w powierzchnię skamieniałości. Jeśli narzędzie zaczyna się przyklejać do materiału, odłóż je na bok i zacznij używać nowego narzędzia. Nałóż dodatkowy klej na podstawę wspornika i pozwól jej wyschnąć przez co najmniej kilka godzin przed dalszym montażem (Rysunek 9A).
- Sprawdź wspornik, aby upewnić się, że jest dobrze osadzony. Nałóż klej na wolny koniec wspornika.
- Umieść kolejny fragment skamieniałości, współpracując z asystentem w razie potrzeby. Dodaj worki z piaskiem lub bloki piankowe w razie potrzeby, aby utrzymać go na miejscu (rysunek 9B).
- Gdy kolumna i nowe fragmenty są stabilne, użyj wykałaczki, wymazu nasączonego acetonem lub pędzla nasączonego acetonem, aby wcisnąć rozszerzony koniec kolumny w powierzchnię skamieniałości. Jeśli narzędzie zaczyna się przyklejać do materiału, odłóż je na bok i zacznij używać nowego narzędzia.
- Należy zastosować bandaże wewnętrzne lub zewnętrzne w razie potrzeby, aby każdy koniec wspornika był w pełnym kontakcie z próbką. Należy zastosować bandaże wewnętrzne lub zewnętrzne w razie potrzeby, aby ustabilizować nowo ułożone fragmenty. Pozwól wspornikom i bandażom wyschnąć co najmniej 24 godziny przed zdjęciem tymczasowych podpor (rysunek 9C) lub przeniesieniem próbki.
Rysunek 9: Demonstracja montażu akrylowych wsporników w kości ramiennej mamuta. (A) Wspornik umieszczony w obszarze brakującej kości trabekularnej. Klej schnął przez 24 godziny, zanim przeszedł do kolejnego etapu. (B) Na kolumnę nałożono klej, a nowy fragment kości został umieszczony. Bloki piankowe podtrzymują konstrukcję, podczas gdy klej się utrwala, a wzdłuż szwów dodano zewnętrzne bandaże. (C) Piankowe podpory zostały usunięte po kilku dniach. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
9. Tworzenie pędzla do stipple
UWAGA: Pędzelka do stipple jest narzędziem opcjonalnym, którego niektórzy preparatorzy wolą używać podczas nakładania bandaży.
- Wybierz wąski pędzel z miękkim włosiem.
- Ułóż narzędzia: pędzel, nożyczki, taśmę maskującą (zobacz przykłady Tabela materiałów ).
- Przytnij włosie do długości 5-10 mm (rysunek 10A).
- Okryj metalowe krawędzie taśmą maskującą, aby zapobiec przypadkowemu uszkodzeniu próbek (rysunek 10B).
- Używaj szczoteczki podczas nakładania bandażu (patrz kroki 1.1-1.8 i 2.1-2.9). Po nałożeniu papieru kozo na klej, zanurz włosie pędzla w acetonie. Używaj lekkich ruchów wściekania, aby wcisnąć papier w powierzchnię skamieniałości (rysunek 10C).
Rysunek 10: Tworzenie pędzla ze stipple . (A) Włosie pędzla i para typowych nożyczek biurowych. (B) Taśma maskująca pokrywa metalową część pędzla. (C) Demonstracja używania pędzla w ruchach oklepania do wciśnięcia papieru kozo w klej na miednicy ogroma. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
10. Tymczasowe pasy stabilizujące
UWAGA: Ta metoda służy do tworzenia tymczasowych pasków, które mogą trzymać dwa próbki razem lub zapobiegać przesuwaniu luźnych elementów podczas przygotowania, obsługi lub transportu.
- Ułóż narzędzia: papier, stanowisko robocze, klej, środek konsolidacyjny, aceton oraz wybrane narzędzia. Rozłóż więcej wymazów i/lub wykałaczek, niż prawdopodobnie jest potrzebne (zobacz Tabelę materiałów dla przykładów). Zobacz kroki 4.1-4.3, aby uzyskać instrukcje dotyczące tworzenia stacji roboczej.
- Wybierz dwa miejsca na okazie, które będą służyć jako punkty kotwiczenia, do których przymocuje się pasek transportowy.
- Zmierz odległość między dwoma punktami kotwiczenia. Pomnóż odległość przez 2, aby obliczyć długość paska.
- Zamiast go ciąć, rozerwij gruby papier kozo (30-50 GSM) na pasek o długości obliczonej w kroku 10.3 i szerokości około 1-2 cm. Postrzępię brzegi delikatnie pociągając włókna.
- Skręć środek paska w strukturę przypominającą linę, pozostawiając płaski kotwicę na każdym końcu (Rysunek 11A). Przyłóż pasek do stanowiska roboczego, nałóż środek konsolidacyjny na skręconą część, 1-2 krople na cal liniowy. Pozwól paskowi wyschnąć.
- Nałóż klej na jedną kotwicę, wciśnij ją w jeden z punktów kotwiczenia i przytrzymaj na miejscu przez co najmniej 1 minutę. Pozwól paskowi wyschnąć co najmniej godzinę.
