Text
МЕТОДИКА
Handbook
of paleontological techniques
Edited by
Bernhard Kummel, Harvard University
David Raup, The Johns Hopkins University
W. H. FREEMAN AND COMP 1NY SAN FRANCISCO AND LONDON 1965
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
Фундаментальные труды зарубежных ученых по геологии, геофизике и геохимии
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ *
Под редакцией
Б. КАММЕЛА И Д, РАУПА
БД 93502
Омская областная I научная биб'иоте^а | имени А.С. Гуш «ина
Издательство «МИР» Москва
1973
УДК 56.07
ПЕРЕВОД С АНГЛИЙСКОГО
В. 3. Махлипа
ПОД редакцией и с предисловием
д-ра геол.-мин. наук Д. II. Наиднна
Первая и единственная в мировой литературе полная сводка, своего рода энциклопедия по методике и технике полевых и лабораторных палеонтологических исследований. Ведущими специалистами описана методика сбора и технической обработки ископаемых остатков организмов, освещены новейшие способы препарирования и методика изучения микроструктуры, в том числе рентгеноскопия, электронная микроскопия, применение инфракрасных и ультрафиолетовых лучей, изготовление слепков, отпечатков, фотографирование и т. д.
Книга может быть использована также в качестве учебного пособия студентами и преподавателями, тем более что в советской литературе такого рода справочные руководства по методике палеонтологических исследований отсутствуют.
Рассчитана на специалистов-палеонтологов, полевых геологов широкого профиля, студентов и преподавателей геологических факультетов университетов и геологических вузов, работников палеонтологических лабораторий.
Книга рекомендована к изданию Всесоюзным палеонтологическим обществом и Национальным комитетом геологов Советского Союза.
Редакция литературы по вопросам геологических наук
«ПАУКИ О ЗЕМЛЕ» т. 51
Методика палеонтологических исследований
РЕДАКТОР М. ФЕДОРОВА
Художественный редактор Ю. Урмапчеее. Технический редактор Н. Повлево
Сдано в набор 27/ХП-1972 г. Подписано к печати 8/V—1973 г. Бумага .Ns 1 70x1081/16-12,25 бум. л. 3 4,30 печ. л. Уч.-изд. л. 35,31
Изд. № 5/6374. Цепа 3 р. 88 к. Зак. 0815
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР», Москва, 1-i't Рижский пер., 2
Ордена Трудового Красного знамени Московская типография № 7 «Искра революции» Союзполиграфпрома при Государственном KQMnyeTjjCflee»^ Министров СССР по делам издательств, полиграфии и ккиЖноif торговли.
Москва, К-1, Трехпрудный пер., 9
0292—333
041 (01)—73
ПРЕДИСЛОВИЕ
Научная и практическая ценность выводов, к которым приходит палеонтолог в процессе изучения ископаемого материала, определяется тем, как собран и обработан этот материал. Именно полевые исследования и начальные этапы обработки собранного материала обеспечивают получение обоснованных и достоверных конечных результатов. Очень часто на сбор и обработку коллекций затрачивается значительно больше времени и усилий, чем па собственно их изучение и описание.
Между тем до последнего времени методике сбора и обработки палеонтологического материала у нас в Советском Союзе уделялось незначительное внимание. Мало внимания прежде всего уделяется этому в палеонтологической литературе. Специальные работы, в которых освещаются методические вопросы, у нас появляются редко (см. список работ советских авторов по методике палеонтологических исследований). Обычно эти вопросы лишь весьма кратко освещаются при описании конкретных групп вымерших организмов. В практической деятельности палеонтолога вопросы методики сбора органических остатков и технической подготовки собранного материала для научного изучения также далеко не всегда находятся на первом плане. Это проявляется и в примитивной полевой экипировке палеонтолога, и в скудно оснащенной палеонтологической лаборатории, и в применении устаревших технических приемов.
Явный недостаток внимания к технике палеонтологических исследований обусловлен рядом причин. Прежде всего в геологических организациях (во всяком случае, в некоторых из них) принято считать, что собрать «фауну» или «флору» просто, и это в основном дело коллектора. Многие геологи совершенно искренне полагают, что извлечь «фауну» или «флору», «отмыть микрофауну» тоже очень просто и заниматься этим должен лаборант. Так нужны ли инструкции, наставления, руководства? Стоит ли тратиться на оборудование палеонтологической лаборатории? И еще одна причина. Разумеется, палеонтолог отнюдь не считает, что полевые сборы, препарирование, изготовление шлифов, слепков и т. п.— дело простое. Но, как справедливо отмечает В. Е. Руженцев [53], многие опытные исследователи все эти операции относят к разряду «тривиальных истин». Так, собственно, о чем же писать?
Наши зарубежные коллеги раньше нас оценили значение сбора и обработки ископаемого материала, роль палеонтологической техники. Как отмечал академик Ю. А. Орлов [51], за рубежом палеонтологической технике уделяется большое внимание.
Одним из проявлений этого внимания является издание под наблюдением Палеонтологического общества США справочника по методике палеонтологических исследований, перевод которого и предлагается советскому читателю.
В предисловии к справочнику его составители и редакторы — известные американские палеонтологи Б. Каммел и Д. Рауп — отмечают, что в результате бурного развития науки и техники в палеонтологической практике появилась возможность применения новых методов исследования и использования современных материалов и приборов. Эти методы, многочисленные
синтетические вещества с разнообразнейшими свойствами, сложнейшая аппаратура разработаны инженерами, физиками и химиками. Палеонтолог часто и не подозревает о их существовании, ибо для этого необходимо следить за специальной литературой. Но современная информация, например, только по химической технологии —- просто необозрима. Сам по себе необыкновенно многоликий объект исследования — остатки вымерших организмов — требует отличного знания своей, палеонтологической литературы, и уследить за новостями даже в смежных областях (например, в геологии и биологии) ныне крайне трудно.
Одна из основных задач справочника по замыслу его составителей и заключается в ознакомлении палеонтологов с разнообразием средств и приборов, предоставляемых современной техникой.
Специализация палеонтологии, еще более резко выраженная специализация техники наших дней обусловили привлечение к составлению справочника большого коллектива авторов. В книге читатель найдет названия 72 очерков и фамилии 71 автора.
В книге две части.
В первой охарактеризованы особенности коллектирования и первичной обработки остатков отдельных групп ископаемых организмов — беспозвоночных, позвоночных, растений. Очерки этой части написаны крупными американскими специалистами по соответствующим группам организмов. В очерках рассматриваются условия сохранности и захоронения остатков каждой группы и даны краткие рекомендации по их сбору в поле, характеризуются приемы и способы препарирования ископаемых каждой группы, описываются методы изготовления слепков, шлифов и т. п.
Конечно, эти вопросы различными авторами освещаются с различной полнотой. Так, например, очерк по радиоляриям (Бёрма) носит характер подробной инструкции, в которой по пунктам указана последовательность проведения операций при извлечении радиолярий из вмещающих пород и при приготовлении препаратов. Авторы некоторых других очерков более лаконичны. Например, краток, излишне краток очерк Оливера по такой важной и сложной группе, какой являются палеозойские кораллы. Односторонне изложен материал Флауэром: в его очерке по существу приводятся лишь сведения о характере сохранности раковин раннепалеозойских аммо-ноидей различных размеров и формы в разных породах.
Вторая часть книги открывается разделом «Методы сбора ископаемых». Здесь, во-первых, рассматриваются не совсем обычные условия, с которыми может встретиться палеонтолог при собирании ископаемого материала (собирание в трещинах, под водой, на островах тропического океана), и, во-вторых, сообщаются сведения о характере сохранности и условиях захоронения органических остатков в метаморфических и осадочных породах различного типа, в конкрециях, в янтаре и т. д. Весьма конкретным изложением отличаются очерки Кауфмана (сбор ископаемых из конкреций), Маккенны (отбор остатков мелких позвоночных отмывкой и просеиванием).
В первом разделе второй части книги привлекает внимание очерк хорошо известного у нас петрографа-осадочника Крамбейна, предлагающего ввести в практику полевых палеонтологических исследований опробование (sampling), широко применяемое в литологии и при поисках и разведке полезных ископаемых. Крамбейн достаточно убедительно доказывает, что палеонтологам пора уже отказаться от простого собирания (collecting).
Основной объем второй части посвящен изложению разнообразных лабораторных методов обработки палеонтологических сборов: различных видов механического и химического препарирования, приготовления шлифов и пришлифовок, слепков и отпечатков, центрифугирования и магнитной сепарации и т. д. Описаны различные приборы и устройства. Показаны широкие возможности применения в палеонтологических лабораториях раз
нообразных синтетических веществ, в частности полимеров: термопластиков (пластмассы, обратимо изменяющие форму при нагревании), термореактивных пластиков (пластмассы, форма которых после достижения определенной температуры не может быть изменена), пенопластмасс и т. д. и т. п. Но и традиционные для палеонтолога-практика материалы также не забыты. Так, Ригби и Кларк для изготовления слепков и отпечатков наряду с новыми синтетическими составами рекомендуют латекс, гипс, желатин, папье-маше и др.
Отдельно и достаточно подробно рассмотрены методы, связанные с применением достижений физики и химии (рентгеноскопия и электронная микроскопия, инфракрасное и ультрафиолетовое облучение). Хупер представил содержательный обзор аналитических методов определения химического состава ископаемых органических остатков: колориметрического, пламенной фотометрии, спектрометрического, дифрактометрического, масс-спектрометрического, рентгеновского микроанализа с помощью электроннолучевого зондирования и др.; отмечаются перспективы применения лазеров в геологии.
Завершается вторая часть книги разделом, в котором содержатся советы по фотографированию и зарисовке различных типов ископаемых организмов.
При переводе опущена большая по объему (230 страниц) третья часть справочника, посвященная методике палинологических исследований. Сделано это как в целях сокращения объема книги, так и в основном потому, что в отечественной литературе имеются руководства, излагающие методику проведения спорово-пыльцевого анализа *.
При переводе также исключена (по соображениям экономии) обширная библиография (123 страницы). Только список работ по методике сбора и обработке ископаемых включает около 1000 названий. Исключена и «библиография библиографии»— перечень справочных библиографических изданий по геологии отдельных регионов и стран мира по вопросам стратиграфии, а также по отдельным группам ископаемых организмов.
Конечно, предлагаемая книга не свободна от недостатков. Один из основных уже отмечался — это неравномерность освещения материала различными авторами. Недостаток этот вполне понятен, ибо трудно добиться совершенно единообразного изложения (как по форме, так и по содержанию) от столь большого коллектива авторов. Поэтому, несмотря на огромный труд, проделанный редакторами-составителями справочника и редакторами-координаторами разделов, отдельные фрагменты справочника напоминают сборник статей, авторы которых, видимо, не чувствовали себя связанными единым планом издания.
К недостаткам справочника, очевидно, следует отнести отсутствие сведении о назначении и свойствах многих веществ и составов, названия которых то и дело упоминаются в тексте. В справочнике было бы полезно иметь специальный перечень веществ и составов (как новых, так и старых) с указанием их возможного применения в палеонтологической практике: пропитывающие, связывающие, окрашивающие и т. д.
Кстати, при переводе возникли затруднения именно с названиями новых синтетических материалов. В справочнике применяются фирменные названия материалов, под которыми они поступают в продажу в США. За некоторыми названиями скрываются обычные, давно известные вещества. В подобных случаях в переводе дано название, отражающее химический состав вещества (например, не кальгон, как в английском тексте, а гексаметафосфат натрия
1 В. П. Гричук, Е. Д. Заклинская. Анализ ископаемых пыльцы и спор и его применение в палеогеографии. М., ОГИЗ — Географгиз, 1948; Пыльцевой анализ. ВСЕГЕИ, Гостоптехиздат, 1950; Палеопалинология. Том I. Методика палеопалинологиче-скпх исследований, Труды ВСЕГЕИ, нов. серия, вып. 141, Ленинградское отд. изд-ва «Недра», 1966.
и т. д.). Названия новых синтетических веществ в переводе сохранены. Это главным образом названия различных пластмасс, применяемых в качестве заливочных составов, для изготовления слепков и отпечатков и т. п.: термореактивные, или отверждающие, пластики (глифталь, различные эпоксидные смолы — резивелд, ERL-2774, ERL-0814 — и их отвердители — НЕТ, ZZL-0814 и др.); термопластики, или неотверждаемые пластики (лейксайд 70, крилон, формвар, силикон и др.). R качестве связывающих веществ различного назначения (цемент, клей и т. и.) авторы очерков предлагают трагакант, дако, амброид, альвар, лейксайд 70 и другие составы, являющиеся в основном также пластиками.
Справочник опубликован в США в 1965 г. Тем не менее к числу устаревших его отнести никоим образом нельзя. Он содержит широкую информацию о материалах, приборах и методах исследования, о применении которых в палеонтологической практике мы знаем еще мало.
За годы, прошедшие после выхода справочника, появились новые материалы и приборы (в частности, в практику палеонтологических исследований входит сканирующий электронный микроскоп). По-видимому, справочное руководство, которое содержало бы не меняющиеся со временем рецепты и рекомендации, вообще составить невозможно. А отсюда весьма существенный вывод, который должен быть сделан палеонтологом-практиком: необходимы более тесные и широкие контакты с теми специалистами, которые разрабатывают новые методы исследования, создают новые приборы и материалы.
R справочном руководстве Каммела и Раупа рельефно подчеркнута роль нового в повышении эффективности палеонтологических исследований. Действительно, трудно, например, переоценить значение электронной микроскопии, необычайно расширившей и углубившей кругозор палеонтолога. Еместе с тем книга Каммела и Раупа с не меньшей ясностью свидетельствует и о том, что успех в поле и в лаборатории определяется отнюдь не только новыми приборами.
Два фактора сказываются на результативности палеонтологических исследований. Первый — общая подготовленность палеонтолога. В книге неоднократно отмечается, что успех лабораторных и особенно полевых исследований в значительной степени зависит от того, насколько обстоятельно и глубоко палеонтолог изучил данную группу. Необходимо ясно себе представлять особенности морфологии и экологии группы, связь ископаемых с определенными типами пород, характер сохранности и условия захоронения остатков.
Второй фактор, которому зарубежные авторы уделяют большое внимание, а в нашей практике учитывается пока еще недостаточно,— это технический подход к объекту исследования. Палеонтолог должен уметь не только использовать готовые приборы, но и создавать собственные конструкции для повышения производительности труда. Это, в частности, подчеркивается в очерках Эгера, Арнольда, Ропке и др. Роль нехитрых устройств при полевых сборах особенно ярко показана Маккенной.
Нет сомнений в том, что появление перевода справочного руководства Каммела и Раупа по достоинству будет оценено советскими специалистами. Подобное издание уже давно ожидается нашими палеонтологами. Можно надеяться, что выход этой книги в свет будет содействовать усилению внимания к незаметной и внешне простой, но необычайно важной и ответственной стороне деятельности палеонтолога.
R книгу включен не претендующий на полноту список советских работ по методике палеонтологических исследований.
Перевод осуществлен в основном кандидатом геолого-минералогических наук В. 3. Махлиным. В переводе некоторых разделов по микрофауне принимал участие кандидат геолого-минералогических наук В. А. Басов.
СОВЕТСКАЯ ЛИТЕРАТУРА
ПО МЕТОДИКЕ ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
1. Авербург Н. В. Дезинтеграция глинисто-мергелистых пород при одновременном применении гипосульфита и перекиси водорода.—«Вопросы микропалеонтоло-гпп», 1962, 6.
2. Аверьянов В. И. О методике препарирования остракод.—«Новости нефт. техн. Геология», 1960, № 8.
3. Александров В. Я., Свешникова И. Н. Применение флуоресцентной микроскопии в палеоботанике.—«Бот. журнал», 1956, № 2, 41.
4. Астрова Г. Г., Шишова И. А. Наставление по сбору и изучению ископаемых мшанок. М., Изд. АН СССР, 1963 (Пал. ин-т АН СССР).
5. Ахвледиани Е. Г. Применение эпоксидной смолы при изучении раковин и других скелетных образований.—«Пал. журнал», 1968, № 4.
6. Бочков Е. И. Новые приборы для технической обработки мпкрофауны. — «Труды I семинара по микрофауне, 1959». Л., 1960, отд. «Гостоптехиздат».
7. Бочков Е. II Кисточка-капилляр с вентильным краном.—«Труды СНИПГГИМС», 1960, вып. 8, Л.
8. Бочков Е. И. Промывочный аппарат — пирамида с капиллярными камерами.— «Труды СНИПГГИМС», 1960, 8, Л.
9. Владимирова С. II. К методике химического препарирования фаунистических остатков уксусной кислотой. «Изв. АН СССР, сер. геол.», 1965, .У 8.
10. Владимирова С. И., Миссаржвеский В. В. Применение монохлоруксусиоп кислоты для извлечения окаменелостей из карбонатных пород, «Изв. АН СССР, сер. геол.», 1965, № 9.
11. Геккер Р. Ф. Наставление для исследований по палеоэкологии, М., Изд. АН СССР 1955.
12. Голев Б. Т. Препарирование и окрашивание раковин нуммулитов.—«Вопросы мпкропалеонтологпи», 1960, 3.
13. Горянский В. Ю. Об одном эффективном способе извлечения ископаемых остатков из породы.—«Вестник Ленинградок, ун-та, сер. геол.-географ.», 1957, вып. 24.
14. Горянский В. Ю. О методике растворения образцов пород с целью извлечения органических остатков.—«Ежегодник Всес. пал. об-ва, 1957 —1964», 1965. т. 17, М., «Недра».
15. Дмитриев Г. А., Въюшков Б. II. Наставление для поисков остатков позвоночных в угольных шахтах. (Руководство для шахтных геологов.) М., Изд. АН СССР, 1956 (Пал. пп-т АН СССР).
16. Добролюбова Т. А., Кабакович II. В., Чудинова И. И. Наставление по сбору п изучению палеозойских кораллов. М., Изд. АН СССР, 1964 (Пал. пн-т АН СССР).
17. Ефремов II. А. Руководство для поисков остатков позвоночных в палеозойских континентальных толщах Сибири. М., Изд. АН СССР, 1951 (Пал. пн-т АН СССР).
18. Жамойда А. И. Методика изучения палеозойских и мезозойских радиолярий в шлифах. — «Труды I семинара по мпкрофаупе, 1959». Л., 1960, отд. «Гостоптехиздат».
19. Жамойда А. II. Обзор исследований ископаемых радиолярий (1950—1966).— Итоги науки. Стратиграфия. Палеонтология. 1967. М., 1968, изд. ВИНИТИ.
20. Желубовская К. В., Брайнина Б. II. Сепарационный метод выделения четвертичной мпкрофауны при помощи тяжелой жидкости ПД-3.—«Пал. журнал», 1964, .V 4.
21. Журавлева!!. Т. Наставление по сбору п изучению археоциат. М., 14зд. АН СССР,. 1954 (Пал. ин-т АН СССР).
22. Залесский Ю. М., Терентьев А. П. Применение новых веществ в технике1 обработки и консервации геологических ... объектов.—«Сов. геология», 1947, со. 27.
23. Занина II. Е., Иванова В. А. К методике исследования и описания остракод.— «Пал. журнал», 1970, № 1.
24. Иваник М. М., Маслун II. В., Фещук О. В. Методика выделения органических остатков пз отложений ... Предкарпатья.—«Палеон. сб.». 1971. № 7. Львов.
25. Иванова Е. А., Сарычева Т. Г. Наставление по сбору и изучению брахиопод. М., Изд. АН СССР, 1963 (Пал. ин-т АН СССР).
26. Козлова Г. Э. Методика изучения верхнемеловых п третичных радиолярий.— «Труды I семинара по мпкрофаупе, 1959». Л., 1960, отд. «Гостоптехиздат».
27. Кордэ К. Б. Наставление по сбору и изучению ископаемых водорослей. М., Изд. АН СССР, 1953 (Пал. пн-т АН СССР).
28. Кривоборский В. В. Достижения в области объемного микрофотографирования.— «Труды I семпнара по мпкрофаупе, 1959». Л., 1960, отд. «Гостоптехиздат».
29. Кривоборский В. В. Стереоскопическое микрофотографирование форампнпфер.— «Труды ВНПГРИ», 1960, вып. 153.
30. Криштофович А. И. Как собирать ископаемые растения. М.— Л., Изд. АН СССР, 1953.
31. Крымголъц Г. Я. Методика сбора и обработки палеонтолого-стратиграфического-материала. Л., Изд. Ленпнгр. ун-та, 1954.
32. Крымгольц Г. Я. Методика определения мезозойских головоногих. Л., Изд. Лепингр. ун-та, 1960.
33. Кузнецов В. В., Бирюков М. Д. Применение зубопротезных материалов для снятия копий с палеозоологических объектов.—«Пал. журнал», 1969, № 3.
34. Ланской Г. А., Подашенко А. И. Применение пластмасс при изготовлении петрографических, минералогических п палеоботанических шлифов.—«Материалы Научно-метод. и произв. лабораторий геол, управлений ВИМС», 1946, бюлл. № 5 (41).
35. Малышок В. Т. Новый способ извлечения мпкрофауны из плотных горных пород.—«Азерб. нефт. хозяйство», 1952, № И.
36. Мартынова О. М. Наставление для сборов ископаемых насекомых. М-, Изд. АП СССР, 1953 (Пал. ин-т АН СССР).
37. Махлин В. 3. К методике изучения белемнителлид.—«Труды ВНИГРИ», 1971, 292, Л.
38. Медведева А. М., Кузовлева Г. А. Применение сканирующего электронного микроскопа для изучения ископаемых спор.—-«Пал. журнал», 1971, № 3.
39. Медведева А. М., Кузовлева Г. А., Майзлиш С. Е. Применение полимеров в палинологии.—«Пал. журнал», 1972, № 1.
40. Мейен С. В. О методике исследования и описания ископаемых растений.— «Пал. журнал», 1968, № 3.
41. Миклухо-Маклай К. В. Некоторые приемы шлифования выделенных из породы раковин фораминифер.—«Труды I семинара по микрофауне, 1959». Л., 1960, отд. «Гостоп-техиздат».
42. Милорадович Б. В. Изучение микростроения палеонтологических объектов методом целлулоидных отпечатков. «Пзв. АН СССР, сер. геол.», 1940, № 4.
43. Миненков II. Б. Макрофотография. М., «Искусство», 1960.
44. Морозова В. Г. Пластинки для отбора и разбора микрофауны.—«Вопросы мик-ропалеонтологпп», 1956, 1.
45. Негадаев-Никонов К. Н. К методике обработки образцов при микрофаупистиче-скпх исследованиях.—«Вопросы микропалеонтологии», 1962, 6.
46. Негадаев-Никонов К. II. Механизация процесса отмывки проб в микропалеонтологии (МПАН-1). Кишинев, Изд. АН Молд. ССР, отд. палеон. и стратигр., 1971.
47. Никифорова О. II. Некоторые методы обработки палеонтологического материала.—«Разведка недр», 1936, № 15—16.
48. Новожилов II. И. Наставление по поискам и сбору ископаемых листоногих ракообразных. М., Изд. АН СССР, 1953 (Пал. пн-т АН СССР).
49. Обут А. М. О методике изучения граптолитов. «ДАН СССР», 1949, 66, № .3.
50. Овчаренко В. II. К методике изучения внутреннего строения раковин ископаемых брахпопод.—«Пал. журнал», 1967, № 4.
51. Орлов Ю. А. О некоторых усовершенствованиях техники палеонтологических исследовании.—«Пал. журнал», 1960, № 4.
52. Порфирьев Г. С., Степанов Д. Л., Фурсенко А. В. Палеонтология. Общие сведения.— В кн.: «Справочник полевого геолога-нефтяника», т. I, Л., отд. «Гостоптех-пздат», 1954.
53. Ружепцев В. Е. О методике исследования и описания аммоноидей.—«Пал. журнал», 1964, № 1.
54. Свешникова И. Н. К методике исследования эпидермиса и кутикул ископаемых и современных хвойных.—«Бот. журнал», 1955, 40, № 4.
55. Снигиревская II. С. О новом ускоренном методе пленочных оттисков в палеоботанике.—«Бот. журнал», 1958, 43, с. 527—528.
56. Сергеева С. И. О методике извлечения конодонтов из породы.—«Учен. зап. Ленппгр. гос. педагог, пн-та», 1966, № 290.
57. Соснина М. И. Изучение лягенид методом последовательных пришлифовок.— «Труды I семинара по мпкрофауне, 1959». Л., 1960, отд. «Гостоптехнздат».
58. Субботина Н. II. Обзор технических приемов обработки микрофауны.—«Труды I семинара по микрофауне, 1959». Л., 1960, отд. «Гостоптехнздат».
59. Фонин В. Д. Применение аппарата «Микрофот» в палеонтологических исследованиях.—«Пал. журнал», 1964, № 3.
60. Фонин В. Д. Методы препарирования ископаемых органических остатков.— Итоги науки. Стратиграфия. Палеонтология. 1966. М., 1967, Изд. ВИНИТИ.
61. Фурсенко А. В. Методика исследования фораминифер.— В кн.: Раузер-Черно-усова Д. М. «Определитель фораминифер нефтеносных районов СССР», ч. 1. М.— Л., 1937.
62. Фурсенко А. В. Методика изучения ископаемого материала.— В кн.: «Основы палеонтологии. Общая часть. Простейшие». М., Изд. АН СССР, 1959.
63. Чедия Д. М. Новые приемы изучения радиолярий палеогена Таджикской депрессии.—«Изв. отд. естеств. наук АН Тадж. ССР», 1957, № 21.
64. Чугаева М. Н., Махмудбеков В. Е. Приборы для механического препарирования палеонтологических объектов.—«Пал. журнал», 1963, № 2.
65. Шумейко С. И. Применение сканирующего электронного микроскопа для изучения известкового нанопланктона.—«Пал. журнал», 1971, № 4.
66. Яковлев В. Н., Штеренберг Л. Е. Применения разъемной центрифужной пробирки для сепарации конодонтов.—«Пал. журнал», 1967, № 2.
Д. Найдин
ИЗ ПРЕДИСЛОВИЯ РЕДАКТОРОВ АНГЛИЙСКОГО ИЗДАНИЯ
Палеонотологи нуждаются в эффективных методах проведения полевых и лабораторных исследований. В палеонтологической литературе прошлого столетия нередко встречаются материалы, полученные такого рода методами, а иногда и превосходные описания самих методов. Одпако за последние десять лет методическая литература по палеонтологии стала такой обширной, появилось столь много новых методов, что палеонтологу-практику становится все труднее выбрать наиболее приемлемый для него метод. Проблема еще более осложняется тем, что многие из этих методов впервые разработаны в других науках и заимствованы из них. Основная литература, таким образом, недоступна для большинства палеонтологов. Естественно, возникает потребность в новейшем и исчерпывающем справочнике. Мы надеемся, что настоящий справочник по методике палеонтологических исследований удовлетворит эту потребность.
Большое значение новых методов подчеркивал Дж. Дж. Симпсон па заседаниях Палеонтологического общества по изучению позвоночных в 1959 г. К. Кастер, в то время президент Палеонтологического общества, усматривал в новых методах удобную основу для установления более тесных связей между палеонтологами, изучающими фауну позвоночных и беспозвоночных. По его инициативе редакторы настоящей книги подготовили программу следующего съезда Палеонтологического общества (Денвер, 1969). Был образован комитет для организации в Денвере специальной сессии, посвященной методам палеонтологических исследований. Вскоре, однако, выяснилось, что обширность затрагиваемых вопросов не позволяет созвать общенациональную конференцию, посвященную этой теме. Вместе с тем энтузиазм, с которым многие откликнулись на организацию специальной методической сессии, убедительно свидетельствовал о необходимости создания справочника. Таким образом, первоначальный организационный комитет был сохранен, и настоящее руководство по методам, применяемым в палеонтологии, является результатом его работы.
Справочное руководство состоит из серии статей и библиографических списков к ним. В одних статьях описаны новые методы, в других дан анализ классических методов, причем большинство статей принадлежит перу авторов. активно использующих описываемые методы.
Б. И'аммел
Д. Рауп
Часть I
ОБЩАЯ МЕТОДИКА И ПРИЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ
ОСНОВНЫХ ГРУПП ИСКОПАЕМЫХ ОРГАНИЗМОВ
ИЗВЕСТКОВЫЙ НАНОПЛАНКТОН
В. В. Хей
Геологический факультет Иллинойсского университета, Урбана
Известковые нанофоссилии образуют неоднородную группу, в которой объединены скелетные остатки величиной 0,25—20 мк *. Наиболее распространены среди нанофоссилий кокколиты — сложно устроенные скелетные остатки пуговицевидной формы, продуцируемые жгутиконосцами-хризомо-надами, называемыми кокколитофорами. У ныне живущих кокколитофорид кокколиты образуют полую сферу, называемую коккосферой. Кокколиты одной коккосферы могут быть сходными или диморфными; в последнем случае кокколиты, расположенные кольцом вокруг жгутика, отличаются по форме от остальных. Парк и Адамс [7] отметили, что жизненный цикл у кокколи-тофор может быть сложным, и показали, что одна кокколитофора в разные фазы производит кокколиты различного типа.
Известковый нанопланктон по расположению структурных элементов разделяется на две основные группы: 1) гелиолитиды (к ним относятся и кокколиты) с известковыми элементами, располагающимися таким образом, что в поляризованном свете наблюдается свастикоподобная отрицательная одноосная псевдофигура, и 2) ортолитиды (например, дискоастры) — формы, у которых ось с ориентирована перпендикулярно плоскости диска, так что объект наблюдения погасает в поляризованном свете. Рабдолиты — гелиоли-тидные скелетные элементы, производимые организмами, носящими название рабдосфериды. Они отличаются от кокколитов длинными радиальными стержнями, растущими перпендикулярно кокколитоподобному базальному диску. Браарудосфериды строят видоизмененные ортолитидные скелетные элементы, называемые пенталитами, так как они образованы пятью кристаллами кальцита, причем все они ориентированы по-разному.
Большинство современных кокколитофорид обитает в океанских водах, где они продуцируют крупные, прочные кокколиты. Виды, распространенные на мелководье, обычно обладают мелкими, хрупкими кокколитами. Ископаемый известковый нанопланктон связан главным образом с океанскими организмами, так как он встречается совместно с раковинами других планктонных организмов.
СБОР ИСКОПАЕМОГО НАНОПЛАНКТОНА
Из-за малых размеров остатки ископаемого нанопланктона нельзя наблюдать в полевых условиях без микроскопа с большим увеличением. С помощью полевого микроскопа Кука — Макартура можно произвести грубое препарирование на месте, чтобы определить, есть ли в образце нанофоссилии.
Но поскольку полевые микроскопы малодоступны, образцы обычно отбирают «вслепую», и проверка их на содержание нанофоссилий производится
1 В «Палеонтологическом словаре» (1965, изд-во «Наука») предельная величина организмов этой группы 50 мк. Следует различать нанопланктон и ископаемый нанопланктон, обычно называемый в литературе на английском языке нанофоссилиями. В оригинале принят именно последний термин nannofossils. «Nannos» (греч.) на русском языке дается либо с одним, либо с двумя «н». В «Палеонтологическом словаре» (1965) и в «Палеонтологическом журнале» принята первая форма, которая предлагается и в данном переводе. — Прим. ред.
позднее в лаборатории. Известковые панофоссилии наиболее обильны в тон зернистых пелагических осадках и, как правило, встречаются вместе с пла тонными фораминиферами. В глинах с обильными планктонными форами ферамп концентрация панофоссилии часто превышает миллион экземпля на 1 см3 породы. Такие глины с обильным наноплапктоном обычно мылы или талькоподобные на ощупь. В обломочных породах, более крупнозер стых, чем алевриты, нанофоссилии очень редки. В существенно песчаг толщах нанофоссилии можно обнаружить в прослоях сланцев, разделяют песчаные пласты. Во флишевых толщах самые верхние миллиметры отде ных ритмов могут быть обогащены нанофоссилиями. В большом количес они содержатся в мергельно-меловых породах, но и здесь они сохраняю лучше всего в прослоях глин. Изредка кокколиты обнаруживаются в шлш отвердевших известняков, но их невозможно выделить или определ обычным путем.
Вес исследуемого образца не должен превышать 25 г. Несколы граммов породы вполне достаточно, чтобы изготовить большое число пре ратов. Поэтому образец такого веса обеспечит обильный материал для пос дующих исследований. Использование для обработки небольшой навез породы позволяет собрать и доставить из отдаленных районов болы число образцов с минимальными затратами средств.
При отборе образцов необходимо внимательно следить за тем, чтс они не были засорены посторонним материалом. Нанофоссилии столь MaJ что могут застрять в царапинах на поверхности молотка, ножа или в скл ках кожи на руках. Необходимо всегда тщательно записывать стратигра< ческую последовательность, наблюдаемую в ноле, так как в период дож; вода может засорить поверхность пород нанофоссилиями, которые выв ваются из расположенных более высоко на склоне обнажений.
ОБРАБОТКА ОБРАЗЦОВ
Грубое препарирование образца с целью выяснить, присутствует в нем нанопланктон, занимает очень мало времени [5]. Измельчают несколз граммов породы в ступке и каплями добавляют воду до образования суси зии. Каплю такой суспензии пипеткой помещают на покровное стекло и р бавляют водой. Затем суспензию высушивают на горячей плите. Кап кедакса или другой подходящей консервирующей среды помещают на пр метное стекло. Каплей кедакса касаются высушенной суспензии, нахо; щейся на покровном стекле, затем немедленно перевертывают предмет! стекло и помещают его на горячую плиту. Через несколько секунд, коз консервирующая среда достигнет краев покровного стекла, получаем чистый препарат, готовый для просмотра под микроскопом. Для выяснен! присутствуют ли нанофоссилии в образце, необходимо вести наблюдег с увеличением 800 при скрещенных николях. Если гелиолитиды присутству (они обычно гораздо обильнее ортолитид), их легко узнать по свастиз подобным отрицательным одноосным псевдофигурам.
Обнаружение нанофоссилий в результате предварительной обработ позволяет приступить к полной обработке образцов для более детальн исследований. Дезинтегрируют несколько граммов породы взбалтывани в воде, ультразвуковой обработкой или при необходимости дроблены Добавка небольшого количества гексаметафосфата натрия (кальгона) нов гает диспергированию глин и обеспечивает равномерное распределен частиц на препарате. Кратковременное центрифугирование применяв! для удаления глины [4]. В суспензию, помещенную в 50-мл центрифужгг пробирку, добавляют дистиллированную воду и центрифугируют образ при 300 об/мин в течение 15 с. Затем останавливают центрифугу, фильтру суспензию и выбрасывают осадок. Процесс повторяют несколько раз, по
•• • . :
декантат не станет прозрачным. После этого его еще раз центрифугируют в течение 30 с, но уже при 850 об/мин. Осадок содержит частицы размером 3—25 мк и заключает нанофоссилии, легко исследуемые под микроскопом. Более длительное центрифугирование позволяет выделить очень мелкие обильные кокколиты, которые особенно интересны для изучения под электронным микроскопом.
Препараты изготавливают из отцентрифугированного осадка тем же способом, что и при описанной выше предварительной обработке. Страднер и Пап [8] рекомендуют помещать исследуемый материал между двумя покровными стеклами, что дает возможность изучать в иммерсионной жидкости закрепленные кокколиты с обеих сторон. Постоянные препараты должны пролежать в сухом месте в течение нескольких часов, пока покровное стекло не перестанет двигаться и смещать объекты изучения. Если на столике микроскопа есть верньерная шкала, ее нужно использовать для регистрации положения объектов. Препараты при этом должны находиться в горизонтальном положении, так как даже длительная консервация не предохраняет среду от медленного течения. Если микроскоп не снабжен верньерной шкалой, объект можно отметить кольцом, нанесенным тушью на стекле. Специальный метчик с алмазным наконечником производства фирмы Лейтц, который ввинчивается в одно из отверстий турели объектива, также используется для процарапывания очень маленьких колец вокруг нанофоссилии.
Чтобы изучить нанофоссилии с боковых сторон, нужна вязкая консервирующая среда [2]. Вновь может быть использована 15-минутная фракция. Каплю консервирующей среды помещают на предметное стекло, которое оставляют для просыхания. Затем добавляют небольшое количество силикона или другой невысыхающей иммерсионной жидкости. Соскабливают отложившиеся частицы с предметного стекла, размешивают их зубочисткой в силиконе и устанавливают покровное стекло на место. Нанофоссилии можно повернуть на боковые стороны надавливанием по кругу на покровное стекло резинкой карандаша.
Кедакс и вязкие консервирующие среды наиболее пригодны для изучения в них объектов на обычных микроскопах при увеличении 800. Для изучения деталей строения при увеличении в 1200—1600 раз необходимо двойное количество иммерсионного масла. Поляризатор и анализатор, так же как механический столик, устанавливающийся на вращающемся столике микроскопа, совершенно необходимы при изучении гелиолитид. Фазовая оптика и техника освещения объекта при затемненном поле помогают обнаружить детали, которые иным способом неразличимы.
Опыление остатков нанопланктона перед закреплением их на предметном стекле тяжелыми металлами — золотом или платиной — в вакуумном испарителе может выявить структурные детали, которые не наблюдаются в обычных условиях.
Для электронной микроскопии нанофоссилии могут быть помещены прямо на сетки, покрытые формваром. Таким путем, однако, можно получить только трансмиссионные электронные микрографии, так как нанофоссилии проецируются в виде силуэта на светлом заднем плане. Подобные микрографии мало пригодны для исследований, и, чтобы воспользоваться электронным микроскопом, следует приготовить угольные реплики [1, 3, 6].
Для приготовления хорошей угольной реплики необходимо перед ее снятием удалить по возможности весь посторонний материал. Фракцию образца после центрифугирования обрабатывают слабым водным раствором гипохлорита и отстаивают в течение 24 ч для удаления органического вещества. Затем образец обрабатывают в ультразвуковом очистителе, разрушающем остатки глинистых частиц и очищающем поверхность кокколитов. После непродолжительной обработки образца на центрифуге следует проверить остаток под микроскопом, чтобы убедиться, »гго кокколиты действи-2-0815 ! Омская Об’щтиад i
! научная бий истек»: » 1 вмени &.С. Гущ-'«на ?
41 93502
тельно чистые. (Если необходимо, очистку ультразвуком и обработку на центрифуге повторяют несколько раз.) Несколько капель суспензии размазывают на свежесколотой поверхности мусковита и пластинку осторожно помещают под теплую лампу. Когда суспензия высохнет, пластинка слюды переносится в вакуумный испаритель с угольными стержнями, расположенными примерно в 12 см над образцом. Капля глицерина на конце каждого-угольного стержня поможет позднее снять реплику со слюды. Когда вакуум достигнет 5 X 10~5 мм рт. ст., пары углерода наносят на образец за четыре 15-секундных импульса. Пластинку слюды вынимают из испарителя и ножом разделяют угольную пленку на квадраты по размеру экрана электронного микроскопа. Затем опускают квадраты угольной пленки в воду, постепенно-и аккуратно добавляя соляную кислоту, пока концентрация раствора не достигнет 1%, и оставляют реплику плавать в течение нескольких часов до удаления всего СаСО3. Реплику переносят в полиэтиленовый сосуд, содержащий дистиллированную воду. Осторожно добавляют плавиковую кислоту до получения 10%-ного раствора, а реплику оставляют в этом растворе на 8 ч, пока глинистые частицы не растворятся. Реплики переносят в другую посуду с дистиллированной водой и выбирают по одной сетками для электронного-микроскопа. Если угольная реплика достаточно прочна, то подложка из формвара не нужна.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Black М., Barnes В., The structure of coccoliths from the English Chalk, Geol. Mag., 96 r 321—328, pls. 8—12, 1959.
2. Bramlette M. N., Sullivan F. B., Coccolithophorids and related nannoplankton of the early Tertiary in California, Micropaleontology, 7, 129—188, pls. 1—14, table 1, 1961.
3. Deflandre G., Durrieu, Application de la technique d’empreintes de carbone a la syste-matique des coccolithophorides fossiles, C.R. Acad. Sci. Paris, 244, 2948—2951. 2 textfigs, 1957.
4. Edwards A. B., A preparation technique for calcareous nannoplankton, Micropaleontology,. 9, 103—104, 2 text-figs, 1963.
5. Hay W. W., Note on the preparation of samples for discoasterids, J. Paleontology, 35 873, 1961.
6. Hay W. W., Towe К. M., Electron-microscopic examination of some coccoliths from Don-zacq (France), Eclog. Geol. Helvet., 55, 497—519, pls. 1—10, 2 text-figs, 1962.
7. Parke M., Adams I., The motile (Crystallolithus hyalinus Gaarder and Markali) and non-motile phases in the life history of Coccolithuspelagicus (Wallich) Schiller, J. Marine Biol. Assoc., U.K., 39, 263—274, pls. 1—4, 1960.
8. Stradner II., Papp A., Tertiaere Discoasteriden aus Oesterreich und deren stratigraphische Bedeutung, Jahrb. geol. Bundesanst., Sonderhand 7, 1—160, 42 pls., 24 text-figs, 4 tables, 1961.
РАДИОЛЯРИИ
Б. Г. Бёрма
Саннивейл, Калифорния
Предлагаемый метод разработан в процессе выделения радиолярий из плотных туфов, которые разрушаются с большим трудом. Если породы легко разрушаются, то некоторые приводимые ниже рекомендации по их обработке могут быть опущены. Наш опыт показал, что наибольшие ошибки
допускаются при использовании методов, о деталях которых исследователь мало осведомлен. Внимание, уделенное обработке образцов, окупается максимальной производительностью труда при минимальном расходе человекочасов и низкой стоимости работ с хорошими результатами.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОЛЯРИЙ
Современные радиолярии — обитатели открытого моря, редко достигающие прибрежных районов. Раковины радиолярий концентрируются преимущественно в осадках, которые накапливаются на континентальном склоне и примыкающих к нему участках как больших, так и меньших глубин. С этим в общих чертах согласуется и распространение радиолярий в древних осадках, хотя они хорошо известны и в отложениях, образовавшихся на шельфе.
Таким образом, поиски радиолярий лучше всего вести в отложениях, накапливавшихся в глубоких частях шельфа или на еще более значительных глубинах нормального открытого морского бассейна. Меловые и кайнозойские отложения, в которых преобладают планктонные фораминиферы, наиболее благоприятны для поисков радиолярий.
Установлено, что изготовление шлифов из очень плотных пород является хорошим средством для определения, в каких частях разреза содержатся массовые скопления радиолярий. Легче и быстрее изготовить шлифы из этих пород, чем дробить образцы с целью выяснить, присутствуют ли в них ископаемые. Поскольку радиолярии очень редко распознаются непосредственно в поле, сбор образцов обычно проводится «вслепую».
ИЗУЧЕНИЕ ШЛИФОВ
Большинство работ, выполненных по радиоляриям, особенно докайно-зойским, основано на изучении их сечений в шлифах. Это не лучший метод исследования, но его приходится применять, если породы, вмещающие радиолярии, сильно окремнены. Образцы таких пород расшлифовывают обычным способом.
Следует, однако, иметь в виду два обстоятельства: во-первых, шлифы должны быть как можно более толстыми, с тем чтобы большее число радиолярий заключалось в пределах толщины шлифа, и, во-вторых, тщательная полировка обеих поверхностей шлифа полностью оправдывается при их дальнейшем изучении. Наиболее распространенная ошибка при изготовлении шлифов с ископаемыми заключается в том, что шлифы последовательно не полируют абразивными порошками различных номеров.
РАДИОЛЯРИИ, СОХРАНИВШИЕСЯ БЕЗ КРЕМНЕВОГО СКЕЛЕТА
Радиолярии, сохранившиеся не в первоначальном виде, а подвергшиеся, например, пиритизации, извлекаются из породы с помощью методов, приведенных ниже или используемых при отмывке образцов с фораминиферами. Такие экземпляры редко представляют интерес для серьезного изучения, так как встречаются обычно в виде ядер. Поэтому здесь им не уделяется много внимания. В общем только хорошо сохранившиеся радиолярии оправдывают время, затраченное на их обработку и изучение.
ОБРАБОТКА ОБРАЗЦОВ С РАДИОЛЯРИЯМИ
Раковины радиолярий сложены опалом, что дает им преимущество при выделении из пород благодаря стойкости кремнезема. Любая кислота, кроме плавиковой, используется для разрушения вмещающих пород путем растворения карбонатов.
Щелочи способствуют разрушению и диспергированию глин, по слишком сильные их растворы разрушают раковины радиолярий. Поэтому при кипячении породы в щелочах следует проявлять большую осторожность, чтобы концентрация раствора в результате испарения не поднялась выше допустимой инструкцией. Если поверхность раковин после обработки окажется корродированной, можно предполагать, что раствор щелочи был слишком концентрированным.
Обработка 30%-ным раствором перекиси водорода или азотной кислотой проводится для окисления органического вещества, содержащегося в породе. Органическое вещество, прилипая к раковинам или способствуя прилипанию к ним глинистых частиц, скрывает строение радиолярий. Перекись водорода, кроме того, является сильным механическим агентом, очищающим радиолярии. и по возможности должна всегда использоваться.
Отмытые водой раковины радиолярий при высыхании часто склеиваются между собой из-за присутствия солей или глинистых частиц на их поверхности. Это явление устраняется обезвоживанием образца ацетоном по указанной ниже методике. Заменителем ацетона может быть чистый метиловый или этиловый спирт, однако зти вещества не могут быть рекомендованы. При отсутствии всех этих реактивов операция обезвоживания может быть пропущена, однако результаты в этом случае будут хуже. (Этот же способ используется для обработки образцов с фораминиферами.)
Наставление
1. Раздробите образец на кусочки размером менее 0,5 см. Для этого рекомендуется металлическая ступка, причем при дроблении пестик двигают только в вертикальном направлении. Не следует растирать образец или пытаться обработать сразу более 2,5 см3 породы, так как это приводит к нежелательному превращению значительной ее части в порошок. Ступку после каждой операции следует тщательно очистить.
2. В 400-мл стакан поместите такое количество раздробленного образца, чтобы было покрыто дно (25—30 г). Налейте около 50 мл спирта, а затем 50 мл концентрированной технически чистой соляной кислоты. (Спирт можно и не добавлять, по в этом случае соляную кислоту следует наливать очень медленно, чтобы не вызвать чрезмерного вскипания известковистых пород.) При обработке слабо известковистых пород спирт можно не добавлять. Когда реакция замедлится, стакан наполовину залейте водой, покройте стеклом и поставьте на горячую плиту. Содержимое кипятите 10—30 мин.
Примечание. Во время кипячения па этой или более поздних стадиях обработки стаканы могут подпрыгивать на плите и разбиваться. Чтобы избежать этого, следует прикрепить к плите металлический обод высотой около 1,3 см. Интенсивность кипения можно уменьшить, снизив температуру плиты. Иногда помогает также прерывистое кипячение с периодической отмывкой накопившейся глины (правила отмывки см. ниже).
3. Снимите стаканы с горячей плиты и оставьте их на 10 мин. Слейте кислоту по возможности полностью. Залейте стакан на 2/3 водой, энергично перемешайте и оставьте на 5—10 мин. Снова вылейте и еще раз налейте полстакана воды.
4. Осторожно добавьте порошок углекислого натрия (Na2CO3), энергично перемешивая до нейтрализации кислоты, па что укажет прекращение выделения пузырьков газа. Увеличьте концентрацию Na2CO3, прибавив половину чайной ложки или немного больше этого реактива. Затем опустите 10—12 таблеток едкого натрия (NaOH). (Предупреждение'. слишком большое количество NaOH разрушающе действует на радиолярии.) Залейте стакан водой на 2/3, покройте его стеклом и поставьте на горячую плиту. Даже наиболее легко разрушаемые образцы должпы кипеть по крайней мере полчаса. Образцы туфов почти не изменялись после такого кипячения, зато они полностью проваривались за 24 ч (три рабочих дня). (Предупреждение', уровень воды во время кипения не должен опускаться ниже половины стакана, иначе раствор станет сильно щелочным и будет разрушать раковины.) Весь этот процесс не разрушает образцы полностью, но освобождает из породы достаточное количество радиолярий, чтобы набрать хороший комплекс.
Если после столь длительной обработки не будут получепы положительные результаты, то в таком случае материал вряд ли пригоден для извлечения радиолярий.
5. Когда образец будет достаточно дезинтегрирован, снимите его с горячей плиты и поместите на сито не крупнее 200 меш. Отберите все крупные неразрушившиеся куски породы. Применяя водяной распылитель, осторожно отмывайте осадок до тех пор, пока вода, проходящая через сито, не станет чистой. Нельзя тереть осадок о сетку, как это делают иногда при обработке фораминифер. (При отсутствии сит 200 меш и мельче образец может быть обработан в стакане отмучиванием. Этот способ выделения ^радиолярий из-за легкости
их раковин гораздо более труден и длителен, чем отмывка форамиппфер на ситах. Отмучивание не может быть рекомендовано. Если образец отмыть на сите достаточно осторожно, радиолярии пе будут разрушены. Сито 200 меш удерживает даже самые мелкие целые раковины.)
б. Используя водяной распылитель, осторожно смойте осадок обратно в тот же стакан. После того как оп отстоится, слейте воду.
7. Добавьте ацетон в количестве, равном двойному объему осадка, слегка перемешайте и слейте. Повторите эту операцию.
8. Высушите осадок на слабом жару. (Предупреждение: опасайтесь открытого пламени, не курите.)
9. Добавьте 30%-ный раствор перекиси водорода (Н2О2) в таком количестве, чтобы уровень его был выше осадка. Нагрейте содержимое до начала энергичного выделения пузырьков газа, затем снимите стакан с плиты и ждите прекращения образования пузырьков. Налейте воды до образования 10%-пого раствора Н2О2. Покройте стакан стеклом и кипятите содержимое 30 мин. (Предупреждение: 30%-пый раствор Н2О2 — опасно коррозийное вещество. Работать с ним следует только в защитных очках или маске и резиновых перчатках.)
При отсутствии 3096-ной Н2О2 добавьте концентрированной азотной кислоты i'HNO3) приблизительно в двойном объеме по отношению к количеству осадка, покройте стакан стеклом и кипятите 5 мин в вытяжном шкафу или открытом помещении при хорошей вентиляции. Долейте воды, снижая концентрацию HNO3 до 50%, и кипятите еще 30 мин.
10. Повторите операции 5, 6, 7 и 8, но в операции 6 слейте осадок в чашку Петри. Образец готов для изучения.
И. Ацетон, использованный в операциях 7 и 10, слейте в бутыль и сохраните. Его можно очистить с минимальными потерями путем перегонкп.
12. Никогда не следует использовать фильтровальную бумагу пля сбора осадков с радиоляриями, так как раковины прилипают к бумаге.
ПОДГОТОВКА ПРЕПАРАТОВ С ПОМОЩЬЮ НАСЫПКИ
При определении известной фауны предпочтительно делать насыпку отмытого осадка на предметное стекло. Многие исследователи используют насыпки также и при монографическом изучении фауны. Когда изучается новый материал, то желательно просматривать индивидуально закрепленные экземпляры (см. ниже) в постоянных препаратах, а насыпки применять только при текущем определении фауны.
1. Предметное стекло размером 2,5 X 7,5 см тщательно протрите. Нанесите пять капель раствора гуммиарабика или трагаканта таким образом, чтобы четыре его капли находились на расстоянии 0,3 см от каждого угла покровного стекла, а одна располагалась в центре.
2. В каждую каплю поместите по карборундовому или алундовому зерну размером 50 меш (можно было бы поместить фораминиферу), чтобы держать покровное стекло выше раковин хрупких радиолярий. (Если осадок содержит песчаные зерна сравнимых с карборундом размеров, то операции 1 и 2 опускаются.) После этого предметное стекло можно подсушить.
3. На чистую поверхность между зернами карборунда нанесите такое количество консервирующей среды, чтобы пространство под покровным стеклом было полностью ею покрыто. Среду, которую надо приготовлять или расплавлять, как, например, канадский бальзам, использовать пе стоит. Можно рекомендовать консервирующую среду тек-никоп.
4. На консервирующую среду насыпают слой отмытого осадка толщиной, пе превышающей одно зерно или раковину после равномерного распределения его под покровным стеклом. Избыток осадка приведет к тому, что раковины будут нагромождаться одна па другую, затрудняя определение. Лучше использовать меньше осадка и сделать хороший препарат. Если осадок содержит грубые частицы породы, они должны быть отсеяны до начала этой операции.
5. Пользуясь чистой иглой, осторожно и тщательно перемешайте осадок в консервирующей среде, уничтожая все пузырьки.
6. Протрите покровное стекло и осторожно опустите его на место. Добейтесь, чтобы избыток среды выступил по краям покровного стекла. Если среда не выступает, следует добавить се вокруг стекла медицинской пипеткой пли стеклянной палочкой.
7. Готовый препарат можно оставить на всю ночь. Это позволит среде проникнуть в раковины радиолярий, а ее избытку подсохнуть.
8. При хранении располагайте препараты горизонтально. Если они хранятся па боку, радиолярии станут постепенно смещаться вниз к краю стекла, разрушая готовый препарат.
ПОДГОТОВКА ПРЕПАРАТОВ ИЗ ОТОБРАННЫХ РАКОВИН
Эти препараты предпочтительнее иметь при проведении монографических исследований или ревизии материала, так как приготовлять их значительно дольше, чем насыпки. Раковины можно закреплять по одной па стекло, однако в этом случае очень скоро наберется невероятно много стекол. Если монтировать на стекле сразу большое количество экземпляров, то для быстрого нахождения требуемой формы необходимо располагать экземпляры в одном и том же систематическом порядке. Это можно сделать несколькими способами. Описываемый ниже способ наиболее практичен.
1. Сделайте препаратодержатель из картона, по возможности точно соответствующий толщине предметного стекла. С помощью бритвы вырежьте два куска картона размером 4 X 9.5 см. В центре одного из кусков прорежьте прямоугольник по величине стекла (2,5 X 7.5 см), используя его в качестве шаблона. На одном конце другого куска сделайте маленький полукруглый вырез. Склейте оба куска картона вместе с помощью клея, не коробящего картон, такого, как быстро схватывающий фотоклей. Можно использовать и резиновый клей, но он от времени портится. Окрасьте кусочек лейкопластыря тушью. Когда тушь высохнет, разлинуйте прямоугольник площадью 18 X 35 мм 6 горизонтальными и 15 вертикальными линиями на 90 маленьких прямоугольников. Вырежьте разлинованный прямоугольник и наклейте его на полость в препаратодержателе. При этом он должен находиться на равном рас с тоянии от вершипы и основания полости и в 27 мм от одного из концов, с тем чтобы в дальнейшем оказаться в левом конце; препаратодержа-теля. Поместите маленький квадрат лейкопластыря на пустой конец полости в препаратодержателе, не покрывая при этом разлинованного прямоугольника. Теперь осторожно закрасьте тушью весь препаратодержатель, за исключением разлинованного прямоугольника.
2. Положите предметное стекло в препаратодержатель и поместите его под бинокуляр с увеличением 50. Аккуратно отфокуспруйте бинокуляр па верхнюю поверхность препарата.
3. Возьмите обычную картонную микропалеонтологическую камеру, разлинованную на крупные прямоугольники. Отрежьте кусок картона того же размера, что и камера, и положите его под эту камеру. Поместите камеру с подложкой на столик бинокуляра вплотную к препаратодержателю, прижимая их вместе одной рукой. Отфокуспруйте бинокуляр на верхнюю поверхность препарата и двигайте его вместе с камерой. Если основание камеры находится не в фокусе, подложите под нее еще одну картонку и делайте это до тех пор, пока обе поверхности не окажутся на одпом уровне.
4. Для облегчения отбора отмытый осадок обычно рекомендуется просеивать. Наиболее пригодны для этой цели сита 60, 100 и 150 меш с поддоном, имеющим 8 см в поперечнике. Сито 60 меш почти никогда не удерживает на себе радиолярии, но его следует всегда проверять. На сите 100 меш остаются самые крупные радиолярии. Большинство же радиолярий скапливается на сите 150 меш. На поддоне собираются лишь наиболее мелкие раковипы. Это не ювенильные формы, а представители мелких родов и видов. Не игнорируйте их.
5. При отборе радиолярии удобно пользоваться соболиной кисточкой № 000, применяемой также прп отборе форампнпфер. Следует проверить несколько кисточек, прежде чем выбрать одну хорошую. Суть дела в том, что она должна быть короткой, во острой. Увлажнить кисточку во рту — лучший способ проверить ее качества. Вы вскоре обнаружите. что для наиболее эффективной работы кисточка должна быть все время влажной. При желаипп для работы с радиоляриями можно испытать пинцеты.
6. Насыпьте отмытый осадок в разлинованную микропалеонтологическую камеру. Прп серьезном палеонтологическом последовании отбирается каждая пригодная для изучения раковина. Для этого употребляется камера, имеющая 60—100 пронумерованных прямоугольников, которые помогут следить за ходом отбора. Во всяком случае, применяемая камера должна быть такого типа, а дно ее слегка покрыто раствором трагаканта пли гуммиарабика. Положите две камеры вплотную друг к другу на столик бинокуляра. Для отбора целесообразно использовать увеличение 50. Определите положение раковины в осадке. Смочите кисточку и коснитесь ею раковины. Наблюдая через бинокуляр, поднимите кисточку достаточно высоко, чтобы пе задеть край камеры. Удерживая обе камеры вместе олпой рукой, передвиньте их так, чтобы в поле зреппя бинокуляра попала свободная камера. Положите раковину па гуммированную поверхность этой камеры. Все эти действия следует производить непрерывно, наблюдая через бинокуляр, так как радиолярии настолько малы, что в противном случае их легко потерять. Продолжайте отбор этим способом до тех пор, пока пе наберется необходимое количество раковин. Эта часть работы может быть передана лаборанту, который быстро и без труда научится раскладывать отдельные надсемейства по различным участкам гуммированной камеры. Располо-жеппе пх в камере должно быть постоянным. При отборе следует одновременно делать всю
возможную раскладку по систематическим группам, однако надо помнить при этом, что под бинокуляром очень редко удастся определить роды, а иногда даже и семейства.
7. Положите гуммированную камеру с раковипамп на столик бинокуляра. Она должна лежать па своей картонной подложке вплотную к заранее подготовленному пре-паратодержателю.
8. С помощью алмазного карандаша или подобного ему инструмента напишите номер образца па предметном стекле размером 2,5 X 7,5 см у его левого конца. Протрите стекло. Паиесите слой густого раствора трагаканта или гуммиарабика на оставшиеся 0,5 см поверхности стекла п подсушите его. Поместите предметное стекло в препаратодержатель, левым концом в левый конец препаратодержателя. Теперь можно перенести радиолярии из камеры на стекло, как и прежде, используя кисточку. Разлинованная часть препаратодержателя будет видна сквозь предметное стекло. В каждый прямоугольник помещается до 9 раковин. Расположите пх по три в три ряда. На левой стороне в верхней части препарата расположен ряд квадратов с 1 по 15, второй ряд обозначен от 16 до 30, и т. д. до 90. В пределах каждого прямоугольника экземпляры обозначены также слева направо: с 1 по 3 в верхнем ряду, с 4 по 6 в среднем и с 7 по 9 в нижнем. Таким образом, каждый экземпляр может быть быстро п определенно установлен на препарате. Например, экземпляр 21-5 находится во втором ряду в шестом слева прямоугольнике, в 5-й позиции внутри прямоугольника (в середине среднего ряда). Если при изучении препарата под микроскопом с большим увеличением положить левый конец препарата на правую сторону столика микроскопа, можно видеть раковины таким же образом, как они были помещены па стекле. Выкладывая раковины на предметное стекло, закрепите по крайней мере один экземпляр в каждом квадрате в цифровом порядке, что облегчит позднее их нумерацию. Обращайтесь с радиоляриями осторожно при закреплении и ориентировании пх на препарате. Это очень облегчит дальнейшее их изучение. Проявляя терпение, можно быстро научиться закреплять конические радиолярии на одном крае конуса при горизонтальном положении его поверхности. Вообще переносить раковины на стеклянный препарат полагается палеонтологу. На этом этапе следует попытаться разделить радиолярии по таксономическим группам. »
9. Когда все раковины будут переложены на препарат, поместите в углы и центр разлинованного прямоугольника по зерну карборунда размером 50 меш, для того чтобы удержать покровное стекло над радиоляриями и предохранить их от разрушения.
10. Выньте препарат из препаратодержателя. Используя медицинскую пипетку, нанесите на препарат достаточно консервирующей среды текннкон или вещества с равноценными свойствами. Среду не следует капать па препарат, так как это может сдвинуть раковины. Следует пользоваться пипеткой, прикрепленной к пробке флакона. Если палить в этот флакон такое количество ксилола, чтобы покрыть верхнюю часть пипетки, то при закрытой пробке пипетка будет автоматически очищаться после каждого использования.
11. Осторожно опустите на препарат чистое покровное стекло размером 24 X 40 мм. Пр и этом консервирующая среда, если ее достаточно на препарате, должна выступить вокруг покровного стекла. При необходимости добавьте среды еще. Текннкон при высыхании уменьшается в объеме, и, если избыток его пе выступит по краям покровного стекла, пузырьки воздуха пртг высыхании будут втянуты внутрь.
J2. Оставьте препарат сохнуть на всю ночь перед изучением, что позволит среде пропитать раковины. Всегда храните препараты в горизонталью >м положении.
ИЗУЧЕНИЕ РАДИОЛЯРИЙ
Радиолярии следует изучать в проходящем свете при до вольно большом увеличении, которое достигается па биологическом пли петрографическом микроскопе. При выборе оптической системы не должно быть компромиссов в отношении ее качества, так как при изучении радиолярий исследуются детали структур размером менее микрона. Малое увеличение (Х100) применяется для сканирующих препаратов, обычно же исследование проводится успешнее при увеличениях более 400—500. Вертикальный осветитель металлографического типа пе дает особых преимуществ.
Для успешного изучения радиолярии должны быть абсолютно чистыми. Закреплять загрязненные раковины — значит терять напрасно время. Если под бинокуляром пе видно блистающих чистотой раковин, осадок должен быть еще раз прокипячен в щелочи. Не старайтесь выиграть время за счет этой операции. Можно использовать и моющие средства, но такие, которые слабо пенятся и сохраняют свою активность в щелочных растворах.
МЕЛКИЕ ФОРАМИНИФЕРЫ
Р. Тодд, Д. .Toy, Д. Ф. Мелло
Геологическая служба США, Вашингтон
Всякое исследование микроископаемых, естественно, начинается с тщательного изучения разрезов и отбора образцов через определенные интервалы. Хотя пе существует универсального метода отбора образцов для микро-палеонтологических исследований (все зависит от конкретных условий исследования), необходимо соблюдать некоторые общие правила. Наиболее важная общая рекомендация состоит в том, что собранный материал всегда должен быть чистым. Усилия, затраченные на получение свежих пород из-под выветрелой поверхности обнажения или па поиски коренных выходов, всегда вознаграждаются высоким доверием к результатам исследования. Когда невозможно получить абсолютно чистый материал, образцы в полевых книжках и на мешочках обозначаются как сомнительные.
ОТБОР ОБРАЗЦОВ
Широкое распространение получили два способа отбора образцов: бороздовый и точечный. В первом случае в обнажении или на искусственно вскрытой поверхности пород делается борозда, из которой отбирается проба в пределах заданных стратиграфических интервалов (обычно от 0,6 до 3,0 м). Бороздовый способ гарантирует включение в пробу ископаемых из всех слоев в данном интервале отбора, но увеличивает опасность засорения образцов. При точечном способе образцы отбираются на определенных стратиграфических уровнях, что дает возможность произвести более тщательный отбор фауны из нужных слоев. Образцы при этом способе легче отбирать, а опасность засорения уменьшается из-за сокращения площади поверхности, с которой берется проба. Однако при точечном способе часть слоев неизбежно пропускают, поэтому уверенность в получении полного фаунистического комплекса данного интервала отсутствует. Ни точечный, ни бороздовый способы не могут обеспечить материалом, отражающим действительную картину сообщества, обитавшего на дне древнего моря в определенный момент времени. Это связано с тем, что в обоих случаях образцы отбираются из стратиграфического интервала, соответствующего отрезку времени неопределенной продолжительности. Конечно, при точечном отборе этот отрезок значительно меньше, чем при бороздовом. Лишь при исключительных обстоятельствах удается собрать пробы, отвечающие определенному временному уровню, например непосредственно под бентонитовым слоем. Но даже в этом случае в пробу попадает прослоечек мощностью по крайней мере в несколько миллиметров. Такой образец содержит мпого поколений ископаемых форами-нифер, возможно, отражающих ряд второстепенных фациальных изменений.
Цели изучения микроископаемых учитываются при определении интервала отбора и размера образцов. При рекогносцировочном изучении крупных стратиграфических подразделений достаточно отобрать точечные образцы небольшого размера (около 450 г) с интервалами 3—15 или 30 м. Детальный анализ фаунистических изменений в пределах небольшого стратиграфического диапазона может потребовать сбора 4—9 кг образцов с интервалом в несколько метров или даже сантиметров. Логический путь определения интервала отбора и размера образцов состоит в том, что образцы берут в ряде
пунктов разреза, который подлежит изучению, из каждой разновидности пород. Изучение характера и содержания фауны из этих пород позволит принять разумное решение в отношении выбора интервала отбора и размера проб.
ПОДГОТОВКА
Фораминиферы встречаются в самых разнообразных осадочных породах, и их выделение требует искусства многих специалистов. Существует обширная литература по методам выделения целых раковин фораминифер из различных типов пород. Многие методы, касающиеся твердых пород, очень сложны и здесь не рассматриваются. Породы мелового и кайнозойского возраста разрушаются без сложной обработки. Некоторые из них, чистые и рыхлые, можно просеять в сухом виде и изучать без отмывки. Главная опасность, возникающая в процессе обработки, заключается в возможности засорения образцов вследствие небрежности в работе, наиболее обычным следствием которой является применение грязного оборудования. С этим связано настоятельное требование проверять сита, щетки, лотки и другое оснащение как до, так и после работы с каждой пробой. Раковины должны содержаться в чистоте, иначе осадок от ранее отмытых проб может случайно попасть с брызгами на сито.
Вес пробы может изменяться от нескольких граммов до нескольких килограммов. Обычно обрабатывается только часть пробы, а остаток используется в качестве резерва для поиска других микроископаемых.
Отмывка
Некоторые образцы можно отмыть без предварительного замачивания за сравнительно короткое время, другие следует залить водой на несколько часов или на всю ночь. Слабое кипячение в обычной воде или с небольшим количеством соды в течение часа ускоряет процесс разрушения.
Перекись водорода (30%-ный раствор, разбавленный до 15%)— очень эффективное средство для пропитывания глинистых образцов. (Предупреждение'. перекисью водорода нельзя наполнять сосуд до краев из-за опасности взрыва.)
При отмывке породы на сите используется гибкий резиновый шланг около 9,5 мм в диаметре для контроля за силой и направлением струи воды. Обычно материал, предназначенный для отмывки, помещают непосредственно на сито 200 меш, но если в нем содержится крупная галька или обломки раковин, которые портят сито и разбрызгивают струю воды, сверху ставится еще сито 10 меш. Это сито может использоваться также для отмывки более твердых пород. Крупные куски породы растирают руками о грубые отверстия верхнего сита, после чего породу отмывают на сите 200 меш. Образец отмывают очень осторожно, при этом струю перемещают по направлению к центру сита: сильное давление воды, направленное к краю, может выплеснуть осадок.
Для переноса отмытого образца в посуду для сушки весь осадок собирают на краю сита с помощью очень слабой струп и смывают его в чашку или ковш. Не следует сливать лишнюю воду в раковину, так как пустые раковинки фораминифер обычно плавают на поверхности и лучшая часть образца может пропасть. Слив производится только обратно на то же сито. Затем снова смывают осадок слабой струей, стараясь, чтобы в посуде для сушки осталось минимальное количество воды.
Если необходимо быстро высушить образец, его разделяют между двумя чашками: из одной, с большей частью осадка, воду сливают полностью во вторую, где остается меньшая часть образца с избытком воды. Для сушки образцов весом 25—30 г и меньше используют фарфоровую чашку диаметром
около 10 см. а более крупные образцы сушат в эмалированных мисках. Надписи на сосудах делают цветным стеклографом.
Сушить пробы следует в сушильном шкафу при температуре около 70 °C. Чтобы пе засорить образцы, стоящие внизу, не следует наклонять чашки па верхней полке шкафа.
Разделение на фракции
Просмотр под бинокуляром будет более эффективным, если осадок просеян на несколько фракций. В противном случае мелкие формы могут оказаться закрытыми крупными экземплярами. Набор медных сит в 40, 80 и 100 меш — подходящая комбинация для разделения на фракции, хотя обычно используются только одно или два из этих спт.
Отбор
Просеянные образцы для отбора следует рассыпать тонким слоем на черной пластинке, предпочтительно не из картона. Если пластинка разлинована светлыми полосами для ориентировки, это позволит во время перемещения пластинки под бинокуляром легко следить за уже просмотренной частью осадка. Перемешивание осадка на пластинке производится тонкой иглой. Некоторые исследователи отбирают фораминиферы такими иглами, другие используют соболиные кисточки (Л" 00 или 000), смоченные в воде. {11редупреждение'. раковины фораминифер отскакивают от сухой кисточки, таким образом может быть потеряно много микроископаемых.) Увлажнение кисточки языком, хотя и эффективно, но негигиенично, особенно если кисточка передается в лаборатории от одного работника к другому. Кроме того, слюна, значительно более липкая, чем вода, могла бы применяться при отборе, но ее нельзя использовать для перекладывания раковин в препарате, так как они прилипают к волоскам или выскакивают из камеры от неосторожного движения. Поэтому смачивать кисточку лучше обыкновенной водой.
Разборка
Отобранные из образца раковины обычно помещают в картонную камеру или в серию камер в зависимости от размеров фауны. Дно такой камеры разлиновано на 30 или 60 квадратов. Размеры раковин обусловливают глубину камер: для фораминифер используются четыре группы камер, различающиеся по глубине.
Учитывая необходимость сортировки раковин в ходе дальнейших исследований, желательно уже при отборе размещать их в систематическом порядке. Отбирая серию образцов со сходными комплексами, удобно помещать обильно представленные виды прямо в отдельные камеры, а более редкие формы в общие камеры. Сортируя комплексы, следует пытаться во всех образцах размещать близкие виды в квадратах под одним и тем же номером. При последующем изучении виды будет легко разыскивать.
Перед отбором или раскладкой раковин дно камеры покрывают с помощью кисточки водным раствором трагаканта. Кстати, для сохранения трагаканта вместо формалина пользуются одной-двумя каплями коричного масла, запах которого гораздо более приятен. Раковины, помещенные в камеру, прилипают к гуммированной поверхности. Пх можно в любое время перевернуть или снять мокрой кисточкой, если это потребуется для изучения. Никогда пе нужно пользоваться клеем как закрепляющим веществом. так как он сжимается при высыхании и разрушает раковины.
На каждой камере перед изучением наносится номер образца. На практике часто обозначают только верхнюю и нижнюю камеры в стопке, откладывая маркировку остальных па более позднее время. Это делать не рекомендуется.
Хранение
От того, предпочтете лп вы хранить подготовленные образцы отобранными или неотобранными, разделенными на фракции или нет, будет зависеть и внимание, уделяемое этому вопросу. Если фракции хранить в бутылочках, желательно замаркировать их изнутри и снаружи. Внутренняя этикетка, помимо прочего, должна содержать информацию о степени уже произведенного отбора.
Образцы, содержащие микроископаемые, должны во избежание засорения храниться с Особой осторожностью, поэтому сосуды, в которых они находятся, следует плотно закрывать. Если рыхлый материал содержится на мелких подносах, засорение может произойти при движении ящика стола, в котором они хранятся. Даже использование полотняных мешочков для образцов представляет сложную проблему. Они должны быть пе только чистыми, по и ни разу пе использованными, поскольку частицы породы остаются в материи и рубпах, даже если мешочек представляется совершенно очищенным. Кроме того, мешочек не всегда завязывают достаточно плотно, чтобы избежать высыпания отмытого порошка, что особенно опасно, когда несколько мешочков упакованы вместе. Поэтому возникает необходимость завертывать каждый мешочек отдельно, особенно когда их пакуют для отправки. Картонные коробки более удобны для храпения порошков. Они маркируются как па боковых сторонах, так и па крышке, которая может быть случайно надета не на ту коробку.
Специальные технические приемы
Опасность статического электричества. Явление, с которым сталкиваются в холодную сухую погоду, заключается в действии статического электричества на бумагу. Легкие, наполненные воздухом раковины форами-нифер притягиваются наэлектризованной бумагой, и бумажные пакеты трудно полностью очистить. Поэтому их лучше выбросить, чем рисковать засорением образцов при повторном использовании. В отдельные необычно сухие зимние дни легкие раковины липнут всюду. Когда это случается, работу следует прекратить, иначе не избежать серьезного засорения материала. Статическое электричество препятствует также эффективному использованию шелковых сит в сухую погоду.
Для некоторых образцов, однако, это неприятное явление можно обратить и преимущество. Наиболее тяжелую, песчаную фракцию образца осторожно высыпают из бумажного пакета, и в нем остается почти чистый концентрат легких микроископаемых, прилипших к бумаге. После этого раковины могут быть отобраны прямо с бумаги.
Магнитная сепарация. Можно значительно обогатить высушенный осадок, содержащий раковины фораминифер, разделением его на две фракции с помощью электромагнита. Пзодинамический сепаратор Франца, обычно используемый для разделения минералов, может применяться для этой цели. Прибор настраивают таким образом, что на нем проводится вполне удовлетворительная сепарация частиц, очень слабо различающихся по магнитным свойствам. Здесь нельзя назвать стандартные установки для сепарации фораминифер, так как они определяются каждый раз па опыте и зависят от литологических особенностей пород. По окончании работы необходимо удостовериться в том, что раковины фораминифер отделены полностью, потому что большинство или все раковины некоторых видов бывают заполнены пиритом и. таким образом, реагируют иначе, чем пустые раковины. Более того, песчанистые фораминиферы нередко оказываются отделенными от известковистых.
Окрашивание. Крайне важные черты строения некоторых ископаемых раковин трудно заметить вследствие различных процессов, действию которых они подвергались до фоссилизации. Эти черты строения выявляются с помощью водного раствора растительной краски, используемой в кондитерской промышленности для окрашивания тортов и пирожных. Степень окрашивания легко изменяется с разведением водой, а при желании краска может быть полностью удалена. Этот процесс не надо путать с окрашиванием бенгальской розой — протеиновой краской, применяемой на современном материале дцд того, чтобы отличить живые экземпляры от пустых раковин [1].
Удаление растительного детрита. Фораминиферы иногда ассоциируются с растительным детритом. Для его разложения используется водный раствор гипохлорита, после чего детрит может быть отделен отмывкой. Предусмотрен и другой метод отделения фораминифер от подобного материала. Пробу помещают в фарфоровые чашки, наполненные водой. Всплывающие волокна детрита поднимают иглой из одной чашки и перекладывают в другую, где их перемешивают до полного отделения запутавшихся в них раковин, которые оседают на дно. Затем скопление волокон тем же способом перекладывают и размешивают в третьей чашке и т. д. Используется столько чашек, сколько необходимо, чтобы все раковины осели на дно. Осадок из чашек обогащается отмывкой на сите. Этот способ может показаться утомительным, но он достаточно эффективен, позволяя получить раковины, которые иначе были бы пропущены.
Разделение тяжелой жидкостью. Четыреххлористый углерод употребляется для разделения отмытых проб, в которых соотношение раковин и минеральной части очень невелико. Он может использоваться также для концентрации раковин, ускоряя таким образом процесс отбора.
При использовании четыреххлористого углерода весь процесс обработки необходимо проводить в вытяжном шкафу. Отмытый, высушенный и просеянный образец помещают в лабораторный стакан, в который наливают четыреххлористый углерод в объеме, в два или три раза превышающем объем осадка. Осадок перемешивают для того, чтобы более легкие раковины всплыли на поверхность. Всплывающая часть сливается в воронку с фильтром. Чтобы разделение было надежным, необходимо эту операцию повторять до тех пор, пока не прекратится всплывание раковин. Затем остаток четыреххлористого углерода сливают на фильтр, оставшийся в стакане мокрый осадок помещают на бумагу и высушивают в вытйжном шкафу. Ни бумажный фильтр, ни осадок не следует вынимать из шкафа до тех пор, пока они полностью не высохнут и не перестанут пахнуть. Вдыхание паров четыреххлористого углерода вредно для здоровья.
Извлечение раковин иглой. Если порода не поддается никаким методам дезинтеграции, отдельные раковины, видные на поверхности, извлекаются с помощью тонкой иглы и острого ножа. Используя эти инструкции и наблюдая за операцией под бинокуляром, можно успешно выделить по одному все видимые экземпляры. Эту работу лучше всего выполнять в воде или поддерживая поверхность образца влажной частым смачиванием водой, так как в противном случае раковина при извлечении из породы может быть утеряна. Отдельные экземпляры обычно извлекают вместе с приставшей к ним породой. Их следует дополнительно очистить с помощью тонкой иглы и лезвия бритвы. Крепко удерживать раковину при этой операции поможет кусок резинки, отрезанный клином.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Walton W. R., Techniques for recognition of living Foraminifera, Cushman Found, Foram. Res. Contr., 3, 56—60, 1952.
КРУПНЫЕ ФОРАМИНИФЕРЫ
JP. К. Дуглас
Геологическая служба^США, Вашингтон
Размеры крупных фораминифер изменяются в пределах приблизительно от 1 до 100 мм, хотя встречаются и более крупные и более мелкие раковины. Методы их поиска и сбора зависят от размера форм и характера вмещающих пород. Должны соблюдаться два основных правила: 1) следует исключить возможность засорения, 2) географическое и стратиграфическое положение каждого образца нужно отметить как можно более точно, перед тем как уйти с обнажения. Коллекция, собранная без соблюдения этих условий, ничего не стоит.
Наиболее очевидна зависимость методики отбора образцов от состава и характера вмещающих пород. Если это твердый известняк, то опасность засорения минимальная. Образцы следует всегда брать только из коренного выхода, даже если куски породы в осыпи кажутся богаче ископаемыми или более разнообразными по видовому составу содержащихся в них ископаемых. Выветривание, усиливая контраст между основной массой породы и раковинами, способствует их выявлению на поверхности образца, но куски породы в осыпи могут оказаться принесенными из более высоких слоев разреза. Если разрез представлен мергелями, аргиллитами или другими легко рассыпающимися породами, особое внимание должно быть обращено на то, чтобы собрать в обнажении свежие образцы, не засоренные материалом, вымытым из вышележащих слоев. Конечно, выветрелые и частично промытые породы, лежащие на поверхности, кажутся гораздо более богатыми фауной, чем в свежевскрытых слоях, но отбор чистых образцов обязателен, если мы хотим получить надежные результаты. Инструмент, используемый для отбора, должен быть чистым как до, так и после употребления, чтобы не засорить образцы.
Каждый образец завертывается отдельно и точно маркируется. Образцы из сыпучих пород требуют более аккуратного обращения, чем из твердых. Они должны быть помещены в мешочки из брезента или другой плотной ткани и надежно завязаны, чтобы избежать потери или перемешивания материала. В этикетках должны быть указаны географические и стратиграфические данные, имя коллектора и дата. Маркировка наружной стороны мешочков позволит в дальнейшем легко сортировать образцы, а этикетка внутри мешочка застрахует от утраты номера, если наружная запись сотрется.
Количество отбираемого материала зависит от целей исследования и расстояния, на которое его надо транспортировать. Гораздо легче выбросить лишний кусок породы, чем возвращаться в горы, чтобы пополнить коллекцию недостающими образцами. Следует помнить, что чем богаче ископаемыми порода, тем меньше отбираемый образец. 0,5—1 кг породы — достаточный вес, когда раковины хорошо видны на поверхности. Для биологических исследований может потребоваться большее количество материала, а обобщенное определение возраста часто производится на меньшем материале.
Крупные фораминиферы подразделяются на две группы: палеозойские и послепалеозойские. Палеозойские крупные фораминиферы — главным образом фузулиниды, послепалеозойские — орбитоидиды и нуммулитиды. Для каждой группы разработаны свои особые приемы сбора образцов.
ПАЛЕОЗОЙСКИЕ КРУПНЫЕ ФОРАМИНИФЕРЫ
Формы этой группы распространены в каменноугольных и пермских отложениях. Все формы морские и обычно связаны с мелководными фациями. Раковины фораминифер могут быть заключены в самых различных по литологическим особенностям породах: от глин и тонкозернистых алевролитов до грубозернистых песков. Они обнаружены даже в вулканических породах,, отложившихся на морском дне.
Наиболее древние фузуливиды обладали небольшой раковиной. У более поздних раковина становится крупнее. Обнаружить в поле раковины фузули-нид в породах древнее среднего карбона исключительно трудно. .Шлифы, сделанные наугад из тонкозернистых карбонатных пород этого возраста, обычно позволяют обнаружить фораминиферы в том случае, если они не были установлены в поле. В толщах, представляющих чередование тонких слоев известняков и глин, фораминиферы обычно содержатся в известняках. Средне- и верхиекамеиноугольные фузулиииды легко обнаружить невооруженным глазом, если их цвет контрастирует с цветом вмещающей породы. Чаще, однако, цветовые различия отсутствуют. Вследствие этого породу необходимо тщательно осмотреть с помощью десятикратной или более сильной лупы. Раковины фораминифер иногда рельефно выступают на выветре-лой поверхности, но выветривание чаще скрывает их присутствие, чем выявляет. На свежесколотых поверхностях, увлажненных языком или слегка протравленных слабой кислотой, фораминиферы выявляются вполне отчетливо. Прямой солнечный свет — ценный фактор для обнаружения фораминифер. Формы, почти незаметные в пасмурные дни, обычно хорошо-видны при ярком солнечном освещении.
При поисках фораминифер ничто не поможет больше, чем хорошее знание объекта поиска. Изучение иллюстраций, обычно выполненных со шлифов, должно быть дополнено просмотром образцов, содержащих фораминиферы.
Окремненные раковины часто хорошо выделяются на поверхности известняков и поэтому привлекают внимание исследователя. Однако изучение крупных фораминифер в большей степени связано со структурами, наблюдаемыми в шлифах, поэтому сбор окремненных экземпляров менее-желателен, чем сбор неизмененного материала. Если присутствуют окремненные и неизмененные раковины, несколько окремненных экземпляров могут представить интерес в качестве дополнительной информации, но большая часть материала должна быть представлена неизмененными раковинами.
ПОСЛЕПАЛЕОЗОЙСКИЕ КРУПНЫЕ ФОРАМИНИФЕРЫ
Послепалеозойские крупные фораминиферы связаны преимущественно с меловыми и кайнозойскими толщами. Все они по происхождению морские формы и, очевидно, обитали на дне сравнительно мелких и теплых водоемов.
Наружное строение мпогих послепалеозойских форм имеет таксономическое значение. Отдельные крупные экземпляры или плитки породы с видными на них раковинами должны быть завернуты для защиты от повреждения. Другие образцы только завертывают в вату, и в таком виде они хорошо-сохраняются в мешочках во время транспортировки.
Подготовка крупных фораминифер к изучению. Крупные фораминиферы изучают главным образом в шлифах. Но и на выделенных из породы экземплярах можно изучить внешние признаки, пригодные для систематики. Крупные-фораминиферы отмывают из породы тем же способом, что и мелкие, и нет необходимости применять при их отмывке специальные приемы. После отмывки высушенные экземпляры готовы для изучения их внешних признаков и для шлифования. Сечение в любой плоскости, проходящей через раковину, дает некоторую информацию о ее внутреннем строении, но угол, под
которым проходит эта плоскость, влияет на качество информации о признаках, особенно если внутренняя структура этой раковины усложнена. Для описания н изображения делают несколько стандартных сечений. Обычно применяются следующие сечения:
Аксиальное — по осп навивания или вдоль оси нарастания. Оно известно также как вертикальное или поперечное
Экваториальное — перпендикулярное осп нарастания, проходящее в плоскости навивания или экваториального слоя. Оно известно также как горизонтальное пли медианное.
Тангенциальное — касательное к поверхности, имеющей особое значение 1 2. Косое — проходящее в любой плоскости, кроме тех, которые отмечены выше.
Когда имеются выделенные из породы экземпляры, из них сравнительно легко изготовить ориентированные шлифы. Каплю канадского бальзама или маленький кусочек термопластика помещают на предметное стекло и нагревают его. Затем в эту среду опускают раковину. Препарат кладут на столик микроскопа с небольшим увеличением или под лупу и располагают плоскость, по которой хотят шлифовать раковину, параллельно плоскости стекла, используя для этой манипуляции иглу или зубочистку. (Обычно остается время, чтобы сориентировать раковину до того, как закрепляющая среда остынет и затвердеет, но может потребоваться и повторное нагревание для правильного ориентирования. После установки раковины она может быть пришлифована в желаемой плоскости.) Необходимо постоянное наблюдение за ходом шлифования. В случае необходимости коррекция ориентации делается путем слабого нагревания препарата и установки экземпляра. Когда раковина пришлифуется до нужной плоскости, ее переворачивают, предварительно нагрев препарат. Если среда засоряется шлифовальным порошком, раковину можно переложить на новое предметное стекло со свежей закрепляющей средой. Очень важно на этой стадии работы удалить все пузырьки и обеспечить контакт между стеклом и пришлифованной поверхностью экземпляра. Если среду перегреть, она закипит, образуя пузырьки, или сделается такой хрупкой, что может раскрошиться до того, как сечение станет достаточно тонким. Окончательное шлифование, как и в других случаях, заключается в осторожном доведении экземпляра до такой толщины, когда будет видно максимальное число деталей. Окончательная толщина обычно немного больше, чем у петрографических шлифов, и зависит от строения и сохранности раковины. Когда становятся видны все детали строения стенки, шлиф достиг необходимой толщины. Покрытие шлифа, изоляция и маркировка — те же, что и в обычных случаях. Получение сечепий раковин в твердых породах представляет большие трудности. Если материала много, можно разрезать породу на части алмазной пилой, уделяя при этом внимание общей ориентировке раковин. Пластинки породы должны быть пришлифованы и просмотрены под бинокуляром для выбора сечений. Если обнаружено достаточно ориентированных сечений, пластинки разрезают па мелкие кусочки, размеры которых позволяют установить их на предметное стекло. Затем кусочки закрепляются и доводятся до нужной толщины, как при обычном шлифовании. Если ориентированных сечений в пластинках мало, приблизительно ориентированные раковины могут быть отрезаны и обработаны как выделенные из породы свободные экземпляры.
Способ получения нескольких сечепий одного экземпляра Orbitolina был описан Дугласом [1]. Этот способ может быть успешно применен и к дру
1 Продольное по принятой в СССР терминологии.— Прим, перев.
2 Параллельное осп навивания, главным образом в наружных оборотах (принятое в CCGP определение).— Прим, перев.
гим крупным форамипиферам. Он заключается в том, что раковину разрезают в выбранной главной плоскости с помощью тонкого алмазного лезвия, а остающиеся кусочки используют для получения вспомогательных сечений. С помощью этой методики было изготовлено десять шлифов из части одного экземпляра Parafusultna.
Иногда приходится шлифовать хрупкие или очень тонкие раковины. За процессом их шлифования нужно почти непрерывно наблюдать под бинокуляром. Это может быть осуществлено путем обычного закрепления раковины на предметном стекле, помещения его на столик бинокуляра и шлифования с помощью другого стекла, имеющего матовую поверхность. Шлифующее стекло матируется грубым или тонким карборундом, в зависимости от скорости. с которой оно сошлифовывает раковину. Можно приготовить несколько стекол, различающихся по степени грубости поверхности для шлифования и окончательной доводки экземпляров. Шлифовальными стеклами пользуются (как с абразивным порошком, так и без него), погружая их в воду и двигая с легким надавливанием вокруг раковины. Экземпляр остается видимым в месте контакта его со стеклом, и наблюдение за ходом шлифования непрерывно ведется под бинокуляром.
Применение пленок оказалось полезным для изучения некоторых фораминифер. Хондзо [3] описал методику получения отпечатков деталей строения раковин с сечений, расстояние между которыми не превышает 10 мк. Отпечатки делают на специально обработанном пластике биоден после травления поверхности экземпляра раствором неорганических солей. Процесс травления легче контролировать с применением раствора соли, а не слабых кислот. Пластик воспроизводит больше деталей строения раковин, чем шлифы.
Некоторые структуры, слишком мелкие или тонкие для того, чтобы их можно было увидеть в обычных шлифах, выявляются с помощью окрашивания срезов или пришлифованных поверхностей. Иногда такие структуры удовлетворительно выявляются обычными чернилами, но чаще и лучше с помощью метиленовой синьки, малахитовой зелени или ализариновой красной [2]. Другой метод, обычно используемый при изучениипослепалео-зойских крупных фораминифер, заключается в получении «негативов» из канадского бальзама с раковин, у которых удалено известковое вещество. Один сравнительно простой способ получения таких препаратов состоит в изготовлении более толстых шлифов, чем обычные. Затем экземпляр кипятят в канадском бальзаме. Пропитанный бальзамом экземпляр перекладывают на стекло и пришлифовывают с одной стороны для удаления излишков бальзама, а затем протравляют слабой кислотой. Негативный слепок из канадского бальзама может быть сохранен в глицериновом желатине.
Для маркировки стекло по обе стороны от раковины матируется мелким абразивным порошком и надписывается тушью. Сведения о местоположении пишутся с одной стороны, а таксономические данные — с другой. Обратная сторона препарата может быть замаркирована алмазной иглой или сходным инструментом перед монтированием раковины.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Douglass R. С.. The foraminiferal genus Orbitolina in North America, U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 333, 1—52, 1960.
2. Dunbar С. O., Henbest L. G., Pennsylvania Fusulinidae of Illinois, Illinois Geol. Survey Pull., 67, 35—218, 1942.
3. Honjo Susumu, A study of some primitive Neoschwagerina by a new serial section technique, J. Faculty Sci., Hokkaido Univ., set. 4, Geology and Mineralogy, 10, № 3 , 457—470, 1960.
I
| ГУБКИ
a
7*. M. Финке
Куинс-колледж, Нью-Йорк
Американский музей естествознания, Нью-Йорк
Скелеты ископаемых губок часто представлены крупным формами сложных очертаний, пронизанными каналами различных размеров, которые оканчиваются на поверхности порами. Скелет состоит из микроскопических элементов (спикул), которые образуют более или менее непрерывную объемную решетку, или сетку. Форма отдельных спикул и их взаимное расположение является такими же диагностическими признаками, как и более крупные особенности строения скелета губок. Поэтому губки следует препарировать и изучать как на микроскопическом, так и на мегаскопическом уровнях.
При проведении любой таксономической работы по ископаемым губкам должны быть охарактеризованы (описаны ми изображены) следующие признаки:
1. ^Форма отдельных спикул, которая обычно имеет значение при выделении таксономических рангов, более высоких, чем семейство.
2. Пространственное размещение сетки спикул — обычно важное на уровне семейства.
3. Общее расположение — в трех измерениях — внутренней системы каналов, которое обычно принимается во внимание при определении родов, а иногда также и видов.
