一件北票鸟化石的保护与修复
摘 要 对深圳博物馆所藏的一件北票鸟化石进行了病害调查，其主要病害是化石断裂为两部分，且石质脆弱。 根据X射线荧光能谱分析、X射线衍射分析、显微观察、X射线探伤分析的检测结果，并参照文物保护的基本原则，制定了科学的保护修复方案，使化石恢复完整形态，达到安全保存的目的。
关键词 化石 病害 检测分析 保护修复
0 引言
鸟类化石是研究鸟类起源和进化历程的最直接证据[1-2]。 1996 年，我国辽宁省朝阳市的北票挖掘了中华龙鸟化石， 其所在层位低于产孔子鸟的地层， 该化石具有的原始特征表明它足以与在德国出土的始祖鸟相提并论[3]。 值得注意的是，在此区域发现的中生代鸟类化石的沉积环境是湖相的火山灰沉积， 由于周期性的火山喷发和河湖的沉积作用， 罕见的羽毛及其他皮肤衍生物都被保存为精美的化石。
深圳博物馆收藏了一件北票鸟化石。 从鸟的骨骼来看，胸骨扁平，尾长，尾翼发达，羽轴细长，羽枝纤细，这些特征符合我国早期鸟类化石的研究成果[4]。 这件化石被定为三级文物，为相关研究提供了重要的实物资料。 目前这件化石损坏严重， 石质脆弱，亟需进行保护修复。 我们参考前人经验，首先分析其病害特征及成分结构， 然后借助大量而充分的前期实验选择合适的修复材料[5]，试图采用机械法，通过专业的化石修理工作， 将古生物的骨骼恢复真面目。
1 文物科学分析
1.1 保存现状调查
如图 1 所示，这件化石整体断裂为两个部分，在背面被一条长为 21.5 cm 的裂缝贯穿，并有大量碎片；化石的表面出现片状剥落情况，剥落面积为2 cm2；化石的正面覆盖少量附着物；化石的背面出现轻微表面粉化剥落情况，剥落面积为4 cm2。
1.2 检测分析结果
从这件化石上选取4块样品。其中，样品1 包含脚部骨头，样品2为化石正面的最外层，样品3 为化石内层，样品4为化石背面的最外层。（1）元素分析。
通过检测X射线荧光光谱的特征峰，对样品元素进行定性和半定量分析。 实验仪器为日本 Niton公司生产的 XL3T 950 便携式X射线荧光能谱分析仪。
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由表1可知，这件化石的骨质部分包含 SI、P、CA三种元素。骨头周边石质的主要元素为 AL、SI、P、K、Ca、ti、fe。 化石非骨质部分的黑色区域相比其他区域，Si 含量较低，Ca含量较高。在样品4背面黑色区域发现了V，符合水泥的构成，可能曾将水泥用于岩层之间的加固。 此外，未检测出Cl，故无需脱盐处理。（2）物相分析。
通过X射线在晶体物质中的衍射效应，分析样品的物相和晶体结构。实验仪器为德国 Bruker 公司生产的 D8 advance ss x 射线衍射仪。
由图 2 可知， 这件化石的表层物相组成包括二氧化硅（SIO ）、透长石（以 K[ALSI O ]为主）、亚硫酸
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钙（CASO ）、云母（以 KAL2[ALSI3O10][OH]2 为主），与
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X射线荧光能谱分析的检测数据相符。其中，透长石和云母均为主要造岩矿物。 亚硫酸钙来源于石头等自然物，具有还原性，可用作漂白剂、钙塑板填充料等。 此外，未检测到有机成分，故加固时可用有机试剂，不会影响化石生物信息的提取。
（3）显微观察。通过具有正像立体感的目视仪器， 观察化石骨质和周边石质表面的微观形貌。 实验仪器为德国Leica 公司生产的 S8APO 体视显微镜。
由图 3可知，这件化石的骨质有细小裂纹。当骨
骼化石暴露后，或多或少会发生破裂，通常沿着骨质纤维延伸的方向裂开， 需要覆盖一层清漆作为保护膜[6]。 周边石质粗松，并不致密，有较多孔洞，堆砌了灰色、黄色的颗粒物，且有不少沟壑状纹理，可视为风化痕迹。从样品侧面观察到化石制作时发生分层，中间夹杂着一定量的玻璃质感颗粒。因此，必须对该化石的骨质和石质进行加固处理。
（4）X 射线探伤分析。
基于X射线的穿透能力，观察化石骨质嵌埋情况以及内部是否存在缺陷。 实验仪器为德国YXLON公司生产的 MG226/4.5 X 射线成像系统。
由图 4可知，化石内部有多条缝隙、裂纹，所以修复操作时要格外小心。从平面视角来看，这件化石的非骨质部分成分均匀，X光片上显示的黑白对比情况主要是由于部分区域的剥落、残断。 此外，该北票鸟化石较为完整， 内部未观察到包含其他生物的骨头。
2 修复材料的筛选
2.1 实验材料与方法修复材料的选择应当视用途而定。 这件化石出现了风化现象，有层状剥离，整体材质比较脆弱，若不施以加固，则会变得更加糟糕。此外，经粘接后，即