- Nałóż klej na wolną kotwicę, naciągnij pasek, wciśnij kotwicę w punkt zakotwiczenia i przytrzymaj na miejscu przez co najmniej minutę. Pozwól paskowi wyschnąć co najmniej godzinę (Rysunek 11B).
- W razie potrzeby należy założyć dodatkowe paski, upewniając się, że tymczasowo przymocowana część jest zabezpieczona (Rysunek 11C).
Rysunek 11: Demonstracja zastosowania pasa transportowego na kości ramiennej mamuta. (A) Skręcanie grubego kozo w pas transportowy. (B) Pas transportowy na miejscu. (C) Dłuższe pasy transportowe mogą owinąć się wokół okazów, jeśli zajdzie taka potrzeba. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
11. Pakowanie próbek do transportu i tomografii komputerowej
- Określ najprostszy kształt, który mieści okaz (rysunek 12A). Pękanie występuje, gdy ciśnienia są rozłożone nierównomiernie, dlatego wybieraj kształt o jak najmniejszej liczbie płaszczyzn i wierzchołków. Jeśli próbka będzie ustawiona pionowo, użyj pianki o najwyższej gęstości dostępnej na "dole" preparatu, aby zmniejszyć ruchy podczas obrazowania.
- Ułóż narzędzia: bloki i arkusze z pianki polietylenowej, folię stretch z polietylenu, taśmę papierową o niskiej przyczepności ("taśma malarska"), drewnianą płytę (przykłady w tabeli materiałów ).
- Do wypełniania jam, pustek i obszarów wklęsłych używaj pianki polietylenowej o wysokiej gęstości, zamkniętej warstwie chemicznej. Przytnij bloki piankowe na odpowiedni rozmiar, a następnie przymocuj je folią rozciągającą z polietylenu i/lub taśmą malarską. Dodawaj warstwy w razie potrzeby (rysunek 12B). Nie nakładaj na "dół" wielu luźnych warstw; " Pojedyncza warstwa gęstej pianki zmniejsza ruch podczas obrazowania.
- Gdy kształt będzie przypominał kształt wybrany w kroku 11.1, owiń próbkę szczelnie warstwami pianki płatnej, pamiętając, by nie narastać warstw na "dole". Użyj folii stretch i/lub taśmy, aby utrzymać każdą warstwę na miejscu (rysunek 12C).
- Zapisz ważne informacje, takie jak "ten koniec", na taśmie w widocznych miejscach. Owiń okaz mocno ostatnią warstwą folii stretch (rysunek 12D).
- Stwórz drewnianą podstawę, przycinając deskę na odpowiedni rozmiar. Przyklej piankę z arkusza do płyty. Podczas transportu trzymaj preparat przypięty do deski za pomocą folii stretch (rysunek 12E).
Rysunek 12: Demonstracja pakowania transportowego z pomocą mamuta ramiennego. (A) Przykłady redukujących płaszczyzn i wierzchołków próbki. Kość kończyny można zredukować do kształtu cylindra. Żuwaczkę trąbkową można zredukować do zmodyfikowanego kształtu piramidy. (B) Wypełnianie wgłębień blokami pianki o wysokiej gęstości, przyciętymi na odpowiedni rozmiar i przymocowanymi folią stretch. (C) Szczelnie owinięcie próbki w piankę płatną. (D) Trzy warstwy folii stretch zabezpieczające paczkę. (E) Trzymanie okazu przypiętego do deski utrzymywało jego stabilność i ułatwiało przenoszenie. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
12. Usuwanie kompozytu z żywicy papierowej
- Ułóż narzędzia: waciki, patyczki, pęsetę i aceton (patrz Tabela materiałów dla przykładów).
- Namocz wacik w acetonie. Dotknij wacikiem do naprawy kompozytu z żywicy papierowej i przytrzymaj go na miejscu przez 2-3 minuty (rysunek 13A).
UWAGA: Powtarzająca się lub długotrwała ekspozycja na aceton może uszkodzić skórę. Rozważ użycie środków ochrony osobistej. - Zacznij delikatnie poruszać wacikiem w ruchach wiru, zachęcając aceton do przenikania kompozytu. Okresowo podnosz wacik i sprawdzaj, czy kompozyt zmiękł.
- Gdy kompozyt zmięknie, zacznij przesuwać wacik od krawędzi naprawy w kierunku środka, aż zacznie się unosić (Rysunek 13B).
- Gdy krawędzie zaczną się unosić, namocz patyczek w acetonie i kontynuuj przesuwanie, aby oddalić kompozyt od skamieniałości. Ponownie nałóż aceton w razie potrzeby, aby kompozyt pozostał miękki (rysunek 13C).
- Kompozyt powinien być czysto oddzielony od skamieniałości (rysunek 13D). Jeśli materiał skamieniały zacznie wydostawać się z materiału kompozytowego, nałóż dodatkowy aceton.
- Po usunięciu kompozytu namocz świeży wymaz w acetonie, aby usunąć wszelkie pozostałości. Nie zrywaj żadnych pozostałych włókien; Kontynuuj delikatne wymazy, aż zostaną usunięte.