4. Устройство и расположение на поверхности скелета пор и канавок (желобков) — родовой и видовой признак, который, однако, может быть результатом индивидуальной изменчивости под влиянием окружающих условий.
5. Форма всей губки, рассматриваемая иногда как таксономический признак семейства. а чаще рода и вида, в действительности, однако, обусловлена окружающей средой и тем самым является экологическим показателем.
Изучение каждого из перечисленных признаков требует различных методик. Кроме того, вследствие сложности строения и хрупкости скелета губок при их изучении часто возникают затруднения.
СБОР ГУБОК
Типы захоронения и сохранность. Почти все ископаемые губки встречаются в морских отложениях. Единственным исключением являются представители семейства Spongillidae, одноосные спикулы которых известны в кайнозойских озерных отложениях. Ископаемые морские губки встречаются в осадках всех литологических типов и могут быть либо окремнены, либо кальцитизированы. Первоначально их скелеты состояли либо из водного кремнезема, либо из кальцита. Как в кремневых, так и в известковых губках часто сохраняется их первоначальный состав, но никоим образом не явится неожиданной находка кальцитизированных кремневых губок и окремненных известковых губок. Более того, различные формы сохранности могут встречаться в одном месте сбора и даже в одном и том же образце. Остатки ископаемых губок обычно образуют скопления, иногда очень крупные.
Кремневые конкреции в известняках свидетельствуют о присутствии в них стеклянных (кремневых) губок. Помимо того что в таких конкрециях губки присутствуют вместе с обычными окаменелостями, они могут встре-3-0815
чаться в карбонатных породах вне конкреций. Горизонты со спикулами также указывают на присутствие в толще отложений стеклянных губок, в особенности шестилучевых, и побуждают искать целые губки. Очень нежные губки, обладавшие мешковидным телом, могут быть сплющены по напластованию вмещающих отложений. Обызвествленные или окремненные губки, обладавшие более прочным скелетом, могут выветриваться из сланцев, но только окремненные экземпляры выветриваются из известняков. Известковые губки и кальцитизированные кремневые губки, встречающиеся в карбонатных породах, наиболее часто наблюдаются на выветрелых поверхностях обнажения.
Извлечение губок. Губки, которые не полностью выветрились из обнажения, должны быть извлечены с такой осторожностью, которая обеспечивает целостность образца, имеющего иногда совершенно неправильные очертания. При работе с окремненным материалом в известняках отбираются блоки такой величины, при которой их можно транспортировать и препарировать, в лаборатории с помощью кислоты. Кальцитизированные экземпляры трудно извлечь из известняков, а из-за неправильных очертаний тел губок и наличия многочисленных поровых пространств их невозможно выбить молотком из вмещающих пород, как это легко делается при извлечении ископаемых, обладающих раковиной. Для выпиливания необходимых образцов может быть использована портативная циркулярная пила с механическим приводом и карборундовым диском. Хотя эта процедура утомительна и занимает много-времени, она при добавлении в процессе распиловки незначительного количества вязкого (клейкого) вещества является единственным способом получения нужного образца в целости и сохранности г.
Повсюду, где только возможно, в полевом дневнике следует отмечать-не только положение образцов в стратиграфическом разрезе, но и их ориентировку в пространстве (по странам света). Последнее важно, так как при захоронении губок на них действовали донные течения и другие условия среды. Обычно губки не переносятся далеко от места обитания. Поэтому ориентированное расположение удлиненных губок может отражать направление донных течений и т. п. Следует также осторожно отбирать и остатки всех других ископаемых, к которым губки прикреплялись, и, наоборот, тех, которые сами крепились к губкам, поскольку это дает сведения о местных биоценозах.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ЦЕЛЫХ ЭКЗЕМПЛЯРОВ
Скелет губок имеет сложную структуру. Не говоря о том, что их наружная поверхность крайне неровная, с многочисленными порами и каналами, весь скелет пронизан связанными между собой промежутками, размеры которых изменяются от больших каналов, диаметром в несколько миллиметров, до микроскопических промежутков между отдельными спикулами. При препарировании ископаемых образцов следует или удалить заполняющую эти промежутки породу или изготовить их сечения, ориентированные определенным образом. Первое можно осуществить только в том случае, если порода неплотная или если кремневый скелет заключен в карбонатную породу. В таких случаях может возникнуть необходимость увеличить прочность извлекаемых участков скелета путем специальной обработки. У губок при жизни наряду с прочно построенной спикульной решеткой могут быть также не связанные друг с другом спикулы, свободно распределенные в живой ткани. Эти отдельные спикулы можно утратить в процессе препарирования, если не принять надлежащие меры предосторожности.
1 Эта методика была впервые предложена Питчером из Колумбийского университета, 3 затем успешно применена им и автором при извлечении ископаемых губок из массивных известняков.
Химическое препарирование. Ископаемые губки с первоначально или вторично кремневым скелетом, находящиеся в породах, растворимых в кислотах, препарируются с применением этих кислот (за исключением плавиковой). По возможности каждый экземпляр обрабатывается в отдельном сосуде, чтобы свободные спикулы, принадлежащие этому экземпляру, можно было отобрать из нерастворимого осадка в процессе фильтрации. Следует тщательно наблюдать за ходом реакции, так как освобожденные от породы части скелета (в том случае, если они непрочно связаны между собой) могут рассыпаться после растворения вмещающей породы. Поэтому рекомендуется применять слабые органические кислоты (муравьиную или уксусную), а не сильные минеральные. Использование слабых кислот не только дает возможность лучше контролировать протекание этого процесса, но и уменьшает скорость выделения пузырьков газа, способствующих механическим разрывам. В случае если у освобожденных частей скелета появляются признаки распада на отдельные части, этому можно воспрепятствовать, осторожно удалив образец из кислоты, бережно промыв его в воде, несколько раз меняя ее, просушив в печи и, наконец, поместив его в альвар или другой раствор подобного состава. Затем экземпляр снова следует опустить в кислоту до освобождения от породы новой части скелета и повторить процесс закрепления отпрепарированного участка. Иногда извлекаемая из породы губка оказывается настолько хрупкой, что она способна разрушаться под собственной тяжестью, когда полностью или почти полностью очищена от породы. В этом случае можно сохранить экземпляр от разрушения, помещая освобожденные участки скелета в парафин и осторожно заканчивая растворение остатка вмещающей породы. Остаток породы можно счистить рукой, по крайней мере с внешней поверхности губки. Таким образом можно изучать детали внешнего строения, хотя внутри губки порода остается нетронутой. В заключение следует указать, что каждый экземпляр требует особого способа обработки.
Механическое препарирование. Детали строения поверхности, такие, как поры и желобки, часто могут быть хорошо изучены после минимальной механической обработки, например при осторожной промывке с использованием зубной щетки и растворителя или при кратковременном действии ультразвукового вибратора. При этом следует проявлять осторожность, чтобы не потерять свободные дермальные спикулы, а нерастворимую породу, удаленную с поверхности, сохранять и изучать под бинокулярным микроскопом для обнаружения в ней спикул. Более значительные включения вмещающей породы можно удалить с помощью препаровочных игл, а также применяя виброинструмент или обычную зубную бормашину. Делать это совершенно необходимо, если изучаемые экземпляры находятся в породе. На последних этапах препарирования, если вмещающая порода или окаменелость известковые, после кратковременного промывания (под бинокулярным микроскопом) очень слабым раствором НС1 можно выявить некоторые дополнительные детали.
Так как внутреннее расположение каналов и строение скелетной решетки имеют большое таксономическое значение, необходимо изготовить сечения изучаемых образцов. Часто для этих целей достаточно получить пришли-фовки. Если тело губки симметричное, можно ограничиться тремя пришли-фовками, расположенными под прямым углом друг к другу. Такие пришли-фовки вполне позволяют ознакомиться с внутренней структурой губки. Целую серию сечений (пришлифовок или шлифов) надо иметь лишь в случае более сложно устроенных губок. Методика построения модели на основании серийных сечений описана ниже. Если же скелет губки удалось полностью освободить от породы с помощью химической обработки, вполне возможно, что снаружи будут различимы некоторые особенности внутреннего строения. Однако полностью ознакомиться с внутренним строением губок при внешнем
осмотре удается лишь изредка. Для ознакомления с деталями внутренней структуры используют двоякую методику: либо помещают образец в одно из стандартных, прозрачных термореактивных веществ, а потом приготовляют пришлифовки или шлифы обычным методом, либо механическим путем удаляют часть скелета щипцами с заостренными кончиками, препаровочными иглами или зубоврачебными инструментами, чтобы обнажить внутреннее строение. Предпочтительно, если это осуществимо, использование последнего метода, так как структуры предстают перед глазами исследователя непосредственно во всех трех измерениях и фотографировать их нетрудно. К тому же это занимает значительно меньше времени, чем помещение образцов в термопластик и получение сечений. В целом ряде случаев необходимо увеличить прочность образца, предназначенного для расшлифовки, применяя приемы, описанные ниже.
Приготовление сечений. Для предварительного изучения скелетных структур губок используются простые пришлифовки, рассматриваемые в отраженном свете. В шлифах микроструктура может быть изучена значительно более детально. На основании одного или двух ориентированных определенным образом шлифов (если они несколько утолщены) иногда устанавливается структура спикулыюй решетки во всех трех измерениях. На шлифах обычно представлено большинство деталей внутреннего строения спикул. Пленки же, изготовленные мокрым или сухим способом, могут в большей степени ознакомить с поверхностной орнаментацией отдельных спикул, а также дать неплохое представление о трехразмерной структуре спикульной решетки. Многое зависит от степени сохранности ископаемого организма, поэтому необходимо экспериментировать для установления наиболее подходящей методики. Для полного ознакомления со скелетом губки в трех измерениях необходимо иметь серии сечений. Если они получены через правильные промежутки и тщательно измерены, есть возможность реконструировать точную модель структуры губки. Имеются различные приспособления для измерения расстояния между скелетными элементами в сечениях [1, 4]. Подобные приспособления можно изготовить и самим. Для получения последовательных сечении можно удовлетвориться пленками или фотографиями пришлифовок (это зависит от разрешающей способности аппаратуры, времени, которым мы располагаем, и степени сохранности губок); такая методика занимает значительно меньше времени, чем изготовление шлифов.
Конструирование модели губки на основании серии сечений. Зейлахер [4] описал методику построения прозрачной модели структуры губки на основании серии сечений. Пленки или фотонегативы одинаково удаленных друг от друга сечений проецируются через фотоувеличитель на стеклянные пластинки одинаковой толщины (можно использовать старые фотопластинки), причем структуры вычерчиваются на стекле чернилами. Между толщиной пластинок и промежутками между самими сечениями должно существовать определенное соотношение, которое позволяет установить соответствующую степень увеличения проецируемого изображения. Таким образом, можно получить не искаженную прозрачную модель внутреннего строения губки путем простого наложения пластинок одной на другую. Зейлахер дал изображения стереофотографий подобных моделей [4], а также приложил рисунок, изготовленный на основании такой модели.
Заключение хрупкого материала в термопластик перед приготовлением сечений. Окремненные экземпляры, очищенные от известняка кислотной обработкой, перед изготовлением из них сечений помещают в какое-либо вещество. Лучше всего подходят для этой цели имеющиеся в продаже прозрачные термореактивные смолы. Перед полимеризацией смолы необходимо удалить все находящиеся внутри нее пузырьки воздуха. По сравнению с ископаемыми других типов губки значительно труднее обрабатывать.
Губки нужно полностью погрузить в неполимеризованную жидкую смолу, желательно в тот же сосуд, в котором она будет находиться и в дальнейшем. Затем поместить сосуд под воздушный колокол, соединенный с насосом. Для этой цели можно использовать обычный воздушный насос или насос Бернулли. Следует избегать слишком резкого понижения давления, так как быстро передвигающиеся пузырьки воздуха могут разрушить хрупкий скелет губки. Когда выход пузырьков воздуха прекратится, образец можно удалить из-под колокола, добавить катализатор, а потом поместить его в печь для термообработки. Из обработанного образца обычным способом изготовляются шлифы и пришлифовки. Попытки получить пленки с экземпляров, помещенных в пластик, не предпринимались; возможно, что это окажется очень трудным.
Увеличение прочности хрупкого материала. Следует избегать покрытия образцов укрепляющим веществом, так как тонкие детали структуры спикул в этом случае могут потерять отчетливость; кроме того, вероятна потеря возможности извлекать одиночные спикулы из скелетной решетки, чтобы изучить их строение. Однако, если скелету угрожает непосредственная опасность распада, иногда достаточно несколько раз опрыснуть его прозрачной акриловой смолой (которая продается в виде аэрозоля), чтобы увеличить прочность скелета, не добавляя к нему посторонних примесей. Процесс опрыскивания исключает необходимость лишний раз прикасаться к образцу; опрыскивание следует предпочитать погружению крайне хрупких образцов в жидкость. Однако последняя методика дает возможность более полного пропитывания образца укрепляющим составом и обеспечивает более равномерное распределение этого состава внутри губки. Для этих целей рекомендуется слабый раствор альвара. Если часть образца будет использована для приготовления срезов, чтобы ознакомиться с его внутренним строением, укрепление скелета может оказаться необходимым, чтобы предотвратить раздробление.
Сбор свободно расположенных спикул. Даже у губок, имеющих жестко скрепленный скелет, встречаются свободные спикулы, которые некогда находились в ткани живого организма, а теперь разбросаны в заполненных осадком полостях скелета. При препарировании целой ископаемой губки надо приложить усилия, чтобы отыскать эти иглы. Если стеклянная губка очищается от карбонатной вмещающей породы с помощью кислоты, следует внимательно наблюдать за ходом растворения, а поверхность губки исследовать под увеличением с целью обнаружения свободных спикул в промежутках между основными элементами скелета. Обнаруженные иглы надо сохранить для дальнейшего изучения, отмечая их местоположение. Процесс препарирования губок осуществляется в небольшом сосуде, а после его завершения нерастворимый остаток следует отфильтровать и поискать в нем отдельные спикулы. Сам экземпляр промывают в очень медленном токе воды в другом сосуде, чтобы свести к минимуму потерю отделившихся спикул, причем любое количество осадка, оставшегося па дне этого второго сосуда, также должно быть просмотрено с целью обнаружения спикул. Губки, которые нельзя отпрепарировать таким образом, все же могут дать некоторое представление о свободных спикулах на основании изучения сечений. Следует отметить, что ни в коем случае нельзя быть уверенным в том, что обнаруженные свободные спикулы действительно принадлежали изучаемой губке.
ИЗУЧЕНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ СПИКУЛ
Особенности строения поверхности. Изучать такие детали поверхности спикул, как шипы, бугорки, разветвленные выросты и другие, лучше всего на спикулах, отделенных от породы и от скелетной решетки. Для этого необ-ход1»ю использовать бинокулярный микроскоп. Спикулы следует прикреп
лять так, чтобы была возможность поворачивать их во все стороны. Лучше всего для этой цели подходит предметное стекло с лункой, куда можно поместить каплю глицерина и внести спикулу. Вязкость жидкости дает возможность передвигать спикулу, но замедляет ее движение, благодаря чему легче расположить ее нужным образом. Тонкая, гибкая кисточка из соболиных волосков больше всего подходит для манипуляций со спикулой. Разные комбинации проходящего и отраженного под малыми и большими углами света можно использовать для выявления тех или иных особенностей строения.
Если невозможно выделить спикулы из породы, то они изучаются только в шлифе. При этом порода должна быть сравнительно прозрачной, чтобы можно было рассмотреть в трех измерениях значительную часть спикулы. При использовании последовательных сечений для изготовления плепок, когда расстояние между сечениями весьма незначительно, появляется возможность реконструировать детали строения поверхности спикулы.
Для измерения углов между лучами спикул можно использовать универсальный измеритель. Разумеется, если спикулы отделились, их надо закреплять в твердой среде, например такой, как канадский бальзам.
Особенности внутреннего строения. При изучении осевого канала кремневой спикулы можно установить основное число лучей в спикуле, внешняя форма которой в значительной степени видоизменена. Например, можно установить, является ли данная десма одно- или четырехосной или какое именно происхождение имеет данная одноосная спикула — произошла ли она от шестилучевых (кремневых) или же от обыкновенных губок. Если исследовать тонкий срез, могут встретиться трудности при выяснении, какова форма канала на всем протяжении. Значительно проще изучать изолированные спикулы. Для того чтобы наблюдать осевой канал, спикулу следует рассматривать в проходящем свете. Отделившиеся спикулы нужно помещать в какую-либо жидкую среду.
При изучении спикул известковых губок интерес представляет ориентировка кристаллографических осей, так как каждая из спикул представляет собой монокристалл кальцита. Естественно, для таких исследований необходимо использовать петрографический микроскоп.
ИЗОБРАЖЕНИЕ ГУБОК |
Рисунки. Вероятно, наилучший способ изобразить отдельные спикулы или небольшие участки спикульной решетки — зарисовать их линиями, нанося тени с помощью точек. Наиболее точный рисунок получается при использовании рисовального аппарата. Если имеются шлифы, пленки или фотонегативы, их можно проецировать через увеличитель на лист бумаги и наметить очертания структур. Хотя в некоторых случаях достаточно иметь вычерченный контур, значительно лучше изображать материал объемно, используя штриховку.
Насколько известно, стереопары в виде контурных рисунков ранее не публиковались в работах по ископаемым губкам. Однако рисунки такого типа оказываются полезными для изображения скелетной решетки в тех случаях, когда невозможно получить фотографию. Стереопара получается с помощью рисовального аппарата при рассмотрении структуры сначала через один, а затем через другой окуляр бинокулярного микроскопа.
Фотографирование губок. В тех случаях, когда фотографирование возможно, оно предоставляет паилучший иллюстративный материал. Фотографирование губок затрудняется их неправильной формой, тонкостью деталей строения скелета и большой протяженностью в глубину. Тщательная регулировка освещения дает возможность в значительной степени выявить (Структуру губки в трех измерениях, так что время, затраченное па подбор
освещения каждого отдельного экземпляра, вполне себя оправдывает. При правильном использовании теней, возникающих при освещении под малыми углами, удается получить рельефное изображение многих деталей. Для получения большей глубины резкости рекомендуется фотографировать образец при малом увеличении, а затем при печатании позитива увеличивать его. Фотографируя спикулы или маленькие участки сппкульной решетки при большом увеличении, не следует покрывать их хлористым аммонием. Спикулы в их естественном состоянии обычно белые и сильно отражают свет; кроме того, покрытие хлористым аммонием может получиться настолько зернистым, что это приведет к исчезновению тонких деталей строения. Применение хлористого аммония желательно при фотографировании более крупных деталей строения губок. Оно способствует выявлению таких деталей строения поверхности, как поры, желобки, а также выявлению общей формы спикуль-ной решетки. Так как тонкие детали строения губок весьма важны, их фотографии следует выдерживать в тщательно разграниченных полутонах.
Использование стереоскопических фотографий — особенно эффективный способ изображения сложных спикульных решеток в увеличенном виде, но пока он, по-видимому, не нашел широкого применения, по крайней мере при изучении встречающихся в настоящее время ископаемых губок. Однако приведенный выше метод построения изображений трехмерной модели путем наложения одного вычерченного на стекле сечения на другое был применен для изготовления фотографий в проходящем свете. Эти фотографии •опубликованы как стереопары [4].
ИЗМЕРЕНИЕ
Измеряемые элементы структуры. К элементам структуры ископаемых губок, доступным для измерения, относятся следующие: высота и диаметр губки; диаметр устья; диаметр парагастральной полости; диаметры приводящих и отводящих пор и каналов; длина поверхностных каналов; диаметры пучков пор; число переопределенного типа на единицу площади пли в пучке; промежутки между порами и каналами; толщина и промежутки между вертикальными и горизонтальными пучками спикул или тяжей; длина и диаметр спикул каждого типа, их лучей и их поверхностной орнаментации; угловые соотношения между лучами спикулы; длина и диаметр выступающих спикульных кончиков, включая «корневые» кончики; толщина стенки губки, а также толщина любых обособленных дермальных и гастральных спикульных слоев. Кроме того, иногда устанавливаются некоторые £ производные величины, как, например, соотношение между диаметром устья и диаметром губки. Для более узких исследований интерес представляет общая площадь приводящих или отводящих пор на единицу поверхности.
Изменчивость. В каждой губке широко представлено большинство отмеченных выше элементов структуры, размеры которых обычно изменчивы. Поэтому следует установить характер изменчивости в пределах одного экземпляра, а также в пределах популяции. Степень анализа изменчивости определяется объемом исследований. Диапазон изменчивости обычно устанавливается в результате изучения и измерения крайних отклонений. Для получения данных о распределении размеров или для измерения общей площади пор на единицу поверхности необходима определенная методика отбора проб ввиду непрактичности измерения каждой отдельной поры или спикулы губки. Отбор проб осложняется тем, что на размеры и характер изменчивости зачастую влияет положение рассматриваемого участка в губке, которое в свою очередь обусловлено функциональными или онтогенетическими различиями.
Методика измерения. При измерении пор и спикул самые точные результаты получаются при пользовании шкалой, вмонтированной в окуляр микроскопа (окуляр-микрометр). Почти такие же хорошие результаты получаются
при пользовании измерительной сеткой. Измерения более крупных элементов структур, рассматриваемых иногда под микроскопом, удобно производить с помощью небольшой миллиметровой шкалы, которую можно, захватив щипчиками, держать возле измеряемой структуры. Экземпляр губки, лежащий на лотке с песком, легко повернуть и придерживать в нужном положении, пока микроскоп фокусируется и производятся измерения. К сожалению, песок может заполнить поры губки, и все же лучше применять песок, чем липкие пластические вещества. Для измерения шлифов можно использовать подвижной столик с микрометром. Для измерения губок лучше всего пользоваться бинокулярным микроскопом с окулярами широкого поля зрения и большим диапазоном увеличения (до ХбО). При измерении очень мелких спикул может возникнуть необходимость в еще более сильном увеличении.
При статистическом подсчете диаметров пор использование подвижного столика дает возможность измерить поры, расположенные вдоль равномерно удаленных друг от друга параллельных линий. Если поверхность губки сильно изогнута, измерение ее представляет известные трудности. В подобном случае на губке намечается квадрат и измеряются все находящиеся в нем поры.
МОРФОЛОГИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
При составлении полного описания существенно важно включить признаки, доступные для измерения, которые перечислены в предыдущем разделе. Для каждого вида губок наряду с некоторыми указаниями на изменчивость признаков как одного экземпляра, так и группы экземпляров необходимо отмечать пределы изменчивости и диапазоны их размеров. Как правило, при обычных таксономических исследованиях нет необходимости в более сложном статистическом анализе. Следует описывать и изображать изменения общей формы губки, так как они часто весьма значительны в пределах одной популяции из одного местонахождения. Кроме того, внешняя форма губок может оказаться важной при палеоэкологических реконструкциях. Следует также отметить онтогенетические изменения формы губок.
ХРАНЕНИЕ ГУБОК
Губки чрезвычайно «приспособлены» для накопления пыли из-за их пористой поверхности, поэтому их следует хранить под покрытием. Хрупкие экземпляры, такие, как обработанные кислотой скелеты, необходимо сохранять в плотно закрытых коробках, лучше всего в прозрачных пластмассовых, которые позволяют рассматривать образцы губок, не извлекая их из коробок. В коробки не следует помещать никакие прокладки. Спикулы могут зацепиться и сломаться.
Изолированные спикулы лучше всего сохранять, закрепляя их в картонных камерах клеем, растворимым в воде, таким, как трагакант. Их легко можно снять оттуда для исследования, коснувшись спикул мокрой кисточкой. Все спикулы, отделенные от одного образца, удобнее сохранять вместе с ним. Для лучшей сохранности камеры с закрепленными на них спикулами, как и шлифы, рекомендуется хранить в специальных коробках для слайдов. В этом случае коробку следует снабдить этикеткой с перечнем содержащихся препаратов, чтобы облегчить работу последующим исследователям.
Отдельные спикулы, не относящиеся к какому-либо образцу, и небольшие обломки скелетной решетки особенно трудно хранить, так как их родовую или видовую принадлежность не всегда удается определить. Однако их целесообразно сохранять, поскольку в дальнейшем они могут представить интерес для стратиграфии. Если они типичны и получили видовое название, их легко включить в систематическую коллекцию. Обособленным спикулам ре следует давать двойного номенклатурного названия. При их маркировке надлежит исходить из формы спикулы, пользуясь существующей описатель
ной номенклатурой (Скотт, 1944). Иногда обособленные спикулы невозможно отнести даже к определенному классу, поэтому в коллекциях, составленных по систематическому принципу, их лучше всего выделять в особый раздел.
ПАЛЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ НАБЛЮДЕНИЯ
При использовании ископаемых губок в качестве палеоэкологических индикаторов, помимо методики, обычно используемой при сборах, препарировании и изучении ископаемых беспозвоночных, могут потребоваться специальные методы и приемы. В полевых условиях необходимо определять ориентировку губки по отношению к напластованию, а также отмечать изменчивость формы в данном местонахождении или в связи с определенными типами вмещающих пород (например, с рифами). Фотографии, фиксирующие все это документально, могут оказаться ценным дополнением даже к самой большой коллекции. Для подсчета различных организмов, включая губки, следует рекомендовать металлический проволочный каркас размером 0,3 X 0,3 м с ячейками 2,5 X 2,5 см. Его можно использовать для изучения пространственного расположения губок в рифе или сходном образовании. Такая решетка использовалась для изучения распределения ископаемых губок в рифовых известняках ордовикского возраста.
Так как губки нарастали на другие организмы и в свою очередь обрастали другими, обнаружение даже одного или серии образцов может служить неоспоримым доказательством присутствия местного биоценоза. Весьма обычно прикрепление многих губок непосредственно к донным осадкам (в том числе к обломкам раковин, гальке и т. и.). Таким образом они сохраняют в ископаемом состоянии участки дна. Поэтому при очищении губок от вмещающих пород следует стараться сохранить как породы, так и остатки других организмов. Если, несмотря на хрупкость скелета, губки сохранились, можно полагать, что они не переносились после гибели на значительное расстояние. Таким образом, характер соотношения губок, вмещающих отложений и остатков других организмов может служить показателем фациальных условий в месте их захоронения [2, 3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Croft IP. A., A simplified parallel-grinding instrument, Ann. Mag. Nat. History (London), ser. 12, 6, 915—918, figs. 1, 2, 1953.
2. Finks R. M., Conularia in a sponge from the West Texas Permian, J. Paleontology, 29, 831—836, pl. 82, 1955.
3. Finks R. M., Late Paleozoic sponge faunas of the Texas region, the siliceous sponges, Am. Mus. Nat. History Bull., 120, art. 1, 1—160, figs. 1—77, pls. 1—50, 1960.
4. Seilacher A., Pic Sphinctozoa, eine Gruppe fossilcr Kalkschwamme, Abh. Mathem.-Naturwiss. Klasse der Akad. Wiss. u. Lit. (Mainz), Jahrb. 1961, № 10, 723—790. figs. 1—8, pls. 1—9. 1962.
КОРАЛЛЫ (НА ПРИМЕРЕ ПАЛЕОЗОЙСКИХ ФОРМ)
JB. Л. Оливер мл.
Геологическая служба США, Вашингтон
Идеальным для изучения с точки зрения специалиста по палеозойским кораллам является образец, который сохранился без перекристаллизации или замещения первоначального известкового вещества и свободен от вмещающей породы. К сожалению, палеозойские кораллы обычно заключены
I
в породу и имеют далеко не идеальную сохранность. Таким образом, возникает вопрос, как получить максимум биологической информации в процессе их послойного сбора и последующей лабораторной обработки. Несмотря на плохую сохранность кораллов, все же часто могут быть получены важные биологические и стратиграфические данные, если образцы тщательно отобраны.
По внешнему виду нельзя определить род или вид кораллов, но можно получить сведения, позволяющие отнести тот или иной экземпляр к группе родов или более высокому таксону. Распространение подобных надродовых групп иногда ограничено во времени и тогда имеет некоторое руководящее значение. По общей форме роста кораллов или их таксономическому составу можно получить сведения об экологии даже на основе образцов плохой сохранности. При определении более низких таксонов наиболее важны признаки внутреннего строения. Знание строения, расположения и размеров септ, днищ, пузырчатой ткани, осевых структур, внешней степени и других признаков необходимо для определения большинства родов и видов.
Микроскопическая структура септ и других частей скелета кораллов считается теперь очень важной для понимания взаимосвязи между многими таксонами кораллов. У «хорошо сохранившихся» образцов сохранность микроструктуры изменяется от превосходной до плохой.
В целом внешние признаки менее важны, чем внутренние, однако и они требуют полного описания. Если образец нельзя извлечь из вмещающей породы, то размеры п общую форму кораллитов и чашки в продольном и поперечном сечениях определяют по шлифам.
СБОРЫ КОРАЛЛОВ
Насколько это практически возможно, следует собирать полные экземпляры или колонии. Морфология одиночных кораллов изменяется снизу вверх, а колониальных — от одной стороны колонии к другой. Поскольку неполные образцы, отобранные из колонии, могут привести к путанице при дальнейшей камеральной обработке, нужно отбирать возможно большие куски породы. При препарировании образцов в поле для уменьшения их размеров и соответственно расходов на транспортировку следует помнить об опасности разрушения или утраты части материала.
Если колония рассыпается на отдельные кораллиты или она настолько велика, что удается отобрать только ее фрагменты, сборщик должен сохранить куски каждой отдельной колонии вместе и указать, из какой части колонии каждый из них взят. Если кораллы носят следы разрушения, нужно попытаться найти несколько образцов, в которых наружная зона и стенка сохранились. У некоторых пузырчатых рогообразных кораллов особенно легко разрушается их внешняя зона в результате выветривания либо перед захоронением, либо после того, как они вновь обнажились.
Некоторые взрослые кораллы и юные особи многих видов настолько малы, что их редко можно обнаружить, если они первоначально не были окремнены, а затем выщелочены или вымыты из разрушенной породы; они отбираются обычными микропалеонтологическими методами.
Палеозойские кораллы чрезвычайно индивидуально изменчивы. Описание видов должно быть основано на возможно большем числе экземпляров и должно включать количественные характеристики важнейших признаков, поддающихся измерению или подсчету. Одной колонии, охватывающей даже сотню кораллитов, недостаточно для выделения нового вида. При анализе изменчивости колонию необходимо рассматривать скорее как своего рода особь, поскольку индивидуальная изменчивость внутри колоний часто гораздо меньшая, чем изменчивость между колониями. Иначе говоря, коллекции кораллов должны быть большими.
Применение принципов сбора ископаемых, изложенных выше, ограничено на практике. Не следует пренебрегать даже обломками, так как они могут служить источником ценной информации или дополнить сведения, полученные по другим образцам. Изменчивость морфологии взрослых особей можно изучить и по коллекции кораллов, в которой лишь у нескольких экземпляров целиком сохранились апикальные части. Если вид достаточно хорошо описан, можно проводить определение и по обломкам. Представители некоторых видов встречаются исключительно редко. Такие виды следует описывать, даже если материал скуден и описание получается неполным.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СЕЧЕНИЙ КОРАЛЛОВ
При изучении палеозойских кораллов важна их внутренняя структура, поэтому применяются сечения. Основными являются два направления сечений, однако для специальных целей выполняются разрезы и в других направлениях. При изучении одиночных кораллов наиболее важны поперечные сечения (обычно округлых очертаний, под прямым углом к оси) и продольные сечения (конических или прямоугольных очертаний, проходящие через ось). Продольные сечения обычно проводят вдоль плоскости кардинальной и противоположной септ, но для изучения форм с осевой структурой или выраженной двусторонней симметрией требуются продольные разрезы, секущие перпендикулярно упомянутую плоскость. Для изучения онтогенеза необходимо приготовление нескольких близко расположенных сечений. Для изучения деталей строения септ, стенки и других частей структуры иногда требуются тангенциальные сечения (параллельные оси, но расположенные эксцентрично).
Такие же основные сечения применяются для изучения колониальных кораллов (ругоз и табулят). Кораллиты колоний дендроидного или фаце-лоидпого типа могут обрабатываться как одиночные кораллы, за исключением того, что соединение дочерних кораллитов с материнскими должно включаться в сечения. Горизонтальные (поперечные) сечения массивных и большинства фацелоидных колоний проводятся под прямым углом к осям нескольких кораллитов. Они требуют изготовления больших шлифов, которые дают более полную картину строения кораллитов. Подобным же образом хорошо ориентированное вертикальное сечение через колонию может дать несколько продольных сечений отдельных кораллитов, хотя многие из них будут видны и на тангенциальном сечении. В колониях с большими кораллитами можно сделать вертикальное сечение отдельно для нужного кораллита.
Последовательное шлифование заключается в изготовлении нескольких более или менее параллельных шлифов из одиночного коралла или колонии. В зависимости от коралла и цели исследователя отбор на шлифы проводится через любые промежутки. Серии поперечных шлифов наиболее часто используются либо для изучения развития кораллита от его ранних до поздних стадии развития, либо для изучения почкования в колонии. Последовательные сечения используются там. где детали, которые нужно наблюдать, не лежат в одной плоскости. Тонкая осевая структура лучше всего может быть изучена с помощью серин продольных сечений, проведенных от одной стороны осевой зоны к другой.
Прп проведении сечений могут быть изготовлены либо прозрачные шлифы. либо пленки, либо пришлифовки. Шлифы больше всего пригодны как для изучения микроструктуры, так и для фотографирования макроструктуры. Однако даже самое современное оборудование для изготовления шлифов приводит к уничтожению значительной части небольшого образца, а изготовление шлифов па минимальном расстоянии друг от друга затруднительно или даже невозможно. Самыми идеальными препаратами для получения серил разрезов через малые промежутки являются пленки. Расстояния
между пленками бывают настолько малы, что можно почти непрерывно-фиксировать онтогенез или другие изменения. Изготовление пленок занимает гораздо меньше времени, чем изготовление шлифов. Недостаток метода пленок заключается в его зависимости от степени сохранности коралла и в меньшей пригодности пленок для фотографирования.
Пришлифовки легко изготовляются и используются. Полировка не требуется, так как такой же эффект можно получить при слабом протравливании поверхности пришлифовки смесью 600—800 и покрытии ее глицерином или водой. Лучше всего применять пришлифовки для изучения макроструктур большого числа сравнительно хорошо сохранившихся кораллов. Однако-фотографирование пришлифовок затруднительно и, кроме того, на них не всегда можно выявить микроструктуру.
ВНЕШНИЕ ПРИЗНАКИ КОРАЛЛОВ
Иногда ископаемые кораллы отличаются от вмещающей породы по химическим и/или физическим свойствам. Такие экземпляры часто выделяют из вмещающих пород химическим или механическим путем.
Сильно окремненные экземпляры могут быть извлечены из известняков и доломитов, причем их поверхность почти полностью очищается от породы. Однако добытые таким способом экземпляры часто становятся хрупкими, что затрудняет приготовление из них шлифов. При частичном окремнении коралла не исключено, что внутренняя его структура растворится вместе с вмещающей породой. В таком случае гораздо больше сведений о морфологии кораллов можно получить, применяя вместо растворения изготовление сечений — пришлифовок или шлифов. Образцы, очищенные от вмещающей породы путем ее химического растворения, позволяют лучше изучить форму, размеры, детали строения чашечки и другие внешние признаки. Для получения наилучших результатов химическую обработку следует сочетать с проведением сечений.
Кораллы, сохранившиеся в относительно мягкой породе, очищаются механическим путем. Некоторые глины размягчаются или удаляются химическим путем. Однако это следует делать с большой осторожностью, так как химикаты, попадая на образец, могут повредить кальцитовый материал.
Если ископаемое и вмещающая порода сходны по составу или физическим свойствам, то извлечь ископаемое практически очень трудпо. В таком случае многие внешние признаки, такие, как форма, размер, продольная или поперечная ребристость, глубина чашечки, определяются по сечениям кораллов; в породе.
СОХРАН НОСТЬЖОРАЛЛОВ
Характер сохранности палеозойских кораллов широко изменяется. Поскольку степень сохранности влияет на методику сбора и препарирования кораллов, в последующих абзацах коротко рассматриваются методы их обработки.
Сохранность первоначальной структуры. Превосходная сохранность топких деталей структуры многих палеозойских кораллов с кальцитовым скелетом позволяет предположить, что они не изменились с момента образования. Такие окаменелости встречаются в любых породах, но наиболее часто они приурочены к известнякам и известково-глинистым сланцам. Образцы могут быть либо оставлены во вмещающей породе, либо с большой осторожностью отпрепарированы механическим путем. Они изучаются главным образом в шлифах, а также на вспомогательных пришлифовках и пленках. При этом следует описывать микро- и макроструктуру, а также внешние признаки.
Сохранность первоначальной структуры при различных типах замещения элементов скелета. Вторичные процессы обусловливают перекристаллизацию кальцитового скелета и уничтожение деталей микроструктуры. При доломитизации, окремнении или замещении другими минералами сохраняется общая форма коралла, но исчезают микроскопические детали. За исключением микроструктуры, такие образцы могут быть описаны довольно полно. Скелеты кораллов, целиком замещенные кремнеземом и заключенные в известняк, легко препарируются при растворении последнего в кислоте.
Замещение. Замещение новыми минералами может быть частичным и может изменять размеры и/или уменьшать различия между образцом и породой. В некоторых случаях при доломитизации сохраняются лишь очертания ископаемого, не улавливаемые при изучении шлифов. В более толстых шлифах различие часто увеличивается. Такие шлифы или пришлифовки иногда можно улучшить протравливанием слабой кислотой для выявления едва заметного различия между кораллом и вмещающей породой. Существенную помощь в изучении деталей структуры часто оказывает также нанесение глицерина на протравленную поверхность шлифа или пришлифовки.
Изготовление слепков и отпечатков. В мелкозернистых породах отпечатки кораллов обычно в значительной степени сохраняют очертания их внешней поверхности и чашки. Некоторые кораллы имеют настолько характерную форму, орнаментацию или чашку, что определение таких образцов не вызывает затруднений. Латексовый или пластиковый слепок формы легче изучать, так как он является скорее позитивным, чем негативным отпечатком коралла.
Слепки и отпечатки пе позволяют проводить видовое определение большинства кораллов. Однако по ним можно часто определить родовую принадлежность или более высокий таксой, а также получить некоторые важные сведения по экологии или стратиграфии. За исключением особых обстоятельств, слепки и отпечатки не следует использовать как основу для выделения новых видов.
МШАНКИ
Д. Р. П. Филлипс-Росс
Геологический факультет Иллинойсе кого университета, Урбана
Ч. Л. Росс
Геологический факультет Западповашингтонского колледжа, Беллингхэм
13 виде ископаемых сохраняются только известковые скелеты морских мшанок. Ископаемые колонии, обычно разделенные на небольшие веточки и ветви, распространены в породах от ордовика до кайнозоя. Они отличаются большим разнообразием форм и размеров. Колонии мшанок могут быть представлены тонкими прутьевидными веточками (диаметром 0,8 мм и длиной 1 см) или кустистыми образованиями из больших ветвей, простирающихся горизонтально па 2 м и более. Между их размером и геологической приуроченностью не существует никакой связи.
Ископаемые мшанки обычно изобилуют в толщах, представляющих чередование тонкослоистых известняков и известковых сланцев. Мшанки могут встречаться в изобилии по плоскостям напластований. Остатки мшанок хорошо заметны на выветрелой поверхности известняка, на свежих изломах их очень трудно различить. Ветвистые колонии мшанок хорошо различимы в глинистых сланцах, но микроскопические криптостоматы можно увидеть только после промывки отобранных образцов сланцев в лаборатории. Мшанки отсутствуют или очень редко встречаются в некарбонатных породах, например таких, как песчаники и конгломераты. В окремненных известняках колонии мшанок можно различить на выветрелых поверхностях. Протравливанием обычно можно выявить остатки скелета, скрытые окремнением. С помощью этой обработки можно обнаружить скелеты многих хрупких колоний мшанок, которые иначе невозможно было бы увидеть. Мшапки сохраняются также в виде слепков или отпечатков, но при такой сохранности трудно определить структуру скелета колоний.
На выветрелых поверхностях известняка ископаемые мшанки могут выглядеть в виде тонких белых, светло-серых или темно-серых веточек. Их иногда можно спутать с табулятами или веерообразными и воронкообразными структурами, часто встречающимися в отложениях нижнего палеозоя. Значительное количество мшанок скапливается в небольших углублениях на поверхности глинистых сланцев, куда их намывает вода. Они встречаются также па более пологих склонах, сложенных глинистыми сланцами. Для отыскания мшанок на выветрелых поверхностях пород, изучения отверстий зооэций и зооэциальных трубок на плоскостях продольных сколов следует использовать лупу с увеличением в 10—15 раз. Для обнаружения мшанок в поле геологу необходимо концентрировать свое внимание на объектах диаметром не более 1 см, что вызывает необходимость тщательного изучения поверхности пород.
СБОР ОБРАЗЦОВ ПОРОД, СОДЕРЖАЩИХ ОСТАТКИ ИСКОПАЕМЫХ МШАНОК
При сборе мшанок следует по возможности отбирать целые колонии, а чтобы комплексы мшанок были хорошо представлены, следует отбирать достаточно большие штуфы пород. Отобранные образцы надо завертывать в бумагу (например, газетную) для сохранения мшанок, находящихся на их поверхности, от истирания и обламывания.
ИЗУЧЕНИЕ МШАНОК
Палеозойские мшанки, принадлежащие к отрядам Trepostomata, Crypto-stomata и Cyclostomata, определяются в шлифах, в то время как палеозойские Ctenostomata, мезозойские и кайнозойские Cyclostomata и Cheilostomata обычно изучаются по их внешним признакам. Для изучения передней стенки хейлостомат и внутренней структуры циклостомат дополнительно используются шлифы.
Определение и изучение мшанок палеозоя (отрядов Trepostomata, Cryptostomata и Cyclostomata) основывается в первую очередь на изучении их внутренних микроскопических структур, для чего необходимо иметь самое меньшее четыре различным образом ориентированных сечения каждой колонии. Для изучения мшанок отрядов Trepostomata и Cyclostomata, имеющих радиальную симметрию вокруг оси их роста, необходимо изучение поперечного, продольного и тангенциального сечений (фиг. 1, .4). При изучении двухсторонне симметричных сетчатых колоний, включающих большинство криптостомат, необходимы очень глубокие тангенциальные сечения, чтобы обнажить структуры в мезотеке и около оснований зооэциальных трубок (фиг. 1, Б). Внутренние и внешние утолщенные участки колоний мшанок
Мезотека
1,см
Поперечное сечение
Продольное сечение
Очень глубокое тангенциальное сечение
Глубокое тангенциальное сечение
Тангенциальное сечение, близкое к поверхности
Ф и г. 1.
А — различные сечения палеозойских трепостомат; JB — различные сечения палеозойских криптостомат»
п г. 2. Характерные особенности поверхности кайнозойских хейлостомат. Структура передней стенки в тангенциальном сечении колонии.
имеют существенные различия, и для их наиболее полного изучения необходимы тангенциальные сечения, глубина которых последовательно увеличивается. Чтобы ознакомиться с морфологией колонии, надо иметь несколько ориентированных сечений: у основания колонии (самой старой ее части), в средней части и в верхней (самой молодой) части. При изучении мезозойских и кайнозойских хейлостомат необходимо иметь два или более тангенциальных сечения, чтобы увидеть все характерные особенности их передней стенки (фиг. 2).
Изготовление шлифов
1. Щипцами отделите от штуфа кусочек размером 1—2 см.
2. Прикрепите кусочек на предметное стекло с помощью термопластичного клея пли медленно плавящегося канадского бальзама.
3. Шлифуйте кусочек на стеклянной пластинке до желаемого сечения с помощью мелкого карборундового порошка (просеянного через сито 1000 меш) и воды.
4. Промойте и нагрейте кусочек, а затем освободите его от клея и переверните на другую сто pony. Вновь закрепите его на предметном стекле термопластиком или канадским бальзамом так, чтобы его полированная поверхность прилегала к стеклу. Необходимо чтобы поверхности образца и стекла были взаимно параллельны, слой клея был минимальным и в пем отсутствовали пузырьки воздуха.
5. Шлифуйте кусочек, закрепленный на стекле, карборундовым порошком средней тонкости (400—600 меш) на шлифовальном круге. Толщина пластинки в процессе шлифования должна быть одинаковой на всех ее участках. Шлифовку следует продолжать до тех пор. пока пластинка с мшанкой пе станет прозрачной.
6. Окончательную доводку шлифуемого образца (до 0,3 мм) осуществляйте вручную с помощью мелкого карборундового порошка (1000 меш). Толщину проверяйте па заключительных стадиях шлифования путем наблюдения под микроскопом за степенью прозрачности обрабатываемого образца.
7. Промойте обработанную поверхность от шлифовального порошка.
8. Удалите с помощью спирта излишек клея.
9. Нанесите на отшлифованную поверхность пластинки канадский бальзам или пер-мауит и поместите на пего покровное стекло.
10. Если в качестве клея применялся пермаунт, то шлиф выдерживайте в течение 24 ч прп компатпой температуре, а затем поместите в печь прп температуре 35 °C на 24— 36 ч.
11. Излишек канадского бальзама пли пермаунта удалите с помощью ксилола или т< >луола.
12. Спустя две педели края покровного стекла заделайте прозрачным лаком.
Шлифы мшанок, заключенных в породе, изготавливают аналогичным способом, лишь приготовление ориентированных шлифов несколько иное. С помощью алмазной пилы из породы отрезаются тонкие пластинки (толщиной 1 см), которые затем обрабатываются карборундовым порошком 1200 меш. Поскольку мшанки обычно располагаются параллельно плоскостям напластования, пластинки следует нарезать также параллельно этим плоскостям. Из этих пластинок обычно изготавливают продольные или тангенциальные сечения мшанок. При просмотре пластинки под микроскопом выбирается такое направление сечения, которое требует минимального шлифования. Если мшанки располагаются в породе линейно, то пластинки следует нарезать перпендикулярно линейному расположению мшанок. В этом случае требуется минимальное шлифование, чтобы получить правильно ориентированные поперечные сечения.
При беспорядочном расположении мшанок во вмещающей породе труднее проводить нужные сечения и требуется большее количество материала, чем обычно. Порода нарезается на более толстые пластинки (3—4 см), которые полируются, а находящиеся в них мшанки прослеживаются с обеих сторон пластинки. После этого пластинку просматривают под микроскопом и водо-стойким карандашом наносят линии разрезов, по которым образец с мшанками распиливают на более мелкие кусочки для изготовления нужных сечений. Полученные образцы затем обрабатывают по изложенной выше методике.
Использование ультразвука может значительно ускорить препарирование мшанок, особенно очистку поверхности мезозойских и кайнозойских хейлостомат и циклостомат.
БРАХИОПОДЫ
Д. Т. Датро мл.
Геологическая служба США, Вашингтон
Ископаемые вообще и брахиоподы в частности собирают для различных целей. Целые или хорошо сохранившиеся раковины ценны тем, что они проливают свет на морфологию различных родов. Большое число экземпляров одного вида, которое можно собрать в одном местонахождении, представляет собой неоценимый материал для изучения популяции, что может привести к тонкому биологическому пониманию видов. Совокупность раковин. особенно исследованных вместе с другими ископаемыми организмами и осадками, представляющими единое целое в пространстве и времени,— основа для экологической и палеогеографической реконструкции древпих морей. Чтобы избежать неправильного определения возраста горных пород при геологическом картировании, следует проводить полные сборы остатков всех родов и видов, встречающихся в послойно описанных стратиграфических разрезах.
Вышесказанное применимо ко всем ископаемым, однако для изучения каждой отдельной группы требуется особый характер коллекции и различные методы ее сбора. При решении некоторых вопросов можно сочетать два или несколько подходов, но из-за ограниченности нашего времени и изобретательности редко используются все потенциальные возможности сбора ископаемых.
Брахиоподы настолько обильны в палеозойских отложениях, что многие палеонтологические, стратиграфические и общегеологические исследования зависят от точности определения этих ископаемых и тщательности выделения по ним стратиграфических зон. Поэтому исключительно важное значение имеет максимально полный послойный сбор разнообразных брахиопод.
Для надлежащего изучения брахиопод нужны створки прекрасной •сохранности, по которым можно наблюдать внешние признаки и общую форму раковины. Многие роды выделяются по едва заметным различиям во внутреннем строении створок, особенно в спинной створке. Все сборы должны быть направлены на получение достаточного материала для изучения морфологии. Это обычно означает сборы как одиночных створок, так и целых раковин, чтобы сделать возможным исследование внутренних особенностей строения раковин либо сразу, либо после дополнительного препарирования в лаборатории. Наиболее важным является строение замка; следует обращать особое внимание на наличие в коллекции замочного края спинной створки. Для классификации брахиопод очень важно знание состава и структуры раковин, особенно их первоначального материала.
Современные брахиоподы — морские животные; они обитают в разнообразных условиях. В прошлые геологические эпохи они занимали сходный ряд экологических ниш. Очевидно, наиболее многочисленными являются живущие сообществами животные, прикрепленные мускулистой ножкой к морскому дну, раковинам других животных или друг к другу. Одни, подобно лингулам обитают в песчаных норах литоральной и сублиторальной областей. Другие прикрепляются к твердым участкам дна или к раковинам. К последним принадлежали представители пермского рода Leptodus, облагавшие раковинами неправильной формы, соединенными вместе подобно
раковинам современных устричных банок. Другой разновидностью пермских брахиопод являлись рихтгофениды, обитавшие в тех же условиях, в которых жили кораллы. Их брюшная створка приобрела коническую форму; они прикреплялись друг к другу или к субстрату с помощью длинных игл. Целые группы брахиопод (например, позднепалеозойские продуктиды) утратили прикрепление к субстрату и превратились в свободполежащих на морском дне животных. Многочисленные иглы, расположенные на брюшной створке, препятствовали слишком глубокому погружению раковин в осадок.
Поиски ископаемых брахиопод не очень трудны из-за их широкого распространения, обусловленного тем, что брахиоподы умели приспосабливаться к разным фациальным условиям, что в свою очередь привело к разнообразию морфологии раковин. Их находят во многих местах, где сохраняется морская фауна. Извлечь брахиоподы из вмещающих пород в хорошей сохранности, приемлемой для изучения,— задача исследователя. В этом важном деле больше всего вознаграждается терпение «охотника».
Если обстоятельства благоприятствуют и попадается обнажение карбонатно-глинистых пород, богатых брахиоподами, то на выветрелой поверхности пласта или в осыпи можно собрать отпрепарированные выветриванием раковины. Широко известными примерами местонахождения брахиопод великолепной сохранности являются верхнеордовикские отложения в округе Цинциннати, силурийские мергели Висби па острове Готланд, сланцы формации Три-Форкс в южной Монтане и слои Слай-Гэп вблизи Аламогордо, Нью-Мексико. Подобные примеры имеются и в других местах. Естественное выщелачивание окремненных ископаемых часто приводит к скоплению раковин в почвенном слое или в элювии. Приемы сбора брахиопод в этих двух случаях одинаковы.
Когда ископаемые представлены в изобилии, сборщику не следует стремиться собирать слишком много раковин обычных форм. Часто роды Atrypas и Rhychotremas представлены красивыми раковинами (когда они пе заключены в породу). Если сконцентрировать на них все внимание, это может отвлечь, сборщика от более редких, но имеющих большее значение форм. Когда ископаемые представлены слишком обильно, следует вначале собрать разнообразные типы, обращая особое внимание на редкие и необычные раковины. Если сборщик провел на одном и том же месте несколько часов и за последние полчаса ему не удалось собрать новые типы раковин, то после этого можно заняться пополнением коллекции экземплярами обильно представленных видов.
Для обеспечения наиболее полного сбора на хорошем обнажении имеет смысл разбить его на квадраты площадью 1 м2. Затем следует заняться систематическим обследованием выделенных квадратов, стараясь передвигаться на коленях, пока все квадраты пе будут тщательно осмотрены. Если сборы фауны производит группа из нескольких человек, то групповой поиск дает более богатые результаты. При наличии нескольких сборщиков удается избежать косвенного влияния на отбор фауны узкой специализации одиночного палеонтолога.
При сборе совершенно необходимо достаточное освещение фауны. Ранним утром или под вечер из-за длинных теней многие мелкие раковины могут остаться незамеченными. Своеобразные теневые эффекты возникают также-под лучами зимнего солнца, стоящего низко в небе в северных широтах. Самое лучшее время для сборов — период от 9—10 до 14—15 часов дня. Разумеется, что на эффективности работы сборщика и соответственно на полноте коллекции отрицательно сказываются сырые, облачные и холодные-дни.
При просеивании в поле рыхлых отложений, содержащих раковины, обычно удается собрать в большом количестве мелкие формы, которые могли
остаться незамеченными при отборе руками. Если поблизости имеется водоем, рыхлые породы можно промыть на месте, а обогащенный материал с ископаемыми сохранить. Для просеивания используется стандартный набор сит, но для этого вполне пригодна и проволочная сетка, закрепленная на деревянной раме.
Из алевритов, песчаников и других менее широко распространенных обломочных пород (таких, например как туфовые брекчии) можно получить превосходные брахиоподы. Ископаемые сохраняются в них в виде ядер и отпечатков, образовавшихся в процессе естественного выветривания. В некоторых случаях для получения хороших ядер и отпечатков необходима обработка материала кислотой в лабораторных условиях. Присутствие пласта с раковинами можно установить по наличию на поверхности выхода пласта полосок отверстий, обычно параллельных плоскости напластования. В прослоях, не подвергшихся выщелачиванию, могут быть обнаружены ископаемые великолепной сохранности, па которых прекрасно наблюдаются детали скульптуры раковин и другие морфологические особенности.
Изучение ядер и слепков представляет некоторые трудности, которые могут смутить повичка в этом деле. Для получения точного представления об отдельной раковине брахиоподы нужно иметь четыре различных ядра. Необходимо собрать как внутренние ядра, так и внешние отпечатки брюшной и спинной створок. Позднее для реконструкции формы оригинальных раковин получают латексные слепки.
Сохранность такого типа обычна, например, для девонских туфовых брекчий в штате Мэн и для нижнекаменноугольных алевритов юго-восточного Айдахо. Такие ядра и отпечатки представлены в некоторых кремнистых формациях (например, в нижнекаменноугольной формации Бун в северо-западной части Арканзаса).
Песчаники и кремнистые известняки на обнажении следует раскалывать и разбивать, пока не наберется достаточно большая коллекция разнообразных ископаемых. Обычно, однако, время исследователя ограничено. Поэтому нередко хорошая коллекция получается при отборе и транспортировке больших штуфов породы и препарировании их в лаборатории с использованием набора зубил и молотка.
Следует напомнить о предосторожности при отборе ископаемых из доломитов. Как правило, брахиоподы сохраняются в доломитах в виде ядер и отпечатков. Если в доломитах встречается раковина, то она обычно выполнена замещающим минералом. Некоторые полезные данные можно получить, исследуя ядра (например, ядра пентамерид, содержащихся в силурийских доломитах, распространенных во многих частях США). Степень их сохранности, однако, часто оказывается низкой, так что выяснять морфологию раковин па основании остатков, встреченных в доломитах, следует с осторожностью. Если пе имели место особые условия при захоронении, например окремнение раковин, время потраченное на сборы брахиопод из доломитов, может оказаться затраченным впустую.
Для Lingula, Leiorhynchus и других брахиопод, остатки которых заключены в толщи черных сланцев, характерна сохранность особого типа. При осторожном расщеплении таких сланцев, охваченных выветриванием, может оказаться, что раковины брахиопод располагаются или вдоль плоскостей напластования, или, как это отмечалось для некоторых липгул и крапий, находятся в прижизненном положении.
Труднее всего, вероятно, производить сборы фауны в массивных карбонатных породах, которые, к сожалению, широко распространены и которые часто надо исследовать при составлении стратиграфических схем и карти-ровочпых работах. Слои, содержащие окаменелости, обнаружить нетрудно; обычно между раковинами и вмещающей породой заметны различия в структуре и цвете. При разбивании породы кувалдой весом 0,8—1,2 кг можно
установить характер окаменелостей и форму их сохранности. Часто приходится затрачивать большие усилия, чтобы собрать достаточно представительный комплекс ископаемых. Карбонатные разрезы отложений нижнего карбона Скалистых гор (известняк Редуолл, группа Мэдисон и другие) дают великолепную возможность для проведения сборов подобного рода.
К счастью, в массивных карбонатных породах в большом количестве могут содержаться окремненные окаменелости превосходной сохранности. Так как сбор органических остатков в карбонатпых породах обычно затруднителен, надо старательно искать в них окремненные прослои и отдельные участки. Такие слои и участки отличаются от окремненных раковин цветом. Кроме того, раковины в подобных случаях рельефно выступают из породы. Блоки необходимых размеров можно отделить, используя кувалду или лом. Эти блоки надо обследовать со всех сторон, чтобы выявить степень окремнения. Для установления характера окремненного материала полезно иметь при себе бутылочку с соляной кислотой. Необходимо также наличие хорошего, прочного клея или цемента для склеивания фрагментов ископаемых, сломавшихся при их извлечении из породы. Блоки размерами приблизительно 35 X 60 см могут обрабатываться двумя исследователями и дать удивительно обильный материал. В другом разделе этой книги Купер и Уиттипгтон приводят детальное описание методики и техники сохранения и препарирования окремненных ископаемых.
Кроме внимательных глаз, проницательного ума и настойчивости, сборщику фауны необходимы геологический молоток (с одним заостренным лопаточкой концом) или молоток каменщика. Молотки малых размеров и набор разных зубил используются для более осторожного расщепления и зачистки сланцев. Для извлечения остатков брахиопод из массивных карбонатных и кремнистых пород необходимы кувалды весом 0,8—1,6 кг. Кувалда весом 2,4 кг и ломики применяются для более глубокого проникновения в толщу породы и для выламывания окремненных блоков. Ручные лупы помогают изучать детали морфологии и скульптуры раковин. Наилучшими являются лупы с большим полем зрения (ХЗ до Х5). Лупа с десятикратным увеличением также может оказаться полезной; применять более сильные лупы нецелесообразно.
Отобранные окаменелости следует обертывать как можно скорее, чтобы предохранить от истирания и повреждения хрупкие раковины. Для такой упаковки очень хорошо использовать старые газеты; для обертывания хрупких экземпляров можно использовать туалетную бумагу. Завернутые в бумагу ископаемые из каждого местонахождения должны быть осторожно помещены в мешочек и этикетированы с указанием всех данных, дающих возможность точно установить географическое и стратиграфическое положение места сбора. Блоки, предназначенные для кислотной обработки или расщепления, надо заворачивать в мешковину и перевязывать проволокой или ремнями. Старые продуктовые мешки прекрасно подходят для этой цели, их очень удобно использовать при транспортировке.
Успешный сбор брахиопод, как и сборы любых других ископаемых животных, зависит от опыта, тренировки и часто от счастливого случая. Трудно или невозможно собрать хорошие коллекции без детального знания разыскиваемых раковин и того, при каких условиях они могли сохраниться в ископаемом состоянии. Чтобы полностью оценить хорошее местонахождение ископаемых форм, сборщик должен иметь представление о том, что именно он разыскивает. Если сборщик имеет некоторое представление о материале, который он должен собрать, этого уже может быть достаточно для сбора неплохой коллекции. Но если он действительно разбирается в ископаемых комплексах и стратиграфии района, коллекции могут быть великолепными.
ГАСТРОПОДЫ И ПЕЛЕЦППОДЫ
Н. Ф. Соол, Э. .1. Лохелъсон
Геологическая служба США, Вашингтон
Э. Г. Кауфман
Национальный музей США, Вашингтон
Начиная с кембрия двустворчатые и брюхоногие моллюски составляют существенную часть морских фаунистических комплексов. С течением времени их роль непрерывно возрастала. Они становились все более и более обильными и разнообразными. В палеозое представители этих двух классов моллюсков изобиловали лишь местами, хотя и были представлены достаточно разнообразно. Биостратиграфическое значение их для палеозойских отложений еще пе исследовано в достаточной степени. Хотя биостратиграфия мезозоя в первую очередь основана на головоногих моллюсках, важное значение при корреляции имеют также многие группы пелеципод и гастропод. Наконец, для кайнозоя двустворчатые и брюхоногие — главные макро-пскопаемые, на которых основана биостратиграфия. Пресноводные моллюски, впервые появляющиеся в девопе, с течением времени также становятся более обильными и разнообразными.
В морских комплексах фауны любого возраста число пелеципод обычно превышает число гастропод, но по родовому составу они оказываются менее разнообразными. В пределах одного и того же фаунистического комплекса многочисленные группы гастропод обычно представлены сравнительно немногими экземплярами. Это может быть обусловлено хищным образом жизни многих групп гастропод (некоторых мезогастропод и большинства неогастропод). Согласно общей экологической закономерности, большое разнообразие хищников, представленных сравнительно немногими экземплярами, имеет обыкновение сосуществовать с многочисленными пехищными формами (пеле-циподами-фильтраторами и растительноядными гастроподами). Но возможно, что к палеозойским фаунам такое объяснение неприменимо.
СБОР
] 1о-видпмому, пелециподы и гастроподы обитали в самых разнообразных условиях па протяжении значительной части своей истории, по распространение отдельных видов гастропод оказывается обычно ограниченным, и они чувствительны к воздействию окружающей среды. Отдельные виды пелеципод. как правило, имеют более широкое распространение, и они приспосабливаются к более разнообразным условиям среды. Некоторые пелециподы достигли межконтинентального и даже космополитского распространения в юрском и меловом периодах. Несмотря на широкое всеобщее распространение. морские двустворчатые и брюхоногие являлись главным образом мелководными обитателями шельфов в течение всей истории своего развития, что подтверждается их сравнительным изобилием и распространенностью в древних отложениях именно подобного типа. В первую очередь заинтересованный в ископаемых сборщик должен выискивать отложения, сформировавшиеся на мелководье.
Таксономическое разнообразие гастропод и пелеципод, а также фациальная приуроченность первых вынуждают производить большие сборы на значительной площади, чтобы получить сравнительно полное представление о каком-либо хроностратиграфическом комплексе. Большие сборы необходимы также для того, чтобы точно установить границы широкой изменчивости, которой подвержены многие таксоны пелеципод и гастропод, и определять видовую принадлежность собранного материала. Молодые формы и мелкие виды известны плохо, и во время сбора нужно стараться не пропустить их. Поскольку более дробная классификация многих таксонов гастропод и пелеципод основана на таких топких морфологических особенностях, как строение замка, мускульные отпечатки и детали скульптуры (у двустворок) или же строение устья, протоконха и сифонов (у брюхоногих), для изучения этих моллюсков необходим материал хорошей сохранности.
Наилучшие палеозойские фауны гастропод и пелеципод встречаются в ненарушенных морских алевритах, мелкозернистых песчаниках, глинистых сланцах, известковистых сланцах и известняках, отлагавшихся в условиях сравнительного мелководья на шельфе. Мезозойские и кайнозойские виды имеют сходное распространение, и особенно они характерны для прибрежных алевритов и песчаников. Как и в древности, на современном шельфе число и разнообразие двустворок и брюхоногих понижается по мере удаления от берега. Известковые и сидеритовые конкреции в отложениях всех возрастов— главный источник остатков моллюсков, причем сохранность их в конкрециях, как правило, лучше, чем во вмещающих породах. Конкреции обычно содержат более разнообразный комплекс, сохраняющий тонкостворчатые раковины и раковины с развитой скульптурой, по сравнению с вмещающей породой, в которой эти раковины часто сохраняются плохо.
Наплучшие экземпляры для изучения — целые, незамещенные раковины (или же раковины с мелкокристаллическим замещением), которые без труда можно очистить от породы. Детали строения устья у большинства брюхоногих и замков у представителей двустворок — существенные данные, важные для исследователя. Обычно целые экземпляры собираются в породах, разрушившихся в процессе выветривания. Это обстоятельство особенно следует иметь в виду при собирании гастропод, так как их неправильная форма и легкость, с которой отшелушивается внешний слой раковины, затрудняют высвобождение многих гастропод из твердой породы. Неуплотненные или полуконсолидировавшиеся породы (например, кайнозойские) также поставляют в большом количестве ископаемые хорошей сохранности, которые можно без труда высвободить из породы отмывкой или механическим очищением. Окремненные известняки — еще один источник получения двустворок и брюхоногих. В них часто содержится в огромном количестве материал прекрасной сохранности, который можно успешно высвободить при кислотной обработке. Пелецииоды хорошей сохранности могут также быть отобраны в большом количестве из отложений другого типа, таких, как плотные известняки, песчаники и аргиллиты. Вследствие в целом уплощенной формы и большей прочности раковин двустворки легче извлекаются из уплотненных пород, чем брюхоногие.
Местами в выщелоченных песчаниках, алевритах, карбонатных и других осадочных породах содержатся многочисленные внешние ядра как двустворчатых моллюсков, так и брюхоногих, сохранившие мелкие детали внешней поверхности раковин. Внутренние ядра, особенно гастропод, представляют меньший интерес. Их следует извлекать только тогда, когда они единственные ископаемые формы. На внутренних ядрах пелеципод обычно сохраняются отпечатки зубов и мускулов, по которым удается определить их до рода. Естественные и специально изготовленные поперечные сечепия полезны для определения родов или видов лишь у немногих групп моллюсков, таких, как рудисты и гастроподы, относящиеся к Acteonellidae и Nerineacea.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ
Методика препарирования должна соответствовать размерам, форме, «степени сохранности экземпляра и характеру вмещающей породы. Препарирование утомительно, занимает много времени, но требует осторожности и терпения. Так, в первую очередь надо установить, насколько ценен для исследования данный экземпляр, стоит ли тратить силы на его очистку. Нельзя забывать, что препарирование — только средство для достижения определенной цели.
Перед тем как начать освобождение образца из породы, следует получить представление о форме раковины и о том, что именно может быть скрыто породой. Это требует некоторых знаний об основных группах пелеципод и гастропод и понимания того, насколько велика изменчивость формы раковины моллюсков. Раковины большинства гастропод асимметричны. Внешняя губа устья, верхушка раковины и вытянутые сифональные каналы особенно хрупки, п их приходится очищать с большой осторожностью. У представителей некоторых групп (Strombacea) внешняя губа расширена и обычно имеет шипы. Другие раковины гастропод очень сильно орнаментированы и несут хрупкие шипы. Если сборщик не имеет представления об этих структурах. он может повредить раковины при препарировании. В общем раковины пелеципод отпрепарировать легче, так как чаще всего они имеют округленную или овальную форму и гладкую внешнюю поверхность. Однако же некоторые раковины имеют необычную форму (Leda, Pteria, Cuspidaria, PJwlas), а другие оказываются усаженными бугорками или шипами (Pilar, Spondylus, Echinochama), что приходится принимать во внимание перед тем, как приступить к препарированию. У пелеципод труднее всего очистить замок.
Большинство методов препарирования, применимые к другим ископаемым, можно использовать и для моллюсков. Методика препарирования определяется характером вмещающей породы. Чем осторожнее осуществляется методика, тем меньше опасность испортить раковину.
Раковины, заключенные в глины, сланцы, мел или неуплотненные алевриты и песок, могут быть отмыты от породы в воде или в воде с добавлением разрушающего вещества, например перекиси водорода; при этом тип разрушающего вещества определяется характером самой породы. Отмывка сопровождается осторожным помешиванием, чтобы ускорить удаление частиц породы с раковин. Если отмывка не помогает, используют кипячение. Большинство незамещенных раковин моллюсков разрушается при длительном вымачивании, но этой методикой можно успешно пользоваться, если раковины не хрупкие и были .замещены каким-либо устойчивым минералом. Методика, которой редко пользуются при извлечении моллюсков из слабо уплотненных осадков,— обработка плавиковой кислотой. Потенциальные возможности использования такой методики весьма велики, особенно для извлечения большого числа мелких экземпляров.
Существует много механических способов препарирования образцов из мягких вмещающих пород. Заключенные в некоторых отложениях раковины настолько прочны, что породу удаляют жесткой кисточкой. Для прочных. хорошо сцементированных осадков (известняк, песчаник, алевролит, аргиллит) лучше всего применять различные способы механической обработки. Общеупотребительные инструменты — молотки, зубила разной формы и препаровочные иглы; к их числу можно добавить различные механизированные инструменты: дробилки, электрические вибрационные иглы и сверла, обычные зубоврачебные боры, к которым можно приладить разнообразные треугольные долота, шлифовальные диски, пилы и кисточки, и даже звуковые вибраторы. Однако нужна практика для использования приспособлений с механическим приводом, ибо, оказавшись в руках неопытного и неосторожного препаратора, опи могут сильно повредить раковину.
В плотных, твердых породах раковины обычно менее хрупкие, чем в неуплотненных отложениях, где они подвергались выщелачиванию, но в процессе препарирования всегда возникают некоторые трудности. Во мно-I их типах пород связь между внешней поверхностью раковины и вмещающей породой прочнее, чем между внутренней поверхностью и внутренним ядром раковины. Поэтому порода легче всего раскалывается вокруг внутреннего ядра, отрывая раковину и повреждая экземпляр. Если же слои раковины были замещены, у них отмечается тенденция к расщеплению, один слой отделяется от другого по мере удаления вмещающей породы. Расслоение большинства ископаемых форм лишает возможности проводить детальное палеонтологическое исследование. Тем не менее следует попытаться собрать все остатки раковины как с внешнего, так и с внутреннего ядра, изготовить по ним отпечатки, а затем получить слепки поверхностей раковины.
Некоторые наилучшей сохранности остатки моллюсков получены из известняков, где карбонат раковин был замещен кремнеземом. Такие раковины можно освободить от породы, растворив ее уксусной или соляной кислотой. Надо проявлять чрезвычайную осторожность при соприкосновении с обработанными кислотой окремненными моллюсками, так как материал раковины обычно не полностью замещался кремнеземом и они очень хрупкие. Остатки блоков, подвергшихся кислотной обработке, следует тщательно промывать перед тем как дать им возможность высохнуть. Процесс окремнения протекает по-разному в зависимости от того, какая именно группа животных ему подвергается, а также от степени и характера окремнения. Иногда замещению подвергались лишь отдельные слои раковины, поэтому разобраться в ее морфологии трудно.
После обработки любой жидкостью окаменелости следует хорошо просушить, прежде чем их сортировать. Мокрые раковины в несколько раз более хрупки, чем сухие. Гибкий пинцет или увлажненная кисточка — наилучшие инструменты для обращения с высохшими, промытыми и прошедшими кислотную обработку остатками.
Крупные отдельные раковины, заключенные в глину или сланцы, можно очистить, обрабатывая покрытую породой поверхность крепкой щелочью (такой, как едкое кали в гранулированном виде или в порошке). Чтобы не повредить раковину, гранулы КОН следует часто удалять, а поверхность раковины промывать. При изучении моллюсков шлифы и пришлифовки используются редко, но некоторые группы невозможно изучить в должной степени без них. Такие группы, как пелециподы-рудисты или представители гастропод, относящиеся к Nerineacea и Acteonellidae, имеют сложную внутреннюю структуру; для определения их нужны сечения. Есть некоторые указания на то, что такую методику можно было бы успешно использовать и для многих других таксонов двустворчатых и брюхоногих моллюсков. Знакомство со структурой раковины может оказаться полезным для классификации некоторых групп, например для Ostreidae. Изредка используется методика получения серий срезов замка пелеципод, заключенных в плотную породу, но в некоторых случаях это единственная возможность получения данных о строении их замка. Точно так же складки на колюмеллях гастропод, можно изучать, делая шлифы или пришлифовки параллельно оси навивания раковины. При получении серий сечений крайне полезным оказывается также использование ацетатных пленок.
Многие типы ископаемых моллюсков, после того как они оказываются освобожденными от породы, дополнительного препарирования не требуют. С другой стороны, крайне хрупкие раковины, подвергшиеся выщелачиванию, или пористые, или же с тенденцией к расслаиванию внешнего слоя раковины необходимо как-то укрепить, прежде чем начать их изучение. Это можно осуществить, пропитывая или покрывая их очень тонким слоем лака, например разбавленным альваром, или же можно пульверизатором
нанести очень тонкий покров защитного пластика. Все эти закрепляющие вещества следует наносить с осторожностью, так как при нанесении толстым слоем они могут скрыть детали строения поверхности. Впрочем, большинство веществ, наносимых пульверизатором, и лаков можно удалить с поверхности образца полностью или же сделать слой их тоньше, обрабатывая экземпляр ацетоном. Кроме того, полезно иметь под рукой жидкий лак при удалении породы с образцов. Нанесение лака на обнаженные поверхности и на трещины обрабатываемого экземпляра предохраняет его от разлома в процессе дальнейшего препарирования.
В некоторых породах самый хороший материал получают, изготавливая внешние ядра. Имеет смысл получать и внутренние слепки пелеципод, чтобы ознакомиться с замком и мускульными отпечатками. И лучше всего использовать для этих целей жидкий латекс (обычно смешанный с сажей или черными чернилами, чтобы отпечаток получился более рельефным). Ядро раковины покрывают водой или увлажняющей жидкостью, а латекс наносится таким образом, чтобы он медленно растекался по поверхности, заполняя все мелкие углубления и вытесняя воздух. Сходным образом можно применять силиконовый латекс, который высыхает значительно быстрее, но его следует добавлять в небольшом количестве и использовать немедленно. Менее удобны для получения отпечатков глина, зубоврачебный воск и гипс. Со временем ассортимент пластических веществ, которые можно применять для получения хороших отпечатков, несомненно, значительно возрастет.
ГОЛОВОНОГИЕ моллюски
(НА ПРИМЕРЕ РАННЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ФОРМ)
Р. Г. Флауэр
Горно-технический институт Нью-Мексико, Сокорро
Наибольшие трудности, с которыми приходится сталкиваться при изучении головоногих моллюсков, связаны с их сравнительно большими размерами. Случайные сборщики головоногих обычно удовлетворяются обломками раковин. Другая трудность обусловлена фрагментарностью остатков многих форм цефалопод. Как правило, приходится составлять представление о виде в целом на основании обособленных обломков: па одном фрагменте может быть представлена внешняя форма фрагмокона, на другом — только жилая камера. Отдельные сифоны или обломки сифонов могут встречаться разрозненно, особенно часто у Actinoceratida и Endoceratida, остатки которых, как правило, прочные и массивные. Все эти обстоятельства затрудняют обработку случайных сборов, осуществлявшихся без дополнительного коллекционирования материала и без учета его своеобразия, хотя часто изучение таких коллекций оказывается необходимым.
В книге Келли «Инструменты оркестра» рассказывается о скрипаче, который пожаловался Вагнеру, что, сидя до поздней ночи и практикуясь,
он все же не смог довести до совершенства тридцать вторые ноты музыки к «Пляске огня». Вагнер ответил, что для него это не имеет значения, что более важно общее впечатление, так как пропуски, допущенные одним оркестрантом, будут заполнены другими. В процессе изучения головоногих наблюдается то же самое: для того чтобы составить общее представление о каком-либо виде, часто приходится подбирать большую серию фрагментов, рассмотрение которых по отдельности ничего не дает.
Наилучший материал по цефалоподам часто обнаруживается в твердых известняках. Поэтому всегда, когда это возможно, надо отделять большие блоки с ископаемым материалом, а более тщательное препарирование производить уже в лаборатории. Цефалоподы обычно обнаруживаются па плоских, выветрелых поверхностях. В массивных породах, где трудно отделить слой, содержащий остатки, от нижележащего, приходится пробивать желобки по обе стороны извлекаемого экземпляра, пользуясь молотком и зубилом, а затем подрубать породу под раковиной с обеих сторон. Такая методика пе всегда приводит к успешным результатам.
В этих случаях очень большую помощь собирающему оказывает выветривание. В тех местах, где вода просачивается вниз по плоскостям напластования, ископаемые нетрудно отделить. Так, например, на одном берегу ручья в Лоретвилле (Квебек, Канада) экземпляры хорошей сохранности добывались в тех местах, где пласты падали вниз от ручья, на другом же берегу было почти невозможно извлечь органические остатки, так как там слои имели падение в сторону ручья.
В тех местах, где известняки плотные и мелкозернистые, длительное воздействие выветривания способствует отбору высвобождаемого материала. Вдоль берега острова Валкур на озере Шамплейн часть отложений формации Форт-Кассин сильно разрушилась в процессе выветривания. Извлекать цефалоподы в этом месте сравнительно легко, по на расстоянии приблизительно 3,5 м от берега, где вмещающие породы не подвергались постоянному воздействию влаги, они обычно раскалываются вместе с раковиной, а не вокруг пее.
Установить таксономическое положение цефалопод на основании изучения одной лишь жилой камеры удается крайне редко. Исключение составляют только более специализированные бревиконы. Как правило, фрагмаконы имеют самые важные для определения таксона структуры. Даже при беглом просмотре выветрелого экземпляра можно установить, сохранился ли сифон, строение которого существенно облегчает определение. К счастью, сифоны чаще всего расположены на более тяжелой части раковины, поэтому почти всегда раковина оказывается ориентированной сифоном вниз. Такое положение обычно наблюдается у цефалопод с большими, тяжелыми сифонами — у Endoceratida, Actinoceratida и у некоторых Discosorida; другим же группам такая особенность менее свойственна.
Для извлечения из породы хорошего материала обычно применяются зубила, но иногда не обойтись без лома и кувалды. Нельзя дать общие советы относительно того, как лучше всего обрабатывать породу. Обычно целесообразно раскалывать породу по плоскостям напластования. Но иногда этот способ неприменим. Например, при раскалывании пород формации Чэзи, заключающих остатки Maclurites. вдоль плоскостей напластования получались только маленькие обломки, а при разбивании кровли пласта удалось получить превосходные экземпляры. Такой подход оправдывал себя, только когда изучаемый участок пласта подвергся значительному выветриванию.
Даже в тех случаях, когда цефалоподы удается выявить в блоках, но невозможно очистить от вмещающей породы, их можно использовать для изучения. Такую методику приходилось применять в юго-западных районах США, где под сухим почвенным покровом выветривание не происходит.
Большинству цефалопод присуща хорошо развитая двусторонняя симметрия, поэтому представление об изучаемых видах получается при исследовании поперечных и продольных сечений соответствующего материала.
Ценность окремненного материала по цефалоподам неодинакова. Окремненные ядра цефалопод, представленные во многих доломитах канадской серин, удается определить до вида, по для изучения основных морфологических особенностей необходимо иметь ископаемый материал из известняков. При незначительном и неполном окремнении могут оказаться замещенными такие прижизненные структуры, как эндосифонные пластины Endoceratida, которые могут быть утрачены в процессе замещения первоначального арагонита кальцитом. Такой материал, извлеченный из известняков, оказывался наиболее ценным.
Раковины, расплющенные в сланцах, особого интереса не представляют; значительную часть их определить не удается. Точное родовое определение большей части девонских цефалопод из штата Ныо-Иорк основывалось па изучении экземпляров из известковых или пиритовых конкреций, редких горизонтов или линз известняков. В кровле верхиедевопских отложений, где породы главным образом песчанистые, в случайно находимых известковых линзах встречаются раковины, сохранившие достаточно структурных деталей, чтобы дать определение с точностью до рода; изредка там же встречаются заполненные кальцитом экземпляры довольно хорошей сохранности.
При изучении специализированных групп приходится использовать особую методику. Так, формы примитивного отряда Ellesmeroceratida в основном представлены мелкими раковинами, собрать которые не слишком трудно. Наибольшую ценность представляют раковины, происходящие из известняков. У подобных раковин обычно видны сифоны и особенно начальные части сифонов, в которых диафрагмы обычно ограничены. Необходимо изучать строение стенок сифонов хорошей сохранности. Странно, но из калькаренитов (грубозернистых известняков) добывается материал, наиболее пригодный для изучения; наоборот, в кальцилютитах (очень тонкозернистые известняки) раковины обычно сильно перекристаллизованы.
Со своеобразными проблемами мы сталкиваемся при изучении Endoceratida как при сборах, когда крайне важпо обнаружить крупные, целые раковины. так и при подборе фрагментов, чтобы довести определение до вида. Для этой группы особенно важно наличие сифонов; наиболее интересны экземпляры, у которых можно изучать стенки сифона (обычно для этого необходимы шлифы) и у которых видны эпдосифонный конус и эпдосифонпая трубка.
Апикальные окончания сифонов, форма которых изменчива и которым очень неразумно давали родовые наименования, имеют большое значение. по по передней части раковин, где видны только пустые сифоны фрагмоконов или жилые камеры, проводить определение затруднительно. Форма раковины важна только для PiJoceratidae, а так как целые экземпляры встречаются исключительно редко, то классификация в первую очередь основывается на форме сифона. Форма сифона — особенность, на основании которой легко можно распознавать цефалоподы, по обосновывать только па этом признаке систему классификации нельзя. Поэтому роды, выделенные по форме сифона, лишены подлинной таксономической значимости.
9пдосифопы у Endoceratida весьма своеобразно устроены, что само по себе может служить диагностическим родовым признаком. Например, в отложениях канадской серии эти структуры — единственные сохранившиеся и доступные остатки цефалопод. Следует отметить, что такие остатки являются источником важных сведений о фауне и стратиграфии.
Основные родовые признаки актиноцератид — особенности строения чех сифонов. Для этой группы крайне важно собирать возможно более полные
экземпляры, так как сегменты сифона в процессе онтогенеза настолько изменяются, что, если их взять в отдельности, могут показаться принадлежащими разным родам. Для классификации также имеет значение рисунок, образуемый радиальными каналами. Например, Wutinoceratidae обладают своеобразными каналами. Выделение рода Leurorthoceras основано па тонких передних сифонных сегментах, развитых у некоторых видовых групп актипо-цератит. Следовательно, только целые экземпляры, но не обломки дают достоверные сведения.
С большой группой ортоконов Michelinoceratida, которые лет пятьдесят назад фигурировали под общим наименованием «Orthoceras». со сравнительно маленькими сифонами, связана очень серьезная таксономическая проблема, так как у типичных и бросающихся в глава экземпляров могут быть слабо выражены особенности строения раковины, важные для классификации. Раковипы. расплющенные в сланцах, обычно пе поддаются определению, разве что предположительному и только в тех случаях, когда строение поверхности раковины оказывается важным диагностическим признаком, что наблюдается у Spyroceras и Dawsonoceras. Внутреннее строение камер и сифонов является важным диагностическим признаком, характерным для определенных семейств и родов. Такие диагностические особенности выражены в апикальных частях фрагмоконов, но в их адоральных частях они недоразвиты или вообще отсутствуют.
Изучение спирально свернутых цефалопод — наиболее древних ордовикских Tarphyceratida, затем в значительной степени замещенных представителями Barrandeoceratida, а еще позднее, в девоне, в основном представленных уже первыми Rutoceratina и Centroceratina — ставит несколько специальных проблем. Возможность распознать эти формы связана с их размерами. и, как и для многих других ископаемых организмов, важно, чтобы собранный материал представлял собой как можно более целые раковипы. Для этой группы присутствие сифонов особенно важно, так как по ним мы можем отличать древних Tarphyceratida, у которых они покрыты толстыми, сложно устроенными кольцами, от более молодых Barrandeoceratida с тонкими, гомогенными кольцами. Для получения точных определений необходимо располагать материалом, в котором видны сифоны, сохранившие первоначальную структуру, а не перекристаллизованные замещения.
Необходимо знать, что для раннепалеозойских форм важнее всего иметь поперечное сечение завитка и представление о положении и структуре сифона. Их классификация была создана на основании раковин, поверхность которых редко имела хорошую сохранность. Только в девонских отложениях появляются спирально свернутые цефалоподы, у которых складки, шипы, бугорки и линии нарастания раковины, как правило, имеют большое таксономическое значение. Следовательно, строение поверхности раковины не такое простое, как считалось раньше.
Форма раковины важна для определения Oncoceratida. Действительно, теперь при различении родов и видов этой группы критериями являются форма раковины и устья. Сифоны устроены по-разному, это важный таксономический признак; особое внимание приходится обращать па форму сегментов и возможные дополнительные структурные образования.
Oncoceratida и Discosorida в основном гомеоморфны. обе группы представлены главным образом бревиконными раковинами. Основные признаки, дающие возможность отличать друг от друга представителей Discosorida,— своеобразно устроенные участки соединительного кольца. Для этой группы наличие добавочных структурных образований — аннулосифонатных отложений пли эндокопов (или и того и другого) — может быть ограничено верхней частью фрагмокона, о чем не следует забывать при сборах многообещающего материала. Как пи странно, по сравнению с Discosorida у онкоцератид, актипосифопатпые отложения реже сохраняются.
ИГЛОКОЖИЕ
Д*. J'. Дарем
Палеонтологический факультет Калифорнийского университета, Беркли
Для иглокожих характерно наличие скелета (или панциря) мезодермального происхождения, в котором каждая пластинка образована одним кристаллом кальцита и имеет особую решетчатую микроструктуру. Поскольку каждая пластинка представляет собой отдельный кристалл, на остатках иглокожих, подвергшихся выветриванию, развивается характерная ромбическая спайность кальцита. Микроструктура, пронизанная многочисленными отверстиями. и то, что каждый скелетный элемент (пластинка) представляет собой
Ф н г. 1. Микроструктура пластинки иглокожего.
Коропа.п>пая пластинка морского ежа Strongylocentrotiis при скрещенных ппколях. а — неправильная решетка (>: 100), деталь левой стороны на фиг. б; б — общий вид части пластинки (:<25); в — деталь правильной решетки на фиг. б (Х100).
единый кристалл, дают возможность легко отличить остатки иглокожих •от всех прочих организмов даже по небольшому обломку скелета. Микроструктура несколько напоминает структуру, наблюдаемую в костях позвоночных, но обычно в меньших масштабах. Однако, насколько это известно, скелетные элементы позвоночных никогда не являются обособленными кристаллами.
Решетчатая микроструктура (фиг. 1) обязательно присутствует во всех скелетных элементах иглокожих, за исключением зубов (для которых характерна структура «конус в конус») аристотелева фонаря, мелких спикул и дисков, которые находятся в различных органах, в некоторых частях скелета личинок и зачатках элементов скелета взрослого животного. Отложение кальцита в скелетных элементах начинается с появления маленьких гранул, которые становятся треугольными, а потом образуют трехлучевые спикулы. Каждый луч спикулы дихотомически ветвится, и в результате повторного ветвления происходит образование открытой решетки с разветвлениями, которые, контактируя друг с другом, сливаются вместе. Максимальный диаметр юной трехлучевой спикулы может составлять приблизительно 10 мк. Стержни решетки у взрослой формы могут иметь значительно больший диаметр. Вполне вероятно, что отсутствие сетчатой решетки в различных вышеупомянутых ,• мелких структурах обусловлено их незначительными размерами. Единственный крупный скелетный элемент, в котором отсутствует характерная микроструктура,— это, как известно, зубы аристотелева фонаря. В процессе фоссилизации скелета иглокожих вторичный кальцит часто
отлагается внутри или вокруг обособленных скелетных пластинок. Этот кальцит всегда находится в непрерывной кристаллографической связи с элементами решетки.
Остатки иглокожих содержатся в породах фанерозоя начиная с нижнего кембрия. Размеры скелетных остатков изменяются от микроскопических личиночных скелетиков до очень длинных стеблей некоторых морских лилий (длиной до 20 м), но у большинства взрослых особей размеры изменяются от 5 до 25 мм. Основные элементы скелета (или панциря) часто обладают хорошей сохранностью, но различные выросты, размеры которых колеблются от микро- до макроскопических, обычно оказываются или отделенными от основного скелета, или обломанными. Остатки легко распадающихся на составные элементы скелетов, таких, как скелеты морских звезд или же несочлененные одна с другой пластинки голотурий, обычно встречаются в виде разобщенных элементов. При промывании и просеивании микроископаемых форм более грубая фракция иногда в изобилии содержит разобщенные пластинки и несочлененные скелетные элементы. Изредка удается обнаруживать экземпляры, сохранившие все выросты, большие и маленькие, в том положении, в котором они были прикреплены к скелету при жизни животного. Особое внимание следует уделять именно этому материалу, так как присутствие полных наборов выростов часто проливает совершенно неожиданный свет на систематическое родство или различия между формами.
Морфология скелетов иглокожих очень разнообразна у основных систематических подразделений этого типа. Они представлены как более или менее шарообразными панцирями некоторых морских ежей, отдельные пластинки которых прочно сочленены швами, так и мягкотелыми голотуриями, у которых обособленные пластинки разбросаны в мезодермальных тканях. Поэтому остатки, обнаруживаемые в ископаемом состоянии, варьируют от изолированных, разобщенных элементов, отдельных пластинок и стеблей до целых панцирей, между частями которых сохранились те же соотношения, как и у животного при жизни. Иногда остатки иглокожих столь обильны, что они оказываются основной составной частью некоторых разновидностей известняков.
Карбонат панцирей иглокожих представлен главным образом кальцитом [14], но может содержать меняющиеся количества карбоната магния (до-1(>°6). Так как кальцит значительно устойчивее другой полиморфной разности карбоната кальция — арагонита, панцири иглокожих часто оказываются одной из наиболее стойких групп окаменелостей, тогда как скелетные остатки других организмов, сложенные арагонитом, растворяются.
Иглокожие обитают только в морской среде и никогда не обитали в водах с очень низкой соленостью. Поэтому ископаемые остатки иглокожих обнаруживаются только в морских отложениях. Остатки иглокожих нередко образуют скопления, что обусловлено локальным характером распространения животных. Остатки какого-либо вида могут встречаться в изобилии в определенных местонахождениях, а на площадях, непосредственно примыкающих к этим участкам, они отсутствуют. Указанная особенность нахождения в осадочных толщах остатков иглокожих может быть использована при собирании этих остатков. Так, если обнаружен один экземпляр иглокожего, то в непосредственной близости следует искать и другие. Тенденция к образованию сообществ, впрочем, пе является общим правилом, иногда можно-обнаружить изолированные экземпляры и тех видов, которые обычно образуют большие скопления.
Как и у мпогих других беспозвоночных, для жизненного цикла иглокожих [11] характерно наличие двух основных стадий — личиночной и послеличипочпой. Личинки обычно ведут планктонный образ жизни, а большинство взрослых иглокожих являются обитателями морского дна. Однако некоторые морские лилии и по крайней мере один представитель.
голотурий ведут пелагический образ жизни. Многие (большинство I’elma-tozoa) прирастают ко дну при помощи стебля. Их остатки могут быть обнаружены там, где имеется подходящий субстрат для прирастания.
Другие же иглокожие являются свободноживущими: одни обитают на дне моря (или па других организмах), другие зарываются в осадки. Иглокожие послеличипочпой стадии развития встречаются от приливно-отливной до гадальной1 зоны. Из-за этого разнообразия ареалов и образа жизни остатки ископаемых иглокожих И—6, 8, 10, 12, 15] могут быть обнаружены в отложениях почти любого фациального типа, но наиболее распространены они в песчаниках, известняках и мергельно-меловых толщах. В некоторых породах их обильные скелетные остатки являются основным составным компонентом (например, криноидные известняки). Характерная микроструктура без труда различается в шлифах известняков такого типа; иногда ее можно распознать в грубокристаллических и/или частично перекристаллизованных известняках.
