实物地质资料抗风化的保护措施

如题所述

陈新宇

(国土资源实物地质资料中心 三河 065201)

摘要 在涉及实物地质资料工作的各个环节中,对实物地质资料的保存一直是一个非常重要的工作,因为在实际生产过程中很多岩心实物标本等具有十分重要的收藏价值。然而在实际生产过程中,由于岩心库房以及其他硬件设施比较落后,大量宝贵的实物地质资料被风化破坏损毁,失去了应该有的科学价值。开发一种对实物地质资料进行保护的理想材料,对库存的重要实物地质资料进行科学的保护具有十分重要的现实意义。

关键词 实物地质资料 保护试剂 风化

1 实物地质资料的科学价值

实物地质资料具有采集成本高、二次重置成本巨大等特征。合理利用实物地质资料可以减少重复劳动,提高地质工作效率,对地质科研工作起到积极的推动作用。科学钻探、大洋调查、极地考察、航天考察等国家重大调查项目和科研项目所产生的实物地质资料一直是国家实物库以及基层地勘单位实物地质资料库房的重要收藏来源和收藏目标。比如著名的中国大陆科学钻探工程,是国家“九五”重大科学工程和国际大陆科学钻探重点项目之一,其珍贵岩心中蕴含了内涵丰富的地质信息,尤其是连续的地质矿产信息极为珍贵。随着科学技术的发展,通过对该批岩心进行观察和测试分析,相信可以进一步发掘出这些珍贵岩心的有利信息,为开展中国万米大陆科学深钻相关技术研究提供一定的知识和技术储备。通过对这些实物资料的进一步开发利用,有可能在地质找矿和科学研究等方面取得新的突破和发展。

2 实物地质资料风化原因分析以及石材矿物组成对抗风化程度的影响

一般情况下,岩矿心、实物标本等原本赋存与地表之下的地层之中,在取到地面之后,其固有的温度和应力环境等都会发生很大变化,再加上岩矿心自身的矿物性质、岩石的物质成分、结构构造等都将发生一系列的变化,这一过程就是风化作用。

2.1 实物地质资料的风化作用

实物地质资料风化作用一般可分为:物理风化作用,化学风化作用和生物风化作用。

2.2 石材的矿物组成对石材抗风化程度的影响

按目前已知的造岩矿物有100余种,主要的造岩矿物只有20余种。在收集到的实物地质资料中最常见的几种造岩矿物是:石英、长石、云母、辉石、角闪石、橄榄石、方解石、石膏、粘土矿物、电气石等。不同的矿物有这不同的特性,这也就造成了实物地质资料多种多样的物理性质。

大体上了解了实物地质资料(石质档案资料)所含矿物的抗风化特性,就基本能掌握该实物地质资料的抗风化性能,从而找到适合于实物地质资料的保护方法。

3 当前针对实物地质资料(岩心、岩矿石标本、大标本)的保护措施以及其他行业对石质材料的保护手段

目前在实际收藏保存中,对实物资料中部分含镁硅酸盐矿物、硫化物矿物、硫酸盐矿物、重矿物的岩心采取防护塑料等措施进行了外部保护,外形对不规则的岩矿石标本和体积巨大的大标本采取的保护措施较少。

在社会上,对于石质材料的保护方法和手段也很多,保护材料包括天然的(如天然蜡等)和人工合成的聚合物等。主要种类有:①天然蜡、②有机硅类、③丙烯酸集合物、④环氧树脂、⑤其他人工聚合物。

4 开发实物地质资料保护试剂的必要性以及保护试剂的特点

4.1 开发实物地质资料保护试剂的必要性

每一件实物地质资料都有其地质意义,但其地质意义的重要程度是存在较大差别的,一些实物地质资料所包含地质信息的地质意义十分重要。目前全国范围内各个岩心库保存了大量的实物地质资料,随着我国地质工作不断地深入发展,更会产生越来越多的实物地质资料。如何管理并发挥好实物地质资料信息资源在社会经济发展中的作用是当前面临的一项重要课题。

对库存的重要实物地质资料进行科学的保护具有十分重要的现实意义:

4.1.1 有利于实物地质资料的长久保存

一些特别重要且易风化的实物地质资料如果保管不慎,很可能将被风化侵蚀,失去应有的科学价值,违背了实物地质资料的收集保存的初衷,影响了实物地质资料的进一步开发利用。

4.1.2 有利于实物地质资料更长久、更广泛的应用

由于对实物资料的研究和再利用技术水平的限制,目前对实物资料的研究水平还不能全面的揭示岩心以及其他实物地质标本的科学内涵。随着时间的推移和科学技术、认知水平的进步及对实物地质资料的研究不断深入,岩心的科学内涵必将得到进一步的发掘,因此现在更需要减少因风化造成的实物资料损失,将他们较完整地保存下来。并且,该实物地质资料保护试剂有可能在石质文物保护、木化石保护、石材养护等方面进行尝试性的推广利用,产生一定的经济和社会效益。

从目前实物地质资料的保护情况以及保护需求出发,研发实物地质资料保护试剂以应对实物资料风化问题是十分必要的。

4.2 拟开发实物地质资料保护试剂的特点

开发一种对实物地质资料进行保护的理想材料,根据实物地质资料的特点,这种材料应具备以下性质:

(1)应具备可逆性,或称为可还原性,即在应该用该保护材料之后,在需要对该实物资料进行观察研究或者切片处理的时候能够方便去除,以保证将来更好更先进的保护技术和更好的保护材料的应用。

(2)具有良好的化学性质,不与实物地质资料发生任何化学反应而造成实物地质资料化学性质的变化

(3)对外界环境无污染,对操作人员的人身安全无毒副作用。

(4)能够保持实物地质资料本身的色泽,不影响实物地质资料的日常观察。

(5)具有隔水隔气特征,能够阻止外部的潮湿水汽和有害气体对实物地质资料的渗透,降低岩心的吸水率。

(6)在保护方面,具有持久性,快速干燥、不挥发等特性。

(7)具有经济性,低成本,便于大量使用。

(8)具有在结构上加固岩心的能力,对表面石质结构较为松散的岩心标本起到防止进一步破损、附着加固作用。

结合以上性质,该保护试剂应以无机硅酸盐及有机硅树脂为原材料,通过添加纳米无机材料添加剂及有机材料改性剂,采用复合配置工艺制备出耐水性、耐候性好、固化收缩应力小且成本较低的理想岩心防护材料。确定该新型防护剂的优化制备工艺,研究原料成分、制备工艺与防护性能之间的关系,揭示该防护剂与岩心表面接触的作用机理及其界面结构的内在本质联系,开发出具有我国自主知识产权的岩心保护剂制备技术,为推动该新型防护材料在我国实物地质资料保护领域的广泛应用奠定坚实基础。

5 结语

我国的实物地质资料的汇交、保管工作刚刚起步,特别是近几年由于《实物办法》颁布以来,实物地质资料的保管和研究工作进一步加强。充分发挥地质档案资料这一宝贵信息资源,使其成为经济发展的有力支撑是地质工作者一直思考的问题。分析实物地质资料的风化原因,从而有针对性地加强实物地质资料的保护,制定与实物资料保护相关的切实可行的保护措施,才能最大限度的发挥实物资料的作用,为经济社会发展服务。

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