- Pozwól miejsca wyschnąć przed przeniesieniem próbki lub nową naprawą.
Rysunek 13: Demonstracja usuwania kompozytów z żywicy papierowej z miednicy mamuta. (A) Trzymając wacik nasączony acetonem na kompozycie wybranym do usunięcia. (B) Przesuwanie krawędzi kompozytu, aby sprawdzić, czy się poluzował. (C) Przetarcie krawędzi kompozytu wacikiem nasączonym acetonem, aby zachęcić go do podnoszenia. (D) Kompozyt został usunięty z okazu. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
Wyniki
Opisane powyżej protokoły zostały wdrożone na próbce WACO 1000 z użyciem roztworu 1:4 B-72 w acetonie jako substancji konsolidacyjnej, roztworu 1:1 B-72 w acetonie jako kleju26, papieru 9 GSM jako "thin kozo" oraz papieru 41 GSM jako "thick kozo". Punkty kontaktu wzmacniano zarówno bandażami wewnętrznymi, jak i zewnętrznymi. Pustki w kości korowej wypełniano kombinacją bandaży i podkładek, tworząc dodatkowe punkty styku między fragmentami.
Aby zapobiec zapadaniu się rozciany, w centrum jamy zainstalowano wspornik. Fragmenty nie ułożyły się w jednej części z powodu procesów tafonomicznych, które zniekształcały kość; Druga wspornica zapewniała, że kość korowa utrzymywała pozycję po obu stronach powstałej szczeliny. Wsporniki zostały wycięte z arkusza akrylowego "szkła" pozostałego po budowie wystawy muzealnej. Owinięcie wsporników kompozytem pozwalało im utrzymać pozycję w próbce, a także chroniło próbkę przed ostrymi krawędziami po cięciu akrylu.
Po rekonstrukcji okaz był w stanie wytrzymać obsługę i orientację pionową bez uszkodzeń (rysunek 14A). Aby spakować okaz do transportu, personel muzeum wybierał materiały na podstawie odległości, jaką okaz pokonałby, oraz ilości manipulacji potrzebnej do jego położenia. Personel kontrolował okaz przed i po każdej wyprawie badawczej, aby monitorować ewentualne uszkodzenia podczas transportu.
Okaz został sfotografowany w klinice weterynaryjnej Cameron Park Zoo (CPZ) w Waco w Teksasie, przy użyciu przenośnego generatora rentgenowskiego oraz bezpośredniego cyfrowego systemu radiograficznego. Aby przygotować się do krótkiego transportu (3,7 km), okaz był owinięty w worek z polietylenu, a następnie przywiązywany do drewnianej deski folią stretch z polietylenu. Po przybyciu próbki do placówki była wyjmowana z drewnianej deski, wyjmowana z worka, a następnie umieszczana poziomo na bezprzewodowym panelu detektora cyfrowej radiografii. Pianka polietylenowa i taśma papierowa o niskiej przyczepności podtrzymywały pozycję próbki podczas obrazowania (rysunek 14B). Zdjęcia zostały wykonane z napięciami 75 kV i 3,0 mA. Mały fragment (< 1 cm2) odłamał się od okazu podczas transportu powrotnego. Fragment został ponownie przymocowany i wzmocniony zewnętrznym bandażem po zwróceniu okazu do muzeum.
Następnie okaz został sfotografowany w Laboratorium Wysokorozdzielczej Tomografii Rentgenowskiej Uniwersytetu Teksasu (UTCT Lab) w Austin, Teksas, za pomocą skanera i detektora płaskiego. Aby przygotować się do dłuższego transportu (162,5 km), na jedną część próbki wymagającą dodatkowego wsparcia założono taśmy transportowe z żywicy papierowej. Puste przestrzenie i wgłębienia wypełniano blokami z pianki polietylenowej, które wycięto na odpowiedni kształt i utrzymywano na miejscu folią stretch z polietylenu. Okaz był następnie pokrywany warstwami folii polietylenowej, przymocowanych folią stretch i taśmą papierową o niskim klejeniu. Folia stretch utrzymywała okaz przypięty do drewnianej deski podczas transportu. Gdy okaz dotarł do placówki, został usunięty z tablicy. Zachowając okaz owinięty, następnie umieszczano go pionowo wewnątrz akrylowego cylindra (rysunek 14C) i stabilizowano pianką żywiczną fenolową ("pianka florystyczna"). Wykonano cztery skany objętościowe (225 kV, 0,31 mA, filtr wstępny z mosiężnej płyty) z odległością źródło-obiekt 611,27 mm i odległością źródło-detektor 899,209 mm. Wielkość woksela wynosiła 136,0 μm, a łącznie wyprodukowano 6025 plasterków. Okaz pozostawał pionowy prawie 25 godzin, zanim został przywrócony do pozycji poziomej. Podczas tej drugiej wyprawy okaz nie doznał uszkodzeń podczas transportu, obrazowania ani rozpakowania podczas powrotu.