Каждая большая пластинка или обломок ископаемого, в которых заметны хорошо развитые, одинаково ориентированные плоскости спайности кальцита, могут оказаться частью иглокожего. Хорошо выраженная спайность у других ископаемых появляется только в тех случаях, когда кальцит был вторично замещен или перекристаллизован. Спайность — наиболее надежный полевой критерий (не считая морфологии) для распознавания иглокожих. Однако наличие спайности, характерной для кальцита, обусловливает подверженность остатков иглокожих растрескиванию. Поэтому при сборах и препарировании остатков иглокожих надо избегать слишком сильных ударов молотком. Иногда даже при ударах по смежным участкам очень твердой вмещающей породы заключенная в ней окаменелость рассыпается на кусочки. В шлифе решетчатая микроструктура оказывается превосходным показателем присутствия иглокожих. Иглы же морских ежей имеют характерное радиальное строение, и поэтому их иногда ошибочно принимали за кораллы .
Как только установлено присутствие иглокожего, препарирование осуществляется в зависимости от характера вмещающих отложений. Несцементированная порода может быть счищена щеточкой или смыта. Однако чаще приходится прибегать к тщательному механическому препарированию с помощью острых препаровочных игл и маленьких зубил. Осторожное использование иглы с топким, заостренным концом под малым увеличением бинокулярного микроскопа дает прекрасные результаты. К сожалению, применение такой методики занимает много времени. Плотно сцементированная порода удаляется вплоть до тонкого слоя шлифовальным кругом или дрелью, приводимыми в движение мотором, а последний слой породы снимается под микроскопом препаровочной иглой с плоским заострением. Там, где поверхность панциря была случайно поцарапана или содрана, детали строения поверхности можно выявить, осторожно обрабатывая поврежденный участок слабым раствором кислоты. Кислота также помогает обнаружить соотношения между отдельными пластинками панциря морских ежей и представителей других ископаемых, имеющих твердый панцирь. Если вмещающая порода поддается воздействию ультразвука, то при такой обработке детали строения поверхности приобретают удивительную четкость. Использование ультразвука требует особой осторожности, особенно если скелетные элементы не сцементированы и не сочленены швами один с другим, в противном случае панцирь распадется на составные элементы. Если остатки иглокожих заключены в плотных породах с некарбонатным цементом, иногда можно добиться хороших результатов растворением кальцитового панциря слабым раствором
1 Hadal — название предложено Брууном (Bruun, 1956). Соответствует русскому термину ультраабиссаль (Зенкевич, 1956).— Прим, перев.
кислоты, а затем получением латексовых или пластиковых отпечатков с образовавшихся ядер. В некоторых случаях применение последнего метода давало удивительно точное представление о деталях строения поверхности. Для ознакомления с деталями внутреннего морфологического строения или структур часто необходимо изготовлять серии сечений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bern/ С. Т., Asterozoa of the post-paleozoic, in Ladd II. S., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 2, 975—978, 1957.
2. Clark A. M., Crinoids, in Hedgepeth J. W., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 1, 1183—1185, 1957.
3. Cline L. M.. Harold Beaver. Blastoids, in Ladd H. S., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 2, 955—960, 1957.
4. Cooke С. II'., Echinoids, in Hedgepeth J. IF., ed., Treatise on marine ecology and paleontology, Geol. Soc. America Mem. 67, 1, 1191—1192, 1957.
5. Cooke C. IF., Echinoids of the post-paleozoic. Op. cit., 981—982, 1957.
6. Cooper G. A., Asterozoa of the Paleozoic, in Ladd II. S-, ed., Treatise on marine ecology arid paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 2, 973—974, 1957.
7. Cooper G. A., 1957b. Echinoids of the Paleozoic, Op. cit., 979—980, 1957.
8. Deichmann E., Asteroids and Opliiuroids, in Hedgepeth J. IF., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 1, 1187—1190, 1957.
9. Deichmann E., Holothurians, On. cit., 1193—1195, 1957.
10. Frizzell D. L., Harriet E., Holothurians, in Ladd H. S., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem., 67, 2, 983—986, 1957.
11. Hyman L. II., The invertebrates: Echinodermata, New York, McGraw-Hill, 1—76.3, 1955.
12. Laudon L. B.. Crinoids, in Ladd II. S., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 2, 961—972, 1957.
13. Mortensen Th., Contributions to the development and larval forms of echinoderms, III. Kongl. Danske Vid. Selsk. Skrift., Nat. ogMath., 9 Raekke, 7, .V> 1, 1—65, 15 pls., 1937.
14. Rerelle IL, Rhodes F., Carbonates and carbon dioxide, in Hedgepeth J. IF., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 1, 239—296, 1957.
15. Sinclair G. IF., Cystoids, in Ladd H. S., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 2, 953—954, 1957.
16. Valentin G.. Anatomie du genre Echinus, Mon. d’Echinodermes, 4, x + 126, pls. 1—9, 1841.
ТРИЛОБИТЫ
Ф. Pacemmu
. Физический факультет Университета Джона Гопкинса, Балтимор, Мэриленд
А. Р. Палмер
Геологическая служба США, Вашингтон
Трилобиты препарируются с помощью химических или механических методов. Химические методы эффективны, если наружный скелет трилобита находится в известковой породе и замещен каким-либо нерастворимым веществом, например) кремнеземом. Хотя соляная кислота обычно растворяет вмещающую карбонатную породу, это лучше осуществить с помощью органических кислот, таких, как уксусная или муравьиная, которые действуют слабее, и меньше опасность повредить хрупкие образцы при сильном выделении пузырьков газа. Кроме того, трилобиты из некоторых кембрийских
известняков, по-видимому, имеют фосфатный наружный скелет, растворимый в соляной кислоте. Поэтому для извлечения из карбонатных пород рекомендуется применение органических кислот, обеспечивающих большую сохранность скелета, несмотря на их более высокую стоимость. Все образцы известняков следует подвергать обработке кислотами, если даже на выветрелой поверхности нет никаких признаков наличия трилобитов. Таким способом были извлечены наилучшие экземпляры окремненных трилобитов.
Для извлечения известковых панцирей трилобитов химическим путем из кремнистых пород следует поместить породу в НС1. Растворяя таким образом панцирь, можно получить отчетливые отпечатки и ядра его поверхности. После вымачивания в кислоте и просушки породы образцы препарируются механическим способом. Применяя этот метод, следует обязательно сохранять внутренний и внешний отпечатки панциря трилобита, так как его верхняя и нижняя поверхности неодинаковы и обе могут дать полезную морфологическую информацию.
.Механические способы препарирования всегда следует применять в тех случаях, когда трилобиты отобраны в виде естественных ядер и отпечатков в глинистых сланцах или представлены известковыми экземплярами в карбонатных породах. Вначале необходимо вскрыть ископаемое, находящееся в породе. Удобным инструментом для этого может служить триммер для пород, предпочтительно небольшого размера, со стальными зубьями длиной 12 мм, расстояние между которыми составляет 100—150 мм. Небольшие куски породы отбиваются более тщательно и точно с помощью такого инструмента, имеющего меньшие размеры по сравнению с обычно применяемыми. Для предварительной дезинтеграции породы удобно применить легкий молоток с клиновидным заострением и маленькую наковальню. Чтобы лучше обнажить заключенные внутри экземпляры, породу следует разбивать по плоскостям напластования. Поверхности раскола подвергаются исследованию под бинокулярным микроскопом при увеличении 10 или 15, и образцы, представляющие интерес, обводятся красным карандашом. Степень измельчения породы и количество отбираемых образцов зависят в основном от объема имеющейся в распоряжении породы, числа видов, размеров трилобитов и их потенциального научного значения.
Первоначальное скалывание породы при помощи триммера для препарирования пород редко открывает все сохранившиеся элементы строения ископаемого. В особенности это справедливо для тех частей трилобитов, которые обладают рельефом. В таких случаях рекомендуется обнажить поверхность наиболее выступающих частей, например глабели кранидия. Затем оставшуюся часть ископаемого препарируют, как указано ниже. Однако трещина может пройти так, что одна часть экземпляра останется в одной половине куска породы, а остальная — в другой. В таком случае, если экземпляр важен, его следует восстановить. Кусок породы, содержащий меньшую часть трилобита, дополнительно очищается до полного освобождения от породы. На последних стадиях препарирования удобно отламывать окружающую породу острыми щипцами под бинокулярным микроскопом. Затем меньший обломок трилобита приклеивается к его остальной части.
Для склеивания обломков ископаемых рекомендуется применять слабый раствор цемента дако или амброида в медленно испаряющейся среде, например такой, как амилацетат. Избыток клея, покрывающий поверхность ископаемого. стирается после его затвердения маленькой губкой или щеткой, смоченной в ацетоне. Не следует применять клей, растворяющийся в воде. С течением времени такой клей портится из-за необходимости частого промывания образца в воде в процессе его изучения.
При тщательном механическом препарировании трилобитов применяются два основных типа инструментов — высокооборотные абразивные круги би впропнструмент. Для эффективного препарирования трилобитов исполь-
зуются недорогие карборундовые и борокарбидные абразивные круги диаметром 6,4—19 мм и толщиной 1,6 мм. Еще лучше, несмотря на высокую стоимость, пользоваться металлическими дисками диаметром 25 мм и толщиной 1 мм, армированными алмазной пылью. Тонкие металлические диски позволяют более точно обтачивать и срезать вмещающую породу, чем карборундовые круги. Абразивные диски из глинозема непригодны для препарирования трилобитов. Многие палеонтологи используют для приведения в движение указанных выше инструментов обычное зубоврачебное оборудование с блоками и приводными ремнями. Возможно, проще и в равной мере эффективно было бы прикрепить абразивные диски к оси маленького ручного' мотора, вращающегося со скоростью около 400 об/мин.
Вначале для препарирования большей части трилобита используется шлифовальный круг. Детали и хрупкие элементы скелета на следующем этапе надлежит препарировать при помощи ручной иглы или виброинструмента с малой длиной хода, и острой иглы будет достаточно для очистки даже самых ломких образований. Однако успешное использование виброинструмента возможно, если вмещающая порода и панцирь четко разграничены. Когда вмещающая порода и панцирь различаются неясно, можно использовать-иглу с уплощенным концом, чтобы отскоблить вмещающую породу. Этот инструмент эффективен лишь при влажной поверхности образца и наличии цветового контраста между породой и панцирем.
Препарирование при помощи виброинструмента и иглы, как и обтачивание, должно проводиться под бинокулярным микроскопом при увеличениях в 15 раз или более.
Перед началом изучения большинство трилобитов следует опылять-хлористым аммонием или окисью магния. Опыление образцов обязательно' проводится и перед фотографированием. Поразительно, какие неожиданные детали открываются при таком опылении, в особенности если первоначально объекты имеют темную окраску. Преимущество хлористого аммония в том, что он позволяет легко покрывать однородным белым слоем значительные участки и им удобно пользоваться для опыления больших образцов. Его-недостатки в том, что он выделяет раздражающие и разъедающие испарения, а налет его гигроскопичен, быстро расплывается в сырую погоду. По этим причинам для опыления мелких образцов предпочтительнее использовать окись магния. Химически устойчивое мелкозернистое опыление производится при окуривании вращаемого образца дымом от сгорания ленты магния длиной 2,5 см. Налёт удаляется водой или струей сжатого воздуха. Исключение-составляют окремненные образцы, с которых окись магния легче всего снимать, погружая их в кислоту.
После препарирования с образцов следует стачивать всю лишнюю породу для экономии места при хранении. Это лучше всего делать, аккуратно используя триммер и режущие щипцы. Чтобы избежать нежелательных повреждений образца, лучше использовать пилу с тонким лезвием алмазного диска диаметром 15 см. Образец можно держать в руке, так как диск не режет кожу и абсолютно безопасен. Маленький образец вырезается из породы за несколько секунд. Если диск использовать только для известняков и глинистых сланцев, он прослужит очень долго.
ЧЛЕНИСТОНОГИЕ С ХИТИНОВЫМ ПАНЦИРЕМ
Г. К. Брукс
Геологический факультет Флоридского университета, Гейнсвилл
Членистоногие — ныне наиболее распространенная и разнообразная группа животных. Очевидно, они были такими уже с начала кембрийского периода. Трилобиты и остракоды, внешний скелет которых был известковым, оставили много ископаемых остатков, в то время как остатки их сородичей со скелетом из органического материала встречаются крайне редко или спорадически. Некоторые основные таксоны членистоногих, например эвфаузид-ные ракообразные, не оставили даже следов своего существования.
Хитиново-протеиновый скелет членистоногих покрывает всю внешнюю поверхность тела. Большая часть поверхности скелета обычно твердеет вследствие накопления других органических веществ, а также кальциевых и фосфатных солей.
Поскольку распад белка и хитина в естественных условиях происходит вскоре после смерти, то вероятность сохранения в ископаемом состоянии членистоногих, имеющих только такой скелетный материал, весьма ограниченна. Для их захоронения и сохранности необходимы особые условия. Такие условия возникают крайне редко при накоплении слоистых осадков, и поэтому хорошо сохранившиеся остатки ракообразных, паукообразных или насекомых являются, естественно, ценной находкой. Если принять во внимание то, как редко встречаются отложения, содержащие хитиновые остатки членистоногих, поражает прекрасная сохранность деталей внешней морфологии и таких мелких образований, как поры и щетинки.
Можно с уверенностью утверждать, что как случайные находки, так и целенаправленные сборы дадут новый и уникальный материал по членистоногим, ибо известные нам ископаемые представляют лишь весьма незначительную часть организмов, процветавших в прошлом. Наряду со сбором и описанием этих новых находок не менее важной является правильная переоценка музейных образцов, известных уже много лет. Явные, характерные признаки этих образцов уже описаны. Для раскрытия и описания морфологических деталей, сохранившихся на остатках этих членистоногих, их должны тщательно исследовать карцинологи, арахнологи и энтомологи.
ХИТИНОВЫЕ ОСТАТКИ, ИХ СОХРАННОСТЬ И СТРАТИГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ
Нас удивляет прочность и кажущаяся неразрушаемость хитина. Хитин действительно чрезвычайно прочный органический полисахарид. Его способность сохраняться в течение продолжительного периода времени без значительного изменения подтверждается наличием ископаемых, сохранивших хитин полупрозрачным с нижнего палеозоя. Большинство ученых считает, что хитин быстро разрушается только в почвах и в отложениях озер и рек. Однако хитинокластические бактерии, актиномицеты, разнообразные грибы, использующие ферменты, исключительно эффективно разрушают этот кажущийся таким устойчивым материал. Если бы это было не так, то доступные для жизненного цикла на Земле углерод и азот были бы уже давно связаны только с панцирями членистоногих, которые захламляли бы нашу планету.
Экологические факторы и условия, способствовавшие сохранению или разрушению хитина, определили стратиграфическое распространение иско
паемых членистоногих. Недооценка этого привела к ряду ошибочных представлений. Здесь следует привести пример с ископаемыми хелицеровыми [1]. Современный Limiting и организмы, относящиеся к этому же роду, являются морскими животными. В сезон размножения они мигрируют па отмели, вторгаются в лагуны, эстуарии, болота и иногда поднимаются вверх по рекам на значительные расстояния. Несомненно, что в мезозое и койнозое мечехвосты вели себя подобным же образом. Интересно отметить, что пи один ископаемый мечехвост не был найден в типично морских отложениях. Они найдены вместе с трахейными в пресноводных и солоповатоводных отложениях, в лагунных и болотных осадках, а также в толщах, накапливавшихся в бассейнах с повышенной соленостью воды. Юрские золенгофенские известняки Баварии — единственное местонахождение мечехвостов в морских отложениях. Эти известняки представляют рифовую фацию, в которой морские организмы, включая несколько родов десятиногих раков с хитиновым скелетом, встречаются вместе с остатками наземных насекомых, паукообразных и позвоночных. Ископаемые остатки мечехвостов и других членистоногих. панцири которых состоят только из органического вещества, производили бы впечатление палеоэкологического парадокса, если бы их ограниченное стратиграфическое распространение не являлось результатом выборочной сохранности. Фациальные условия, при которых хитин не разрушается, обычно неблагоприятны для продолжительного существования большинства членистоногих. Литологические, стратиграфические и палеонтологические данные всегда указывают па некоторые особенности, благоприятствовавшие погребению и сохранению хитиновых скелетов, такие, как сильная засоленность или застойность вод, различные катастрофы, выпадение вулканического пепла и даже захват битумов из высачиваний нефти или выделений смолы деревьев.
За исключением остракод и трилобитов, у которых известковый материал преобладает над хитиновым, в ископаемом состоянии из членистоногих сохраняются еще скелеты усоногих раков и некоторых десятиногих ракообразных.
Минерализация скелетов десятиногих ракообразных обычно недостаточна, чтобы противостоять процессам, действию которых они подвергаются, оказавшись на морском дне или внутри осадка. Например, мезозойские и кайнозойские омары представлены остатками, состоящими в основном из клешней. Скелеты крабов обычно обызвествлены в более значительной степени, поэтому их остатки встречаются чаще и имеют лучшую сохранность, особенно в известняках и других высококарбонатных осадках. В некоторых горизонтах эоценовых биокластических известняков во Флориде было обнаружено несколько различных видов крабов. Из хорошо сохранившихся видов наиболее часто здесь встречается Ocalina floridanum. Этот вид имеет массивный известковый панцирь.
Только немногие из высших ракообразных (Phyllocarida, Eumalacostra-са) имели в значительной степени минерализованный скелет [8, 2], и именно они были найдены в морских отложениях.
Зависимость сохранности остатков ископаемых членистоногих в осадках открытого шельфа от минерального пропитывания лучше всего можно проследить на примере усопогих раков. Капитулум как морских уточек, так и морских желудей образован сильно обызвествленными пластинками. Эти пластинки нередко несут следы значительного воздействия на них течений и волн. И тем не менее они сохраняются в ископаемом состоянии, так как существенно сложены карбонатом кальция.
Среди других членистоногих, как известно, только раннепалеозопские хелицеровые агласпиды обладали в значительной степени минерализованным скелетом. По утверждению Рааша [7], слабо фосфатизированные скелеты агласпид отсутствуют или редко встречаются в песчаниках, известняках
и доломитах, но достаточно распространены в мелкозернистых обломочных осадках, которые накапливались в неглубоких спокойных, слабо аэрируемых морских заливах.
Остатки хитиновых Trilob i loin or pha, Crustacea, Chelicerata, Myriapoda и Insecta обычно встречаются совместно в различных сочетаниях. Вместе с ними часто встречаются остатки рыб и наземных растений. При сборе и препарировании всех ископаемых членистоногих, как правило, возникают одни и те же затруднения. В данной работе невозможно перечислить все известные местонахождения членистоногих, но было бы поучительно кратко рассмотреть лишь некоторые типичные.
Ископаемые хитиновые членистоногие наиболее часто обнаруживаются в толщах черных глинистых сланцев. Пленки, сохранившиеся от мягкотелых организмов на плоскостях напластования среднекембрийских бургесских сланцев Канады, представляют остатки богатой и разнообразной фауны членистоногих. В большинстве других известных местонахождений, в которых наблюдаются хитиновые остаточные пленки, отпечатки и пиритизирован-пые замещения, они принадлежат одному или немногим видам. Их обычно обнаруживали при сборе других групп ископаемых. В темно-серых до черных мелкозернистых песчаниках и алевролитах хитиновые ископаемые встречаются редко. В этих породах они никогда не бывают многочисленны и обычно плохо сохраняются, за исключением тех случаев, когда остатки заключены в сидеритовых конкрециях.
Остатки палеозойских паукообразных, мириапод и ракообразных прекрасной сохранности известны из железистых конкреций в алевролитах, возникновение которых связано с болотами каменноугольного возраста в Иллинойсе, Канзасе и в Англии. Большая часть ископаемых десятиногих раков была извлечена из карбонатных конкреций в морских песчаниках, глинах и зеленых песках. Палмер [5] недавно описал окремненные остатки анострак, встреченных вместе с остатками паукообразных и насекомых в карбонатных конкрециях, находившихся в озерном пласте миоценового возраста в Калифорнии.
Остатки панцирей членистоногих, сложенных хитином или слабо укрепленных каким-либо минеральным веществом, иногда обнаруживаются в зеленых глинистых песчаниках и сланцах. Иногда ископаемые прекрасно сохраняются, особенно если они находятся в фосфатных конкрециях, как, например, остатки ракообразных из нижнекаменноугольных отложений штата Кентукки.
Тонкослоистые лагунные известняки и доломиты, накапливавшиеся позади барьерных рифов, известны захоронениями в них ископаемых эври-птерид, ракообразных и насекомых. Иногда в сочетании с ними обнаруживались и паукообразные. Можно привести еще много примеров скоплений ископаемых членистоногих, но наиболее известны из них захоронение в известняках Берти-Уотерлайм (штат Нью-Йорк) силурийского возраста, а также юрские золенгофенские плитчатые известняки (ФРГ).
Хотя в красноцветах, как правило, ископаемые отсутствуют, некоторые мелкозернистые и тонкослоистые прослои в подобных толщах могут содержать большое количество скоплений и отпечатков конхострак и других членистоногих, таких, как нотостраки и насекомые. В некоторых случаях красный цвет связан с диагенетическими процессами, но обычно окраска определяется условиями, существовавшими при накоплении осадков. Большинство красно-цветов — речные обломочные отложения, и именно они, как правило, не содержат ископаемых. Обычно, когда окисленные обломочные осадки выносятся в озеро или море, вместе с ними накапливается достаточно органического вещества, которое изменяет цвет под воздействием бактерий и в результате восстановления железа. Серый, зеленый и черный — обычные цвета мелкозернистых морских отложений. Следовательно, озерные или морские красно-
цветы указывают, что при их формировании какой-то фактор препятствовал накоплению органического материала. Накопление органического материала не могло происходить в водоемах с повышенной соленостью и, очевидно, было ограниченным во временных водоемах.
Хотя хитиновые остатки членистоногих обычно связаны с отложениями болотного генезиса, они отсутствуют в битуминозных углях. В плейстоценовых торфах обнаружены остатки жуков. В лигнитах остатки насекомых, многоножек, паукообразных и наземных ракообразных встречаются только в янтаре. Фауна балтийского янтаря легендарна. Янтарь в лигнитовых отложениях настолько редок, что сборы следует производить там, где недавняя эрозия и переотложение вторично сконцентрировали куски янтаря с ископаемыми.
Сдавленные остаточные пленки, состоящие из остатков насекомых, паукообразных и других животных и растений, располагаются преимущественно на плоскостях напластования. Очень часто эти пленки ассоциируются с вулканическим пеплом. Происхождение кремнезема в известных девонских кремнистых сланцах Рини (Шотландия), в которых были найдены остатки растений и немногие ракообразные, как полагают, связано с деятельностью источников. Вероятно, это предположение не лишено основания, так как насекомые и пауки были обнаружены в верхнекайнозойском ониксовом мраморе Аризоны, связь которого с источниками, приносившими кремнезем, несомненна [3].
Небольшое число ископаемых членистоногих было добыто из скоплений асфальтита, образовавшегося при высачивании нефти (например, в Ла-Бреа, Калифорния, в скоплениях смолы плейстоценового возраста).
ПРЕПАРИРОВАНИЕ
Разнообразие осадочных пород и типов сохранности ископаемых требует применения различных методов препарирования. Цель препаратора — раскрыть наибольшее число морфологических деталей. Если в распоряжении имеется много образцов, то следует испробовать различные методы и даже пожертвовать одним-двумя образцами для шлифования или мацерации с помощью соответствующих реактивов. Методы, разрушающие материал, должны быть сведены до минимума.
Расщепление. Остатки ископаемых членистоногих, как уже отмечалось выше, встречаются преимущественно на плоскостях напластования или в конкрециях. Хитин, углистая остаточная пленка или полость естественного ядра уплощенного или переформированного панциря делают плоскости напластования непрочными. Поэтому штуфы пород легко расщепляются именно по этим плоскостям ударами молотка. Плоскости напластования обычно видны и на конкрециях, которые раскалываются тем же способом. В отдельных случаях расщепление обнажает остатки, которые нельзя извлечь ни механическим, ни химическим препарированием. Сборщики должны иметь в виду, что скелеты крабов или других обызвествленных ракообразных обычно хрупкие и ломкие. При обнаружении таких ископаемых в поле не следует уменьшать размеры отобранного штуфа породы, поскольку для извлечения ископаемого требуется аккуратное лабораторное препарирование.
При лабораторной обработке ракообразного Lepidocaris rhyniensis Скор-филд [9] воспользовался прозрачностью тонких обломков шотландских кремнистых сланцев. Ископаемые были обнаружены и изучены при просмотре этих обломков с помощью микроскопа в проходящем свете.
Для обнаружения ископаемых в янтаре применяется разрезание, шлифование или погружение в иммерсионную жидкость.
Инструменты. В целом обтесывание для удаления окружающей экземпляр породы предпочтительнее шлифования. Грубое препарирование вначале
проводится с помощью гидравлического триммера для пород и завершается зубилом, установленным в виброинструменте. Окончательное препарирование требует аккуратного удаления окружающей породы, затрудняющей изучение ископаемого, и осуществляется с помощью острой иглы. Наиболее топкое препарирование с минимальным риском повредить ископаемое производится под стереоскопическим микроскопом. Снятую породу следует удалять обдуванием или щеткой. В отдельных случаях (при уплотнении и углефикации хитина) рекомендуется смачивать образец спиртом для контроля за ходом препарирования. Многие музейные образцы свидетельствуют о том, что препараторы слишком усердствовали при удалении вмещающей породы.
За исключением обтачивания образцов пород, содержащих ископаемые членистоногие, шлифование при их обработке нецелесообразно. Известен только один пример, когда при шлифовании пиритизированпых остатков, заключенных в девонских хунсрюкских сланцах (ФРГ) были достигнуты превосходные результаты. Препараторы в этом случае воспользовались большой твердостью пирита. Для разрушения вмещающей породы они применили щетки, состоящие из медных щетин, более мягких, чем пирит, но более твердых, чем порода (в которой содержится ископаемое). Использование воздушно-абразивного аппарата также может дать хорошие результаты.
Слепки и отпечатки. Многие экземпляры в конкрециях сохраняют целиком пли частично свой первоначальный рельеф. Конкреции железняка ломаются так, что дорсальная и вентральная стороны экземпляра оказываются на противоположных сторонах раскола. Материал, заполняющий пространство внутри панциря, главным образом каолин, легко удаляется •с помощью острой иглы. Петрункевич [6] предпочитал исследовать естественные ядра или отпечатки ископаемых, очищенные от минерального выполнения и остатков хитина. Из-за трудности изучения негативных отпечатков целесообразно приготавливать отпечатки с помощью латексных заливочных составов [2]. Если экземпляр подготовлен должным образом, то на поверхности латексного отпечатка воспроизводятся мельчайшие детали. Каучуковые отпечатки легко изучаются, и с них получаются прекрасные фотографии при соблюдении следующих условий: 1) отпечаток изготовлен из красного латекса; 2) поверхность отпечатка покрыта легким слоем хлористого аммония; 3) при фотографировании применялась ортохроматическая пленка.
Химическое препарирование. Извлечение окремненных ископаемых из карбонатных пород с помощью соляной, уксусной и муравьиной кислот — обычная палеонтологическая методика. Возможно, что поиски более окремненных экземпляров хитиновых членистоногих увенчаются успехом. До сих пор известно лишь немного ценных экземпляров ракообразных, паукообразных и насекомых, извлеченных из карбонатных конкреций. Палмер [5] выделил эти экземпляры из конкреций (конкреции происходят из миоценовых озерных отложений Калифорнии) с помощью муравьиной кислоты, разведенной в воде (1 : 4).
Хитин и образующийся при его обработке углистый остаток практически нейтральны по отношению к большинству растворяющих минералы кислот. Поэтому хитиновые скелеты можно извлекать из вмещающей породы вывариванием образца в кислоте. На практике эта процедура называется палеонтологической мацерацией. Трещины на ископаемом и его тенденция к дальнейшему распаду превращают экземпляр во множество измененных до неузнаваемости обломков. Осторожно проводя обработку горячей соляной кислотой и предохраняя от распада отдельные высвободившиеся из породы части скелета, Уиле [11] успешно извлек хитиновые остатки из сидеритовых конкреций.
Плавиковая кислота используется для освобождения хитиновых остатков от кремнистой вмещающей породы. Нужно проявлять большую осторожность при обращении с этой кислотой. Уксусная кислота может использоваться
для извлечения фосфатных фрагментов из известковой породы. Следует иметь в виду, что кажущиеся хорошо сохранившимися экземпляры членистоногих из янтаря получить невозможно. Когда с помощью органических растворителей янтарь удаляется, отпрепарированные экземпляры превращаются в пыль.
Рентгеноскопия. Если в сложении скелета ископаемого принимают участие соли меди или железа, то осмотр всего ископаемого или отдельных его частей прямо в породе можно произвести с помощью рентгеновских лучей. Этот метод применялся дополнительно при изучении пиритизированных ископаемых из девонских хунсрюкских сланцев ФРГ.
Пришлифовки и шлифы. Для удобства изучения ископаемых, заключенных в янтарь, куски его разрезаются на части, поверхности которых полируются. Разрезание и полирование применялись также при изучении кайнозойских паукообразных и многоножек, содержащихся в ониксовом мраморе Аризоны [3].
Шлифы редко используются при изучении хитиновых остатков членистоногих. С помощью методики изготовления серийных сечений и пленочных отпечатков можно реконструировать отдельные части некоторых палеозойских ракообразных, как это удалось сделать Стормеру [10] при изучении трилобитов.
Другие методы. Иногда хитиновые остатки лучше изучать и фотографировать, когда образец покрыт влагой. Смачивание увеличивает контрастность между экземпляром и окружающей породой. Используются многие жидкости, включая воду, но рекомендуются спирт или глицерин.
Так как хитин ископаемых и его углистый остаток легко разламываются и расщепляются, следует проявлять особую осторожность при сборе, перевозке. хранении и препарировании таких образцов. В прошлом в музеях широко практиковалось покрытие образцов пленкой лака или другого вещества. Эта пленка часто делает ископаемое малопригодным для изучения, так как лак скрывает детали строения скелета. Кроме того, со временем пленка лака усыхает или растягивается, повреждая образец. При необходимости укрепить экземпляр или придать ему твердость применяются связующие вещества, такие, как разбавленный клей дако, альвар или другие стойкие нитроцеллюлозы.
Многие хитиновые скелетные остатки членистоногих почти совсем плоские. Должна применяться любая методика, помогающая сделать рельеф их поверхности более ясным, позволяющая увидеть строение ископаемого, рассмотреть отдельные склериты скелета и его структуру. Эксперименты, проводимые с фотографированием в инфракрасном и ультрафиолетовом излучении, пока еще не дали положительных результатов. Косое освещение, как и тонкое опыление хлористым аммонием, подчеркивает рельеф скелета. Дальнейшее усиление контраста достигается на фотографических отпечатках при использовании соответствующей пленки и бумаги. Слабо сохранившиеся морфологические особенности часто легче рассмотреть на фотографии, чем на самом образце.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ископаемые членистоногие, панцири которых не подверглись минерализации, сохраняются редко. При их поисках сборщик должен изучать отложения, отличные от типично морских песчаников, известняков и сланцев. Никогда не следует разочаровываться, если в результате поисков не обнаружено ископаемых в том месте, где они по предположениям должны быть. Практически все хитиновые остатки ископаемых членистоногих потенциально представляют научную ценность. Если вы обнаружили экземпляр, удостоверьтесь, достаточно ли у вас терпения, умения и знания, чтобы отпрепари-ровать'ето должным образом. Еще лучше — сообщите о находке специалисту.
г
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Brooks Н. К.. Chelicerata, Trilobitomorpha, Crustacea (Exclusive of Ostracoda), and JUvriapoda, in Ladd II. S., ed., Marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America .Mem. 67, 2, 895—930, 1957.
2. Brooks II. K., The Paleozoic Eumalacostraca of North America, Bull. Am. Paleontology. 44. 163—338, 1962.
3. Chamberlin R. V., A new fossil chilopod from the Late Cenozoic, San Diego Soc. Nat. Hist. Trans., 11, 117—120, 1949.
4. Cornwall I. E., The identification of barnacles with further figures and notes, Canadian J. Zoology, 40, 621—629, 1962.
5. Palmer A. R., Miocene arthropods from the Mojave Desert, Calif. V.S. Geol. Survey, Prof. Paper 294-G, 237—280, 1957.
6. P etrunk evitch A., A monograph of the terrestrial Paleozoic Arachnida of North America, Connecticut Acad. Arts Sci. Trans., 18, 1—139, 1913.
7. Raasch G. O., Cambrian Merostomata, Geol. Soc. America Spec. Paper 19, 1 — 146, 1939.
8. Rolje W. D. I.. The cuticle of some Middle Silurian ceratiocaridid Crustacea from Scotland, Paleontology, 5, 30—51, 1962.
9. Scourjield D. J., On a new type of crustacean from the Old Red Sandstone (Rhyme chert bed. Aberdeenshire), Lepidocaris rhymensis, gen. et sp. nov. Rov. Soc. London Philos Trans., ser. B, 214, 153—187, 1926.
10. Stormer L., Studies on trilobite morphology, 1. The thoracic appendages and their phylogenetic significance, Norsk Geol. Tidsskr., 19, 143—273, 1939.
11. Wills L. J., The external anatomy of some Carboniferous scorpions, Paleontology, 1 261—281, 1959.
ОСТРАКОДЫ
Н. Г. Зон, rK. M. Бердан
Геологическая служба США, Вашингтон
JP. Э. Пек
Университет штата Миссури, Колумбия
Остракоды — маленькие двустворчатые ракообразные, существующие с кембрийского периода. За исключением представителей раннепалеозойского отряда Leperditicopida, раковина которых в длину достигает 1 см и более, длина ископаемых остракод редко превышает 1—2 мм. В общих чертах для нижнепалеозойских систем по сравнению с более молодыми наблюдается тенденция увеличения размеров раковин остракод, что позволяет легче распознавать их в поле. Ископаемые остракоды встречаются либо в виде разрозненных створок, либо в виде целых раковин. Сбоку они имеют эллипсовидное. овальное или почковидное очертание; часто при описании указывают на их сходство с бобами. Раковины некоторых остракод имеют сложную скульптуру, шипы, многие из них — узловатую поверхность. В общем наиболее сильно скульптированные формы бывают самыми полезными для корреляции. Сильно выступающие шипы в большинстве случаев не сохраняются. 10—15-кратпые лупы помогают определить крупные формы и используются для распознавания мелких остракод. Образцы твердых пород отбирают с помощью молотка, образцы неконсолидированных осадков — чистым совком или лопатой. Как и при сборе других микрофоссилий, мешочки для образцов должны быть чистыми, что предохраняет образцы от загрязнения.
Современные остракоды живут в нормально соленых, солоноватоводных » пресноводных бассейнах, а также в бассейнах с повышенной соленостью. Очевидно, и в прошлом остракоды обитали в водоемах различной солености. Их остатки, следовательно, могут быть обнаружены почти во всех типах осадочных пород, хотя никто не описывал их из заведомо пресноводных отложений древнее нижнего карбона. Возможно, что именно в результате эвригалинности остракоды могут встречаться в породах, в которых другие ископаемые не известны.
СБОР
Методика сбора зависит в основном от типа вмещающих пород. Твердые известняки или песчаники лучше всего раздробить, посмотрев под лупой как свежие, так и выветрелые поверхности. Если остракоды обнаружены, должен быть взят образец весом 1—2 кг для дальнейшего препарирования в лаборатории.
Из-за малых размеров остракоды иногда трудно распознаются в полевых условиях. Пх легко пропустить или спутать с круглыми песчинками, члениками криноидей или оолитами. Так как ископаемые остракоды редко представлены полными раковинами, лучший способ отличить их от оолитов — выявить на свежем сколе породы отдельные створки, поперечные сечения которых имеют форму арки. При большом числе целых раковин контакт между створками обычно выглядит как линия. В поперечном сечении наличие охвата по свободному краю отличает их от мелких пелеципод, брахиопод и витков гастропод.
Палеозойские остракоды обычно захороняются тем же путем и в тех же породах, что и трилобиты. Например, когда трилобиты выглядят как черные или темные остатки на сером фоне породы, остракоды обычно также бывают черными. Поэтому весьма полезен контроль за типом сохранности больших и легко опознаваемых остатков трилобитов для обнаружения более мелких остракод.
Остракоды часто видны на выветрелых поверхностях тонкослоистых карбонатных пород. К сожалению, выветривание, приводящее к тому, что экземпляры становятся заметными в породе, разрушает наружные детали строения, на которых основывается определение остракод. Поэтому желательно выбивать куски известняка толщиной не менее 7—8 см, так как на их свежесколотых поверхностях обычно можно получить хорошо сохранившиеся экземпляры, особенно среди остатков, беспорядочно ориентированных в породе. Тонкоплитчатые породы также необходимо собирать, так как окремнение, легче развивающееся на тонких плитках, способствует получению великолепных экземпляров после обработки в лаборатории.
Среди более твердых пород, в которых менее всего можно ожидать хорошо сохранившиеся остатки остракод, следует выделить оолитовые известняки и крупнокристаллические доломиты. В последних процессы перекристаллизации разрушили или сделали невидимыми органические остатки. Сланцы, в которых глинистые минералы сильно изменены, могут содержать много остракод, однако они являются плохим источником материала, пригодного для изучения. Глинистые частицы обычно обволакивают и скрывают мелкие ископаемые, в частности остракоды, а оболочку из глинистых частиц бывает чрезвычайно трудно снять, не повредив раковины.
Прекрасные остракоды могут быть извлечены из известковистых глинистых сланцев и мергелей, в которых они, как правило, сопровождаются ископаемыми остатками других групп. Сборщикам крупных ископаемых из таких пород советуем наполнять свои мешочки образцами вместе с вмещающей породой. Порода защитит крупные окаменелости и в дальнейшем может быть отмыта на микрофауну.
В разрезах (особенно нижнего палеозоя), представленных чередованием известняков и глинистых сланцев, прослои последних являются паилучшим источником остракод. Они легко обрабатываются и могут содержать хороню сохранившиеся раковины; особенно предпочтительны прослои глинистых сланцев, лежащие непосредственно над известняками и под ними.
За немногим исключением, послепалеозойские остракоды имеют меньшие размеры, чем палеозойские. Они встречаются в зеленых песчаниках, мергелях, глинах и глинистых сланцах, а также в более консолидированных породах. Ракушечники и слои, содержащие раковинный детрит, обычно содержат остракоды хорошей сохранности. Остатками остракод иногда могут быть полностью сложены отдельные прослои и линзы. В некоторых из них раковины остракод имеют хорошую сохранность, в других сохраняются хуже. Поэтому остракоды необходимо собирать не только из указанных линз и прослоев, по и из других пород, которые нередко содержат лучше сохранившиеся экземпляры. Так как распространение остракод чрезвычайно изменчиво, рекомендуется при предварительном сборе образцов в тех случаях, когда остракоды не видны в породе, брать последовательные бороздовые пробы из перспективных слоев или пачки слоев, представленных в разрезе. При последующем сборе из продуктивных слоев могут быть установлены определенные горизонты, содержащие остракоды.
Как правило, стратиграфические единицы, сложенные породами неморского генезиса, имеют большие мощности и бедны органическими остатками. Выбранные наугад или отдельные образцы на микрофауну в таких отложениях обескураживают и могут привести к заключению, что эти породы немые.
Лучшей литологической разностью для сбора неморских остракод являются серые известковистые сланцы, встречающиеся с известняками, содержащими ископаемые. Однако часто прослойки глинистых сланцев в известняках без фауны содержат микроископаемые, тогда как те же глинистые сланцы в известняках с ископаемыми пусты. Глинистые сланцы и песчанистые глинистые сланцы, содержащие пресноводные моллюски, как правило, богаты микроископаемыми. Известковистые глинистые сланцы различных серых оттенков весьма перспективны на микроископаемые, даже если они не ассоциируются с известняками. В некоторых глинистых сланцах красного и зеленого цвета встречаются остракоды, но в очень небольшом количестве.
Прослои с фауной в неморских отложениях маломощны. Необходимо выбирать подходящие обнажения и отбирать образцы из достаточно мощной пачки. Обнажение считается хорошо охарактеризованным, если кусочки породы небольшого размера отбираются из каждой части пачки и таким образом комплектуется образец достаточного объема. Стратиграфический интервал, охватываемый одним образцом, меняется в широких пределах и зависит от таких факторов, как мощность отложений, доступность обнажения, число участков, благоприятных для нахождения ископаемых, и т. п. Если образцы содержат микроископаемые, обнажение следует посетить еще раз и подвергнуть детальному отбору. При повторном посещении обнажения слои с фауной будут найдены быстро и сборщик избавится от большого количества пустых образцов.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ
В значительной степени приемы препарирования остракод зависят от характера вмещающей породы. Поэтому в лаборатории сначала определяют состав породы п выбирают подходящий метод обработки. Прежде всего часть образца необходимо проверить па содержание хороших остатков. По ряду причин образец никогда не должен обрабатываться только одним технологическим методом. Например, при кислотной обработке известняки, в которых ископаемые окремнены, могут полностью раствориться и не останется мате
риала для других видов исследований. В общем из твердых пород, таких, как известняки, доломиты, песчаники и некоторые сланцы, ископаемые могут быть выделены преимущественно ручным дроблением, а если породы кремнистые, то обработкой кислотой. Мягкие породы, к которым относится большинство сланцев, глин, мергелей и некоторых песчаников, могут обрабатываться по методике, приведенной ниже. Те же методы пригодны для препарирования других микроископаемых; многие из них описывались ранее [10, 14, 21, 23].
Кипячение в воде. Большинство мягких пород разрушается кипячением в воде, в которую добавлены две столовые ложки соды. Осадок необходимо периодически помешивать, чтобы не испортить посуду. Породы, содержащие поровые воды, разрушаются пе так легко, как сухие, поэтому обычно практикуется высушивание породы перед кипячением. Чтобы проверить, будет ли образец разрушаться при кипячении, следует положить маленький кусочек породы в рот; если она при этом разрушается, то образец можно кипятить. При кипячении бентонитов добавляют столовую ложку соли, чтобы предохранить их от разбухания.
Отмывка. Разрушенный образец отмывают на ситах. Эта операция, уменьшающая объем осадка, может производиться следующим образом: пераз-рушившиеся куски породы и раковины крупных ископаемых отделяют от фракции, содержащей микроископаемые, после чего тонкий материал удаляется отмывкой (при этом сито может засориться, если на него поместить сразу слишком много материала). Для удобства промывания употребляются два сита (А и Б). Сито А имеет 25 см в диаметре, 12.5 см в глубину и медную сетку 200 меш, усиленную на дне медной же сеткой 16 меш. Под сеткой прикрепляется 2,5 см насадка, которая предохраняет ячейки сетки и препятствует загрязнению дна сита. Нижний край насадки перфорирован круглыми отверстиями диаметром 0,6 см, расположенными на расстоянии 6,3 см одно от другого. Эти отверстия позволяют воде свободно вытекать. Сито Б имеет 22,5 см в диаметре, 12,5 см в глубину и медную сетку 16 меш. Это сито вставляется в сито А, и оно удерживает частицы, более крупные, чем большинство раковин микроископаемых. Три медных угольника от 2,5 до 5 см длиной припаиваются на края сита Б в 3,8 см от верхнего края, для того чтобы держать дно этого сита высоко над поверхностью сита А.
Используются стандартные сита 16 и 100 меш или более мелкие. Для фораминифер нужны сита 200 меш. Необходимый наклон стандартных сит достигается подпоркой одного конца куском дерева, для того чтобы вода не вытекала из-под сита.
Промываются образцы при помощи шланга. Если тонкий осадок забивает сито, необходимо зажать конец шланга для усиления напора струи и направить ее на закупорившиеся ячейки. Промывание продолжается до тех пор, пока вода, вытекающая из сит, не станет чистой. После этого концентрат высушивают.
Сушка. Промытый образец должен быть высушен на сите либо, если сито необходимо для следующей операции, образец высыпают для просушки на газету. Сито покрывают несколькими слоями газеты и переворачивают; при этом большая часть мокрой породы падает па бумагу. Оставшаяся порода при помощи шланга сливается к центру сита, которое вновь переворачивают, и породу высыпают на газету. Операцию повторяют, если это необходимо. Через некоторое время складывают в несколько раз газету, вкладывают этикетку и оставляют образец сохнуть. Фракцию 16 меш можно выбросить или высушить тем же способом, что и фракцию мельче 16 меш, а затем хранить или подвергнуть другим методам исследования.
Обработка перекисью водорода и бензином. Сухой образец заливают в чашке 15%-ным раствором перекиси водорода и оставляют для пропитывания net время от 2 до 24 ч. Добавляют побольше воды и кипятят. Большинство
образцов после такой обработки разрушается, а те, что останутся целыми, могут быть подвергнуты следующей процедуре: высушенный’образец помещают в фарфоровую чашку и ставят ее на горячую плиту. Когда образец нагреется, добавляют несколько капель 15%-ной перекиси водорода. Обычно при этом происходит энергичная реакция и сланец разрушается. Добавляют воды, кипятят образец и отмывают его. Некоторые ископаемые с известковой раковиной корродируются от действия перекиси водорода, поэтому ее используют в случае крайней необходимости.
Гипохлорит натрия в 5,25%-ном растворе, используемый в домашнем хозяйстве как обычное отбеливающее средство, может быть применен вместо перекиси водорода [8]. Он дешевле, не портит известковые раковины и безопасен при работе.
Сухой образец заливают в чашке бензином (хранящимся в металлическом баллоне) и оставляют пропитываться па время от 15 мин до 1 ч. Процеженный бензин сливают обратно в баллон, добавляют две таблетки соды, заливают образец водой и кипятят.
Ацетат натрия, В естественной обстановке породы дробятся в результате действия процессов замораживания и оттаивания. Силы, вызывающие образование кристаллов льда в породах, разрушают породу. В лаборатории это достигается использованием уксуснокислого натрия. Сухую породу дробят на куски размером около 15 см3, помещают ее в лабораторный стакан или тигель и покрывают уксуснокислым натрием. Добавляют 4—5 капель воды, накрывают стакан и ставят его на теплую плиту. Ацетат натрия будет плавиться и проникать в поры породы. Снимают стакан с плиты и остужают его в сосуде с водой. Ацетат натрия будет кристаллизоваться и раздробит породу. Добавляют несколько капель воды и повторяют процесс. Первая кристаллизация ослабляет породу, так что впоследствии ее будет легко разрушить. Дальнейшее плавление и кристаллизация не только дезинтегрируют породу, но и разрушают раковины ископаемых, поэтому лучше слить раствор уксуснокислого натрия в другой стакан и переложить туда крупные неразрушенные куски породы, после чего повторить процесс. Ацетат натрия, оставшийся в разрушенном осадке, растворится при его кипячении.
Случается, что сила кристаллизации разрушает стеклянный стакан, но если сосуд с остужающей водой чистый, осадок можно собрать и сохранить незасореппым. Стаканы из нержавеющей стали хорошо заменяют стеклянные. Кристаллизация ускоряется, если в стакан добавить несколько зерен ацетата натрия, становящихся центрами кристаллизации.
Те же результаты получают прп замораживании породы в холодильнике и последующем оттаивании. Разрушенную часть породы следует удалять после каждого оттаивания, чтобы предохранить ископаемые от разрушения. Измельченный осадок кипятят. Этот способ извлечения раковин требует больше времени, чем предыдущий.
Механическое дробление. При разрушении породы в электрической дробилке процесс раздавливания преобладает над раскалыванием. Тот же результат может быть получен при использовании металлической ступки и пестика или раздавливании мелких кусочков породы в брезентовом мешочке деревянном колотушкой или ручкой от молотка. Электрические смесители используются для разрушения м^нее плотных осадочных пород и выделения ископаемых.
Травление кислотой. Окремненные раковины могут быть выделены из известняков растворением последних в соляной кислоте. Некоторые ископаемые успешнее выделяются при использовании уксусной кислоты или более дорогой, но сильнее действующей муравьиной кислоты.
Породу отмывают, удалив весь приставший к ней осадок, разбивают на крупные куски и помещают в кислотоустойчивую посуду. Заливают породу водой и добавляют достаточно кислоты, чтобы начали выделяться
пузырьки газа. Прореагировавшую жидкость периодически сливают, заменяя воду и кислоту. Многие явно окремненные раковины содержат заметные количества карбоната кальция; поэтому нужно собирать мелкий материал между операциями по замене кислоты. Осадок нейтрализуют порошком соды и кипятят его, чтобы отделить мелкие частицы породы от раковин. В случае-если окремненные раковины особенно хрупки или осадок сравнительно чистый, кипячение не обязательно.
Ручная обработка. Многие остракоды настолько хрупки, что разрушаются при кипячении, другие имеют орнаментацию, детали которой утрачиваются при дроблении твердых пород. Такие раковипы должны быть выделены индивидуальным способом. Куски породы ломают вдоль и поперек слоистости и сколы просматривают под бинокуляром. Если ископаемые того же цвета, что и порода, желательно покрыть осматриваемую поверхность либо хлористым аммонием (стр. 81), либо окисью магния (стр. 81), делающими раковины заметными на фоне породы. Когда раковина найдена, ее очерчивают цветным карандашом или окрашивают малахитовой зеленью. Затем экземпляр очищают иглой или виброинструментом, чтобы определить, стоит-ли его извлекать. Использование виброинструмента ускоряет эту операцию, однако можно прекрасно отпрепарировать раковину и обыкновенной швейной иглой, вставленной в специальный держатель. Более существенно, чтобы игла в виброинструменте или держателе сохранялась острой, поэтому точильный камень или шлифовальный круг должны быть всегда под рукой. При пользовании виброинструментом важно не производить сильного давления на породу, в противном случае кончик виброинструмента может соскользнуть и повредить экземпляр. Порода снимается более эффективно, если инструмент держать свободно. Кеслинг [11] описал инструмент для очистки мелких ископаемых, оспованный на принципе микродиссектора.
После того как экземпляр очищен, вокруг него па значительном расстоянии делается глубокая выемка (иглой или виброинструментом), чтобы не допустить случайной поломки. Это углубление вырезается ниже раковины, с тем чтобы ее можно было выколоть из породы. Так как иногда раковина выскакивает во время этой операции, полезно держать вокруг бинокуляра чистые листы бумаги, чтобы быстро ее обнаружить. Некоторые раковины можно выделить, выпилив их вместе с породой диском, прикрепленным к зубоврачебной бормашине. Этот кусочек затем приклеивается к предметному стеклу.
Просеивание. Высушенный осадок для удобства разделяется на фракции с помощью набора сит 40, 60, 80 и 100 меш. Если ожидаются очень мелкие формы, может быть добавлено сито 150 меш. Комбинация сит различных размеров зависит от выбора исследователя. Сита перед каждым просеиванием должны быть абсолютно чистыми.
Для того чтобы избежать засорения, сито после каждой операции следует погружать на несколько минут в водный раствор метиленовой синьки. Все раковины (исключая пиритизированные экземпляры), остающиеся на сите, при этом окрасятся в синий цвет, что позволит легко их узнать и удалить при просеивании следующего образца [3]. Спиртовой раствор метиленовой синьки сохнет гораздо быстрее, чем водный.
В некоторых лабораториях Геологической службы США сита очищаются с помощью ультразвука. Сита погружают в ультразвуковую камеру с водой и очищают в течение нескольких минут.
Разделение тяжелой жидкостью. Многие типы микроископаемых могут быть выделены с помощью тяжелых жидкостей. Описаны различные методики, применяемые для достижения этой цели. Остракоды обычно не годятся для такой обработки и должны быть отобраны вручную под бинокуляром. Хоу 49] описал метод, с помощью которого достигается всплывание микроископаемых, в том числе остракод.
Отбор. Осадки, полученные на ситах 40 и 00 меш, удобно отбирать под микроскопом с малым увеличением, тогда как осадки с более мелких сит отбирают при среднем увеличении.
Описаны различные типы лотков для отбора. Простейший из них — черный лоток с плоским дном и бортиком высотой 4 мм или более, открытый с одной стороны. На дне прочерчиваются горизонтальные и вертикальные линии. Расстояние между линиями должно приблизительно соответствовать полю зрения микроскопа. Ровный слой приготовленного осадка насыпают на лоток так, чтобы была видна каждая частица осадка. Передвигая лоток вперед и назад под микроскопом, можно проверить каждое зерно и отобрать необходимые экземпляры.
Для отбора ископаемых и помещения их в камеру или другое место хранения лучше всего использовать кисточку № 00 или мельче из соболиного или верблюжьего волоса. Кисточку окунают в воду и проводят ею по поверхности руки, вращая ручку между пальцами. Этим удаляется излишек воды и кончик кисточки делается тонким. Некоторые работники смачивают кисточку слюной, но это нежелательно, так как кисточка содержит вредные вещества: красители, карболовую кислоту или другие кислоты, используемые для подавления роста бактерий в клее, не говоря уже о том, что раковины, прикрепившиеся к кисточке, при этом могут быть проглочены. Следует всегда проверять кисточку под микроскопом перед погружением ее в воду для того, чтобы быть уверенным, что экземпляр, неумышленно оставленный на кисточке. не попадет в воду.
Обработка отдельных экземпляров. Хотя применение различных способов разрушения и отмывки породы обычно приводит к выделению чистых экземпляров, осадок иногда пристает к наружной или внутренней поверхности створок. Этот посторонний материал должен быть удален, чтобы не мешать наблюдению структур раковины. Такая очистка может быть осуществлена ручным, химическим или механическим способом.
Для ручной очистки свободный экземпляр помещают в картонную камеру, смачивают его каплей воды и удаляют породу острой иглой. Маленькая стеклянная чашечка с тонким слоем воска на дне может быть использована вместо камеры. Капля воды, помимо размягчения породы, предохранит экземпляр от выскакивания из препарата при прикосновении к нему иглой. Заостренная зубочистка используется вместо иглы при очистке хрупких экземпляров. >Л.
При химической очистке породу удаляют из целых раковин или отдельных створок обработкой их 15%-ным раствором перекиси водорода на вогнутом предметном стекле. За ходом реакции необходимо наблюдать под микроскопом. Для удаления породы может быть использована зубочистка. Плавиковая кислота удаляет кремнистый материал из известковистых раковин и в то же время делает экземпляры прозрачными [15]. Створки пустых раковин иногда разрушаются из-за повышенного давления газа, который образуется при этом процессе.
При механической очистке отдельных экземпляров может быть применена ультразвуковая вибрация. Однако нужно иметь в виду, что, если на раковине есть трещины, она может разрушиться. При ультразвуковой обработке высокочастотные акустические волны передаются воде пли другой жидкости с помощью электрического или магнитного преобразователя. Он предназначается для различных целей и выпускается либо в виде неотъемлемой части готовых резервуаров из нержавеющей стали, либо в виде отдельного блока, который может быть погружен в резервуар, имеющийся в лаборатории. Этот процесс подходит для разрушения породы при извлечении остатков таких групп ископаемых, как диатомовые и фораминиферы, но, как правилр, не используется для выделения и очистки остракод, так как они при этом часто разрушаются [16]. Для облегчения ультразвуковой обработки
отдельных раковин рекомендуется следующая процедура. Раковину помещают в стаканчик диаметром 2 см. Наливают воды примерно на 0,5—1 см. Погружают стаканчик в больший по размеру и добавляют в него воды в таком количестве, чтобы стаканчик не плавал и не опрокидывался. Затем помещают большой стакан в бачок с датчиком. Контроль за глубиной воды предотвратит всплывание и опрокидывание большого стакана. Минутного действия ультразвука достаточно, чтобы очистить экземпляр.
Закрепление экземпляров. Обычно остракоды приклеивают на предметные микропалеонтологические стекла, используя для этой цели все типы специальных клеящих веществ, включая цемент дако. Последний сжимается при затвердевании и иногда ломает раковины. Эксперименты показали, что разбавленный раствор трагаканта, в который добавлено несколько капель фенола или коричного масла для предохранения от плесени,— замечательное средство для закрепления мелких ископаемых. Приклеенные им экземпляры легко отклеиваются кисточкой после смачивания. По окончании работы необходимо удалить все следы трагаканта с раковины, погружая ее в спирт; трагакант при этом образует вязкое гелеподобное вещество белого цвета, которое легко удаляется иглой.
СПОСОБЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ И ИЗУЧЕНИЕ
Остракоды изображают на рисунках и фотографиях или комбинированным способом. Диагностические признаки, используемые при классификации, могут быть внешние, такие, как форма и орнаментация поверхности, или внутренние, как. например, замок, мускульные отпечатки, поровые каналы, структуры краев раковины, или, наконец, комбинации этих признаков. Поэтому методы изображения и увеличения могут меняться в зависимости от характера таксонов. Употребительны увеличения от 10 до 600 и более. Выбор увеличения зависит прежде всего от размеров объекта и деталей, которые необходимо изобразить. Характер этих деталей, кроме того, определяет применение света — проходящего или отраженного.
В идеальном случае остракоды должны быть показаны сбоку, со спинной и брюшной сторон, а точнее — с переднего и заднего краев. Если створки имеют различное строение, то они изображаются обе. Часто показывается и внутреннее строение створок. В то же время совершенно необходимо иллюстрировать сечения, пришлифованные поверхности створок или тонкие срезы.
Из-за малых размеров остракод их прикрепление и придание им определенного положения при зарисовке и фотографировании составляют целую проблему. Образец может быть прикреплен к игле, воткнутой в пробку, или другому материалу и ориентирован как это необходимо. Удовлетворительные результаты могут быть достигнуты при прикреплении раковины к кусочку плотной бумаги. Закрепленный экземпляр может безопасно перевозиться или храниться в микропалеонтологической камере, в которую вклеивается тонкая короткая полоска бумаги в качестве прокладки, предохраняющей экземпляр от повреждения при соприкосновении его со стенками камеры.
Паста, используемая для чистки шрифта пишущих машинок,— наиболее подходящее вещество для установки раковин в нужном положении. Экземпляр, отобранный смоченной кисточкой и помещенный на это вещество, прилипнет и останется ориентированным в нужной плоскости. На это вещество пе действуют хлористый аммоний и спирт, и оно не прилипает к раковине. Следует иметь в виду, что, если раковины остаются на этом веществе более двух дней, они пропитываются им, и участки прикрепления в дальнейшем нельзя будет равномерно опылить хлористым аммонием.
'Изучение в отраженном свете. Остракоды обычно изучаются в отраженном свете. Тонкие детали значительно лучше видны, когда образец опыляет
ся или окрашивается. Трибель 121] описал методы подготовки экземпляров для фотографирования.
Опыление хлористым аммонием. Босслер и Келлет [2] описывают прибор, который покрывает образец тонкой пленкой возгона хлористого аммония, получаемого от соединения соляной кислоты с аммиаком. Этот метод, однако, не всегда пригоден для микроскопических экземпляров, так как высокая влажность обычно приводит к тому, что налет NH4C1 имеет крупное зерно. Хессланд [7] описывает метод (он был усовершенствован в работах [4] и [5]) получения тонкозернистого возгона хлористого аммония. Упрощенный метод Хесслапда заключается в пропускании возгона хлористого аммония через 10-см отрезок стеклянной трубки (внутренним диаметром 2 или 3 мм) с небольшим отверстием на одном конце и наполняющийся порошком хлорида аммония через другой конец. Этот конец затем закрывается мягкой пробкой или алебастром. Когда трубка нагревается, струя хлористого аммония выпускается через маленькое отверстие. Пары могут быть направлены на образец, который покрывается тонкозернистой пленкой.
Опыление окисью магния. Образец покрывается тонкой пленкой окиси магния при окуривании дымом от сгорания ленты магния, удерживаемой пинцетом. Этот метод выгоден тем, что пленка сохраняется на образце до тех пор, пока опа не будет снята. (Предупреждение', свет, испускаемый горящим магнием, вреден для глаз, избегайте смотреть прямо на свет, применяйте темные очки.)
Окрашивание. Окрашивание выявляет мелкие детали строения раковин. Для этой цели используются различные сорта чернил или пищевых красок [1J. Зеленый малахит, растворенный в спирте, годится для окрашивания остракод из-за его быстрого высыхания. Эта краска может быть смыта спиртом.
Покрытие нитратом серебра. Левинсон [13] описывает технику покрытия остракод металлической пленкой азотнокислого серебра. Чистую раковину па ( ревают в течение 3 с, охлаждают до комнатной температуры и затем окрашивают 5°о-ным раствором нитрата серебра. После 15 секунд окрашивания остаток нитрата удаляют фильтровальной бумагой и высушивают над пламенем спиртовки в течение 1 мин, В результате образуется постоянная металлическая пленка, к сожалению, закрывающая поры каналов и мускульный отпечаток.
Изучение в проходящем свете. Мускульные отпечатки, поровые каналы и дупликатуру лучше всего изучать в проходящем свете методами, делающими створки прозрачными. Те же методы могут применяться и для наблюдения отдельных структур в отраженном свете.
Иногда помещения раковины в воду бывает достаточно для наблюдения структур в проходящем свете, но обычно употребляется глицерин или иммерсионное масло. Вагнер [22] выдерживает образцы с остракодами несколько часов в касторовом масле для повышения прозрачности створок. На раковинах. закрепленных в канадском бальзаме, некоторые структуры становятся более отчетливо видимыми, чем до помещения в бальзам. Наконец, вещество известковистых раковин может быть замещено флюоритом с помощью плавиковой кислоты [15]. Флюорит более прозрачен в воде и глицерине, чем кальцит. и на многих раковинах, замещенных флюоритом, более отчетливо видны мускульные отпечатки и краевые структуры.
Изучение пришлифованных поверхностей и шлифов. Сочленение створок, определенные типы замочных краев и дупликатуры остракод могут наблюдаться на пришлифованных поверхностях и в шлифах. Экземпляр закрепляется на предметном стекле канадским бальзамом, биопластиком или другой подходящей средой и шлифуется тем же способом, что и шлифы горных пород. Когда раковина пришлифуется до желательной плоскости, ее переворачивают и шлифуют другую сторону до получения сечения требуемой толщины. *
Можно восстановить структуру полной раковины остракоды путем изготовления серий пришлифованных поверхностей [12], изображения которых получают путем фотографирования или зарисовки на рисовальном аппарате. При пользовании канадским бальзамом экземпляр ориентируют зубочисткой или нагретой иглой. Структуру стенки раковины легче наблюдать, если она была окрашена перед закреплением в бальзаме. Краска проникает в материал раковины, поэтому ее внутренний край становится видимым.
Сильвестер-Брэдли [20] получил великолепные результаты при изучении стенок крупных тонких раковин, предварительно зарисовывая изучаемый экземпляр, который затем ломали иглой, а линию излома изображали на рисунке. После этого каждый фрагмент краем приклеивали к мазку трагаканта, а остальные края фрагмента изучали под микроскопом.
Измерения. Остракоды иногда трудно замерить из-за выпуклости их боковых створок, а также потому, что у многих родов выступает спинной или брюшной край. Разъединенные створки могут быть измерены по внутренней стороне. Если створки прикреплены замочным краем с помощью трагаканта к предметному стеклу, то стекло перевертывают и помещают для измерения в картонную камеру. Любой выбранный параметр, такой, как высота, наибольшая длина или замочная длина, может быть затем измерен с помощью окуляр-микрометра.
Полные раковины с прямым спинным или брюшным краем прикрепляют краями к предметному стеклу, при этом наибольшая длина, замочная длина и ширина измеряются обычным способом. Для того чтобы измерить высоту таких полных раковин и ширину одной створки, препарат устанавливают на край и фокусируют микроскоп на измеряемую плоскость. Препарат держат устойчиво и сохраняют его ориентацию параллельно линии зрения с помощью твердой подставки сзади. Раковины без прямых краев ориентируют для точных измерений с помощью двуциркульного гониометра Гольдшмидта [18].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Artusy R. L., Artusy J. С., The use of food coloring as a new technique for staining microfossils, J. Paleontology, 30, 969—970, 1 text-fig., 1956.
2. Bassler R. S., Betty Kellett, Bibliographic index of Paleozoic Ostracoda, Geol. Sec. America Spec. Paper 1, 500, 24 text-figs, 1934.
3. Beckmann von H., Verunreiningung von Mikroproben beim Schlammen, Palaont. Zeit-schr., 33, № 1/2, 124, 1959.
4. Branson E. B., Mehl M. G., Conodont studies, № 1, Conodonts from Hardin? sandstone of Colorado, from the Bainbridge (Silurian) of Missouri, from the Jefferson City (Lower Ordovician) of Missouri, Missouri Univ. Studies, 8, № 1, 1—72, 4 pls., 1 text-fig., 1933.
5. Cooper C. L., Ammonium chloride sublimate apparatus, J. Paleontology, 9, 357- 359, 2 text-figs, 1935.
6. Henbest L. G., The use of selective stains in paleontology, J. Paleontology, 5, 355—364, 1931.
7. Hessland I., Investigations of the Lower Ordovician of the Siljan district, Sweden 1. Lower Ordovician ostracods of the Siljan district, Sweden, Geol. Inst. Univ. Uppsala Bull., 33, 97—408, 126 pls., 1949.
8. Hoffmeister W. S., Sodium hypochlorite, a new oxidizing agent for the preparation of microfossils, Oklahoma Geol. Notes, 20, 34—35, 1960.
9. Howe II. U., Use of soap in the preparation of samples for micropaleontologic study, J. Paleontology, 15, 691, 1941.
10. Jekhowsky B., de, Une technique standard de preparation des roches pur Г etude des microfossiles organiques, Inst. Francaise Petrole., Rev., 14, № 3, 315—320, 1959.
11. Resting R. V., An instrument for cleaning small fossils, Michigan Univ. Mus. Paleontology Contr., 11, № 10, 193—199, 2 pls., 1954.
12. Resting R. V., Sohn I. G., The Paleozoic ostracod genus Alanella Boucek, 1936, J. Paleontology, 32, 517—524, pl. 78, 3 text-figs, 1958.
13. Lsvinson S- A., The Triebel technique for staining ostracods, Micropaleontologist, 5, 27, 1951.
14. Рокоту Г., Grundziige der Zoologischen Mikropalaontologie, Deutsche Verlag Wiss., Berlin, 1, 582, 549 text-figs, 1958.
15. Sohn I. G., The transformation of opaque calcium carbonate to translucent calcium fluoride in fossil Ostracoda, J. Paleontology, 30, № 1, 113—114, pl. 25, 1956.
16. Sohn I. G., Cleaning ostracod valves with ultrasonic vibrations (abs.), Geol. Soc. America Bull., 71, 1982, 1960.
17. Sohn I. G., Techniques for preparation and study of fossil ostracods, in Moore R. C., ed.. Treatise on invertebrate paleontology, Part Q, Arthropoda 3, Geol. Soc. America and Univ. Kansas Press, 64—70, 1961.
18. Sohn I. G. Stratigraphic significance of the Paleozoic ostracod genus Coryellina Brad-gield, 1935, J. Paleontology, 36, 1201—1213, pl. 167, 3 text-figs, 1962.
19. Sohn I. G., Lower Tertiary ostracods from Western Pakistan with a section on the preparation and study of Ostracoda, Pakistan Geol. Survey, Mem. Paleontologia Pakistanica, 3, pt. 2 (» печати).
20. Sylvexler-Bradley P. C., The shell structure of the Ostracoda and its application to their paleontological investigation, Ann. Mag. Nat. Hist., ser. 11, 8, 1—33, 18 text-figs, 1941.
21. Triebel E.. Ostracoden, in Hugo Freund, ed., Handbuch der Mikroskopie and der Technik, 2, pt. 3, 193—23G, 8 pls., 1958.
22. Wagner C. W., Snr les ostracodes du Quaternaire Recent des Pays-bas et leur utilisation dans I’etude des depots Holocenes, The Hague, Mouton Co., 1—259, 1957.
23. Witwicka E., Bielecka W., Styk O., Sztejn J., The methods of working out microfossils, Poland Inst. Geol., Bull., 1—156, 1 pl., 68 text-figs, 1958.
БРАНХИОПОДЫ
II. Тэш
Геологический факультет Уичитского университета, Уичито, Канзас
Остатки ископаемых жаброногих использовались при расчленении каменноугольных разрезов Европы, пермских толщ Северной Америки (формация Леонард) и мезозойских отложений Азии. Они также применимы для решения многих других важных вопросов. В частности, эти остатки могут дать важные сведения по некоторым аспектам эволюции ракообразных вообще [17]. По остаткам жаброногих в ряде случаев можно получить данные по палеолимнологии, а именно о глубине озер, температуре, солености, pH и Eh воды и донных илов. Кроме того, по остаткам этих ракообразных иногда можно определить сезонные изменения, происходившие в палеозойских водоемах. Наконец, отложения, заключающие остатки конхострак, представляют собой «чувствительные часы», по которым можно определить «месяцы» геологического прошлого [15].
Подкласс ракообразных Branchiopoda (жаброногие) составляют семь отрядов. Остатки представителей трех отрядов известны только в ископаемом состоянии. Семь отрядов можно разделить на три большие группы (надотряды). Группа I: Acercostraca (девон), Kazacharthra (юра) и Notostraca (кар-бон — ныне); группа II: Conchostraca (девон) и Cladocera (олигоцен — ныне); группа III: Anostraca (карбон — ныне) и Lipostraca (девон). Каждая из этих групп рассматривается ниже более подробно. Особое внимание будет уделено вопросу, как и где производить поиски определенных видов ископаемых бранхиопод.
ACERCOSTRACA, KAZACHARTHRA И NOTOSTRACA
Ископаемые, относящиеся к отрядам этой группы, характеризуются хитиновым дорсальным щитом (головогрудь) и/или тельсоном и супраапаль-ной пластинкой. Иногда только по отпечатку какой-то части скелета можно определить потострак (как, например, в случае с Triops beedei из пермских отложений Оклахомы).
Потостраки имеют размер 30 мм или менее. Наибольшее число современных представителей рода Triops можно найти в мелких высохших впадинах приблизительно 6 м в диаметре, бывших раньше водоемами. Поскольку потостраки — зарывающиеся организмы и населяют временные водоемы, распространение дорсальных щитов ископаемых потострак приурочено к горизонтальным плоскостям напластования тонких глинистых сланцев и аргиллитовых песчаников. Трусгейм [18] обнаружил тысячи фрагментов представителей рода Triops в маломощной зоне зеленых глин и песчаников верхнего триаса ФРГ.
Два современных рода нотострак Triops и Lepidurus имеют близких морфологически ископаемых представителей. Виды Lepidurus известны из триаса Южной Африки, нижнемеловых отложений Туркестана и плейстоцена Англии. Виды рода Triops наиболее часто встречаются в некоторых разрезах карбона и триаса Европы.
Нижнедевонские сланцы Америки, аналогичные хупсрюкским слоям ФРГ. вероятно, содержат также и близких ацеркострак рода Vachonia [7]. Нижнеюрские отложения (например, распространенные в юго-западной части Вайоминга) могут содержать обильные скопления бранхиопод. В нижнеюрской толще Казахстана, в серых сланцевых гипсоносных глипах заключены многочисленные щиты, тельсоны и отдельные части скелета представителей Kazacharthra [11]. Слой с остатками жаброногих в Казахстане представлен угленосными отложениями, содержащими характерный комплекс растений, насекомых и конхострак. По-видимому, разрезы юрских глинистых толщ, в которых имеются угленосные и эвапоритовые горизонты, наиболее благоприятны для поисков остатков бранхиопод.
КОНХОСТРАКИ И КЛАДОЦЕРЫ
Ископаемые конхостраки представлены в основном левыми или правыми створками, вогнутыми, сплющенными и/или сломанными. Многочисленные створки обычно встречаются лежащими одна на другой. Их отпечатки хорошо видны на плоскостях напластования топких аргиллитов и глинистых известняков. Мезозойские конхостраки часто представлены полыми внешними отпечатками створок или внутренними отпечатками. Нередко тоже на плоскостях напластования бумажных и тонкослоистых глинистых сланцев сохраняются первично хитиновые уплощенные створки конхострак.
Современные конхостраки населяют временные водоемы любого размера — от луж до больших прудов. Они обильны также в изолированных впадинах, заполняемых водой лишь при разливах рек. Многие ископаемые формы, видимо, населяли такие же мелкие водоемы. Они обитали главным образом в краевых мелководных зонах водоемов на глубине лишь несколько сантиметров.
Однако в прошлом существовали конхостраки, которые обитали в морских условиях. Такие конхостраки отмечаются в девоне ФРГ, где их остатки захоронялись вместе с морскими остракодами, а также в карбоне этой страны, где они фоссилизировались совместно с трилобитами. Каменноугольные отложения Ирландии содержат представителей Limnestheria ardra, которые, несомненно, населяли эстуарии. Девонские конхостраки типа Rhabdostichus Уи.тлистоупского бассейна в США [20] обитали, очевидно, в солоноватовод-
иых водоемах, а также в нормально морских условиях. Копхостраки Северной Америки с карбона до триаса обитали в пресноводных и солоноватоводных бассейнах. Это устанавливается по сопутствующим флористическим и фаунистическим комплексам.
В Евразии известны многочисленные меловые конхостраки. Однако американские формы этого возраста пока еще не найдены. Ребристые конхостраки (вымершая группа, называемая леайидами) распространены в верхнепалеозойских отложениях Европы и Северной Америки. Они важны для стратиграфических и палеоэкологических построений [9, 14, 5].
Мезозойские (в особенности юрские и меловые) отложения Америки представляются наиболее многообещающими для поисков в них ископаемых конхострак. Для этой цели лучше всего опробовать слои, содержащие ископаемые растения и/или насекомые, угли и эвапориты [6, 10].
Любопытно, что ни на одном континенте еще не обнаружены ископаемые кайнозойские копхостраки. хотя несомненно, что современные представители этих ракообразных происходят от плейстоценовых и доплейстоценовых предков. Очевидно, поиски таких ископаемых следует проводить в прослоях, заключающих остатки растений и насекомых, а также в угленосных и эвапоритовых толщах (в особенности в эвапоритах, переслаивающихся с глинами).
Ископаемые кладоцеры в основном известны из совсем молодых верхнечетвертичных отложений [3]. Однако имеются сведения о находках кладоцер из более древних слоев. Их остатки известны из олигоцена, а недавно были отмечены в озерных отложениях миоценовой формации Гумбольдт в США [1]. Свернутые хитиновые одностворчатые раковины кладоцер кажутся двустворчатыми сбоку. У некоторых видов створка имеет часть, называемую эфиппи-ем, которая содержала два яйца. Эти части могли отделяться от створок при некоторых условиях (таких, например, как замерзание или высыхание) и образовывать скопления вдоль берегов.
Современные и ископаемые кладоцеры — обитатели разнообразных пресных и солоповатоводных водоемов. В настоящее время они поселяются на прибрежной растительности рек и озер, в болотах, они очень многочисленны в заиленных и тинистых прудах, как в постоянных, так и в пересыхающих водоемах. Некоторые виды живут в мелких канавах рисовых полей. Известно несколько морских видов [17].
Помимо эфиппий, в четвертичных отложениях могут быть обнаружены следующие части скелета кладоцер: целые пустые створки, головные щиты, отдельные абдомены, мандибулы, клешни, щетинки. Эти части достаточно обычны в колонках донных осадков современных озер, где они встречаются вместе с пыльцой, спорами и диатомеями [13].
Нет смысла искать остатки ископаемых кладоцер в палеозойских и мезозойских отложениях, так как имеющиеся современные данные позволяют предположить, что первые представители отряда появились в послемеловое — доолигоценовое время [16]- Однако в миоценовых и четвертичных озерных отложениях находки кладоцер могут быть значительно более частыми, если полевые геологи будут знать, как искать и распознавать их.
АНОСТРАКА И ЛППОСТРАКА
В литературе имеется очень мало сведений об ископ аемых аностраках. Тем пе менее эти немногие опубликованные открытия представляют огромный интерес. Самая древняя находка анострак, известная в настоящее время, происходит из верхнедевонских отложений ФРГ [19]. Они известны также из каменноугольных отложений ФРГ и Англии, а также из кайнозоя Англии и США [12].
Обычно целиком или частично сохраняются головной щит, сегментированное тело и придатки. Эти остатки обычно встречаются в озерных аргил
литах и глинистых известняках. Палмер обнаружил остатки анострак в известковых конкрециях, связанных с прослоями боратов. Сами конкреции приурочены к горизонтам коричневых бумажных тонкослоистых алевролитов и к маломощным прослоям известняков.
Аностраки обычно встречаются совместно с остатками растений и насекомых [8]. Поэтому в любых отложениях кайнозоя, содержащих остатки насекомых, следует искать анострак. Остатки последних могут быть обнаружены при внимательном осмотре плоскостей напластования глин, известняков и т. д. Как уже было отмечено, угленосные и эвапоритовые толщи также являются возможными местонахождениями.
Современные аностраки развиваются в небольших временных водоемах, вода которых имеет щелочную реакцию. Дождевые лужи и временные водоемы. образовавшиеся при таянии снега и льда, наиболее благоприятны для обитания анострак [2].
Липостраки пока известны только из толщи среднедевонских кремнистых сланцев Рини в Шотландии. Их остатки связаны с окремненными отложениями торфяников. Детальные сведения по палеоэкологии и палеонтологии липострак приводятся Тэшем [14]. Все мягкие части тела и все стадии роста этих ракообразных, у которых отсутствовал панцирь, отпечатались в прослоях углистых кремнистых сланцев Рини. Плитка этих сланцев, покрытая тонким слоем какого-либо масла и изученная под микроскопом, дает почти столько же деталей, сколько можно получить при изучении современных ракообразных. Открытие Lipostraca принесло важные сведения об эволюции ракообразных. В сланцах Рини вместе с липостраками заключены многочисленные остатки паукообразных и растений, включая грибы.
Хотя маловероятно нахождение новых липострак в девонских отложениях Америки и Европы, следует уделять особое внимание толщам углистых и богатых органикой кремнистых сланцев, кремнистых песчаников, содержащих углефицированный материал, а также окремненным торфяникам и глинам, связанным постепенными переходами с кремнистыми породами. В подобных породах возможны находки других жаброногих (в частности, протоли-пострак).
ДОДЕВОНСКПЕ ОТЛОЖЕНИЯ
Имеющиеся сведения указывают на адаптивную радиацию бранхиопод в течение силурийского периода, которая привела к возникновению в девоне трех отрядов: Conchostraca, Anostraca и Acercostraca [17]. Поэтому именно силурийские отложения любого региона мира могут содержать весьма важные данные по эволюции бранхиопод и ракообразных вообще.
Вполне вероятно, что силурийские бранхиоподы были преимущественно морскими формами. Следовательно, морские отложения силура (и особенно мелководные прибрежные фации, частично также солоноватоводные фации) представляют наиболее благоприятный объект для поисков этих ископаемых. Можно ожидать их нахождения в сообществе с такими морскими организмами, как трилобиты, остракоды и моллюски.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dickinson К., Sivain F. №., Ostracoda and Cladocera of the Late Tertiary Humboldt Formation, northeastern Nevada (abs.). S.E.P.M. Program (Denver), 91, 1961.
2. Dexter R. IF., Anostraca, in Ward II. B., Whipple G. C., eds., Freshwater biology (2nd ed., edited by Edmondson W. T.), 558—570, 1959.
3. Frey D. G., The late glacial cladoceran fauna of a small lake, Archives Hydrobio logy, 54, 14—270, pls. 35—41, 113 text-figs. 6 tables, 1958.
4. Frey D. G., Cladocera from the Eemian Interglacial of Denmark, abs., G.S.A. Program (Denver), 100, I960.
5. Gufhorl Р., Die Arthropoden aus dem Carbon und Perm des Saar-Hahe-Pfalz Gebietes, Berlin, Preuss. Geol. Landesanst. Abh., N.F., № 164, 3—219, pls. 1—30, 1934.
6. Kobayashi T., Fossil estherians and allied fossils, J. Faculty Sci., Univ, of Tokyo, 9, soc. 2, pt. 1, 1—192, 30 text-figs, 1954.
7. Lehmann IF. M., Vachonia rogeri, n. gen., n. sp., ein Brancbiopod aus dem untor-de-voiiisclien Huusriickschiefer, Palaont. Zeitsclir., 29, 126—130, pls. 11, 12, text-figs 1, 2, 1955.
8. Mathias P., Biologic des Crustaces Phyllopodes, Paris, Hermann et Cie, 10G, 8 text-figs. 1937.
9. Mitehell J., Descriptions of new species of Leaia, Linnean Soc. New South Wales, 1, pt. 5. 438—447, pls. 51 — 53, 1925.
10. II оком-алое 11. II., Листоногпе ракообразные верхней юры п мела Монголии, Тр. Налеопгол. ин-та, 48, 7—124, 1954.
11. Xoroiilov N., Un nouvel ordre d’Arthropodes particuliers, Kazacharthra du Lias des monts Ketmen, Kazakhstan, W.E., U.S.S.R., Soc. Geol. de France Bull., ser. G, 7, 171 —184, pls. 14. 15, 1957.
12. Palmer A. H., Bassett A. M., Non-marine Miocene arthropods from California, Science, 120, 228—229, 1954.
13. Strain К. M.. Stratigraphy of lake deposits in central and northern Minnesota, Am. Assoc. Petrol. Geol. Bull., 40, 600—653, 29 text-figs, 1956.
14. Tasch P., Flora and fauna of the Rhynie Chert, a paleoecological reevaluation of published evidence, Univ, of Wichita Bull., 32, Univ. Studies № 36, 1—24, text-figs 1—7, app. 1, 2, 1957.
15. Tasch P., Paleolimnology, Part II, Harvey and Sedgwick Counties, Kansas, stratigraphy and biota, J. Paleontology, 35, 136—865, pls. 97—98, 6 text-figs, 1961.
16. Tasch P., Evolution of the Branchiopoda, Harvard Mus. Comp. Zool. Bull., 1962.
17. Tasch P-, Branchiopoda, in Moore В. C., ed., Treatise on invertebrate paleontology, Kansas Univ. Press, 1962.
18. Trnsheim F-, Triopsiden (Grust. PhylL) aus dem Keuper Frankens, Palaont. Zeitsclir., 19, 198—21<5, pls. 13—14, 10 text-figs, 1938.
19. Van Straelen Г., Gilsonicaris rhenanus, n. gen., n. sp., Branchiopode Anostrace de I’Eode-vonien du Hunsruck, Mus. Royale d’Histoire Nat. de Belg. Bull., 19, № 56, 1—10, 1 ph, 1943.
20. Wilson J. L.. Stratigraphic position of the Upper Devonian branchiopod Rhabdostichus in the Williston Basin, J. Paleontology, 30, 959—980, 1956.
КОНОДОНТЫ
Ч, Коллинсом
Геологическая служба штата Иллинойс, Урбана
Конодонты — очень мелкие зубообразные микроокаменелости, которые могут иметь форму конуса, стержня, листа или пластинки, сложенных концентрическими прослоечками или продольными угловатыми волокнами метафосфата кальция. Размеры конодонтов изменяются от долей миллиметра до более чем 4 мм. Если конодонты не подвергались каким-либо изменениям, то они характеризуются янтарно-коричневым цветом с воскообразным блеском и некоторой прозрачностью. При наличии изменений их цвет переходит от просвечивающего серого через непрозрачный белый цвет до непрозрачного черного.
биологическая природа конодонтов неизвестна [12, 11]. Однако их форма, внутренняя структура и состав дают возможность предположить, что они были твердыми частями мягкотелых примитивных позвоночных. Эти окаменелости настолько широко распространены в морских палеозойских породах [7] и настолько независимы от фаций, что можно почти наверное
предположить, что они являются остатками пелагических (по всей вероятности, пектонных) организмов. Вследствие того что конодонты обладают высокой стойкостью к химическому выветриванию, они могут оказаться переотложенными в более молодых отложениях и таким образом смешаться с более молодыми фаунами.
Конодонты редко обнаруживаются при полевых работах, хотя в некото рых ранних работах отмечается, что авторы собирали их с использованием ручной лупы [10, 14]. В тех случаях, когда конодонты различимы невооруженным глазом, они обычно очень обильны и располагаются по плоскостям напластования или, если их количество очень велико, в виде тонких прослоев. На плоскостях напластования черных сланцев они сами или их слепки выглядят как блестящие черные зерна или же, если они подверглись окислению, как мелкие белые зубоподобные тельца, различающиеся на темном фоне. В сравнительно светло окрашенных породах конодонты выглядят как темные зерна неправильной формы, отражающие свет от поверхностей излома.
В соответствии с современной практикой сбора конодонтов отбираются штуфы пород, в которых предполагается их наличие. Эти штуфы в лабораторных условиях разрушают и из них выделяют конодонты. Таким образом, собирающий должен заранее обладать определенными знаниями, на основании которых он мог бы предположить, в каких породах должны быть конодонты, и составить план сбора образцов с определенной площади и в заданном стратиграфическом интервале.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОНОДОНТОВ
Существуют два ложных представления о распространении конодонтов: первое — что они чаще всего находятся в сланцах; второе — что они встречаются в наибольших количествах в черных сланцах. Как будет видно в дальнейшем, и то, и другое неправильно.
Конодонты в довольно больших количествах могут быть найдены почти в любых породах морского генезиса в диапазоне от верхнего кембрия до среднего триаса. Почти все известняки, доломиты и сланцы (обычно за исключением черных сланцев), содержащие конодонты, подвергают воздействию керосинового растворителя или кипячению в кислоте [1—3, 11, 13, 7, 9|, причем в большинстве случаев обработка проб производится в течение нескольких часов. Известковые и аргиллитовые песчаники также могут обрабатываться подобным образом, однако при этом число добываемых экземпляров конодонтов оказывается меньшим. В настоящее время нет распространенной методики обработки «черных» сланцев, с помощью которой удавалось бы выделять конодонты без их разрушения.
ОБИЛИЕ КОНОДОНТОВ
За прошедшие несколько лет палеонтологи Геологической службы штата Иллинойс обработали несколько тысяч образцов пород, содержащих конодонты, и за последние пять лет сделали ряд сообщений о количестве и видах пород, подвергавшихся обработке, и о числе обнаруженных конодонтов. Эти данные, основанные главным образом на образцах силурийских, девонских и нижнекаменноугольных пород центральной части США, а также на нескольких сотнях образцов пород палеозоя западной и восточной части США и юго-западпой Канады, показывают, что более, чем в половине всех образцов, подвергавшихся исследованию, присутствует значительное количество конодонтов.
Образцы известняка. Из всех видов обработанных пород известняки оказались наиболее продуктивными. Так, например, более чем 85% образцов
нижнекамеппоугольных известняков дали по крайней мере по 10 конодонтов на 1 кг породы. Из некоторых образцов пород было добыто более 100 экземпляров на 1 кг. Из всех 70 последовательных образцов, относившихся к среднему девону, взятых в одном обнажении, были выделены конодонты, причем 75/6 из них дали более чем 15 экземпляров па 1 кг, а в некоторых образцах было более чем 100 экземпляров на 1 кг. Из этого разреза было получено более 5000 экземпляров, что следует считать средним, а не исключительным числом. Необходимо, однако, отметить, что в продуктивности известняков отмечались частичные отклонения. Из некоторых мелкозернистых известняков, таких, как, например, верхнедевопские известняки Луизианы и нижнекаменноугольные известняки формации Маккрейни (в долине Миссисипи), которые, очевидно, образовались в результате быстрого химического осаждения, получено пе более 5 конодонтов на 1 кг породы.
Вообще в наибольших количествах эти окаменелости содержатся в органогенно-обломочных известняках. Оолитовые известняки могут содержать или не содержать определимые конодонты, поскольку экземпляры в них обычно сильно окатаны.
Образцы сланцев. Изобилие конодонтов в слоистых толщах иногда просто поразительно. Известны случаи, когда удавалось выделить до 1000 экземпляров из 1 кг сланцев. Однако такие местонахождения встречаются редко, причем слои с обилием конодонтов, как правило, чередуются со слоями, в которых их мало или вовсе нет. Следует сказать, что сланцы не дают такого постоянства выхода конодонтов, как известняки, причем средний выход у них оказывается даже более низким. Однако вследствие более легкой обрабатываемости сланцев, а также из-за того, что они в течение многих лет считались основным источником конодонтов, очень большое количество экземпляров в свое время было получено именно из сланцев, причем наибольшее количество конодонтов было собрано из серых, зеленых, коричневых и темпо-желтых сланцев.
Красные морские сланцы типа тех, которые слагают нижпекаменно-угольпую формацию Ферн-Глен (шт. Миссури), содержат многочисленные экземпляры. В то же время пресноводные и солоноватоводные красные сланцы (например, сланцы, встречающиеся в серии Честер) их совершенно не содержат.
Интенсивно темно-коричневые или серые сланцы, которые обычно называются черными, в течение долгого времени считались самыми лучшими источниками конодонтов. В действительности же оказывается, что они наиболее бедны ими. Указанное мнение возникло вследствие того, что хорошо известные фауны описаны Ульрихом и Басслером [14], Худдлом [10], Бренсоном и Мелом [4] именно из таких литологических разностей. В то же время первые две из этих фаун были обнаружены на плоскостях напластования черных сланцев, а третья в основном в серо-зеленых сланцах.
Доломиты. Хотя число образцов доломита, подвергавшихся обработке, значительно меньше, чем проб известняков, обработка нескольких сотен силурийских, девонских и пижпекаменноугольных образцов доломитов показала, что конодонты в них распределены менее равномерно и присутствуют в меньшем количестве, чем в известняках и сланцах. Такое различие отчасти объясняется трудностями при обработке доломитов, менее растворимых, чем известняки. Кроме того, осадок обычно оказывается засоренным доломитовыми ромбами, полное удаление которых с помощью тяжелых жидкостей оказывается затруднительным. В то же время следует отметить, что конодонты довольно часто встречаются в доломитах и их число зачастую превышает 50 па 1 кг.
Песчаники и алевритовые породы. Количество конодонтов в песчаниках и алевритовых породах изменяется по целому ряду причин. Рыхлые известковые и аргиллитовые песчаники относительно легко подвергаются разложе-
пию. Сильно отвердевшие и кварцитовые песчаники не могут быть в достаточной степени растворены ничем, кроме плавиковой кислоты, которую нельзя использовать в обычных условиях. Поэтому в известной мере количество получаемого материала зависит от характера обработки. Кроме того, концентрация конодонтов определяется и первичными условиями и прежде всего темпом накопления песчаниковых толщ. Например, лагунные пески, осаждавшиеся медленно в течение длительных промежутков времени, часто содержат обильную фауну. Наоборот, пески побережий, проливов и мелководий, накапливавшиеся сравнительно быстро, даже будучи морскими образованиями, содержат мало конодонтов.
В заключение можно сказать, что известняки являются наиболее благоприятной породой для сбора конодонтов. Здесь их распределение более равномерное, чем в других типах пород, а среднее число экземпляров больше. Экземпляры из известняков обычно лучше сохраняются, имеют меньше трещин и более чистые. Большинство сланцев разлагается легче, чем известняки, в результате чего из некоторых слоев можно получить обширные коллекции. Распределение конодонтов в сланцах неравномерное, и средний выход экземпляров на 1 кг сланцев ниже, чем в известняках. В песчаниках и алевритах конодонты встречаются лишь спорадически и обычно в малых количествах.
Стратиграфическое распределение конодонтов и зависимость встречаемости от литологии свидетельствуют о том, что животные, часть тела которых представляют конодонты, обитали и были одинаково многочисленными в палеозойских и раннемезозойских морях. Кроме того, очевидно, что скорость накопления осадков определяла их распространение. Фации морского дна, вероятно, были менее важным фактором контроля распространения этих •остатков.
МЕТОДИКА СБОРА КОНОДОНТОВ
Образцы, предназначенные для выделения конодонтов, должны последовательно отбираться из непрерывных или почти непрерывных разрезов. Коллекции из несопоставленных, коротких стратиграфических интервалов или изолированных обнажений в настоящее время уже не могут считаться достаточными для таксономических или биостратиграфических определений. Исключением являются, разумеется, коллекции для получения сравнительного материала или для сопоставления с хорошо изученными ранее разрезами.
Большие, соотнесенные друг с другом коллекции, имеющиеся в настоящее время, свидетельствуют, что таксоны конодонтов нельзя считать обоснованными, пока не установлены их филогенетические связи, внутривидовая и межвидовая изменчивость. Биостратиграфические зоны, корреляции и определения возраста также нельзя считать установленными, пока не известны комплексы этих остатков из ниже и выше залегающих горизонтов.
По этим причинам любое изучение конодонтов (за исключением сбора сравнительного материала) следует основывать на заранее определенном плане отбора образцов. План должен позволять производить отбор в достаточном объеме как по площади, так и по разрезу. При этом, конечно, материал должен быть документирован таким образом, чтобы была обеспечена возможность повторных сборов последующими исследователями. В настоящее время многие вопросы распространения конодонтов остаются нерешенными. Рассмотрение неполных разрезов и частично изученных фаун тормозит развитие наших знаний по биостратиграфии конодонтов и использование их для палеогеографических построений.
ПЛАН СБОРА КОНОДОНТОВ
Предлагаемый план сбора образцов для выделения конодонтов состоит из трех этапов:
1. Рекогносцировка. Непрерывное бороздовое опробование наиболее протяженных и хорошо обнаженных разрезов с обязательным охватом всех литолого-стратиграфических горизонтов.
2. Избирательное повторное опробование. В прослоях с. обилием Конодонтов проводят повторное опробование для обеспечения представительности коллекций.
.4. Валовой повторный сбор. Повторный сбор больших количеств материала из тех частей разреза, где ископаемые сравнительно редки, но имеют особое значение.
РЕКОГНОСЦИРОВОЧНЫЕ СБОРЫ
Распределение местонахождений скоплений конодонтов. При рекогносцировочных сборах особое внимание уделяется тщательному опробованию нескольких наиболее полных и хорошо обнаженных разрезов, имеющихся в пределах изучаемой площади. Географическое расположение не является столь важным фактором, как достаточная представленность фаций, отдельных пачек или формаций изучаемого стратиграфического интервала. В процессе рекогносцировочного опробования определяется общая фаунистическая характеристика разрезов, выясняются типы пород с низким содержанием или отсутствием конодонтов и, наоборот, устанавливаются горизонты, богатые конодонтами. В результате проведения рекогносцировочного опробования намечаются участки для избирательных повторных сборов.
Распределение образцов. Методика отбора образцов при проведении рекогносцировочных исследований определяется мощностью стратиграфического разреза, подлежащего изучению, наличием средств и временем, которым располагают для сбора образцов и обработки полученных материалов.
В тех случаях, когда стратиграфическая колонка сравнительно маломощная, как, например, в центральной части США, где мощность отложений, вскрытых обнажениями или скважинами, редко превышает 60—100 м, рекомендуется непрерывное бороздовое опробование. Принятая методика позволяет обрабатывать значительное количество материала в сравнительно небольших лабораториях, причем 100 или 200 образцов (80—160 кг) на один разрез не считается чрезмерным.
В мощных стратиграфических разрезах (около нескольких сотен метров) распределение 100—200 образцов должно быть таким, чтобы при этом была получена .максимальная информация. В разрезах, сложенных в основном известняками, конодонты распределены довольно равномерно по всему разрезу; в этом случае отбор образцов бороздовым способом дает наилучшие результаты. В песчаниках, сланцах или алевритах конодонты обычно распределены неравномерно. Поэтому целесообразно отбирать больше образцов па границах пачек и слоев или на тех участках разреза, которые требуют особого внимания. Так, например, если 100 образцов — максимум, который может быть отобран за имеющееся в распоряжении исследователя время, а в разрезе мощностью 330—350 м имеется пять границ формаций, то 10 сложных бороздовых проб, располагающихся выше и ниже каждой из границ формаций, должны обеспечить получение оптимального результата.
Особое внимание при осуществлении рекогносцировочного опробования необходимо уделить географической и стратиграфической привязке собираемого материала.
Во всех случаях, если представляется возможность, на обнажениях следует наметить постоянные реперы (если породы мягкие, то можно применять колЬя); точно так же и на кернах в кернохрапилищах полезно нанести
постоянные метки. Абсолютно необходимо, чтобы сборщик имел возможность, если это потребуется, повторно отобрать любой отдельный образец.
Интервал отбора образцов. Образцы, отбираемые при рекогносцировочных сборах, должны быть последовательного бороздового типа. При отборе их оказываются представленными каждые 2,5 см обследуемого интервала. В тех случаях, когда естественные слои имеют мощность не менее 2 м, каждый образец может представлять один слой или любой более маломощный интервал разреза. Когда слои более мощные или же когда разделение па слои не так важно, как, например, в разрезах сланцевых толщ, тогда могут оказаться необходимыми интервалы в 1—2 м. В особых случаях полезными оказываются интервалы в 2,5—3 м, однако при этом следует учитывать воз можпое перемешивание остатков, различающихся по виду и возрасту.
Размеры образцов. Накопленный опыт сбора образцов для выделения конодонтов показывает, что образец весом 2 кг оказывается вполне достаточным для проведения как биостратиграфических, так и таксономических исследований. Холщовый мешочек размером 17,5;- 30 см вмещает несколько более 2 кг. Сборы из отложений среднего палеозоя выявили, что более половины образцов подобного веса содержат в среднем от 10 до 20 конодонтов. Такое количество экземпляров более чем достаточно при рекогносцировочных сборах и для определения возраста, когда последовательность фаун хорошо известна.
В зонах, где концентрация конодонтов превышает один экземпляр на 1 кг породы, существует большая вероятность обнаружения в образце весом 2 кг по крайней мере одного экземпляра. Это же позволяет сборщику не останавливаться на горизонтах с малой концентрацией конодонтов и направить свои усилия исключительно на зоны, представляющие особый интерес. |
ИЗБИРАТЕЛЬНОЕ ПОВТОРНОЕ ОПРОБОВАНИЕ
После проведения рекогносцировочного сбора образцов и их обработки, когда выявлены зоны с низким, средним и высоким содержанием экземпляров. обычно оказывается необходимым провести повторный сбор образцов в зонах с обилием конодонтов. Это делается для увеличения объема коллекции, с тем чтобы опа представляла весь фаунистический комплекс. Обильный материал позволяет надежно определить процентное соотношение различных родов и видов, а ташке установить межвидовую изменчивость наиболее важных видов. На этом этапе исследования по повторяемости результатов представляется также возможность проверить данные первоначального сбора.
Образцы для повторного сбора должны иметь вес 2 кг, причем они обычно отбираются через интервалы около 15 см или меньше на участках, заключающих много экземпляров. Такой отбор, обеспечивая представительность коллекции, выявляет вариационную амплитуду содержания конодонтов в горизонтах их скопления. Эти горизонты могут позднее оказаться весьма ценными для детальных таксономических исследований.
ВАЛОВОЙ ПОВТОРНЫЙ СБОР
В ходе детального изучения конодонтов возникает ряд таксономических и стратиграфических вопросов, решение которых требует обработки большого материала. Обычно эти проблемы должны разрешаться посредством повторного исследования частей разреза, где находок было очень мало. Накопленный опыт показывает, что для решения вопроса о стратиграфической границе необходимо собрать и обработать по 160—200 кг каменного материала из одного слоя. В тех случаях, когда пе удается получить ответ на основании изу’/Рния одного разреза, поиск фауны надлежит проводить в близлежащих разрезах.
ОТБОР ОБРАЗЦОВ КЕРНА
Материал кернов, как правило, невосполним, и поэтому его следует разделить на ряд последовательных проб. Образец в 250 г считается минимальной навеской для эффективной обработки.
При длине керна порядка 35 м или более рекомендуется интервал отбора в 0,35—0,70 м. При этом всегда следует помнить, что после обработки образцы могут быть объединены, но не подразделены.
ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Конодонты особенно хорошо сохраняются в продуктах выветривания пород. Поэтому для предотвращения загрязнения проб рекомендуются дополнительные меры. Недопустимо повторное использование мешочков для образцов. Перед отбором каждой пробы необходимо очищать инструменты (кирки, совки, лопаты и др.). Мешочки с пробами следует плотно завязывать. При загрязнении уже взятой пробы (прокол, разрыв мешочка) ее следует выбросить.
При опробовании обнажений отбор образцов проводится снизу вверх, с тщательной очисткой от делювия рабочих участков склона. Поскольку конодонты обычно скапливаются в продуктах выветривания пород, пробы надлежит брать только из свежих обнажений (сколов). Опасность загрязнения особенно велика при отборе проб из выходов сланцев, где действуют вода и оползание. В таких участках необходимо подкапывать склон на глубину не менее 0.5—1 м. Плоских участков в основании глинистых склонов следует избегать, так как на них перемещенный материал от коренного отличить очень трудно, а возможность его наличия здесь велика.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Beckman II., The use of acetic acids in micropaleontology, Micropaleontologist. 6, 39, 1952.
2. Beckman JI., Arbeitstechniken und Erfahrungen der Mikropalaontologie in Palaozoikum, in Freund II.. ed., Handbuch der Mikroskopie in der Technik, Frankfurt, M., 2, pt. 3, 147—165, 1958.
3. Bischoff G., Ziegler W., Die Conodontenchronologie des Mitteldevons und des ticfsten Oberdevons, Hess. Landesamt. Bodenf., Abh., 22, 1—136, pls. 1—21, 1957.
4. Branson E. B., Mehl M. G., Conodonts from the Grassy Creek shale of Missouri, Univ. Missouri Studies, 8, 171—259, pls. 13—21, 1934.
5. Branson E. B-, Mehl M. G-, Condont studies number 1, Univ. Missouri Studies, 8, 1—72, pls. 1—4, 1933.
6. Collinson C-, Techniques for the collecting and processing of conodonts, Illinois Geol. Survey Circular 343, 1—16, 1963.
7. Collinson C-. Rexroad С. B-, Scott A. J., Abundance and stratigraphic distribution of Devonian and Mississippian conodonts in the upper Mississippi Valiev, J. Paleontology, 33, 692—696, 1959.
8. Ellison S. P., Jr., Annotated bibliography and index of conodonts, Univ. Texas Publ., 621(1, 1—128, 1962.
9. Hass IP. II., iliintzschel IP., Fisher D. IP., Howell B. F., Rhodes F. H. T., Miiller K. J., Moore R. C., Conodonts, conoidal shells of uncertain affinities, worms, trace fossils and problematic», in Treatise on invertebrate paleontology, Part W, Miscellanea, Wl-W259, 1962.
10. Huddle J. 1Г., Conodonts from the New Albany shale of Indiana, Bull. Am. Paleont. (Paleont. Res. Inst.), 21, .V 72, 1—136, pls. 1—12, 1934.
11. Miiller K. J.. Zur Kenntnis der Conodonten-Fauna des europaischen Devons, 1 — Die Gatlung Palmatolepis, Senckenbergischen naturf. Gesell., Abh., № 494, 1 — 68, pls. 1—11, 1956.
12. Rhodes F. II. T,, The zoological affinities of the conodonts, Biol. Rev., 29, 419—452, 1954.
13. Thursch II., Eiu neues Verfahren zur Preparation von Kalkproben mit Essigsaure, Neues Jahrb. Geol. Paliiont., Monatsh., Jalirg. 1958, 283—284, 1958.
!14. Vlrich E- ()., Bassler R. S., A classification of the toothlike fossils, conodonts, with descriptions of American Devonian and Mississippian species, U.S. Natl. Mus. Proc., 458, art. 12, 1—63, pls. 1—11, 1926.
ГРАПТОЛИТЫ
В. Б. Берри
Отдел палеонтологии Калифорнийского университета, Беркли
Остатки граптолитов обычно бывают сплюснуты. Поэтому их изучение проводят после специальной предварительной обработки. Сложные особенности морфологии граптолитов можно изучать по неповрежденным экземплярам, освобожденным от вмещающей породы. Гамбел [4] еще в 1878 г. описал кислотную методику препарирования граптолитов. Несколько лет спустя Биман [8] подробно описал методику извлечения граптолитов из различных типов пород, а также методы их обработки после выделения. Наиболее подробный обзор методов изучения граптолитов, вероятно, принадлежит Биману [8]. Крафт [5] также подробно описал методы препарирования граптолитов из вмещающих пород. Булмэп [1. 3] обобщил различные методы работы с целыми экземплярами, включая описание методики изготовления серийных сечений, необходимых для подробного изучения деталей морфологии граптолитов, которые невозможно извлечь из вмещающей породы.
СБОР ГРАПТОЛИТОВ
Граптолиты могут встречаться в любых осадочных и в некоторых метаморфических породах. На протяжении длительного периода времени сборщики граптолитов обращали внимание почти исключительно на темные глинистые сланцы. Правда, предполагалось, что, хотя глинистые сланцы наиболее перспективны, они не единственные породы, в которых могут находиться граптолиты. Многие превосходные образцы для изучения были упущены теми, кто концентрировал свое внимание исключительно на темных глинистых сланцах. Теперь известно, что в известняках (особенно мелкозернистых и аргиллитового типа), песчаниках, граувакках, аргиллитах и даже в кремнистых породах и в метаморфических сланцах могут быть заключены остатки граптолитов хорошей сохранности. Сборы в метаморфических сланцах иногда особенно важны для определения геологической структуры изучаемой площади, поэтому такие породы не следует оставлять без внимания при поисках остатков граптолитов.
Граптолиты обычно сохраняются в виде расплющенных углистых пленок на поверхностях напластования. Во многих случаях на плоскостях напластования остаются лишь отпечатки граптолитов. К некоторым отпечаткам иногда прилипают образующие пленку углистые вещества. Обычно принято' удалять такую пленку, а затем непосредственно изучать отпечатки.
Поскольку граптолиты чаще всего сохраняются в виде блестящей пленки на поверхностях напластования, их следует тщательно изучать под разными углами при возможно более ярком свете, отраженном от этих поверхностей. Под некоторыми углами отражения вышеупомянутые пленки могут быть совершенно невидимы, но в то же время отчетливо различимы под другими углами. Поскольку внешний вид пленок изменяется в зависимости от угла, под которым свет отражается от поверхностей напластований, поиски граптолитов лучше всего производить при ярком солнечном свете. Изучение обнажений аргиллитов и сланцев следует начинать с тщательного осмотра обломков этих пород, длительно подвергавшихся выветриванию. Многие лучшие
экземпляры можно обнаружить именно так. Если на выветрелых поверхностях встречаются граптолиты, то на этом обнажении следует проводить более тщательные поиски.
Поскольку граптолиты могут обильно встречаться на одних поверхностях напластования и отсутствовать на других, при их поисках породу следует раскалывать с помощью зубил по плоскостям напластования. Набор остро заточенных зубил маленького и среднего размеров весьма полезен при поисках граптолитов. Рекомендуется отбор из обнажения большого количества крупных штуфов породы с последующим тщательным их раскалыванием. В результате повторных поисков даже из интенсивно дислоцированных толщ глинистых сланцев и аргиллитов можно отобрать хотя бы небольшую коллекцию. При сборе сплющенных граптолитов желательно отыскивать целые экземпляры, что окупится позднее при обработке материала в лабораторных условиях. Если время поисков ограничено, а объем и вес собранного материала не лимитированы, из слоев с граптолитами следует отбирать большие штуфы породы. Отобранные штуфы впоследствии раскалывают в лаборатории.
Неповрежденный материал наиболее часто встречается в кремнистых сланцах, известняках и некоторых разновидностях аргиллитов. Все такие-породы следует изучать с помощью лупы, чтобы установить наличие в них неповрежденных граптолитов. При наличии неповрежденного или почти неповрежденного материала следует отбирать большие глыбы для последующей обработки их в лаборатории. Необходимо также тщательно изучать-конкреции в слоистых толщах.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ
Препарирование граптолитов можно осуществлять двумя значительно отличающимися друг от друга методами: одного — для расплющенных образцов, а второго — для неповрежденного или частично поврежденного материала. Последний дает возможность получить информацию о деталях морфологии граптолитов, что невозможно при изучении сдавленных образцов.
Поврежденный материал. Раздавленные или поврежденные образцы встречаются наиболее часто. В лаборатории куски породы, содержащей остатки граптолитов, следует осторожно расколоть маленькими, хорошо-заточенными зубилами. Когда остатки обнажены, для удаления оставшихся на их поверхности небольших частиц породы часто используют виброипстру-мент или шлифовальный зубоврачебный инструмент. С их помощью можно-частично выделить некоторые экземпляры.
Для изучения очищенной поверхности образцов необходимо сильное освещение. Нужно найти такой угол падения света, при котором наиболее отчетливо видны все детали строения рабдосомы. Обычно эти детали лучше всего наблюдаются при небольшом угле отражения света. Детали морфологии могут стать более отчетливыми при смачивании образца. Лучше всего-использовать для этой цели воду, спирт и глицерин. Эти жидкости наносятся на поверхность образца маленькой кисточкой. Все хрупкие образцы, которые приходится смачивать для более тщательного изучения, следует увлажнять спиртом, так как он быстро испаряется, не причиняя почти никакого вреда экземпляру или породе.
Когда граптолиты сохраняются в виде отпечатков, на латексной пленке, снятой с отпечатка, можно различить больше деталей структуры рабдосомы, чем это было бы возможно при изучении образца в отраженном свете. Если отпечаток отчетливый, то для очистки поверхности от грязи и других посторонних частиц его следует сначала почистить зубной щеткой под струей проточной воды. Даже когда на рабдосоме осталась углеродистая пленка, ее нужно ^счистить. Образец должен быть промыт дистиллированной водой.
Перед покрытием экземпляра слоем самовулканизующегося латекса его промывают дистиллированной водой. Наилучшие результаты получают с помощью черного латекса. Белый латекс можно окрасить в черный цвет добавлением в него туши. Для изготовления оттисков рекомендуется применять состав из латекса, разбавленного дистиллированной водой или аммиаком и окрашенного в черный цвет тушью. Этот состав накладывается на экземпляры, с которых нужно изготовить пленки. Нанесенный слой латекса должен затвердевать в течение 3—5 ч, после чего поверх него наносится второй слой. Для кратковременного изучения можно изготавливать оттиски из двух-трех слоев. При изготовлении более прочных отпечатков необходимо сделать несколько латексных покрытий, проложить не менее двух тонких слоев марли и затем вновь наложить еще два-три слоя латекса. Изготовленные таким способом отпечатки можно делать не только с целых, но и с частично и даже полностью разрушенных образцов. Изготовление пленок с некоторых сильно поврежденных экземпляров позволяет увидеть такие детали строения, которые остались бы незаметными при другом способе их изучения.
Неповрежденные образцы. Сплюснутые формы встречаются гораздо чаще, чем неповрежденные экземпляры граптолитов. К сожалению, они редко сохраняют морфологические детали. Поэтому неповрежденные экземпляры представляют особую ценность для изучения развития и структуры рабдосомы. Такую информацию можно получить после освобождения рабдосомы от вмещающей породы. Это осуществляется растворением вмещающей породы или обработкой образцов окисляющими веществами до приобретения ими прозрачности.
Вмещающую породу можно удалить двумя способами: а) растворением всего ее объема сразу за один прием или б) растворением штуфа породы сначала с одной стороны до обнажения граптолитов, прикреплением обнаженного участка образца к стеклянной пластинке, затем растворением оставшейся части штуфа породы. Первый способ более удобен для препарирования представителей подкласса граптолоидей и для ветвей или обломков рабдосом других групп; второй метод более удобен для выделения разветвленных форм.
Карбонатные вмещающие породы растворяются соляной или муравьиной кислотой. Предпочтительней применять соляную кислоту, хотя для более хрупких образцов желательно использовать муравьиную кислоту. Концентрация кислоты должна быть такова, чтобы пузырьки газа выделялись не слишком интенсивно. После прекращения выделения пузырьков (если штуф породы остался нерастворенным) часть жидкости можно слить и добавить еще немного кислоты, чтобы порода разрушилась. Иногда освобожденные от вмещающей породы граптолиты всплывают, и их можно извлечь из жидкости с помощью пипетки или маленькой кисточки.
После растворения штуфа породы образовавшийся осадок следует промыть водой и маленькими порциями помещать на предметное стекло бинокулярного микроскопа. Обломки граптолитов можно отбирать из осадка с помощью пипетки или тонкой кисточки. Их следует хранить в воде или глицерине до последующей обработки и изучения.
Перидерма граптолитов иногда настолько хрупка, что распадается сразу после освобождения из вмещающей породы. Некоторые рабдосомы могут быть заполнены и таким образом сохранены в неповрежденном состоянии. По освобождение от вмещающей породы влечет за собой утрату закрепляющего вещества, вследствие чего они могут сломаться. Многие хорошие и неповрежденные образцы распадались после того, как вокруг них растворялась вмещающая порода. В процессе препарирования граптолитов постоянно возникает риск, и поэтому вначале нужно убедиться, выдержат ли ископаемые препарирование. Для этого первоначально следует растворить только небольшую часть материала.
Известняки, содержащие примеси, следует подвергать обработке двумя кислотами. Сначала нужно применить соляную кислоту, которая растворяет карбонаты. Оставшуюся часть породы следует тщательно промыть струей воды, а затем оставить в воде на срок от нескольких дней до педели. После этого для растворения кремнистого материала используется плавиковая кислота. Полученный осадок следует тщательно промыть и небольшими порциями помещать на предметное стекло, извлекая из него остатки грапто-лптов.
Аргиллиты и некоторые глинистые сланцы можно непосредственно обрабатывать плавиковой кислотой. Спустя 5—7 дней вмещающая порода полностью или частично растворяется, и полученный в результате этого осадок промывают и изучают описанным выше способом. Кремнистые сланцы также следует обрабатывать одной плавиковой кислотой без предварительной обработки соляной.
Осветление. Освобожденные от вмещающей породы рабдосомы граптолитов выглядят обычно черными из-за наличия в них углеродистого материала. Для удаления углерода пз перидермы используют окисляющее вещество, в результате чего рабдосомы становятся прозрачными и создается возможность тщательного изучения перидермы и других структур. Для осветления может быть использовала перекись водорода, но она не должна быть слишком крепкой. Лучшим реагентом для осветления граптолитов являются хлорноватокислый калий (бертолетова соль) и концентрированная азотная кислота. Небольшие количества каждого из этих веществ следует смешать на часовом стекле и в приготовленный раствор поместить несколько образцов. Поскольку период времени, необходимый для осветления рабдосом, бывает разным для разных образцов, за ходом этого процесса следует наблюдать через микроскоп. Некоторые экземпляры выдерживают процесс осветления очень недолго, а затем становятся хрупкими и распадаются. Для хрупкого материала продолжительность не должна превышать 30 мин. Другие образцы могут выдерживать этот процесс в течение многих часов. Скоглунд [6] осветлял граптолиты в течение шести дней. Некоторые экземпляры так сильно обуглены. что осветлить их полностью не представляется возможным. Другие экземпляры после извлечения их из вмещающей породы оказываются настолько хрупкими, что не выдерживают осветления. Только экспериментальным путем можно установить, какие из них выдержат, а какие не выдержат обработку.
Закрепление и сохранение образцов. Отпрепарированные экземпляры граптолитов. не выдерживающие процесса осветления, лучше сохранять в сухом виде, так как особенности строения в этом случае видны лучше, чем при помещении в какую-либо закрепляющую среду. Их можно наклеивать па предметное стекло с помощью клея трагаканта. Осветленные рабдосомы можно содержать па предметных стеклах в канадском бальзаме или в другой закрепляющей среде. Методика сохранения граптолитов описана Уиттингтоном [7]. Торстенсон добился хороших результатов при их хранении в прозрачном пластике. Перед закреплением рабдосом для длительного хранения их обезвоживают спиртом или ксилолом. Осветленные (мацерированные) экземпляры могут также плавать в маленьких ампулах с глицерином. При таком способе храпения образцы можно пе обезвоживать. После осветляющего раствора их промывают водой и сразу же помещают в глицерин.
Ветвистые рабдосомы. Ветвистые и хрупкие рабдосомы (если полностью обнажена только одна их сторона) приклеивают к предметному стеклу с помощью лейксайда 70 или канадского бальзама. После этого, осторожно растворяя вмещающую породу, можно очистить вторую сторону образца. Полученный таким способом материал не следует подвергать процессу осветления. так как клеящее вещество не выдерживает используемых для этой цели растворов.
ИЗУЧЕНИЕ НЕПОВРЕЖДЕННЫХ ОБРАЗЦОВ
Освобожденные от вмещающей породы рабдосомы можно изучать прямо под микроскопом. Помещение отпрепарированных экземпляров в глицерин или пластик дает возможность переворачивать объекты и рассматривать их в различных положениях. Образцы, находящиеся в глицерине, можно поместить на предметное стекло и осторожно проводить дополнительное препарирование с помощью игл. Еще одним способом изучения граптолитов является изготовление срезов с помощью микротома. В качестве закрепляющей среды некоторые исследователи с успехом применяют парафин, но результаты получаются лучше, если сначала использовать коллодий, а затем уже парафин. После этого применяется обычная зоологическая методика работы с микротомом.
Экземпляры, которые нельзя успешно выделить из вмещающей породы и которые при этом не повреждены или почти не повреждены, можно изучать путем изготовления серий сечений. По описанной Булмэном методике [1J выбранный для изучения экземпляр помещают в гипс, а затем закрепляют на пластинке прибора Крофта 1 для параллельного шлифования и в намеченных местах пришлифовывают образец. Если экземпляр заключен в известняк, то перед каждой последующей операцией с его обнаженной поверхности снимаются пленки из ацетата или парлодиона. У экземпляров, в породах другого типа, каждую пришлифованную поверхность следует фотографировать или зарисовывать с помощью рисовального аппарата. После изготовления ряда рисунков или фотографий по ним можно продолжать изучение материала, но лучше всего сделать восковые модели. С каждого среза делают рисунки, а затем восковые слепки, по которым можно восстановить облик формы. Толщина восковой модели зависит от частоты, с которой сделаны срезы, и увеличения. Слой воска нужной толщины наливают на каменное или металлическое основание и дают ему охладиться, затем на него накладывают рисунки среза, эти рисунки можно разрезать и разместить один над другим. Рисунки удерживают вместе с помощью булавок, а также сглаживанием краев отдельных моделей горячим ножом. Воск, моделирующий текальную стенку, в процессе работы над моделью срезается так, что в окончательном варианте можно увидеть текальные полости или внутренн ость слепка [II
ИЛЛЮСТРАЦИИ
Изображение граптолитов всегда представляет проблему, так как необходимо сделать видимыми детали рабдосомы, так же как и ее общую форму. Самыми лучшими иллюстрациями являются фотографии, поскольку их можно делать и в натуральную величину, и с увеличением отдельных деталей. Экземпляры, как извлеченные из породы, так и находящиеся на плитке-породы, можно фотографировать, смазывая их глицерином или просто сухими. В результате погружения образца в глицерин более отчетливо проявляется рисунок его деталей. В 1954 г. Уиттингтон [7] применил пленку для фотографирования в инфракрасных лучах с целью получения четкого изображения деталей проксимального конца рабдосомы с увеличением в 80 раз. Плоские экземпляры при фотографировании следует освещать так, чтобы свет падал под небольшим углом. Значительную трудность при фотографировании представляет определение фокусного расстояния, если приходится наклонять образец для сглаживания выступающих углов и для более эффектного его освещения. При фотографировании проксимальный конец рабдосом,. во всяком случае, должен быть в фокусе. Росс (устное сообщение) достиг хороших результатов при фотографировании латексных пленок, снятых.
См. очерк Эгера «Изготовление серийных шлифов и пришлифовок».
с отпечатков. Во многих случаях фотографии с пленок получаются значительно лучше, чем снимки непосредственно самих образцов. Снимки, конечно, можно ретушировать, но лучше сразу получить хорошую фотографию, не нуждающуюся в ретуши.
Многие граптолиты являются объектами, малопригодными для фотографирования. Поэтому приходится их зарисовывать. Рисунки можно выполнять либо с помощью рисовального аппарата, либо по увеличенной фотографии, которую затем можно уменьшить до нужного размера и осветлить до нужной степени.
Чтобы представить себе реальные размеры рабдосомы, важны рисунки или фотографии в натуральную величину. Увеличенные рисунки и фотографии дают более полное представление о деталях тек рабдосомы и о структуре проксимального конца. Увеличения в 5—10 раз бывает достаточно для обычной описательной работы, но когда приходится изображать детали перидермы и некоторые другие особенности, то возникает необходимость в увеличении от 100 до 200 раз.
Сложнее всего фотографировать отпечатки граптолитов в породе пе только потому, что фон у каждого образца оказывается различным, но еще и потому, что все образцы по-разному отражают свет. Вследствие большого разнообразия фонов и видов сохранности граптолитов бывает чрезвычайно трудно, если не невозможно, добиться однородности тона при композиции таблиц. Однако фотографирование является наиболее точной фиксацией изучаемого материала, и поэтому его следует практиковать для этой цели.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bulman О. М. В-, A monograph of British dendroid Graptolites, Part I, Palaentogr. Soc. London, 1—28, 1927.
2. Bulman О. M. B-, The structure of Oncograptus T. S. Hall, Geol. Mag., 73, 271—278, 1936.
3. Bulman О. M. B-, Treatise on invertabrate paleontology, Part V, Graptolithina, Geol. Soc. America and Univ. Kansas Press, V1-V101, 1955.
4. Gurnbel C. W., Einige Bemerkungen uber Graptolithen, Neues Jahrb. Geol. und Palaont., Jahrg. 1878, 292—296, 1878.
5. Kraft P., Eine neue Methode zur Entfarbung des rezenten und fossilen Chitins, Natur-wissenschaften, 14 Jahrg., 85—86, 1926.
6. Skoglund B., Kinnegraptus, A new graptolite genus from the Lower Didymograptus Shale of Vastergotland, Central Sweden, Bull. Geol. Inst. Univ. Uppsala Bull., 40, 389—400, 1961.
7. Whittington JI. B-, A new graptolite from Oklahoma, J. Paleontology, 28, 613—621, 1954.
8. Wiman C-, Uber die Graptoliten, Bull. Geol. Inst. Univ. Uppsala Bull., 2, 239—316, 1895.
РЫБЫ
Б. Шэффер
Американский музей естествознания, Нью-Йорк
Условия сохранения в ископаемом состоянии скелетов рыб сложны, и в отдельных случаях они до конца не распознаны. Хотя начиная еще с ордовика рыбы захватывали различные экологические ниши, условия, благоприятствующие сохранению их скелетов, ограничивались в основном
озерами, болотами, лагунами, эпиконтинентальными морями и прибрежными фациями. Речные формы сохраняются редко. Океанские и глубоководные морские формы встречаются преимущественно в мелководных отложениях 13, 5] вместе с прибрежными формами.
Рыбы гибнут в одиночку или массами в результате воздействия разнообразных физических и биологических факторов. Тутку, не замеченную хищником, часто прибивает к берегу, но она может также плавать над дном, пока газы разложения не разорвут брюшную полость. Гибель от удушья или обезвоживания часто можно определить по скоплениям рыбьих остатков в осадках застойных водоемов, а также по таким характерным признакам, как открытый рот или сморщивание перед захоронением. Когда тушка попадает на дпо. мягкие ткани и скелет, как правило, сразу же уничтожаются бактериями и бентосом, питающимся падалью. Если условия дна препятствуют развитию подобных организмов, вероятность сохранения значительно возрастает. В слоях, содержащих значительные скопления бентонных беспозвоночных, остатки рыб встречаются редко или вообще отсутствуют. Однако костеносные слои, состоящие в основном из остатков рыб, могут содержать множество обломков беспозвоночных. Скопление и сортировка особенно заметны в костеноспых слоях и прибрежных отложениях, где рыбы и беспозвоночные обычно перемешаны.
Плотность популяции для всех видов рыб в разных обстановках сильно изменяется и зависит от наличия пищи, температуры и солености воды, а также многих других факторов. Обильные скопления рыб встречаются вокруг рифов и в других фациях, где, однако, их остатки сохраняются редко или вообще не сохраняются. Вероятно, во многих древних эпиконтинентальных морях (например, бассейны Ниобрара и Пьерр, поздний мел) и больших озерах (например, Грин-Ривер, эоцен) обитали крупные популяции, и. когда условия дна были благоприятны, захоронение происходило на обширных площадях. Однако изучение образцов, отобранных дночерпателем и грунтовой трубкой, а также непосредственные наблюдения дна современных морей показали, что кости рыб встречаются в донных осадках довольно редко. Как и в костеноспых слоях, отдельные зубы и чешуйки попадаются чаще, что характеризует эмаль и дентин как наиболее стойкие части скелета. Хрящевые ткани не встречаются вообще, за исключением обызвествленных остатков. Но и в таком виде они сохранились лишь в некоторых формациях (например, плевроканты в нижней перми Техаса).
Как пи парадоксально, некоторые ассоциации ископаемых рыб либо частично, либо даже полностью состоят из обитателей дна. Большинство панцирных и пластипокожих, несомненно, питались детритом, а некоторые панцирные, хрящевые и костные, расположение зубов у которых связано с режущей и дробильной функциями, вероятно, питались придонными организмами. Даже если пе все эти организмы питались падалью, для их существования были необходимы аэробные донные условия. Обычно спорадическое распространение ископаемых рыб, как и других позвоночных, свидетельствует о существовании сложной и изменчивой зависимости между плотностью популяции, смертностью и условиями захоронения. Посмертные скопления скелетов обычно содержат остатки рыб различных зон и условий обитания. Предположения о среде обитания рыб можно делать, руководствуясь в основном строением зубов и формой тела.
Остатки ископаемых рыб чаще всего встречаются в глинистых сланцах, реже — в известняках и совсем редко — в песчаниках. Обломки скелета, иногда обильные, распространены в неконсолидированных илах, глинах, мергелях и конгломератах. Целые скелеты рыб чаще всего встречаются в сапропелевых, мелкозернистых отложениях и в конкрециях. Необходимо отметит^, однако, что даже слабые течения могут разрушить хрупкие костные скелеты еще до захоронения. Черепные кости особенно легко подда
ются разрушению, поэтому скелеты костных рыб без черепа пе являются редкостью.
Целые экземпляры, имеющие череп с незначительной деформацией, представляют собой редчайшую форму сохранности, столь необходимую для детальных морфологических исследований. Они встречаются чаще всего (но пе обязательно) в конкрециях. Это говорит о том, что полости в черепе и тушке заполнялись осадком и что конкреции были почти полностью образованы еще до уплотнения вмещающих осадков. В некоторых конкрециях (например, ранпетриасового возраста на Мадагаскаре) скелеты полностью отсутствуют, по сохраняются четкие отпечатки тушек.
Обычно остатки ископаемых рыб деформированы настолько, насколько позволяли кости и обызвествленные хрящи. Экземпляры, заключенные в относительно слабо измененные породы (например, аргиллиты), можно определить, однако они, как правило, разрушены и почти непригодны для детального исследования. Отдельные скелеты, в которых черепные кости не полностью отделены одна от другой, более точно демонстрируют форму кожных элементов; черепная коробка и окостеневшие части внутреннего скелета также могут обнаружиться.
СБОР ИСКОПАЕМЫХ РЫБ
Даже если заранее известно, что в породе имеются окаменевшие рыбы, много времени уходит на «слепые поиски», которые часто бывают неудачными. Если рыбы в какой-либо толще встречаются редко, следует изучить всю литературу по палеонтологии и стратиграфии, чтобы выявить местонахождения и выделить горизонты с ископаемыми. Лица, знакомые с геологией данного района, местные собиратели камней и краеведы часто обладают ценнейшими сведениями о местонахождении ископаемых. Значительное число хороших местонахождений ископаемых рыб было случайно обнаружено любителями.
Во время поисков окаменелостей в континентальных отложениях следует обратить особое внимание на отложения застойных водоемов. Остатки рыб могут находиться в глинистых сланцах, аргиллитах и мелкозернистых песчаниках. содержащих эвриптериды, мириаподы, остракоды, филлокариды, пресноводные моллюски и остатки растений. Осадки проливов всегда требуют тщательной проверки. В угленосных сланцах остатки рыб часто приурочены к слоям с наибольшим содержанием углерода. Только после разбивания большого количества конкреций, в которых могут содержаться ископаемые, делается вывод об отсутствии в них остатков рыб.
Слои морского и солоноватоводного генезиса представляют для собирателя довольно значительную проблему, хотя рыбы в этих слоях обычно встречаются чаще, чем в пресноводных осадках. Сланцы, известняки и мелкозернистые песчаники, содержащие рассеянные остатки придонных беспозвоночных, представляют собой благоприятную среду для сохранения окаменелостей рыб. В мезозойских осадках скелеты и чешуя рыб часто встречаются с остатками головоногих. Как и в континентальных осадках, заслуживают внимания конкреции в сланцах, мергелях и глинисто-известковых фациях застойных вод. В сланцах и известняках с почти однородным составом остатки рыб встречаются редко, более распространены случаи концентрации рыб в одном или нескольких горизонтах («рыбных слоях») мощностью всего несколько сантиметров 17]. Костеноспые слои, обычно тонкие, бывают широко распространены по простиранию, по иногда образуют линзы. Кроме того, они пе всегда точно соответствуют одному стратиграфическому уровню по всей своей протяженности [5].
Предварительное обследование поверхности обнажения — единственный способ обнаружить слои, содержащие остатки рыб. Неуплотненные осадки могут быть просеяны или отсортированы вручную, но остатки следует прежде
всего искать на поверхности. Если известно, что в определенной толще на каком-либо стратиграфическом уровне содержатся ископаемые остатки (например, в бумажных сланцах эоценовой формации Грин-Ривер), их можно найти при «слепом» отборе образцов.
Перед разработкой коренной породы всегда следует собрать разбросанные па поверхности остатки. К слою, содержащему остатки рыб, следует подходить по возможности сверху, даже если этот слой обнажен в овраге или старом русле. Следует снять покрывающие пласты на очерченном участке и приступить к обработке намеченного горизонта. Если слой простирается к берегу, выемка имеет вид большого уступа. Такой подход особенно желателен. если ископаемые находятся в сланцах или аргиллитах, так как эти породы легко разрушаются, что позволяет снимать большие пласты и увеличивает вероятность получения полных образцов с минимальными повреждениями. Эта методика полезна также для обнаружения ископаемых в меловых породах и для выделения крупных заключенных в породу конкреций.
Разнообразные острые, хорошо закаленные, из холодного проката стальные долота длиной 15—60 см следует использовать при извлечении материала из любой консолидированной породы. Плоские долота, сделанные из автомобильных рессор, очень удобны для расщепления слапцев. Другие инструменты. необходимые для полевых работ,— лопата, лом, кирка, шила разного типа, кувалды (весом 0,9 и 1,5 кг), метелки и кисти (для очистки обнаженного слоя).
Ископаемые, заключенные в сланец или аргиллит, в полевых условиях особых хлопот пе доставляют. Избыток породы можно удалить на месте, но обычно безопаснее осуществить это в лабораторных условиях с помощью специальной пилы для распиливания породы. Непрочные или хрупкие экземпляры, поврежденные растрескиванием (как правило, последнее неизбежно), покрывают очень слабым раствором альвара или подобного ему синтетического клея. Шеллаком пользоваться не рекомендуется, так как его очень ТРУДНО удалить в лаборатории. Обломанные экземпляры с хрупкими краями следует сцементировать в одно целое в полевых условиях, чтобы не поломать их еще больше при перевозке. Всегда нужно сохранять как сам экземпляр, так и отпечаток с него и этикетировать их под одним и тем же полевым номером. Каждый образец надо заворачивать отдельно и покрывать хрупкие экземпляры мягкой прокладкой. Техническая вата стоит недорого, является превосходной прокладкой и может быть положена слоями в картонной коробке для транспортировки в ней очень хрупких экземпляров, в том числе образцов из листоватых глинистых сланцев.
Остатки рыб, если они не очень мелкие, заключенные в мергель, мягкие крошащиеся сланцы, мягкие известняки и мел, без труда выделяются как единое целое после «упрочнения» раствором альвара. Их лучше всего брать в блоке породы, надежно прикрытом гипсом и завернутом в мешковину. Если порода сухая, надо покрыть обнаженные участки скелета слабым раствором альвара; если же вмещающая порода влажная, лучше использовать раствор гуммиарабика. Следует покрыть верхнюю поверхность блока породы тонким слоем туалетной бумаги, хорошо смоченной в растворе гуммиарабика, и дать этому слою как следует высохнуть до покрывания блока мешковиной. Скелет должен быть обнажен лишь в такой степени, чтобы можно было установить его границы. Никогда не следует препарировать образец в полевых условиях. При отсутствии должного лабораторного оборудования всегда есть большой риск сильно повредить скелет.
Крупные экземпляры, заключенные в мягкий известняк или мел (например, из верхпемеловой формации Ниобрара), собирали следующим образом: верхнюю поверхность препарировали на месте, рассекая породу вокруг экземпляра и окружая его деревянной рамкой, значительно над ним выступающей. В рамку заливали жидкий гипс, ждали, пока гипс не затвердеет,
после чего верхнюю поверхность прикрывали дощечками. Потом углубили и расширили желобок под рамкой, так что весь блок в конце концов высвободился и был перевернут. Порода на нижней поверхности счищалась до уровня рамки, и эта сторона заколачивалась. В лаборатории нижняя поверхность всегда оказывается обнаженной, так что экземпляр остается погруженным в гипс. Эта методика трудоемка и отнимает очень много времени, ее применяют чаще всего к экземплярам исключительной ценности. Обычно предпочитают методику упаковки в мешковину даже в тех случаях, если экземпляр и породу приходится распиливать ручной пилой на несколько частей.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ
Недеформированные экземпляры дают наилучшее представление о строении головы и общей форме рыбы. При условии хорошей сохранности с внутренним строением черепа можно ознакомиться в результате кислотной обработки или благодаря последовательным срезам. Для детального изучения структуры черепа непревзойденной является методика снятия пленок. Пленки можно изучать непосредственно или же использовать их для реконструкций элементов черепа на восковой пластинке, а также эндокраниальной полости и связанных с нею каналов. Следует получить детальный слепок черепа перед уничтожением его в процессе пришлифовки.
Степсиё [81 занимался изучением внутренней анатомии цефаласпидного головного щита, ручным способом удаляя породу из оробранхиальной камеры и заполняя эту полость охлаждающей жидкостью (спирт, ксилол или анисовое масло). В результате контрастность между вмещающей породой и костью значительно возрастает, и перихондральная кость, отграничивающая камеру, становится полупрозрачной, позволяя обследовать эндокра-ниальные структуры. Спирт и ацетон дают особенно хорошие результаты, увеличивая контрастность между костью и породой во время исследования под микроскопом.
Слепки экземпляров, которые сохраняются в виде ядер в сланцах или конкрециях, могут быть приготовлены из латекса или другого эластичного, применяющегося для получения слепков состава, как, например, SP16 (це-мептекс). Поверхность ядра должна быть возможно более чистой, а вторичные пленки окислов железа или других минералов удаляют под микроскопом с помощью иглы и щетки. Если вмещающая порода твердая, можно попробовать мягкую проволочную кисточку, которой пользуются зубные врачи для чистки коронок. Если слепок хрупкий, следует смочить его поверхность слабым раствором альвара. Для того чтобы снять пленку латекса, не нужно специального разделителя, но последний необходимо применять к большинству синтетических остатков, используемых для изготовления слепков, чтобы облегчить отделение слепка. С отпечатков, заключенных в конкреции (например, в желваки из нижнего триаса Мадагаскара), можно получить «объемные» слепки, если заполнить каждую половинку конкреции латексом и соединить их, придерживая вместе, пока латекс пе застынет. Все глубокие трещины па отпечатке, не обусловленные морфологическим строением экземпляра. первоначально должны быть заполнены пластилином.
Если вмещающая порода легко отделяется от поверхности экземпляра, обычно достаточно препаровочных игл (плоско пришлифованных с одной стороны), чтобы отпрепарировать все, кроме самых хрупких структур. Игла должна быть закреплена на штифте, и кончик ее пришлифовывается уплощен-по пли конически. Эту работу приходится осуществлять с помощью специального микроскопа для препарирования и при хорошем освещении. Зубной бур также можно использовать для удаления большей части породы, по остаточный тонкий слой породы приходится счищать с образца иглой, чтобы не повредись поверхности костей. Сдавленные экземпляры, особенно в сланцах,
часто оказываются хорошо обнаженными в полевых условиях в результате выветривания или растрескивания породы. За несколько часов или дней ручного препарирования скрытые части скелетов окажутся обнаженными, при этом нет необходимости прибегать к сложной методике.
При препарировании мелких экземпляров или ограниченных участков крупных, заключенных в твердую, сильно сцементированную породу, превосходные результаты получаются при использовании пневматической абразивной (пескоструйной) установки [3]. Если кость оказывается более прочной, чем порода (как это наблюдается у рыб из триасовой серии Ньюарк), мелкие экземпляры, покрытые топким слоем породы, можно идеально очистить за несколько дней. Абразив выбрасывается под высоким давлением через крошечное отверстие в наконечнике прибора, который держат в руках. Эрозионное воздействие можно контролировать, подбирая надлежащий абразивный порошок, регулируя как количество выбрасываемого абразива, так и давление газа (углекислый газ) путем смены наконечников и изменяя расстояние, на котором прибор находится от образца, а также изменяя длительность воздействия потока абразива на один участок. Используя все эти комбинации, можно также отпрепарировать фоссилизированные экземпляры, заключенные в совсем мягкую породу. Остатки рыб в известковистых сланцах Грин-Ривер удалось полностью очистить от породы, в том числе и черепные коробки, при меныпем повреждении костей и за более короткое время по сравнению с тем, которое потребовалось бы при ручном или даже кислотном препарировании. Разумеется, таким образом можно отпрепарировать только поверхностные структуры. Нужна практика!
Как самодельные, так и имеющиеся в продаже вибраторы успешно использовались для чистки остракодерм и других типов рыб в тех случаях, когда структуры были достаточно прочными. Высокочастотное (ультразвуковое) оборудование, например каватрон, довольно быстро удаляет как твердую, так и мягкую породу, но для окончательного препарирования обычно рекомендуется использовать воздушно-абразивную установку.
Кислотная обработка в тех случаях, когда она применима и надлежащим образом контролируется, дает превосходные результаты. Породу, содержащую карбонат кальция, можно удалить уксусной кислотой (15%-ный или более разбавленный раствор), применяемой для того, чтобы растворить цементирующую часть породы и облегчить механическое удаление остального материала. Сдавленные в породе экземпляры с высоким содержанием карбонатов могут быть полностью выделены из породы «переносным методом» Тумбса и Риксона [10, 11]. Экземпляр со вскрытой поверхностью хорошо очищается уксусной кислотой и погружается в прозрачный пластик. Оставшаяся порода затем растворяется таким образом, что скелет поддерживается только за счет пластика, так что в результате его можно рассматривать с обеих сторон.
В тех случаях, когда порода нерастворима в уксусной, можно использовать муравьиную кислоту, но при концентрациях, превышающих 10%, эта кислота часто растворяет и кость. Рекомендуется всегда проверять действие кислоты па обломке кости и породы перед тем, как начинать обработку хорошего экземпляра.
У деформированных экземпляров череп иногда оказывается сильно изломанным или раздробленным, так что не удается распознать отдельные кости и швы, но часто отпечаток кости на породе является четким и дает значительно лучшее представление о ней, чем собственно кость. Если в породе карбонат содержится в небольшом количестве или не содержится совсем, кость можно растворить местным воздействием раствора соляной кислоты. Фрагменты кости можно удалить также иглой, но поверхностная орнаментация может затруднить ручное препарирование. Если значительная часть головного скелета раздавлена, обломки костей и перемежающуюся с ними
породу следует осторожно удалить, чтобы с одной стороны полностью обнажить ндро внешних кожных костей. Нанесение слабого раствора альвара на поверхность ядра будет способствовать сохранению острых гребней и вырезок при получении латексных пленок.
Скелеты рыб, покрытые гипсом (как это наблюдается, например, в верхнемеловой формации Пьерр), очищать трудно. Наилучпшми экземплярами обычно оказываются те, которые обнажились в процессе естественного выветривания, в том случае, если оно не зашло слишком далеко. Мелкие, хрупкие скелеты почти нельзя отпрепарировать: можно только осторожно соскабливать с них породу. Гипс без труда удаляется с внешних поверхностей крупных, хорошо фоссилизированиых черепов и скелетов, но попытки разобрать череп па отдельные кости для дополнительной очистки редко заканчиваются успехом. Если нагревать экземпляр в печи при температуре 125 °C более одного часа или же локально применять тепловое воздействие, используя небольшую спиртовую горелку, гипс теряет входящую в его состав воду и превращается в порошок, но и сам экземпляр может рассыпаться (развалиться на части), так как трещины в скелете обычно тоже заполнены гипсом. Экземпляры, очищенные таким образом, следует сохранять на гипсовых подставках, чтобы предохранить их от разрушения.
Крупные скелеты актиноптеригий, заключенные в мягкую, хрупкую породу, лучше всего сохраняются после очистки их верхней поверхности; эта поверхность покрывается гипсом, в который для прочности заключены металлические стержни; с нижней стороны вмещающая порода счшцается. Если экземпляр транспортируется в лабораторию в мешковине и заключен в крошащейся породе, в первую очредь следует удалять мешковину с верхней поверхности (обычная методика); эту поверхность препарируют, и па нее наносят гипсовый покров перед тем, как снять оставшуюся часть мешковины.
В полевых условиях латекс, надлежащим образом разбавленный и готовый к употреблению, может оказаться крайне полезным. Удовлетворительную пленку с раздавленного экземпляра можно получить в результате однократного нанесения латекса. Если время позволяет, в результате двух-или трехкратного нанесения получается более прочная пленка, но и на пленке. образовавшейся после однократного покрытия (даже если толщина ее менее 2 мм), отпечатаются все детали, и позднее ее можно использовать для получения гипсового слепка. Тонкую пленку, имеющую значительную рельефность, приходится помещать на песок, чтобы слепок получился без искажений. Свежие пленки надо хранить между листами бумаги и пудрить их, чтобы они не прилипали.
Палеогистология недавно стала важной составной частью палеоихтиологии [6]. Тонкие срезы обызвествленного хряща, костей, зубов и чешуи важны при определении ископаемой формы, для установления ее родственных связей и ознакомления со сложной историей обызвествленных тканей. Если пет необходимости в специальной обработке, такой, как вакуумная инфильтрация, чтобы воспрепятствовать крошению, экземпляр можно непосредственно поместить в канадский бальзам или — предпочтительнее — в какую-либо синтетическую среду. Прекрасные результаты были получены при применении термопластика, известного под названием лейксайд 70. Чтобы воспрепятствовать образованию пузырьков воздуха, его следует перевести в жидкое состояние при температуре между 120 и 140 °C. Небольшое количество термопластика наливается в бумажный коптейпер соответствующих размеров, и образец ориентируется на этом слое до застывания пластика. Затем обломок скелета полностью заливается пластиком. Лейксайд 70 быстро застывает при комнатной температуре. Поэтому, если важна ориентация фрагмента, бумажный контейнер следует поместить на горячую подставку, где он и остается до окончания обработки.
Избранная поверхность блока пришлифовывается на стеклянной пластинке порошком карборунда № 180 до тех пор, пока препаратор не достигнет нужной плоскости (при наличии навыка это возможно осуществить также с помощью топкой пилочки для распиливания породы или используя тонкий шлифовальный круг). Затем производят кратковременную пришлифовку с порошком 240. Пришлифованная поверхность прикрепляется к стеклянной пластинке, подогревается до температуры около 120 °C вместе с небольшим количеством расплавленного термопластика, причем прилагаются усилия, чтобы под экземпляром не остались воздушные пузырьки. Когда блок оказывается плотно прикрепленным к стеклу, надо повторить операцию, пока пе будет получена нужная толщина. Небольшое количество пермаунта или подобной ему синтетической смолы наносится на одну из сторон среза, и с той же стороны опускается покровное стекло, чтобы воспрепятствовать образованию пузырьков воздуха. Оптимальную толщину среза приходится устанавливать путем повторного обследования под микроскопом во время последнего этапа шлифования. Если шлиф окажется слишком тонким, могут быть утрачены важные детали строения.
Для целей документации важно иметь фотографии ископаемых рыб.
Хорошие детальные фотографии ископаемых рыб трудно получить в основном потому, что нет резкого контраста между экземпляром и породой или же в пределах самого экземпляра четкая контрастность отсутствует. Производить опыление хлористым аммонием, как правило, нежелательно, так как оп покрывает и кость, и породу. А вот погружение экземпляра в спирт может значительно увеличить его контрастность. Крупные экземпляры можно покрыть глицерином; если же появятся помехи из-за отблесков, надо использовать поляризационные светофильтры. В общем освещение приходится регулировать в зависимости от рельефности экземпляра. Если кость флуоресцирует под ультрафиолетовым излучением, можно получать превосходные детальные фотографии, используя ультрафиолетовое освещение; если комбинировать ультрафиолетовое и обычное (белый свет) освещение, рельефность экземпляра тоже становится более выраженной [2]. Очень полезными могут оказаться рентгеновские снимки ископаемых рыб, как отпрепарированных, так и покрытых породой. Удовлетворительные результаты такой методики обусловлены в значительной степени составом и толщиной породы снаружи и внутри экземпляра.
Однако применение фотографий ограничено, так как при фотографировании детали морфологического строения часто получаются неясными. Фотографии следует заменять рисунками. На точно выполненных рисунках можно показать важные особенности строения, неразличимые на фотографиях без ретуши. Графические реконструкции черепа и тела рыбы обычно основываются па нескольких экземплярах, и подобные реконструкции вполне могут заменить информацию, получаемую при изучении отдельной полной формы. Начальные наброски можно изготовить, используя рисовальный аппарат, вычерчивая контуры па основании фотографий или проецируя уплощенный экземпляр па бумагу через эпипроектор.
Хотя общую форму головы часто устанавливают непосредственно на основании самого экземпляра, более точную реставрацию уплощенного черепа можно осуществить, если предварительно приготовить соответствующую модель, имеющую три измерения. Для моделей головных и плечевых панцирей плакодерм использовались тонкие листы свинца [4]. Рисунок кожных костей можно также сделать на кальке и прикрепить его к тонкому слою пластилина или воска. Потом рисунок вырезается вдоль внешнего края изображения и сворачивается по форме черепа. Если представить в надлежащем соотношении на такой модели рыбье рыло, челюсти и прочие элементы центральной части головы, то практически форма черепа вырисовывается сама собой.
Прижизненный диаметр туловища рыбы может быть приблизительно установлен, если использовать данные о геометрии расположения чешуек, приведенные Бредером [1]. Когда чешуйки хорошо сохранились, можно установить угол пересечения линий, по которым располагаются ряды чешуек, спирально закручиваясь вокруг туловища рыбы, как в переднезаднем, так и в задпепередпем направлении. Используя таблицу углов, данную в работе Бредера, составленную для ряда актиноптеригий, можно установить диаметр туловища как приблизительно равный таковому для форм, перечисленных в том же пределе углов. Если считать ряды чешуй за спирали, проходящие по туловищу рыбы, это тоже оказывается полезным, помогая при реставрации участков, на которых чешуя отсутствует, пополняя наши представления об общем виде, а в некоторых случаях и давая возможность вычислить длину туловища.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Breder С- М., Jr., An analysis of the geometry of symmetry with especial reference to the squamation of fishes, Amer. Mus. Nat. Hist. Bull., 88, art. 6, 321—412, 1947,
2. Colbert E. II., Chester T-, Illustration of fossil vertebrates, Medical Biol. Illus., 10, № 4, 237—246. 1960.
3. David L. R., Fishes (other than agnatha), in Ladd II. S., ed., Treatise on marine ecology and paleoecology, Geol. Soc. America Mem. 67, 2, 999—1010, 1957.
4. Denison R. II.. A new artlirodire from the New York State Devonian, Am. J. Sci., 248, 565—580, 1950.
5. Denison R. II., A review of the habitat of the earliest vertebrates, Fieldiana, Geology, 11, № 8, 361 — 457, 1956.
6. Orrig T., Histologic studies of placoderms and fossil elasmobranchs, Arkiv for Zool., ser. 2. 2, № 2. 321—454, 1951.
'7 . Rayner 1). II.. The geological environment of fossil fishes, in Westoil T. S., ed., Studies on fossil vertebrates. London, The Athlonc Press, 128—156, 1958.
8. Stensiii E., The Downtonian and Devonian vertebrates of Spitsbergen, Part 1, Family Cephalaspidae, Skrift. Sval. Nord., .Ns 12, 1—391, 1927.
9. Stucker G- I’., Salvaging fossils by jet, Curator, 4, № 4, 332—340, 1961.
‘10. Toombs II. Biron A. A., The use of plastics in the transfer method of preparing fossils, Mus. J., 50, 304—312, 1950.
11. Toombs II. A.. The use of acids in the preparation of vertebrate fossils, Curator, 2, № 4, 304—312, 1959.
ЧЕТВЕРОНОГИЕ
II. Хоштон III
Национальный музей США, Вашингтон
Остатки четвероногих впервые появляются в нижнекаменноугольных отложениях и встречаются во всех вышележащих толщах. Хотя эти остатки скудны по сравнению с остатками беспозвоночных, их находят в континентальных обломочных породах всех типов, включая пирокластические, и местами они могут быть весьма обильны. Кости четвероногих наиболее часто встречаются в мелко- и средпезерпистых песчаниках, а также в глинах, особенно в глинах, содержащих линзы и прослои конгломератов, накопившихся в рукавах пли протоках.
Отложения, в которых находят кости, изменяются от рыхлых до очень крепких. Степень консолидации пород лишь грубо соответствует возрасту отложений. Хорошо сохранившиеся кости, видимо, не претерпели больших перемещений; подобно вмещающей породе, они меняются по степени твердости. Кости, пропитанные кальцитом или кремнеземом, могут быть тверже, чем вмещающая порода; непропитапные кости обычно намного мягче. Часто порода, прилегающая к кости, обогащается кальцитом, окислами железа или кремнеземом и предохраняет кость от выветривания. При наличии такой корки кость или скелет обычно надежно заключены в большую конкрецию материнской породы, которая тверже, чем вмещающие отложения. Все ископаемые кости, даже самые твердые, подвержены в некоторой мере растрескиванию и имеют тенденцию распадаться па небольшие кусочки.
Выбор методики поисков, сбора и препарирования остатков четвероногих зависит от соотношения прочности вмещающей породы и ископаемых костей. Вероятно, наиболее обычны местонахождения, в которых вмещающие породы представлены глинами или тонкозернистыми песчаниками, а заключенные в них кости достаточно крепки либо защищены коркой, несколько более устойчивой к выветриванию, чем вмещающие породы. Это позволяет начинать поиски с исследования дна оврагов и осыпей у подножий склонов, куда могут быть принесены обломки костей, вымытые из коренных пород. Если находки учащаются в некотором направлении вверх по склону, это может привести к источнику костей.
Первое, что делает геолог при обнаружении такого местонахождения.— он садится и закуривает. Затем он приступает, применяя минимум инструментов, к определению природы своей находки, степени ее сохранности и условий залегания. Для этого удобнее всего большой складной или шпаклевочный нож, шило, щетки и кисточки (если, конечно, найденный экземпляр меньше слона).
Обнажившаяся на дневной поверхности кость, как правило, очень хрупка. Чтобы не повредить ее при извлечении, применяют цементирующие жидкости, которыми поливают или смазывают экземпляр. Мнения специалистов относительно того, какой клей (цемент) использовать, очень различны. Сторонники гуммиарабика выступают против применения шеллака, а те, кто предпочитает нитроцеллюлозные цементы, такие, как альвар, дако, амброид пли глифталь, отвергают как гуммиарабик, так и шеллак. Все эти материалы, однако, служат одной цели и в общем имеют одни и те же особенности: они представляют собой жидкости, вязкость которых может быть любой в зависимости от количества примененного растворителя; они быстро высылают п образуют прочную пленку, хорошо скрепляющую кость, пока с пей работают в поле. Растворителем для гуммиарабика служит вода, для шеллака — спирт, а для всех нитроцеллюлоз, кроме глифталя.— ацетон. Глифталь растворяется в разбавителе лаков. Гуммиарабик медленнее всех жидкостей высыхает и не так прочен, но при сухой погоде он пе хуже других. Все эти цементирующие жидкости, кроме гуммиарабика, имеют тот недостаток, что в мокрую погоду или во влажном климате они до конца не затвердевают, оставаясь клейкими, а потому теряют большую часть своей прочности. Кроме того, когда они липкие, то при работе в поле к ним прилипает пыль и небольшие кусочки породы. Гуммиарабик лишен этого недостатка, но при высокой влажности для высыхания его нужно длительное время; он может оказаться и вовсе неэффективным.
Каждый очищенный и обработанный экземпляр должен быть подготовлен для извлечения из обнажения. Для всех экземпляров, кроме самых маленьких, с этой целью приготовляют гипсовую рубашку. Окаменелость должна быть защищена от случайного повреждения каким-либо из цементов. Если «цемент нельзя наносить щеткой из опасения переместить кость, его можно налить прямо на обнаженные поверхности. После затвердения цемента
надо покрыть образец несколькими слоями мягкой бумаги, например рисовой, папиросной или туалетной. Затем наносят еще слой цемента и снова бумагу, лист за листом, причем каждый лист тщательно и плотно обжимается вокруг неровностей поверхности. Достаточно будет трех или четырех слоев. Кроме защиты экземпляра, это обеспечивает сравнительно легкое освобождение образца от «рубашки» в лаборатории, и этим никогда не надо пренебрегать. Для крупных окаменелостей можно употреблять листы мокрой газеты. После того как образец был обработан цементом и цемент затвердел, поверхность смачивается и покрывается лист за листом мокрыми газетами, причем каждый слой тщательно обжимается вокруг неровностей. И здесь достаточно 3 или 4 слоев бумаги.
Следующий шаг — окопать образец канавой. Она должна быть достаточно широкой, чтобы удобно было работать, и достаточно глубокой, чтобы охватить весь экземпляр. Канава должна быть вырыта достаточно далеко от окаменелости. Чем мягче вмещающая порода, тем дальше должна проходить канава. Кости, заключенные в мягкой породе, могут разрушиться из-за сотрясения от удара киркой вблизи них. Глубина канавы зависит от того, насколько окаменелость погружена в землю. Многие экземпляры среднего размера погружены не более чем на 25 см под поверхность. Безопасная глубина канавы должны быть в 2 или 3 раза больше самого образца. Глубина канавы и расстояние ее от экземпляра определяется твердостью вмещающей породы. Чтобы обезопасить себя, лучше рыть канаву дальше и глубже, чем необходимо. Излишек породы всегда можно убрать после, в промежутке между рытьем и цементированием окаменелости. Стенки канавы, прилежащие к экземпляру, должны быть вертикальными или слегка нависающими.
Для приготовления гипсовой рубашки пужны холстина, алебастр и вода. Старая стираная холстина лучше новой, так как новая холстина груба и пе может свободно повторять контуры ископаемой кости. Очень удобны старые холщовые мешки; их и достать легко. Алебастр или формовочный гипс можно найти в складских запасах строителей. Очень хорош зубной гипс, по он дорог. Не пытайтесь употреблять отделочный или штукатурный вше. так как он содержит компоненты, замедляющие схватывание и уменьшающие прочность.
Холстина сперва нарезается па полосы шириной около 7—8 см. Полосы должны быть достаточно длинными, чтобы прикрыть образец сверху и достать до его основания. Холста нужно нарезать столько, чтобы полностью покрыть извлекаемый блок сверху и с боков со взаимным перекрытием полос на 1—2 см. Лучше сделать полосы длиннее необходимого, чем короче, и лучше нарезать их с запасом. Для окаменелостей до 30—60 см в поперечнике вполне достаточно одного слоя холста, даже если вмещающая порода совсем мягкая. Для более крупных или хрупких экземпляров, заключенных в очень мягкую породу, можно рекомендовать два слоя холстины (второй слой бинтов под прямым углом к первому). Громоздкие или очень непрочные паковки, требующие двух слоев холстины, можно дополнительно укрепить при помощи палок, идущих по всей длине блока между слоями холстины.
Гипс должен быть смешай с водой до консистенции густой сметаны, причем гипс добавляется к воде и размешивается руками, чтобы не было комков. Начиная с этого момента работать надо скорее, так как гипс схватывается быстро в жаркую сухую погоду. Каждую холщовую полосу окунают в гипс и сдавливают там, чтобы она полностью пропиталась. Затем полосу вынимают из раствора одной рукой и аккуратно протягивают между двумя пальцами другой, чтобы удалить излишки гипса. Первую полосу кладут посередине образца, а следующие — попеременно по направлению к обоим концам, перекрывая соседние полосы на 1—2 см. Здесь важно иметь уверенность в том, что ткань плотно прилегает ко всем неровностям поверхности образца. Пока идет работа на верхней поверхности, концы каждой полоски свободно
висят. Потом их прихлопывают к бокам блока, пе оказывая никакого давления сверху. Если гипс хороший и свежий, то вполне достаточно того раствора. что остался на полосах после отжимания. Важнее всего быть уверенным, что между образцом и первым слоем биптов нет зазоров, и иметь достаточно бинтов, чтобы покрыть этот экземпляр.
Важность аккуратной подгонки «рубашки» не может быть переоценена. Гипсовая рубашка твердая; если она точно не подогнана к блоку, вибрация при транспортировке может привести к разрушению породы внутри упаковки. Представьте себе ваше разочарование, когда вы откроете пакет и не найдете ничего, кроме месива из глины и костей.
Если есть необходимость в шинах, их нельзя помещать непосредственно между окаменелостью и первым слоем бинтов, так как это повредит подгонке «рубашки» к экземпляру и приведет к тем же неприятным результатам. Шины всегда помещаются между внутренним и внешним слоями бинтов. Внешний слой тщательно обинтовывается вокруг шин.
Критический момент в этой операции — извлечение блока из выемки и переворачивание его для подготовки к перебинтовыванию нижней поверхности. Когда канава достигнет достаточной глубины, вмещающая порода подрезается ниже границы концов перевязи до тех пор, пока блок не будет соединяться с землей лишь тонкой ножкой, как гриб. Для больших экземпляров или слабо сцементированной породы может появиться необходимость,, до того как переворачивать блок, перебинтовать внизу подрезанную часть его. Позаботьтесь о подготовке ровной поверхности, по которой должен катиться блок, снятый с подставки. Не следует перемещать блок с перекосом; поворачивать его надо быстро, но осторожно. Если порода рыхлая или изменена выветриванием, образец может выпасть через отверстие в дне паковки, поэтому действовать необходимо быстро и плавно.
Если удалось перевернуть блок без повреждений, то остальное уже просто. С нижней части блока аккуратно удаляют для уменьшения веса лишнюю породу. Избыточный вес породы существенно не увеличивает прочности блока, поэтому, не покушаясь на сам экземпляр, его желательно уменьшить. Свободные концы бинтов нужно отрезать до края сохранившейся породы. Нижняя сторона блока перевязывается точно таким же образом, как и верхняя, причем новые бинты перекрывают прежние, уже затвердевшие. Надо быть очень осторожным и абсолютно уверенным, что эти бинты плотно облегают неровности нижней поверхности блока. В противном случае порода от сотрясений может рассыпаться.
Описанная техника пригодна главным образом для извлечения полных или крупных окаменелостей, которые могут иметь значение для стратиграфических исследований. Однако она очень трудоемка, отнимает много времени. Кроме того, гипс и вода создают дополнительный вес, непосильный для обычного полевого геологического отряда. Иногда достаточную информацию дают и фрагменты костей, собранные па поверхности обнажения. По ним же палеонтолог может судить о том, заслуживает ли коренное местонахождение подробного изучения. Наибольшее диагностическое значение имеют обломки черепов животных, особенно если они сохранили зубы. Отдельные зубы весьма полезны при определении млекопитающих, менее полезны при идентификации рептилий. Вообще при определении любого ископаемого' четвероногого полный или хотя бы неполный комплект зубов всегда лучше, чем отдельные зубы. Находки позвонков оказывают большую помощь при идентификации амфибий и рептилий, особенно палеозойских, чем в случае определения млекопитающих. Для костей конечностей все обстоит как раз наоборот. Фрагменты ребер имеют диагностическое значение только для черепах, хотя целые ребра могут иногда показать, с чем мы имеем дело. Отдельные фрагменты заворачивают в бумагу и кладут в обыкновенные мешочки для образцов.
Для полевого геолога, совершающего обычно налегке пешие маршруты, удобнее всего окаменелости, заключенные в конкреции. В подобных случаях кость защищена известковой или железистой оболочкой, хорошо предохраняющей ее от выветривания. В местонахождениях такого типа на поверхпости часто находят целые или почти целые кости, а не фрагменты. Их собирают, аккуратно заворачивают в мягкую бумагу и укладывают в мешочек; после этого они выдержат даже длительную транспортировку. Если конкреция содержит остатки небольшого животного, можно извлечь их из породы целиком, без обычных предосторожностей и без перебинтовывания. Однако крупные конкреции часто имеют тенденцию крошиться, и поэтому их приходится бинтовать, как и окаменелости в рыхлых породах. В некоторых местонахождениях на поверхности может быть много конкреций без внешних признаков, указывающих на наличие в них костей. Чтобы определить, есть ли в них кость, нужно разбить их молотком. Часто так удается обнаружить ценные образцы. Многие конкреции разбиваются чисто, без осколков. Если они содержат кость, их можно снова склеить без серьезного вреда для окаменелости. Такие конкреции очень хорошо выносят перевозку.
Наиболее трудны для извлечения совсем мягкие кости, заключенные в мягкие глины. Так как кости в этом случае выветриваются и разрушаются быстрее, чем вмещающая порода, то найти на поверхности обломки костей в большинстве случаев не удается. Такие местонахождения обычно обнаруживаются лишь при проходке шахт или строительстве дорог, когда вскрываются неизмененные породы. Подобный материал лучше всего собирать в виде кусков возможно большего размера, откалывая их тяжелой киркой. Если на поверхпости таких больших кусков видно достаточно много костей, не затронутых выветриванием, то весь образец надо подсушить, тщательно завернуть в газету и отправить без дальнейших хлопот в лабораторию для последующего изучения. Однако, как правило, окаменелостей в таких кусках достаточно мало, так что обычно не имеет смысла перевозить большие куски породы в лабораторию без предварительного исследования их в поле. Если глина отчетливо слоиста, то можно осторожно удалять слойки большим складным ножом. Иногда при этом удается обнаружить хорошие экземпляры. Если глина не слоистая, нужно осторожно разбить большие куски, чтобы обнажить невыветренные кости. Побольше настойчивости и терпения, и. возможно, удастся получить хороший материал. Обработка его не зависит от того, слоисты глины или не слоисты. После того как кость обнажена, ей дают возможность высохнуть, а затем покрывают предохранительной жидкостью. Так как обычно кости такого размера, что их легко переложить на просушку в безопасное место, наиболее практичны нитроцеллюлозные цементы. Раствор должен быть очень разбавленным, для того чтобы избежать перемещения тонких костей; его лучше всего наносить на окаменелость каплями (а пе кисточкой). Нитроцеллюлозные цементы очень прочны даже тогда, когда они сильно разбавлены, и слоя или двух достаточно для скрепления кости. После выполнения этой операции нужно прямо на кость наложить несколько слоев мягкой бумаги с цементом. Невыветрелая вмещающая порода при высыхании часто затвердевает и может спокойно путешествовать без дальнейшей пропитки, по до упаковки каждый кусок должен быть надежно завернут в газету. Тонкослоистые глины могут быть очень непрочны. Их следует укрепить со стороны, противоположной кости, двумя-тремя слоями гипса.
Фрагментарные, но полезные остатки ископаемых четвероногих иногда обнаруживают в слоях очень твердых русловых песчаников или топкого гравия. Если кость так крепка, что она не разрушилась при выветривании, можно отбить вмещающую породу зубилом и извлечь кость вместе с некоторым количеством породы. Однако перед извлечением обнажившуюся кость нужно все же обработать консервирующим веществом, покрыть бумагой
и подсушить. Дело в том, что, хотя кость и противостояла выветриванию и кажется очень твердой, от вибрации она может потрескаться и выкрошиться из пласта. Эта процедура очень похожа па начальные действия при вынимании образца из гипсовой «рубашки», за исключением того что порода гораздо тверже и работы много меньше. Что касается рытья канавы — гораздо лучше размещать ее подальше от экземпляра.
Таким образом, основное снаряжение, необходимое геологу для сбора ископаемых костей, ненамного увеличивает его обычный груз. Для работы в плотных глинах удобен геологический молоток. Кирка Марша очень хороша для работы с некрепкой породой, но слишком легка для твердых пород. В дополнение к молотку хорошо иметь пару зубил разных размеров. Полезен и стальной инструмент, но заточенный не плоско, а на конус. Совершенно необходим большой складной нож. Кроме того, нужно иметь щетку, лакировочную кисть для сметания остатков породы и кисточки для нанесения предохранительных цементов. Список завершается полулитровой банкой с завинчивающейся крышкой для раствора нитроцеллюлозного цемента и запасом газетной бумаги. Кроме того, в автомобиле нужно иметь запас крепких картонных коробок.
В этот список не включены гипс, холст и вода. Они тяжелы и громоздки. Пх никогда не берут в разведочные маршруты. Окаменелости, требующие изготовления гипсовой «рубашки», обычно помечаются, а потом для их обработки совершается отдельный маршрут. Обычно материалы для такой обработки можно добыть на месте.
Собирать кости ископаемых позвоночных может почти каждый, кто имеет время, склонность и терпение. Второпях за такое дело браться не следует. Если у геолога есть какое-нибудь сомнение относительно конкретной методики работы, лучше использовать более трудоемкую, но надежную. Если па это нет времени, заметьте место и попытайтесь найти заинтересованного палеонтолога, специализирующегося по позвоночным.
ОТОЛИТЫ
Д. ./. Фриццел
Геологический факультет школы горного дела и металлургии
Миссурийского университета. Ролла
Отолиты ископаемых костистых рыб редко встречаются при сборе макро-окаменелостей; нечасты они и среди обычных образцов микрофауны. Их следует искать в строго определенных фациях морских отложений триасового и более молодого возраста. Коллекции, достойные изучения, являются результатом применения особой методики как в поле, так и в лаборатории. Поэтому отолиты обычно собирают лишь специалисты.
ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОРОД, В КОТОРЫХ ВСТРЕЧАЮТСЯ ОТОЛИТЫ^
Отолиты иногда извлекались из ископаемых черепов. Одпако большая часть их встречается в виде отдельных экземпляров в разнообразных типах гориьТх пород: в зеленых песчанистых мергелях и прибрежных песчаных
толщах; особенно часты они в ракушниках и прослоях, сложенных органогенным детритом. Отолиты обычно концентрируются на поверхностях седиментационных несогласий и реже вблизи них. Они в изобилии встречаются в небольших прослойках и линзах, в раковинных и песчаных карманах; местами они беспорядочно вкраплены внутри пласта.
СБОРЫ В ПОЛЕ
Крупные экземпляры собираются индивидуально в поле. Некоторые из них находят на поверхности обнажения или в делювии. Другие можно извлечь прямо из породы складным ножом. При их сборе необходимо иметь пинцеты, этикетки, бумажную ткань и пузырьки.
Большинство же отолитов представлено мелкими экземплярами. Два-три килограмма материала из песчаного кармана могут содержать сотни экземпляров. Однако в большинстве случаев отолиты редки, поэтому, возможно, потребуется просмотреть от 1 до 5 центнеров породы.
Иногда отолиты, особенно если они сравнительно многочисленны, можно встретить прямо на поверхности обнажения. На бедных местонахождениях с целью определить, стоит ли заниматься их собиранием, проводят контрольные отмывки. Сохранность отолитов бывает весьма различной; как правило, свежее обнажение содержит лучшие экземпляры.
ОТБОР ОТОЛИТОВ В ЛАБОРАТОРИИ
Большие образцы породы вымачиваются (в течение часов или дней) в воде без реагентов (щелочные растворы, например карбонат или бикарбонат натрия, портят органические волокна отолитов). После этого образцы просеиваются на ситах 10—20 меш.
Фракции 10 меш лучше разбирать в мокром виде в мелких жестяных банках при 4-кратном увеличении. Отбор производят микроанатомическим пинцетом (все другие типы пинцетов обычно портят нежные экземпляры). Более мелкие фракции высушиваются и последовательно исследуются под бинокулярным микроскопом при 6—10-кратном увеличении. Обнаруженные окаменелости переносятся в картонные камеры увлажненной кисточкой.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ ЭКЗЕМПЛЯРОВ
Большинство отолитов перед изучением необходимо очистить. Эта операция проводится на сиракузском часовом стекле под водой тонкими кисточками или иголками. Полезна бывает предварительная обработка отдельных экземпляров с помощью ультразвукового очистителя в течение 1 или 2 с. При этом может быть использован водный раствор стирального порошка.
Очищенные экземпляры укрепляют, смазывая их сильно разбавленным раствором белого шеллака или тонким коллодием. Фрагменты, представляющие интерес, перед укреплением склеивают коллодием (если для укрепления применяется шеллак).
Большие экземпляры помещают в пластмассовые коробки размером 2,5 X 2, 5 X 2,5; 2,5 X 2, 5x5 или 2,5 X 5 х 5 см. Мелкие хранят в стандартных картонных микропалеонтологических камерах, приклеивая их к основанию трагакантом.
На всех стадиях работы нужно самым тщательным образом этикетировать образцы. В этикетках должны быть указаны как минимум следующие сведения: 1) номер образца; 2) стратиграфическое положение; 3) адрес; 4) общее описание местонахождения; 5) фамилия исследователя и дата сбора.
РАСТЕНИЯ:
МЕЗОЗОЙСКИЕ И КАЙНОЗОЙСКИЕ ФОРМЫ
Э. Дорф
Геологический факультет Принстонского университета, Принстон, Нью-Джерси
иольшая часть макроскопических остатков наземных растений, сохранившихся в породах мезозойского и кайнозойского возраста, представлена листьями. Реже встречаются остатки плодов и семян, шишек, сережек и окаменелая древесина. Очень редки находки цветков или их частей.
Ф иг. 1. Схематические рисунки представителей папоротников (а — г), хвойных (д — ж) гинкговых (з, и) и цикадовых (к, л).
Ф и г. 2. Схематические рисунки представителей пальмовых (а, 6) и древесных листопадных (с — клен; г — ива; д — тополь; е — вяз; ж — дуб).
Породы триасового, юрского и нижнемелового возраста содержат большей частью листья папоротников, иглоподобные или чешуйчатые листья хвойных, широкие пальмоподобиые листья цикадовых и веерообразные листья гинкго (фиг. 1). В верхнемеловых, третичных и четвертичных отложениях растительные остатки представлены в основном листьями листопадных деревьев с плотной древесиной, иногда встречаются хвойные и папоротники, реже находки листьев пальм, различных шишек, плодов и семян (фиг. 2).
ХАРАКТЕР ПОРОД, СОДЕРЖАЩИХ ИСКОПАЕМЫЕ РАСТЕНИЯ
Известно, что почти все разновидности континентальных осадочных пород, от грубых песчаников до тонкозернистых глинистых сланцев и известняков. содержат хорошо сохранившиеся растительные остатки того или иного характера. Даже в морских отложениях могут быть встречены немногочисленные остатки наземных растений (чаще всего в виде обрывков — вследствие воздействия воли и течений). Лишь в нескольких случаях определимые растительные остатки были обнаружены в изверженных (например, в базальных слоях лавовых потоков) или метаморфических (сланцах и кварцитах) породах.
Превосходные экземпляры нередко можно найти в темных тонкозернистых глинистых сланцах, связанных с угольными пластами. Слои, залегающие непосредственно па углях, обычно более продуктивны, чем слои, залегающие между пли под пластами угля. Отвалы угольных шахт, состоящие обычно из глинистых сланцев, часто содержат растительные остатки отличного качества. Весьма велика вероятность встретить растительные остатки в глинистых прослоях или песчаных линзах в континентальных конгломератах. Тонкозернистые пирокластические породы, от туфовых песчаников до топких пепловых туфов.— прекрасная среда для сохранения разнообразных растительных остатков, в особенности если они отлагались непосредственно из воздуха в районе распространения лесов. В континентальных глинах растительные остатки также хорошо сохраняются. Иногда они удивительно мало изменены.
Несколько менее благоприятны перспективы обнаружения растительных остатков: 1) в массивных песчаниках, где растения обычно не сконцентрированы в линзах пли карманах, а рассеяны в толще породы; 2) в конкрециях, в которых растительные остатки обычно представлены обломками и обрывками; 3) в известняках, как морских, так и пресноводных; в них растительные остатки встречаются весьма спорадически и представлены обломками.
ОБНАРУЖЕНИЕ СЛОЕВ, СОДЕРЖАЩИХ РАСТИТЕЛЬНЫЕ ОСТАТКИ
Многие местонахождения ископаемых растений как бы открывают вновь на основании информации, содержащейся в уже опубликованных работах. Другие могут быть обнаружены, если следовать указаниям геологов или местных жителей, хорошо знакомых с районом.
При отсутствии предварительной информации работа по обнаружению новых зон, содержащих растительные остатки, обычно начинается с тщательных поисков в осыпях обломков, содержащих какие-либо остатки растений. Прослеживание этих обломков вверх по течению или вверх по склону может привести к слою, из которого они происходят. При этих исследованиях нужно не жалеть усилий, стараясь обнаружить возможно большее число слоев с остатками. Не надо думать, что слой, стерильный в одном обнажении, будет лишен растительных остатков и в соседнем обнажении. Хорошо сохранившиеся остатки растений обычно встречаются в карманах и линзах.
СБОР ОБРАЗЦОВ
Растительные остатки, обнаруженные в оболочках пород в осыпи, обычно не годятся для определения и корреляций. Подобные остатки, как правило, сильно выветрелы и раздроблены. Их нужно сохранять для изучения только в том случае, если слои с растительными остатками не удается обнаружить в коренном залегании или они недоступны из-за неблагоприятного рельефа. Однако иногда сборы из осыпей могут дать уникальные экземпляры. подобные которым потом не удается найти и в коренном залегании. В таком случае они должны быть оставлены для изучения, даже если их сохранность и оставляет желать лучшего.
После того как пласт, содержащий растительные остатки, обнаружен в коренном залегании, необходимо извлечь крупные плиты невыветрелой породы с растительными остатками. Перекрывающую породу лучше всего осторожно удалить, чтобы обнажить возможно большую площадь нужного пласта. В зависимости от прочности пород и условий их залегания эта работа может оказаться очень трудоемкой. Для ее выполнения, кроме обычного геологического молотка, желательно иметь лом, кирку, кувалду и совковую лопатку, а также нескольких сильных помощников.
Когда расчистка закончена, от пласта отделяют плиты площадью по 0,2 м2, а если можно, и большие. Затем эти плиты осторожно раскалывают по плоскостям напластования или листоватости, параллельной напластованию. Обычно раскалывание облегчается естественным кливажем, обусловленным наличием в породе растительных остатков. При этой работе очень эффективны зубила различных размеров с широким лезвием. Если это удается, лучше сначала раскалывать плиту на половинки равной мощности, затем каждую из них еще пополам, и так до тех пор, пока дальнейшее раскалывание не станет невозможным или пока не получен экземпляр удовлетворительной сохранности. Во время работы рекомендуется надевать защитные очки.
ЧТО ОТБИРАТЬ
В большинстве случаев растительные остатки мезозойского и кайнозойского возраста представлены листьями. Возможны два случая: 1) сохраняется часть обугленного вещества листа, имеющего коричневый, темно-серый или даже черный цвет; 2) вещество листа полностью утрачено, сохраняется только его отпечаток. Находки первого типа более ценны, так как в этом случае чаще можно обнаружить детали структуры и установить характер эпидермиса.
Нужно помнить, что для целей определения находка одного целого листа, когда отчетливо видны его форма, особенности краев, верхушки, основания и черешка, жилкования, важнее, чем большое число фрагментов листьев того же вида. Наиболее удачная, но и крайне редкая находка — это экземпляр, в котором целые листья еще не отделены от стеблей или черешков. На каждой вновь обнаженной поверхности пласта нужно также тщательно искать остатки или отпечатки: 1) шишек хвойных или цикадовых, которые легко узнать по их сходству с современными шишками сосны, ели, тсуги и других деревьев; 2) семена и плоды различной формы и величины; 3) цветки и части цветков; 4) сережки, обычно узкие и длинные, как у современных ольхи и березы, и 5) листья папоротника, на которых могут сохраниться мелкие округлые спорангии.
Если из-за неровного скола породы обнажилась только часть листа или растения, то оставшуюся часть этого экземпляра можно освободить, осторожно скалывая вмещающую породу небольшим зубилом. Случайно разбитые экземпляру не надо выбрасывать. Если удалось собрать все обломки и они не слишком мелкие, их вполне можно скрепить обычным клеем или любым
подходящим цементом. Наиболее тонкую работу по реставрации и препарированию образцов лучше проводить в лаборатории. Осколки разбитого образца надо этикетировать как части одного экземпляра, что облегчит их дальнейшее соединение и реставрацию.
Не следует выбрасывать часть породы, покрывающую остаток растения или его отпечаток. На этих обратных отпечатках часто видны детали, не сохранившиеся на основном образце. Отпечатки не надо покрывать лаками или цементами, за исключением тех случаев, когда они настолько хрупки, что их надо чем-нибудь скрепить.
Обкалывание образца до удобных для транспортировки размеров надо производить обдуманно и осторожно. Например, листоватые глинистые сланцы не нужно обкалывать в поле; при более крепкой вмещающей породе это можно сделать обычным геологическим молотком. Образцы очень мягких глинистых сланцев и глин легко уменьшить до нужного размера большим ножом.
ПОЛЕВАЯ СОРТИРОВКА ОБРАЗЦОВ
Как только с образцов сколота лишняя порода, они должны быть аккуратно уложены в ряд на плоской поверхности приблизительно в 5—10 м от расчистки. Их никогда не надо класть один на другой, чтобы не повредить и не поцарапать хрупкие и непрочные остатки растений. Если коллекцию приходится оставить на ночь, ее надо покрыть брезентом и прижать его камнями. Работу на одном обнажении надо проводить как можно дольше, чтобы получить по возможности наиболее полные и хорошо сохранившиеся экземпляры ископаемых растений. Если слой, содержащий растительные остатки, не выклинивается внезапно и не делается пуст, то на одном обнажении нередко удается собрать от 500 до 1000 образцов, что облегчает количественные подсчеты и делает их более представительными.
Если позволяет время, надо стараться уже в поле, прямо на местонахождении рассортировать отобранный материал на отдельные морфологические «виды». Для этого коллекцию сначала разбирают на отдельные кучки, в каждую из которых откладывают похожие растительные формы. После этого тщательно подсчитывают число экземпляров каждого «вида» для каждого местонахождения. Чтобы отличать разные «виды» один от другого, их можно обозначить предварительными названиями, буквами, цифрами, стараясь не пропустить ни один из имеющихся «видов». Затем отбраковывают фрагментарные, разбитые или плохо сохранившиеся экземпляры и оставляют, если удастся, хотя бы по дюжине образцов каждого «вида». Каждый экземпляр должен быть снабжен полевой этикеткой. Чтобы предотвратить путаницу, в этикетках должно быть указано стратиграфическое положение пласта с растительными остатками. Если возможно, нужно отметить соотношение пластов, содержащих остатки флоры, с зонами беспозвоночных и позвоночных.
УПАКОВКА КОЛЛЕКЦИИ
В поле каждый образец должен быть тщательно завернут для транспортировки на полевую базу. Для этой цели лучше всего пользоваться газетной бумагой. Мелкие и хрупкие экземпляры заворачивают сначала в мягкую папиросную бумагу, а затем уже в газету. Для предотвращения порчи образцов от трения при транспортировке, в особенности если она осуществляется вьючными лошадьми или автомашиной, нужно как можно плотнее упаковать их в мешки или баулы.
Окончательная упаковка для отправки в лабораторию должна быть очень тщательной. Прочные деревянные ящики, желательно не очень бол-шие,* должны быть сделаны из новых, крепких досок. Некоторые образцы, по-видимому, следует дополнительно обернуть бумагой. Образцы должны
быть аккуратно и как можно плотнее уложены в ящики последовательными слоями. Крышки нужно надежно забить гвоздями, а кроме того, окантовать ящики проволокой, чтобы они не разбились во время транспортировки. Коллекции обычно отправляют багажом по железной дороге.
ОБРАБОТКА ОБРАЗЦОВ В ЛАБОРАТОРИИ
После распаковки коллекции в лаборатории образцы нужно прежде всего рассортировать по флористическим зонам и местам находок, а затем поместить в лотки. Каждый образец должен быть пронумерован в соответствии с местом его отбора; надпись лучше всего наносить тушью на закрашенный белой краской прямоугольник. Нужно внимательно следить за тем, чтобы образцы из разных зон и местонахождений не были перепутаны.
Подготовка материала для окончательного изучения и определения может потребовать дополнительного скалывания лишней породы, чтобы полностью обнажить растительные остатки. Этим лучше всего заниматься, положив образец на мешочек с песком. Работу можно выполнять зубилами различной величины и формы, а также виброинструментом. Если приходится использовать молоток, то лишь самый маленький и очень осторожно. При этом нужно надевать защитные очки. Разбитые образцы должны быть сразу же соединены обычным клеем или цементом.
В ряде случаев сохраняется первичный, обычно обугленный материал листьев и других растительных остатков. Иногда количество этого материала таково, что представляется целесообразным извлечь его для дальнейшего изучения под микроскопом. С этой целью обычно применяются два метода.
1. Мацерация. Когда растительные остатки особенно обильны и хорошо сохранились, вмещающая порода удаляется вымачиванием в плавиковой кислоте, смеси Шульца пли какой-либо другой жидкости с высокой окислительной способностью. Нерастворимый остаток, который может содержать обломки листьев, древесину, чешуйки шишек, семена и т. д.. очищают, сортируют и раскладывают для окончательного изучения, обычно на предметные стекла.
2. Пленочный метод. Если растительные остатки представляют собой лишь тонкие углистые налеты или корочки на плоскостях напластования, их обычно извлекают из вмещающей породы, перенося на какую-либо пленку 1 и удаляя затем породу механическим путем и с помощью кислот. Различные варианты этого способа — методы Уолтона, Эшби и Эббота. Пленки хранить удобнее, чем исходные образцы породы, и они обычно представляют большую ценность как для макроскопического, так и для микроскопического изучения.
Лабораторная обработка окаменелых растительных остатков подробно рассматривается во II части этой книги.
1 Подобно переводным картинкам.— Прим, перев.