Na zwykłych zdjęciach rentgenowskich z CPZ większość napraw kompozytowych nie jest widoczna. Niektóre obszary z wieloma warstwami kompozytu mają widoczne kontury. Akrylowe części wsporników są widoczne, ale przezroczyste, i nie powstały żadne dodatkowe artefakty (rysunek 14D). Na obrazach tomografii komputerowej z UTCT kompozyt jest widoczny jako słaby cień. Akrylowa część wsporników jest jednolita szara, sprzyjająca cyfrowej segmentacji, jeśli jest to pożądane (rysunek 14E).
Rysunek 14: Wyniki przygotowania i obrazowania okazu WACO 1000. (A) Okaz po rekonstrukcji. Brakujące sekcje są oznaczone na szaro. (B) WACO 1000 na pozycji do prześwietlenia rentgenowskiego w Cameron Park Zoo. (C) WACO 1000 na miejscu do tomografii komputerowej na UT Austin. (D) Zdjęcie rentgenowskie obszaru zaznaczonego na niebiesko na Rysunku 14A. (E) obraz komputerowy regionu oznaczonego czerwoną przerywaną linią na rysunku 14A. Akrylowe wsporniki oznaczone są żółtymi strzałkami, bandaże zielonymi strzałkami, podkładki fioletowymi, a pianka polietylenowa różową strzałką. Ten wycinek CT można zobaczyć bez strzałek na rysunku 15. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
W gęstszych fragmentach okazu wystąpiło pewne utwardzanie wiązki, co jest zgodne z innymi materiałami kopalnymi14. Jednak w akrylu nie doszło do utwardzania wiązki, ani żaden z akrylowych czy kompozytowych materiałów nie generował żadnych śladów czy artefaktów wybuchowych (Rysunek 15).
Rysunek 15: Poprzeczny przekrój CT okazu WACO 1000. Ten obraz można zobaczyć z oznaczeniami na rysunku 14. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
Dodatek 1: Szczegóły prezentacji na corocznych spotkaniach Society of Vertebrate Paleontology w latach 2022–2024. Prezentacje obejmują zarówno plakaty, jak i wykłady. Informacje były zbierane z streszczeń, a autorzy byli kontaktowani w celu wyjaśnienia w razie potrzeby. Gdy prezentacja obejmowała skamieniałości z różnych okresów, była ona klasyfikowana według najstarszego zeskanowanego okazu. Gdy więcej niż jedna prezentacja korzystała z tego samego skanu, tylko jedna prezentacja była uwzględniona w zbiorze danych. Żadne skamieniałości kenozoiczne nie zostały wykluczone przy użyciu tych metod. Notatki zawierają szczegóły autorów, z którymi się kontaktowano, i/lub szczegóły dotyczące okazów uwzględnionych w prezentacji. Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.
Dyskusja
"Metoda Mayborna" to zestaw technik wykorzystujących kompozyty papierowo-żywiczne do rekonstrukcji i wspierania okazów kopalnych. Opracowane przez badaczy Waco Mammoth National Monument w Mayborn Museum Complex (Waco, Teksas), techniki te wyewoluowały z tych stosowanych w dwóch innych czwartorzędowych instytucjach badawczych: La Brea Tar Pits and Museum (Los Angeles, Kalifornia)28,29 oraz The Mammoth Site (Hot Springs, Dakota Południowa)27. Chociaż metody te zostały opracowane, aby sprostać unikalnym wyzwaniom pracy ze skamieniałościami czwartorzędowymi, powinny być odpowiednie dla większości skamieniałości kręgowców.
Metody te testowano na okazach mamuta kolumbijskiego (Mammuthus columbi) z Waco Mammoth National Monument (WMNM), przechowywanych w Mayborn Museum Complex (MMC) Uniwersytetu Baylor, oba w Waco, Teksas, USA. Skamieniałości WMNM zostały zdeponowane ≥50 000 lat przedobecnymi 31 latami, a permineralizacja materiału jest minimalna. Fragmenty okazów często pękają i/lub kruszą się podczas dotykania, a przenoszenie zrekonstruowanych okazów może prowadzić do zapadania się lub fragmentacji. W latach 2016–2021 preparatorzy używali związku gipsowego ("masy wodnej") do stabilizacji próbek, gdy sam B-72 był niewystarczający.
National Park Service zaleca stosowanie materiałów, które nie uwalniają gazów ani płynów powodujących degradację21. Aby lepiej dostosować się do tych zaleceń, w 2021 roku zaktualizowano standardowe procedury operacyjne WMNM, aby wymagać stosowania odwracalnych metod i materiałów archiwalnych. Ten nakaz wyeliminował stosowanie związków gipsowych, ale także uniemożliwił stosowanie alternatyw, takich jak masy epoksydowe i cyjanoakrylany. Konserwacja okazów WMNM musiała uwzględnić kwestie stabilności, jednocześnie przestrzegając wytycznych instytucjonalnych, dlatego badacze WMNM zaczęli poszukiwać łatwej do odwracania alternatywy dla związków gipsowych.