Часть II
ОПИСАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕТОДОВ
Раздел А. Методика сбора ископаемых
ОПРОБОВАНИЕ В ПАЛЕОНТОЛОГИИ
J'. К. Крамбеин
Северо-западный университет, Эвапстоп, Иллинойс
Проблема опробования в палеонтологии имеет несколько аспектов. Первый из них — поисковое опробование, целью которого является либо поиск в мощных толщах горизонтов, содержащих окаменелости, либо поиск внутри одного горизонта, заведомо богатого окаменелостями, остатков определенных организмов. Последний случай представляет пример целевого отбора, при котором выбор объекта подчинен определенной цели, как при стратиграфической корреляции. Противоположностью поисковому опробованию п целевому отбору является статистическое опробование, которое включает элемент рандомизации как существенную часть общей системы опробования. При статистическом опробовании преследуется цель получить представительную выборку для статистического заключения о некой определенной популяции.
Эти и другие аспекты палеонтологического опробования анализировались в той или иной степени многими палеонтологами. В данной статье в доступной форме рассматриваются некоторые общепринятые методы опробования, причем особое внимание уделяется зависимости плана опробования от палеонтологической задачи и требуемого статистического заключения. Избранная библиография охватывает работы, касающиеся принципов и методик, затронутых в статье.
РАНДОМИЗАЦИЯ И СМЕЩЕНИЕ
Под рандомизацией 1 понимают формальную процедуру, предохраняющую палеонтолога от неумышленного внесения систематической ошибки (смещения) в статистическую выборку, которая может явиться следствием как пристрастного выбора образцов, так и пренебрежения правилом, гласящим. что для строгого статистического заключения каждый индивидуум популяции должен иметь определенную вероятность попадания в выборку. Рандомизация отнюдь не процесс бессистемного отбора наблюдений, равнозначный завязыванию глаз палеонтологу перед началом работы па обнажении.
Аналогией здесь может служить скорее перетасовывание колоды игральных карт. Само перетасовывание отнюдь не зависит от конкретного вида карточной игры, это всего лишь формальная процедура, гарантирующая равную вероятность появления любой карты в руках каждого игрока. При палеонтологическом опробовании с целью статистических исследований рандомизация играет подобную роль, исключая возникновение систематической ошибки. При целевом отборе эта ошибка несущественна, так как здесь преследуется цель получения окаменелостей для конкретной палеонтологической задачи; примером может служить отбор хорошо сохранившихся
1 Рандомизация (англ, randomization) — в математической статистике разупорядо-ченпе, создание беспорядочного распределения.— Прим. ред.
ископаемых кораллов для изготовления шлифов. Но возможность внесения систематической ошибки должна быть учтена в том случае, если на некоторой последующей стадии эти тщательно и целенаправленно отобранные образцы используются в качестве «типичной выборки» таксона. Статистические выводы, вытекающие из данной выборки, могут оказаться совершенно отличными от тех, которые были бы получены при выполнении процедуры рандомизации.
ПОИСКОВОЕ ОПРОБОВАНИЕ И ЦЕЛЕВОЙ ОТБОР
При поисковом опробовании в обнажении тщательно изучаются цвет, слоистость или содержание карбонатов, изменения которых могут указать на присутствие ископаемых организмов. В случае если видимые признаки отсутствуют и необходимо определить местоположение всех горизонтов, обогащенных окаменелостями, может быть предложена относительно быстрая методика, основанная на бороздовом опробовании по всей длине сечения, перпендикулярного напластованию. Предположим, что горизонтально залегающая толща сланцев мощностью 100 м должна быть исследована в поисках микроокаменелостей. Для этого проводится одна непрерывная борозда, которая делится, например, на 5 отрезков по 20 м каждый. Тут же в поле на каждом отрезке отдельно производится поиск окаменелостей. Если на данном отрезке ничего не обнаружено, то соответствующий отрезок борозды исключается из дальнейших поисков. Если ископаемые обнаружены, то вертикальный участок обнажения в этой части борозды исследуется более тщательно в поисках слоев, содержащих окаменелости. Описанная процедура представляет собой так называемое опробование пачками, при котором пачки (здесь отрезки борозд) отбрасываются при отрицательных результатах.
Процедуру поисков нельзя считать безупречной. В описанном выше случае положение борозды опробования может оказаться таким, что данный слой, обогащенный окаменелостями где-либо в другом месте обнажения, окажется «пустым» именно в данной борозде. Опираясь на геологические соображения, палеонтолог оценивает, достаточно ли для поиска одной вертикальной борозды, разделенной на пять частей, и при утвердительном ответе выбирает место проведения поисковой борозды.
Вторым аспектом поискового опробования является целевой поиск органических остатков для установления стратиграфического положения горизонта. Этот вид поиска не включает элемента рандомизации. Он представляет самостоятельную процедуру, в которой иногда единственная найденная руководящая окаменелость может обеспечить искомую информацию. Третий аспект поискового опробования — сбор хорошо сохранившихся представителей некоторых таксонов для детального морфологического изучения. Как уже отмечалось, статистические выводы и частотные распределения, вытекающие из измерений этих отобранных окаменелостей, могут существенно, отличаться от соответствующих величин популяции.
СТАТИСТИЧЕСКОЕ ОПРОБОВАНИЕ
Принципиальной особенностью статистического опробования является наличие элемента рандомизации, которая обеспечивает каждому индивидууму популяции некоторую вероятность попадания в выборку. Если эта вероятность одинакова для всех индивидуумов популяции, то мы имеем дело с простой случайной выборкой. Затруднений, возникающих при получении статистических выборок из палеонтологической популяции, мы коснемся позднее. Здесь же отметим, что на любом обнажении могут быть получены статистические выборки различного вида. Для того чтобы выяснить, каким, образом это может быть достигнуто, рассмотрим пример с одним обнажением.
Любое обнажение может рассматриваться как субпопуляция некоторой популяции, представляющей собой все тело исследуемых пород.
Предположим, что мы имеем дело с обнажением протяженностью около 150 м. в котором вскрыт пласт сланцев мощностью около 1 м, и пусть все имеющиеся в пласте окаменелости представлены микроформами. При этом не исключается локальная изменчивость числа и видов окаменелостей, но эта изменчивость не носит систематического характера, как это обнаружено предварительным качественным поиском.
Первый шаг прп выборе плана опробования заключается в определении физических границ субпопуляции, в выявлении индивидуумов, ее составляющих. В данном примере объектами исследования являются окаменелости, ио популяция, которую предстоит опробовать, может быть определена двумя способами. Первый из них — определение популяции как совокупности окаменелостей, другой — определение популяции как совокупности единичных объемов сланцев, каждый из которых содержит несколько окаменелостей. Второй способ имеет то преимущество, что элементы выборки могут быть легко определены как представляющие собой все возможные борозды (например. 15 см в ширину и 5 см в глубину) от кровли до подошвы пласта. Это образовало бы фактическую популяцию в 1000 отдельных элементов вдоль 150-мегрового обнажения.
Следует заметить, что составление популяции, определение ее индивидуумов и принятие того или иного плана опробования — все это включает целый ряд чисто палеонтологических решений. Как только это сделано (например, выбор размеров бороздовой пробы), статистическая модель, которую следует использовать при анализе данных, становится очевидной, а эта модель и определяет в какой-то степени вид проб, которые следует отбирать. Нет никакой гарантии, что произвольно принятый план опробования будет в одинаковой степени соответствовать различным видам произвольно выбранных статистических моделей.
В рассматриваемом примере начальный край бороздовой полосы может либо совпадать с левым концом обнажения, либо быть еще левее (путем случайного вскрытия неглубоко погребенных сланцев). Таким образом, мы имеем бесконечное множество рандомизированных начальных точек. Однако, как только определена первая полоса опробования, все остальные попадают на определенные места, и ситуация практически сводится к проблеме ограниченного числа проб, включающего тысячу 15-сантиметровых полос опробования, пересекающих 150-метровое обнажение. Необходимо оговорить, что некоторые из описываемых здесь планов опробования предназначены для ограниченных популяций.
Для удобства положим N — 10, так что задача заключается в выборе на обнажении 10 полос опробования глинистых сланцев. Так как конкретный вид выборки, подлежащей исследованию, определяется последующей обработкой, которая в свою очередь зависит от целей данного палеонтологического исследования, четыре основных вида опробования будут описаны в рамках рассматриваемого примера.
Простое случайное опробование. Пусть перед нами стоит следующая палеонтологическая задача: оценить средний размер взрослых особей вида I рода А в субпопуляции сланцев. Для данного случая подходит простое случайное опробование, хотя N может и отличаться от 10.
Из таблицы случайных чисел выбирают десять трехзначных чисел от 000 до 999, исключая дубликаты. Далее, приписав первой борозде номер 000, определяют положение борозд опробования в соответствии с их нумерацией. При таком плане опробования каждая борозда является индивидуумом субпопуляции, состоящей из 1000, по вместе с тем каждая борозда представляет групповую выборку (см. ниже) из субпопуляции микроископаемых. Таким образом, популяция, подлежащая опробованию, удовлетворяет уело-
вию равной вероятности для каждой борозды, вскрывающей слапцы, быть включенной в выборку. Вероятно, каждый индивидуум, отнесенный к определенному таксону, также имеет равную вероятность попасть в выборку, хотя возможны и некоторые отклопения, поскольку борозды отбираются путем рандомизации, а окаменелости из каждой борозды не рандомизированы. Любая присутствующая окаменелость автоматически является частью выборки из данной борозды.
Палеонтологическая процедура может заключаться в измерении всех взрослых представителей данного таксона по данным отбора в бороздах опробования. Эта задача решается путем переписи в каждой борозде, из которой производится сбор. Если число взрослых особей данного таксона очень велико, то путем рандомизации имеющегося материала может быть получена выборка из выборки размером п. Если такая операция проделана, то перепись всех взрослых экземпляров в каждой борозде теперь становится простой случайной выборкой взрослых ископаемых из каждой полосы сланцев. Более того, выделяя определенные ископаемые в сланце, мы получаем новый вид популяции. Данная борозда сланцев является индивидуумом популяции, состоящей из совокупности таких борозд, а окаменелости, обнаруженные в этой борозде, являются индивидуумом популяции окаменелостей. Решение использовать один вид популяции для опробования, а другой для измерений является достаточно обоснованным, если индивидуумы популяции, из которой предстоит выборка, содержат в себе индивидуумы популяции основного предмета исследования.
Эти две субпопуляции интересны в нескольких отношениях. Литолог использует в качестве предмета изучения борозды как таковые, в то время как палеонтолог интересуется их содержимым. Палеонтолог интересуется сланцами лишь с точки зрения содержащихся в них окаменелостей, па основании которых, учитывая, что обе субпопуляции содержат элемент рандомизации, оп получает статистические данные, необходимые для палеоэкологического анализа. Литолог, занимающийся изучением условий накопления осадков, может использовать статистические сведения о фауне для подкрепления своих выводов.
Для крупных окаменелостей, видимых в обнажении (например, принадлежащих виду II рода Б), простое случайное опробование технически потребовало бы пересчета всех индивидуумов обнажения и рандомизации выборки (например, при N = 100) этих пересчитанных особей. Такая процедура была бы крайне трудоемкой, поэтому практически реализуемое решение здесь будет отличаться от случая с микроокаменелостями. Как и прежде, борозды (по-видимому, такого размера, что в каждой содержится значительное число окаменелостей) рассматриваются в качестве индивидуумов популяции борозд опробования и все окаменелости отбираются после рандомизации таких борозд. Для некоторых видов исследований, где необходимо знать плотность популяции, все окаменелости, выходящие па поверхность в каждом случайно выбранном участке или вдоль случайно выбранных сечений обнажения, могут быть сосчитаны или собраны.
Фиг. 1, а показывает расположение десяти случайно выбранных борозд опробования, применяемых при описанной выше процедуре. При простом случайном опробовании одни борозды сближены, тогда как другие удалены одна от другой на значительные расстояния. Если популяция однородна и если все особи в субпопуляциях в равной степени доступны для измерения, то в таком случае простое случайное опробование является стандартным методом оценки средних значений и разнообразия измеряемых свойств.
Систематическое опробование. Большинство геологов и палеонтологов интуитивно предпочитают план опробования, предусматривающий равномерное размещение борозд опробования на исследуемой площади. 150-метровое обнажение можно разделить на десять неперекрывающихся сегментов,
каждый из которых в свою очередь разделяется на 100 последовательно расположенных полос. В таблице случайных чисел берут числа из интервала 00—99 для определения местоположения полосы опробования в первом сегменте. Пусть этим числом оказалось 72. Тогда в каждом сегменте берется полоса (борозда) с этим номером, чем и достигается систематическое опробование каждого сегмента.
Фиг. 1, б иллюстрирует расположение борозд опробования в этом случае. Пробы удовлетворяют условию равномерного распределения, но нет никакой гарантии, что они будут располагаться близко к центру каждого сегмента. Можно произвольно проводить борозду, будучи в центре каждого сегмента, если только начальная точка отсчета всей системы (край первой полосы опробования) рандомизирована.
Хотя систематические пробы и удовлетворяют условию равномерного распределения, статистические модели, относящиеся к систематическому опробованию, могут отличаться от моделей простого случайного опробования. Регрессионные модели для выявления тренда удобно использовать при систематическом опробовании. В то же время оценки среднего и дисперсии популяции, а также статистической корреляции между переменными, как правило, основываются на простом случайном опробовании. Во всех случаях решение использовать тот или иной способ опробования зависит от конкретных палеонтологических задач и выбора статистической модели. Следует заметить, что при систематическом опробовании могут быть получены лучшие оценки средних величин (поскольку исследуется все обнажение), чем при простом случайном опробовании, но оценки разнообразия популяций могут быть менее точными при систематическом, нежели при простом случайном опробовании. Это связано с тем, что систематическое опробование предполагает отбор особей, расположенных на фиксированном расстоянии, в то время как при простом случайном опробовании собираются также и скопления индивидуумов, что требует при оценке разнообразия учитывать большое сходство между соседями и меньшее между далеко расположенными индивидуумами.
Простое случайное опробование
а I---•—•--------»•----------•—•----------------•-----•--------1
Отдельная ячейка
Систематическое опробование
Н---•—|---------•—!--®-|----
г,Ро“зввль”ь,й Послойное опробование в I—•—~।------«н--•—И-------1-------«г»——I—•-------1—♦-----1----*4—-•----!
Групповое опробование
~ •---------------•»-------------1
' । I I I I
о 30 60 90 120 150
Расстояние вдоль обнажения в метрах
Ф п г. 1. Гипотетическое обнажение глинистых сланцев длиной 150 м, на котором пока » заны четыре основных способа опробования.
В рассматриваемом примере случайного опробования предполагалось, что по данным предварительного опробования можно было считать сланцы гомогеннычи на протяжении 150-метрового обнажения. Такое же предположение делается при систематическом опробовании, целью которого является получение более равномерно распределенных выборок. Систематическое опробование дает возможность проверить это предположение: наличие градиента или тренда в субпопуляции может быть обнаружено регрессионным анализом. Последний пригоден для выявления слабых экологических различий в кажущихся гомогенными сланцах и глинистых породах.
Послойное опробование. Этот метод статистического опробования позволяет осуществлять некоторый контроль на основе разделения выборочного пространства па два или более слоя опробования. Такое разделение может быть осуществлено либо произвольно, либо на основе определенного геологического или палеонтологического критерия. Обычным геологическим примером может служить выделение в карбонатном разрезе нескольких видов известняков. Палеонтологической задачей может быть выяснение влияния на данный вид небольших изменений окружающей среды. Соответствующей процедурой опробования может быть простое случайное опробование каждого слоя для получения серии послойных выборок.
Слово слой используется в статистическом опробовании в том же смысле, что и в геологии. В общественных науках, к примеру, сообщество людей может быть подразделено на слои опробования по уровню образования, по размеру семьи и т. д. Таким образом, популяция подразделяется на категории или субпопуляции так же, как геологические слои делят на части стратиграфический разрез. Послойное опробование позволяет раздельно оценить изменчивость в каждом слое опробования в противоположность оценке изменчивости популяции в целом.
Палеонтолог может предпринять произвольное разделение даже одного геологического слоя на ряд слоев. Так, в рассматриваемом примере со сланцами (фиг. 1) 50-метровое обнажение может быть произвольно разделено на десять слоев статистического опробования Травной горизонтальной протяженности, в каждом из которых борозды опробования выбираются путем рандомизации. Как видно из фиг. 1 в, это приводит к более регулярному расположению проб по обнажению, чем при простом случайном опробовании, но менее регулярному, чем при систематическом опробовании. Приведенный пример отличается тем, что из каждого слоя берется по одной пробе. В более общем случае слои опробования совпадают со слоями породы и число проб, которое берется из каждого слоя, пропорционально его мощности.
Послойное опробование, особенно когда из каждого слоя породы (в геологическом понимании) берется более одной пробы, дает лучшие оценки среднего значения популяции в целом, чем простое случайное опробование, поскольку при оценке доверительного интервала для средней популяции принимается во внимание изменчивость в каждом слое опробования.
Групповое опробование. При групповом опробовании из каждого рандомизированного участка берется более одного индивидуума исследуемой популяции. На фиг. 1, г на примере обнажения глинистых сланцев показано расположение пяти рандомизированных точек. Примем их за центры, к которым непосредственно примыкают борозды опробования. Так, если положение рандомизированного центра определяется номером 214, то выборка осуществляется у борозд 213 и 215. В результате этой процедуры мы получаем 5 групп по две выборки в каждой. Интервалы между этими 5 группами являются случайными, а между центрами борозд опробования, относящимися к одной групповой выборке, фиксированными — по 30 см.
В этом примере общая изменчивость измерений, сделанных по нескольким таксонам, может быть разделена на две части. Первая дает оценку изменчивости, связанной с измерениями в пределах фиксированного интервала
т
ОПРОБОВАНИЕ 129
в 30 см, в то время как вторая дает оценку изменчивости, связанную с измерениями на некотором среднем расстоянии между центральными точками опробования. Например, на фиг. 1, г среднее значение интервала между соседними парами борозд (центральными точками опробования) составляет 20 м.
Групповое опробование может быть распространено более чем на два уровня и рассматриваться как вложенное опробование, при котором каждый | уровень «вложен» в более высокий уровень. Это может быть проиллюстрировано опробованием какой-то территории. Вся изучаемая территория в этом । случае соответствует самому высокому уровню, участок ее площадью
I 2.59 км2 — второму уровню, обнажения в пределах этого участка — третьему
уровню и, наконец, групповая выборка из обнажений — четвертому уровню. Этот вид опробования, известный также под названием иерархического опробования, особенно полезен, когда степень пространственной изменчивости является частью палеонтологического исследования.
Бороздовые и точечные пробы. Различные виды статистических выборок, приведенные на фиг. 1, показывают различные аспекты рандомизации опробования. Заслуживает внимания и вид пробы, взятой на выбранных участках. Точечные пробы представляют собой относительно малые объемы породы или малое число образцов макрофауны, взятых с небольшого участка обнажения (это может быть один кусок породы), что отличает их от бороздовых проб, которые отбираются из борозды протяженностью 30 см или более, перпендикулярной напластованию.
Бороздовые пробы различаются по своему назначению подобно тому, как поисковые пробы отличаются от статистических проб. В первом случае цель — нахождение зоны, обогащенной ископаемыми организмами, тогда как во втором случае эта уже известная зона должна быть включена в единую статистическую выборку. Однако статистически собранный материал является смешанным, что приводит к потере всей информации о вертикальной изменчивости ископаемых вдоль борозды. При точечном опробовании, наоборот. эта информация сохраняется, поскольку собранные пробы не объединяются в составные выборки путем их смешивания по две или более. Выбор того пли другого вида опробования определяется палеонтологом в соответствии с целью исследования, которая диктует, стоит ли сохранять некоторые уровни нли виды изменчивости в выборке или необходимо пожертвовать ими за счет смешивания проб.
Вид выборки и статистическая модель. Как уже было сказано, решение использовать данный тип опробования является палеонтологическим, но оно в свою очередь определяет характер статистической обработки данных. Вернемся к простому случайному опробованию (фиг. 1, а). Палеонтологической задачей, как и прежде, будет оценка среднего размера взрослых представителей вида I рода А. Пусть решено использовать полосы, вытянутые от вершины до подошвы слоя сланцев, и делать по одному измерению интересующего признака (многие палеонтологи считают повторные измерения необязательными), тогда мы приходим к статистической модели следующего вида:
Хг = ц + ег, ! где Xi —• результат однократного измерения одной окаменелости. Данная статистическая модель такова, что Xi представляет собой сумму среднего размера рассматриваемой субпопуляции р и случайной компоненты а, представляющей собой отклонение любого измерения от среднего значения р. Таким образом, эта модель учитывает только один источник изменчивости . и приемлема, если предположение о повсеместной однородности субпопуля-f ции и пренебрежимо малой погрешности измерений оказывается верным. & Если возникает необходимость учесть систематические отличия размеров
< ископаемых в верхней и нижней половинах слоя, то такая модель не поэво-
I лит произвести их оценку.
’ -9—0815
Если палеонтолог желает учесть предполагаемое различие размеров окаменелостей в подошве и кровле пласта, то аналогичная процедура рандомизации может быть использована для выбора точек опробования, но теперь полоса сланцев будет состоять из двух отдельных сегментов, представляющих собой верхнюю и нижнюю половины пласта сланцев. Соответствующая статистическая модель теперь примет вид
Хц = р —J—cci + ец, (2)
где Xtj — результат однократного измерения у-го (/ = 1, 2, п) ископаемого в t-м сегменте (t = 1, 2). Однократное измерение теперь рассматривается как сумма среднего размера субпопуляции р, компоненты at, которая представляет собой отклонение среднего Z-го сегмента борозды от среднего данной субпопуляции и случайной компоненты etj, являющейся отклонением размера у-го ископаемого i-го сегмента от среднего значения в этом же сегменте.
В этом примере измерения проделаны на тех же ископаемых и в тех же полосах, что и ранее, но модель, описываемая уравнением (2), позволяет выделить два источника изменчивости наблюдений, один из которых (oCj) дает оценку возможных изменений величины признака в верхней и нижней половинах полосы сланцев. Вторая модель требует затраты дополнительного труда, и, прежде чем принять решение использовать ее, палеонтолог должен решить, является ли вопрос вертикального изменения настолько важным, чтобы его исследовать. Если а, равно нулю, то слой сланцев является гомогенным, и при объединении измерений, сделанных в двух сегментах, модель переходит в модель, описываемую уравнением (1).
Вертикальное и площадное опробование. На фиг. 1 показаны примеры опробований вдоль обнажения. Подобным же образом может быть проведено стратиграфическое опробование сечения обнажения. Если фиг. 1 повернуть на 90°, то получим вертикальное сечение, подчиняющееся тем же правилам. Однако послойное опробование должно быть основано скорее на палеонтологическом выборе слоев, чем на их произвольном выделении, как на фиг. 1. Здесь опять выбор того или иного типа опробования определяется палеонтологическими задачами данного исследования и статистической моделью, используемой при анализе.
Изменение методики при переходе к опробованию площади связано главным образом с процедурой рандомизации выбора на карте или на поверхности обнажения точек взятия проб. При простом случайном опробовании из таблицы случайных чисел берутся два числа, одно из которых представляет расстояние от точки начала отсчета по горизонтали, другое — по вертикали. Недостаток места не позволяет дать здесь исчерпывающее описание опробования площади. При его осуществлении используются те же виды процедур рандомизации, что и в случае линейного опробования, которое восходит к простому случайному опробованию, систематическому (точечному) опробованию и к различным видам послойного и гнездового опробования. В списке литературы приводится несколько работ по опробованию площади.
До сих пор мы не касались вопроса рандомизации точек взятия проб на карте. Это связано с ограничением, налагаемым па статистическое опробование отсутствием обнажений в местах, которые оказываются случайно отобранными при рандомизации. Указанные ограничения приводят к концепции целевой популяции, которая, собственно, и является непосредственным объектом исследования и противопоставляется выборочной популяции, представляющей собой доступную часть целевой популяции. Эти вопросы рассматриваются в подразделе «Целевые и выборочные популяции», в котором обобщаются статистические процедуры, описанные на примерах фиг. 1?
ОБОБЩЕНИЕ СТАТИСТИЧЕСКОГО ОПРОБОВАНИЯ
В проведенном выше обсуждении процедур рандомизации подчеркивалось, что выбор плана опробования зависит от объекта исследования. В таблице приведены пять наиболее общих объектов статистических исследований в палеонтологии. Их диапазон колеблется от оценок средних популяции и ее разнообразия до интерпретации пространственного распределения скоплений фауны. Во второй колонке этой таблицы представлены некоторые статистические модели, соответствующие указанным категориям исследований. В третьей колонке таблицы указаны виды опробования, соответствующие каждому случаю.
Весьма трудно определить план опробования, однозначно соответствующий каждому данному объекту, поскольку одной и той же модели могут удовлетворять несколько планов опробования и, кроме того, один и тот же палеонтологический объект может описываться несколькими статистическими моделями. Это особенно касается последнего объекта таблицы, связанного с обнаружением палеонтологически важных различий в признаках популяций. Для анализа таких данных существует множество различных дисперсионных моделей. В зависимости от особенностей модели может быть использован любой из четырех видов опробования, изображенных на фиг. 1. Как только выбрана соответствующая дисперсионная модель, план опробования становится частью статистического решения и может быть получен из данной модели посредством анализа таблицы дисперсий.
Связь статистических моделей и планов опробования с объектами палеонтологических исследований
Объекты палеонтологических исследований Статистические модели Планы опробования
Средние величины и степени пзменчи во сти из меренных свойств палеонтологических популяций Доверительные интервалы статистических выборок Простое случайное опробование, послойное опробование
Степени изменчивости, связанные с различиями в размещении индивидуумов палеонтологических популяций Оценка дисперсии внутри групп и между группами наблюдений Групповое опробование; в общем иерархическое опробование
Связи между измеренными признаками палеонтологических популяций Линейная корреляция; R-факторный анализ Простое случайное опробование, по-видимому оптимальное
Пространственное распределение картируемых признаков палеонтологических популяций Различные модели регрессии вдоль линий обнажений и полиномиальные поверхности регрессии при картировании; Q-факторный анализ Оптимальным считается систематическое опробование вдоль линий или по сетке; в общем строго равномерное распределение проб
Палеонтологически важные различия измеренных признаков палеонтологических популяций Различные анализы дисперсионных моделей; дискриминантные функции План опробования определяется в основном используемой моделью
Хотя таблица и указывает на тесную зависимость статистической модели и соответствующего ей плана опробования от объекта палеонтологического
исследования, главный вывод, который следует из нее сделать,— доминирующая роль решения самого палеонтолога относительно цели исследования. Это решение включает самостоятельную оценку источников изменчивости наблюдений и выбор источников, которые необходимо учитывать для получения палеонтологических обобщений. Кроме того, палеонтолог решает, что же именно подлежит измерению, и отвечает за надежность и точность измерений.
Ранее было указано, что нет никаких гарантий избежать ошибок, но их появление менее вероятно, если отбору проб предшествует критическое размышление над объектами исследования. В общем случае нельзя сказать, что случайный сбор очень большого числа проб может обеспечить данными фактически любой вид статистического анализа. Скорее наоборот; многочисленные пробы, собранные без ясного представления о том, что предстоит сделать с полученными данными, как правило, менее полезны, чем умеренное число проб, собранных в соответствии с какой-либо определенной целью.
ЦЕЛЕВЫЕ И ВЫБОРОЧНЫЕ ПОПУЛЯЦИИ
Обсуждение статистических методов опробования было произведено на примере непрерывного обнажения сланцев, рассматриваемого как субпопуляция некоторой большей, точно не определенной популяции. Субпопуляция на фиг. 1 была определена таким образом, что каждая отдельная полоса (борозда) сланцев была в одинаковой степени доступной и имела равную вероятность быть включенной в выборку. Если сланцы рассматривать как одно целое, их можно считать трехмерным телом, имеющим определенную площадь и мощность, меняющуюся от места к месту. Таким образом, индивидуумы, составляющие всю популяцию, охватывают гораздо большее число полос сланцев, чем их можно разместить на поверхности обнажения, использованного в примере.
В самом широком палеонтологическом смысле представляет интерес все тело сланцев, отсюда целевая популяция состоит из всех возможных борозд сланцев шириной 15 м и глубиной 5 см, протягивающихся от вершины до основания слоя на всей площади его распространения. Как правило, значительная часть тела породы выпадает из поля наблюдения из-за отсутствия обнажений на закрытых участках площади, так что анализ является доступным для наблюдения только в местах выхода породы на поверхность.
Предположим, мы имеем карту, на которой изображены все обнажения и штрек, пересекающий тело сланцев. Тогда годные для опробования индивидуумы состоят из всех борозд, размеры которых определяются формой выходов сланцев на поверхность. Эти доступные индивидуумы образуют выборочную популяцию. Если изучается каждое обнажение и при опробовании применяется рандомизация, то каждый индивидуум из выборочной популяции имеет некоторую вероятность быть включенным в окончательную выборку.
Так как палеонтолог не может по своему усмотрению расположить обнажения, он обязательно должен контролировать отбор проб из них; описанная выборка называется полувероятностной выборкой. В подобных ситуациях статистические выводы о менее существенных особенностях, полученные по наблюдениям на обнажении, могут быть одинаковыми для выборочных и целевых популяций. Однако более существенные особенности, которые способны в некоторой степени контролировать местоположение обнажений, могут быть совершенно отличными в выходящих на поверхность и глубоко-залегающих частях тела породы.
Недоступность части целевой популяции накладывает свои ограничения па статистическое опробование: палеонтолог может па основании наблюдений сделать правильные статистические выводы о выборочной популяции,
но распространение этих выводов на целевую популяцию является уже интуитивным !. Иными словами, палеонтолог должен исходить из геологических принципов в оценке сходств и различий целевых и выборочных популяций. Невозможно указать прямой статистический метод, с помощью которого можно было бы произвести такое сравнение, если только вся популяция в конце концов пе становится доступной для изучения.
Таким образом, данная ситуация напоминает двупролетпый мост, один пролет которого является статистическим и позволяет палеонтологу перейти с помощью статистического вывода от проб к выборочной популяции. Второй пролет приводит его с помощью интуитивных доводов к целевой популяции. Относительная длина обоих пролетов меняется от одной задачи к другой; если геологические данные говорят в пользу заключения об отсутствии каких-либо существенных различий, «интуитивный» пролет может быть относительно коротким и наоборот.
Сейчас все более признают, что многие решения в статистических палеонтологических исследованиях являются в сущности интуитивными и что роль статистических выводов широко изменяется от исследования к исследованию. Таким образом, очевидно, что статистический анализ обеспечивает палеонтологу на различных стадиях исследования гарантию того, что его пробы свободны от внесения непреднамеренной ошибки и что интуитивные предположения, суждения и решения подтверждаются объективно выведенными статистическими заключениями, вытекающими из выборочных данных.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Вклад, который статистический анализ может внести в палеонтологические исследования, увеличивается в той степени, в которой палеонтолог осознает части исследования, имеющие статистическое содержание, и организует свою работу так, чтобы статистическая часть была достаточно обеспечена тщательным планированием. Такое планирование предполагает выбор статистической модели, отвечающей цели исследования, и плана опробования, обеспечиваюшего отбор данных в соответствии с моделью.
Хотя интуитивные обобщения, касающиеся целевой популяции, вытекают из выборочной популяции и могут порой быть связанными со значительными трудностями, они не более сложны, чем восстановление на основе личных представлений исследователя первоначальной живой популяции по мертвым популяциям ископаемых организмов. Соединение статистического вывода с интуитивным суждением не является новым в палеонтологии; существенно новый элемент состоит скорее в более широком признании преимуществ формального статистического анализа как математической процедуры, позволяющей данным говорить самим за себя.
Другим новым элементом палеонтологического анализа является применение ЭВМ, которые позволяют перейти от обычного одномерного к более точному многомерному анализу. По мере того как методы анализа становятся все более сложными, возрастают требования к определению цели сбора данных. Хорошее опробование, очевидно, является основой для получения надежных данных практически во всех палеонтологических исследованиях. Большую помощь палеонтологу при решении задач опробования и статистической обработки материала может оказать сотрудничество с профессиональным математиком-статистиком.
1 В тексте substantive — самостоятельный, независимый, т. е. решаемый на основе индивидуальных представлений исследователя.— Прим. ред.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Cochran В7. G., Sampling techniques, 2nd ed., New York, Wiley, 1963.
2. Cuchran W. G., Mosteller F., Tukey J. II’., Principles of sampling, J. Am. Stat. Assoc., 49, 13—35, 1954.
3. Collinson C., Collection and preparation of conodonts through mass production techniques, Illinois Geol. Survey Circ., 343, 1963.
4. Fo.r IP. T., Stratigraphy and paleoecology of the Richmond Group in southeastern Indiana, Geol. Soc. America Bull., 73, 621—641, 1962.
5. Imbrie J., Quantitative lithofacies and biofacies study of Florena Shale (Permian) of Kansas, Am. Assoc. Petrol. Geologists Bull., 39, 649—670, 1955.;
6. Imbrie J., Biometrical methods in the study of invertebrate fossils, Am. Mus. Nat. History Bull., 108, 215—252, 1956.
7. Johnson 11. G-, Models and methods for analysis of the mode of formation of fossil assemblages, Geol. Soc. America Bull., 71, 1075—1086, 1960.
8. Krumbein IP. C., The «geological population» as a framework for analyzing numerical data in geology, Liverpool and Manchester Geol. J., 2, 341—368, 1960.
9. Yo-'ielson E. L., Permian gastropods of the southwestern United States, Parts 1, 3, Am. Mus. Nat. History Bull., 110, art 3, 179—275; 119, art. 4, 209—293, 1957, 19' .
СБОР ИСКОПАЕМЫХ ИЗ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
Д. У. Фишер
Нью-йоркский государственный музей, Геологическая служба США
Находка окаменелостей — результат скорее удачи, чем умения. Но вот сбор их требует больше мастерства, терпения и упорной работы, чем многие думают. Вопрос, где искать эти ископаемые, заключает в себе элемент геологической интуиции.
ГДЕ СОБИРАТЬ ОКАМЕНЕЛОСТИ
Естественные обнажения. Лучшими местами для сбора окаменелостей служат естественные обнажения, в особенности выступы, которые подвергались длительному выветриванию. Выветривание — причина частичного разрушения вмещающей породы и ее растрескивания. Трещины образуются вокруг окаменелостей чаще, чем поперек них. К тому же в процессе выветривания окаменелости обычно становятся более заметными на поверхности обнажения. Русла рек и потоков, берега морей и озер — хорошие места сбора, однако породы здесь либо находятся постоянно во влажном состоянии, либо’периодически то во влажном, то в сухом и обычно покрыты водорослями. Поэтому окаменелости здесь скрыты от наблюдателя, а скользкие камни представляют даже опасность.
Искусственные обнажения. Весьма удобны для сбора фауны выемки шоссейных и железных дорог. Карьеры, в особенности бездействующие,—также благоприятные объекты. И чем дольше они бездействуют, тем лучше. Хорошие образцы редко удается обнаружить в действующих карьерах, так как породы здесь слишком свежие и окаменелости нелегко распознаются. Зато в действующих карьерах разрушается очень много породы, что повышает вероятность находок. В то же время в этих карьерах реальна угроза обвалов, препятствующих нормальной работе, и опасность от работающих машин.
Не следует пренебрегать котлованами при строительстве зданий и мостов, ио нужно учитывать те же потенциальные опасности. Иногда в старых каменных оградах можно найти великолепно отпрепарированные окаменелости.
ИЗ КАКИХ ПОРОД СОБИРАТЬ
Окаменелости чаще всего находятся в осадках (см. статью Соола в этом разделе) или осадочных породах. Лишь очень редко они встречаются в изверженных (лавах, вулканических пеплах) или метаморфических породах (см. статью Ньюмэна в этом разделе). Некоторые осадочные породы оказываются богаче других вследствие того, что они накапливались в местах, благоприятных для концентрации органических остатков. Определив направление трещин, создающих отдельность, и установив, что оно параллельно напластованию, следует попытаться расколоть породу по этому направлению.
Конгломераты и брекчии. В связи с особенностями их образования эти грубообломочные породы редко содержат достаточно окаменелостей. Если же последние и имеются, то чаще всего они разрушены и распределены в толще неравномерно. Окаменелости, встреченные в гальках и валунах, естественно, принадлежат ассоциациям более древних фаун.
Песчаники и алевролиты часто содержат сравнительно много остатков, так как эти отложения обычно накапливались в условиях, благоприятных для развития жизни. Если порода сильно сцементирована, могут понадобиться большие усилия, чтобы извлечь окаменелость. В этих случаях обычно пользуются кувалдой и ломом.
Глинистые сланцы иногда содержат достаточно окаменелостей, которые часто легко крошатся. Чтобы предупредить разрушение ископаемых, применяют различные способы, например покрытие шеллаком или другими прозрачными пленками (крилоном), наносимыми с помощью пульверизатора. Некоторые разновидности глинистых сланцев почти не содержат ископаемых.
Известняки — наиболее богатые окаменелостями породы. Их крепость (а значит, и легкость извлечения окаменелостей) изменчива. Если вмещающие породы и окаменелости различаются по составу, то сборы обычно бывают обильными, а для извлечения остатков может быть использована кислота.
Доломиты содержат окаменелости сравнительно плохой сохранности и не часто. Это объясняется либо условиями накопления доломитов, неблагоприятными для развития организмов, либо перекристаллизацией, происходившей в процессе доломитизации известняков.
Граувакки и аркозы принадлежат к плохо отсортированным, быстро отлагавшимся породам, формировавшимся в среде, неблагоприятной для жизни. Окаменелости либо отсутствуют, либо крайне редки.
Эвапориты — окаменелости исключительно редки, обычно отсутствуют.
Уголь — часто встречаются великолепные растительные остатки.
КАК СОБИРАТЬ
Приемы сбора. Когда следует проводить сборы в осыпях и наносах, а не в коренном обнажении.
При ведении детальных стратиграфических работ следует избегать сбора ископаемых в осыпях и наносах. Это производится лишь в том случае, если известен или может быть точно установлен стратиграфический горизонт, из которого происходят органические остатки, или если представительный материал пе может быть отобран из коренного обнажения.
Массовые и единичные сборы. Если состав окаменелостей и вмещающей породы различен, то для извлечения окаменелостей, как уже указывалось выше, можно применять кислоты. При сборе образцов следует помнить об ограниченных транспортных возможностях, поскольку работы по извлече
нию окаменелостей с помощью кислот из собранных пород производятся в лабораторных условиях. На различие в составе пород и окаменелостей может, например, указывать разная интенсивность процессов выветривания тех и других. Так, если окаменелости выделяются в рельефе стенки обнажения, это чаще всего свидетельствует об их отличном от вмещающей породы составе. Не следует особенно заботиться о том, чтобы все образцы были завернуты и не пострадали при транспортировке. Сбор образцов обычно ведется исследователями, которые специализируются на определенной группе ископаемых.
Разнообразие данных. В поле мы получаем такое количество фактического материала, которое, быть может, нам и не потребуется либо не будет использовано. В полевой книжке и на этикетках указывают день, точное место наблюдения, типы вмещающих пород и их мощности, кровлю и подошву пластов, условия их залегания, положение окаменелостей в разрезе, количественные соотношения различных типов окаменелостей, характер их захоронения (рассеянное, гнездами, преобладающая ориентировка, прижизненное или нарушенное положение и т. д.) и, наконец, имя лица, ведущего записи. Для последующего изучения полезны зарисовки и фотографии.
Инструменты и снаряжение. Выбор инструментов и снаряжения зависит от привычек исследователя и целевого назначения отбора образцов.
Экипировка. Полевая одежда должна быть удобной, прочной и иметь как можно больше просторных карманов. Обувь должна быть прочной и желательно непромокаемой. Для скользких глин рекомендуются сапоги, подбитые сапожными гвоздями с большой шляпкой. Для сухих районов хороши пористые каучуковые либо ребристые подошвы. Желательно иметь ремень, снабженный держателем или футляром для молотка, компаса и полевого дневника, чтобы руки при продолжительной ходьбе были свободны.
Молотки. Существует множество различных типов молотков. При выборе определенного типа руководствуются личными склонностями. Тем не менее некоторые из типов более приемлемы для определенных пород и особых разновидностей отбора. Молотки каменщика с заостренным плоским концом подходят для легко расщепляющихся глинистых сланцев, тонкослоистых известняков или алевролитов. Остроконечные молотки пригодны для крепких монолитных пород в тех случаях, когда нельзя применить лом. Маленькие одноручные кувалды либо молотки (лучше с короткой, 45-сантиметровой рукояткой и весом 1 —1,5 кг) очень удобны для разбивания плотных монолитных песчаников, известняков и доломитов. Легкие отделочные молотки (весом менее 200 г) пригодны для легкоразрушаемых или сильно выветрелых пород. Тяжелые кувалды весом 2,5 кг и более необходимы для разбивания крупных плит породы. Считается традиционным использование молотков с деревянной ручкой, но можно применять и молотки с железной рукояткой, покрытой винил-нейлоновой пленкой, или с рукоятками из стекловолокна. Следует предпочитать молотки с деревянной ручкой, так как у них большая часть веса и ударной силы сосредоточена в головке молотка. На второе место нужно поставить молотки с винил-нейлоновой ручкой: они не скользят во влажной руке. За молотком надо следить, хотя обычно этого не делают. Молоток с деревянной ручкой изредка надо погружать в воду или масло. Это способствует разбуханию ручки в месте, где на нее насажен молоток. Несколько сантиметров пластиковой или другой ленты, обмотанной вокруг ручки, продлит срок ее службы, так как частые промахи и соскальзывание при ударе разрушают деревянную ручку. Нужно отказаться от распространенной привычки придерживать образец ногой при разбивании его молотком, так как промах может привести к повреждению ноги. Не стоит также использовать молоток в качестве зубила, когда по нему бьют другим молотком, поскольку это приводит к откалыванию опасных металлических осколков'.
Зубила. Зубила должны быть изготовлены из металла высокой твердости. Делаются они различных размеров в зависимости от назначения. Короткие и толстые применяются для раскалывания, длинные и тонкие — для работы в узких расщелинах. Остроотточенные зубила применяются для предварительной подготовки участков образцов с целью последующего извлечения включений. Недавно выпущены в продажу образцы зубил с винил-нейлоповым держателем, который улучшает сцепление с рукой и препятствует скалыванию металлических осколков, могущих сильно повредить руку.
Мешочки для образцов. Необходим набор мешочков различных размеров из прочной ткани. Обычно применяются брезентовые мешочки с крепким продернутым вверху шнурком для завязывания. Небольшие мешочки для керна удобны для сбора маленьких образцов. Они экономят время и не требуют заворачивания образцов. Если мешочки яркого цвета, то они хорошо выделяются среди травы и листвы. Прочный рюкзак или заплечный ранец освобождает руки по возвращении из маршрута. Хлопчатобумажная или холщовая тара в этом случае совершенно исключается. Когда отбор образцов производится одновременно несколькими лицами, полезно иметь мешочки, различающиеся по внешнему виду, во избежание путаницы образцов.
Ящики, контейнеры. Хрупкие окаменелости должны транспортироваться в прочных ящиках. Если окаменелости помещают в картонные или деревянные ящики либо в пластмассовые контейнеры, то для предохранения от ударов их надо перекладывать ватой. Небольшие окаменелости и остатки скелетов иглокожих могут потеряться, если их завернуть и положить в большой мешок или ящик. Полезно иметь набор деревянных лотков с крышками, которые очень удобны для плоских образцов или относительно хрупких окаменелостей. Упаковка из скомканных газет или ваты препятствует перемещению образцов и их повреждению при тряске. Заворачивание производится прямо в поле в газету, пластиковую пленку или алюминиевую фольгу. Это предохраняет окаменелости от повреждений при транспортировке.
К коллекционным мешочкам прикрепляют этикетки. Такие же этикетки помещают внутрь обертки каждого образца или прикрепляют снаружи резиновым кольцом. Понятно, что на этикетке указываются возможно более полные данные. Иногда полезно отмечать верх и низ образца восковым карандашом.
Карты. Для точного нанесения точек сбора на местности и их стратиграфической привязки необходимы топографические и геологические карты (если они доступны).
Лупы. Без лупы можно пропустить в образце мелкие окаменелости или детали крупных окаменелостей. Вполне достаточна лупа с десятикратным увеличением. Чтобы лупа не затерялась, лучше всего вешать ее на шнурке на шею.
Стальная рулетка. Для фиксации положения ископаемого в слое применяется обычная 2 — 2,5-метровая рулетка.
Полевой дневник, карандаши. Полевой дневник в жесткой обложке яркого цвета и несколько карандашей, конечно, совершенно обязательны. Для переноски полевого дневника и карандашей (иногда и зубил) удобен футляр, прикрепленный к поясу; он освобождает руки. Некоторые исследователи для обозначения образцов применяют восковые карандаши.
Фотоаппарат. Фотоаппарат не является необходимостью. Но он полезен для характеристики места отбора образцов и их положения в разрезе. В случае опасности разрушения окаменелостей при извлечении иногда полезно их сфотографировать еще в породе. Выбор фотоаппарата зависит от вкуса, однако громоздких и тяжелых следует избегать. Предпочтительны зеркальные ’фотоаппараты, позволяющие фотографировать с расстояния
17,5 см. Они позволяют сделать без перезарядки значительное число фотографий (если нужно, крупным планом), имеют небольшой вес. Для масштаба при фотографировании применяется небольшая линейка. При фотографировании больших участков обнажения в качестве масштаба удобно использовать геологический молоток.
Каски. При угрозе обвалов металлическая или пластмассовая каска может частично защитить от небольших обломков породы.
Защитные очки. Защитные или противосолнечные очки в состоянии предохранить глаза от отлетающих осколков породы.
Перчатки. Некоторые породы раскалываются с образованием зазубренного излома (кремнистые сланцы, окремнелые известняки, кварцевые песчаники). Образуются куски с острыми краями, которые могут повредить руки. Достаточно хорошо защищают в этом случае перчатки из прочной замши или воловьей кожи.
Клеи. Для склеивания распавшихся окаменелостей необходим дако-цемепт или другой быстро сохнущий синтетический клей. Это позволяет производить восстановительные работы в поле с минимальной потерей обломков. Для покрытия хрупких окаменелостей перед их извлечением из породы применяют крилон или шеллак. Особенно хороши они для предохранения богатых окаменелостями трещиноватых глинистых сланцев, а также остатков мшанок, рыб и др.
СБОР ИСКОПАЕМЫХ
ИЗ НЕКОНСОЛИДИРОВАННЫХ ОСАДКОВ
Н. Ф. Соол
Геологическая служба США, Вашингтон
Пояс развития верхнемеловых отложений побережья Атлантического океана и Мексиканского залива предоставляет неповторимую возможность для сбора разнообразного комплекса ископаемых беспозвоночных. На Атлантической прибрежной равнине ископаемые изобилуют главным образом в мергельно-меловых породах, песках, песчаниках, глинах и в меньшей степени в известняках. При отборе ископаемых из литифицированных осадков вполне достаточны обычные методы. Тем не менее наибольшее разнообразие раковин прекрасной сохранности встречается в слюдистых, глауконитовых, глинистых или илистых песках, так часто относимых в литературе к «мергелям». Хотя раковины в этих песках очень хорошо сохраняются, они обычно хрупкие и их извлечение затруднительно (кроме наиболее толстостенных раковин). Если не учитывать степени выветрелости обнажения, то хрупкость, как правило, зависит от процентного содержания глины и до некоторой степени связана с размером зерен песка. В плохо отсортированных песках с высоким содержанием грубых фракций раковины изменяются до чешуйчатого. мелоподобного состояния или превращаются в тонкую пленку. Наилучшая сохранность раковин наблюдается в классическом местонахождении в формации Рипли на Кун-Крик в округе Мак-Нейри, штат Теннеси.
» Поскольку на Кун-Крик мало крупного песка, а цементирующая среда представлена мелкой глинисто-илистой фракцией серо-голубых «мергелей»,
породы становятся непроницаемыми для грунтовых вод. Поэтому ископаемые оказываются как бы «герметически запечатанными», защищенными от растворения или перекристаллизации под действием грунтовых вод.
При отборе ископаемых в таких глинистых песках результаты почти всегда пропорциональны свежести обнажения. Ископаемые остатки сохраняются лучше, когда обнажение свежее, так как на поверхности раковины быстро выветриваются. Чтобы добыть невыветрелый материал, необходимо хорошо углубиться в обнажение. Результаты оправдывают все дополнительные усилия.
Отбор образцов в дорожных выемках и бортах русл рек из неконсолидированных осадков требуют времени и осторожности. Процесс работы будет, естественно, различным для каждого обнажения. Следует предварительно осмотреть всю поверхность обнажения с целью поисков полностью отпрепари-ровавшпхся ископаемых и в то же время отмечать экземпляры, лишь частично отрепарпровавшиеся при выветривании. Для последующего извлечения таких образцов их местоположение отмечается флажками или обводится краской.
Образцы фауны, собранные из осыпи (с поверхности обнажения), осторожно кладут па газету и покрывают с помощью пульверизатора пленкой бесцветного, быстро высыхающего пластика, предохраняющего образцы от дальнейшего разрушения. Высохшие образцы заворачивают в вату и укладывают в ящики или другие подходящие емкости. В каждый ящик можно поместить несколько слоев, переложенных ватой. В процессе упаковки нужно следить, чтобы лак. покрывающий образцы, полностью высох, иначе вата может пристать к их поверхности. Образцы должны быть как следует переложены ватой, чтобы они не поломались. Ящики не следует перегружать, чтобы не раздавить хрупкие образцы.
Образцы, частично выветрелые на поверхности обнажения, можно извлечь, пользуясь ножом с достаточно прочным лезвием. Во избежание несчастных случаев лучше пользоваться охотничьими или другими не складными ножами. Чтобы пе повредить поверхность окаменелости, породу надо скалывать на достаточном расстоянии от нее. Сколы всегда делаются по направлению от ископаемого, чтобы оно находилось в вершине усеченной пирамиды. Глубина сколов зависит от образца, но всегда следует оставлять немного вмещающей породы для сохранения окаменелости при дальнейшей ее транспортировке. Лишняя порода удаляется затем в лаборатории подходящими методами; при препарировании в ней могут быть обнаружены другие мелкие ископаемые. Когда небольшой блок с ископаемым извлечен из обнажения, часть породы можно удалить для экономии места. Имеются различные методы добавочного укрепления блоков, обеспечивающие благополучную транспортировку коллекций в лабораторию. Стефепсоп (1953, устное сообщение) успешно собирал очень хрупкие образцы из слоев мергелей Сноу-Хилл формации Блэк-Крик в Северной Каролине. Сначала он возможно тщательнее высушивал блоки, затем погружал их в очень слабый раствор клея. Клей пропитывал поверхность и после высушивания образовывал твердую корку, которая впоследствии легко снималась погружением образцов в воду. Другие исследователи используют растворы трагаканта или альвара. При приме-пении альвара блоки надлежит тщательно высушивать, так как контакт клея с водой вызывает образование белой пленки и пропитывания образцов оказывается недостаточно, чтобы предохранить их от растрескивания и оправдать затраченные усилия.
На наиболее богатых и многообещающих участках следует проводить горные выработки и брать образцы больших размеров. Предпочтительно в таких случаях отбирать параллелепипедальные блоки размером около 30 х 30 х 45 см. Блоки любого размера лучше всего добывать с помощью большой рабочей кирки. Блоки сначала намечаются киркой, а затем их отка
лывают при помощи клина. Отличным клином может служить обыкновенный столовый нож. Использование более толстого лезвия или зубила может привести к разрушению или растрескиванию блока. Если блоки хорошо обернуты бумагой и упаковочным материалом и затем как следует уложены в тару, они обычно выдерживают неизбежные толчки и удары при перевозке. Блоки можно также покрывать гипсом и обертывать материей. Такие блоки позволяют получить разнообразную фауну хорошей сохранности и особенно изобилие мелких экземпляров. Лабораторные приемы обработки блоков описаны Соолом [1].
Если время позволяет, следует еще раз осмотреть поверхность обнажения. При этом иногда удается обнаружить малозаметные или мелкие окаменелости. Для извлечения из песков небольших блоков лучше всего подходит мотыга или кирка-мотыга. II в этом случае можно обнаружить много мелких окаменелостей. Если на поверхности таких мелких блоков не удается ничего обнаружить, то полезно осторожно разламывать их руками.
Изредка слабоглинистые пески содержат изобилие раковинного материала. Рыхлый песок с раковинами можно перевозить в мешках. При этом полезно предварительно обогатить материал путем просеивания. Если есть вода, надо попытаться проделать то же самое с глинистыми породами и плотными песками. Просеивая породу через сита любого размера, не следует пренебрегать тонкими фракциями, так как в них могут быть обнаружены остатки организмов на молодых стадиях роста. Тонкие фракции могут содержать мелкие пелециподы или гастроподы длиной до 1 мм.
Если приходится иметь дело с глинами или сильно глинистыми осадками, то возникают дополнительные проблемы. Даже в относительно ненарушенных осадках Атлантической прибрежной равнины в глинах из-за уплотнения или под действием нагрузки обычно возникает тонкая трещиноватость и целые образцы оказываются трудноизвлекаемыми. Более того, за исключением массивных устриц (Exogyra, Gryphaea), раковины обычно тонкие и легко раздавливаются. Лучшие образцы встречаются на плоских поверхностях напластования, но эти тонкие, хрупкие, растрескавшиеся раковины, как правило, рассыпаются при высыхании породы.
Поэтому необходимо укрепить поверхность блока, пока она еще мокрая. Для этой цели с успехом используется обрызгивание растворами пластиков. Массивные глинистые образцы нужно отмачивать в лаборатории, так как мелкие гастроподы обычно не разрушаются, не растрескиваются и легко извлекаются. Некоторые образцы могут быть отпрепарированы погружением их в плавиковую кислоту. Замещение карбоната тальция раковин фторидом иногда приводит к их укреплению.
ЗАМЕЧАНИЯ НО ОТДЕЛЬНЫМ^ГРУППАМ ИСКОПАЕМЫХ
В фауне неконсолидированных песков Атлантической прибрежной равнины преобладают моллюски. Из них, пожалуй, проще всего собирать толстостенные формы, например устрицы. Они легко обнажаются при выветривании, и их твердые кальцитовые раковины сохраняются, даже когда арагони-товые раковины других моллюсков уже выщелочены. Что касается других пелеципод, то наибольшие затруднения возникают при сборе иноцерамов, имеющих раковину больших по отношению к своей толщине размеров. При сборе их надо соблюдать большую осторожность. Чаще всего они расколоты, а многие представлены обломками. Добывают их обычно руками. Поверхность раковины очищают, и образец заворачивают и цементируют перед выемкой. Извлечение в целости тонкостенных форм, таких, как крупнее лимы, пектены или сверлильщики, является обычно счастливой случайностью.
Извлекать гастроподы еще труднее. Их менее компактные по своему «строению раковины легко ломаются, особенно в области заостренной верхушки спирали и переднего канала. Поэтому при извлечении гастропод из обнажения следует оставлять вокруг образца достаточно породы, чтобы предохранить хрупкие части раковины от разрушения. Другая сложность связана с большим разнообразием форм раковин гастропод. Формы с отклонениями от нормальной морфологии — такие, как крылатые Aporrhaidae и Strombidae,— можно опознать, только если они частично обнажены. В противном случае очень легко утратить при извлечении характерные крыловидные апертуры. Поэтому соответственно размеру раковины нужно оставлять на ней побольше породы. Наилучшая подготовка к сбору подобных раковин заключается в возможно более полном предварительном знакомстве с их формой. Это позволяет опознать контуры раковины еще до попытки ее извлечения.
Головоногие, как правило, довольно немногочисленны. Из-за большого размера и тонкой раковины их очень трудно без повреждений извлечь из рыхлых песков, так как обычно масса породы не заполняет всех камер и не поддерживает стенки раковины изнутри. Поэтому камеры почти неизбежно вдавливаются или совсем разрушаются. Одну поверхность наиболее крупных раковин цефалопод необходимо зачистить на месте, чтобы укрепить и при необходимости заклеить ее перед извлечением.
Любая полная коллекция современной фауны содержит обычно и такие менее заметные элементы, как древо- и камнеточцы, паразиты и прикрепляющиеся организмы. То же относится и к ископаемой фауне. Остатки древесины, а также глинистые и алевритовые гальки, встреченные в изучаемом разрезе, необходимо тщательно обследовать с целью поиска пелеципод-свер-лилыциков. Это касается и самих раковин. Например, раковипы устриц часто изрешечены сверлящими губками, пелециподами и усоногими раками. На поверхности раковин моллюсков нужно внимательно искать инкрустирующие мшанки, следы прирастания восьмилучевых кораллов (горгонид), а также остатки других прирастающих форм. Так, были отмечепы случаи прикрепления гастропод Thylacus cretacus Conrad к столбикам раковин некоторых сифонных родов брюхоногих моллюсков.
Дополнительный источник информации о фауне —• те участки раковин устриц, которыми они прикреплялись к субстрату. Часто субстратом могли служить арагопитовые раковины, которые обычно не сохраняются. Но тонкие элементы скульптуры этих раковин отпечатываются на участках прикрепления раковин устриц, сложенных устойчивым кальцитом.
Единой разработанной методики сбора окаменелостей из рыхлых песков пе существует. Здесь описаны элементарные основные приемы. Каждое местонахождение и вид фауны требуют своего подхода. Лучшие средства для достижения успеха — терпение и аккуратность. Аккуратность при упаковке и перевозке, как и при окончательном препарировании, не менее важна, чем сам сбор материала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Sohl У. F., Archeogastropoda, Mesogastropoda and Stratigraphy of the Ripley Owl Creek, and Prairie Bluff Formations, U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 331-A, 1—155, 1960.
СБОР ОКАМЕНЕЛОСТЕЙ В МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОДАХ
Р. Б. Ньюмэн
Геологическая служба США, Вашингтон
«Пока те, кто знает, где искать ископаемые остатки, ие хотят их искать, а большинство изучающих метаморфические породы не знают что и где искать, много ценного материала остается неоткрытым».
Бухер [2]
Разнообразные постседиментационные преобразования обычно либо уничтожают органические остатки, либо существенно ухудшают их сохранность. По времени и действию эти преобразования включают процессы от диагенетического уплотнения до регионального метаморфизма. При сборе, препарировании и определении таких измененных ископаемых остатков возникают затруднения, с которыми редко сталкиваются геологи, обычно работающие с породами, претерпевшими лишь незначительные постседимеп-тационные изменения. Ниже рассмотрены наиболее общие приемы сбора ископаемых в метоморфизованных породах и даны некоторые советы. Однако никакие рекомендации не могут заменить тщательных наблюдений самого геолога.
Статья Бухера [2] представляет обзор накопленных к 1953 г. данных о находках органических остатков в метаморфичесих породах. Обзор Бухера не так пессимистичен, как может показаться из приведенной выше цитаты, и с ним непременно следует ознакомиться всякому, кто предполагает собирать остатки организмов в метаморфических породах. Большая часть приводимого здесь материала заимствована из статьи Бухера и работ, к которым он отсылает. Некоторые из приведенных вопросов акцентируются в надежде приободрить как «тех, кто знает», так и «тех, кто ищет».
ДИАГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
Во многих слоях, незатронутых процессами метаморфизма и деформации, органические остатки подверглись диагенетическим преобразованиям. Уплощенные и сдавленные ископаемые остатки свидетельствуют о явлениях уплотнения сланцев, алевролитов и песчаников. Однако часто конкреции в таких породах содержат недеформированные образцы микро- и макрофауны, причем обычно в большем количестве и разнообразии, чем можно было бы предположить при изучении вмещающих пород [6].
Процессы выщелачивания в песчаниках под воздействием как древних, так и современных вод могут вынести весь раковинный материал. Так. в песчаниках Орискани (девон), широко распространенных в Пенсильвании, остатки сохраняются местами только в виде точных внешних и внутренних слепков растворенных раковин.
При доломитизации известняков отстатки организмов обычно исчезают. Однако некоторые толстостенные кальцитовые раковины могут сохраняться в доломитах. Процессы окремнения, протекавшие в известняках еще до их доломитизации, способствуют сохранению органических остатков [2]. Большие возможности для наблюдения и сбора появляются в тех местах, где обломки окремненных пород свободно выветриваются и скапливаются на земной поверхности.
КОНТАКТОВЫЙ МЕТАМОРФИЗМ
Находки трилобитов вместе с хиастолитом, брахиопод с гранатом и кораллов с пироксенами были приведены Бухером [2] как примеры сохранения остатков в ореолах контактового метаморфизма. Бухер отметил, что окаменелости, сохранившиеся в этих метаморфизованных породах, крупнее среднего размера зерен новых минералов в измененной зоне. По-видимому, микрофауна, организмы с тонкими раковинами, как и микроструктуры, не сохраняются при контактовом метаморфизме, однако многие крупные ископаемые-формы при этом могут сохраниться. Так как силикаты, содержащие кальций, могут полностью замещать ископаемые остатки или повторять их форму, исследователь должен обращать внимание на аномальные концентрации диопсида, тремолита и родственных им минералов, а также и на кальцит как на индикаторы присутствия окаменелостей в зонах контактового метаморфизма.
Чисто карбонатные породы мало что дают исследователю, поскольку они в процессе термального метаморфизма легко подвергаются перекристаллизации в грубозернистый мрамор. Тем не менее некоторые крупные толстостенные раковины или такие массивные формы, как табуляты, иногда сохраняются. Естественно, что выветрелые или выщелоченные поверхности, подчеркивающие едва заметные различия в текстурах,—наиболее вероятные места для находки ископаемых остатков, хотя раковины изредка обнаруживают и в свежем сколе.
ДЕФОРМИРОВАННЫЕ ПОРОДЫ
Исследователь, собирающий фауну, должен учитывать, что окаменелости распределены по поверхностям напластования. Там, где они замаскированы поверхностями скола и кливажем, окаменелости искать трудно. Первым шагом при поисках фауны в таких породах должно быть установление различий между напластованием и кливажем. В ясно слоистых породах с относительно слабым кливажем сделать это очень просто, однако там, где первоначальная слоистость не была отчетливой и кливаж развит сильнее, подобные различия установить труднее и необходимы кропотливые поиски более тонких признаков, отмечающих напластование. Органические остатки скорее сохранятся там, где кливаж параллелен или почти перпендикулярен напластованию, и сохраняются реже там, где кливаж сечет породы под острым углом. Окаменелости редко встречаются на поверхностях раскола и чаще в менее деформированных породах между ними, даже в случае параллельности кливажа и слоистости. Расстояние между плоскостями кливажа зависит обычно от размера зернистости породы; чем крупнее зернистость, тем оно больше. Поэтому в сланцеватых толщах переслаивающиеся песчаники могут сохранять окаменелости, которые настолько малы, что умещаются между плоскостями кливажа.
Проявление движений, вызванных складчатостью, неоднородно. Так, например, в одних частях складки они могут привести к уничтожению ископаемых остатков, в то время как на других участках той же складки ископаемые могут сохраняться. Наиболее яркий пример такого различия отмечен Томпсоном [7], обнаружившим хорошо сохранившиеся брахиоподы и кораллы [8] в осевых частях лежачих складок, крылья которых сложены кристаллическими сланцами более высоких стадий метаморфизма (гранатовой, ставро-литовой и силлиманитовой) без органических остатков.
РЕГИОНАЛЬНЫЙ МЕТАМОРФИЗМ
В процессе регионального метаморфизма органические остатки уничтожаются в результате как термальных изменений, так и деформации. Однако во многих районах распространения подобных пород были найдены определимые остатки, имеющие огромную важность и для геологов, и для палеонтологов.
Находки и определение остатков из различных районов Новой Англии И, 3. 4], например, привели к существенным успехам в понимании этой зоны регионального метаморфизма. Органические остатки встречаются здесь в породах различных типов от раннего кембрия до раннего девона. Хотя такие остатки встречаются обычно в слабо метаморфизованных породах, ряд важных находок был сделан и в породах средней и высокой степени метаморфизма.
В районах проявления слабого метаморфизма деформация играла большую роль в уничтожении остатков, чем перекристаллизация; здесь они были найдены во многих породах, в том числе в сланцах, мраморах, кварцитах, тонко- и грубозернистых песчаниках и конгломератах, туфах, накопленных в воде. Однако районы сильного метаморфизма, где глинистые породы были преобразованы в слюдистые сланцы либо (в зависимости от первоначального состава пород и температуры) в кварциты или иные стабильные по составу породы, являются перспективными для сбора ископаемых.
В этих породах самыми распространенными признаками присутствия органических остатков являются пустоты, оставшиеся после выщелачивания кальцита. Они встречаются в виде разбросанных углублений или рядов углублений, располагающихся по напластованию на выветрелой поверхности обнажения, или пористых выщелоченных участков, которые указывают на присутствие прослоев с известковыми скелетными остатками.
СБОР И ПРЕПАРИРОВАНИЕ
В заключение следует настойчиво рекомендовать повторные сборы коллекций. Остатки из метаморфических пород обычно деформированы и неполны. детали их структуры неясны. Чтобы наблюдать необходимые для определения признаки, может понадобиться много экземпляров. Образцы весом в сотни килограммов могут дать лишь несколько определимых экземпляров. Поэтому следует собирать штуфы породы с фауной, а не отдельные ее экземпляры.
Пытаться препарировать их можно только в лаборатории, а не в поле, где применяются грубые инструменты и условия далеки от идеальных. Терпение, проявленное в поле, может предотвратить потерю лучших образцов. Если учесть низкие тарифы на перевозку камня и потенциальную научную ценность хорошей коллекции, вмещающую породу можно считать лучшим упаковочным материалом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Boucot A. J., MacDonald G. J. F., Milton С-, Thompson J. В., Jr., Metamorphosed middle Paleozoic fossils from central Massachusetts, eastern Vermont, and western New Hampshire, Geol. Soc. America Bull., 69, 855—870, 1958.
2. Bucher W. H., Fossils in metamophic rocks, a review, Geol. Soc. America Bull., 64, 275—300, 1953.
3. Cady W. M., Stratigraphic and geotectonic relationships in northern Vermont and southern Quebec, Geol. Soc. America Bull., 71, 531—576, 1960.
4. Hurley P- M., Boucot A. J., Albee A. L., Faul H., Pinson W. H-, Fairbairn H. W., Minimum age of the Lower Devonian slate near Jackman, Maine, Geol. Soc. America Bull., 70, 947—950, 1959.
5. Neuman В. В., Geology of the Wildwood quadrangle, Tennessee, U.S. Geol. Survey, Geol. Quad. Map GQ 130, 1960.
6. R?eside J. B-. Jr., Cobban IF. A., Studies of the Maury Shale (Cretaceous) and contemporary formations in the United States and Canada, U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 355, 1 —126. 1960.
7. Thompson J. B-, Jr., Skitchewaug nappe, a major recumbent fold in the area near Claremont, New Hampshire, abs., Geol. Soc. America Bull., 67, 1826—1827, 1956.
8. Thompson J. B-, Boucot A. J., Late Lower Silurian fossils from sillimanite zone near Claremont, New Hampshire, Science, 128, 362—363, 1958.
СБОР ОКАМЕНЕЛОСТЕЙ
НА ТРОПИЧЕСКИХ ОСТРОВАХ ТИХОГО ОКЕАНА
Г. С. Лэдд
Геологическая служба США, Вашингтон
Сотни островов, рассеянных в тропиках Тихого океана, четко подразделяются на две группы: высокие и низменные. Низменные острова включают в себя обычные атоллы и несколько приподнятые атоллы. Они сложены почти исключительно известняками. Группа высоких островов представлена островами вулканического происхождения, известняковыми островами и островами, образованными частично вулканическими породами и частично известняками. Возраст известняков большинства низменных островов четвертичный. Известняки, обнажающиеся на высоте не более нескольких метров над современным уровнем океана, часто литифицированы или сцементированы; в них хорошо сохраняются остатки организмов. Выше уровня океана они выведены лишь недавно, и поэтому первоначальный арагонит скелетных остатков пе подвергся выщелачиванию или перекристаллизации в кальцит. Раковины моллюсков, иглы морских ежей, обломки голубых кораллов, инкрустирующие фораминиферы могут сохранить по крайней мере следы своего первоначального цвета. Большая часть, видов идентична современным формам и дает некоторые сведения о геологической истории островов.
Известняки, слагающие высокие острова, значительно древнее, они находились выше уровня океана столь долго, что почти весь первоначальный арагонит растворился или перекристаллизовался в кальцит. Несмотря на изобилие отпечатков кораллов и раковин, поиски хорошо сохранившихся окаменелостей в таких породах нередко малорезультативны. Лучшая сохранность ископаемых наблюдается на тех островах, где распространены вулканогенные породы, в особенности если некоторые слои известняков содержат туфовый материал. На многих островах известняки залегают на вулканическом основании, а базальные отложения содержат переработанный вулканогенный материал. В этих слоях можно найти в изобилии прекрасные кальцитовые ядра и даже первоначальный материал раковин. На некоторых островах обнаружены отложившиеся в воде туфы, в которых часто встречаются хорошо сохранившиеся морские ископаемые. В туфах и прослоях пепла, накопившихся в субаэральных условиях, содержатся остатки растений.
Па островах центральной части Тихого океана ископаемые древнее кайпозоящо сих пор пе обнаружены. Породы, слагающие острова, в основном
представляют собой рифовые или лагунные образования. Заключенные в них комплексы фауны и флоры сходны с теми, которые существуют на современных рифах и в лагунах. Ниже приводятся данные о распространении и значении основных групп органического мира.
ВОДОРОСЛИ
Известковые скелеты красных водорослей составляют существенную' часть рифов. Карбонат кальция их скелетов обогащен магнием. Скелеты, красных водорослей участвуют в сложении толщи известняков высоких островов. Их остатки хорошо сохранились, тогда как большинство других ископаемых удалено растворением. Зеленые водоросли Halimeda, скелеты которых сложены чистым карбонатом кальция, широко распространены в современных лагунах, но их остатки сравнительно редки в известняках, лежащих над уровнем моря. Определение видов водорослей требует изготовления многочисленных шлифов, распознавания концептаклей (при наличии спор) и других структур, а также детальных измерений и подсчета числа клеток. До последнего времени об ископаемых водорослях с островов Тихого океана знали мало, но исследования, недавно проведенные на островах Микронезии и Меланезии, показали, что водоросли действительно имеют стратиграфическое значение.
Ископаемые водоросли обычно встречаются в ассоциации с крупными фораминиферами, и некоторые их виды, описанные к настоящему времени,, широко распространены.
ДРУГИЕ РАСТЕНИЯ
Не считая рифообразующих водорослей, ископаемые растения редко' встречаются на островах. Местами в известняках высоких островов содержатся стволы растений, углефицированная древесина (вероятно, мангровых), отпечатки листьев и коры древовидных папоротников. Лигнитовые пласты встречаются редко, но обнаружены на далеко расположенных один от другого островах Рапа и Палау. Углистые прослойки из кайнозойской толщи, слагающей атолл Эниветок, содержат богатые комплексы спор и пыльцы, которые указывают па существование пышных лесов с листопадными породами деревьев в то время, когда атолл находился над уровнем моря в виде высокого острова.
ФОРАМИНИФЕРЫ
Мелкие бептонные фораминиферы сохраняются во многих рифовых известняках, залегающих выше уровня моря, особенно в тех, которые содержат некоторое количество туфового материала. Планктонные глобигерпны хорошо сохраняются вне рифовых известняков и в выведенных на поверхность глобигериновых илах. Описаны плотные глобигериновые известняки, очевидно, мелководного происхождения, условия образования которых недостаточно ясны.
В настоящее время крупные фораминиферы являются наиболее ценными руководящими ископаемыми для стратиграфического расчленения кайнозойских отложений тихоокеанских островов. Они больше всего используются там, где они отпрепарировались в результате выветривания, так как из них легко изготовлять ориентированные шлифы. Многие плотные кристаллические известняки содержат хорошо сохранившиеся крупные фораминиферы, которые обГшно определяются даже в любом взятом наугад шлифе.
КОРАЛЛЫ
На многих рифах кораллы — наиболее распространенные из крупных беспозвоночных; их остатки в такой же степени многочисленны в приподнятых над уровнем моря известняках. Хорошо сохранившиеся кораллы, однако, чрезвычайно редко встречаются в ископаемом состоянии. Видовое определение большинства экземпляров зависит от сохранности поверхностных деталей. Детали строения поверхности почти неизбежно утрачиваются, если верхняя часть коралла разрушается еще до погребения или если первоначальный арагонит скелета выщелачивается или замещается кальцитом. Ископаемые кораллы, находящиеся в прижизненном положении, известны на многих островах, но в большинстве случаев ископаемые кораллы представлены неопределимыми отпечатками. Некоторым из них были даны видовые названия, но их довольно трудно отличить от более молодых и лучше сохранившихся форм.
МШАНКИ
Ископаемые мшанки редко встречаются на тихоокеанских островах. Большие коллекции ископаемых, собранные на островах Фиджи, состоят только из единичных отпечатков пяти видов. Коллекция с островов Палау и Марианских островов также бедна определимыми мшанками. В богатой и разнообразной коллекции (полученной при бурении на Маршалловых островах) содержатся лишь не определимые до вида мшанки, относящиеся к немногим родам.
БРАХИОПОДЫ
Современные брахиоподы редко встречаются в островных бассейнах; ископаемые формы также редко находят на островах. Описано всего несколько кайнозойских видов, по крайней мере один из которых известен на двух отдаленных группах островов. Мелкие экземпляры, которые живут и теперь, прикрепляясь к нижним частям коралловых построек в лагунах атоллов, были обнаружены при бурении на островах Фунафути и Маршалловых. Интересная форма, найденная недавно в приподнятых кайнозойских известняках на островах Фиджи, имеет современных аналогов лишь в зоне глубокого моря.
МОЛЛЮСКИ
Некоторые моллюски, такие, как устрицы и пектены, имеют кальцитовые раковины; эти раковины обычно хорошо сохраняются в известняках, в которых моллюски с арагонитовыми раковинами находятся только в виде ядер и отпечатков. Многие гастроподы, раковины которых сложены арагонитом с внешним защитным слоем кальцита, например Neritina, хорошо сохраняют прижизненную окраску.
Ядра и отпечатки гастропод и пелеципод определимы до вида, если найдены их внешние и внутренние отпечатки. На многих островах находят кальцитовые ядра моллюсков, которые особенно обильны в непроницаемых туфовых известняках, вблизи контакта с подстилающими вулканическими породами. Сама первичная раковина моллюсков, строивших ее из арагонита, может сохраняться в туфовых известняках и мергелях. Как правило, сохранность таких раковин наилучшая. Подобная сохранность широко представлена в зонах, которые никогда не находились над уровнем океана (например, в миоценовых отложениях, вскрытых на Маршалловых островах).
Гастроподы, по-видимому, обильно распространены в рифовых известняках, пелециподы наиболее характерны для островов, на которых вулканические породы дают материал для образования пелитовых и туфовых осадков. На островах, сложенных известняками, известны пластинки ископаемых хитопов. »
ОСТРАКОДЫ
В настоящее время с тропических островов описано лишь несколько видов ископаемых остракод. Изучаются комплексы кайнозойских остракод с островов Палау, Фиджи, Маршалловых и Фунафути.
УСОНОГИЕ РАКИ
Валяпусы встречаются редко и малоизвестны в ископаемом состоянии. Поскольку раковины балянусов состоят из кальцита, они хорошо сохраняются там, где несущие их арагопитовые кораллы представлены только отпечатками. Специализированные формы (Pyrgomd). которые поселяются на рпфо-вых кораллах и распространены столь же широко, как и сами кораллы, до сих пор еще пе описаны.
ВЫСШИЕ РАКИ
Хотя клешни крабов и сегменты их конечностей широко распространены на известняковых островах, они редко определимы до вида. Пелые карапаксы крабов довольно редки, и немногие из них встречаются в кайнозойских отложениях. Стратиграфическое значение десятиногих невелико.
ИГЛОКОЖИЕ
Панцири иглокожих встречаются в островных известняках довольно редко, но находки их обычно имеют хорошую сохранность и легко определимы. Иглы цидарид широко распространены, но они мало используются, за исключением отпрепарированных выветриванием экземпляров (как, например, в прослоях туфовых известняков). Некоторые иглы представлены узловатыми шипами, по которым можно установить их родовую или даже видовую принадлежность.
РЫБЫ
По имеющимся сведениям, из островных пород был извлечен лишь один скелет кайнозойской рыбы. Этот скелет неполный, и его невозможно определить ниже уровня семейства. Кроме того, известны неопределимые позвонки рыб и отолиты. Зубы акул, включая руководящие виды кайнозоя, встречаются редко, но они широко рассеяны и неизменно имеют хорошую сохранность.
ДРУГИЕ ПОЗВОНОЧНЫЕ
Хотя находки ископаемых позвоночных исключительно редки, их все же следует искать. На острове Окинава были обнаружены кости кита неописанного вида.
МЕТОДИКА СБОРА ИСКОПАЕМЫХ
На островах Тихого океана известны замечательные местонахождения, которые могут доставить окаменелости хорошей сохранности. Особенно это относится к кораллам и моллюскам.
На островах, образованных вулканическими породами и известняками, следует найти контакт между ними, а базальные конгломераты или туфовые слои в известняках должны быть тщательно исследованы в поисках окаменелостей. Если такие слои выветрелые, надо отбирать штуфы породы, из которых впоследствии можно извлечь микроокаменелости. Кристаллические известняки для обнаружения в них крупных фораминифер следует изучать с помЬщыо лупы. Если такие фораминиферы хорошо сохранились, то надо
отбирать достаточно крупные образцы для последующего изготовления разнообразно ориентированных сечений.
Следует собирать ядра и отпечатки моллюсков и других окаменелостей, причем необходимо отбирать как внутренние, так и внешние ядра. Все части отпечатка одного экземпляра заворачиваются вместе. В поле, разумеется, нужно брать с собой латекс или любой другой материал для изготовления слепков на месте. Эта процедура, однако, требует определенных затрат времени, поскольку после снятия слепков должны быть собраны как внутренние, так и внешние отпечатки раковин.
Иногда желательно отбирать даже неполные отпечатки. Хотя внутренний отпечаток пелециподы или гастроподы бывает неопределим даже до рода, часто лишь по фрагменту отпечатка с необычной скульптурой можно провести видовое определение. Даже неполные отпечатки имеют некоторую ценность при экологических построениях.
Моллюски, особенно отобранные в прослоях мергелей, иногда представлены меловыми рыхловатыми экземплярами, которые при неосторожном обращении с ними расслаиваются или разрушаются. Такие окаменелости должны быть в поле пропитаны раствором альвара в ацетоне.
Наконец, не следует останавливаться, если не удастся найти определимые окаменелости в первых же изученных обнажениях. Иногда приходится очень долго искать руководящие окаменелости. На крупнейшем из островов архипелага — Фиджи олигоцен известен по единственному обнажению известняков, окруженному вулканическими породами, вблизи вершины одной из высоких гор острова. При поисках окаменелостей нельзя не обращать внимания на вулканические породы. Эоцен на островах Палау установлен только по крупным фораминиферам, извлеченным из кусков известняка в вулканических агломератах (брекчиях). На островах Фиджи раковины гастропод имеют изящные шиповидные отростки исключительной сохранности, а размер раковин других моллюсков, отобранных из вмещающих их брекчий между блоками вулканических пород, достигает 30 см.
СБОР ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ ОБРАЗЦОВ ПОД ВОДОЙ
X. К. Брукс
Геологический факультет Университета штата Флорида, Гейнсвилл
Философ Бенуа де Мэлле (1659—1738) первым убедительно доказал, что окаменелости — остатки древней жизни, при этом он указывал на важность проведения исследований под водой для объяснения многих геологических явлений. В его занимательной «еретической» книге, вышедшей в свет в 1748 г. под анаграммой Теллиамед, описаны методика и приспособления для изучения подводного мира [4].
В работе, опубликованной позднее [5], де Мэлле рассматривал подводные наблюдения животного мира и осадков как путь к объяснению происхождения окаменелостей и осадочных пород. Лишь совсем недавно геологи и пале
онтологи воспользовались большими возможностями, открывающимися при проведении исследований под водой, о которых более двухсот лет назад писал де Мэлле.
По мере совершенствования подводных дыхательных аппаратов обширное пространство, занимаемое мелководьем, стало легкодоступным для изучения. Обсуждение исследований и техники сбора образцов иод водой, однако, не должно ограничиваться только теми случаями, при которых возможно использование водолазных средств. Как известно, более 72% земной поверхности покрыто водой, причем обнажения, содержащие окаменелости, имеются и на больших океанических глубинах [2]. Многочисленные остатки плейстоценовых позвоночных, выносимые подводными источниками и потоками на мелководье Флориды, были извлечены пловцами без какого-либо специального оборудования. Другой методикой сбора ископаемых под водой является извлечение драгой из океанических глубин образцов пород, содержащих Фауну.
Техника и методы подводного сбора окаменелостей будут рассмотрены в следующих четырех разделах: приборы для сбора образцов, инженерностроительные сооружения (котлованы и кессоны), плавание и погружения под воду, роботы.
ПРИБОРЫ ДЛЯ СБОРА ОБРАЗЦОВ
При сборе донных образцов наиболее употребительными являются специальная драга для консолидированных пород и поршневая грунтовая трубка для неконсолидированных осадков. Все современные данные об обнажениях пород в глубоких частях океана получены при драгировании. Долгое время единственным источником плейстоценовых ископаемых позвоночных и обломков пород, содержащих окаменелости, являлись случайные находки в рыболовецких тралах и драгах. С тех пор как Стетсон [12] и Стефенсон [11] в 1936 г. впервые получили окаменелости мелового возраста из обнажений на склоне каньона Джорджес-Бэнк (атлантический шельф США), в практику отбора образцов все чаще входит драга. Позднее вдоль внешнего края атлантического шельфа Северной Америки [3] были собраны многочисленные мезозойские и кайнозойские образцы, содержащие окаменелости. Достаточное число хороших образцов, полученных на калифорнийском шельфе в районе Сан-Педро, позволило Муру [7] провести стратиграфические исследования и составить геологическую карту.
Драгу, однако, следует использовать лишь в том случае, если все другие методы сбора оказываются неприемлемыми. Большие затраты времени, средств, случайность отбора образцов, неточность навигационного определения точки сбора, а также невозможность непосредственного наблюдения за положением окаменелостей на обнажении весьма ограничивают использование этого метода.
G помощью грунтовой трубки в настоящее время можно получить достаточно длинные колонки океанических осадков. Получены образцы, содержащие окаменелости, возраст которых определяется как ранний плейстоцен. Хизен с сотрудниками [3] подняли с континентального склона США небольшие по длине колонки полусцементированных кайнозойских осадков г. Нортроп и Хизен [8] использовали подводную фотокамеру Юинга для автоматической съемки обнажения в момент отбора пробы.
1 Колонки кайнозойских осадков (вплоть до олигоцена), поднятые с помощью трубок па акваториях Тихого и Атлантического океанов, уже известны давно. С 1968 г. в океанах проводится бурение, в процессе которого были вскрыты не только-кайпозопские, но п мезозойские (верхняя юра — мел) толщи.— Прим. ред.
ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Зачастую бывает проще отвести воду, чем работать под ее поверхностью. Для создания обнажений на мелководье весьма успешно могут быть использованы котлованы и кессоны. Это особенно касается тех случаев, в которых требуется точное наблюдение за положением окаменелостей в разрезе, либо когда необходимо извлечь значительное количество материала.
Эти сооружения могут быть различного масштаба. На мелководье участки дна, на которых вскрыты отложения с окаменелостями, можно отгородить земляными перемычками. С помощью небольшого центробежного насоса с двигателем внутреннего сгорания вода откачивается из огороженного перемычкой участка и можно получить значительные пространства дна, вполне удовлетворительно осушенного. Применение подобного способа зависит от глубины и течений, требуемого объема проведения расчистки, проницаемости отложений и, конечно же, от наличия времени и денежных ассигнований на предполагаемые исследования.
На больших глубинах над содержащими окаменелости отложениями может быть установлена воздушная камера (кессон), если только ценность фауны оправдывает материальные затраты. В силу этого данный метод до сих пор применялся лишь при проведении чисто научных исследований. Но аквалангисты, например, могут легко превратить подводные пещеры Флориды в кессонные камеры, из которых могут извлекаться окаменелости плейстоценового возраста хорошей сохранности. За исключением материалов, необходимых для сооружения воздушной пробки, и материалов для изоляции стен пещеры (для предотвращения утечки воздуха через пористые известняковые стены можно использовать массивные пластмассовые щиты), необходим лишь компрессор низкого давления большой производительности для поддержания в кессоне постоянного давления. Избыточное воздушное давление в 3 атм способно обеспечить кессонирование пещер вплоть до глубины 30 м. Работающие в кессоне должны выполнять обычную процедуру декомпрессии во время работы при избыточном давлении, превосходящем 1,4 атм.
ПЛАВАНИЕ И ПОГРУЖЕНИЕ ПОД ВОДУ
У берегов Флориды обычным развлечением пловцов, вооруженных маской и ластами, является плавание на автомобильной камере в прозрачной воде, вытекающей из подводных источников. Маска позволяет пловцу держать лицо погруженным в воду и непрерывно просматривать дно. Замеченные окаменелости извлекаются при свободном нырянии. Маска или защитные очки позволяют нормально видеть под водой. Лучшую видимость обеспечивает маска с прозрачной поверхностью из стекла, поскольку даже протирание сырым картофелем маски с иллюминатором из оргстекла не предохраняет его от запотевания. До изобретения маски для подводного плавания использовались ведра со стеклянным дном для наблюдений в прозрачной воде с целью поисков костей, вымываемых подводными источниками из плейстоценовых отложений. Таким образом было найдено много образцов как профессиональными учеными, так и коллекционерами-любителями [10].
Беспорядочный сбор образцов под водой — скорее развлечение, нежели научное исследование. К сожалению, это относится к большинству подводных работ. Без строгой стратиграфической привязки собираемые окаменелости не могут быть использованы для определения отложений, слагающих дно в районе сбора.
В настоящее время в распоряжении исследователя имеется множество водолазных средств, которые позволяют осуществлять длительные погружения на большие глубины. Водолазный скафандр с тяжелыми грузами, металлическим шлемом, воздушным шлангом и компрессором низкого давления
слишком громоздок для использования при сборе палеонтологических образцов. Интерес к подводным исследованиям значительно возрос после изобретения акваланга — аппарата, легочный автомат которого подает воздух из баллонов, помещаемых за спиной ныряльщика, под давлением, равным давлению воды на данной глубине. Автономный дыхательный аппарат, состоящий из регулятора подачи воздуха и баллонов со сжатым воздухом, известен как легководолазный автономный аппарат. «Акваланг» стал торговым названием. Неавтономный легководолазный аппарат, в котором легочный автомат соединен пе с баллонами сжатого воздуха, а с небольшим воздушным шлангом низкого давления (около 30 атм), подаваемого от портативного компрессора, получил название кальянной системы (hookah system). Оба типа легководолазных аппаратов надежны, просты в эксплуатации, относительно дешевы и позволяют ныряльщику обладать свободой движения.
Профессиональные ученые далеко не сразу осознали широкие возможности для исследований, открываемые автономными подводными аппаратами. В некоторых районах побережья США, в особенности близ берегов Флориды, эффектные скопления остатков позвоночных в различных углублениях, глубоких трещинах и подводных пещерах привлекли огромное число любителей. В результате их «исследований» были разрушены многие захоронения позвоночных и участки, имеющие большое археологическое значение.
Научиться пользоваться автономным подводным аппаратом (аквалангом) весьма несложно, но каждый должен на собственном опыте определить допустимый предел погружения. Желательно, чтобы деятельность ученого не зависела от энтузиазма спортсменов-любителей в отношении сбора окаменелостей. Известно, что число собранных образцов, имеющих научную ценность, значительно уступает числу варварски разрушенных. Как правило, сведения, получаемые на основании наблюдений любителей, либо неточны, либо преувеличены.
Научиться пользоваться автономным дыхательным аппаратом настолько просто, что у неопытных и неквалифицированных ныряльщиков возникает неоправданное чувство безопасности при погружении под воду. Хорошая физическая подготовка, умение плавать без аппарата, контроль за дыханием могут оказаться решающими факторами для спасения при аварийной ситуации. До сих пор не было зарегистрировано смертельных случаев вследствие отказа аквалангов, но фатальные исходы из-за «отказа» человека достаточно распространены. Беспечность и паника — наиболее частые причины гибели под водой.
Многие пловцы, хотя и достаточно хорошо подготовлены для подводного плавания, ограничены в своей деятельности физической неспособностью уравнивать давление воздуха во внутреннем ухе и носовых пазухах. Для прочистки синусных проходов и евстахиевых труб иногда применяется введение антигистаминов и впрыскивание других лекарственных препаратов в полость носа, но некоторые пловцы все же никогда не погружаются глубже 4—5 м.
Основы техники погружения в легководолазном снаряжении описаны во многих доступных изданиях. Для новичков имеются справочники-инструкции [13]. Большинство справочных изданий, однако, имеет тенденцию преуменьшить ограничения и опасность, связанные с погружением в акваланге. Популярные издания по этому вопросу полны вздорных утверждений и часто носят сенсационный характер. Читателю могут быть рекомендованы работы [14, 9].
Будучи полезным для исследования заброшенных карьеров, озер, рек, а также для работ в океане, акваланг особенно удобен при изучении карстовых воронок, трещин, подводных пещер в карбонатных породах. Особые меры предосторожности следует принимать при работе в подводных пещерах.
Практически все смертельные случаи при исследовании подводных пещер происходят из-за того, что ныряльщики не могут найти обратный выход на поверхность. Палеонтологу, работающему под водой, не следует слишком увлекаться сбором, чтобы не сбиться с пути, потеряв ориентацию или замутив воду резкими движениями.
Для опытного подводника опасности погружения в пещеры могут быть сведены к минимуму в случае, если заранее планируются и принимаются (по мере надобности) следующие меры предосторожности: переменные методы дыхания, расчистка проходов, освещение и аварийное возвращение на поверхность. Подводник, работающий в открытых водах, как правило, лишь один раз в жизни по-настоящему нуждается в спасательном поясе — именно тогда, когда он не надел его. Научные исследования не могут проводиться без личного контроля подводников за своим самочувствием. Надежный партнер-подводник совершенно необходим при погружении. Во время работ в пещерах и трещинах только прочный линь, надежно закрепленный на поверхпости воды или вблизи нее, обеспечивает уверенную страховку. Совершенно незаменимо надежное подводное освещение, ибо даже два подводника, вооруженные фонарями, могут неожиданно оказаться в полной темноте. В качестве меры предосторожности при исследовании обширных подводных пещер настоятельно рекомендуется работать не одному человеку, а группе подводников, которые должны располагаться друг от друга на расстоянии примерно радиуса зоны освещенности, создаваемой фонарем.
Низкая эффективность, ограниченное время пребывания под кодой, рассеянное необычными условиями работы внимание ограничивают большинство' подводных исследований лишь сбором окаменелостей, свободно лежащих на морском дне. Возможно проведение расчисток рыхлых осадков с последующим изучением их стратиграфии, но такие работы требуют специального планирования, больших усилий и терпения.
Подводные расчистки, вскрывающие коренные породы дна, могут быть осуществлены лишь при наличии придонных движений воды, которые относят образующуюся во время работы взвесь. При наличии подводных источников. потоков и рек мелкозернистые рыхлые осадки можно иногда удалить, переводя их во взвешенное состояние путем создания токов воды взмахами ласт и рук. Тем самым рыхлые осадки вымываются, остаются более тяжелые окаменелости. Искусственные движения воды оказываются полезными при исследованиях в застойных условиях, когда дно обычно покрыто тонким слоем мелкозернистых осадков и органическим детритом.
Археологи широко используют эрлифт — простое устройство, обеспечивающее эффективное вскрытие неконсолидированных пород; эрлифт используется в случае, если условия залегания образцов несущественны для исследования. Воздух под низким давлением (1,12—2,8 м3/с при 0,7—3,3 атм) подается через небольшой шланг в основание металлической трубы диаметром 15—20 см. Поднимающийся по трубе к поверхности воды воздух увлекает с (обой воду, а вместе с ней осадки и археологические образцы (иногда поднимаются даже пушечные ядра). На поверхности воды помещается сито, которое служит для сбора крупных обло.ч ков. Работа водолазов сводится к контролю за всасывающим цилиндром эрлифта. Окаменелости, извлеченные таким методом, были до сих пор лишь побочным продуктом при археологических исследованиях. Использование эрлифта при сборах палеонтологических образцов, вероятно, никогда не найдет широкого применения.
Нами использовалось несколько методов проведения расчисток во время подводных исследований у берегов Флориды. Наиболее простой метод изучения,, зонального расчленения осадков состоит в проходке канавы. В канаве удается произвести послойное изучение вскрытого осадка, измерить мощность каждого cjjoh и отобрать образцы. Из каждого слоя на поверхность в бадьях доставлялись большие объемы осадков. Для подъема груза на поверхность.
возможно также использование стравливаемого из акваланга воздуха, которым наполняются надувные мешки или другие приспособления (типа воздушных шаров). Материал из каждого слоя промывается на мелкоячеистом сите. Это, несомненно, наиболее надежный способ сбора образцов из рыхлых слоистых осадков. Правильность зонального расчленения осадков была проверена при отборе колонок осадка с помощью грунтовой поршневой трубки из алюминия диаметром 6,85 см. В колонках были обнаружены некоторые особенности, которые нельзя установить под водой.
Изобретенный недавно «подводный пылесос» оказался весьма удобным в тех случаях, когда требуется перемещение больших объемов рыхлых пород. Переносный центробежный насос с двигателем внутреннего сгорания производительностью 19 000 л/ч используется для отвода воды и осадков через наконечник и шланг на поверхность. Расширенный всасывающий конец наконечника следует защищать проволочной сеткой для предотвращения попадания в пего мелких костей и других частиц, способных повредить крыльчатку насоса. Крупные частицы забивают сетку, что порой приводит к ее засорению. Сетка очищается от них, когда всасывание облегчается путем отпирания створчатого кожаного клапана сбоку наконечника. Водолаз, управляющий наконечником, складывает образцы в брезентовую сумку по мере их освобождения от вмещающих осадков. Подобным способом были извлечены человеческие кости и различные археологические предметы, а также обильные остатки позвоночных (некоторые из которых принадлежали к вымершим видам). «Подводный пылесос» был применен при исследовании пещеры, находящейся на шельфе Флориды на глубине 12 м. Дно пещеры было разбито на квадраты, стороны которых обозначались шнурами, привязанными к колышкам, вбитым в дно. В пределах каждого квадрата образцы отбирались послойно.
Сбор образцов из уплотненных и полууплотненных отложений из мелководья может осуществляться с помощью зубила, молотка и лапчатого лома. Выходов коренных пород на суше во Флориде очень мало, но зато у берегов полуострова имеются великолепные подводные обнажения, в которых можно проследить непрерывные стратиграфические разрезы отложений, мощность которых на отдельных участках превышает 80 м. Линь для спуска под воду, инструменты для извлечения окаменелостей и емкости для их сбора (с заранее наклеенными этикетками), хорошее освещение и точный прибор для измерения глубины необходимы для успешного отбора образцов и изучения ненарушенных разрезов. Сбор окаменелостей и литологических образцов может производиться либо послойно, либо через определенные интервалы. Не следует пропускать даже топкие слои, мощность которых всего несколько сантиметров. Как правило, лучшие приборы для измерений под водой имеют точность около 15 см. При измерении интервалов отбора проб, мощности слоев и общей мощности разреза эти инструменты дают более точные результаты. чем инструменты, обычно применяемые при изучении разрезов на суше. Менард и его коллеги [6] использовали легководолазпые аппараты при геологическом картировании смятых в складки пластов, обнажающихся на морском дне вдоль берегов Калифорнии. Использовавшиеся геологические методы описаны Диллом [1].
Палеонтологи, занимающиеся изучением беспозвоночных, привыкшие использовать только сбор с поверхности, будут поражены обилием ископаемых в известняковых стенках некоторых пещер и расщелин у берегов Флориды. В результате подводной дезинтеграции и растворения вмещающих пород кальцитизированные раковины выступают на поверхности подводных обнажений. Со стенок карстовых воронок могут быть отобраны хрупкие окаменелости, обычно разрушающиеся в условиях субаэрального захоронения. Калццитизированные ископаемые, полностью освободившиеся от вмещающих пород, часто в большом количестве концентрируются в полостях растворе
ния и на выступах стенок. Внешние признаки морских лилий, морских ежей и других ископаемых, освободившихся от вмещающих пород, прекрасно •сохраняются под водой.
Предельная глубина, на которую могут безопасно погружаться и работать водолазы, составляет около 45 м. Погружение па большие глубины возможно лишь па несколько минут, но работоспособность при этом значительно понижается вследствие азотного опьянения, если только для дыхания не используются специальные смеси газов.
РОБОТЫ
Двухместная подводная лодка и телевидение позволили человеку исследовать морское дно за пределами погружения водолазов. Так, например, «пыряющее блюдце», оборудованное системой манипуляторов, может быть использовано для сбора образцов из обнажений, содержащих окаменелости на значительных глубинах океана. Дистанционно управляемые манипуляторы позволяют осуществлять извлечение и хранение образцов, отобранных исследователями, находящимися в подводной лодке. Прибором, который со временем непременно будет использоваться при подводных геологических исследованиях, может быть робот, управляемый по кабелю с борта корабля и снабженный передающей телевизионной камерой и системой манипуляторов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Заглянем в будущее геологических и палеонтологических исследований и сбора образцов из подводных обнажений. Палеонтологи, по-видимому, не будут удовлетворяться методикой, которая позволяет осуществлять только сбор образцов под водой. Уже в настоящее время возможно надежное изучение содержащих фауну отложений, находящихся даже на очень больших глубинах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Dill R. Т., Shumway G., Geologic use of self-contained diving apparatus, Am. Assoc. Petrol. Geologists Bull., 38, 148—157, 1954.
2. Furon R., Sur de trilobites dragues a 4255 m de profondeur par le Talisman, 1883, Acad. Sci. Paris, C.R., 228, 1509—1510, 1949.
3. ileezen В. C-, The floors of the oceans, Geol. Soc. America Special Paper 65, 1—122, 1959.
4. Maillet B., de, Telliamed, printed by J.A.G. (Jean Antone Guer), Amsterdam, 1748.
5. Maillet B., Telliamed, printed by Pechin W. for Porter D., Baltimore, 1797.
6. Menard H. W., Dill R. F-, Hamilton E. L-, Moore D. G-, Geo. Shumway, Silverman M., Stewart H. B., Underwater mapping by diving geologists (Calif.), Am. Assoc. Petrol. Geologist Bull., 38, 129—147, 1954.
7. Moore D- G-, Submarine geology of San Pedro Shelf (Calif.), J. Sed. Petrol., 24, 162—181, 1954.
8. Northrop J., Ileezen В. C., An outcrop of Eocene sediment on the continental slope, J. Geology, 59, 369—399, 1951.
9. Roberts F. M., Basic scuba, Princeton, D. Van Nostrand, 1—386, 1960.
10. Simpson G. G., Tertiary land mammals of Florida, Am. Mus. Nat. History Bull., 59, art. 11, 149—211, 1930.
11. Stephenson L- IP., Upper Cretaceous fossils from Georges Bank, Geol. Soc. America Bull., 47, 367—410, 1936.
12. Stetson H. C-, Geology and palenontology of the Georges Bank Canyons, Part 1, Geology Geol. Soc. America Bull., 47, 339—366, 1936.
‘13. Divers V. S., Aqua-lung diving, U.S. Divers, Santa Ana, Calif., 59, 1960.
14. Navy JJ. S., Diving manual, Bureau of Ships, Navships, U.S. Printing Office, 1—160, 1952.
СБОР ОКАМЕНЕЛОСТЕЙ В КОНКРЕЦИЯХ И СХОДНЫХ С НИМИ ОБРАЗОВАНИЯХ
У. Г. Кауфман
Национальный музеи США, Вашингтон
Конкреции и сходные с ними образования — важный источник хорошо сохранившихся органических остатков. Они встречаются едва ли не во всех типах осадочных пород различного возраста и имеют особое значение для морских осадков мезозоя. Конкреционные образования часто содержат разнообразные органические остатки хорошей сохранности в слоях, которые при отсутствии конкреций были бы немыми. Но и в более богатых остатками отложениях они обычно содержат комплекс макрофауны более разнообразной и лучшей сохранности, чем во вмещающих отложениях. При этом сохраняются тонкие детали структуры органических остатков, которые в других случаях стираются или уничтожаются длительным сжатием или деформацией окружающих пород. Образование многих типов конкреций зависит от наличия «центров зарождения» органического происхождения, гарантирующих их постоянную ассоциацию с остатками ископаемых организмов.
В прошлом термин «конкреция» произвольно применялся к аккреционным образованиям с различными морфологическими особенностями и разного генезиса. Петтиджон [5] различает по основным структурным и генетическим признакам 4 основных типа аккреций (accretions): 1) конкреции (concretions), характеризующиеся концентрическим строением; 2) желваки (nodules), не обладающие внутренними текстурными признаками; 3) сферолиты (spherulites) — радиальнолучистые стяжения, образования с кокардовой текстурой (rosettes) и др.; 4) септарии (septaria), возникающие при заполнении трещин в конкрециях, а также другие формы, образующиеся при заполнении трещин и пустот 1 и т. д. Среди перечисленных форм остатки ископаемых организмов содержатся обычно в конкрециях, желваках и септариях, причем первые имеют наибольшее значение.
Аккреции встречаются в осадках всех основных типов. Имеются указания па находки их в слоях пород морского, лагунного и континентального происхождения. Чаще всего они развиты в тонкозернистых морских осадках, в сланцах, известняках и в толщах мела. Местами они в изобилии встречаются в алевролитах и песчаниках. Конкреции, желваки и септарии либо образуют горизонты и выдержанные прослои, либо рассеяны в толще вмещающих отложений. Находясь в изобилии в какой-либо зоне, они могут сливаться в агрегаты или переходить по простиранию в линзы того же состава. Во многих случаях горизонты с конкрециями простираются на значительные расстояния, образуя отличные стратиграфические и палеонтологические маркирующие горизонты.
Некоторые наиболее известные скопления органических остатков связаны с конкреционными образованиями. В США конкреции в сланцах формаций Игл-Форд, Бентон, Пьерр и Бэрпо и в песчаниках формаций Фокс-Хиллс, Коделл и Рипли содержат знаменитые в западном полушарии образцы меловой фауны. В конкрециях найдены великолепные остатки палеозойских
1 Аккреция — общее название конкреционных и секрецнонных образований. В советской литературе этот термин почти не применяется, а первые два типа аккреций обычно-объединяются под названием конкреций.— Прим. ред.
организмов, например беспозвоночные из девонских сланцев формаций Антрим и Помли, девонские рыбы из сланцев Кеттл-Нойнт, Антрим, Марцел-лус и Кливленд, позвоночные, беспозвоночные и флора из желваков среднего п верхнего карбона в Мезоп-Крик, штат Иллинойс [1]. Нижнекаменноугольные конкреции из многих пунктов на западе США содержат хорошо сохранившиеся остатки цефалопод.
Аккреционные образования различных типов и сейчас формируются в самых разнообразных условиях. Как и в прошлом, современные конкреции .II желваки растут в основном вокруг «центров» органического происхождения.
МОРФОЛОГИЯ И ПРОИСХОЖДЕНИЕ АККРЕЦИЙ, СОДЕРЖАЩИХ ОКАМЕНЕЛОСТИ
Несмотря на важность знания мест и условий образования аккреций различных типов для определенных областей палеонтологии, стратиграфии, литологии, палеоэкологии и океанологии, они еще слабо изучены. Любые исследования, затрагивающие этот вопрос, сложны, так как различные типы аккреций имеют различное происхождение. Кроме того, возможно формирование одного определенного типа при последовательно меняющихся условиях. Поэтому часто встречаются «многостадийные» конкреции, имеющие сложную историю.
Необходимо, однако, учитывать одну особенность в образовании конкреций и желваков. Большая часть конкреций и многие типы желваков формируются вокруг начальных ядер. Эти ядра обычно имеют органическое происхождение и могут быть представлены обломками карбонатных раковин и костей, зубами и хитинофосфатными образованиями, органическим углеродом н копролптами и, возможно, даже мягкими органическими тканями. Это, безусловно, не случайное совпадение. Нарастание минерала на ядро обусловлено, по-видимому, физико-химическими свойствами самого ядра. Возникновение многих типов аккреционных образований определяется наличием остатков органического происхождения в осадке или у раздела осадок — вода и химическим взаимодействием между этими остатками и водной средой. Именно это гарантирует сборщику успех при поисках в конкреционных образованиях органических остатков.
Конкреции. Конкреции — плотные, сферические, дискоидальные или неправильной формы образования, заключенные в более мягкие вмещающие породы: глины, мел, алевролиты, песчаники. Конкреции возникают в результате концентрического нарастания минерала вокруг ядра. Они образуются обычно как вокруг изолированных в породе ядер, так и вокруг мелких скоплений раковинного или костного детрита. Последний встречен во всех стадиях образования конкреции — от небольшого известкового ядра у центра скопления детрита до конкреции, полностью поглотившей такое скопление. Принципиальным качественным отличием конкреций является отложение материала концентрическими слоями.
Минералогический состав конкреций существенно отличается от состава вмещающих отложений. Обычно конкреции состоят из цементирующего материала вмещающей породы. К тому же они могут содержать многие минералы. встречающиеся в окружающих осадках, глинистых, алевритовых или песчанистых. Огромное большинство включающих ископаемые конкреций состоит из известняка и сидерита, содержащих различное количество глинистого пли более грубообломочного материала. В некоторых типах осадков часто встречаются фосфатные конкреции, образующиеся, как правило, вокруг скелетов членистоногих, зубов, костей и копролитов. Они обычно трудно отличимы от фосфатных желваков. Местами богатую фауну содержат и более редкие конкреции, как, например, пиритовые и марказитовые конкреции, а также угольные почки [3]. Проявления необычных типов конкреций должны
быть исследованы как возможные источники ископаемых. Некоторые известковые конкреции связаны с образованиями, обладающими фунтпковой текстурой, которые редко содержат органические остатки хорошей сохранности.
Взаимоотношения конкреций с вмещающими отложениями различны и зависят от времени и места возникновения минералов. Некоторые типы конкреций, очевидно, сформировались в осадке на небольшой глубине на стадии раннего диагенеза. Они сохраняют реликтовую слоистость, обычно содержат неповрежденные органические остатки, залегающие так же, как и во вмещающих породах. В подобных случаях вмещающая порода обычно пе облекает конкрецию, что свидетельствует о некоторой цементации породы еще до времени образования конкреции. Минералы, слагающие такие конкреции, видимо, росли в порах и замещали вмещающую породу до или во время ее литификации. Другие конкреции, которые, как полагают, образовались на границе вода — осадок, обнаруживают отсутствие следов реликтовой слоистости, органические остатки в них расположены беспорядочно или ориентированно. Слои вмещающих пород обычно облекают подобные конкреции.
Различные типы конкреций свидетельствуют о различиях в условиях их образования. Известковые конкреции образуются, очевидно, на поверхности дна или на небольшой глубине внутри осадка как путем роста в поровом пространстве, так и путем замещения осадка. Они обычно содержат неповрежденные органические остатки, часто очень тонкие или богато скульптиро-ванные. Конкреции сидерита образуются преимущественно в осадке, погребенном неглубоко, но, видимо, глубже, чем известковые конкреции, так как содержащиеся в них раковины и другие остатки обычно раздавлены. Раковины в сидеритовых конкрециях, кроме того, обыкновенно разбиты на небольшие полигональные обломки одинакового размера, что, вероятно, обусловлено изменением объема при образовании конкреций. Эти обломки, как правило, не смещаются один относительно другого. Местами распространенные двуслойные конкреции с известковым ядром и более тонкой сидеритовой оболочкой возникали в две стадии, связанные, по-видимому, с изменением глубины погребения или условий окружающей среды.
В отделенных от океана бухтах Атлантического побережья было установлено образование фосфатных конкреций вокруг костей и остатков членистоногих па границе вода — осадок или чуть ниже ее. Предполагается, что древние конкреции зтого типа образованы тем же путем. Возможно, они возникали при отсутствии реликтовой слоистости в фосфатных конкрециях путем обволакивания вмещающей породы вокруг них.
Желваки. Типичные желваки обычно небольших размеров, весьма неправильной формы и состоят из минералов, существенно отличных от минералов вмещающей породы. Наиболее распространены нодули кремнезема в виде опала или халцедона. Это кремни (flints) и окремнение типа черт (cherts), включенные в толщи мела, известняков пли доломитов. Некоторые авторы считают их внутреннее строение бесструктурным и однородным. Другие отмечают, что желваки образуются вокруг ядра (обычно ископаемого остатка) и растут путем голопериферического замещения вмещающего осадка, что очень похоже на способ образования некоторых конкреций. Концентрическое расположение не полностью замещенных карбонатных зерен в некоторых кремневых желваках подтверждает это предположение. В желваках, однако, в отличие от конкреций не наблюдается концентрической текстуры. Это и составляет, по-видимому, единственное значительное внутреннее морфологическое различие между ними.
Желваки встречаются, как правило, в строго определенных местах, обычнр в огромном количестве, причем соседние желваки срастаются один с другим. Расположение и форма желваков в основном определяются, види
мо, физико-химическими особенностями осадка до литификации. Эмери и Риттенберг [2] показали, что небольшое понижение pH в осадке может вызвать избирательное осаждение кремнезема.
Желваки растут путем замещения вмещающей породы. Некоторые современные авторы считают, что это происходит на стадии раннего диагенеза осадка, до затвердевания; другие считают, что это происходит под воздействием подземных вод через длительное время после литификации. Желваки растут обычно вокруг ядер, но очевидно, что для их образования ядра не обязательно должны иметь органическое происхождение. Хотя большинство желваков содержит остатки организмов, многие из них лишены различимых органических остатков. Распределение ископаемых в желваках является, по-видимому, главным образом функцией первоначального распределения органических остатков в замещенной вмещающей породе. Роль органических остатков в геохимических процессах при образовании желваков вокруг ископаемого как ядра пока еще не совсем ясна.
Значительным преимуществом сбора ископаемых в желваках является то, что некоторые элементы фауны сохраняются в них лучше, чем во вмещающей породе. В желваках остатки ископаемых организмов предохраняются от раздавливания, а в доломитовых толщах, пожалуй, только они заключают определимые органические остатки.
Септарии. Септарии по форме, размеру и минералогическому составу подобны глинисто-известковым конкрециям. Септарии характеризуются многочисленными радиальными трещинами, возникшими вследствие уменьшения объема конкреции при ее усыхании. Трещины заполнены крупнокристаллическим кальцитом (редко другими минералами). Они иногда сопровождаются образованиями, обладающими фунтиковой текстурой. Кроме наличия трещин усыхания, септарии отличаются от истинных конкреций полным отсутствием внутренней концентрической текстуры и большим содержанием глинозема в центральной части, чем по периферии.
Септарии образуются, очевидно, на небольших глубинах внутри осадка, до его литификации в результате следующего процесса [51: формирование основы — глиноземистого геля, затем образование уплотненной оболочки и дегидратация внутренней части. Последнее обусловливает уменьшение объема и образование трещин усыхания. Конечным этапом процесса является вторичное наполнение трещин.
Септарии обычно содержат ископаемые, хотя их образование и не зависит от материала органического происхождения. Окаменелости в септариях, как правило, плохой сохранности, раздроблены, перекристаллизованы и неравномерно распределены. Они чаще встречаются по периферии септарии, чем в ее центре. Обломки одного большого ископаемого остатка, расчлененного во время образования септарии, могут оказаться разбросанными в центральной части или вокруг по периферии.
СБОР ОРГАНИЧЕСКИХ ОСТАТКОВ В КОНКРЕЦИЯХ, ЖЕЛВАКАХ И СЕПТАРИЯХ
Важность сбора органических остатков в аккреционных образованиях становится ясной при понимании их происхождения и физических свойств. Вероятность найти окаменелости в той или иной!осадочной толще увеличивается при наличии в ней конкреций и желваков. Конкреции содержат обычно более многочисленную, более разнообразную и лучшей сохранности фауну, чем вмещающие отложения благодаря раннедиагенетическому происхождению и их ассоциации со скоплениями раковин и костей. Нередко лишь они содержат органические остатки в данной осадочной толще. Большое значение имеет образование конкреций в ранние стадии формирования осадочной
породы, так как это обеспечивает защиту включенных остатков от раздавливания при последующем уплотнении вмещающих пород. Плотное вещество конкреций часто обладает плохой проницаемостью и предохраняет заключенные в них остатки от растворения или повреждения инфильтрационными водами, а также гораздо лучше предохраняет остатки от выветривания, чем многие вмещающие отложения. Благодаря большей устойчивости к выветриванию аккреционные образования дают более богатый материал по сравнению с вмещающими отложениями, особенно там, где последние сильно выветрены и покрыты растительностью.
Инструменты, используемые при поисках ископаемых в аккреционных образованиях. Выбор инструмента для сбора фауны в конкрециях зависит от типа окаменелостей, характера вмещающих пород и условий транспортировки. Если к обнажению можно подъехать на машине, необходимо иметь инструменты для проведения сбора любых ископаемых, но при планировании работ в недоступных районах основные усилия должны направляться на уменьшение до минимума веса и объема снаряжения.
Для работы с крупными конкреционными образованиями используются довольно громоздкие инструменты. Набор кувалд в 2, 3 и 4,5 кг предпочтительно с одним тупым концом и другим в виде клина необходим для того, чтобы разбивать конкреции различных размеров и плотности, встречаемые в одном разрезе. Длинные ручки предпочтительнее коротких, так как они дают больший рычаг. Обычная скальная кирка слишком легка, чтобы разбивать конкреции, превышающие 25 см в диаметре. Если конкреции включают реликтовую слоистость и расположенные слоями окаменелости или если надо расколоть септарии по трещинам усыхания для отделения куска, содержащего ископаемые, следует применять зубила и клинья. Многие сборщики носят с собой ломы, чтобы легче было извлекать конкреции и септарии из пород в свежих обнажениях.
Те, кто предпочитает начинать предварительную обработку материала в поле, должны иметь обычный комплект небольших зубил и легкий молоток. Для склеивания на месте разбитых окаменелостей, когда под рукой имеются все их куски и исследователь еще помнит их взаимное расположение, весьма полезен быстрозастывающий клей. Чтобы предохранить ископаемые от повреждения, надо носить с собой в поле бумажные или тканевые мешочки и упаковывать образцы непосредственно на обнажении.
Если к обнажению нельзя подъехать на автомобиле или вездеходе, то тяжелые, угловатые блоки, которые обычно получаются при раскалывании крупных конкреционных образований, следует уложить в надежные мешки из брезента или мешковины или же использовать брезентовые ремни. Небольшие дополнительные брезентовые мешочки для отдельных образцов помогают еще лучше предохранить упаковочный материал и сборщика от острых углов, а собранные остатки организмов — от истирания при транспортировке. Мешки и крупные блоки лучше всего маркировать в поле фла-мастером.
Сбор, связанный с разрушением твердых и прочных пород, надо производить с большой осторожностью, особенно при использовании кувалд и зубил, так как к опасности, вызванной осколками породы, прибавляется опасность появления осколков металла. Нижняя часть тела, руки и глаза должны быть достаточно защищены.
Личный опыт — лучший учитель при любом сборе. Собственно процесс сбора — разрушение конкреций и других образований различными молотками — представляет собой тяжелый физический труд и не требует особых способностей. Однако знание некоторых особенностей аккреций окажет сборщику неоценимую помощь. Успех в данном случае зависит от знания того, как и где искать аккреции, умения определить, в которых из них имеются окаменелости и до какой степени следует их разбивать.
Поиски аккреционных образований. Отличать конкреции, желваки и септарии в поле нетрудно. Они выступают из выветрелых склонов в виде твердых, округлых, линзовидных или неправильной формы тел, хорошо различимых по цвету. Их выходы обычно приурочены к полосам. Известковые и сидеритовые конкреции окрашены окислами железа в оранжевый, красновато-коричневый цвета или цвет ржавчины. Неожелезненные известковые конкреции имеют цвет от черного или серого до коричневого или темно-желтого. Фосфатные конкреции и желваки обычно черные. Кремнистые желваки серые, коричневые пли рыжевато-коричневые. Часто существует резкое различие в цвете между породой и аккреционными образованиями. При выветривании они, как правило, выпадают и скапливаются в огромных количествах у основания выветриваемого склона, где они легко доступны. Коллекции, собранные из таких скоплений, особенно ценны, если исследователь может точно определить, из какой части исследуемого разреза они выпали.
Первейшим источником конкреций и септарий являются морские глинистые сланцы. Часто конкреции и септарии встречаются также и в других отложениях морского генезиса — мергельпо-меловых толщах и в алевролитах. Морские доломиты и известняки местами переполнены желваками (в основном кремнистыми), но лишь изредка заключают другие аккреционные образования. Вообще же аккреции могут встречаться в осадках едва ли не любого типа, и исследователь всегда должен быть внимательным, имея это в виду.
Характеристика аккреционных образований, содержащих окаменелости, и методика их сбора. Ископаемые позвоночные и крупные известковые беспозвоночные наилучшей сохранности находятся в известковых или глинистоизвестковых конкрециях. Аргиллитовые и кремнисто-аргиллитовые конкреции также содержат хорошие остатки позвоночных. Сидеритовые конкреции и септарии часто включают массу остатков, но последние, как правило, худшей сохранности, чем в известковых образованиях, обычно они раздавлены и расчленены. Комбинированные известково-сидеритовые и аргиллит-сидери-товые конкреции местами содержат хорошие остатки всех типов, в том числе и остатки флоры. В фосфатных конкрециях и желваках хорошо сохраняются кости, зубы и панцири членистоногих.
Плотные кремнистые желваки — хороший источник остатков некоторых беспозвоночных, изучаемых в шлифах. Их стоит собирать в доломитах, перекристаллизованных известняках и некоторых разностях мела. Часто только в желваках содержатся определимые остатки фауны. В известняках сохранность фауны в породе обычно лучше, чем в желваках, содержащихся в них. Выветрелые аккреции всех типов обычно легче разбить, и они содержат более многочисленные и лучшей сохранности экземпляры, чем свежие образования.
Макроископаемые остатки, как правило, лучше сохраняются в аккрециях, чем во вмещающей породе, но микрофауну, если ее нельзя изучать в шлифах, лучше отбирать из более мягких вмещающих отложений.
Конкреции и им подобные образования часто встречаются в разных частях одного и того же разреза, и одни могут быть богаче остатками, чем другие. Соблазнительно собирать ископаемые только в тех из них, которые содержат обильный материал, но геолог, заинтересованный в получении максимального объема информации и наиболее точной корреляции, предпочтет опробование всех аккреционных образований независимо от их местонахождения в разрезе. Каждый прослой, обогащенный конкрециями или желваками, будет, видимо, содержать несколько отличную от соседних прослоев фауну даже в пределах единой, четко отграниченной фаунистической зоны. В разрезе прослои конкреций желваков или септарий могут образовывать »несколько отчетливых и легко устанавливаемых фаунистических
горизонтов. Поэтому важно, чтобы коллекции конкреций и желваков из каждого горизонта хранились отдельно независимо от их изменчивости или явного сходства по вертикали. Пачки мощностью несколько метров с близким расположением прослоев конкреций в одном разрезе могут соответствовать толщам в сотни метров, накопившимся за миллионы лет в другом месте. Если требуется сравнительно полная фаунистическая характеристика, необходимо также отобрать образцы из каждого горизонтального прослоя аккреций в нескольких местах по простиранию. Хотя некоторые хорошо известные горизонты конкреций (в частности, в верхнемеловых песчаниках формации Фокс-Хиллс) содержат только отдельные виды или ограниченный и однообразный комплекс фауны по простиранию, это является исключением. Обычно в пределах одного горизонта на различных его участках аккреции заключают различные комплексы ископаемых или отмечается изменчивость размеров отдельных видов. Это явление отражает изменения от места к месту условий обитания организмов, стадный образ жизни некоторых организмов и, наконец, сортировку органических остатков при их захоронении.
Количество особей в конкрециях тоже изменяется как по простиранию в пределах одного горизонта, так и по вертикали. Разумно предварительно просматривать каждый горизонт аккреционных образований, чтобы найти наиболее богатые окаменелостями. В некоторых горизонтах лишь небольшой процент аккреций содержит пригодные для определения остатки ископаемых. Если остальная часть разреза богата органическими остатками, то экземпляры плохой сохранности можно не отбирать. Если же разрез сравнительно беден фауной, нужно прилагать большие усилия, чтобы извлечь даже единичные экземпляры из таких бедных горизонтов. Точное стратиграфическое и географическое положение отдельных прослоев, содержащих конкреции с фауной, следует тщательно фиксировать.
Ориентировка остатков в аккрециях изменяется от случайной до отчетливо слоистой. Характер расположения остатков в аккрециях должен быть тщательно изучен до разрушения последних. Расположение остатков может быть установлено при изучении выветрелых поверхностей аккреций или определено по ориентировке остатков в самой вмещающей породе. Если ископаемые внутри конкреций располагаются слоями, то наиболее полные-и лучшей сохранности экземпляры будут получены при расколах конкреций вдоль поверхностей напластования. Даже когда на поверхности конкреционного образования отсутствуют признаки фауны или ориентировка отдельных экземпляров представляется случайной, раскол лучше всего проводить, по плоскости напластования вмещающей породы или реликтовой слоистости в самом образовании. Это легко сделать зубилом или кайлом или резким ударом молотка снизу вверх по боковой части конкреции.
Органические остатки обычно находятся в центре известковых, сидеритовых, аргиллитовых и фосфатных конкреций. Если конкреции содержат мало окаменелостей, на их поверхности не будет никаких следов присутствия окаменелостей. Исследователю не следует отказываться от изучения этих образований из-за того, что они кажутся «пустыми» с поверхности. В центральных частях септарий обычно нет ископаемых, они в беспорядке разбросаны по периферии. Распределение органических остатков в желваках, особенно кремнистых, более разнообразно. Некоторые желваки ничего не содержат, другие содержат остатки вблизи центра или не имеют органического-ядра, но содержат остатки, рассеянные в массе подобно тому как они находятся во вмещающих отложениях. Расположение остатков во всех аккреционных образованиях, за исключением септарий, видимо, отражает их распределение во вмещающей толще.
В известковых конкрециях и септариях обычно имеются периферические кольца грубых фунтиковых текстур. Они могут выветриваться сильнее окружающего их материала, и окаменелости, содержащиеся в них, иногда могут
полностью высвобождаться из вмещающих отложений. Эту особенность следует учитывать перед тем, как разбивать аккреционное образование.
Конкреции и септарии более 90 см в диаметре трудно разбить даже большим молотком. Исследователь должен поэтому заниматься по возможности более мелкими образованиями, поскольку они, вероятно, содержат то же разнообразие ископаемых такой же сохранности, что и образование больших размеров. За одинаковое время большее число разнообразных экземпляров будет, как правило, отобрано из таких более мелких аккреций. Из выветрелых аккреций удается извлечь материал лучшей сохранности, чем из свежих.
Степень, до которой надо разбивать аккреционные образования в поле, зависит от количества и сохранности содержащихся в них ископаемых-Образования, в которых остатки ископаемых редки или встречаются в умеренном количестве, следует разбивать на небольшие куски, чтобы получить максимальное число наиболее разнообразных экземпляров. Конкреции и желваки, изобилующие органическими остатками, можно перевозить в больших блоках, а затем извлекать из них остатки в лаборатории.
Степень препарирования ископаемых остатков из конкреционных образований в поле во многом зависит от строения животного, которому эти остатки принадлежат, и от того, в каком направлении по отношению к окаменелости раскалывается порода. Не надо пытаться очистить тонкие образцы — тонкие или богато орнаментированные раковины моллюсков или части скелета позвоночных, имеющие выступающие кости, зубы или шипы. Если порода раскалывается по внешней поверхности раковин и костей, имеющих гладкую, почти ровную поверхность, большая часть предварительной очистки проводится в поле. Но если порода раскалывается по концентрическим слоям, параллельным раковине (внутреннему ядру), то все попытки отпрепарировать ископаемые в поле могут привести лишь к разрушению ценных экземпляров. Такие окаменелости следует отбирать и доставлять в лабораторию во вмещающей породе, из которой они извлекаются препаровочными инструментами. Сборщик должен уметь определить по нескольким первым трещинам, каким образом будут разбиваться конкреционные образования в зависимости от характера содержащихся внутри раковин или костей. Все образцы должны быть обернуты и снабжены этикетками с указанием полевого номера, до того как их унесут из данного местонахождения.
Конкреции, желваки и септарии являются огромным потенциальным источником ископаемых органических остатков хорошей сохранности в большинстве разрезов осадочных пород. Им следует уделять максимум внимания при любой программе сбора. Однако даже самое совершенное знание принципов и методов сбора ископаемых не может заменить сборщику терпения и настойчивости в работе. Процесс сбора ископаемых в конкреционных образованиях может быть захватывающим или разочаровывающим, и исследователь должен быть готов к любому исходу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Collinson С. W., Skartvedt R., Field book of Pennsylvanian plant fossils of Illinois, Illinois State Geol. Survey Educ. Ser., № 6, 1960.
2. Emery К. O., Rittenberg S. C-, Early diagenesis of California basin sediments in relation to the origin of oil, Am. Assoc. Petrol. Geologists Bull., 36, 796, 1952.
3. Mamay S. H., Yochelson E. L., Floral-faunal associations in American coal balls, Science, 118, № 3061, 240—241, 1953.
4. Mamay S. H., Yochelson E- L., Occurrence and significance of marine animal remains in American eoal balls, U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 354-1, 193—224, 1962.
5. Pettijohn F. J., Sedimentary rocks, New York, Harper, 149, pl. 5, fig. 47, 1949.
СБОР ЯНТАРЯ В ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ ЦЕЛЯХ
/*. Л. Лапгетеим мл.
Геологический факультет Иллпиойсского университета, Урбана
Широкое распространение янтаря в меловых и кайнозойских породах еще не привлекло достаточного внимания палеоптологов и геологов, несмотря на известность, обширность и большое значение находок ископаемых остатков насекомых в янтаре Балтийского региона [1], озера Сидар (провинция Манитоба, Канада) [2] и штата Чьяпас (Мексика) [9].
В связи с этим приводимые ниже сведения предлагаются в наденете привлечь внимание исследователей к поискам и сборам окаменелостей в ископаемых смолах. Известно, что в Доминиканской республике обнаружено по крайней мере одно местонахождение янтаря с большим количеством еще не изученных ископаемых насекомых [14, 17]. По-видимому, по земному шару разбросано множество подобных местонахождений.
Название «янтарь» применяется произвольно ко всем формам ископаемой смолы деревьев, но, строго говоря, оно применимо лишь к смолам, содержащим янтарную кислоту. Сукцинит—минералогическое название истинного янтаря, выделения Pinites succinifer Goeppert — хвойного дерева, предположительно служившего источником балтийского янтаря. Среди других «янтарных минералов» можно назвать бакаит, бирмит, копалит, дуксит, кранцит, ростгорнит, румэнит, зигбургит, симетит, валховит и еще по крайней мере 29 разновидностей, перечисленных Хинтцем [6] из групп сукцинита и ретинита. Палкт [12], однако, различает 52 описанные и ряд неописанных разновидностей, которые он классифицирует следующим образом: остатки выделений хвойных (34 разновидности), остатки выделений покрытосеменных (4 разновидности) и остатки неизвестного происхождения (14 разновидностей). Все эти разновидности несколько различаются как по физическим свойствам, так и по химическому составу. Хотя эти различия имеют значение для палеонтологии, отражая различия первичных смол, название «янтарь» здесь применяется в общем смысле и включает все прозрачные до просвечивающих ископаемые смолы, которые содержат органические включения.
Янтарь отличается от его природного окружения цветом, блеском, прозрачностью, изломом и удельным весом. Кроме того, янтарь отличается по электрическим свойствам, способности гореть, запаху, теплопроводности, твердости и химическому составу. Эти последние свойства важны для отличия янтаря от синтетических смол, выдаваемых за янтарь. Цвет янтаря бывает от черного, коричневого, желтого до голубоватых и зеленоватых оттенков. Обычный же цвет янтаря — от золотисто-желтого до красновато-желтого. Выветрелый янтарь коричневый или желтый, похожий на высушенную сосновую смолу. Янтарь, как правило, отличается стеклянным или смоляным блеском, но свежий янтарь иногда имеет жирный, а выветрелый янтарь — матовый блеск. Наиболее часто встречающиеся раковистые поверхности излома у янтаря являются хорошими рефлекторами. Поэтому к обнажению надо подходить так, чтобы солнечный свет, отражаемый этими поверхностями, попадал в глаза. Это означает, что сбор лучше производить так, чтобы солнце светило в лицо (прямо противоположно общепринятому приему осмотра обнажений), но при этом кусочки янтаря диаметром даже 0,3 см хорошо видны на расстоянии 3,5 м и более.
Янтарь имеет удельный вес, очень близкий к удельному весу воды, 1 —1,25, чаще 1,05—1,08. Поэтому некоторые разновидности янтаря плавают в соленой воде и все легко переносятся даже слабыми течениями. Кроме того, близкая к нулевой плавучесть играет роль в предохранении янтаря от истирания и раскалывания. Янтарь легко переносится и может появляться во вторичном залегании в удалении от первичных залежей как в пространстве, так и во времени. Балтийский и сицилийский янтарь находят преимущественно на морских побережьях [1, 5]. В районе озера Сидар, Манитоба [2], янтарь принесен рекой по крайней мере за 240 км и аккумулирован в новейшей залежи на берегу озера. На арктической прибрежной равнине Аляски [10] янтарь принесен более чем за 320 км реками бассейна Кук-Каолак и накопился в новейших прибрежных отмелях, барах и морских пляжах, а также в плейстоценовых отложениях террас. Большая часть янтаря, собранного в этих местах, приходится на линию прибоя на барах и пляжах и скопления сырого плавника в местах водоворотов и под преградами в руслах [10].
Янтарь не только легко переносится и предохраняется от истирания, но и химически инертен. Поэтому отдельные куски переотложенного янтаря встречаются во многих разновидностях обломочных пород. Как пример возможных загадок можно привести факт наличия эоценового янтаря в ассоциации с переотложенным миоценовым углем в плейстоценовых песках, вовлеченных в перемещения льда на побережье острова Узедом в ГДР [14].
Хотя янтарь может встречаться едва ли не в любых осадках и осадочных породах, он наиболее распространен в песчано-глинистых толщах. Большая часть находок приурочена к прослоям с растительным детритом, ио угли не являются сколько-нибудь существенным источником янтаря. Многие самые знаменитые и богатые янтареносные отложения имеют морское происхождение. Янтареносные слои Балтийского моря [1, 5] включают слои лигнита, но большая часть янтаря происходит из слоев «синих глин», по-видимому, морского происхождения, не содержащих растительного детрита [4, 9]. Часть янтаря на Аляске встречается в пластах угля, но в основном аляскинский янтарь содержится в глинистых сланцах и алевролитах, где он ассоциирует с растительным детритом [10]. Янтарь в Колорадо известен в «голубовато-серых породах, переполненных растительными остатками, в непосредствениой близости от угля» [3]. Янтарь, широко распространенный на Атлантической прибрежной равнине США, очевидно, в значительной мере связан с лигнитом и растительными остатками [7]. Мексиканский янтарь, однако, встречается в морских отложениях, но многие более богатые яптареносные слои содержат, кроме морской фауны, растительный детрит [8]. Янтарь Британской Колумбии (ретинит) встречается в угле [4]. Янтарь Доминиканской Республики содержится в песчанистых сланцах, с прослойками лигнита в Тамборил [15], и в песчаниках Пало-Альто-де-ла-Камбр [13].
Янтарь относительно обилен в меловых, эоценовых, олигоцеповых. миоценовых, плиоценовых it плейстоценовых отложениях. Балтийский янтарь обычно встречается как в эоцене, так и в олигоцене [1]. Богатые янтарем достоверно автохтонные месторождения штата Чьяпас (Мексика) имеют возраст от олпгоцепа до миоцена. Здесь известны также вторичные месторождения плиоценового возраста. Богатые залежи Доминиканской Республики, по-видимому, олигоценовые [13]. Меловой янтарь в изобилии находится на Атлантической прибрежной равнине США [7], в Северной Аляске [10] и в районе Сидар (Манитоба, Канада) [2]. Находки мелового янтаря описаны также в отложениях штатов Теннесси (США) [2] и Ныо-Мексико [11] и побережья Калифорнийского залива [8].
Древнейший янтарь с насекомыми обнаружен на севере Аляски [1'1]. Следует интенсивно искать остатки более древних ископаемых смол. Палкт
[12] перечисляет 5 видов различных ископаемых смол из отложений древнее нижнего мезозоя или пермо-карбона. Нет никаких причин сомневаться в том, что еще задолго до мелового периода существовали растения, из смолы которых мог образоваться ископаемый янтарь.
Остатки организмов сохраняются в яптаре исключительно редко, и виды, представленные одиночными экземплярами, не являются чем-либо неожиданным. Поэтому на обычные доводы против использования материала, не имеющего точной привязки, здесь можно не обращать внимания. Основу для палеонтологической публикации может составить переотложенный материал или даже приобретенные образцы. Янтарь, собранный в поле, может быть переотложен. Фактически любые скопления янтаря можно предположительно считать переотложенными. Образцы янтаря, приобретенные или полученные любителями, не имеющими палеонтологической подготовки, не только ставят вопрос об их геологическом и стратиграфическом происхождении, но должны быть тщательно изучены для доказательства того, что они действительно содержат ископаемые остатки и что включения этих органических остатков действительно одновозрастны с янтарем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bachofen-Echt A., Der Bernstein und seine Eischliisse, Vienna, Springer, 1—240, 188 figs, 1949.
2. Carpenter F. M. and others, Insects and arachnids from Canadian amber, Univ. Toronto Studies, Geol. Ser., № 40, 7—62, 1937.
3. Cockerell T. D. A., Amber in the Laramie Cretaceous, Torreya, 9, № 7, 140—142, 1909.
4. Durham J. W., Amber through the ages, Pacific Discovery, 10, № 2, 3—5, 1957.
5. Farrington О. C., Amber, its physical properties and geological occurrence. Field Mus. Nat. History, Geol. Leaflet, № 3, 7, 3 pls., 1 fig., 1923.
6. Hintze C., Handbuch der Mineralogie, Berlin and Leipzig, Walter de Gruyter & Co., 1, Abt. 4, Haelfte 2, 721—1454, 1933.
7. Holick C. A., The occurrence and origin of amber in the eastern United States, Am. Naturalist, 39, № 459, 137—145, 1905.
8. Hurd P. D., Smith R. F., Durham J- W., The fossiliferous amber of Chiapas, Ciencia, 21, № 3, 107—118, pls. 1—2, 1961.
9. Kirchner G., Amber inclusions, Endeavour, 9, № 34, 70—75, 3 pls., 1 fig.. 1950.
10. Langenheim R. L., Jr., Smiley C. J., Gray J., Cretaceous amber from the Arctic Coastal Plain of Alaska, Geol. Soc. America Bull., 71, № 9, 1345—1356, 2 figs. 1960.
11. Loew T., On. Wheelerite, a new fossil resin, Am- J. ScL, 107, 571 — 572, 1874.
12. Paid J., A system of Caustolites, Tschermaks Geol. Petrog. Mitt., 3, № 4, 332—347, 1953.
13. Sanderson M. IP., Farr T. H., Amber with insect and plant inclusions from the Dominican Republic, Science, 131, № 3409, 1313, 1960.
14. Schulz W., Die natiirliche Verbreitung des Ostseebernsteins und das Bernsteinvorkommen von Stubbenfelde (Usedom), Zeitsclir. Angewandte Geologie, № 12, 610—614, 7 figs, 1960.
15. Vaughan T. IF. and others, A geological reconnaissance of the Dominican Republic, Geol. Survey Dominican Republic Mem., 1, 268, 1921.
16. Williamson G. C., The book of amber, London. Ernest Benn, 1—268, 4 tables, 6 figs. 1932.
СБОР ЯДЕР И ОТПЕЧАТКОВ ИСКОПАЕМЫХ
Р. М. Линслей
Колгэйтский университет, Колгэйт, Ныо-Порк
Самое существенное препятствие, часто возникающее при сборе коллекции ископаемых, — лень и нетерпеливость некоторых исследователей. Эти недостатки проявляются в несколько меньшей степени при сборе только внутренних ядер. Внутренние ядра, конечно, нельзя игнорировать, так как они могут быть неоценимым источником сведений о внутренней структуре таких организмов, как брахиоподы и пелециподы. Но для других групп, таких как гастроподы, скафоподы и жилые камеры цефалопод, внутренние ядра имеют ограниченную ценность. Ни для одной группы ископаемых внутренние ядра не служат достаточным материалом для проведения определений. Поэтому всегда нужно стараться получить также и наружные ядра и отпечатки.
Отпечатки мало содействуют изучению многих групп организмов, особенно тех, определение которых зависит от знания деталей внутренней структуры, но анатомическое строение которых препятствует образованию отпечатков этих деталей. К таким ископаемым относятся фузулиниды, кораллы. мшанки и цефалоподы. Наиболее часто отпечатки этих организмов отражают только внешнюю форму ископаемого, а это редко позволяет произвести определение точнее, чем до семейства, хотя иногда можно установить и род. В других группах, таких, как гастроподы, многие иглокожие и большинство членистоногих, отпечатки обычно достаточны для многих видов определительской работы. Для определения пелеципод и брахиопод необходимо наличие как внешних, так и внутренних ядер.
Следует отметить, что, хотя ядра гастропод обычно не представляют большой ценности, все же есть много видов с колумеллами, характерные особенности которых могут быть установлены по внутренним ядрам. Ядра гастропод и других организмов, чьи раковины имеют устья, через которые могут проникать осадки, соединяются с окружающей породой. В этих случаях лучше оставлять нетронутой устьевую часть ядер с внешним отпечатком. Это может значительно облегчить интерпретацию многих особенностей строения устья, таких, как присутствие или отсутствие париетальных зубов, отпечатков губ. входящих углов и, конечно, толщину раковины возле устья. Если осадки только частично заполняют пустую раковину, то образуется лишь устьевое ядро. Нужна некоторая практика в определении таких комочков породы — устьевых ядер, так как обычно они выглядят не относящимися к объекту сборов, но они заслуживают внимания. Даже после обнаружения ядра обычно требуется терпение, чтобы доставить его в лабораторию в целости и сохранности.
Уже было отмечено, что, хотя часто внутренние ядра не имеют большого значения для определительской работы, они могут быть использованы, если удастся правильно установить их соотношение с внешними отпечатками. Следует отметить, что в ряде случаев иметь дело с внутренними ядрами затруднительно. Если ядра достигают значительных размеров, они могут продавить раковину и соединиться с внешним отпечатком; в известняках внутренние ядра иногда сливаются с внешним отпечатком. Само собой разумеется, что это затрудняет очистку внешнего отпечатка и часто он оказывается совершенно непригодным для исследования.
При сборе отпечатков и внешних ядер приходится одновременно отбирать в большом количестве и не представляющую никакого интереса вмещающую породу. И на этом этапе работы лень может погубить хороший материал. Следует противиться искушению отбить лишние полкилограмма породы. Дело в том, что тот участок породы, где располагается отпечаток, оказывается «слабым звеном», поэтому излом в породе скорее всего пройдет именно через отпечаток, а не в каком-либо другом месте. Если же отпечаток все-таки окажется разбитым, необходимо так обозначить соседние обломки, чтобы подбор их в лаборатории не представлял никаких затруднений. При больших сборах целесообразно заворачивать обломанные кусочки вместе, чтобы исключить возможность случайного разделения фрагментов и последующей путаницы.
Нередко случается, что интересный отпечаток обнаруживается в глыбе породы слишком больших размеров, чтобы ее можно было транспортировать в лабораторию, и слишком прочной, так что ее не разбить имеющимися в наличии инструментами. В таких случаях обычно достаточно изготовить в поле слепок обнаруженного экземпляра, используя одно из многих веществ, пригодных для этой цели. Однако не следует упускать из виду возможность того, что именно этот экземпляр окажется типовым, а пластотип нельзя считать равноценной заменой оригинального отпечатка. Поэтому следует прилагать все усилия, чтобы доставить соответствующую глыбу породы в лабораторию для надлежащей обработки. Хорошие слепки, изготовленные в полевых условиях, могут быть широко использованы для решения многих геологических и стратиграфических вопросов. Однако для проведения большинства систематических палеонтологических исследований недостаточно располагать только слепками.
Одна из основных трудностей, с которыми приходится сталкиваться при работе с отпечатками, заключается в том, что часто удается обнаружить лишь половину экземпляра. Естественно, лучше половина, чем ничего, но полностью сохранившийся экземпляр куда ценнее. Поэтому нужно пытаться собрать все фрагменты отпечатка, тщательно их этикетировать, упаковать каждый обломок отдельно, чтобы в лаборатории их легче было соединить.
Если в породе обильно встречаются отпечатки или ядра, лучше всего доставить в лабораторию самые крупные поддающиеся транспортировке блоки в надежде на то, что в них будут обнаружены целые экземпляры. В лаборатории эти блоки можно разбивать по мере надобности; при этом не нужно будет запаковывать и распаковывать образцы. Конечно, в таких случаях приходится перевозить много ненужной породы, зато будут получены экземпляры хорошей сохранности. В лаборатории большие блоки можно без труда разбить подходящей камнедробилкой, после чего части породы, содержащие две половинки какого-либо ядра, этикетируются и помещаются на лоток для дальнейшего изучения. Значительно лучше освобождать ядра и отпечатки посредством камнедробилки, а не пилы, так как пила часто рассекает объект под углом, нежелательным для исследователя, и. конечно, при распиливании часть окаменелости оказывается уничтоженной.
После того как в лабораторных условиях материал надлежащим образом подготовлен, остается только очистить отпечатки и приготовить слепки, после чего можно приступать к изучению. К сожалению, многие отпечатки и ядра оказываются усеянными друзами различных минералов, чаще всего кальцита или кварца. Если инкрустирующие минералы образуют плотную корку, прочно соединенную с породой, то лучше отложить такой материал и поискать более чистый. Как правило, инкрустация отпечатков и ядер развивается локально, так что прп исследовании соседних обнажений обычно можно найти чистые отпечатки и ядра. Когда чистые отпечатки обнаружить не удается, нужно наилучшим образом использовать доступный материал.
Если состав друзы существенно отличается от состава вмещающей породы, следует попытаться удалить ее растворителем. Если же порода даже в незначительной степени подвержена растворению веществом, которое используется для удаления друзы, это приводит к утрате мелких структурных деталей (так четко представленных на многих отпечатках). В таком случае обычно предпочтительнее попытаться удалить друзу механическим путем, осторожно применяя для этой цели виброинструмент, зубоврачебный инструмент, ультразвук или другие подходящие инструменты. При этом приходится учитывать, для какой именно цели нужна данная окаменелость. Если ископаемые собираются для целей классификации, следует приложить максимум усилий для сохранения всех уцелевших деталей их строения. Для решения некоторых стратиграфических вопросов и при обзорных исследованиях фауны скульптурные детали могут иметь второстепенное значение; в таких случаях можно предпочесть утрату некоторых деталей в процессе растворения длительной индивидуальной механической обработке материала.
При очистке естественных отпечатков можно допустить массу ошибок даже в тех случаях, когда препаратор прекрасно знаком с формой организма, над которым он работает. Негативный отпечаток часто выглядит совершенно по-другому по сравнению с позитивным; препаратору приходится проявлять осторожность, чтобы не создавать «новый вид», процарапав шипы там, где они не существовали, или добавив новые «линии роста» за счет неудачных манипуляций инструментом и так далее. В процессе очистки крайне полезно часто делать слепки, это помогает составить представление о контурах отпечатка.
В заключение следует подчеркнуть, что наилучшие отпечатки обычно удается собрать, только если проявить максимум старания. Самые лучшие отпечатки — полные отпечатки, а их легче всего получить в тех случаях, когда исследователь собирает много крупных блоков породы в надежде на то, что внутри некоторых из них скрыты целые экземпляры.
СБОР УГОЛЬНЫХ ПОЧЕК
С. Г. Мамай
Геологическая службе США, Вашингтон
Несмотря на то что угольные почки интересуют только сравнительно небольшую группу палеоботаников, заключенная в них морфологическая и анатомическая информация достаточна, чтобы оправдать рассмотрение здесь этого вопроса. Угольные почки — узловатые скопления окаменевших растительных остатков, которые местами встречаются в угольных пластах верхнего карбопа США. Иногда они включают переотложенную морскую фауну, а в одном известном местонахождении остатки в них почти исключительно принадлежат животным организмам.
В США угольные почки в изобилии встречаются в угольных месторождениях Мидконтинента и редки в южных Аппалачах (здесь они найдены только в штате Кентукки). Эти образования неизвестны в антрацитовых бассейнах, а также в послепалеозойских углях. Вполне возможно, однако, что их удастся обнаружить и в тех районах или в тех стратиграфических горизон
тах, в которых они пока неизвестны. Поэтому в поле нужно тщательно исследовать любые потенциальные местонахождения. Следует помнить, что угольные почки всегда встречаются в прослоях, которые непременно перекрываются толщами морских отложений.
Угольные почки бывают круглыми, линзообразными или неправильной формы, они могут быть маленькими, как орех, или весить сотни килограммов. Иногда их находят в виде больших сросшихся масс, весящих тонну или более, а в некоторых местах они составляют большую часть пустой породы, добываемой вместе с углем.
Сохранение клеточной структуры в частях растений контролируется процессами минерализации. Пропитывающим веществом обычно является карбонат кальция, однако в местонахождениях Европы часто встречаются доломитовые угольные почки, а в США известно по крайней мере одно местонахождение окремнелых угольных почек. Почти во всех угольных почках в разных количествах встречается пирит, и там, где он оказывается основным вторичным минералом, сохранность растительного материала обычно плохая.
Целые угольные почки легко распознаются в угольных пластах. Благодаря своей форме и минерализации они выделяются как инородные образования на фоне угольного слоя. При желании их можно извлечь оттуда, но если пласты угля с угольными почками разрабатываются, то почки обычно попадают в отвал. На некоторых шахтах их собирают в отдельные кучи с целью использования в качестве дорожного балласта.
Сбор угольных почек — процесс бессистемный, за исключением тех случаев, когда сборщик может определить необходимый ему вид растения непосредственно в поле. Иногда это возможно, но чаще происхождение и качество ископаемого нельзя определить, пока угольные почки не подверглись обработке в лаборатории. В тех местонахождениях, где имеется много пирита, породу можно считать непригодной уже по ее высокой плотности или по наличию пирита на поверхностях раскола. Одни исследователи предпочитают отбирать круглые образцы, тогда как другие — линзообразные. Однако до сих пор нет убедительных подтверждений того, что форма является надежным критерием при отборе хороших образцов.
Транспортировка угольных почек не представляет затруднений, поскольку из-за их прочности отпадает необходимость в тщательной упаковке. Их можно перевозить в товарных вагонах в обычных холщовых мешках, вмещающих 15—30 кг каждый. Хотя при транспортировке мешки часто рвутся, но все же, как правило, не настолько, чтобы образцы могли быть потеряны.
СБОР ОСТАТКОВ МЕЛКИХ ПОЗВОНОЧНЫХ ПОСРЕДСТВОМ ОТМЫВКИ И ПРОСЕИВАНИЯ
М. К. Маккенна
Американский музей естествознания, Ныо-Порк
Большинство музеев не в состоянии содержать большие коллекции крупных ископаемых позвоночных из-за высокой стоимости их сбора, трудностей при их подготовке и хранении или же вследствие всех трех причин. Наиболее эффективным способом сбора значительного числа мелких костей
и зубов из каких-либо местонахождений с фауной является выкапывание, транспортировка и просеивание больших количеств осадка в воде с последующей сортировкой высушенного концентрата; этот процесс и получил название отмывки. Наиболее удобен он для сбора остатков очень мелких позвоночных, таких, как землеройки или различные виды грызунов. Идея эта не нова и основана на элементарных принципах горнорудного дела. В микропалеоп-тологии те же принципы уже давно используются для выделения мелких фораминифер в лабораторных условиях. Таким образом, предлагаемая в данной работе методика отмывки представляет собой распространение уже известных приемов еще на одну группу ископаемых организмов. Вследствие того что в данном случае рассматриваются несколько более крупные окаме-лости. некоторые операции должны быть перенесены из лабораторных условий в поле, где интенсивность отмывки может быть значительно увеличена. Кроме того, использование воды позволяет просеивать твердые осадки, что может считаться существенным усовершенствованием по сравнению с сухим просеиванием, применяемым, в частности, при археологических исследованиях. Глины, полусцементированные песчаники и алевритовые породы вообще не поддаются сухому просеиванию, но в большинстве случаев легко обрабатываются отмывкой.
Впервые отмывку ископаемых моллюсков и мелких позвоночных из консолидированных и рыхлых осадков в широком масштабе произвел, по-види-мому. геолог-любитель Чарльз Мур из Бата. Более ста лет назад он промыл и просеял три тонны глины, заполнявшей трещину в рэт-лейасовых отложениях. и получил 30 экземпляров зубов Haramiya [5]. В 1891 г. Бортман I4J доставил к воде на лошадях и по железной дороге несколько мешков, наполненных нижпеэоценовыми породами из различных участков бассейна Бигхорн. штат Вайоминг. После отмывки породы и реставрации найденных обломков костей были получены ценные экземпляры нескольких родов плотоядных млекопитающих. Первоначальная цель работы Бортмана состояла в сборе всех извлеченных из обнажений обломков отдельных экземпляров. С 1936 г. отмывка стала основным средством получения полноценных образцов ископаемых мелких позвоночных. В этом году Хиббард начал интересную серию экспедиций в юго-западный Канзас, при проведении которых на разных участках было найдено огромное число экземпляров мелких позднекайнозойских позвоночных и моллюсков. В 1949 г. Хиббард [1] опубликовал описание методики сбора с отмывкой; эта публикация полностью разошлась уже в 1950 г. и сейчас является библиографической редкостью. С тех пор методика Хиббарда с большим успехом использовалась рядом исследователей как мезозойских, так и нижнекайпозойских отложений.
Процесс отмывки идеально приспособлен для получения больших количеств экземпляров мелких форм. Крупные экземпляры, само собой разумеется, могут быть в ходе работы на обнажении собраны с помощью других методов. Однако некоторые изолированные элементы скелетов крупных животных обнаруживаются только после отмывки вмещающей породы. Для сбора окаменелостей млекопитающих нужно знать лишь несколько поверхностных признаков. Если на поверхности обнаруживаются хотя бы небольшие обломки, то почти наверняка внизу, в толще обнажений можно пайти несколько сотен пли даже тысяч таких же обломков. Число найденных экземпляров отражает пе только их реальное содержание в отложениях, но и степень усердия сборщика. Отмывка нескольких топн породы с данного участка обычно позволяет обнаружить самые важные формы по крайней мере наиболее распространенных здесь групп организмов. Однако суммарное их количество, безусловно, пропорциопальпо объему переработанной породы; иначе говоря, можно проводить разработку участка, кажущегося бедным, по поверхностным признакам. В то же время метод позволяет сообразно с удобствами отмывки изменять положение участка сбора и в значительной степени осво
бодиться от влияния незакономерного распределения богатых поверхностных концентраций ископаемых. А это — фактор, которым пе может пренебречь исследователь, собирающий образцы только на поверхпости, если он хочет иметь много экземпляров. Такое увеличение свободы выбора оказывается особенно ценным, если окаменелости редки в определенной части стратиграфического разреза или на одном из участков или же если исследуется очень бедная окаменелостями толща. Если возраст толщи неизвестен, отмывка часто оказывается наиболее быстрым и экономичным способом для получения достаточного количества остатков организмов, по которым может быть определен возраст вмещающих отложений. Мелкие окаменелости имеют почти такую же стратиграфическую ценность, как и крупные, однако их получение обходится гораздо дешевле.
Следует ли выполнять промывку на том или ином участке? Такой вопрос всегда встает перед исследователем. Существует несколько общих правил, которые могли бы служить в качестве отправных точек. Так, до начала работы на участке нужно убедиться, что здесь есть хотя бы некоторые признаки присутствия искомых окаменелостей. Если таких признаков нет, то на отмывку можно решиться лишь в случае недатированных пород или если в них ранее не были обнаружены органические остатки определенного возраста. Окаменелости должны быть прочными. Если они раздроблены, то желательно, чтобы сколы были достаточно резкими, не скрошившимися и давали возможность соединить их при реконструкции экземпляра. Если остатки располагаются в глине, то надо помнить, что в воде глины набухают. При отмывке это может привести к повреждению или полному разрушению хрупких костей. Если костей на участке много, то, возможно, нет необходимости производить отмывку, поскольку они могут быть извлечены с помощью обычных геологических методов без риска их повреждения или разъединения при отмывке. В уплотненных же породах использование таких методов обязательно. Чем чаще встречаются кости, тем больше вероятность утраты при промывке связи между ними. Если окаменелости редки, то восстановление поврежденных экземпляров не представляет особой трудности, так как в любом из промывочных ящиков (см. ниже) можно найти только один или несколько экземпляров. Выпавшие зубы из непоправимо поврежденных челюстей млекопитающих часто можно подогнать друг к другу, если окаменелости редки. Тогда большая часть ящиков будет содержать лишь обломки, относящиеся к тому же виду, в результате чего не окажется дубликатов или недостающих частей экземпляров.
Наилучший способ просеивания осадочной породы — использование большого числа промывочных ящиков. Хорошие и сравнительно дешевые промывочные ящики можно сделать из дерева и оцинкованных оконных сеток. Если возникает необходимость изготовить более 50 ящиков, то неэкономично делать полностью металлические ящики или же конструировать сложные системы. В этом случае необходима прочная конструкция, которая может изготавливаться в больших количествах при малой стоимости. Обычно работа оказывается недостаточно эффективной, если число ящиков меньше 50, независимо от числа работающих. Удобно использовать ящик с боковой стороной размером около 45 см и глубиной 30 см, с затянутыми сеткой дном и двумя боковыми стенками. При такой конструкции в процессе промывки удаляется большая часть топкозернистой породы.
Часто спрашивают, не вымываются ли через сита мелкие экземпляры фауны. Вымываются, и иногда в больших количествах. Здесь нужно стремиться (путем подбора величины ячей сетки) к достижению равновесия между скоростью накопления всех фрагментов фауны и скоростью потери мелких экземпляров. Часто можно оценить число мелких зубов, проходящих через сита, посредством сравнения числа найденых зубов с числом, которого можно было бы ожидать, судя по найденным челюстям. Обычно потери оказы-
Ф п г. 1. На отмывочном участке.
Ящики, стоящие в воде, наполнены намокающей породой. Ящпки на берегу уже подверглись отмывке и сохнут.
ваются не очень большими. Сита более мелкие, чем оконные сетки (18 проволок на 2,5 см), обычно не годятся для отмывки остатков организмов — ни позвоночных, ни моллюсков. Их можно применять лишь при отмывке остатков харофптов, остракод, яиц улиток и самых мелких изолированных зубов позвоночных. Однако при этом резко уменьшается объем обрабатываемой породы. В некоторых случаях оказывается необходимым использование тонкого фильтра в отходящем потоке, что помогает уловить мелкие плавающие раковины, прошедшие через сита промывочпых ящиков. Если нужно .добыть все 100 % окаменелостей, содержащихся в небольшом объеме породы, то лучше всего делать это в лаборатории. Различные детали в конструкции промывочного ящика можно существенно изменить. Ниже описана конструкция. зарекомендовавшая себя наилучшим образом. При хорошем исполнении промывочное оборудование может работать, по крайней мере три или четыре полевых сезона, т. е. 6—8 месяцев без перерыва. Основные виды повреждений, возникающих в таких ящиках, это прорыв сит и расщепление боковых стенок. Наличие широких полозьев предотвращает отрывы сит г краев дна ящиков, однако возможен прорыв сит, особенно старых, острыми осколками породы при тяжелой загрузке ящиков. Поломка стенок проистекает из естественной тенденции досок к расщеплению, сопряженной с воздействием чрезмерной горизонтальной нагрузки. Это можно в какой-то мере предотвратить посредством обработки деревянных стенок пропитывающим раствором. При расщеплении боковых стенок их можно укрепить набиванием планок. Еще лучше набивать планки (вертикально, поперек слоистости досок) сразу же при изготовлении ящиков. Когда одновременно занято боль
шое число ящиков разного срока изготовления, каждый день приходится чинить несколько штук. Ремонт должен производиться достаточно быстро, чтобы ящики скорее поступали в работу, однако лучше такие работы приурочивать к наименее напряженным периодам, например сразу после полуденных грозовых дождей.
Чтобы свести до минимума перерывы в работе, нужно иметь достаточно промывочного оборудования. Оно зависит от числа членов группы, характера и объема промываемой породы, расстояния между обнажением и участком промывки, средств, отпущенных на проведение полевых работ, и т. п. Стоимость оборудования обычно меньше стоимости рабочей силы. Поэтому лучше работать с небольшой хорошо оснащенной группой, чем с большой, но недостаточно оснащенной. Если все концентраты нужно сортировать в поле, то соотношение между числом ящиков и числом членов группы должно быть около 25 : 1. Если планируется лишь небольшой объем сортировки или она не предусматривается совсем (за исключением контроля продуктивности), то соотношение должно быть равным 50 : 1.
В распоряжении группы должно быть достаточно мешков, чтобы была возможность одновременного сбора и хранения породы. На обнажении породу насыпают в мешки и переносят вручную к автомашине. Чтобы не повредить спину, не нужно накладывать в мешок больше 25 кг. На больших обнажениях желательно к отдельным мешкам прикреплять ярлыки с точной привязкой к местности. Их содержимое можно обрабатывать отдельно. Это позволяет контролировать продуктивность различных частей местонахождения. Если число окаменелостей настолько велико, что такой контроль не нужен, в этом случае под сомнение попадает самая необходимость отмывки. За один прием следует поднимать лишь небольшую часть участка.
Если пет необходимости в высушивании породы перед промывкой, то ее собирают большими кусками, чтобы пе повредить заключенные к пей окаменелости. До начала отмывки порода в промывочном ящике должна намокнуть. Продолжительность намокания различна — для больших кусков и глинистых пород она больше, для маленьких кусков, песчаных и алевритовых пород меньше. Размазывание кусков глины или протирание породы через сито может привести к непоправимым повреждениям окаменелостей.
На некоторых участках из-за выпадения недавних дождей или же высокого расположения водоносных слоев породы насыщены водой. В некоторых сырых местностях ночная роса дает не меньше влаги, чем небольшой ливень. Влажная порода уже набухла и при помещении в воду больше не набухает. Поэтому отмачивать нужно только сухую породу.
Обычно исследователям приходится использовать ручьи, располагающиеся в непосредственной близости к местонахождению. Это экономит время, необходимое для транспортировки породы. Однако если есть выбор, то постоянный небольшой ручей предпочтительнее реки или периодически высыхающего ручья. Желательно, чтобы ручей имел дополнительный местный сток. Это уменьшает возможность неожиданного наводнения, которое мож(т привести к уносу ценных окаменелостей и оборудования. Целесообразно выяснить, нет ли вверх по течению плотины. Воду из запруд часто выпускают для целей орошения, в результате чего поток может внезапно выйти из берегов и смыть оборудование и собранный материал в самую сухую погоду. Если должна быть отмыта значительная порция породы, то целесообразно заранее выяснить, нет ли опасности ущерба от слива грязной промывочной воды вниз по течению. Потоков с быстрым течением или меняющимся уровнем нужно избегать. Если вообще пет проточной воды, то ящики могут отмываться в прудах, но при этом отходящий поток быстро забивает сита, если только они не укреплены на достаточном расстоянии от дна водоема при помощи рам. Однако такие конструкции ящиков непрактичны, в особен
ности при выполнении больших объемов работ. Пересыхающие ручьи могут быть запружены мешками с глиной, песком и камнями. Когда дно пруда заилится, плотину можно частично разобрать. Поток унесет накопившуюся глину, и ящики могут быть снова установлены на чистой песчанистой или каменистой поверхности.
Если в процессе отмывки материал больше не проходит через сито, ящик надо убрать из воды и высушить. Когда необходимо сразу же пустить ящик в работу, влажное содержимое помещают на подстилку из холщовых мешков. Но лучше сушить концентрат в том же ящике, где он промывался. Это уменьшает поломки окаменелостей и сокращает время сушки. Чтобы сита перед сушкой не забивались грязью, когда ящики извлекают из воды и временно ставят на берег, под них можно подкладывать влажные холщовые мешки. Забитые сита не дают воздуху свободно циркулировать, в результате чего время сушки концентрата увеличивается. Ящики, выставленные для сушки, нужно ставить наклонно навстречу солнцу параллельными рядами так, чтобы каждый из них опирался на ящик следующего ряда. Каждый ряд должен содержать на один ящик больше, чем предыдущий, чтобы в целом получилась треугольная система рядов, направленная вершиной в точку, где солнце стоит в полдень. Число ящиков в такой системе должно быть меньше 50. Если их будет больше, то доступ к сухим ящикам затруднится, а пространство для сушки будет использоваться недостаточно эффективно.
Обработка концентратов, содержащих глину, при их сушке приводит к слипанию. При этом могут быть повреждены или пропущены ценные образцы окаменелостей и замедляется сушка. Большинство окаменелостей довольно легко подвергается повреждениям во влажном состоянии, по они достаточно прочны, когда высохнут.
Продолжительность сушки зависит от влажности и температуры воздуха, наличия непосредственного солнечного освещения, типа обрабатываемой породы и объема концентрата, остающегося в каждом ящике. Последний фактор поддается регулированию при загрузке ящика. Оптимальные результаты получаются, когда остающийся после промывки концентрат образует на дне слой около 5 мм. Если концентрат состоит в основном из узловатых образований, то слой может быть и толще. Если время сушки таким образом оказывается сведенным к минимуму, то за день на одном и том же оборудовании можно выполнить два полных цикла промывки и сушки. Так удается обработать больше материала, чем в том случае, когда ящики перегружают и за день выполняют только один цикл.
После окончания сушки концентрат можно сортировать, засыпать в мешки для будущей сортировки или же промывать повторно. Для некоторых пород даже после отмывки с перемешиванием в каждом ящике остается много осадка. Интенсивное перемешивание может привести к повреждению окаменелостей. В таких случаях часто оказывается целесообразным высушить осадок в ящике, в котором он промывался, и затем, когда он станет совершенно сухим, провести повторный цикл обработки или же увлажнить содержимое ящика на специальном лотке для повторной отмывки. Прежде чем увлажнять содержимое одного из ящиков, необходимо тщательно рассмотреть его, так как некоторые взаимосвязи окаменелостей могут быть утеряны, когда осадок из двух или более ящиков помещают на один лоток. Обычно повторная отмывка не связана с затратой больших усилий, однако она способствует значительному уменьшению объема концентрата, сортируемого вручную. Отношение числа лотков для повторной отмывки к числу отмывочных ящиков составляет примерно 1 : 10 и зависит от характера породы, подвергаемой обработке. Для указанной цели могут с успехом использоваться небольшие ящики размером 60 X 90 х 15 см с деревянными торцевыми стенками, ситом в днище и с полозьями. Две короткие перекладины, размещенные по диагонали на противоположных углах, обычно удобнее,
чем одиночная длинная диагональная перекладина. Густота сита должна быть такой же, как и в промывочном ящике.
Весьма желательно, чтобы работа продолжалась непрерывно, в том числе и ночью. Обычно это довольно неудобно, если только лагерь не располагается в непосредственной близости от отмывочной площадки (правда, тогда могут возникнуть затруднения из-за обилия комаров). В этом случае целесообразно ввести такой распорядок работ, чтобы порода намокал> в отмывочных ящиках ночью и сохла днем, так как ночная сушка — пустая трата времени. Уровень воды в ручьях обычно повышается по ночам вследствие уменьшения испарения вверх по течению, что позволяет выполнять замачивание более эффективно. При сушке ящиков по утрам группа может заниматься доставкой породы. Число лиц, запятых обработкой породы, должно быть таким, чтобы работа на отмывочном участке заканчивалась к тому времени. когда остальные работники возвращаются с новыми порциями породы. Желательно также, чтобы в отмывке и сушке одновременно находилось приблизительно одинаковое число ящиков: сухие ящики можно увлажнять и повторно погружать, а сырые вынимать из воды на сушку, что означает ведение двух промывочных операций одновременно. В результате сокращаются потери времени на вынужденные перерывы. Если погода жаркая и влажность низка, то иногда можно выполнить по два полных цикла отмывки за день.
В лагере должен быть сделан стол для сортировки. Удобный сортировочный стол имеет размер около 300 X 120 см и покрывается поверх дерева белым холстом. Холст должен хорошо впитывать влагу. Его нужно туго натягивать на поверхность стола и закреплять на боковых сторонах рейками, чтобы при сильном ветре он не хлопал. На случай дождя всегда должен быть наготове просмоленный брезент для покрывания стола и сортируемого на нем концентрата.
Высушенный концентрат из отмывочных ящиков и лотков для повторной отмывки можно сортировать в любое время, однако, если погода хорошая, для контроля продуктивности участка сбора хотя бы часть его нужно сортировать ежедневно. Для сортировки не следует выделять более одного опытного члена группы, разве что концентрат очень богат или же время сбора коллекции слишком ограничено. Если это возможно, целесообразно менять персопал, занятый сортировкой. Несортированный концентрат следует засыпать в мешки самого высокого качества и прикреплять к ним ярлыки с необходимыми данными о местности. Мешки с концентратом, предназначенным для будущей сортировки, должны храниться в сухом месте, в котором исключается попадание дождя или нападение грызунов. Если концентрат предстоит хранить больше недели или двух или перевозить водным путем, мешки лучше всего упаковывать в чистые 50-килограммовые жестяные коробки или другие подобные емкости. На них следует помечать те же данные, что и на мешках.
Наиболее удобно выполнять сортировку, сидя лицом к яркому солнцу, когда легко увидеть отражение света от эмали или поверхностей костей. При сортировке практически не нужны никакие технические приспособления. Персонал должен быть защищен от солнечных ожогов, так как он подвергается воздействию прямого и отраженного солнечного света. Для этого хороши темные солнечные очки; некоторые исследователи пользуются увеличительными стеклами. Концентрат нельзя сортировать в тени, в особенности под деревьями, где может быть множество световых пятен. Сортировкой не следует также заниматься, когда солнце находится над горизонтом на высоте менее 15°. Наиболее удобно выполнять сортировку, рассыпав концентрат слоем в одну частицу ыа большой поверхности, после чего вся эта поверхность последовательно просматривается. После просмотра концентрат сметают со стола волосяной щеткой или рукой. Опытные работники сортируют
материал со скоростью чтения книги. Если сортировка выполняется новичками, то в первые дни просмотренный концентрат должны контролировать опытные работники. Одни новички могут научиться сортировать материал за один день, другие не научатся этому никогда.
Материалы для изготовления одного отмывочного ящика
Пиломатериалы. Одна рейка 2,5 X 5 X155 см для изготовления двух полозьев 2,5x5x45 см, перекладина 2,5x5x65 см. Одна доска 2,5x30x80 см для изготовления двух торцевых стенок, 2,5x30x40 см каждая. Одна доска 2,5x20x90 см для изготовления двух боковых стенок (по 2,5 х 20 х 45 см каждая).
Сито. Оцинкованная оконная сетка 70x45 см. Пластмассовые оконные сетки использовать нельзя.
Гвозди. 26 гвоздей длиной 60 или 75 мм.
Скобы. 52 короткие скобы. Обычно удобнее всего пользоваться специальным приспособлением для вбивания скоб («пушкой»).
Изготовление отмывочных ящиков размером 45 х 45 см
1. Разрезать рулон оконной сетки на куски 45 X 70 см. Сетку положить на доску и резать острым ножом. Ножницы по металлу дают худшие результаты.
2. Наложить примерно по 5 см с 45-сантиметровой стороны сетки на внутреннюю поверхность боковой доски (размером 2,5 X 20 X 45 см) и прибить шестью скобами к каждой из двух досок. Прп таком расчете на последующих стадиях изготовления ящика сетка натянется. Если предстоит сделать много ящиков, нужны рукавицы и «пушка» для забивания скоб.
3. Боковую доску с закрепленной на ней сеткой прибить гвоздями к краям двух торцевых досок (размером 2,5 X 30 X 40 см) таким образом, чтобы сито было вровень с нижним краем торцов. Убедитесь, что в нижней части досок нет сучков, так как они обычно выпадают. Лучше пользоваться гвоздями, смазанными битумом, и забивать их под разными углами для увеличения жесткости конструкции. Три гвоздя (один из них забивается достояно низко, чтобы захватить сетку) хорошо закрепляют боковую доску на верхней части каждого торца. Диагональная перекладина не дает боковым доскам отваливаться прп работе.
Ф и г. 2. К онструкция промывочного ящика.
12-0815
4. Прибить гвоздями перекладину (размер 2,5 X 5 X 65 см) с одной боковой доски на другую по диагонали. В перекладине не должно быть сучков. Достаточно вбить по два гвоздя под разными углами. Основная задача перекладины — увеличить жесткость ящика.
5. Осмотреть ящик. Убедитесь, что нигде не торчат концы гвоздей и края сита, нет дырок от выпавших сучков, щепок, не забитых скобами участков сита, не до конца забитых скоб, треснувших досок и дыр в сите.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Hibbard С- W., Techniques of collecting microvertebrate fossils, Contrib. Mus. Paleont. Univ. Michigan, 8, № 2, 7—19, pls. 1—4, 1949.
2. McKenna M. C-, Fossil Mammalia from the early Wasatchian Four Mile fauna. Eocene of northwest Colorado, Univ. Calif. Publ. Geol. Sci., 37, № 1, 1—30, 64 figs., 1960.
3. McKenna M. C-, Collecting small fossils by washing and screening, Curator, 5, № 3. 221—235, 6 figs, 1962.
4. Osborn H. F., Wortman J. L., Fossil mammals of the Wasatch and Wind River beds, Collection of 1891, Am. Mus. Nat. History Bull., 4, № 1, art. 11, 81—147, 19 figs. 1 pl., 1892.
5. Savage R. J. G., Cenozoic mammals in North America, Nature, 188, 1—200, 1960.
СБОР ИСКОПАЕМЫХ В ТРЕЩИНАХ
/г. А. Керман
Университетский колледж, Лондон
Пещеры и трещины хорошо известны как источник плейстоценовых органических остатков. Значительной частью своего знания о четвертичных млекопитающих мы обязаны находкам их костей именно в пещерах и трещинах. Триасовые млекопитающие и рептилии, найденные в Великобритании Кюне и его последователями, стимулировали интерес к доплейстоценовым трещинам.
Пожалуй, не все понимают, что остатки из таких пещер и трещин уже внесли большой вклад в наши знания о раннекайнозойских фаунах позвоночных Европы. Знаменитые фосфориты Кверси, открытые в 1865 г., являются примером именно таких трещинных и пещерных отложений, заключающих органические остатки. Здесь трещины образовались в юрских массивных известняках; они достигают иногда 27,5 м в длину и нескольких метров в ширину. В прошлом осадки, заполняющие трещины, разрабатывались как фосфатные руды. Возраст осадков колеблется от верхнего эоцена до среднего олигоцена.
Великолепными примерами более ранних трещин являются мезозойские трещины западной Англии и южного Уэльса. Они возникли в позднем триасе и рассекают каменноугольные известняки. Возраст заполняющих их отложений, как и осадков в трещинах в Кверси, различен. Отложения трещин, по-видимому, заключают два разновозрастных комплекса фауны. Ранний комплекс, видимо, соответствует времени накопления верхней части кейперских мергелей, а поздний, очевидно, имеет рапнерэтский возраст. Ранний комплекс включает богатую фауну архозавров и лепидозавров. Для позднего комплекса, кроме костей рептилий, характерны остатки древ
нейших из известных млекопитающих. Отложения, заключающие оба комплекса органических остатков, как и в Кверси, имеют пресноводное происхождение.
Третий тип трещинных отложений встречается в том же районе, в Виндзор-Хилле. Это нептунические дайки, сложенные морскими отложениями. Они возникли в результате заполнения морскими осадками трещин, располагавшихся вблизи берега. Беспозвоночные, заключенные в дайках, указывают на лейасовый возраст отложений. Именно в этих отложениях Кюне обнаружил высокоразвитую, напоминающую млекопитающее рептилию Oligokyphus. Этот тип трещинных накоплений редок и не будет дальше рассматриваться.
Пермские отложения, выполняющие трещины Форт-Силл (Оклахома, США) — единственные, насколько известно, содержащие кости палеозойских позвоночных. В этих отложениях пресноводного происхождения, заполняющих трещины в ордовикских известняках, заключены многочисленные остатки мелких амфибий и рептилий.
Системы трещин обычно развиваются в результате растворения пород. Естественно поэтому, что легче всего они возникают в хорошо растворимых породах — известняках и доломитах. Кроме того, породы должны быть достаточно прочными, чтобы однажды образовавшиеся трещины не разрушались под давлением вышележащих толщ.
Породы, в которых образуется большая часть трещин на площади Великобритании, представлены каменноугольными известняками. Это твердые известняки, часто доломитизированные, прочные и хорошо слоистые. В толщах верхнемелового писчего мела обширные системы пустот обычно не развиваются, так как мел слишком непрочен, чтобы полости в нем могли сохраниться.
Детали процесса образования пещер и трещин пока еще неясны. По-види-мому, обычно они образуются ниже уровня грунтовых вод, но не заполняются осадками, пока по каким-либо причинам уровень грунтовых вод не опустится ниже полостей (или полости не поднимутся выше уровня). Направление течения воды в полостях часто можно определить по желобкам и гребешкам на их стенах. Кости, находимые в полостях, часто несут следы окатанности. Это показывает, что они переносились потоком, протекавшим по полостям и заполнившим их осадками. Однако, каким образом кости впервые попали в пустоты, все еще остается загадкой. Некоторые трещины Уэльса содержат остатки многих тысяч особей млекопитающих. Здесь, как, может быть, и в Виндзор-Хилле, первичное скопление, видимо, было образовано хищниками. Сходное скопление огромного числа остатков небольших животных найдено в плейстоценовых пещерах Макапан в Трансваале (ЮАР). В этом случае доказана связь с жизнедеятельностью хищника (совы).
В тех случаях, когда отложения содержат полные скелеты, деятельность хищников представляется сомнительной. Такие остатки могут принадлежать пещерным животным или, что, пожалуй, вероятнее, животным, занесенным потоком или провалившимся в пещеру через трещину. Вообще же что касается происхождения окаменелостей в доплейстоценовых полостях, то доказательства слишком скудны и рассуждения на эту тему не имеют пока большого смысла.
Все подобные системы трещин должны были быть обязательно заполнены довольно близко к поверхности. Если бы эта поверхность подверглась впоследствии сильной эрозии, все имевшиеся трещины были бы разрушены. Иначе говоря, пустоты, содержащие кости, могут быть найдены там, где древний рельеф эродирован, и вероятность их обнаружения тем выше, чем ближе располагается уровень эрозии к подошве пород, перекрывших систему полостей. Это совершенно очевидно для мезозойских пещер Англии. Здесь каменноугольные известняки образовали именно такой погребенный рельеф,
а содержащие кости трещины располагаются близко к подошве перекрывающих мезозойских отложений.
Материал, заполняющий трещины, почти всегда мягче окружающих известняков, и он быстрее выветривается. Поэтому (во всяком случае, в Англии) заслуживают изучения только искусственные обнажения в стенках карьеров. В естественных обнажениях отложения, заполняющие полости, быстро и полностью вымываются с образование.м открытых пещер либо обрушиваются и покрываются растительностью. И в том и в другом случае они становятся недоступными палеонтологу. Карьеры же зачастую разрабатываются очень быстро, так что вскрытые трещины в течение нескольких дней могут исчезнуть, а вместе с ними исчезают и остатки позвоночных. Так как кости обычно скапливаются в небольших выемках внутри трещин, приходится часто посещать каменоломни, которые кажутся многообещающими. Случайные визиты через большие промежутки времени не принесут большой пользы.
Следует также подчеркнуть, что современный карьер — опасное место, и этому обстоятельству надо уделять соответствующее внимание. Работать в карьерах можно только с разрешения администрации и с соблюдением необходимых предосторожностей.
Часто довольно трудно бывает найти в трещинах остатки. Хотя трещины часто содержат ценные экземпляры небольших организмов, редко сохраняющихся в обычных отложениях, их размер — часто очень малый — затрудняет поиски. Ежегодно большие группы студентов изучают геологию классических районов развития мезозойских трещинных отложений в каменноугольных известняках Великобритании. Однако этим группам ни разу пе удалось найти даже обломок кости; все находки сделаны палеонтологами— специалистами по позвоночным животным, посещающими эти районы специально с целью поисков органических остатков в материале, заполняющем трещины.
Так как вмещающие толщи литифицировались задолго до образования трещин, найденные в трещинах остатки предохраняются от раздавливания и других деформаций, обычно затрагивающих образцы в слоистых отложениях. Кроме того, степень их минерализации в целом меньше. Поэтому, хотя отдельные образцы часто идеально сохранены из-за отсутствия какой бы то ни было деформации, сама кость обычно довольно мягкая.
Препарирование хрупкого материала, каковым обычно являются кости, связано с большими трудностями. Целесообразно использовать химические методы препарировки. Вода, просачивавшаяся через заполнявшие трещину осадки, неизбежно содержала много карбоната кальция, так что цемент вмещающей остатки породы почти всегда карбонатный. Он растворяется под действием 10%-ной уксусной или муравьиной кислоты. Последняя более активна и в общем предпочтительнее, по иногда она разъедает костное вещество или разрушает хрупкую кость вследствие обильного выделения пузырьков газа. В этих случаях следует применять уксусную кислоту.
В заключение надо отметить, что, если район перспективен на трещины, содержащие ископаемые остатки, их надо искать — предпочтительно без каких-либо шаблонных критериев поисков. Цвет как материала, заполняющего трещину, так и кости может быть различным. Например, на площади Уэльса смежные трещины одной каменоломни и с одинаковой фауной (в том числе и с остатками млекопитающих) содержали в одном случае белые кости в красной массе, в другом черные кости в серой массе. Размер трещин также не помогает в поисках. В одной и той же системе можно найти трещины шириной меньше 30 см и пещеры, содержащие много тысяч тонн породы.
Нет надобности тратить слишком много времени на рассмотрение геологических данных и теорий, которые пе относятся к делу. Единственно, что надо делать,— искать кости. Все остальное не имеет значения.
БИОФАЦИАЛЬНЫЙ ПОДХОД К СБОРУ ОСТАТКОВ НАЗЕМНЫХ ОРГАНИЗМОВ
II. Тэ т
Геологический факультет Уичптского университета, Уичито, Канзас
Из всех известных беспозвоночных, обитающих на суше, в ископаемом состоянии встречаются остатки только двух больших групп — моллюсков и членистоногих. Среди ископаемых моллюсков наиболее распространены двустворчатые и брюхоногие; среди членистоногих — листопогие ракообразные (аностраки, конхостраки, нотостраки и кладоцеры), остракоды, мечехвосты, эвриптериды и насекомые. В литературе сообщается о находках в континентальных отложениях также позвоночных, обычно рыб и рептилий [8, 3, 4, 6, 12, 2, 9, 5, 1, 14, 15, 16, 17].
В процессе детального изучения верхнепалеозойских толщ, развитых в Канзасе и Оклахоме, США, был разработан биофациальный подход к сбору остатков наземной фауны. В качестве первого примера, который иллюстрирует методику сбора с использованием этого подхода, приведем листоногих ракообразных. Впрочем, внимательное рассмотрение литературы показывает, что данные, полученные на основе исследования пермских листоногих ракообразных, применимы при изучении континентальных отложепий.
БИОЛОГО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ подход
Поиски неморских ископаемых идут двумя путями. Наиболее обычны случайные находки. Более плодотворен, хотя и очень трудоемок, путь целенаправленного поиска в известных слоях местонахождений определенных ископаемых. Первый путь не обещает больших успехов и редко позволяет предсказать, где могут располагаться эквивалентные слои. Напротив, целеустремленные поиски требуют планирования для того, чтобы знать, где и что искать.
Заранее планируемые поиски неморских ископаемых могут не дать результатов, если исследователь не использует биолого-экологический подход. Перед тем как непосредственно приступить к сбору окаменелостей, приходится сформулировать и найти ответы на целый ряд вопросов. С какими организмами мы имеем дело? В каких ареалах они обитали? Вместе с какими растительными или фаунистическими комплексами их можно обнаружить? Как они размножались, линяли и т. д.?
К счастью, большинство ископаемых моллюсков и членистоногих, встречающихся в континентальных фациях, имеет аналоги среди современных организмов. Поэтому у нас есть возможность получить непосредственную биолого-экологическую информацию [19, 10, 11].
ЛИТОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ, СУЩЕСТВЕННЫЕ ДЛЯ ПОИСКОВ ФАУНЫ
Ископаемые Conchostraca (двустворчатые листоногие) и другие представители ракообразных, пресноводно-солоноватоводных остракод и моллюсков часто обнаруживались в отложениях, имеющих разнообразные литологические особенности, например: в тонкозернистых, тонкослоистых глинистых известняках; известняках с линзовидпой и узловатой текстурой; мергелях; красных, зеленых, серых и черных аргиллитах; различных сланцах; ожелез-
ненных глинах; конкрециях глинистого железняка; эвапоритовых сланцах; наконец, в торфе, углистых сланцах и бурых углях.
Присутствие слоев того или иного типа или с определенными характерными особенностями, как выяснилось, часто служит индикатором наличия пресноводно-солоноватоводных биофаций, содержащих остатки конхострак, мечехвостов, остракод, моллюсков и насекомых.
Эвапориты. Ископаемые копхостраки и мечехвосты были найдены в пропластках среди гипсов, а также на плоскостях напластования глин и песчаников с кристаллами и отпечатками кристаллов соли и гипса [14]. Ископаемые Anostraca (бесщитковые листопогие) были обнаружены в ассоциации с бороноспыми отложениями [9]. Иногда следы их обитания обнаруживаются в виде фекальных комочков в галитовой фации древних озерных отложений [15].