Prawa kość ramienna mamuta (WACO 1000) została wybrana zarówno do obrazowania rentgenowskiego, jak i tomografii komputerowej, aby udokumentować patologię obejmującą utratę dużej objętości kości trawebkowej w potępie. W wyniku patologii nawierzchniczka dystalna była znacznie cięższa niż pusta rozgaza, z niewielką liczbą punktów styku między tymi sekcjami. Dwie wczesne naprawy, z użyciem jedynie B-72 w acetonie jako skonsolidatora i kleju, zawiodły podczas przenoszenia próbki. Oba razy klej odrywał się od punktów styku między przekrojami, co spowodowało odłączenie nagłowka od diafisy i dalsze otarcie kości korowej. W świetle planowanych analiz dla okazki, poszukiwania alternatywnego stabilizatora obejmowały kryterium, że nowy materiał(y) nie zakłóci radiografii. Ostatecznie badacze wybrali kompozyty z żywicy papierowej oraz akrylowe podkłady do rekonstrukcji okazu.
Zastosowanie tych kompozytów do rekonstrukcji przynosi kilka korzyści w porównaniu z innymi, konwencjonalnymi metodami. Jedną z istotnych zalet jest to, że te kompozyty okazały się łatwe do usunięcia, w przeciwieństwie do wypełniaczy szczelin, takich jak związki gipsowe czy szpachtle epoksydowe. Naukowcy mogli wykorzystać kompozyty w kilku wymagających scenariuszach w kolekcji WMNM. Materiał kompozytowy był na tyle wytrzymały, że podtrzymywał permineralizowaną kość udową mamuta z mocno otartymi fragmentami (Rysunek 2). Przy 9 GSM bandaże kozo były na tyle delikatne, że przylegały do konturów małych kręgów stawowo-odaktylnych oraz 4,1 cm ptasiej cariny ("kilu"), również z WMNM. Kolejną zaletą kompozytów jest to, że nie zwiększają znacząco masy próbki, co poprawia stabilność, ułatwia transport i zmniejsza przyszłe zużycie szafek magazynowych.
Dodanie wewnętrznych podpór akrylowych to nowatorska technika, którą uznaliśmy za znaczącą poprawę w porównaniu do konwencjonalnych konstrukcji metalowych i/lub związków o wysokiej gęstości. Tego typu wsparcie jest często potrzebne, aby utrzymać duże, subskamieniałe okazy w całości 1,19. Chociaż tego typu zachowanie jest powszechne w stosunkowo młodszych skamieniałościach, takich jak okazy czwartorzędowe 1,3,6, obserwowano go także w innych kontekstach, takich jak wyjątkowe skamieniałości kredowe z Mongolii25,32. Ponieważ te okazy są podatne na uszkodzenia podczas przenoszenia, mogą być uznane za zbyt delikatne do badań wymagających czegoś więcej niż krótkiego obsługiwania 1,2,32. Stabilizując delikatne próbki przy jednoczesnym unikaniu materiałów o wysokiej gęstości, metoda ta poszerza możliwości badawcze dla próbek wcześniej uważanych za zbyt trudne do analizy radiologicznej.
Kompozyty z żywicy papierowej mogą być integrowane przez cały proces konserwacji kopalin – od zastosowania w terenie po przygotowanie do ekspozycji. Bandaże można umieszczać w terenie, aby ustabilizować luźne fragmenty, zapobiec zapadaniu się lub stanowić barierę między okazem a jego gipsową otoczką27. Bandaże mogą również utrzymywać fragmenty, podczas gdy inne metody leczenia są stosowane28. Personel WMNM z powodzeniem wykorzystał paski stabilizujące, aby przełożyć mamutowy kość ramienną, promieniowy i łokciowy do pozycji życiowej na pokaz. Preparatorzy nie potrzebowali dużo czasu ani wysiłku, aby nauczyć się nowych technik, a dzięki praktyce niektórzy potrafili tworzyć niemal niezauważalne opatrunki (rysunek 3C, rysunek 10C).
Przygotowujący zainteresowani stosowaniem tych technik powinni być świadomi kilku ograniczeń. Rozpuszczalniki takie jak aceton i różne alkohole mogą uszkadzać biomolekuły w próbce 27,33,34. Próbki wykorzystywane do badań molekularnych (aDNA, białka, lipidy itp.) nie powinny być narażone na działanie rozpuszczalników. Dodatkowo, środki konsolidacyjne i kleje zmieniają skład chemiczny próbki, co może wpłynąć na późniejszą analizę izotopową33,34. Nakładanie klejów, wypełniaczy i bandaży zmienia powierzchnię okazu, potencjalnie zaciemniając szczegóły morfologiczne, ichnologiczne i/lub tafonomiczne18,33. Dokładna dokumentacja wszystkich metod stosowanych na okazach jest najlepszą praktyką wspierającą przyszłe badania paleontologiczne18,35. Preparatorzy mogą rozważyć zanotowanie miejsc zastosowań materiałów kompozytowych, aby uniknąć tych obszarów podczas pobierania próbek do analiz. Metody te nie powinny być stosowane do próbek, które mogą być stosowane w analizach chemicznych, chronologicznych lub powierzchniowych.
Przewidywanie potrzeb badawczych to ważna umiejętność dlapreparatora 35, ale nie da się przewidzieć wszystkich możliwych scenariuszy badawczych. Najmniej inwazyjna metoda to taka, która pozostawia najważniejsze cechy okazu niezmienionym. Kompleksowa lista wszystkich możliwych scenariuszy przygotowania kopalin nie byłaby praktyczna, ale przegląd typowych scenariuszy może być pouczający. Podsumowanie najczęściej stosowanych procesów pracy w laboratorium przygotowania kopalin WMNM można znaleźć na rysunku 16.
Rysunek 16: Stopniowe stosowanie metody Mayborna w trzech typowych scenariuszach przygotowania kopaleń. W każdym scenariuszu przedstawia się leczenie od najmniej inwazyjnego do najbardziej inwazyjnego. Po każdym zabiegu preparatorzy powinni sprawdzić stabilność preparatu. Jeśli okaz pozostaje niestabilny, należy przejść do kolejnego zabiegu. Proszę kliknąć tutaj, aby zobaczyć większą wersję tej figurki.
Najczęstsze problemy, z jakimi się spotykamy przy tych nowych protokołach, dotyczą dostosowania kompozytów do konturów próbek. Zauważyliśmy, że gdy powierzchnia okazu jest złożona, lepiej odnosiliśmy sukcesy stosując kilka warstw cienkiego kozo niż jedną grubą warstwę kozo. W związku z tym czasami napotykaliśmy problemy, gdy włókna papieru nie układały się płasko podczas aplikacji, a gdy kompozyt zaczynał schnąć, próby przesuwania włókien powodowały, że materiał przyklejał się do narzędzi i odrywał się od próbki. W takich przypadkach najlepiej pozwolić kompozytowi całkowicie wyschnąć, a następnie poprawić naprawę, nakładając 1 lub 2 krople środka konsolidacyjnego na miejsce i wygładzając włókna patykiem wacikiem nasączonym acetonem.
Autorzy kontynuują eksperymenty z różnymi materiałami, aby jak najlepiej ustabilizować duże okazy. Opisane powyżej protokoły zostały pomyślnie wdrożone na próbce WACO 1000, używając B-72 w acetonie jako substancji konsolidacyjnej i klejowej, papieru 9 GSM jako "cienkiego kozo" oraz papieru 41 GSM jako "grubego kozo". Po rekonstrukcji WACO 1000, preparatorzy próbek WMNM przeszli na B-76 z powodu problemów w łańcuchu dostaw wpływających na dostępność B-72. Preparatorzy nie zauważyli znaczących różnic w jakości kompozytów wykonanych z B-76 a tych z B-72 (patrz Tabela materiałów). Inne kombinacje różnych żywic i/lub papierów mogą poprawić wyniki w innych warunkach laboratoryjnych. Czas pracy będzie się różnił w zależności od takich czynników jak temperatura, wilgotność, wentylacja i użyte materiały. Preparatorzy powinni eksperymentować z różnymi lepkościami substancji konsolidacyjnej i klejowej, aby ocenić, która najlepiej sprawdza się w warunkach ich laboratorium.
Oświadczenia
Autorzy deklarują brak konfliktów.
Podziękowania
Dziękujemy Stephany Potze (La Brea Tar Pits and Museum) za wsparcie w opracowaniu wczesnej wersji tych technik, Jeffowi Huckeby'emu i Jimowi Fau (Mayborn Museum Complex) za pomoc w narzędziach i materiałach, G. Brianowi Henleyowi i Jamesowi Kusmierczykowi (Cameron Park Zoo) za ich wiedzę, Jessice Maisano i Dave'owi Edey (University of Texas High-Resolution X-ray Computed Tomography Facility) za porady i rozwiązywanie problemów, Kris Juntunen (Tarleton State University) za transport i pomoc oraz Evan Cerna i Molly Gielas (Wydział Geonauk Uniwersytetu Baylor) za pomoc przy obsłudze okazów. Dziękujemy zespołowi redakcyjnemu i recenzentom, których sugestie poprawiły ten manuskrypt. Prace te były możliwe dzięki finansowaniu z Programu Współpracy Badawczej i Szkoleniowej Systemu Parków Narodowych (Grant # P21AC10517 i P22AC01166), stypendiom badawczym Bryce'a C. Browna z Mayborn Museum, Wydziału Geonauk na Uniwersytecie Baylor oraz stypendium Franka Crane'a od Dallas Paleontological Society. Tomografia komputerowa była możliwa dzięki NSF Division of Earth Science Instrumentation and Facilities Program (NSF EAR-1762458) oraz NASA (80NSSC23K0199).