Углефицированный материал. Пресноводные остракоды обнаружены в плейстоценовых торфах [7], а также в верхнепалеозойских (карбон, пермь) и мезозойских глинистых сланцах с пластами углей [8]. Ископаемые кон-хостраки обычно обнаруживаются в пресноводных фациях верхнепалеозойских осадочных циклов [1]. В разрезах верхнепалеозойских толщ, содержащих обугленные остатки древесины, листьев, семян, остатки этих ракообразных обычны, местами обильны. Нередки также находки остатков других ракообразных, насекомых, а иногда и пресноводных моллюсков [16].
Водорослевые рифы. Иногда ископаемые копхостраки находят в пермских неморских глинистых сланцах, залегающих над или под водорослевыми рифами. Рифы эти имеют ограниченное в пространстве и во времени распространение и свидетельствуют либо о солоноватоводной среде, либо о наступании моря в область прибрежных равнин. В осадках, заполняющих неровности кровли рифовых тел, нередко обнаруживают остатки пресноводных и солоноватоводных остракод, очевидно обитавших некогда в небольших бассейнах опресненной воды на поверхности рифа.
Слои с насекомыми. Так как некоторые насекомые часто встречаются в тех же самых водоемах, где обитают и двустворчатые листоногие, можно было бы ожидать обнаружения ископаемых конхострак в слоях с насекомыми, а также выше или ниже этих слоев. Это установлено для верхнепалеозойских пресноводных отложений, а иногда и мезозойских [4, 15, 17]. И наоборот, находка ископаемых конхострак часто указывает на присутствие ископаемых насекомых в том же горизонте, выше или ниже его.
Глины с трещинами усыхания. Ископаемые конхостраки, как и современные представители этих листоногих, обитали в краевых участках временных водоемов. В наши дни такие водоемы высыхают к концу сезона или же проходят несколько циклов пересыхания — увлажнения в течение одного сезона. В процессе пересыхания происходит усадка грунта в прибрежной зоне. В разрезе осадков это выражается в появлении глинистых пластов со следами трещин усыхания, в которых встречаются ископаемые конхостраки и другие пресноводные формы. В слое мощностью 30 см иногда можно обнаружить следы до десяти отчетливых циклов пересыхания и 4—5 поколений конхострак.
Ракушняки и кладоцеровые ветровые гряды. Для современных рек, прибрежных зон водоемов и озерных отмелей характерны ракушниковые ассоциации двустворок, гастропод и остракод. В частности, вдоль берегов современных озер часто скапливаются нитки ветвистоусых (Cladocera) [5]. Подобные же ассоциации отмечены и в разрезах кайнозойских отложений [16]. Выветрелые гематитовые зоны глинистых известняков иногда содержат комплексы моллюсков и остракод [16].
Кокреции и желваки. В желваковых и линзовидных известняках и глинисто-железистых конкрециях в толщах верхнего палеозоя, мезозоя и кайнозоя также найдены остатки насекомых.
Копролиты и органогенные кремнистые породы. Ископаемые конхостраки были найдены в целакантовых копролитах мезозойского возраста. Остатки других листоногих, а также остатки паукообразных установлены в угленосных кремнистых породах девонского возраста. Прослои таких кремнистых пород встречаются в толщах глин, переслаивающихся с песчаниками.
Слои с остатками рыб и моллюсков. В угленосных толщах конхостраки зачастую встречаются совместно с остатками пресноводных рыб и (или) моллюсков [8]. Поэтому при обнаружении ископаемых остатков одной из этих групп и (или) угленосной породы следует искать в том же горизонте остатки других пресноводных беспозвоночных.
Микростратиграфия. Ранее упомянутый биолого-экологический подход оказывает непосредственную помощь в поле при поисках пресноводных биофаций. Так, при изучении разрезов и привязке к ним отобранных образцов нужно использовать в качестве единиц измерения не метры, а сантиметры или миллиметры. Это совершенно необходимо, так как многие пресноводные водоемы были временными образованиями. Представители многих организмов обитали в подобных водоемах в течение лишь одного сезона. Поэтому их ископаемые остатки легко можно пропустить при недостаточно детальном изучении обнажений. Сборщик не должен забывать, что поиски пресноводных биофаций для любого обнажения сводятся к обнаружению плоскостей напластования, соответствовавших сезонам, длившимся месяцами, а не тысячелетиями [13, 18].
БИОФАЦИИ
Независимо от горизонтальных размеров обнажения необходимо иссле довать на нем несколько разрезов или же прослеживать слои по простиранию с соответственным отбором образцов. Дело в том, что многие пресноводные и солоноватоводные членистоногие (листоногие, насекомые и мечехвосты), так же как и моллюски, обитали в лужах по краям озер или других водоемов или в их периферической зоне. При изучении единичного вертикального разреза можно не обнаружить никакой пресноводной фауны независимо от тщательности исследования, так как может оказаться, что пробы отбирались из отложений более глубоких частей водоема. Только при прослеживании слоя по простиранию возможно обнаружение прибрежных биофаций. Нельзя забывать два общих характерных признака таких литобиофаций: обычно им соответствуют слои очень небольшой мощности и горизонтальной пр отяженпости.
ИССЛЕДОВАНИЕ КРУПНЫХ ОБРАЗЦОВ И ИХ ПРЕПАРИРОВАНИЕ
При поисках пресноводных биофаций нельзя ограничиться только результатами полевых исследований. Если в полевых условиях и не удалось обнаружить пресноводные ископаемые формы, это совсем не означает, что они отсутствуют во всех породах данного обнажения. Например, некоторые ископаемые пресноводные моллюски имеют очень маленькие раковины, которые можно обнаружить только при микроскопическом изучении. Поэтому из каждого слоя разреза надо собрать образцы значительных размеров. Подобные образцы полезно отбирать в так называемых «немых толщах», таких, как красные глины и эвапориты.
Эти крупные образцы не могут быть отпрепарированы обычным способом. Их нельзя сразу подвергать кислотной обработке. Перед размельчением образца все его поверхности должны быть тщательно исследованы. При этом часто обнаруживаются отпечатки кристаллов соли, обугленный детрит, рыбья чешуя, конкреции и фекальные комочки. Затем крупный образец расчленяется на все более мелкие части, каждая из которых должна быть внимательно обследована со всех сторон, вначале при помощи ручной лупы,
а затем — бинокулярного микроскопа, начиная от малого и кончая большим увеличением.
И лишь после того, как обследование самых мелких кусочков окажется безуспешным, можно переходить к кислотной обработке. На этой стадии исследования уже нельзя надеяться найти макроокаменелости, хотя иногда в нерастворимом осадке удается все же обнаружить окремненные остатки моллюсков и различные палинологические объекты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Beerbou-er J. R., Origin of cyclothems of the Dunkard Group (Upper Pennsylvanian-Lower Permian) in Pennsylvania, West Virginia, and Ohio, Geol. Soc. America Bull., 72, 1029—1053, 1 fig., 1961.
2. Bradley W. H., Coprolites from the Bridger Formation of Wyoming, their composition and microorganisms, Am. J. Sci., 244, 215—231, 1946.
3. Dunbar С. O., Kansas Permian insects, Part I, The geologic occurrence and the environment of the insects, Am. J. Sci., ser. 5, 7, № 39, 171—208, 1923.
4. Dunbar С. O., Kansas Permian insects, Part II, Paleolimulus, a new genus of Paleozoic Xiphosura with notes on other genera, Am. J. Sci., 5, № 30, 443—454, 1924.
5. Frey D. G., On the occurrence of cladoceran remains in lake sediment, Natl. Acad. Sci. Proc., 46, № 6, 917—920, 1960.
6. Henderson J., Fossil non-marine Mollusca of North America, Geol. Soc. America Spec. Paper, 3, 1—268, 1935.
7. Homibrook N. de B-, Ostracoda in the deposits of the Pyramid Valley Swamp, Records of the Canterbury Mus., 6, 267—276, 1955.
8. Jones T. R., A monograph on fossil Estheriae, Paleontogr. Soc. (London), 114, pls. 1—5, 1862.
9. Palmer A. R., Bassett A- M., Non-marine Miocene arthropods from California, Science, 120, 228—229, 1954.
10. Popham, E. J., Some aspects of life in fresh water, Harvard Univ. Press, 119, 1961.
11. Reid G- K., Ecology of inland waters and estuaries, New York, Reinhold, 1—340, 1961.
12. Scott H. IF., Permian and Pennsylvanian fresh water ostracods, J. Paleontology, 18, № 2, 141—147, pls. 23—24, 1944.
13. Tasch p., Microstratigraphy and the search for Permian fresh water biofacies, SEPM-AAPG Program (Atlantic City, N.J.) (abs.), 83, 1960.
14. Tasch P., Paleolimnology, Part II, Harvey and Sedgwick Counties, Kansas, stratigraphy and biota, J. Paleontology, 35, 836—865, pls. 97—98, 6 text-figs, 1961.
15. Tasch P-, Branchiopoda, in Moore R. C-, ed., Treatise on invertebrate paleontology, Kansas Univ. Press, 1962.
16. Tasch P., Paleolimnology, Part III, Marion and Dickinson Counties, Kansas, with additional sections in Harvey and Sedgwick Counties, Stratigraphy and Biota, J. Paleontology, 37, 1233—1251, pls. 172—174, 5 text-figs, 1962.
17. Tasch P., Vertical extension of midcontinent Leonardian insect occurrences, Science, 135, № 3501, 378—379, table 1, 1962.
18. Tasch P., Zimmerman J. R., Comparative ecology of living and fossil conchostracans in a seven-county area of Kansas and Oklahoma, Univ, of Wichita Bull., Univ. Studies 47, 1—14, fig. 1, 1961.
19. Ward H. B., Whipple G. C., Freshwater biology (2nd. ed.), Edmondson W. Z., ed., 1—1202, 1959.
Раздел Б. Механические методы препарирования
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СЕРИЙНЫХ ШЛИФОВ И ПРИШЛИФОВОК
Д. В. 3zej>
Имперский колледж, Лондон
Описанные ниже методы были разработаны специально для изучения внутренней структуры брахиопод и стали более или менее общепринятыми» особенно среди европейских исследователей мезозойских форм. Однако они в равной степени применимы для многих других групп ископаемых, таких, как растения, кораллы и фораминиферы. Почти независимо от этого аналогичные методы давно используются при изучении остатков позвоночных.
Целью изготовления серийных пришлифовок ископаемых является изучение внутренних структур, пе наблюдаемых другими способами. Характеристики структур, таких, как последовательность появления септальных перегородок в кораллах, могут быть изучены только с помощью нришлифо-вок или аналогичных методов. При изучении брахиопод и некоторых других групп шлифование дает возможность исследователю изучать внутреннюю структуру почти любого образца, а не заставляет полагаться на редкие чудеса сохранности.
Среди многочисленных экземпляров раннеюрских брахиопод Великобритании было обнаружено лишь несколько экземпляров, в которых оказалось возможным вскрыть брахиальный аппарат путем простого извлечения заполняющей породы. У огромного большинства из нескольких тысяч собранных экземпляров внутреннюю структуру раковины можно изучить только с помощью серийного шлифования.
Конечно, наилучший способ изучения внутренних структур — удалить заполняющую породу [1]. Это, к сожалению, возможно лишь иногда и зависит главным образом от характера выполняющей породы. И даже в тех случаях, когда порода удалена, мы сталкиваемся с определенными ограничениями, особенно при фотографировании. На серийных пришлифовках внутренние структуры обычно выражены значительно более отчетливо, чем на фотографиях отпрепарированных экземпляров. При изучении некоторых структур (особенно сочленения створок) шлифование — единственная пригодная методика исследования, поскольку створки невозможно разъединить без повреждения зубов. Некоторые структуры брахиопод, различимые только на поперечном сечении, представлены па фиг. 1.
Во многих отношениях изготовление серийных пришлифовок превосходит все другие методы по легкости применения и объему получаемой информации. Даже самая тщательная и длительная чистка препаровочными иглами не дает таких хороших результатов.
К сожалению, сам экземпляр (или большая его часть) в процессе приготовления шлифов разрушается, но то же самое происходит при препарировании любого биологического объекта. Утрата экземпляра практически не является помехой, если тщательно зарегистрировать первоначальный его облик (предпочтительно иметь гипсовый слепок раковины). Это особенно важно, когда приходится иметь дело с редким материалом. Поскольку боль
шинство хранителей музеев по вполне понятным мотивам не склонно предавать доверенные им экземпляры уничтожению, исследователям самим приходится собирать для расшлифовки собственный материал.
Здесь следует отметить, что, хотя такую методику обычно называют «получением серийных сечений», правильнее было бы говорить об «изготовлении серийных пришлифовок», так как сечения получаются именно в результате последовательного пришлифовывания. Собственно получение
Ф и г. 1. Поперечные сечения раковины юрской брахиоподы Cirpa langi Ager.
Показана структура дельтидиальных пластинок, с которыми можно ознакомиться только по серийным пришлифовкам.
сечений — нарезка последовательных тонких пластинок образца — не всегда возможно, в частности когда мы имеем дело с мелкими ископаемыми, так как слишком много материала утрачивается в процессе рассечения экземпляра. До известной степени мы можем говорить о срезах, если снимать целлюлозные пленки почти непрерывно с пришлифовок мелкой окаменелости, как если бы мы пользовались биологическим микротомом.
ВЫБОР ЭКЗЕМПЛЯРОВ
При выборе материала для шлифования желательно, конечно, найти песдавленные экземпляры хорошей сохранности. Также важно располагать экземплярами, заполненными тонкозернистой породой, контрастирующей (после обработки) со структурой раковины. Чтобы выявить эту контрастность, обычно достаточно обжига. При работе с экземплярами из тонких карбонатных пород (например, таких, как мел) возникают некоторые осложнения (смотри ниже). Экземпляры, заполненные грубозернистой породой, такой, как калькаренит, для шлифования пригодны меньше, поскольку хрупкие внутренние структуры легко повреждаются, а из-за отсутствия однородности состава детали строения раковин теряют отчетливость, особенно при фотографировании.
Наименее подходящей вмещающей породой является кристаллический кальцит. Как правило, его почти невозможно отличить от самой окаменелости на пришлифованных поверхностях. Часто полезно заполнять полости гипсом или каким-либо другим подходящим веществом. Но, когда экземпляр оказывается совершенно полым, важные структурные детали обычно граничат с кристаллами кальцита и маскируются ими. Другие минеральные заполнения встречаются сравнительно редко.
В идеальном случае следует выбирать несколько экземпляров, как можно более похожих один на другой. Сечения изготовляются в разных направлениях, затем прокаливанием полностью удаляют раковину и получают внутреннее ядро, которое позволяет изучить мускульные отпечатки и внутренние особенности раковины. По крайней мере один экземпляр следует сохранять целым, чтобы использовать его в будущем — как типовой — для сравнения.
ПРОКАЛИВАНИЕ
Способ прокаливания, применяемый для изучения деталей внутреннего строения раковин брахиопод, был случайно открыт старым бирманским дорожным мастером. Ля Туш [9], сотрудник индийской Геологической службы, работавший еще до первой мировой войны на территории северных округов Шан в Бирме, описал, как он обнаружил «туземца», разбивающего известняковые блоки, прокаленные в печи для обжига, и обратил внимание, что «окаменелости выпадали из них подобно ядрам орехов из скорлупы». Предварительно обжигая штуфы породы в огне, Ля Туш выделил много брахиопод из очень прочного известняка. Извлеченные экземпляры были посланы в Англию Бакмэну для определения. Он установил, что в результате термической обработки брахиоподы утратили большую часть раковин и превратились во внутренние ядра, по сохранили внутренние пластинки, а также такие структуры, как спинные срединные септы и зубные пластинки. На ядрах раковин были отчетливо видны мускульные отпечатки в виде приподнятых или неровных пятен. Бакмэн был настолько поражен этим •открытием, что, подобно Чарлзу Лэмбу Китайскому (который открыл, как обжарить свинину для получения ветчины), подверг обжигу значительную часть собственной коллекции брахиопод для получения материала такого же типа. Результаты исследований Бакмэна были опубликованы в одной из его наиболее важных работ, посвященных мезозойским брахиоподам [3].
В лабораторных условиях для прокаливания обычно достаточно подержать экземпляр щипцами в пламени бунзеновской горелки. Примакушечную часть раковины раскаляют добела, а затем экземпляру дают возможность медленно остыть. Погружение экземпляра в холодную воду часто приводит к удалению раковины, но и ядро может при этом разрушиться. Лучше удалять прокаленную раковину (после охлаждения) осторожно с помощью жесткой щетки.
Метод прокаливания также применим к экземплярам, предназначенным для серийного шлифования, по раковина с них не удаляется. В данном случае прокаливанием достигается контрастность между побелевшими деталями внутренней структуры и потемневшей породой внутри раковины. У непрока-ленных экземпляров часто трудно отличить раковину от породы или рассмотреть более тонкие детали структуры.
Прокаливая раковины таким образом, следует соблюдать большую осторожность, так как некоторые выполнения (особенно пиритовые) имеют тенденцию взрываться при нагревании. Кроме того, образцы остывают длительное время, поэтому их нельзя монтировать на гипсовых или других блоках до полного охлаждения.
В некоторых осадках, таких, как белый мел верхнего отдела меловой системы Европы, почти невозможно отличить раковину от заполняющей породы даже после обжига. Для таких пород можно применить методику, разработанную Оуэном [12]. Он предложил перед прокаливанием кипятить образец в 40%-ном растворе сахара. Порода впитывает раствор лучше окаменелости, поэтому она чернеет в большей степени. Успешное применение этой методики зависит от проницаемости породы. Обычно подобную обработку необходимо проводить неоднократно.
ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦА ДЛЯ ПРИ ШЛИФОВАНИЯ
Перед началом шлифования любого экземпляра крайне важно спять с него гипсовый слепок, чтобы сохранить представление о его внешнем виде. Можно сфотографировать его с разных сторон.
Если пришлифованные поверхности будут зарисовываться или фотографироваться, а сохранность экземпляра хорошая, то его следует прокалить
и дать ему возможность медленно охладиться, чтобы избежать расслоения раковины.
После полного охлаждения экземпляр монтируют на гипсовом блоке. Для этого раковину помещают на небольшой конус пластилина, окруженный «стенками» из пластилина или другого вещества, а потом осторожно заливают жидким гипсом. Гипс должен чуть-чуть покрывать верхушку экземпляра. Большое внимание надлежит уделять ориентации ископаемого, так как в дальнейшем это скажется на том, как будут выглядеть пришлифованные поверхности.
Незначительная разница в первоначальной ориентации раковины приводила к опубликованию множества вводящих в заблуждение противоречивых
Ф п г. 2. Принятая ориентировка раковин брахиопод при заключении их в гипсовый блок для получения серийных пришлифовок.
Задняя часть боковой комиссуры расположена вертикально.
сечений. Ранее уже отмечалось [1], что лучше и правильнее всего ориентировать раковины таким образом, чтобы задняя часть боковой комиссуры располагалась вертикально (фиг. 2).
Целесообразно подкрашивать гипс, примешивая туда немного краски. Это обусловливает четкую контрастность с раковиной при зарисовывании ее или фотографировании. По-видимому, наилучший результат дает красная краска.
Вместо гипса некоторые палеонтологи используют прозрачные смолистые составы. Это имеет свои преимущества в тех случаях, когда экземпляр искривлен или скрыт породой, так как ориентацию его можно изменить в процессе шлифования. Недостаток применения смол заключается в том, что для смешивания и отверждения они требуют длительного времени, а само шлифование идет медленнее из-за сравнительной твердости смолы.
Блок закрепляется на металлическом диске, являющемся составной частью всего описанного приспособления, посредством церезинового воска или другого подходящего клейкого материала. Если исследователь нанесет на блок отметку для ориентации экземпляра внутри блока, ему будет ясно,, с чем именно он имеет дело, когда начнет появляться окаменелость.
ШЛИФОВАНИЕ
Метод серийного шлифования, по-видимому, введен независимо и в разное время специалистами по разным группам ископаемых. Соллас и Соллас [14] применили его, чтобы изучить скелеты ископаемых позвоночных, и после этого он с большим успехом использовался Стенсио [15] в его классической работе по скелетам Cephalaspis.
Возможно, наиболее известно применение серийного шлифования на группах беспозвоночных при изучении Козловским ранних граптолитов. Именно под его руководством Висневская [16] впервые применила серийное шлифование как стандартный метод изучения ископаемых брахиопод. Затем Муир-Вуд [10] успешно применила этот метод, и с тех пор шлифование стало обычной методикой при изучении мезозойских брахиопод. Несколько позднее эта методика стала применяться на палеозойских формах.
Ф п г. 3. Прибор Крофта для параллельного шлифования.
•Слева: в положении во время шлифования. Справа: в поднятом положении для осмотра образца. А — ручка для подъема; Б — консольные опоры; В — отфрезерованный вверху стержень, завинченный в диск образца; Г — микрометр; Д — стальные шарики; Е —• алюминиевые кольца; Ж — металлическая пластинка; 3 — стеклянная пластинка; И - прочное основание; К — манжеты; Л — образец;
М — диск для образца.
Для серийного шлифования сконструировано несколько приборов. Основное затруднение, которое возникает при конструировании подобных приборов,— сохранение постоянной ориентировки образца в течение всего процесса шлифования.
Здесь описан прибор, сконструированный Крофтом [4]. Основная часть прибора — цилиндрический микрометр, смонтированный па треугольной пластине (фиг. 3), поддерживаемой стальными шариками, свободное движение которых позволяет инструменту двигаться по шлифовальной поверхности при прикосновении. Микрометр является вместилищем для цилиндрического держателя образца. Диск, к которому прикрепляется образец, жестко привинчивается к нижнему концу держателя. Образец в металлическом диске закреплен па нижней стороне микрометра таким образом, что верх его находится в контакте со шлифовальной пастой внизу на пластинке. Тонкозернистый карборундовый порошок примешивается с водой к мягкой пасте и помещается на пластинку, сделанную из цинка или другого металла, ниже шлифовального устройства. В свою очередь металлическая пластинка прикрепляется липкой лентой к стеклянной пластинке, для жесткости укрепленной на неподвижном основании из бетона (или гипса). Чтобы предохранить стальные шарики от изнашивания при попадании шлифовальной пасты в манжеты, используется небольшое ограждение из пластилина.
Шлифуемая поверхность исследуется через небольшие интервалы (для брахиопод среднего размера достаточно интервала в 0,1 мм) и в случае значительных отличий от предыдущих наблюдений зарисовывается или фотографируется. Нет необходимости регистрировать характер поверхности через правильные промежутки, поскольку некоторые части сечения раковин брахиопод требуют более детального исследования (например, кардинальные отростки), чем другие (например, некоторые типы брахидиума).
ДРУГИЕ ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ СЕРИЙНОГО ШЛИФОВАНИЯ
Для этой цели было описано несколько других приспособлений, но лишь о трех из них следует упомянуть здесь. Крофт [5] описал упрощенный вариант своего инструмента, в котором обошелся без дорогостоящего микрометра,
а заменил его столбиком пластиковых шайб, расположенных между yi лепным держателем образца и плитой основания. Шайбы удаляются по шлифования, и толщина сошлифованного экземпляра определяется nj измерением толщины шайб.
Кейс [8] описал новый инструмент для серийного шлифования, кот состоит из микрометра, но не имеет плиты основания. В первом о ши инструмента для параллельного шлифования Крофт [4] показал, чт< можно механизировать присоединением к электромотору. На практике i и труд, затрачиваемые на шлифование, столь незначительны по сравн с зарисовкой и фотографированием сечений, что механизация шлифог едва ли имеет смысл. Однако недавно Джеффрис, Адамс и Миллер [7] к]
Ф п г. 4. Установка Крофта для параллел шлифования (упрощенный вариант).
А — пластина основания; Г — подъемная к Д — консольная опора; Е — ребра жесткости: Ж — ничители; К — свинцовый груз; Л — столбик к вых тонких шайб.
описали простую новую машину, которая не только механически шла но также через определенные интервалы автоматически фотографирует шлифованную поверхность. Шлифование производится на вращают стеклянном круге, сквозь который 35-мм кинокамера производит фотогр ровапие с заранее установленной экспозицией. Тонкая пленка воды на noi ности шлифовального круга противодействует образованию «инея» из < зива. Автоматическое устройство слишком сложно, чтобы описать его : детальнее, но последовательность проведения операций следующая:
1. Включается мотор, и некоторое время круг вращается, чтобы удалить M3J воды.
2. Ввинчивается микрометр.
3. Образец пришлифовывается на 100 мк.
4. Струя воды омывает поверхность круга.
5. Мотор выключается, круг останавливается подача воды прекращается.
(>. Приводится в действие съемочная камера, и пленка переводится на другой
Затем мотор опять включается, и цикл повторяется. В результате : полностью автоматизированного процесса экземпляр может быть отшлиф за считанные минуты вместо часов, необходимых при обычных мет< Недостаток состоит в том, что устройство автоматическое и его нельзя менно остановить при необходимости исследовать появившуюся на при фовке структуру. С пришлифовок нельзя также снимать целлюлозные i ки. Для изучения важных особенностей внутреннего строения под бш лярным микроскопом часто применяют обычные методы шлифов (в частности, при прослеживании границ внутренних структур в перекри лизованных экземплярах).
ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЕ ПЛЕНКИ
В некоторых разделах палеонтологии, особенно в палеоботанике, це лозные пленки находят все более широкое применение. В настоящем j водстве снятию пленок посвящен особый раздел. Здесь приводятся j
некоторые данные об использовании их при изготовлении последовательных пришлифовок, когда получение таких пленок оказывается совершенно необходимым.
Основным недостатком метода изготовления серий пришлифовок является то, что при получении их экземпляр разрушается. При снятии же топких пленок через определенные промежутки сохраняется полное представление об экземпляре на всех важных стадиях его развития, что особенно ценно, когда мы имеем дело с редким материалом. Преимущество целлюлозных пленок заключается и в том, что на них запечатлеваются тонкие структуры, которые можно изучать в проходящем свете подобно тонким шлифам. Целлюлозные пленки, снятые с экземпляров брахиопод хорошей сохранности, могут отражать детали нарастания раковины, которые невозможно выявить, используя какую-либо иную методику (фиг. 5).
При снятии пленок следует применять методику, описанную выше, исключая прокаливание экземпляра, которое препятствует получению хороших пленок и уничтожает все микроструктуры, которые могли сохраниться в процессе фоссилизации. Связанное с этим отсутствие контрастности еще более затрудняет прослеживание изменений у ископаемого в процессе шлифования, и поэтому обычно приходится чаще фиксировать внутреннее строение экземпляра.
После снятия окаменелости со шлифовального круга ее погружают в раствор НС1 приблизительно на 10 с, осторожно промывают и дают возможность высохнуть. В результате пришлифованная поверхность ископаемого оказывается протравленной и приобретает низкий рельеф. На протравленную поверхность равномерно наносится несколько капель ацетона. Затем лист ацетилцеллюлозы размером чуть больше окаменелости осторожно прикладывают к ее поверхности. Вначале надо приложить один край пленки, а потом осторожно, но плотно прижимая, опустить весь лист так, чтобы не оставалось пузырьков воздуха. После этого пленку следует еще сильнее прижать, не допуская сдвигов в сторону.
Для получения пленок использовались и используются различные материалы, но наиболее подходящи тонкие листы целлюлозы, применяемые в качестве прозрачной упаковки. Предпочтительнее употреблять тонкие листы (хотя они подвержены скручиванию), так как на более толстых слоях
Ф и г. 5. Изображении ирнмакушечной части раковины девонской брахиоподы из группы спи-риферид Spinocyrtia iouensis (Owen), святое на целлюлозную пленку и показывающее линии нарастания внутри раковины.
целлюлозы под микроскопом видны темные параллельные линии. Рекомендуемая толщина пленки 0,12—0,25 мм.
После того как пленка была прижата к образцу в течение 5—10 мин, ее осторожно снимают, начиная с одного конца, причем на ней полностью отпечатывается поверхность окаменелости. Пленки непрочные и вскоре начинают скручиваться. Поэтому их следует как можно быстрее поместить между двумя предметными стеклами, указав на этикетке точный номер серийного среза, с которого получен отпечаток.
МЕТОДЫ РЕГИСТРАЦИИ СЕРИЙНЫХ СЕЧЕНИЙ
В общем рисунки внутренних структур предпочтительнее фотографий, так как па них можно опустить не относящиеся к делу детали, например случайные трещины и изменения в строении вмещающей породы. Кроме того, редко оказывается возможным или нужным опубликование в большой! числе фотографий пришлифованных поверхностей. Рисунки же легче и гораздо быстрее приготовить, чем фотографии. Для регистрации серийных пришлифовок использовались четыре основных метода.
Непосредственное фотографирование. Пришлифованная поверхность, на которой в достаточной степени контрастно отделяются вмещающая порода и закрепляющая среда, фотографируется вертикальной камерой обычным путем. Для экономии, учитывая потребность в большом количестве фотографий, можно непосредственно получать отпечатки на светочувствительной бумаге, без негативов. Замена белого цвета черным и наоборот не имеет значения (фактически это обычная методика воспроизведения). Для большинства ископаемых групп переворачивание изображения (левая сторона вместо правой и наоборот) также не имеет значения.
Микроскоп Паркера-Лэпворта. Такой микроскоп был сконструирован для рисования граптолитов. Изображение его было дано Лэпвортом в «Монографии британских граптолитов», составленной Эллесом и Вудом [6]. Установка состоит из горизонтального микроскопа малого увеличения с вмонтированным рисовальным аппаратом. Рассматриваемый объект закрепляется на подвижном предметном столике, по которому его без труда можно передвигать, когда объект не помещается целиком в поле зрения. Предметный столик па универсальном шарнире можно вращать таким образом, чтобы отдельные участки поверхности объектов неправильной формы располагались перпендикулярно оси микроскопа.
Установкой очень удобно пользоваться вместе с прибором для параллельного шлифования, так как образец, закрепленный на диске, может быть помещен прямо на предметный столик микроскопа. С помощью обычного 7.5-сантиметрового объектива достигается увеличение приблизительно в 14 раз, что вполне приемлемо для брахиопод мелкого и среднего размеров. При изучении более крупных экземпляров тубус микроскопа поднимается вверх и применяется 10-сантиметровый объектив, дающий увеличение примерно в 7 раз. Однако при изучении более крупных экземпляров смещение поля зрения, как и оптическое искажение, приводит к ошибочным заключениям. В таких случаях лучше использовать нижеописанную установку.
Простой рисовальный аппарат-проектор. Эта установка первоначально была создана для получения изображения и быстрого вычерчивания крупных объектов. Первая простая модель была продемонстрирована Эгером [1], теперь она усовершенствована. Экземпляр в диске-держателе закрепляется в верхней части аппарата и освещается снизу. Изображение пришлифованной поверхности проецируется через линзу и дно светонепроницаемого ящика, покрытого черным суконным чехлом (фиг. 6). По контуру можно сделать зарисовку или же запечатлеть изображение на светочувствительной бумаге. Этот ящик имеет также затвор и осветитель. Изображение фокусируется
Ф и г. 6. Простая рисо-вально - фотографическая установка для получения изображения серийных сечений.
А — светонепроницаемый ящик (длина сторон 50 см); Б — рама с блоками; В — шнур с противовесом; Г — направляющие стержни; Д — подвижная рамка с закрепляющими контргайками; Е — экземпляр в диске-держателе образца, закрепленном крыльчатой гайкой; Ж — регулируемый объектив; 3 — осветитель (регуляторы не видны); И — включатель осветителя в дальнем углу; К — шторный затвор; Л — изображение. Черный суконный чехол, покрывающий переднюю часть ящика (и скрывающий фотографа), не изображен, чтобы не усложнять схему.
посредством передвижного противовеса, присоединенного к объекту. Установка сконструирована таким образом, чтобы давать меньшее увеличение, чем микроскоп Паркера-Лэпворта.
Муир-Вуд [11] описала сходный аппарат, используемый для таких же целей, но там объект закреплялся горизонтальным зажимом — для фокусирования, а в осветительную систему входила призма, проецирующая изображение вниз для зарисовки.
Целлюлозные пленки в качестве негативов. В тех случаях, когда целлюлозные пленки снимаются с пришлифованных поверхностей, их можно помещать между двумя стеклами в обычный фотоувеличитель для того, чтобы непосредственно получать с них отпечатки или перерисовывать.
РЕКОНСТРУКЦИЯ НА ОСНОВЕ СЕРИЙНЫХ СРЕЗОВ
Многие специалисты, занимающиеся изучением брахиопод, считают, что цель серийных пришлифовок состоит именно в том, чтобы в конечном итоге получать возможность полностью реконструировать раковину. Вероятно, полная реконструкция раковины бывает необходима лишь изредка и даже не всегда желательна: на срезах представлена объективная картина, а во всякой реконструкции есть элемент субъективизма. Более того, реконструкция часто не отражает некоторых существенных особенностей, которые видны на фотографиях рассеченного экземпляра.
Основная ценность реконструкции в том, что она удобна для пользования (особенно в преподавании) и помогает составить пространственное представление об изучаемых структурах. Реконструкции особенно желательны при исследовании сложных структур.
<!> и г. 7. Реконструкция косоугольных проекций раковин брахиопод на основании серийных пришлифовок.
Вверху — серийная пришлифовка, поверх которой помещена прозрачная решетка. В середине — серийная пришлифовка, перенесенная на рисовальную бумагу, помещенную над косой решеткой. Внизу — последовательные косые срезы, наложенные один на другой по центральной линии, на которой средние точки нанесены соответственно интервалам между пришлифовками.
Если изучаемый объект больших размеров или значительно увеличен, очень полезной может оказаться методика нарезания и расположения листов пластика или воска в последовательном порядке или вычерчивание сечений на прозрачных листах надлежащей толщины. Это очень эффективно осуществлялось, например, Солласом и Солласом [14] при реконструкции черепа рептилии и Сент-Джозефом [13] при реконструкции брахиопод.
И напротив, можно осуществлять простые графические реконструкции [10]. Например, реконструкцию внутреннего строения спинной створки экземпляра длиннопетельчатой теребратулиды удалось воспроизвести [2], перерисовывая срезы на косую решетку (фиг. 7). Раковина просматривалась слегка наклоненной набок и вниз, как если бы мы осуществляли косоугольное проецирование модели кристаллической решетки. Конечно, степень скошенности должна изменяться соответственно структурам, которые нужно изобразить. Последовательные косые сечения накладываются одно на другое через правильные интервалы; интервал должен равняться расстоянию между сечениями, помноженному на увеличение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Ager D. V., A monograph of the British Liassic Rhynchonellidae, Part 1, Palaeontogr. Soc. Mon., 1—50, pls. I—IV, 1956.
2. Ager D. V., Some new Liassic Terebratuloids, Proc. Geol. Assoc., 67, 1—14, pl. 1, 1956.
3. Buckman S. A., The Brachiopoda of the Namyau beds, Northern Shan States, Burma, Palaeont. Indica, N.S., 3, № 2, 299, 21 pls., 1918.
4. Croft W. N., A parallel grinding instrument for the investigation of fossils by serial sections, J. Palcont., 24, 693—698, 1950.
5. Croft IF. N., A simplified parallel grinding instrument, Ann. Mag. Nat. History, ser. 12, 6, 915—918, 1953.
6. Elies G. L., Wood E. M. R., A monograph of British graptolites, Part 1, Paleontogr. Soc. Mon., 1—54, pls. I—IV, 1901.
7. Jefferies R. P- S-, Adams J. B., Miller R. C-, Automatic serial sectioning machine for fossils, Nature, 193, № 4821, 1166—1167, 1962.
8. Keyes I. IF. A new instrument for the serial grinding of invertebrate fossils, New Zealand J. Geol. Geophys., 5, 46—54, 1962.
9. La Touche T. H. De, Geology of the Northern Shan States, Part 2, Geol. Survey India Mem., 39, 1—379, 1913.
10. Muir-Wood II. M., On the internal structure of some Mesozoic Brachiopoda, Roy. Soc. (London) Phil. Trans., 505, 511—567, pls. 62—63, 1934.
11. Muir Wood H. M., Techniques employed in grinding and illustrating serial transverse sections of fossil brachiopods, Ann. Mag. Nat. History, ser. 12, 6, 919—922, 1953.
12. Owen E. F., The use of sugar solution in the differentiation of the internal structures of Upper Chalk brachiopods. Proc. Geol. Assoc., 66, 369—370, 1955.
13. St. Joseph J. K., On Camarotoechia borealis (von Buch 1834, ex. Schlotheim 1832), Geol. Mag., 74, 33—48, 1937.
14. Sollas I. B. J., Sollas W. J., A study of the skull of a Dicynodon by means of serial sections, Roy. Soc. (London) Phil. Trans., 204, 201—225, pl. 17—18, 1913.
15. Stensio E. A., The Downtonian and Devonian vertebrates of Spitsbergen, Skrift, Svalbard Nordishavet, 12, 1—391, 112 pls., 1927.
16. Wisniewska M., Les Rhynchonellides du Juarassique s.p. de Pologne, Palaeont. Polo-nica, 2, 1—71, pl. I—VI, 1932.
МЕТОДИКА СНЯТИЯ ПЛЕНОК
В. И. Стюарт,, Т. Н. ТеИлор
Ботанический факультет Иллинойсского университета, Урбана
Усовершенствование методики снятия пленок оказало существенное влияние по крайней мере на одну отрасль палеонтологии — палеоботанику, в которой в качестве основного материала используются известковистые или доломитизированные образования, называемые «угольными почками». Видоизмененный вариант метода снятия пленок использовался Аппелем [1], Фентоном [3] и рядом других авторов при литологических исследованиях, а также при изучении ископаемых кораллов (фиг. 1, а), брахиопод и позвоночных.
Вне зависимости от типа используемого материала, будь то угольная почка или коралл, основные этапы указанной методики остаются неизменными. Методика включает кислотную обработку поверхности, нанесение на нее либо тонкого слоя пластика в жидком состоянии, либо пленки ацетата целлюлозы, последующую сушку пленки и снятие ее.
РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ
Применение пластического материала (коллодия), по всей вероятности, было предложено уже в 1906 г., однако впервые сообщение об этом было опубликовано Натхорстом [9], который описал, как пленка коллодия может быть использована для получения эпидермальных структур с отпечатков
листьев. Двадцать лет спустя Уолтон [12], Уолтон и Купмэнс [14] и Куп-мэнс [5] значительно усовершенствовали указанную методику, предложив протравливать подготовленную поверхность окаменелости перед нанесением жидкого пластика (нитроцеллюлозного состава). Они исследовали доломитовые угольные почки, содержащие окаменелые растения. Предложенная методика была быстро принята и другими палеоботаниками [8, 10, 6].
Фиг. 1. Поперечное сечение коралла (а); продольное сечение трахеиды сосудистой системы крупного палеозойского древовидного папоротника (б); поперечное сечение стебля сигиллярии (в).
Все эти исследователи занимались изучением внутренней структуры растений, сохранившихся в известковых и доломитовых угольных почках (фиг. 1, б, в).
Метод пленок чрезвычайно прост и является значительным усовершенствованием трудоемкой и дорогостоящей методики ручного изготовления шлифов. Угольные почки состоят из двух компонентов: вмещающей массы неорганического вещества — обычно СаСО3, FeS2, CaMg(CO3)2 — и включенного в нее органического материала (остатков растения). Подготовленная поверхпость угольной почки обрабатывается слабой соляной кислотой. Она растворяет небольшое количество неорганического материала, но не действует на остатки растения. После растворения (практически за несколько секунд) тонкого слоя вмещающей породы материал растения образует рельеф на протравленной поверхности. На обработанную таким образом поверхность наносится слой жидкого пластика. Оп растекается по поверхности и облекает органический материал, с которого травлением была удалена вмещающая порода. После затвердевания пластика образовавшаяся пленка оказывается прочно сцепленной с образцом. Затвердевшая пленка вместе с включенным в нее материалом растения снимается с поверхности образца (фиг. 2, внизу). Таким образом, материал растения переносится с поверхности породы на прозрачную пленку. Теперь он может быть подвергнут изучению так же, как это делается со срезами современных растений, разрезаемых в парафиновых блоках.
Па начальных этапах применения методики пленочных оттисков исследователям приходилось сталкиваться с некоторыми трудностями, в особенности при выборе жидких пластиков. Некоторые из них при высыхании смор-
щиваются, а в других образуются пузыри. Уолтону [13] удалось преодолеть обе трудности, заменив нитроцеллюлозу желатином. Желатин, однако, имел другие недостатки — хрупкость и меныпую прочность. Лучше всего было бы
использовать положительные качества более прочной нитроцеллюлозы, подобрав «пластификатор» и растворитель, которые позволили бы пузырькам, образующимся внутри жидкой пленки, выходить на поверхность и лопаться до ее затвердевания. Грэму [4] удалось решить обе эти трудности. Он использовал в качестве пластификатора касторовое масло, а в качестве растворителя бутилацетат. В окончательном виде методика изготовления жидкости, используемой для приготовления пленок, была разработана Дарра [2]. Предложенный им состав, который все еще широко используется для изготовления пленок посредством наливания жидкости на поверхность при шлифовке, следующий:
Парлодион (маллпнкродт) 28 г
Бутплацетат 250 см3
Амиловый спирт 30 »
Ксилол 10 »
Касторовое масло 3 »
Эфир 3 »
Для полного растворения пар-лодиона и для получения пригодного для работы раствора требуется не менее недели. Самым последним усовершенствованием методики, используемой пыне в большинстве палеоботанических лабораторий, является предложение Лэйси [7]
Фиг. 2. Стадии изготовления пленок.
Верхний снимок: первый этап изготовления пленки жид костным методом. Средний снимок: наложение пленки ацетата целлюлозы на смоченную ацетоном наклонную поверхность образца (угольной почки). Нижний снимок: снятие пленки.
использовать вместо жидкого пластика сухую пленку ацетата целлюлозы. Если при жидкостном способе для высыхания пленки нужно не менее 6 ч, то при использовании ацетата целлюлозы для
этого достаточно 20 мин. Если нужно быстро получить серию препаратов, то, несомненно, следует предпочитать ацетатную пленку. Когда необходимо выяснить тонкие детали строения клеток (ямок в трахеидах, содержимого клеток, структуры стенок и т. д.), лучше использовать жидкостный метод.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЖИДКОСТНЫХ ПЛЕНОК
Для этого необходимы следующие материалы и оборудование: Пила с алмазным или карборундовым полотном.
Шлифовальный круг.
Стеклянная пластина 45 X 60 см
Эбонитовая фотокювета 45 X 60 см
Фиг. 3. Оборудование и материалы, необходимые для изготовления пленок. Верхний снимок: ацетон, жидкий па^лодион, пленка ацетата целлюлозы. Нижнии снимок: стеклянная пластина, кювета для травления, карборунд (фракции 100 и 600 меш), 5%-ная соляная кислота.
Деревянная коробка или лоток размером не меньше 60 X 75 X 7,5 см Крупный белый песок или промытый гравий для заполнения лотка слоем 5 см Маленький плотничий уровень длиной 5—7,5 см в алюминиевом корпусе. Карборундовый порошок (фракции, полученные на ситах 100 и 600 меш) Жидкий пластик (состав см. выше) Ацетон в мягком пластмассовом сосуде.
Соляная кислота (5%-пая).
Оборудование, необходимое для изготовления пленок, показано на фиг. 3.
Шлифовка и полировка. После разрезания образца следы от пыли удаляются шлифовкой на круге с использованием карборундового порошка фракции 100 меш. Окончательная обработка поверхности образца осуществляется вручную на стеклянной пластине, для чего используется порошок карборунда фракции 600 меш. Желательно, чтобы поверхность образца была возможно более плоской. Если для полировки используется одна и та же стеклянная пластина в течение длительного времени или если на поверхности круга образовалась канавка, то поверхность образца будет слегка выпуклой. Это приводит к тому, что образующаяся пленка будет толстой по краям и тонкой в середине, в результате чего при снятии она легко рвется.
Травление. Для обызвествленных или доломитизировапных образцов используется 5%-ная соляная кислота; для обработки поверхности окремненных образцов следует использовать концентрированную плавиковую кислоту. При работе с такой сильной кислотой необходимо применение пластмассовых кювет и вытяжного шкафа. Обращаться с ней нужно с крайней осторожностью, избегая попадания ее на кожу.
При использовании 5 %-ной соляной кислоты ее наливают в эбонитовую ванночку, чтобы получился слой толщиной около 0,6 см. На дно ванночки бросают несколько зерен крупного белого песка или мелкие камешки, чтобы образец при травлении не соприкасался с дном.
В зависимости от состава породы время травления может существенно изменяться. Для обработки некоторых доломитовых образцов из Англии или Европы требуется около 2—3 мин, образцы известняков из Иллинойса протравливаются за 20—30 с, а для травления окремненных образцов в соляной кислоте может потребоваться несколько минут. В любом случае исследователю приходится экспериментировать, чтобы найти оптимальное время травления исследуемого материала. Необходимо постоянно помнить о том, что пи в коем случае нельзя прикасаться пальцем или каким-либо предметом к протравленной поверхности, так как это может привести к ее загрязнению.
Промывка. Сразу же после окончания травления с поверхности образца должны быть удалены остатки кислоты. Лучше всего промывать образец струей воды. Она не должна быть слишком сильной, чтобы не смыть с его поверхности органический материал.
Сушка. Для ускорения сушки протравленной поверхности ее можно опрыскать ацетоном из мягкой пластмассовой бутыли. Если в лаборатории имеется подвод сжатого воздуха, то его также можно использовать для сушки, струя воздуха не должна быть очень сильной. Наилучшие результаты дает сушка на воздухе без каких-либо средств, ускоряющих ее.
Заливка раствора. Образец помещается на лоток с песком или гравием. Подготовленная поверхность должна быть горизонтальной, что осуществляется с помощью плотничьего уровня. Он легкий, его можно накладывать непосредственно на протравленную поверхность, нельзя только волочить его по ней.
Парлодионовая смесь наливается непосредственно на горизонтальную протравленную поверхность (фиг. 2, вверху). После небольшой практики легко научиться наливать на поверхность как раз столько раствора, сколько необходимо. Количество его должно быть таким, чтобы он растекся по всей поверхности и образовал мениск по краям образца, но не стекал по ним.
Сушка пленки. Чтобы пленка пе морщилась, ее нужно сушить не меньше 12 ч. Пленка может казаться совершенно высохшей, однако если ее снять раньше времени, может произойти значительная усадка (до 10%) и сморщивание ее.
Снятие пленки. Пленку нужно приподнять с краев бритвой или скальпелем. После этого пленка снимается пальцами (фиг. 2, внизу). Если пленка начала рваться, то, чтобы освободить ее, нужно поддеть ее лезвием бритвы. Некоторые пленки настолько сильно сцепляются с поверхностью образца, что их приходится снимать только с помощью бритвы. Это случается особенно часто, если образцы содержат много пирита.
После снятия пленки образец можно слегка пришлифовать и подготовить для изготовления другого сечения. Таким образом удается изготовить серию сечений с интервалами в 40 мк. Это позволяет изучить мельчайшие детали •окаменелости и с большой точностью реконструировать ее.
Сохранение пленок. Практически полученные пленки могут служить долго. Их можно сгибать, складывать, мыть в воде и разрезать ножницами для извлечения нужных частей. Прямо на них можно делать необходимые пометки или обводить карандашом особенно интересные места. Пленки •обычно хранятся в конвертах, на которых исследователь может делать свои заметки. Такие конверты можно складывать пачками; получаются коллекции пленочных образцов. Пленки, изготовленные по описанной методике, могут длительно храниться.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЛЕНОК С ПОМОЩЬЮ АЦЕТАТА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Почти все материалы и оборудование, которые были перечислены в описании методики изготовления жидкостных пленок, необходимы и для изготовления пленок с помощью этого метода, за исключением жидкого пластика и плотничьего уровня. Вместо жидкости используется пленка ацетата целлю
лозы. Тэйлор [11] считает наиболее удобным использование пленки толщ ной 0,075 мм. Такая пленка может быть получена в любом количестве и в и роком ассортименте размеров у следующих компаний:
«Колониэл-колонит-компанн», 2232 Вэст Армитэдж, Чикаго, 47, Иллинойс. «Трэнсплрэп-компани», 4427, С. Кларк-авеню, Чикаго, Иллинойс.
«Би-Пэйпер-компани», 1—9 Джорэлмон-стрит, Бруклин, Нью-Йорк.
Пленка с помощью ацетата целлюлозы изготавливается в той же поел довательности: шлифовка и полировка, травление, промывка и сушка.
При помещении образца в коробку с гравием нужно слегка наклони подготовленную поверхность от себя. Пытаться делать поверхность образ! горизонтальной, как при изготовлении жидкостных пленок, не следуе Хранение ацетата целлюлозы. При определенных условиях ацет; целлюлозы накапливает весьма значительные заряды статического электр: чества, которые притягивают частицы пыли. Этого в определенной степе! удается избежать, если резать пленку на куски во влажную и жаркую пог ду, когда статические заряды на пленке не возникают, и складывать ее дл хранения в чистые, свободные от пыли коробки или ящики.
Изготовление пленок. Кусок ацетатной пленки должен иметь размерь несколько превышающие размеры образца, и находиться в таком месте, чт< бы его можно было быстро наложить на образец в нужный момент.
Из мягкой пластмассовой бутылки с ацетоном смочите всю наклонну. поверхность образца, так чтобы у нижнего его края было небольшое скоплс ние ацетона. После этого надо быстро приложить ацетатную пленку к ацетг ну на нижнем крае образца и постепенно опускать ее, чтобы ацетон перем< щался вверх по наклонной поверхности образца (фиг. 3). Образуется равне мерный слой ацетона, смачивающий поверхность ацетатной пленки, непосре; ственно примыкающую к образцу. Если ацетона слишком лгало, то ацетатна пленка окажется сличенной не по всей поверхности и под ней останутс. воздушные пузыри. Если же ацетона слишколг много, то пленка даст избы точную усадку (сморщивание) и в результате возникнут линии воздушны: пузырьков. Чтобы научиться определять необходимое количество ацетон и скорость опускания пленки, при которых получаются оптилгальные резуль тэты, достаточно небольшой практики.
Обычно готовые ацетатные пленки снилгаются легче, челг пленки, полу ченные наливанием. Поэтому использование бритвы или скальпеля для под нимания краев пленки оказывается ненужным. Продолжительность сушкг составляет 1 ч, однако пленки можно снилгать уже через 20 лгип после изго товления.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДИАПОЗИТИВОВ
Из пленок, полученных с помощью любого из вышеупомянутых методов можно изготовить диапозитивы. Делается это так:
1. Вырежьте необходилгый участок пленки обычными ножницами.
2. Поместите вырезанный кусок пленки на 2 мин в кювету с 5 %-ной соляной кислотой. Зателг пинцетом выньте его из кислоты и положите в воду.
3. Поместите пленку в кювету с 95%-ным спиртом.
4. Выньте пленку из спирта и пролгокните булгажной салфеткой. Перед началом следующего этапа убедитесь в том, что пленка совершенно сухая.
5. Полгестите высушенную пленку в осветляющий реактив, например в терпинол или эйклесхимер. Эйклесхимер изготавливается из равных частей бергалготового и кедрового масла и фенола. Такой осветляющий реактив имеет очень приятный запах, характерный для большинства палеоботанических лабораторий.
6. Остаток осветляющего реактива снилгите салфеткой, после чего окуните пленку в закрепляющую среду — канадский бальзам или какую-либо синтетическую елголу.
7. Поместите пленку на стекло; закрепляющей среды должно быть достаточно, чтобы заполнить промежуток между покровным и предметным стеклами.
8. Положите изготовленный препарат па подогретую поверхность. Если у пленки отмечается тенденция сворачиваться под покровным стеклом, то поместите на покровное стекло небольшой груз.
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Описанная методика позволяет получить за относительно короткий промежуток времени много сечений окаменелостей. Если в прошлом опытному лаборанту удавалось за час отшлифовать вручную один шлиф при сомнительных результатах и большом расходе материала, то теперь удается получить серию из 8—10 последовательных сечепий при минимальной затрате материала. Усовершенствование методики снятия пленок за последние 10 лет оказало существенное влияние на улучшение качества и увеличение количества получаемых образцов. А это самым благоприятным образом отразилось и на качестве палеонтологических исследований, и на скорости их проведения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Appel J. Е., A film method for studying textures, Econ. Geology, 28, 383—388, 1933.
2. Darrah W. C., The peel method in paleobotany, Harvard Univ- Bot. Mus., Leaflets, 4, 69—83, 1936.
3. Fenton M. A., Nitrocellulose sections of fossils and rocks, Am. Midi. Naturalist, 16, 410 412, 1935.
4. Graham R-, Preparation of paleontological sections by the peel method, Stain Tech., 8, 65—68, 1933.
5. Koopmans R. G., Celluloid preparat anstatt Dfinnschliff, Jaarverslag over, 1928, Geol. Bur. Nederl., Neerlen, 131—132, 1929.
6. Krick H. V-, Structure, of seed-like fructifications found in coal balls from Harrisburg, Illinois, Bot. Gaz., 93, 153—154, 1932.
7. Lacey W. S., Methods in paleobotany, N- Western Natur., Abroath, Wales, 24, 234—249, 1953.
8. Leclerq S., La Methode J. Walton pour la Preparation des Lames Mince, Ann. Soc. GeoL Belg., 52, B24—B27, 1928.
9. Nathorst A. G., Uber die Anwendung von Kollodiumabdrucken bei der Untersuchung fossiler Pflanzen, Arkiv. For. Botanik, 7, 1—7, 1908.
10. Noe A. C-, Celluloid films from coal balls, Bot. Gaz., 89, 318—319, 1930.
11. Taylor T. N., The coal ball peel technique, Fast Journal, April—May, 5—6, 1962.
12. Walton J., A method of preparing fossil plants, Nature, 122, 571, 1928.
13. Walton J., Improvements in the peel-method of preparing sections of fossil plants, Nature, 125, 413, 1930.
14. Walton J., Koopmans R. G-, Preparation of cellulose films and their use in making serial sections of coal ball plants, Rept British Assn, at Glasgow, 615, 688, 1928.
УСОВЕРШЕНСТВОВАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ШЛИФОВАНИЯ МИКРОИСКОПАЕМЫХ
3. М. Арнолъд
Палеонтологический музей
Калифорнийского университета, Беркли
После первой публикации, посвященной оборудованию для точного разрезания окаменелостей [1], в его конструкцию были внесены определенные усовершенствования, которые коснулись также методики использования
6.3v(TORS
Лампа 250
250
Абразивный
Нагреватель биск Резервуар
%°янног0
ZO
Тампон
250 _
—- Ориентирующий
*—I карандаш
Блок,на котором располагается образец
Винты, с помощью которых осуществляется перемещение держателя образца
Винт, с помощью которого осуществляется, поднятие держателя образца
Ф п г. 1. Прибор для точного разрезания микроископаемых.
« — общий вид прибора, на котором показаны: абразивный диск, держатель образца, система охлажде «ия и винты управления точной установки образца относительно абразивного диска; б — схема устройства держателя образца, включающая подогрев и осветитель (длина лампы около 15 мм); в — деталь держателя образца (показано устройство для поднятия держателя); г — принципиальная электрическая схема прибора.
такого оборудования для обработки микроископаемых. Основные конструкционные усовершенствования включают в себя следующее (фиг. 1):
1. Введение встроенных устройств для проходящего света с целью точной регулировки отраженного и проходящего света, когда необходима их совместная и сопряженная работа.
2. Введение встроенного нагревательного элемента, располагающегося в верхней части держателя образца.
3. Введение микроманппулятора в систему держателя образца для облегчения его точной ориентации.
4. Изменение процесса обработки шлифовальных кругов, изготовляемых на заказ.
5. Разработка простых, но эффективных средств просмотра шлифуемой поверхности без приостановки шлифовочной операции.
G. Увеличение мощности привода и введение переменной скорости вращения шлифовального круга.
7. Упрощение системы охлаждения.
Усовершенствование методики использования оборудования в основном было направлено на изготовление шлифов, однако при этом благодаря введению основных конструкционных изменений удалось улучшить эффективность самого оборудования, его гибкость и точность изготовления разрезов и полированных сечений (пришлифовок).
Хотя отраженный свет от внешнего источника зачастую вполне достаточен при изготовлении сечений или сравнительно толстых шлифов, высокая степень точности при изготовлении тонких шлифов требует, чтобы мелкие структурные особенности и детали морфологии освещались с хорошим контрастом. Обычно они обнаруживаются только на просвечивание. Установка небольшой цистоскопической лампы под блоком держателя образца (фиг. 1,6) с электрической цепью для регулировки интенсивности ее свечения дала возможность эффективно использовать проходящий свет или самостоятельно, или сбалансированно с отраженным светом. Разнообразные миниатюрные лампы типа тех, которые используются в хирургическом оборудовании, имеют размеры и диапазоны интенсивности свечения, делающие возможным их применение в рассматриаемом оборудовании; однако, как показала трехлетняя практика, наиболее целесообразно применение цистоскопической лампы «Нэйко-589», рассчитанной на напряжение 2,5 вт и имеющей длину 9 мм и диаметр 2,7 мм. Для устранения изображения нити накаливания и получения широкого, равномерного поля освещения при использовании такой лампы ее линза должна быть сделана плоской и матовой с помощью шлифовки карборундовым порошком крупностью 600 меш. Наличие тонкого слоя воздуха между шлифованной поверхностью и стеклянным основанием блока держателя образца обеспечивает сохранение диффузионного эффекта от матированной поверхпости; этот эффект может исчезнуть при попадании расплавленной закрепляющей смолы на заматированную поверхность линзы.
Блок держателя образца, показанный на фиг. 1, б, содержит нагревательный элемент, с помощью которого можно легко расплавлять термопластический клей, удерживающий образец на месте. Эта особенность является наиболее ценной при снятии очень тонких законченных шлифов и их стеклянных подложек с такого блока. В данном случае трудность представляет снятие покровного стекла шлифа с держателя образца без его перегрева, при котором в цементе возникают пузыри. Даже один пузырь, лопнувший в шлифе или в непосредственной близости от него, может его серьезно повредить или даже полностью разрушить. Это происходит даже в том случае, если во всех других отношениях образец изготовлен безукоризненно. При такой конструкции блока, когда нагревательный элемент располагается ниже образца и его стеклянного поддерживающего основания, размягчение термопластического клея начинается под покровным стеклом и постепенно перемещается вверх к образцу. Оператор может контролировать степень размягче-
пия и его распространение в шлифе с помощью потенциометра, наблюдая за процессом через микроскоп. Таким образом, опасность перегрева или неточного направления потока тепла (это является основной трудностью, когда тепло подается сверху от электрической спирали, ручка которой держится в руке) может быть полностью устранена. Как видно из фиг. 1, б, металлическое основание такого блока покрыто стеклянной пластинкой, вырезанной по той же форме и имеющей отверстия для ввода проводников, к которым крепится спираль с высоким сопротивлением. Такая пластина может быть без особых затруднений и достаточно быстро вырезана на скоростном шлифовальном станке с тонким карборундовым диском, если разрезаемое стекло (покровное стекло № 0) сначала закрепить расплавленным воском на микроскопном стекле или на полоске металла, в результате чего удается предотвратить разрушающее воздействие вибрации, развивающейся при резке.
Вторым существенным усовершенствованием блока держателя образца является введение микроманипулятора для перемещения его по двум горизонтальным осям — одной, параллельной линии, вдоль которой перемещается каретка шлифовального круга, и другой, перпендикулярной первой. Две дополнительные системы управления микроманипулятором (фиг. 1, в) выполнены как составные части держателя образца и позволяют оператору переориентировать образец с помощью дистанционного управления, а не непосредственно иголкой, что даже при самом осторожном исполнении может привести к непоправимому повреждению тонкого шлифа, чаще всего возникающему за доли секунды при непроизвольном движении руки. Однако-ограничения в размерах привели к возникновению трудности в конструировании, которая состоит в сложности изготовления мелких пружин, обладающих достаточной упругостью и жесткостью для возвращения смещенных элементов в исходное положение, соответствующее поджатому состоянию-при развинчивании винтов. Довольно эффективным (хотя слишком упрощенным) решением была замена пружин резиновыми поясками: они попросту накладываются на противолежащие элементы микроманипулятора, обеспечивая их остановку в тех случаях, когда винты вывинчиваются.
Конструкция абразивных дисков, используемых на шлифовальном станке, описывается в другом разделе. Вследствие того что диаметр, толщина и гибкость дисков, изготовляемых в лаборатории, как и размеры абразивных частиц, могут быть легко изменены в соответствии со специфическими потребностями оператора, знание методики их изготовления может оказаться весьма полезным при планировании характера использования такого оборудования. При эксцентрической установке дисков или при нанесении ряда отверстий по их периферии можно получить непрерывное изображение образца при выполнении процесса резки без удаления круга из поля зрения; приблизительно то же самое происходит, если читать газету через лопасти вращающегося вентилятора. Такое простое приспособление существенно улучшает возможность контроля за процессом резки.
Мотор постоянного тока на 27 В приспособленный для работы от сети переменного тока на 110 В с помощью трансформатора на 25 В и четырех селеновых выпрямительных элементов, оказался вполне пригодным для быстрого изготовления опытных образцов диаметром до 1,5 мм; в этом случае-мотор работал на максимальной скорости и приводил в действие карборундовый диск (320 меш) диаметром 2,5 см. Для разрезания крупных образцов должен быть использован более мощный мотор. При включении в схему реостата, приводимого в действие движением ноги, можно обеспечить более-эффективное управление процессом резки. Принципиальная электрическая схема такой системы приводится на фиг. 1, г.
Конструкция системы охлаждения была улучшена и упрощена с использованием пластигеля поливинилхлорида, который может быть отлит в форму
т
в машине и затвердеть на месте при нагревании его до 175 °C в течение 15 мпп. Лоток для разбрызгивания и резервуар в этом случае являются одиночным блоком элемента с повышенной емкостью и стабильностью.
МЕТОДИКА
Первым этапом при подготовке к разрезанию образца является нанесение клея лейксайд 70 на поверхность держателя образца. Предварительно следует приготовить таблетки клея, нагревая палочку клея над химическим стаканом с водой: расплавленные капли клея падают в воду и немедленно застывают. Застывшие капли разделяются по размерам с помощью сит и хранятся в отдельных коробках. После помещения такой таблетки на держатель образца (ее объем должен превышать объем шлифуемого образца) включается система нагрева до тех пор, пока пе произойдет расплавление клея; пузырьки воздуха удаляются с помощью проволочной петли, нагреваемой электричеством и приводимой в действие рукой оператора (она описывалась в работе Арнольда (11). Вслед за этим образец помещается на расплавленную каплю пластика по возможности точно ориентированным; сразу же после включения нагревателя пластик начинает застывать, при этом для придания образцу совершенно точной ориентации (для получения желаемого разреза) могут быть использованы винты управления держателем образца. Если используется электрический ориентирующий карандаш, то открытые полости внутри раковин могут без особых трудностей быть заполнены расплавленным клеем, что дает необходимую опору для внутренних структур. При использовании такой методики появляется возможность не только избежать разрушения раковин при разрезании, но и получить дополнительную информацию об их внутренней морфологии и общем строении, вследствие того что, как это легко понять, существует непосредственная причинно-следственная связь между морфологическими характеристиками и механической прочностью структурных элементов при приложении к ним нагрузок шлифовки.
Сразу после получения желательной плоскости разреза включается нагреватель блока держателя и образец смещается в одну из сторон этого блока. В жидкий пластик вдавливается небольшое покровное стекло, и образец центрируется па покровном стекле непосредственно над осветителем сошлифованной поверхностью, обращенной внизу. После этого нагреватель выключается и блок охлаждается. Покровное стекло, используемое для указанной цели, имеет размеры боковой стороны 1 или 2 мм и может быть вырезано из стандартных покровных стекол с помощью алмазного стеклореза. Затем оно устанавливается в нужном положении с помощью тонкой кисточки со слегка увлажненным кончиком. После точного ориентирования с помощью винтов микроманипулятора держателя образца осуществляются наиболее важные этапы операции окончательной шлифовки. Именно на этой стадии особенно важно использование осветителя, располагающегося под образцом. При тщательном регулировании количества света, падающего на образец от внешнего осветителя, и света, проходящего через образец, могут быть найдены оптимальные условия для выполнения успешного разрезания. Следует, однако, отметить, что, несмотря па то что в описываемой системе имеется точный механический контроль за многими переменными, внимательность и опытность оператора являются крайне важными для получения высокого качества изготовляемого шлифа.
После того как срез отшлифован до желаемой плоскости, П[)Ои:пиц1ИТСН осторожное нагревание до такой степени, при которой возникает возможность снять покровное стекло вместе со срезом с размягченной поверхности пластикового клея как одно целое. В данном случае необходимо уделять особое
внимание тому, чтобы не произошло перегрева и образования пузырей; такие условия удается выполнить с гораздо большей легкостью при наличии источника нагревания непосредственно » держателе. При остывании тонкая, холодная игла легко прилипает к избыточному клею, находящемуся на покровном стекле; это позволяет легко перенести стекло в первый из трех реагентов, используемых для подготовки разреза к окопчательной установке. Небольшая, мелкая чашечка, сделанная из алюминиевой фольги, и прикрепленная к пей палочка образует удобный сосуд для переноса покровного стекла из одного реагента в другой.
Первый реагент — глифталевый растворитель — быстро и эффективно удаляет лейксайд, причем в этом случае не остается никакого осадка. Как показывает практика, это наилучший растворитель. Вследствие того что связь между иглой и покровным стеклом быстро ослабляется, непосредственно под покровным стеклом должна находиться алюминиевая чашечка, в которую оно могло бы упасть, если бы отвалилось от иглы. Как только последние остатки клея на препарате растворятся (это происходит в течение нескольких секунд и зависит от количества нанесенного клея), он должен быть перенесен на несколько секунд в чистый этиловый спирт. При этом удаляется глифталевый растворитель, срез обезвоживается и тем самым подготавливается для обработки последним реагентом — ксилолом, в который он помещается на несколько секунд для окончательной очистки. При помещении препарата в ксилол необходимо соблюдать известную осторожность, чтобы сильные конвекционные потоки, развивающиеся при этом, пе привели к выбросу покровного стекла или среза из чашки. Практически невозможно без повреждения вынуть не поддерживаемый снизу тонкий срез некоторых раковин, обладающих тонкой структурой. Именно поэтому и возникает необходимость удерживать срез на покровном стекле на всех стадиях обработки жидкими реагентами. После извлечения образца из лейксайда и на всех последующих стадиях не следует давать ему высыхать. После окончания промывки срез и покровное стекло должны быть вместе перенесены в небольшую каплю установочной среды (бальзам, никколит, кларит или какая-либо иная подходящая синтетическая смола) на стеклянной пластинке, к которой срез крепится постоянно. Помещение в последнюю среду наиболее удобно выполнять, перенося покровное стекло на небольшой тонкой полоске стекла, которая впоследствии может быть перевернута над каплей закрепляющей среды, и осторожно передвинуть в такое положение, при котором образец и покровное стекло окажутся в вязкой среде; после этого полоска стекла убирается. Прозрачность полоски дает возможность оператору наблюдать за срезом при выполнении операции переноса. После установки образца препарат сушится в течение нескольких часов, вслед за чем поверхность покровного стекла может быть слегка протерта ксилолом для удаления избыточного количества смолы. С этого момента препарат можно считать готовым для исследования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Arnold Z. М., A precision sectioning instrument for microfossils, Micropaleontology,. 4 № 1, 103—112, 1958.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПАРНЫХ ШЛИФОВ РАКОВИН КРУПНЫХ ФОРАМИНИФЕР
К. Н. Сакс мл.
Национальный музей США, Вашингтон
Определение видов некоторых крупных фораминифер, особенно родов; Lepidocyclina и Discocyclina, основано на изучении их внутреннего строения, главным образом формы и расположения эмбрионального аппарата, экваториальных камер, столбиков и структуры стенки. При разграничении близких видов наружное строение раковин не имеет никакого значения.
Так как для изучения внутреннего строения любого вида требуются два различно ориентированных сечения — экваториальное и вертикальное, перед исследователем возникает следующая дилемма. Можно легко сделать одно сечение данного экземпляра путем отшлифовывания всего лишнего материала раковины, кроме желаемого среза. Если необходимы два сечения, нужно, подобрать второй экземпляр того же вида. Однако каким же образом определить его видовую принадлежность, если по наружным признакам (что уже было отмечено) это сделать нельзя?
Способ, разрешающий эту проблему, заключается в шлифовании раковины в плоскости экваториального слоя только с одной стороны. Расположение эмбрионального аппарата и экваториальных камер может после этого наблюдаться и фотографироваться в отраженном свете. Остающаяся часть раковины затем шлифуется в вертикальной плоскости. Сечение содержит боковые камеры только со стороны экваториального слоя, однако этого достаточно благодаря симметрии раковины. В работе Коула приводятся изображения нескольких подобных вертикальных полусечений [1]. Хотя этот метод гарантирует, что оба сечения выполнены из раковины одного и того же вида, единственным постоянным документом экваториального сечения являются фотографии, сделанные в отраженном свете. Эти фотографии имеют ценность при изучении некоторых крупных черт строения раковин, таких, как расположение, форма и размер камер. Однако на них нельзя рассмотреть столь тонкие детали, как структура стенки, система каналов и столоны. Для выявления этих черт необходимы хорошие шлифы, которые могут быть изучены в проходящем свете.
При изучении американских видов Lepidocyclina оказалось необходимым разработать метод изготовления сечений в экваториальной и вертикальной плоскостях из одного экземпляра. После ряда экспериментов был создан прибор, который дает возможность получить такие парные сечепия.
Прибор (фиг. 1) состоит из механической круглой пилы с тонким диском, установленным вертикально над салазками (/), служащими для удерживания предметного стекла с укрепленной па нем раковиной. Экземпляр ставится точно под пилу с помощью бокового регулировочного винта (2). Он же передвигается путем медленного вращения подающего винта (5) к пиле, которая вращается точно над препаратом.
После испытания различных дисков выяснилось, что лучше всего использовать диски из твердой стали диаметром 22 мм и толщиной 0,08 мм. Зубья диска этой пилы устраняют шлифованием до получения окружности с мелкими выемками между широкими гладкими частями (4). Эти маленькие выемки оставлены для облегчения очистки сечения во время действия. Процессу
разрезания способствует приготовленный в виде жидкого раствора топкий (№ 600) алундовый абразивный порошок и вода, поступающие сверху из бутыли-смесителя (5) к пиле по гибкому шлангу с запорным краном, регулирующим силу струи. Необходимо очень небольшое количество раствора,
Ф и г. 1. Прибор для распиловки фораминифер. 1 — салазки, удерживающие петрографическое предметное стекло с закрепленным экземпляром; 2—ручка бокового регулировочного винта; 3 — подающий винт; 4 — диск пилы (деталь края); 5 — бутыль, содержащая абразив и воду; 6 — воздушный отвод бутыли; 7 — шланг для подачи абразивного раствора к пиле (запорный кран не показан); 8 — диск пилы (стрелка показывает направление вращения); 9 — передвижная оправа мотора, позволяющая держать лезвие пилы в вертикальном положении;
10 — мотор; 11 — ручка подающего винта.
чтобы при условии правильной регулировки устранить брызги и, таким образом, избавить исследователя от необходимости ставить колпак. Пила соединена с электрическим мотором мощностью в л. с. и скоростью 1530 об/мин. При нормальной работе скорость снижается до 1200 об/мин.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ОБРАБОТКА
Экземпляр, из которого нужно приготовить сечения, сначала шлифуется параллельно экваториальной плоскости до тех пор, пока не станут заметными контуры эмбриональных камер. Затем он закрепляется на предметном стекле пришлифованной поверхностью вверх и просматривается под микроскопом. Линия, проведенная через пришлифованную поверхность тонко отточенным карандашом, укажет положение среза, который пройдет перпендикулярно экваториальной плоскости. Если необходимо, экземпляр может быть переориентирован на стекле таким образом, что линия разреза станет параллельной длинным краям предметного стекла, т. е. направлению движения препарата при подаче его к пиле. Особенно следует следить за тем, чтобы экваториальный слой раковины оставался параллельным поверхности препарата.
РЕЗАНИЕ
Предметное стекло с раковиной помещается в салазки и передвигается с помощью бокового регулировочного винта до тех пор, пока диск пилы не окажется над линией среза. Затем экземпляр подается к пиле и режется.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШЛИФОВ
Отрезанная поверхность одного из двух фрагментов, полученных в результате операции, шлифуется для устранения неровностей. Этот фрагмент закрепляется затем на стекле и окончательно отшлифовывается для
получения вертикального сечения. Другой фрагмент шлифуется по ранее пришлифованной поверхности в экваториальной плоскости, закрепляется и окончательно доводится как экваториальное сечение.
Хотя одна из целей описанной методики — получение возможно более узких пропилов, некоторые раковины разрушаются при распилке. Разрезание раковин на приборе осуществляется с пропилом менее чем 100 мк. Таким образом, разрез может пройти так, что по крайней мере половина эмбрионального аппарата на фрагменте, из которого делается экваториальное сечение, останется неповрежденной. Как результат этого фрагмент, из которого делает ся вертикальное сечение, будет частично смещен от центра, и на сечении нельзя будет определить действительную высоту эмбриональных камер. Когда эмбриональные камеры мелкие, сечение может только коснуться этих камер. Однако выяснение формы эмбриональных камер, видимых на вертикальном сечении, не особенно существенно. Наиболее интересные объекты вертикального сечения — экваториальный слой, боковые камеры и столбики. Характер их мало меняется, если сечение проводится близко к центру раковины. Достаточно сделать несколько легких вращений на шлифовальной пластинке, чтобы сгладить срезанную поверхность перед ее закреплением для окончательного изготовления сечения.
Важно, чтобы линия разреза была ориентирована приблизительно параллельно линии, проходящей через центр первой и второй эмбриональной камеры, и перпендикулярно перегородке, разделяющей эти камеры. Расположение периэмбриональных камер, которые находятся в контакте с первой эмбриональной камерой, может отличаться от их расположения вокруг второй камеры. Расположение этих камер вокруг эмбриональных определяется в экваториальном сечении.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1» Cole IF. S., Eocene and Oligocene larger Foraminifera from the Panama Canal Zone and vicinity, U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 244, 1—41, 28 pls, 2 figs, 1952.
(ИЗГОТОВЛЕНИЕ ШЛИФОВ И ПЛЕНОК ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПОД БОЛЬШИМ УВЕЛИЧЕНИЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФАЗОВО-КОНТРАСТНОЙ
МИКРОСКОПИИ
’С. Хондзо, А. Г. Фишер
Принстонский университет, Принстон, Нью-Джерси
Микроскопия в геологии традиционно использовалась при классических петрографических исследованиях. Стандартный 30-микронный шлиф и петрографический микроскоп вполне пригодны для определения сравнительно грубых зерен минералов и для выяснения их ориентировки по оптическим свойствам. Пользуясь этой методикой, можно прекрасно все рассмотреть при небольшом увеличении. Но при увеличении от 150 до 1000 четкость
изображения все более и более ухудшается. Оптические качества петрографического микроскопа можно повысить, заменив обычные ахроматические объективы па более точно скорректированные; при этом для достижения возможно более полного погасания между скрещенными николями нужно выбрать объективы, свободные от остаточной деформации. Но основной преградой на пути исследователя остается толщина стандартного шлифа.
Шлиф толщиной 30 мк при большом увеличении оказывается слишком «толстым», непрозрачным, т. е. при малом увеличении шлиф находится в пределах глубины резкости объективов, и наличие зерен, размеры которых значительно уступают толщине шлифа, не является препятствием для их разрешения. Поэтому получается вполне удовлетворительное изображение. При больших увеличениях, предназначенных для исследования более тонких структурных особенностей, изображение оказывается искаженным вследствие перекрывания и наложения зерен, так как глубина резкости оптической системы оказывается меньше толщины шлифа. Четкое изображение зерен, находящихся в пределах оптимального разрешения, накладывается на расплывчатое изображение зерен за этими пределами. Для минералов с двойным лучепреломлением четкость изображения нарушается не только вследствие простого преломления, но и в результате двупреломления и поляризации. При использовании периплан-окуляра X10 в сочетании с апохроматическим объективом х25 (апертурное число 0,65) и разрешающей силой около 0,8 м глубина резкости составляет приблизительно 5 мк, что соответствует Че толщины Т-шлифа, а иммерсионный объектив Х90 (апертурное число 1,32) с разрешающей силой около 0,4 мк имеет глубину резкости приблизительно 0,5 мк, что соответствует Vgo толщины Т-шлифа.
Поэтому при микроскопическом изучении пород и скелетных остатков под большим увеличением необходимо использовать различным образом подготовленный материал: пришлифовки поверхности (как в рудной петрографии), пленки-реплики с пришлифованных и протравленных поверхностей, а также шлифы толщиной от 0,5 до 5 мк, которые здесь называются ультра-тонкими шлифами. Пришлифованные поверхности находят наибольшее применение при изучении непрозрачных объектов, но в данной работе этот вопрос не затрагивается. Хотя ультратонкие шлифы сложны в изготовлении, у них есть два существенных преимущества: 1) они представляют подходящий материал для изучения; 2) породы с более значительным двупреломлением, например карбонаты, могут успешно изучаться при скрещенных николях. Пленки в основном представляют собой отпечатки, снятые с протравленной поверхности, но на них могут оставаться и зерна, не поддающиеся протравливанию. Получение пленок не требует значительных затрат времени. С одной и той же поверхности можно получить несколько реплик и использовать их для трехмерных исследований, изготовляя серии последовательных сечений.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ УЛЬТРАТОНКИХ ШЛИФОВ
Материал. Высококачественные предметные и покровные стекла стандартной толщины (покровные 0,17 мм). Закрепляющая среда: смесь двух смол (эпоксидной смолы UNOX-206 и ERL-2774) с отвердителями — ангидридом типа НЕТ и ZZLO814. Пропитывающая смесь для пористых пород: эпоксидная смола UNOX-206 и ангидрид НЕТ. Абразивные порошки 1-F, № 600, 800, 1200, 3200. Прочее оборудование: термостат, два шлифовальных круга, стеклянные пластинки, метилен-гликоль, синтетическое иммерсионное масло; вакуумная сушка для пористых экземпляров.
Первый этап — резка. Прямоугольные пластинки требуемых размеров нарезаются пилой. Они должны быть равномерной толщины.
Второй этап — пропитка. Пористый материал следует пропитывать очень жидкой смолой. Экземпляры погружаются в ацетон (если нужно,
на несколько дней), а потом переносятся в сосуды, наполненные смесью смол. Для получения этой смеси надо растворить отвердитель — ангидрид НЕТ — в эпоксидной смоле UN ОХ-206 в соотношении 14 : 30; следует стараться избегать образования пузырей воздуха (для этого можно использовать магнитную мешалку). Такая смесь нестойка в количествах более 50 мл: при температуре 20 °C смесь в объеме 40 мл сохраняется около 80 мин, а в объеме нескольких миллиметров — в течение приблизительно 8 ч. До застывания смолы экземпляры должны быть помещены в вакуум в вакуумной сушилке, соединенной с водным отсосом, а потом давление снова восстанавливается до атмосферного. Эту процедуру приходится повторять по нескольку раз, чтобы обеспечить глубокое проникновение смолы.
Если нужны только шлифы, можно использовать и другие очень жидкие смолы. Например, метилметакрилатовые смолы, которые применяются для пропитки ткани при изготовлении биологических срезов, могут оказаться даже более подходящими. В случаях когда с экземпляров надо снимать пленки, обязательно применение смол, не поддающихся воздействию ацетона, таких, как вышеописанные.
Третий этап — шлифовка. Операция а‘. шлифовка на грубозернистом шлифовальном круге с абразивом 1-F до исчезновения следов пилы. Операция б: шлифовка на втором шлифовальном круге с порошком № 600 в течение 10—60 с. Не жалейте абразивного порошка и сильнее прижимайте образец, свободно и равномерно передвигая и поворачивая его на круге; края надо слегка обтачивать. Операция в: ручная пришлифовка на стеклянном круге с использованием воды из-под крана и порошка № 800, с умеренным давлением — кончиками одного или двух пальцев; при этом образец «вырисовывает» большую букву Н на круге. После трехминутной обработки образец промывают, высушивают и осматривают, чтобы выяснить, не осталось ли на нем царапин. Если царапин нет, можно переходить к следующей стадии обработки. Операция г: ручная пришлифовка в течение 2—3 мин на другом стеклянном круге с использованием воды из-под крана и порошка № 1200. Порошок добавляется в умеренном количестве, сильно не давите. Затем образец высушивают и обследуют, чтобы выяспить, нет ли царапин. Операция д', ручная пришлифовка на другом стеклянном круге с порошком № 3200 при использовании смеси 90% дистиллированной воды и 10% метиленглико-ля (чтобы воспрепятствовать испарению), чуть касаясь образца, в течение 2—3 мин. Высушить образец и просмотреть под микроскопом.
Четвертый этап — помещение в среду. Вместо общепринятого канадского бальзама или клея лейксайд-70 можно применять эпоксидную смолу (из-за ее большей прочности, что существенно для столь тонких шлифов). Кроме того, шлифы на эпоксидной смоле можно кипятить или обрабатывать растворителями.
Образец прежде всего надо промыть каким-либо моющим средством, высушить и охладить. Затем приготавливают массу для закрепления шлифа: тщательно перемешивают и растворяют один в другом 30 г эпоксида UNOX-206, 12 г ангидрида НЕТ, 10 мл ERL-2774 и 2,5—3 мл ERL-0814. Надо стараться, чтобы в смесь не попали пузырьки воздуха. Для этого ее нужно перемещать очень осторожно или использовать магнитную мешалку. Далее образец помещается вместе с каплей смолы на предметное стекло, очищенное ацетоном, устраняются все попавшие туда пузырьки воздуха, затем удаляется излишек эпоксидной смолы. Препарат выдерживают в течение 4—5 ч при температуре 90 °C, охлаждают и надписывают алмазным карандашом.
Пятый этап — пришлифовка. Операция а: довести толщину шлифа до 50 мк. Частично это может быть сделано алмазной пилой или грубым наждаком. Затем используется абразив 1-F и порошок № 600 (удобно использовать держатель предметных стекол из карбида бора). Операция б: ручная пришлифовка порошком № 800 до толщины приблизительно 30 мк. Опера
ция в', ручная пришлифовка порошком № 1200. Операция г: ручная пришлифовка микропорошком № 3200 до толщины приблизительно 10 мк, когда в кальците начинает появляться яркая расцветка длинноволновой части спектра. Едва касайтесь шлифа. Применяйте тонкую и равномерную пленку порошка, смешанного с дистиллированной водой и этиленгликолем. Такую равномерную пленку можно получить, если ее наносить губкой. Операция д: продолжайте шлифовку, слегка надавливая на один край. В результате получается клиновидный шлиф, один из краев которого очень тонкий. Надо прекратить пришлифовку, когда самый край среза начинает исчезать. Шлиф промывают моющим средством, просушивают и этикируют.
Покровное стекло. Если не готовятся постоянные препараты, то покровные стекла удерживаются иммерсионным маслом.
ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПЛЕНОЧНЫХ РЕПЛИК
Вопросы подготовки пленок для среднего увеличения и приготовления серий пленок рассматривались Хондзо [7(. Пленки, предназначенные для изучения под большим увеличением, должны иметь низкий, но четкий рельеф. Это достигается только за счет контрастности, поэтому такие пленки лучше всего изучать под фазово-констрастным микроскопом.
Материал. Шлифовальный круг, шлифовальный шелк, суспензия 15 мк гамма-окиси алюминия, хлористый аммоний, этилацетат, пленка биодена (ацетат целлюлозы).
Этапы 1—3. До третьего этапа включительно осуществляются операции, как и при изготовлении ультратонких шлифов.
Четвертый этап. Образец пришлифовывается на покрытом шелком круге, вращающемся с большой скоростью, с добавлением суспензии 0,1 мк гамма-окиси алюминия. На экземпляр надо не очень сильно надавливать раз в 3 с, повторяя эту операцию 15—20 раз. Количество суспензии окиси алюминия на шелке должно быть таким, чтобы образец высыхал через 5 с после удаления его с круга.
Пятый этап — травление. Карбонатный экземпляр протравливают, погружая его верхней поверхностью вверх и в горизонтальном положении в кислый солевой раствор, например, хлористого аммония (pH около 5,6). Травят несколько минут или более длительное время. Так травление протекает более равномерно и лучше поддается контролю, чем в кислотах. Промываются образцы очень осторожно, прикасаться к их поверхпости нельзя. Просушиваются нагреванием или ацетоном.
Шестой этап — получение пленки. Поверхность образца покрывается тонким слоем растворителя (безводный этилацетат), а затем осторожно, начиная с одного конца, на нее накладывается полоска биоденовой пленки. Пленке дают возможность подсохнуть при комнатной температуре в течение нескольких минут или дольше. Потом образец прокаливается в термостате или же пленка снимается острым пинцетом, зажимается между двумя предметными стеклами и прокаливается в термостате. Полученная пленка должна быть плоской.
Седьмой этап — нанесение на предметное стекло. Пленка верхней поверхностью вниз помещается на предметное стекло. С помощью ацетатного цемента к предметному стеклу приклеиваются уголки пленки, а сверху кладется покровное стекло.
ИЗУЧЕНИЕ ШЛИФОВ И ПЛЕНОК
На фиг. 1 представлена серия срезов и пленок, изготовленных из скелетов современных известковых красных водорослей, обладающих довольно мелкими клетками.
Фиг. 1. а — д — Lithothamniuni sp., Гавайские острова; е — Melobesia sp.t Зумайя, Испания; а — в — срез поверхностного участка вместе с частью концептакля (вверху справа); X 400.
а — в п лоскополяризованном свете; б — в положительном фазово-контрастном свете; в — при скрещен-но-поляризованном свете. Скелет в средней части поля зрения сохранился полностью. Вокруг концептакля и в нижней части среза клетки частично или полностью замещены карбонатом, у многих клеток стеяки неясно выражены; г, д — внутренняя часть среза (х500) в плоскополяризованном свете; шлиф обычной толщины; д — замещение клеток карбонатом не наблюдается (20—30 мк), видна неясная картина взаимно перекрывающих друг друга элементов, как сфокусированных, так и несфокусированных; е — тот же участок, очень тонкий срез (около 2 мк); в — пленка, снятая с верхней части концептакля (х400), сфотографирована методом фазового контраста. Внутри концептакля видна тетраспора (внизу); над ней — пора, пронизывающая «крышу» концептакля. Рельефность этой пленки превышает нормальную вследствие неполной пропитки клеток и попадания пластика в образовавшиеся полости.
На обычном шлифе толщиной 20—30 мк (фиг. 1, д) видна путаная картина перекрывающих друг друга клеток и несфокусированных структур. Тот же самый участок этого среза, но толщиной около 2 мк, представлен на фиг. 1, г. Здесь клетки четко обозначены, но контрастность их в плоско-поляризованном свете низкая.
Другая, несколько более утолщенная часть того же самого ультратонко-го шлифа показана на фиг. 1, а, б и в. На фиг. 1, а представлена эта часть среза в плоскополяризованном свете. Этот участок несколько более отчетливо выглядит при положительном фазово-контрастном освещении (б); при скре-щеннополяризованном свете приобретают отчетливость участки, подвергшиеся диагенетической фоссилизации, в которых произошло частичное разрушение скелета водоросли (в).
Пленки, приготовленные для изучения под большим увеличением, имеют обычно настолько низкий рельеф, что для их исследования приходится использовать фазово-контрастный микроскоп.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bennett А. И., Osteroerg Н., Jupnik Н., Richards О. W., Phase microscopy, pinciples and applications, New York, John Wiley, 1—320, 1951.
2. Croft W. N., A parallel grinding instrument for the investigations of fossils by serial sections, J. Paleontology, 24, № 6, 693—698, 1950.
3. Darrah W. C., The peal method in paleobotany, Bot. Mus. Leaflets, Harvard Univ., 4, Xs 5, 69—83, 1936.
4. Finck H., Epoxy resins in electron microscopy, J. Biophys. and Biochem. Cytology, 1, 7, № 1, 27—30, 1960.
5. Fukami A., Experiment concerning replica preparation method (II), On a new rapid and reliable positive replica process (filmy replica system), J. Electron Microscopy, 4, № 1, 274—278, 1955.
6. Honjo S., A study of some primitive Neoschwagerina by a new serial section technique, J.tFac. Sci. Hokkaido Univ., ser. 4, 10, № 3, 457—470, 1960.
7. ffonjo S., New serial micropeel technique, Kansas Geol. Survey Bull., № 165, pt. 6 1—16, 1963.
8. Resting R. V., A peel technique for ostracod carapaces and structures revealed in Ribbardin lacrimosa (Swartz and Oriel), Nat. Hist. Mus. Univ. Michigan Bull., 14, № 4, 27—40, 1957.
9. Rohm and Hass Company, Special Products Department, Embedding specimens in methacrylate resins, Rohm and Hass Company Technical Series SP 46, 1—10, 1960.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ ОТДЕЛЬНЫХ МИКРОИСКОПАЕМЫХ НА ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ АЦЕТАТНЫХ ПЛЕНКАХ
А. Мартинссон
Университет в Упсала, Швеция
Me эпические и химические методы, обычно используемые для разрушения глинистых или песчанистых проб с микроископаемыми, имеют ряд явных недостатков. Например, во многих палеозойских пробах микроископаемые оказываются расколотыми вдоль мелких трещин на раковинах. Поэтому часто бывает легче выбрать иголкой одино чные неповрежденные экземпляры,
в значительной степени закрытые породой, чем очистить и сконцентрировать их путем химической или механической обработки, тем более что ни ту, ни другую методику нельзя применить к отдельному экземпляру, не повредив его.
Даже очень мелкие ископаемые известковистые формы можно отпрепарировать надлежащим образом, используя обычную швейную иглу. Препарирование идет значительно легче, если ископаемое погружено в воду. Экземпляр должен быть прочно закреплен на временной подставке с помощью вещества, от которого его можно отделить без труда так, чтобы не осталось никаких следов прикрепления, затрудняющих его опыление и фотографирование. Наиболее подходящим веществом является клей ацетилцеллюлозного типа. Такие клеящие вещества, в состав которых входят несколько отличные по составу растворители, продаются в большинстве стран. Подходящий для подобной операции клей, изготовляемый Клэрре и К° (Стокгольм), экспортируется под названием КК-33 (в Скандинавии его называют клеем Карлсона).
Дно эмбриональной чашки типа солонки, предпочтительно из черного стекла, покрывается тонкой клеевой пленкой. Даже если это клей для склеивания стекла, тонкая пленка такого вещества, помещенная на гладкую стеклянную поверхность, обычно отделяется от нее при погружении в воду. Чтобы воспрепятствовать этому, клей следует растирать по стеклу пальцем, пока он не затвердеет. Еще одна маленькая капелька того же клея помещается на эту пленку и разглаживается до необходимой толщины. Если экземпляр быстро опустить в жидкий клей до того, как его поверхность начнет высыхать, исследователь будет располагать по крайней мере минутой времени, чтобы ориентировать его должным образом.
Препарату дают подсохнуть по крайней мере в течение десяти минут. Можно использовать различные способы, чтобы увеличить прочность прикрепления образца. Например, можно окружить его стенками или складками клея или протянуть «клеевые нити», склеенные с пленкой основания, образующиеся в результате добавления капельки ацетона, через те места раковины, которые ни с чем не соприкасаются в процессе обработки.