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Aceton | Uline | S-25036 | |
| Pręty akrylowe | Blick | 56929-5114 | Wstępnie formowany akryl, który można przyciąć na potrzebną długość. |
| Arkusze akrylowe | Uline | S-22486 | Najbardziej opłacalna opcja, ale musi być przycięta do potrzebnych wymiarów. |
| Bambusowe szaszłyki | Lowes | 5506242 | Drewniane szaszłyki też są akceptowalne. |
| Deska | Lowes | 1368 | |
| Żywica termoplastyczna Butvar B-76 | TALAS | TCD001005 | Do użycia jako środek konsolidacyjny i/lub klej. Karta danych bezpieczeństwa: https://www.talasonline.com/images/PDF/MSDS/butvar_b76.pdf?srsltid=AfmBOoqmrD4d3F1OW _W3MovVlSk-xk_EHQrQd 5ZTn6GmZFgS1jDXBgKu |
| Waciki | Uline | S-16227 | |
| Patyki watowe | Uline | S-18985 | |
| Ochrona oczu | Uline | S-7023 | |
| Butelki HDPE | Paleobond | brak podanych | Na https://paleobond.com/product/2-oz-empty-bottle-with-pinhead-nozzle-and-overcap/ oznaczona jako "2 oz pusta butelka z dyszą z główką i nakrśnięciem" |
| Taśma papierowa o niskiej przyczepności/Taśma malarska | Uline | S-23242 | |
| Metalowe pilniki | Blick | 84218-1001 | |
| Pędzel | Blick | 06000-0409 | |
| Taśma papierowa/taśma maskująca | Uline | S-11736 | |
| Paraloidna żywica termoplastyczna B-72 | TALAS | TFK028003 | Do użycia jako środek konsolidacyjny i/lub klej. Karta danych bezpieczeństwa: https://www.talasonline.com/images/PDF/MSDS/B-72MSDS.pdf?srsltid=AfmBOor_ssJ1FJBcg rftOZ2zRhMocJDlIRLPqjS WSbkKI51tmpIiCdWQ |
| Worki polietylenowe | Uline | S-1713 | |
| Bloki z pianki polietylenowej | Uline | S-15690 | |
| Arkusze pianki polietylenowej | Uline | S-2963 | |
| Folia rozciągająca z polietylenu | Uline | S-741 | |
| Gumki | Uline | S-17254 | |
| Piasek | Lowes | 10392 | |
| Worki z piaskiem (puste) | Uline | S-14843 | Napełnij połowę do dwóch trzecich piaskiem i zszyj. |
| Piła | Lowes | 1097900 | Każda piła kompozycyjna lub stołowa będzie wystarczająca. |
| Nożyczki | Uline | H-6415 | |
| Zestaw do szycia | Blick | 73502-1019 | |
| Folia stretch | Uline | S-741 | |
| Gęsty kozo washi | TALAS | TPB073404 | Yukyu-Shi 41 GSM |
| Cienki kozo washi | TALAS | TPB094001 | Tengujo 9 GSM |
| Wykałaczki | Blick | 85915-1025 | |
| Pęseta | Uline | S-25214 |
Bibliografia
- Larkin, N. R. Literally a 'mammoth task': the conservation, preparation and curation of the West Runton Mammoth skeleton. Quat Int. 228, 233-240 (2010).
- Mallison, H. Digitizing Methods for Paleontology: Applications, Benefits and Limitations. Computational paleontology. , Springer. Berlin. (2011).
- Iurino, D. A., Danti, M., Della Sala, S. W., Sardella, R. Modern techniques for ancient bones: vertebrate paleontology and medical CT analysis. Boll Soc Paleontol Ital. 52 (3), 145-155 (2013).
- Racicot, R. Fossil secrets revealed: X-ray CT scanning and applications in paleontology. Paleontol Soc Pap. 22, 21-38 (2017).
- Ketcham, R. A., Carlson, W. D. Acquisition, optimization and interpretation of X-ray computed tomographic imagery: applications to the geosciences. Comput Geosci. 27, 381-400 (2001).
- Fisher, D. C., et al. X-ray computed tomography of two mammoth calf mummies. J Paleontol. 88 (4), 664-675 (2014).
- Curtin, A. J., MacDowell, A. A., Schaible, E. G., Roth, V. L. Noninvasive histological comparison of bone growth patterns among fossil and extant neonatal elephantids using synchrotron radiation X-ray microtomography. J Vertebr Paleontol. 32 (4), 939-955 (2012).
- Imai, T., Hattori, S., Uesugi, K., Hoshino, M. High-energy synchrotron-radiation-based X-ray microtomography enables non-destructive and micro-scale palaeohistological assessment of macro-scale fossil dinosaur bones. J Synchrotron Radiat. 30, 627-633 (2023).
- Reims, N., Schulp, A., Böhnel, M., Larson, P. An XXL-CT-scan of an XXL Tyrannosaurus rex skull. 19th World Conference on Non-Destructive Testing, Munich, Germany, , https://www.academia.edu/download/81827633/fr2c4.pdf (2016).
- Society of Vertebrate Paleontology. Abstracts of Papers, 82nd Annual Meeting. , https://vertpaleo.org/2022_svp_program-final/ (2022).
- Society of Vertebrate Paleontology. Abstracts of Papers, 83rd Annual Meeting. , https://vertpaleo.org/2023_svp_program-final-10032023/ (2023).
- Society of Vertebrate Paleontology. Abstracts of Papers, 84th Annual Meeting. , https://vertpaleo.org/wp-content/uploads/2024/10/2024_SVP_Program_Final3.pdf (2024).
- Marino, L., Uhen, M. D., Pyenson, N. D., Frohlich, B. Reconstructing cetacean brain evolution using computed tomography. Anat Rec B New Anat. 272 (1), 107-117 (2003).
- Sutton, M., Rahman, I., Garwood, R. Techniques for virtual palaeontology. , John Wiley & Sons. Chichester. (2014).
- Ketcham, R. A., Hanna, R. D. Beam hardening correction for X-ray computed tomography of heterogeneous natural materials. Comput Geosci. 67, 49-61 (2014).
- Barrett, J. F., Keat, N. Artifacts in CT: recognition and avoidance. Radiographics. 24, 1679-1691 (2004).
- Arbour, V. M. Estimating impact forces of tail club strikes by ankylosaurid dinosaurs. PLoS One. 4 (8), e6738(2009).
- Brown, M. A. The development of modern palaeontological laboratory methods: a century of progress. Earth Environ Trans R Soc Edinb. 103, 1-12 (2013).
- Mol, D., et al. Proboscidean tusks through time: a special case of excavation and displaying experience. , https://www.mastodontas.gr/wp-content/uploads/2024/02/Proboscidean-tusks-through-time-a-special-case-of-excavation-and-displaying-experience_compressed-1.pdf (2024).
- Haugrud, S. J., Compton, B. P. Reversible filler: a fresh look at Butvar-76. J Vertebr Paleontol. 28 (Suppl 3), 91(2008).
- Pasiuk, J. Safe plastics and fabrics for exhibit and storage. Conserve O Gram. 18 (2), 1-7 (2004).
- Rova, L., Gallet, A., Wang, Z., Kurita, H., Narita, F. Japanese washi-paper-based green composites: fabrication, mechanical characterization, and evaluation of biodegradability. Compos Part A Appl Sci Manuf. 184, 107072(2024).
- Artal-Isbrand, P. So delicate yet so strong and versatile: the use of paper in objects conservation. J Am Inst Conserv. 57 (3), 112-126 (2018).
- Burdett, S., Thompson, S. The Japanese hanging scroll: a deconstruction. Stud Conserv. 47 (Suppl 3), 32-35 (2002).
- Goldberg, S., Davidson, A. Adhesives for vertebrate paleontology: an illustrated wall chart. Society of Vertebrate Paleontology 74th Annual Meeting. , https://vertpaleo.org/wp-content/uploads/2021/03/Goldberg-and-Davidson_2014.pdf (2014).
- Davidson, A., Brown, G. W. Paraloid B-72: practical tips for the vertebrate fossil preparator. Collect Forum. 26 (1-2), 99-119 (2012).
- Bugbee, M. M., Wilkins, W. J. Preparation and transportation of a complete mammoth skull from Channel Islands National Park, California, USA. Society of Vertebrate Paleontology 78th Annual Meeting. , https://vertpaleo.org/wp-content/uploads/2021/03/Bugbee_2018.pdf (2018).
- Morley, S. L., Potze, S. Limping along: conservation of a pathological Smilodon fatalis pelvis and femur for exhibition from Rancho La Brea, California. Society of Vertebrate Paleontology 83rd Annual Meeting. , https://vertpaleo.org/2023_svp_program-final-10032023/ (2023).
- Potze, S., Morley, S. L., Clarke, C. A. Preparation of asphalt-preserved fossils: solvent selection and improved preparation technique with a focus on Rancho La Brea, California, USA. Palaeontol Electron. 28, a26(2025).
- Hipsley, C. A., Aguilar, R., Black, J. R., Hocknull, S. A. High-throughput microCT scanning of small specimens: preparation, packing, parameters and post-processing. Sci Rep. 10 (1), 4126(2020).
- Nordt, L., Bongino, J., Forman, S., Esker, D., Benedict, A. Late Quaternary environments of the Waco Mammoth Site, Texas, USA. Quat Res. 84, 423-438 (2015).
- Biscula, C., Kronthal Elkin, L., Davidson, A. Consolidation of fragile fossil bone from Ukhaa Tolgod, Mongolia (Late Cretaceous) with Conservare OH100. J Am Inst Conserv. 48 (1), 37-50 (2009).
- López-Polín, L. Possible interferences of some conservation treatments with subsequent studies on fossil bones: a conservator's overview. Quat Int. 275, 120-127 (2012).
- Beaubien, H. F. Field conservation of skeletal remains: stabilization treatment techniques and implications for future analysis. Adv Archaeol Pract. 7 (1), 23-29 (2019).
- Brown, M. A., Davidson, A., Fox, M., Jabo, S. J., Smith, M. Vertebrate paleontological preparation core competencies and training curriculum: results from the 2012 Austin workshop. J Vertebr Paleontol. 32, 69-70 (2012).
Przedruki i uprawnienia