Потом образец покрывается водой. Тончайшая швейная игла затачивается и закрепляется на удобной рукоятке. Пользуясь этим инструментом, сравнительно легко удалить с поверхности раковины карбонатные частицы: их не выскребают, к ним неоднократно прикасаются. Иглу рекомендуется держать в постоянном движении так, чтобы она касалась образца только в момент поворота. Рискованно касаться иглой тонкой раковины, тонкого шипа или других хрупких структур.
Ископаемые формы, лишенные хрупких выростов, можно чистить тонкими соболиными кисточками; некоторые можно чистить даже кисточками, волоски которых укорочены до нескольких миллиметров. Мелкие отделившиеся частицы, осевшие на образце и затрудняющие дальнейшее препарирование, можно легко удалить струйкой воды из пипетки или шприца.
После завершения препарирования, в процессе которого может неоднократно появиться необходимость демонтировать образец и снова поместить его на предметное стекло, чтобы очистить со всех сторон, ацетилцеллюлоза растворяется и полностью смывается ацетоном. После этого ископаемое можно закрепить тем же самым клеем на покровном стекле, покрыть его и сфотографировать (несложное препарирование может осуществляться и непосредственно на предметном стекле, погруженном в соответствующий сосуд).
В тех случаях, однако, когда нам не удается найти раковину без единой трещинки, вполне возможно, что она развалится на части после того, как ее вычистили со всех сторон и порода уже не скрепляет между собой отдельные обломки. Для того чтобы спасти такой экземпляр, необходимо приме
нить два различных клея: один — используемый при препарировании, второй — растворимый в воде, например трагакант. Перед снятием образца с ацетатной пленки его верхнюю поверхность покрывают тонкой пленкой трагаканта. После этого образец можно освободить от клея с помощью ацетона, переложить и сфотографировать снизу, смонтировав на предметном стекле с помощью ацетилцеллюлозного клея. Если не успели сфотографировать верхнюю поверхность экземпляра до того, как он рассыпался на кусочки, процедуру можно повторить, хотя и с меньшим успехом, в обратной последовательности. После удаления раковины с предметного стекла с помощью ацетона части створок, не покрытые трагакантом, прикрываются тонкой пленкой целлюлозного клея, растворенного в ацетоне. После высыхания этой пленки образец помещают в воду: там растворяется пленка трагаканта, которую надо как следует смыть. Раковину снова можно монтировать на предметное стекло, используя трагакант. Оба типа клея медленно растворяются, и их скрепляющая сила ослабевает под воздействием спирта, тем не менее спирт можно использовать для быстрого промывания объекта перед покрытием его пленкой.
Описанная здесь методика применялась к палеозойским известковым микроископаемым, особенно к остракодам, размеры которых не превышали 350 мк, хотя длина большинства препарированных объектов составляла 1—2 мм. Использованные инструменты показаны на фиг. 1. На фиг. 2 дан схематический рисунок микроископаемого, закрепленного в эмбриональной чашке. На фиг. 3 представлено, как именно выглядит в конечном итоге объект, очищенный по вышеописанной методике.
Фиг. 1. Пабор инструментов для препарировки микропскопаемых на целлюлозно-аце-татных пленках.
В эмбриональной чашке, сделанной из толстого черного стекла, располагаются слева направо: пипетка» две кисточки из верблюжьей шерсти с укороченными волосками, кисточка с волосками обычной длины и подкожный шприц.
Ф и г. 2. Закрепление объекта в эмбриональной чашке.
Сосуд такого типа достаточно тяжел для надежного закрепления ископаемой формы при препарировании.
Игла в держателе
Вода
Игла
Эмбриональная чашка
Объект
Капля ацетат целлюлозного клея Пленка ацетат целлюлозы
Ф л г. 3. Разные этапы препарирования створки раковины остракоды Beyrichia (Beyrichia} dactyloscopica Martinsson, силур, Мульде, о. Готланд.
Сверху слева: экземпляр, покрытый обломками мергеля и мелкими осколками раковин. Снизу слева-тот же экземпляр после удаления прилипших обломков и осколков. Частицы, расположенные ближе к поверхности раковины, сцементированы более прочно, чем остальные. Сверху справа: тот же экземпляр, перевернутый и заново смонтированный для удаления частиц, заполняющих полость створки. Снизу справа: объект после препарирования, покрытый пленкой хлористого аммония. Пленка скрывает и задний план фотографии, тонкую пленочку ацетилцеллюлозы на предметном стекле, не зачерненную искусственно на этой фотографии. Без ретуши, х20.
Этот метод первоначально был описан Мартипссоном [2]. Для предохранения объекта от повреждений, возможных при ручном препарировании, можно, вероятно, использовать прибор типа пантографа, описанный Кеслин-гом [1] для погруженных в иммерсионную жидкость объектов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Kesling R. V., An instrument for cleaning small fossils, Contr. Mus. Paleontology, University of Michigan, 11, № 10, 193—199, 2 pls, 1954.
2. Martinsson A., Ostracods of the family Beyrichiidae from the Silurail Silurian of Gotland, Publ. Paleont. Inst. Univ. Uppsala, № 41, Geol. Inst. Univ. Uppsala Bull., 41, 1—369, 203 figs, 1962.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ И ПРЕПАРИРОВАНИЯ ФОРАМИНИФЕР
Ж. Гофкер
Гаага, Нидерланды
Г':\1.г.\ил сухих раковин, форамиггифер обычно оказываются
неудовлетворительными. Тонкие структуры, такие, как поры и апертурные губы, можно успешно исследовать только в жидкой среде. Гофкер выяснил 14—6], что касторовое масло (масло, полученное из семян Rhicinus) является хорошей средой для этой цели. Оно быстро проникает в заполненные воздухом поры и внутренние полости, а при более длительном контакте адсорбирует пузырьки воздуха. Коэффициент преломления масла достаточно низкий, поэтому более тонкие структуры остаются легкоразличимыми, однако раковина при этом оказывается хорошо просветленной, что облегчает изучение внутренних структур. Касторовое масло легко растворяется в ксилоле, так что после обработки раковину можно монтировать на сухих предметных стеклах. Более того, так как касторовое масло смешивается с канадским бальзамом, раковины, первоначально обработанные касторовым маслом, можно потом монтировать па предметные стекла для хранения или для получения срезов. Касторовое масло не испаряется и сохраняется в жидком состоянии по меньшей мере в течение 20 лет. Таким образом, помещенные в него раковины (без покровного стекла) можно изучить и через некоторое время, следует лишь предохранить их от пыли.
Поскольку вязкость касторового масла низкая, погруженные в него раковины часто не удается сохранять в нужном положении при изучении и зарисовывании. Поэтому приходится использовать следующую методику. Капелька растворенного канадского бальзама вносится в касторовое масло. Так как касторовое масло «отнимает» растворитель от бальзама, капля затвердевает в течение 10 мин. Этого достаточно, чтобы смонтировать маленькие раковины в любом нужном положении на канадском бальзаме. В конечном итоге бальзам оказывается растворенным в касторовом масле.
ПОЛУЧЕНИЕ СРЕЗОВ РАКОВИН МЕЛКИХ ФОРАМИНИФЕР
Пп один новый вид фораминифер не может быть выделен на основании только внешнего строения раковины. Известно много случаев, когда виды относили не к тому роду, к которому следовало, так как автор, описавший виды, не изучил внутреннего строения раковины.
Изготовить срезы раковин мелких фораминифер нетрудно [4]. Обычно достаточно иметь два среза: продольный и поперечный. Поперечный срез должен проходить через начальную камеру. Раковину подогревают на стекле вместе с маленьким кусочком сухого канадского бальзама. Для этой цели •бальзам помещают в открытую бутылочку, пока он не застынет. Маленькие кусочки извлекают из бутылочки тупым ножом. Подогревание лучше всего производить электрическим нагревателем при температуре около 150 °C. Как только на предметном стекле начнется кипение, его помещают под микроскоп. При этом используется деревянная прокладка, чтобы бальзам не застывал слишком быстро. Потом раковину ориентируют нужным образом, и канадский бальзам застывает.
Для получения шлифов маленьких раковин автор использовал небольшой кусочек тонкого золенгофенского мела, пропитанного касторовым маслом [6], которое не сразу растворяет твердый канадский бальзам. Если бы вместо масла была использована вода, это сделало бы шлифующие движения слишком резкими. Раковина пришлифовывается рукой в нужной плоскости, потом препарат тщательно просушивают мягкой тряпочкой. Бальзам разогревается (но не до точки кипения), а затем под микроскопом раковину переворачивают в бальзаме так, чтобы пришлифованная сторона оказалась внизу. После охлаждения бальзама раковину снова пришлифовывают, пока не получат тонкий шлиф. Масло, использованное в процессе шлифовки, надо удалять, иначе оно растворит бальзам в течение нескольких дней. В результате осторожного подогревания предметного стекла удаляются царапины па поверхности бальзама. Под конец срез заливают жидким бальзамом и покрывают покровным стеклом.
ПОЛУЧЕНИЕ ШЛИФОВ РАКОВИН КРУПНЫХ ФОРАМИНИФЕР
Когда надо получить поперечные срезы через начальную камеру, в центре раковины ставят точку тушью. Раковину сошлифовывают почти до плоскости, в которой располагается точка. Во время шлифования раковину держат между пальцами в нужном положении и прижимают к вращающемуся кругу из тонкозернистого карборунда. Пришлифованная поверхность потом дошлифовывается на плоском, очень тонкозернистом карборунде. Таким путем можно обрабатывать как известковистые, так и агглютинирующие раковины. В дальнейшем раковина закрепляется на предметном стекле, как это описывалось в предыдущем параграфе, и пришлифовывается ее вторая сторона, опять почти до точки, нанесенной тушью. Затем раковину рукой шлифуют на тонкозернистом карборунде (смазанном касторовым маслом) до тех пор, пока пятнышко туши не появится на шлифе. Далее предметное стекло сушат мягкой тряпочкой, перевертывают раковину и пришлифовывают первую сторону до того момента, когда появится пятнышко туши. После этого шлиф можно рассматривать в проходящем свете под микроскопом. Часто начальная камера уже просвечивает сквозь сечение. Шлифование продолжается до тех пор, пока не будет получен поперечный срез начальной камеры. Шлиф снова переворачивают в подогретом канадском бальзаме, используя деревянную дощечку в качестве подставки, и шлифование продолжается с другой стороны, пока шлиф не станет достаточно тонким. Следует осторожно прижать перевернутый шлиф к стеклу, чтобы пузырьки воздуха не мешали его изучать. Если появляется необходимость перевернуть срез,
который уже слишком тонок, чтобы его можно было перевернуть иглой, нагревают препарат (предварительно осушив на нем масло) вместе с другим стеклом, на которое помещен маленький кусочек бальзама. Как только бальзам начнет кипеть, стекло, где находится срез, переворачивают в наклонное положение над новым предметным стеклом, в результате шлиф соскальзывает вниз на новое стекло неповрежденным [3].
ЗАРИСОВКА СЕРИИ СЕЧЕНИЙ
Внутренние структуры раковин, часто весьма сложные, нельзя изучить просматривая лишь один шлиф. Необходимо изготовить несколько последовательных сечений. Раковина пришлифовывается как обычно, по через определенные промежутки срезы зарисовываются. Рисунки делают на бумаге при большом увеличении, используя микроскоп и проходящий свет (4]. Изображается только поверхность сечения, причем каждый рисунок располагается в определенном месте по отношению к какому-нибудь заметному объекту, находящемуся в канадском бальзаме. Последующие пришлифовки могут охватывать всю раковину или только часть ее. Готовые изображения, тщательно пронумерованные, потом перерисовываются на стеклянные пластинки, подготовленные для этого. Вначале их очищают спиртом и высушивают. Потом очень слабый раствор канадского бальзама в ксилоле наносится па одну сторону каждой пластинки. При этом используется чистая кисточка для рисования. После просыхания пластинки на ней легко рисовать тушью. В конечном результате мы получаем серию срезов на стеклянных пластинках, которые при расположении их в строгой последовательности и при условии ориентации по отношению к вышеупомянутому объекту, заключенному в бальзам, дают возможность ознакомиться с внутренней структурой раковины [6]. Стеклянные пластинки можно удалить, чтобы заглянуть внутрь любой отдельной камеры раковины. Такая методика дает превосходные результаты [5].
ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМ КАНАЛОВ В РАКОВИНАХ ФОРАМИНИФЕР
У многих Rotaliida (особенно у Elphidium, Streblus, Calcarina) и Num-mulitida (таких, как Operculina Heterosteglna, Siderolites) между двойными стенками перегородок имеются каналы. Их трудно наблюдать. Также трудно наблюдать и изучать внутреннюю структуру сложных камер, ориентацию фораменов и направление столонов в пределах раковины и между камерами. Гофкер разработал удачный метод для изучения этих особенностей заполненных воздухом раковин как ископаемых, так и современных форм. Этот метод с хорошими результатами применяли также Умбгроув, Воган и многие другие исследователи.
Маленькие раковины можно обрабатывать целыми, но более крупные раковины лучше пришлифовывать до тех пор, пока пе получится шлиф, но пе слишком тонкой. Раковину или срез помещают на затвердевший канадский бальзам и осторожно подогревают. Потом объект помещают на предметное стекло и пришлифовывают (в качестве смазки используется вода), пока не будет удалена достаточно большая часть известковой стенки раковины. После этого шлиф погружают в чашку Петри, наполненную 5%-ным раствором уксусной кислоты приблизительно на 24 ч или же до тех пор, пока не растворится вся раковина. Затем шлиф можно рассматривать при большом увеличении в воде или глицерине. Все поры, столоны и камеры отчетливо видны. Одни исследователи пользуются окрашенными бальзамами (например, с добавкой темно-коричневого костяного масла), тогда как другие предпочитают прозрачный бальзам.
Если заменить канадский бальзам парафином с точкой плавления около 80 °C, тоже получатся хорошие результаты. Однако парафин несколько более хрупкий, чем бальзам, и менее прозрачный [3].
ВЫДЕЛЕНИЕ ФОРАМИНИФЕР ИЗ ОБРАЗЦОВ ПУТЕМ ДЕКАНТАЦИИ
Образцы песчаников, мергелей и мягких известняков часто содержат многочисленные планктонные фораминиферы. При использовании обычных методов отмывки на ситах большинство этих раковин, особенно если они были заполнены воздухом, оказываются раздавленными и уносятся потоком воды. Так. например, ранние исследователи считали, что в отложениях стратотипа датского яруса Дании раковинки планктонных фораминифер весьма немногочисленны. Применение метода декантации позволило установить, что 50—90% всех фораминифер датских отложений составляют очень мелкие планктонные фораминиферы.
Использовалась следующая методика извлечения форм с тонкостенными раковинами [7]. Смоченные в воде образцы измельчают в каменной ступке деревянным вращающимся пестиком. Затем измельченную массу погружают в воду в плоской сливной чашке, которую осторожно встряхивают. Воду молочного цвета сливают в бронзовое ситечко с мельчайшими ячейками и осторожно просеивают (в очень большом количестве воды), пока не исчезнут все самые мелкие частицы. Надо проявлять осторожность, чтобы не слить материал, опустившийся на дно чашки. Процесс встряхивания и сливания повторяется неоднократно. Удивительно, какое большое количество форм с тонкой раковинкой обнаруживается на сите при высыхании. Материал, остающийся па дне чашки, содержит более крупные и более толстостенные раковины. Сцеженный материал после высыхания может и дальше рассортировываться на наборе сухих сит.
В некоторых случаях большое количество материала, не имеющего никакого отношения к фораминиферам, оказывается на сите. Фораминиферы можно выделить из него следующим образом. Стеклянный цилиндр высотой около 40 см заполняют холодной водой и высушенный материал с сита быстро помещают в воду. Через 2 или 3 с всплывший материал нужно слить в алюминиевую чашку. После того как он опустится на дно чашки, воду осторожно сливают. Затем весь процесс можно повторить: спова наполнить цилиндр водой, погрузить туда материал и снова слить всплывшую часть. Материал, отделенный таким образом, в основном будет состоять из заполненных воздухом раковинок мелких тонкостенных фораминифер (а также закрытых раковинок остракод, которые потом без труда можно раскрыть в касторовом масле). Остаток, осевший на дно сливной чашки, состоит главным образом из не представляющих интереса зерен песка и известковых частиц.
С помощью такой методики задача разделения фораминифер, которая обычно занимает много времени, может быть разрешена за полчаса. Более того, образцы, которые при применении иной методики сочли бы бедными фораминиферами, могут оказаться содержащими богатую и разнообразную фауну. Мелкие планктонные фораминиферы, а также мелкие Buliminidae, Polymorphinidae и тонкостенные Nonionidae часто сохраняются в большом количестве. Кроме того, с помощью этой методики можно отделить первично отложенные формы от переотложенных экземпляров. Автохтонные экземпляры часто оказываются заполненными воздухом и всплывают, в то время как переотложенные экземпляры, обычно заполненные мелом или глауконитом, остаются на дне сливной чашки или цилиндра.
Эта методика оказалась особенно полезной при изучении глауконитовых и кварцевых песков, как правило заключающих скудную фауну. Описанная методика имеет также несомненные преимущества по сравнению с?дорогим и поглощающим массу времени методом отбора с помощью тяже-дой жидкости.
СПИСОК ЛИТЕРАТУТЫ
1. Hofker J.. The Formaminifera of the Siboga Expedition, I’art J. Tinoporidae. Rotaliidae, Nummulitidae, Amphestiginidae, Monograph IV, Uitkomsten op Zoologisch. Botanist!), Oceanographisch en Geologisch Gebied, verz. in Ned. Oost-Indie 1899- 1900, Siboga 11. M. Tydemant G. F., Max Weber Lieder der Expeditie, 1—78, pls 1—38, 1927.
2. Hofker J., The Foraminifera of the Siboga Expedition, Part II. Families Astrorhizidae, Rhizamminidae, Rheophacidae, Anomalinidae, Peneroplidae, with an introduction to the life-cycle of the foraminifera, Monograph IVa, Uitkomsten op Zoologisch, Botanisch, Oceanographisch en Geologisch Gebied, verz. in Ned. Oost-Indie 1899—1900, Siboga II. M. Tydeman Lt. G. F-, Max Weber Lieder der Expeditie, 78—170, pls 38—64, 1930.
3. Hofker J., On Foraminifera from the Upper Senonian of South Limburg (Maesttichtian), Inst. Royal Sci. Nat. Belgique, Mem. 112, 1—69, 23 figs, 1949.
4. Hofker J., The Foraminifera of the Siboga Expedition, Part III, Ordo Dentata, Sub-ordi-nes Protoforaminata, Biforaminata, Deuteroforaminata, Monograph IVa, Uikomsten on Zoologisch, Botanisch, Oceanographisch en Geologisch Gebied, verz. in Ned. Oost-Indie 1899—1900, Siboga H. M., Tydeman Lt. G. F., Max Weber Lieder der Expeditie. sit -4-+ 513, figs 348, 1951.
5. Hofker J., Foraminifera Dentata, Foraminifera of Santa Cruz and Thatch-Islands Vir-ginia-Archipelago West-Indies, Univ. Zool. Mus., Copenhagen. Skr., 15, 1—237, 21 diagrams, 35 pls, 1956.
6. Hofker J., Foraminiferen der Oberkreide von Nordwestdeutschland und Holland, Geol. Landesamt., Beihefte Geol. Jahrb., № 27, 464, 1—495, 1957.
7. Hofker J., Planktonic foraminifera in the Danian of Denmark, Contrib. Cushman Found. Foram. Res. Contr., 11, pt. 3, 73—86, 5 tables, 38 figs, 1960.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ И ОТБОР МЕЛКИХ ИСКОПАЕМЫХ
Дж. У. Кениг
Геологическая служба штата Миссури, Ролла
Мелкие остатки ископаемых беспозвоночных — зубы рыб, конодонты склериты голотурий, колонии мшанок, микроскопические части скелета некоторых крипоидей, раковины фораминифер и остракод, наконец, юные раковипы брахиопод и гастропод редко можно увидеть в поле. Необходимо большое терпение, чтобы довести дело до конца, так как, прежде чем выяснится, содержит ли данный образец микроископаемые, он должен пройти полный цикл технической обработки. Размеры образцов, которые подлежат отбору, зависят от характера предстоящего исследования и наличия времени. Образец, занимающий большую хозяйственную сумку, требует много времени и труда для технической обработки, что не всегда оправдывается количеством и разнообразием извлеченной фауны. Обычно крупные образцы отбираются лишь для полного детального палеонтологического изучения слоев, заведомо содержащих фауну. При рекогносцировочном изучении вполне достаточно количество породы, заполняющее обычный мешочек для образцов и требующее гораздо меньше времени на техническую обработку.
Вначале образцы несколько раз промывают в воде и сливают взмученный осадок, пока они не очистятся от органогенного детрита, глины и других посторонних частиц. Затем образцы погружают на несколько часов в крепкий раствор едкого кали при комнатной температуре или медленно кипятят на горячей плите. После этого производят тщательное отмучивание, и полученную массу сушат на горячей плите. Практика показала, что тигель или
поддоп, в которых производится просушивание, не следует помещать непосредственно на горячую плиту, иначе масса может растрескаться и разлететься по всему помещению. Подобный способ обработки требует большой затраты времени. Поэтому разработан ускоренный способ обработки, который успешно может применяться к небольшим образцам. Сначала образец промывается с целью устранения посторонних частиц. Затем он помещается на сито, покрывается достаточным количеством едкого кали и замачивается водой. Сито устанавливается на вибрирующую часть грохота с отключенным молотком. Затем грохот включается. Обычно для полной очистки образцов достаточно двухчасовой работы прибора. Можно не опасаться повреждения фауны, поскольку порода обращается в илистую массу, защищающую окаменелости. После вибропроцесса масса промывается, при этом глина легко удаляется и заключенные в массе мелкие окаменелости обычно полностью очищаются.
Просушенные окаменелости просеивают через набор сит. Обычно применяются сита пяти калибров (10, 18, 35, 60 и 120 меш) с поддоном. Различные остатки задерживаются на разных ситах. Например, большинство микро-криноидей остается на ситах 35 и 60 меш, хотя при их отборе проверять необходимо все фракции. Средний диаметр экземпляров обычно около 1 мм. После просеивания полученные фракции помещают в небольшие стеклянные сосуды или мешочки из манильской пеньки.
Методика отбора органических остатков может быть самой различной. Целесообразно применять лоток размером 5 X 7,5 см с дном, покрытым куском темно-синего стекла. Ту или иную фракцию высыпают на лоток небольшими порциями, слоем толщиной в одно зерно. Зерна располагаются в несколько рядов с помощью небольшой «мотыжки», сделанной из листа пластика и закрепленной на конце ручки складного ножа. Зерна легко перемещаются по стеклу и не пристают к пластиковой «мотыжке», что позволяет легко расположить их рядами. Поместив лоток под бинокуляр, производят отбор, просматривая один ряд за другим. Этот способ устраняет возможность пропуска фауны и сокращает время отбора. Продуктивность работы может быть самой различной: можно найти несколько экземпляров в течение часа, можно обнаружить единственный экземпляр в целом образце и, наконец, можно вообще ничего не найти.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА МИКРОИСКОПАЕМЫХ С ПОМОЩЬЮ ШПРИЦА И ВАКУУМНОГО НАСОСА
У. Г. CmaiiHMeitej)
«Шелл-ойл-компани», Бейкерсфилд, Калифорния
Шприц с вакуумным насосом используется для быстрого отбора микроископаемых и мелких частиц из дезинтегрированных образцов. Такой способ отбора раковин из промытого осадка, как правило, более эффективен, нежели отбор с помощью сортировальной иглы или кисточки из верблюжьей шерсти. Этим способом могут также отбираться и другие мелкие частицы, например зерна минералов.
4,7-мм пластиковый шланг
Электрический переключатель
Соединительный гибкий резиновый шланг
Сменный вибратор
Регулятор вакуума
Резиновый шланг
Всасывающий вентиль
Вакуумный насос для аквариума Мотор переменного тока , 3 Вт
Пластмассовая трубка
Ф и г. 1. Узел вакуумного насоса.
Звука -поглотитель
Вата
Резиновый шланг /
Отверстие для выхода Узел вакуумной иглы воздуха
Соединителен
Ручка со вставленным сетчатым фильтром резиновый шлс внешним
Ф и г. 2. Узел вакуумной вглы
КОНСТРУКЦИЯ
На фиг. 1 и 2 показаны вакуумный насос, отсасывающая трубка и игла, используемые в комплекте прибора. Ниже следует инструкция по его сборке.
У стройство иглы. Сточите фланец втулки иглы для подкожных инъекций. Высверлите втулку, которая крепит иглу, сверлом 1,7 мм. Вытащите иглу и рассверлите отверстие втулки до 1,6 мм. Затем снова вставьте иглу во втулку так, чтобы она выступала тыльной стороной на 6,3 мм из втулки. Заполните втулку припоем, отрежьте часть иглы до длины 35 мм и заточите ее кончик под углом 40°.
Камера-ловушка с клапаном. Клапан и камера-ловушка сделаны из 6,35-мм алюминиевой трубки длиной 38,1 мм и внутренним диаметром 5,5 мм. Просверлите 2,38-мм отверстие на расстоянии 19 мм от торца трубки. Плотно пригоните алюминиевую заглушку с петелькой в это отверстие. Втулка иглы надевается на нижний конец трубки и образует отсасывающий узел (игла — клапан — ловушка).
Ручка со вставленным сетчатым фильтром (экраном). На торец алюминиевой трубки длиной 77,8 мм, внешним диаметром 5,5 мм и внутренним 4,7 мм надевается фильтрующее (экранное) устройство, которое состоит из сетчатого фильтра 200 меш из нержавеющей стали такой формы, чтобы его можно было поместить на 6,3-мм сегмент 1,6-мм трубки. Натяните отрезок трубки диаметром 3,2 мм на лепестки фильтра, плотно охватывающие трубку диаметром 1,6 мм. Натяните на другой конец трубки кусок резинового шланга (внешним диаметром 6,3 мм) длиной 5 см для соединения с пластмассовой трубкой 4,7, мм, которая в свою очередь соединяет вакуумный насос с отбирающим устройством. Игла с клапаном и камерой-ловушкой надевается на ручку с укрепленным на ее торце фильтром. Плотно соедините оба узла, зажав плоскогубцами внешнюю трубку и вращая внутреннюю.
Вакуумный насос. Можно использовать в качестве вакуумного насоса аквариумные аэраторы. Они включаются в сеть переменного тока напряжением 115 В. Аэраторы работают бесшумно и продолжительное время без перегрева. Величина разрежения может регулироваться вращением винта на днище прибора. Вертикальный разрез такого прибора показан на фиг. 1. Он был превращен в вакуумный насос после удаления плоского воздуховсасывающего фильтра и помещения вместо него пластикового ниппеля. Герметичность соединения достигается с помощью пластикового цемента. Отрезок резинового шланга внешним диаметром 6,3 мм и длиной 5 см соединяет ниппель с пластиковой 4,7-мм трубкой. Электрический переключатель соединяется с насосом кабеля, заключенным для надежности в свинцовую изоляцию.
Иглы для подкожных инъекций. Использовались иглы для подкожных инъекций внутренним диаметром от 2 до 0,3 мм. Наиболее употребительна игла внутренним диаметром 1 мм, так как микроископаемые, которые проходят через сито 40 меш, могут быть отобраны этой иглой. Окончательная форма придается игле с помощью точильного камня и мелкозернистой наждачной бумаги.
ПРИМЕНЕНИЕ
Подготовка проб. Отмытую пробу (порошок) просейте через сито 40— 100 меш. Фракцию 40—100 меш насыпьте в продолговатую кучку на поверхности сортировочной пластинки. Лезвием бритвы отделите тонкую полоску в 3 мм (или меньше) и подвиньте отделенный материал к центру столика. Постучите по краю столика, чтобы материал равномерно распределился по поверхности пластинки слоем толщиной в одно зерно. Другой прием под-
Фиг. 3. Отбор раковин микроископасмых с помощью вакуумной иглы.
готовки пробы для отбора состоит в следующем. Материал распределяется по нескольким тонким полоскам так, чтобы между ними было расстояние, достаточное для работы. Совсем не обязательно просеивать образцы, но все же рекомендуется использовать сито из предосторожности.
Отбор раковин. Включите насос и проследите, чтобы кран, перекрывающий воздух, был закрыт на 3/4. Если вакуум слишком высок, ненужный материал будет засасываться в иглу даже с открытым клапапом. Держите иглу так, как держали бы карандаш или отборочную иглу (фиг. 3). Теперь просмотрите материал, выбирая раковины острием иглы. Когда нужно достать раковину, положите указательный палец на клапанное отверстие, расположенное на нижней части ручки. Таким образом создается вакуум и раковина втягивается через иглу и наполненную припоем втулку иглы внутрь алюминиевой трубки. Сетчатый фильтр 200 меш с прикрепленным с обратной стороны кусочком ваты предотвращает попадание раковин и других мелких частиц в насос.
Важно поместить раковину в чистое место, чтобы исключить попадание нежелательного материала. Сетчатый фильтр подбирается следующим образом. Если нужно отобрать материал размером 40 меш, следует использовать иглы диаметром 2 мм. Для отбора раковин размером 100—200 меш применяются иглы диаметром менее 1 мм. Иглы взаимозаменяемы. В некоторых случаях можно заменить на той же ручке весь отсасывающий узел (игла — клапап — ловушка).
Перенос раковин в камеру. Чтобы поместить отобранные раковины в камеру, нужно отсоединить ловушку от ручки и перевернуть ее над открытой палеонтологической камерой (фиг. 4). Затем следует тщательно прочистить втулку иглы кисточкой, чтобы удалить все раковины. Для исключения потерь раковин при переносе положите камеру на небольшой лист бумаги и подберите потом с него те раковины, которые не попадут в камеру.
Ф и г. 4. Перенесение отобранных раковин из ловушки вакуумной иглы в микропалеонтологическую камеру.
Дополнительная сортировка. Пока не появится навык, неминуемо будет отбираться и детрит. Его можно быстро удалить дополнительной сортировкой отобранного материала с помощью вакуума. Если отсортировываются крупные частицы при наличии значительного числа экземпляров разных видов, они также могут быть разделены вакуумной иглой. Затем в обычном порядке экземпляры отобранных видов с помощью верблюжьей кисточки и трагаканта закрепляются па дне камеры.
Чистка иглы. Ловушка для раковин и внутренняя часть держателя могут быть прочищены струей сжатого воздуха. Чтобы прочистить иглу, можнд использовать проволоку № 21. Фильтр 200 меш очищают легкими ударами кисточки.
выводы
Когда пужно отделить большое число раковип от постороннего материала, можно сэкономить много времени, используя специальную иглу с вакуум-насосом. С этим инструментом просто работать. Он дешев, его легко собрать и вычистить. Преимущества вакуумной иглы состоят в следующем: 1) нет необходимости менять фокусировку микроскопа после того, как образец засасывается в ловушку; таким образом экономится время и оберегается зрение; 2) опа исключает необходимость вертикального и горизонтального перемещения отдельных раковип, совершаемого при обычном отборе, что при неоднократном повторении требует много времени; 3) при использовании вакуумной иглы совершается только одно перемещение каждого экземпляра; 4) устройство имеет надежную камеру-ловушку, собирающую раковипы; 5) отбор этим способом не требует смачивания и смазывания.
УСТАНОВКА АБРАЗИВНЫХ ДИСКОВ
Р. А. Левандовски
Геологическая служба США, Вашингтон
Установка абразивных дисков на породорежущей пиле не представляет особой сложности, однако значительное число дорогостоящих дисков разрушается от неправильной посадки их на шпиндель. Абразивный диск насаживается на тщательно выверенный шпиндель с минимально возможным боем на конце.
Диаметр отверстия диска должен обязательно соответствовать диаметру шпинделя. Посадка диска на вал с применением усилия совершенно недопустима, так как это может явиться причиной возникновения горизонтальных (боковых) вибраций алмазного диска, которые будут постоянно нарушать точность его установки. В случае посадки вала с усилием карборундовый диск может дать трещины в нескольких местах в момент его насадки. Посадка абразивного диска на вал с зазором также повлечет его поломку, так как диск будет вращаться эксцентрично и разрушаться во время его касания породы. Эксцентрично вращающийся алмазный диск будет вонзаться в породу, деформироваться, работать с заеданием или останавливаться, возможны даже захваты породы и нарушение его крепления.
Для предохранения абразивных дисков от поломок и деформаций их следует устанавливать на двух равных по диаметру металлических втулках, по одной с каждой стороны. Втулки в сборе должны быть соосны, обеспечивая точное вращение абразивного диска после посадки его на шпиндель. Диаметр втулок для тонких карборундовых дисков составляет около *73, а для алмазных дисков — около диаметра диска.
Перед установкой абразивный диск следует осмотреть, чтобы по заводской маркировке определить сторону, прилегающую к наружной стенке втулки, и другую, с которой крепится гайка. На некоторых дисках направление их вращения показано стрелкой. При отсутствии каких-либо особых условий заводская марка ставится обычно на наружной стороне. Указание направления вращения не имеет значения для карборундовых дисков, но является обязательным для алмазных дисков. Способ заполнения бороздок диска алмазным порошком оказывает влияние па профиль сечения его обода, эффективность резания и продолжительность его службы. Если абразивный диск установлен с обратной стороны, сечение его лезвия увеличивается, а резание затрудняется. Если наружная сторона диска не обозначена, она должна быть определена и маркирована краской или отмечена алмазным карандашом, для того чтобы в дальнейшем применять изложенный способ установки.
Когда абразивный диск посажен должным образом на шпиндель, его следует закрепить гайкой при помощи гаечного ключа. Если затяжка недостаточна, диск может во время работы соскочить и нанести оператору ранение. Если затяжка слишком велика, карборундовые диски могут растрескиваться от сжатия, а алмазные диски будут деформироваться и их режущие лезвия в процессе работы будут испытывать вибрации.
Необходимо осмотреть резьбу на валу, чтобы убедиться в отсутствии па пей абразивного песка, ржавчины и воды. Изредка резьбу следует смазывать легким маслом.
ЦЕНТРИФУГА КАК ПРИБОР ДЛЯ ОТБОРА ФОРАМИНИФЕР
3. М. Арнольд
Палеонтологический музей Калифорнийского университета, Беркли
Успех в изучении (фораминифер часто зависит от эффективности применяемых методов, умелого использования специальной аппаратуры и материалов. имеющихся в распоряжении исследователя. Биолог или палеонтолог. желающий паилучшим образом исследовать ныне живущие фораминиферы. обычно приходит к выводу, что необходимые для этого технические приемы наиболее эффективны лишь при комбинированном использовании достижении биологии II палеонтологии. Обсуждаемая ниже методика — продукт подобного слияния смежных научных дисциплин. Хотя эти методы разработаны в мпкропалеоитологни, некоторые из них будут полезны также и при изучении других групп ископаемых.
Все палеонтологи, а особенно те. кто хочет изучать современные фора-миипферы, должны хорошо представить себе роль центрифуги в обычных биологических исследованиях, которые ведут протозоологи и микробиологи. В процессе работы с центрифугой наиболее часто сталкиваются с проблемой сохранения всех экземпляров фораминифер при замене жидкости, в которую они погружены. Центрифуги, обычно поступающие в палеонтологические п биологические лаборатории, пе предназначены для условий, с которыми сталкивается исследователь фораминифер. Они слишком велики для эффективной обработки небольших количеств материала. К тому же часто невозможно избежать потерь экземпляров, если пе принимать специальных мер предосторожности против этой опасности, связанной с применением обычпой протозоологической или микропалеонтологической техники. Описанные здесь аппаратура и методы разрабатывались для того, чтобы можно было обращаться с любым количеством экземпляров — от одного до тысячи — быстро, эффективно и без потерь, особенно если нужно сохранить каждый микроскопический экземпляр во время сложной процедуры смены жидкостей, например при исследованиях чистых линий в культуре популяций. Фораминиферы пз-.за своих размеров и удельного веса обычно сравнительно быстро осаждаются в жидкостях, используемых биологами. По этой причине сила, приводящая в движение центрифугу с форамипиферами, пе должна быть большой. Описанные ниже две маленькие центрифуги недороги и эффективно дополняют стандартные лабораторные приборы (для 15-мл пробирок) и фактически вытесняют их из более топких операций.
Первая из центрифуг (фиг. 1) вращается с помощью мотора в 1/20 л. с., связанного с пластмассовой головкой па 10 пробирок, помещенной в четырехсотграммовую банку из-под кофе. Стеклянные центрифужные пробирки, легко изготовляемые в каждой лаборатории, имеют объем 0,2 мл и удерживаются на месте латунными кольцевыми цапфами, из которых их нельзя извлечь до конца полного обмена жидкостями. Жидкости удаляются при помощи вакуумной пипетки, которая механически опускается через отверстие в крышке кожуха центрифуги; наблюдение за пей ведется через пластмассовое стекло, дающее возможность осматривать освещенную изнутри центрифугу. Такая конструкция позволяет безопасно удалить жидкость из малого количества концентрата после центрифугирования. Для лучшей сохранности
всех экземпляров при замене жидкостей в небольших партиях с ценным научным материалом введены два дополнительных усовершенствования: 1) центрифуга. которую можно использовать для работы под микроскопом; 2) сменная оболочка (для образцов в пробирке топ или иной центрифуги), которая
Фиг. 1. Центрифуга п аппарат для смены жидкостей.
может стать постоянной оболочкой или сосудом для фораминифер и подвергаться той же самой процедуре обработки (например, разрезанию для изготовления шлифов), как и фораминиферы.
Вторая маленькая центрифуга изображена па фиг. 2, а. Она снабжена мотором напряжением 27 В и может быть установлена между металлическими отливками столика бинокуляра па месте снятого стеклянного круга. Основные части прибора следующие: 1) тяжелое основание для устойчивости; 2) маломощный мотор с изменяемой скоростью; 3) головка из пластмассы, несущая четыре вращающихся кольца; 4) пластмассовые диски, в которых отлиты конические углубления, имеющие емкость от 0.1 до 0.01 мл и менее; 5) металлический или пластмассовый кожух, служащий для защиты и одновременно предохраняющий прибор от пыли; 6) реостат для регулирования скорости мотора с ножным управлением. В основание, выточенное из латуни, помещается вся нижняя половина мотора. Латунные кольца, удерживающие пластмассовые диски и образцы, имеют тяжелое удлиненное основание, эффективно перемещающее свой центр тяжести ниже точки вращения и гарантирующее нормальный режим в процессе работы; если этим удлинением пренебречь, пластмассовые диски будут выброшены из чашек. Диски, отлитые из черного непрозрачного полиэтилена, должны быть сконструированы таким образом, чтобы эффективно выполнять свою задачу. При конструировании этих отливок особое внимание следует уделять размерам и объему обрабатываемых образцов и объему требуемой для работы жидкости. Простой прием, заключающийся в изготовлении нескольких грубых макетов дисков из модельной глины, поможет сберечь дорогостоящее время работы в мастер-
Ф п г. 2.
а — минроцентрифу! а; б — латунный сердечник для формования вкладыша из агара б центрифужной пробирке; в —- подставка, используемая для формования вкладыша из sirapa, на которой видны латунные сердечники, помещенные внутрь центрифужных пробирок.
ской, так как макеты легко подвергаются испытанию и переделке до по луче-ния оптимальных объемных соотношений, которые можно переводить в отливку.
Форму лучше всего делать из латуни, так как этот металл хорошо сохраняет тепло, необходимое для процесса отливки. Отшлифованный латунный диск с короткой осью, которая может зажиматься в патроне, используется для перекрытия отливки в течение всей операции сжатия. При этом пресс создает источник давления. Любые виды термопластиков подходят для отливки дисков, но полиэтилен наиболее пригоден для этой цели вследствие его химической и биологической инертности. Выброшенные изделия из нейтрального полиэтилена легко собрать повсюду, как дома, так и в лаборатории, они могут быть расплавлены паяльной лампой и окрашены порошкообразным древесным углем, после чего полиэтилен прессуется в толстые листы между горячими пластинами металла. Из этих листов вырезаются диски, диаметр и толщина которых несколько превышают размеры модельных дисков. Эти заранее подготовленные диски вставляют в формы, нагревают до плавления пластика и подвергают давлению до заполнения и закрытия формы. После охлаждения на воздухе или в воде форма открывается, диск готов к употреблению.
Важное дополнение к любой из описанных выше центрифуг — специальный вкладыш или прокладка из агара па центрифужных пробирках и дисках. Вкладыши для пробирок (фиг. 2, б) формуются па месте вокруг металлического сердечника. Эту операцию облегчает специальная подставка для формовки (фиг. 2, в). Вкладыши для дисков изготовляют, помещая в них каплю расплавленного агара, застывающего в углублениях диска, и затем формуют полость в заготовке из агара нагретой стеклянной палочкой с кончиком соответствующей формы.
Когда вкладыши установлены па место, образцы, закапанные в них пипеткой, могут пройти через сложную последовательность жидкостей. Но в итоге они сжаты до небольшого объема и, если необходимо, запечатаны внутри твердого кубика агара, из которого позднее можно изготовить серию сечений или подвергнуть другим специальным методам обработки с гораздо большей легкостью, чем если иметь дело со свободными раковинами.
ВАКУУМНЫЙ НАГРЕВАТЕЛЬ ДЛЯ ПРОПИТЫВАНИЯ МИКРОИСКОПАЕМЫХ
3. М. Арнольд
Палеонтологический музей Калифорнийского университета, Беркли
Вакуумный нагреватель (фиг. 1) предназначен для пропитывания раковин фораминифер или других микроископаемых синтетическими смолами, что обычно предшествует их шлифованию. С его помощью нагревается, а затем кипятится небольшое количество жидкости, в которую помещаются маленькие образцы породы, содержащие пыльцу, диатомеи или другие микро-ископаемые. Нагреватель настолько мал по своим размерам, что позволяет
Ф и г. 1. Вакуумный нагреватель для пропитывания мнкроископаемых (дополнительные чашки для образцов хранятся па основании нагревателя.)
успешно проводить все необходимые операции и наблюдения под бинокуляром. Стоимость прибора невелика, и обращение с ним несложно.
Латунный корпус нагревателя представляет собой куб размером 2,5 см3 с отверстием в центре диаметром и глубиной 18 мм. На двух смежных боковых плоскостях корпуса сверлятся два резьбовых отверстия диаметром 9,5 мм, одно для присоединения ниппеля вакуумной линии длиной 25 мм, другое для трубки длиной 125 мм, в которой находится нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой спираль диаметром 12,5 см из нихромовой проволоки 0,75 мм, питаемой от трансформатора 1—3 В. Спираль крепится специальными винтами к гнездам, имеющимся на концах двух латунных проводов. В процессе работы нагревательный элемент может быть легко спят с корпуса, если отвернуть трубку, через которую протянуты концы проводов. Провода изолируются специальным электрозащитным цементом или керамическими изоляторами из затвердевшей керамической глины, обработанной на токарном станке и подвергнутой затем обжигу. Для достижения необходимого вакуума в наружном конце трубки в качестве
т
уплотнителя применяется сургуч, устойчивый при высоких температурах, или наносится толстый слой упомянутого электрозащитного цемента. Нагревательная камера покрыта сверху толстым стеклянным диском, помещенным па кольцо, которое плотно пригнано в пазу, расположенном вокруг отверстия.
Тигли, выточенные из латуни, свободно вставляются в петлю спирали нагревателя и служат сосудом для раковин фораминифер или других организмов, которые должны пропитываться термопластичной смолой под вакуумом. Небольшие колбы, изготовленные из обычных или пирексовых трубок, подлежат замене, если в них производится нагрев агрессивных жидкостей.
МАГНИТНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ КОНОДОНТОВ
II. Э. Доу
«Мартнп-Мариетта-кориорейши». Тоника, Канзас
Вещества различным образом реагируют на действие магнитного поля. Вид магнетизма, проявляемого тем или иным веществом, зависит от проницаемости (точнее, магнитной проницаемости, равной отношению магнитной индукции к напряженности магнитного поля). Проницаемость большинства веществ лишь немногим отличается от единицы. По величине проницаемости вещества подразделяются па три основные группы: ферромагнетики — с большой проницаемостью, диамагнетики — с проницаемостью, немного меньшей единицы, парамагнетики—с проницаемостью, чуть большей единицы. В магнитном ноле ферромагнитные и парамагнитные вещества перемещаются из области более слабого поля в область более сильного, а диамагнитные минералы передвигаются в обратном направлении.
В осадочных породах встречается множество минералов, каждый из которых имеет собственную величину магнитной восприимчивости. Проблема разделения практически сводится к определению этой величины для основных составляющих данного осадка.
Пзодинамический магнитный сепаратор фирмы «Франц», успешно использовавшийся для разделения конодонтов, состоит из мощного электромагнита с реостатом для регулирования напряжения поля; вибрирующего наклонного желоба из немагнитного материала, через который пропускаются минералы, подлежащие разделению; регулируемого вибратора, служащего для контроля вибрации желоба; подающей воронки с регулируемой скоростью подачи материала; двух немагнитных сборных емкостей и устройства для точной установки переднего и бокового наклонов магнита.
Образцы, поступающие на желоб, подвергаются воздействию магнитного поля, напряженность которого максимальна с левой и минимальна с правой стороны желоба. По мере движения частиц по наклону действие магнитного поля направляет их по траекториям, зависящим от их магнитной восприимчивости. «Делитель», расположенный в центре желоба, направляет разделенные фракции в сборные емкости. Внешняя (левая) емкость принимает более магиитоактивные фракции разделяемого вещества.
МЕТОДИКА
Осадок измельчается, насколько это возможно при использовании обычных растворов кислот и методов промывки. Кипячение и мойка с химическими дефлоккуляторами, такими, как сода, удаляют большинство тонких глинистых частиц, которые присутствуют в осадке и затрудняют процесс разделения. Пылевидные частицы также ухудшают сепарацию. Поскольку лучшие результаты достигаются для осадков с одинаковыми размерами частиц. образец должен быть тщательно просеян.
После того как осадок промыт и высушен, его следует изучить под микроскопом для диагностики преобладающих минералов, которые и определяют установки прибора при первом прохождении через сепаратор. Для
Ф и г. 1. Различные положения желоба магнитного сепаратора.
А — положительный боковой наклон; Б — передний наклон.
контроля эффективности сепарации после разделения в сепараторе магнитную и немагнитную фракции необходимо снова исследовать под микроскопом.
Осадок, содержащий заметные количества лимонита, следует пропустить через сепаратор при величине передних наклонов 20—25°, боковых наклонов 10—15°, токе 1—1,3 А, установке вибратора 4,0 и средней скорости подачи (фиг. 1). При очень высоком содержании лимонита рекомендуется разделение образца при токе 1,0 А, затем, отдельно,— немагнитной фракции — при токе 1,3 А. Это предотвращает агрегацию и засорение желоба в процессе сепарации. Вышеописанное разделение приводит к обеднению магнитной фракции и скоплению конодонтов на немагнитной стороне. Концентрация конодонтов па немагнитной стороне определяет необходимость дальнейшего разделения. Так как на этой стадии большинство немагнитных пород содержит преимущественно кварц и/или доломит, разделение этой фракции будет детально рассмотрено ниже.
Если порода представляет собой глинистый сланец зеленого или красного оттенка, то первое разделение следует производить при переднем наклоне 10—15° и боковом наклоне 5—15°, максимальной величине тока, умеренно быстрой подаче и установке вибратора 4,0. Если при разделении образца при более высоком значении бокового наклона (10—15°) часть вещества уходит в немагнитную фракцию, то эту часть нужно подвергнуть повторному разделению при более низких установках бокового наклона (2—5°).
После одного или двух первых разделений немагнитную фракцию следует вновь пропустить через сепаратор при другой установке для дальнейшей концентрации конодонтов. Если немагнитная фракция представляет -собой главным образом доломит, можно использовать следующие установки:
передний наклон 10°, боковой наклон 2°, ток 0,9 А, положение вибратора 2.5—3.0 и медленную подачу. Конодонты будут оставаться па магпптпой стороне, так как они пе столь диамагнитны, как кварц. При небольших количествах железистых вкраплений па поверхности кварца приходится для обеспечения падежного разделения многократно повторять операцию. Для таких случаев могут быть рекомендованы следующие установки прибора: передний наклон 25°, боковой 10°, максимальное значение тока, положение вибратора 4,0 и максимальная подача для отделения более магнитной фракции.
Образцы, состоящие в основном из доломита, должны быть пропущены через сепаратор при переднем наклоне 10°, боковом наклоне 2е, установке вибратора 2,5—3, максимальном токе и очень медленной подаче. Поскольку в большинстве доломитов относительно велика доля осадка по сравнению с числом конодонтов, желательно повторное пропускание магнитной и немагнитной фракций в отдельности.
Часто при первом разделении сепарируется большая часть наиболее магнитного материала без сколько-нибудь заметного отделения конодонтов. Если конодонты все же встречаются на магнитной стороне, это свидетельствует о том, что материал подавался слишком быстро или величина переднего наклона была слишком велика. При уменьшении или полном отключении тока до завершения первого разделения конодонты также будут концентрироваться в магнитной фракции. При слишком большом токе и слишком быстрой подаче магнитный материал, обычно отделяющийся при первом прохождении, может попасть в немагнитную фракцию. Большая величина тока приводит к агрегации сильно магнитных веществ и засорению желоба с магнитной стороны; при этом как магнитные, так и немагнитные зерна попадают в немагнитную фракцию.
Для дальнейшего обогащения конодонтами после первоначального разделения немагнитную фракцию пропускают через прибор при предписываемых установках, зависящих от типа минералогического состава материала. Для некоторых образцов достаточно одного прохождения, для других требуется несколько. Число прохождений определяется только литологией осадка и требуемой степенью разделения. Часто вместе с разделенными фракциями собирается топкая пыль. В этих случаях прибегают к сухому просеиванию.
Здесь следует заметить, что под магнитной фракцией понимается та, которая при данной установке прибора движется к внешнему (левому) пазу прибора. В общем случае при каждой установке прибора будут магнитная и немагнитная фракции. На первых стадиях разделения немагнитная фракция может содержать парамагнетики и диамагнетики, но, по-видимому, не ферромагнетики. По мере увеличения степени разделения немагнитная фракция становится в основном, если не полностью, диамагнитной.
Опыт, полученный после работы с несколькими образцами, обычно позволяет оператору за один-два цикла разделения сконцентрировать большинство конодонтов в немагнитной фракции. Вместе с конодонтами в ней чаще всего будут присутствовать кварц и доломит. В некоторых породах конодонты столь обильны, что уже после первого разделения отпадает необходимость в дальнейшей переработке.
ДИАПАЗОН РАЗДЕЛЕНИЯ ДЛЯ КВАРЦА, ДОЛОМИТА II КОНОДОНТОВ
Во время эксперимента, имевшего целью определение силы тока и наклонов желоба, необходимых для оптимального разделения конодонтов через сепаратор, было пропущено несколько граммов предварительно сконцентрированных конодонтов. После опытов было установлено, что почти все конодонты отделяются за одно прохождение при переднем наклоне 10°, боковом
наклоне 2°, установке тока 1,5 А, вибратора — 2,5 и медленной подаче. Однако на немагнитной стороне конодонты появлялись при токе 1,0 А.
На установках, дающих максимальное отделение конодонтов, доломит остается в магнитной фракции. Это вполне естественно, так как при петрографическом изучении доломитов отмечается довольно устойчивая связь железа с кристаллической решеткой доломита. В зависимости от содержания железа меняется и магнитная восприимчивость доломитов. Тем не мепее при указанных выше установках прибор обычно хорошо работает. При разделении доломитизированных отложений следует использовать максимальные значения тока, ио если прибор долго работает при предельно больших значениях тока, катушки нагреваются и ток падает. Поэтому, если аппарат используется в течение значительного времени, необходимо либо поместить его в прохладном месте, либо использовать вентилятор для охлаждения катушек. Для увеличения тока па выходе нужно иметь небольшой трансформатор.
Па нижних значениях диапазона разделения конодонтов в ту же фракцию попадает и кварц. При переднем наклоне 10°, боковом наклоне 2', установке вибратора 2,5 и медленной подаче конодонты начинают перемещаться к немагнитной стороне при величине тока 1 А, а кварц — при 0.75 А. по в значительных количествах — лишь при достижении 0,9 А. При этом значении большая часть кварца движется к немагнитной стороне. При повышении этой величины (0,9 А) конодонты перемещаются вместо с кварцем п смешиваются с ним. Поэтому желательно разделять фракции, содержащие коподопты, несколько раз, удаляя при каждом прохождении часть кварца. Разделение затрудняется и при наличии па кварцевых зернах лимонита. Однако, если лимонита па кварце много, такой кварц можно легко направить в магнитную фракцию, используя передний наклон 10—15°. положительный боковой наклон 1—2°, максимальный ток. установку вибратора 2,5 и медленную подачу.
Возможно, что для других типов пород будут более удобны установки прибора, отличные от описанных. Это легко определить па самых первых этапах работы. Тем не мепее, ио-видимому, могут быть использованы установки. указанные для сепарации доломита, кварца и конодонтов.
Изменяя установки при первоначальном разделении, следует иметь в виду, что уменьшение переднего наклона, скорости подачи материала и установки вибратора увеличивает время действия магнитного поляна частицы. вызывая тем самым более полное разделение, особенно для слабомагпит-пых минералов. Вибратор следует устанавливать в такое положение, чтобы частицы слегка подпрыгивали, двигаясь вниз по скату, а не скользили по нему. Другой фактор, который необходимо принимать во внимание, заключается в том, что по мере уменьшения бокового наклона частицы с наименьшим парамагнетизмом будут перемещаться к магнитной стороне.
ПРИМЕНЕНИЕ ВИБРОИНСТРУМЕНТА ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕПАРИРОВАНИЯ ИСКОПАЕМЫХ
Р. Л. Робинсон
Университет штата Юта, Солт-Лейк-Сити
Виброинструмент является прибором, который действует при помощи вибрации специальной иглы. Виброинструмент показан на фиг. 1, А.
ДЕЙСТВИЕ ВИБРОИНСТРУМЕНТА
Наладка прибора проста и не занимает много времени.
Длина хода иглы определяется регулятором хода (фиг. 1, Д). Затягивание регулятора уменьшает длину хода, а ослабление увеличивает (до максимального, равного ^к,1 мм). Как правило, длинный ход наиболее эффективен
Ф н г. 1. Виброинструмент для механического препарирования ископаемых.
А — схема виброинструмента; Б — стержень для закрепления зубоврачебного долота или патефонной иглы; В — воздушный шланг и наконечник, прикрепленные к виброинструменту.
для грубого препарирования крупных ископаемых, в то время как установка короткого хода необходима для препарирования мелких и хрупких ископаемых.
Мягкость вибрации контролируется регулятором синхронизации (фигура 1, Д). Его нужно открывать или закрывать до тех пор, пока прибор не будет издавать ровное и мягкое гудение.
Рабочая игла закрепляется в патроне виброинструмента.
СПЕЦИАЛЬНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ
Для механического препарирования различных макроископаемых наиболее эффективно применять иглы. К прибору обычно прилагается набор игл. Кроме того, иглы (фиг. 1, Б) могут быть изготовлены из стержня из твердой стали или латуни и заточенного зубоврачебного долота или патефонной иглы. Диаметр металлического стержня 5,5 мм, длина 19 мм. На одном из торцов стержня просверлите отверстие глубиной 9,5 мм и диаметром, достаточным для помещения зубоврачебного долота или патефонной иглы. Просверлите второе отверстие на стержне, отступив приблизительно 4,7 мм от торца. Нарежьте резьбу в этом отверстии, чтобы можно было использовать установочный винт для закрепления долота или иглы.
Для очищения образца от пыли и мелких частиц вмещающей породы
| во время препарирования к виброинструменту можно присоединить воздуш-
пый шланг. Дешевым и эффективным источником сжатого воздуха может служить небольшой аквариумный аэратор, к которому присоединяется отрезок гибкой пластиковой трубки. Трубка завершается наконечником, сделанным из куска медной или алюминиевой трубки длиной 12—15 см. Наконечнии изогнут по верхнему контуру виброипструмепта (фиг. 1, В) и крепится па нем с помощью клейкой ленты.
ПРИМЕНЕНИЕ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ИНСТРУМЕНТОВ
На начальной стадии препарирования перед использованием внбро-инструмента иногда приходится применять другие инструменты. С помощью триммера можно получить куски необходимого размера и удалить большое количество вмещающей породы. Затем основную массу вмещающей породы удаляют с помощью шлифовального станка; порода оставляется лишь там, где ее будут снимать виброинструментом. На начальной и конечной стадиях удаления вмещающей породы применяют дополнительно пилы для горных пород, молотки, зубила и иглы различных размеров. Использование некоторых из этих инструментов рассматривается в других разделах настоящей книги.
ПРИМЕНЕНИЕ ВИБРОИНСТРУМЕНТА
После того как основная масса вмещающей породы удалена, образец кладется под микроскоп с малым увеличением и оставшаяся вмещающая порода удаляется виброинструментом. Для получения наилучших результатов прибор нужно держать так, чтобы вибрирующая игла была перпендикулярна удаляемой поверхности. Начав с края обнаженной поверхности экземпляра, вмещающую породу постепенно отслаивают до тех пор, пока не обнажится вся поверхность. Неожиданные изменения в конфигурации поверхности могут быть причиной того, что исследователь случайно отобьет или отколет кусочек ископаемого. Терпение, навык и знание морфологии ископаемого, которое извлекается, помогут избежать таких случайностей.
Несколько простых приемов увеличивают скорость, точность и удобство препарирования ископаемых виброинструментом. Особое внимание следует обратить на правильность заточки иглы, так как в этом случае увеличиваются скорость резания и точность препарирования хрупких или мелких структур. Иглы легко затачиваются на вращающемся шлифовальном диске или оселке. Точность и устойчивость могут быть достигнуты, если рука, держащая прибор, опирается на жесткое основание, а кончик вытянутого пальца той же руки придерживает патрон прибора.
Обычно производится значительный шум, если прибор используется для препарирования ископаемых, помещенных па каменное основание, металлический столик микроскопа или па стол. Шум уменьшается, если образец поместить на небольшую наполненную песком матерчатую подушку.
Если раковина или панцирь ископаемого сильно выветрены или же слабо держатся на внутреннем ядре, то при обработке с помощью вибрации они будут расслаиваться. Иногда можно предотвратить это с помощью капли альвара, растворенного в ацетоне или бензоле и впущенного между раковиной и внутренним ядром. Ацетон или бензол испарится, а альвар сцементирует раковину и внутреннее ядро. Однако необходимо позаботиться, чтобы раствор пе проник между раковиной и наружной породой, иначе препарирование ископаемого будет затруднено.
Очень трудно, почти невозможно очистить образец с орнаментированной поверхности так, чтобы не повредить орнамента. Хорошие результаты иногда достигаются при удалении вмещающей породы острой иглой, помещенной в виброинструмент, и последующем получении позитивного латексного или пластикового отпечатка.
Виброипструмепт успешно применяется для препарирования ископаемых, заключенных в различные горные породы, за исключением кремнистых пород с прочным цементом. Часто только экспериментально можно определить, поддается ли данная вмещающая порода удалению с помощью вибро-ипструмента.
ТРИММЕРЫ
Д'. Г. Т>опке
Геологический факультет Техасского университета, Остин
Триммеры — приборы для раздробления и раскалывания горных пород в лабораторных условиях.
В настоящее время широко используются два типа триммеров, принципиально различающиеся по механизму, при помощи которого к породе прикладывается давление. Триммеры, в которых давление на породу создается системой винтов, получили, вероятно, наибольшее распространение, поскольку фирмы, занимающиеся поставкой геологического оборудования, продают их уже многие годы. Появившиеся недавно гидравлические, приводимые в действие при помощи рычага триммеры доказали свои преимущества при работе с особо твердыми породами. В триммерах обоих типов направленное вниз давление прикладывается к горизонтальному брусу, двигающемуся вдоль двух вертикальных колонн. На этом брусе укрепляется клиновидное лезвие острием вниз. Непосредственно под этим лезвием на основании триммера укреплено аналогичное лезвие острием вверх. Приложив направленное вниз давление к верхнему зубу, можно легко расколоть образец, помещенный между лезвиями, вдоль плоскости, приблизительно параллельной лезвиям.
Так как большое количество триммеров было изготовлено местными инструментальными заводами по индивидуальным проектам, оба типа представлены механизмами, сильно различающимися по размерам, создаваемому давлению и удобству использования. Оба типа триммеров обладают следующими основными техническими данными.
После нескольких попыток оператор должен научиться легко обрабатывать образцы любых пород. Мягкие глинистые и песчанистые породы легко раскалываются, при этом дробления почти не происходит. Однако прочные, крепкие метаморфизованные и изверженные породы, окремненные и кремнистые образования, а также многие карбонатные породы требуют для разламывания больших усилий. При раскалывании таких пород обычно разлетается «дождь» осколков. Для работы с подобными образцами оператор должен защищать свои глаза, надевая защитные очки или пластиковую защитную маску. Прилегающие пластиковые защитные очки или пластиковые маски позволяют держаться вблизи триммера и смелее его использовать.
Некоторые операторы, обрабатывая большие и/или необычно крепкие образцы, пытаются использовать рычаги или удлиненные рукоятки, чтобы приложить к образцу повышенное усилие. Так как правильно сконструированный триммер обладает рычажной системой, достаточной для создания усилия, приближающегося к пределу прочности механизма, использование дополнительных рычагов для увеличения усилия недопустимо. Плохо закаленные или слишком перекаленные лезвия триммера могут очень быстро
Винтовые триммеры Гидравлические рычажные триммеры
Вертикальный шаг. Ограничивается длиной вертикальных направляющих и винта; обычно 10—17,5 см. (Диаметр впита должен увеличиваться с длиной) Вертикальный шаг. Ограничивается длнпог направляющих и ходом поршня, обычш от 10 до 12,5 см. (Гидравлические поршне вые устройства, отличные от рычажного могут обеспечить большой вертикальны! ход)
Горизонтальный шаг. Ограничивается расстоянием между направляющими и прочностью станины, обычно около 30 см Горизонтальный шаг. Тот же, что и дл> винтового триммера
Максимальное давление. Жестко ограни чикается конструкцией резьбы винта и прочностью винтовой втулки, при помощи которой колесо или рычаг передвигает винт, а также силой оператора Максимальное давление. Ограничиваете! мощностью гидравлического домкрата i прочностью Конструкции. Наиболее чаете используются домкраты па давление 1 и 12 т. Могут применяться гидравлически! поршневые устройства большей мощноси
Удобство применения. Позволяет точно контролировать работу и «чувствовать» характер породы. Предпочтителен для заключительных п тонких работ Удобства применения. Требует меныпи: усилий и может создавать большее давле ние. Может быть модифицирован с прп менением электромотора и передачи «ше стерня — зубчатая рейка» для грубой вер тикалыюй установки лезвия и/или электро мотора с гидравлическим насосом, чт обеспечит быстрое движение по вертикал]
изнашиваться или становиться опасно хрупкими, что может добавить оскол ки стали к «дождю» осколков породы (при работе с твердыми породами) Лезвия должны регулярно осматриваться для определения износа и выкра шивания и при необходимости заменяться или закаливаться умелым меха ником.
Поверхности образцов расколотых или раздробленных метаморфизован ных пород могут находиться под острым углом к плоскости раскола породы Иногда необходимо сделать несколько параллельных разломов под прямьи углом к нужной плоскости раскола, чтобы создать поверхности, к которы? лезвия смогут прижиматься без соскальзывания.
Если это невозможно, такие поверхности могут быть созданы при помопц молотка или камень может быть расколот при помощи молотка и зубила Чтобы срезать поверхности, расположенные под острыми углами, и создат: упорные поверхности для лезвий триммера, можно использовать шлифоваль ный круг. Если образец породы имеет только одну грань, перпендикулярнуг плоскости раскола, удобно использовать маленькую железную наковальни с плоским верхом, сконструированную так, чтобы накрывать нижнее лезвие Закаленная стальная треугольная призма, помещенная на эту наковальню образует нижнее режущее лезвие, которое можно помещать в любом желае мом положении по отношению к верхнему лезвию.
При работе с большими и особенно крепкими образцами можно исполь зовать пластические свойства породы. Если увеличивать давление медлен» или шаг за шагом, с остановками после каждого увеличения усилия, пород, может поддаться пластически, из-за «усталости», при усилии меньшем, чет ее прочность на сдвиг. Большие блоки, подверженные длительному высоком; давлению, иногда раскалывались через несколько минут.
Острота лезвий триммера должна поддерживаться в пределах практично сти. Частое затачивание лезвия позволяет быстро осуществлять необходимы
операции и тем самым предотвращать перегрев, приводящий к отпуску лезвия. Кроме того, острые лезвия обеспечивают лучший контроль положения плоскости раскола, дают лучшую поверхность образца и требуют меньшего усилия для раскалывания камня. Некоторые операторы используют для тонкой работы дополнительный, особо острый комплект лезвий.
Винтовые триммеры следует время от времени смазывать и очищать резьбу от прилипающего песка. Скользящие поверхности обоих типов триммеров необходимо при необходимости слегка смазывать. Гидравлические домкраты нужно доливать, проверяя герметичность пробок, если лезвия триммера перестают доходить одно до другого.
ПРЕПАРИРОВАНИЕ МЕЛКИХ ОКАМЕНЕЛОСТЕЙ| ПРИ ПОМОЩИ МИНИАТЮРНОГО
ВОЗДУШНО-АБРАЗИВНОГО АППАРАТА
Г. Ф. Штюкер, М. Дж. Галуша, М. If. Маккенна
Амерпкански&^Музей естествознания, Нью-Йорк
В последнее время для удаления породы с мелких образцов стал применяться миниатюрный воздушно-абразивный аппарат [1]. «Уайт-компани» выпускает серийный воздушно-абразивный аппарат, который столь же подходит для препарирования ископаемых, как и для гравировки на стали, стекле и твердых пластиках. Этот аппарат создает взвесь мелких частиц абразива в быстро движущейся струе газа. Струя газа выпускается через сопло на обрабатываемую поверхность со скоростью, достаточной для ее разрушения. В опытных руках такой аппарат позволяет проводить препарирование даже таких образцов, обработка которых без него часто была бы просто невозможной. Воздушно-абразивный аппарат стал одним из самых ценных инструментов палеонтологической лаборатории.
Очень существен правильный выбор абразива. Размер зерен зависит от вида выполняемой работы: удаление вмещающей породы, выявление тонких деталей строения, зачистка площадок для последующей обработки кислотой и т. д. Следует также принимать во внимание твердость как вмещающей породы, так и окаменелости. Самый грубый из используемых абразивов — окись алюминия, размолотая в порошок с частицами порядка 50 мк в диаметре. Это промышленный порошок № 3, используемый для предварительного удаления породы и очень быстрого разрезания твердых пород. Порошок № 1 (окись алюминия с зернами 27 мк) имеет более обширную область применения и особенно эффективен при работе с умеренно твердыми породами. Тонкая работа, такая, как удаление вмещающей породы или предохранительной пленки с зубов, или)работа с костями и раковинами, топкими как бумага, требует промышленного порошка № 2 (кальций-магниевый карбонат). Особенно тонкие кости можно обрабатывать порошком №4 (бикарбонат натрия).
Контейнер с абразивом устанавливается на вибраторе, который поддерживает порошок в состоянии постоянного движения. Частицы порошка ссыпаются через перфорированное дно контейнера в расположенную ниже смесительную камеру. Изменяя интенсивность вибрации, можно регулировать поступление абразива в смесительную камеру, где частицы смешиваются
с просушенной сжатой углекислотой или хорошо просушенным воздухом, подаваемым в аппарат под контролируемым давлением. Эта смесь затем подводится через эластичную трубку к соплу из карбида вольфрама. Из сопла смесь выбрасывается со скоростью около 330 м/с. Есть два главных типа сопловых наконечников. Один, с круглым отверстием 0.45 мм в диаметре, используется для большей части работ; другой, с прямоугольным отверстием 0,15 X 1,5 мм, используется для специальных работ, в том числе для точного резания. Каждый из этих типов сопел присоединяется к рукоятке при помощи шарового шарнира, позволяющего для большего удобства в работе свободно поворачивать сопло. Количество используемого абразива и силу, с которой он выталкивается, нужно регулировать, учитывая вид препарируемого материала. Избыток абразива, а также излишнее давление могут разрушить образец в течение секунд. Сила, с которой зерна абразива ударяются в образец, определяется давлением газа. Обычно давление газа бывает около 100 атм, но для особенно тонких работ его можно уменьшить приблизительно до 30 атм. Количество абразива, выпускаемого из сопла, регулируется при помощи педали. При нормальной работе расходуется около 10 г абразива в 1 мин.
Ни одна из описанных методик не может быть универсальной, так как препарирование каждого образца представляет отдельную проблему, но твердые породы обычно обрабатываются быстрее пластичных, которые поглощают силу ударов зерен абразива. Аппарат работает лучше всего с теми породами, которые исключают возможность применения других методов. Однако он неудовлетворителен в случае пород с изменяющейся плотностью. На породах такого типа образуются углубления и трещины, и частицы абразива, проникая через мелкие щели, могут повредить экземпляр.
Чтобы сделать разрез или глубокий надрез, нужно держать наконечник близко к образцу и двигать его вперед и назад. Чем ближе наконечник к образцу, тем глубже разрез. «Пульверизаторная» методика, полезная при поисках скрытых частей окаменелости, для удаления очень тонких слоев породы и для очистки гладких поверхностей, состоит в том, что сопло держат на некотором расстоянии от образца и передвигают над обрабатываемой поверхностью вращательными движениями.
Если работа производится в герметичной камере, оборудованной системой отсоса, то частицы абразива и породы удаляются эффективно. Удобна камера со стороной приблизительно 0,6—0,7 м и глубиной 0,3 м. Образцы помещаются внутрь камеры через боковую дверцу. Операции над ними производятся через два отверстия, снабженные рукавами с перчатками. Съемное стекло закрывает верх камеры и позволяет оператору следить за своей работой. Для уменьшения расходов на замену стекла при его помутнении можно применять непрозрачную крышку камеры с маленьким окошком, сделанным из покровного стекла обычного диапозитива. Циклоптический микроскоп (например, микроскоп спенсеровской циклоптической серии № 59 Американской оптической компании), снабженный апохроматическим объективом с увеличением 0,5 и большим рабочим расстоянием, позволяет проводить микроскопическое исследование образцов через стеклянное окпо на расстоянии приблизительно 20 см от объектива микроскопа.
Воздушно-абразивный аппарат имеет различные недостатки, из которых главный заключается в том, что детали, находящиеся в контакте с абразивом, изнашиваются и часто требуют ремонта. Однако это с избытком возмещается эффективностью, с какой тонкие окаменелости извлекаются из самых неподатливых пород. Вообще говоря, это устройство существенно уменьшает время препарирования, освобождая сотрудников лаборатории для других работ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Stucker G. F., Salvaging fossils by jet, Curatot, 4, № 4, 332—340, figs, 1—6, 1961-
МЕХАНИЧЕСКИЙ МАНИПУЛЯТОР
ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРЕПАРАТОВ С ДИАТОМЕЯМИ
В. В. .Горнардт
Калифорнийская Академия наук, Сан-Франциско
Механический манипулятор, применяемый для закрепления отдельных диатомей, был сконструирован доктором Даллас-Ганна в 1916 г. В свое время изготовлялись различные модели механических манипуляторов (некоторые из них производились для продажи), но нижеописанная конструкция — единственная модель, которую можно установить на столике микроскопа. Хотя этот манипулятор и является упрощенной моделью, он отнюдь не предназначен для замены сложной аппаратуры, используемой при проведении микроопераций и инъекции в биологии.
Многие специалисты по диатомеям придерживаются разделения диатомей в зависимости от назначения: для описания, иллюстрации и приготовления музейных образцов. Эта методика особенно важна при выборе голотипов и паратипов новых видов, так как она предоставляет возможность последующим исследователям легко и быстро найти интересующие их экземпляры. Обычно желательно закрепить только один экземпляр на препарате, если это типовой экземпляр; в остальных случаях группу экземпляров располагают последовательно на предметном стекле для наблюдения за их изменчивостью.
Другие исследователи работают исключительно с «насыпанными» препаратами, не пытаясь выделить из них отдельные экземпляры. На таких препаратах почти всегда находятся особи различных видов, обломки диатомей и некоторое количество детритового материала. В таких случаях желательно отмечать отдельные диатомеи по их положению в системе координат на предметном столике микроскопа или отдельно градуировать препарат. Если применявшаяся система опознавания диатомей утрачена (что может случиться по прошествии ряда лет), то интересующий экземпляр трудно найти на препарате.
Некоторые исследователи, работающие с «насыпанными» препаратами, используют имеющееся в продаже приспособление — так называемый объектив-маркер. Он имеет размеры стандартного объектива и вставляется в тубус микроскопа. Для нанесения окружности малого диаметра вокруг представляющей интерес диатомеи применяется небольшой алмазный резец. Алмаз укреплен на вертикальном стержне, положение которого фиксируется расположенным сбоку винтом. Стержень может перемещаться в вертикальном направлении под воздействием слабой цилиндрической пружины, находящейся в корпусе прибора.
Однако закрепление отдельных экземпляров на препаратах, предназначенных для длительного музейного хранения и каталогизации, отличается многими характерными особенностями. Поэтому здесь дается подробное описание механического манипулятора, а также инструкция по обращению с ним. Кроме того, следует упомянуть о существовании двух других моделей механического манипулятора, описание которых недавно опубликовано. С их помощью были изготовлены тысячи превосходных препаратов.
Отобранный материал предварительно должен быть тщательно очищен и сконцентрирован. Оптические и механические части микроскопа должны
Ф и г. 1. Механический манипулятор.
быть отъюстированы в соответствии с инструкцией, составленной Шиллабе-ром [1]. Отбор большинства экземпляров производится с помощью 16-мм объектива и окуляров от Х5 до X15. При отборе очень мелких видов следует применять 8-мм объектив.
Предварительно необходимо произвести подготовку предметных и покровных стекол и по крайней мере одного отобранного препарата. Около ста предметных и покровных стекол должны быть тщательно вычищены и закрыты от пыли. Целесообразно применять стандартные покровные стекла 10 мм в поперечнике и толщиной 0,17—0,19 мм. В центр каждого предметного стекла наносится небольшая капля канадского бальзама и сверху кладется покровное стекло. Наружная поверхность покровного стекла покрывается топким слоем слабого раствора трагаканта с помощью хирургической иглы, после чего предметное стекло необходимо просушить. Поместив предметное стекло па вращающийся столик микроскопа, тушью прочерчивают окружность диаметром около 3 мм, в середине которой впоследствии размещают препарируемые диатомеи.
Для исследований применяется микроскоп с 16.8 и 4-мм апохроматическими объективами и окулярами Гюйгенса Х5, х10и Х15, снабженными осветителем; согласно инструкции, составленной Шиллабером [1], при 16-мм объективе можно взять окуляр Х15 (это, конечно, зависит от размера отобранных для исследования диатомей).
1 [иже излагается инструкция по применению механического манипулятора (фиг. 1).
1. Закрепите механический манипулятор на предметном столике микроскопа на 1—2 ч, пользуясь винтом А.
2. Установите стеклянный стержень, фиксируя его в необходимом положении при помощи винта Б. Действуя осторожно, вытяните и изогните отрезок стеклянного стержня длиной 90 мм и диаметром 3 мм (см. вид сбоку). Изогнутая часть стержня имеет острие на конце, а прямолинейная — закругленные края. Острие стержня должно быть не слишком жестким, но п не слишком эластичным (упругим).
3. Сфокусируйте объектив микроскопа так, чтобы острие стержня находилось в центре его поля (оптической оси). Острие стержня должно почти касаться поверхности предметного стекла. Перемещение острия стеклянного стержня осуществляется при помощи двух винтов, вращаемых по часовой стрелке. Перемещение в горизонтальном направлении производится винтом В, который находится под воздействием цилиндрической пружины. Перемещение в вертикальном направлении осуществляется винтом Г, на который воздействует плоская стальная пружина. Винты В и Г снабжены мелкой резьбой и гайкой большого диаметра с накаткой. Поэтому при значительном повороте головки винта достигаются небольшие перемещения острия стеклянного стержня. Шарнирные соединения работают легко.
4. Выведите острие стержня из фокуса вверх, вращая винт Г по часовой стрелке.
5. Поместите препарат с насыпанными на него отобранными диатомеями на предметный столик в пределах поля микроскопа. Препарат можно считать подготовленным, если он разлинован и пронумерован в горизонтальном направлении с промежутками в 1 мм при длине линий 25 мм. Для приготовления этого препарата нагрейте предметное стекло размером 75 X 25 мм (выпуклой стороной вверх, если оно не плоское) и покройте его слоем воска. Прочно закрепите препарат на предметном столике микроскопа. Для нанесения линий па воске применяется специальное приспособление. Для этого необходимо прикрепить к объективу при помощи магнитной илц резиновой ленты кусочек стального стерженька с заостренным концом. Не обязательно, чтобы острие было абсолютно перпендикулярно плоскости предметного столика. Разлиновка производится движением препарата под стерженьком вперед и назад.
Острой иглой надпишите на концах линий цифровые обозначения небольших размеров. Лучше всего для этой цели использовать хирургический микроскоп. Покройте предметное стекло небольшим количеством плавиковой кислоты, оставив ее на стекле на 3 с. Промойте предметное стекло водой, а затем удалите воск. Поместите на разлинованную поверхность каплю тщательно очищенного и промытого материала, просушите в чистом от пыли сосуде в условиях комнатной пли умеренной температуры. Убедитесь в том, что температура не превышает точки кипения воды. Отбор следует производить без механического столика.
6. Держите левый край препарата левым указательным пальцем за один угол и большим пальцем той же руки за другой, а правый кран средним пальцем правой руки за один угол п большим пальцем той же руки за другой. Это дает возможность указательному пальцу правой руки свободно и легко оперировать винтами В и Г.
7. Определите местонахождение нужного вам экземпляра.
8. Поместите этот экземпляр в центр поля зрения микроскопа.
9. Поднимите экземпляр, медленно вращая винт Г против часовой стрелки до тех пор, пока острие стеклянного стержня не коснется слегка его края. Если диатомея прилипла к острию, подвигайте немного препарат в разные стороны, одновременно манипулируя впитом Г.
Для отбора крупных экземпляров острие стеклянного стержня следует поместить значительно ниже диатомеи. Чтобы перевернуть диатомею, поместите стеклянное острие под нее и медленно перемещайте препарат по направлению к острию стержня, вращая при этом винт Г. Находящиеся на поверхности диатомеи частицы пыли легко удаляются точной п тонкой манипуляцией острия стеклянного стержня. В том случае, когда диатомея прилипла к стеклянному острию, следует вращать винт Г по часовой стрелке, пока диатомея и острие не окажутся вне фокуса (полностью выйдут из фокуса).
10. Снимите препарат с предметного столика.
11. Поместите один из специально подго говлепных препаратов под микроскоп и отфо-куспруйте его па черное кольцо.
12. Вращайте вппт Г против часовой стрелки до тех пор, пока стеклянное острие с диатомеей на нем пе появится в фокусе.
13. Поместите диатомею внутри черного кольца на маленьком покровном стекле следующим образом. Когда диатомея и стеклянное острие появятся в фокусе, подвигайте слегка предметпое стекло и одновременно приведите диатомею в соприкосновение с поверхностью покровного стекла. В этот момент следует соблюдать чрезвычайную осторожность, особенно при очень медленном движении механического манипулятора и препарата, так как даже небольшие резкие толчки и сотрясения могут вызвать поломку стеклянного острия, потерю диатомеи или то и другое одновременно. Ориентируйте диатомею для изучения — исследуемая поверхность должна быть обращена вниз.
14. Чтобы вывести из фокуса острие стеклянного стержня, вращайте винт Г по часовой стрелке.
15. Осторожно передвиньте вперед предметное стекло вместе с покровным. Держите препарат горизонтально и слегка дуйте па него — влага от дыхания размягчит трагакант. Когда он высохнет, диатомея будет прочно закреплена на препарате. Заканчивая изготовление препарата, поместите маленькую каплю хиракса на чистое предметное стекло и поставьте его на горячую плиту (около 150 °C). Одновременно слегка нагрейте препарат с диатомеей. Снимите покровное стекло с прикрепленным экземпляром пинцетом. Переверните стекло и поместите на горячий хиракс. Изучаемая поверхность теперь будет обращена вверх. Прокипятите в течение секунды пли двух, затем снимите и остудите препарат. Наклейте этикетку.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
. Shillaber С- Р-, Photomicrography in theory and practice, New York, Wiley, 1—773, 1944.
ИЗУЧЕНИЕ ИСКОПАЕМЫХ В ЯНТАРЕ
/’. Л. Лэнгстон
Факультет энтомологии и паразитологии Калифорнийского университета, Беркли
Насекомые, пауки, растительные остатки и другие ископаемые обычно довольно редко встречаются в янтаре. Поэтому работа с таким материалом начинается с поисков включений. Мелкие включения видны, как правило, лишь в микроскоп. Для работы с «сырым» материалом подходит обычный медицинский микроскоп, используемый для наблюдений в проходящем свете. Куски янтаря, размеры которых требуют исследования под более мощным микроскопом, специально подготавливаются. В противном случае большое увеличение не будет эффективным. Проходящий свет позволяет найти в янтаре мелкие включения, которые пропускаются при работе только с отраженным светом. Очень часто поверхность необработанного куска янтаря загрязнена частицами песка, гравия или глины. Эти частицы надо устранить, чтобы янтарь хорошо просматривался. При большом количестве материала предварительную очистку янтаря можно осуществить с помощью вращающихся барабанов.
ЧИСТКА
Процесс чистки заключается в том, что необработанный янтарь в течение нескольких недель вращается в барабанах с абразивным материалом. Промышленные барабаны для очистки имеются па гранильных фабриках. Сходные аппараты, специально для этого предназначенные, можно сделать самому. Рекомендуется устройство, состоящее из 2 валов с ременным приводом от электромотора в г/3 л. с. Большой шкив на конце каждого вала снижает скорость вращения с 1725 об/мин для мотора до 26 об/мин для барабана. Необработанный янтарь помещается в шестигранные барабаны с резиновой внутренней обшивкой. Из-за шестигранной формы барабанов материал не скользит по дну барабана, а «скачет» с одной поверхности на другую. Для той же цели могут служить различных размеров банки и жестянки с впаянными внутрь ребрышками. Для первичной очистки используется смесь
абразивного порошка с водой. Абразивом может быть песок от крупно- до мелкозернистого, в зависимости от размера кусков и степени инкрустации поверхности. Если обрабатывается сравнительно небольшое количество янтаря, то в качестве балласта добавляется наполнитель, например крупные опилки. Песок, опилки и вода перемешиваются до консистенции теста для оладий. Смеси должно быть достаточно для заполнения каждого барабана примерно на 3/4. Смесь и янтарь закрываются в барабане плотной крышкой. Прп использовании банок и жестянок достаточно завинчивающейся крышки.
Затем барабаны закрепляются горизонтально на валах, и их оставляют вращаться без остановки на несколько недель. Время от времени несколько кусков янтаря достают, чтобы проверить их состояние. После такой обработки в абразивной смеси куски янтаря достают для изучения или полировки. Смесь устраняет поверхностные включения, но поверхность кусков янтаря становится грубой, с множеством мелких царапин. Поэтому янтарь следует обработать снова, уже более тонким абразивным материалом.
Для окончательной полировки янтарь обрабатывают в смеси окиси олова (или порошка алюминия), опилок и воды и исследуют через 1—2 недели. После этой дополнительной полировки куски янтаря приобретают ровную поверхность и многие относительно прозрачные куски становятся очень похожими на ювелирные изделия, как будто их шлифовали и полировали •отдельно. Куски с включениями готовы для резки.
РЕЗКА
Резка включает распиловку более крупных кусков янтаря на мелкие куски удобных размеров и формы и обрезание лишнего материала. В некоторых крупных кусках янтаря может быть много включений, и их надо по возможности разделить.
Для крупных кусков янтаря используется отделочная пила. Это обычная пила по камню с алмазным диском. При работе с отделочной (как, впрочем, и большой) пилой обязательно применение охлаждающих жидкостей, так как выделяющееся тепло не только раскаляет пилу докрасна и приводит к потере алмазов, но и вызывает развитие трещин в янтаре. Мелкие трещины могут просто затуманить включения и ухудшить прозрачность, но большие могут развиваться до тех пор, пока янтарь не рассыпается на мелкие куски. Это предотвращается использованием необходимого охладителя. В качестве охладителя можно использовать смесь керосина и жидкого машинного масла. Керосин охлаждает диски и промывает разрез, а масло смазывает диск, когда он находится в глубокой щели. Специальная распыляющая система подает охлаждающую жидкость на нижний край диска пилы.
Для мелких кусков янтаря используется зубная пила. Этот прибор приводится в действие небольшим электромотором и управляется ножной педалью. Педаль позволяет быстро включать и выключать пилу и оставлять свободными обе руки. На вал надеваются диски диаметром 22,2 мм, покрытые с одной стороны грубым, средним или тонким абразивным материалом. Для резки янтаря используется почти исключительно грубозернистый абразив, хотя иногда для тонкой работы применяют и тонкозернистый. Зубные диски предназначены для разового пользования.
Сам процесс резки производится только вручную. Янтарь держат в одной руке, а зубную пилу — в другой. Большая часть включений в янтаре имеет относительно малые размеры, от едва видимых спор и пыльцы до частиц диаметром около сантиметра. Поэтому при резке, во всяком случае в начале ее, пока не определится положение и направление пропила, обычно приходится держать янтарь под микроскопом. Если янтарь низкого качества, с трещинами, его режут медленно, чтобы снизить нагрев до минимума и предотвратить распространение трещин и рассыпание всего куска. Некото-
Фиг. 1. Обработка кусков янтаря, заключающих остатки ископаемых.
а — разделение двух близко расположенных экземпляров; б — г — ископаемые остатки в блоках янтаря удобной для изучения формы; 8 — з — куски янтаря, форма которых определяется положением в них ископаемого.
рые куски янтаря богаты включениями. Они содержат от 20—30 до 60— 70 включений. В таких кусках ископаемые расположены очень плотно. Их разделение и выделение скрытых экземпляров требует терпения и сноровки. Естественно, что первыми извлекаются включения, расположенные ближе всего к поверхности. В некоторых случаях можно делать только частичные надрезы, так как при очень глубоком прорезе можно распилить расположенные ниже окаменелости. В отличие от обычной процедуры резки ювелирных камней можно делать разрезы с другой стороны. Ископаемые в богатых образцах часто так плотно расположены и переплетены, что их разделение невозможно. В таком случае их оставляют вместе в больших полированных кусках. Но если есть все же возможность разделить особи, особенно разных видов, к этому прилагаются все усилия. Экземпляры нельзя разделить, если расстояние между ними не превышает толщины зубного диска. Однако если близко друг к другу подходят только части их, например если ножки одного насекомого почти касаются конца крыла другого (фиг. 1, а), можно сделать с двух сторон надрезы почти до точки касания и затем осторожно обломить непропиленный кусок. Если янтарь под очень легким усилием пальцев не обламывается, надрезы делаются немного глубже, пока не удастся разделить части. Выпиленные из больших блоков или отделенные ДРуг от друга куски готовы для полировки и придания формы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ПЛАСТИК
Некоторые экземпляры находятся в кусках настолько маленьких или хрупких, что легко ломаются при извлечении. Образец может случайно сломаться во время резки или последующей шлифовки и придания формы. Эти неполноценные и сломанные образцы можно заключить в пластик. Для этого нужно прежде всего обезводить образец с помощью специальных реагентов или вакуумного пасоса. Затем мелкие куски помещают в тонкий стеклянный сосуд, ориентируя их нужным образом. В зависимости от качества и размеров кусков янтаря используются различные пластики: акриловые или какой-нибудь из полиэфиров. Пластик должен быть теплым, но не настолько, чтобы расплавить янтарь. Хорошее проникновение его в трещипы и сцепление с поверхностью облегчаются использованием вакуумного насоса. По засыхании пластика тонкую стеклянную оболочку разбивают, и образец готов для шлифовки и придания ему формы.
ШЛИФОВКА II ПРИДАНИЕ ФОРМЫ
Эта работа выполняется на шлифовальном круге с электродвигателем в г/4 л. с. Шлифовальным материалом является покрытая карборундом ткань, приклеенная к пластмассовому диску, который привинчивается к шлифовальному кругу. Для приклеивания применяется незасыхающий клей, предназначенный для шлифовальных и полировочпых кругов, который позволяет быстро менять шлифовальную ткань и кожу для полировки. Для шлифовки и придания формы используется карборунд четырех крупностей: 220, 320, 400 и 600. Наиболее крупнозернистый (220) используется для больших кусков, особенно тех, в которых включения сразу не видны. Он обеспечивает быструю шлифовку значительных поверхностей, по эти поверхности обычно слишком грубы для полировки. Поэтому они снова шлифуются последовательно все более тонким материалом. Для полировки очень мелких выпиленных кусков можно сразу использовать самый тонкий порошок (600). Так как многие пз них имеют очепь малые размеры, важно во время придания куску формы не «заехать» во включения. Для некоторых из них наиболее эффективен почти стертый абразивный порошок 600. Шлифовка может продолжаться несколько дольше, но результаты оправдывают потерю времени.
Так как при шлифовке и полировке выделяется довольно много тепла, диски смачивают. К водопроводному крапу подсоединяют конец трубки, другой конец которой закрепляют в таком положении, чтобы вода медленно капала на круг. Для более ровной и быстрой шлифовки перед полировкой на вращающийся круг наносят кисточкой для краски окись олова.
Янтарю придают форму только вручную. Не применяются никакие зажимы и поддерживающие приспособления. Чем меньше вершин и граней, через которые придется наблюдать включение, тем лучше. Если кусок янтаря не имеет трещин, пузырьков, непрозрачного мусора и достаточно велик, наиболее удобен образец в форме куба или прямоугольного параллелепипеда, в зависимости от формы и ориентировки ископаемого (фиг. 1, б, в). Для очень маленького ископаемого, например клеща, это может быть тонкая пластинка (толщиной от 1 до менее 0,5 мм), через которую можно наблюдать в бионокулярпый микроскоп. Если ископаемое находится в кусочке янтаря: а) очень малых размеров, б) с многочисленными трещинами и в) с большим количеством мусора, закрывающего включения, или если окаменелость находится близко к поверхности, к нужной форме можно только приблизиться.
Если включение находится в чистом янтаре между двумя слоями непрозрачного материала, изготовляется длинный, тонкий блок. В этом случае лишний янтарь на обоих концах куска оставляют для удобства обращения
с пим. Чем меньше кусок, тем проще его потерять или сломать. Если включение находится близко к поверхности, может оказаться необходимым придать куску очертания цилиндра (фиг. 1, д). Последнее нежелательно, так как изогнутая поверхность куска янтаря вызывает искажения. Если можно сделать торцы и нижнюю поверхность плоскими, ископаемое через любую из этих поверхностей будет просматриваться без искажений. Включения ископаемых часто расположены настолько неудобно, что приходится делать противоположные стороны куска непараллельными (фиг. 1, е, ж, з). В хорошо отполированном куске янтаря это может вызвать эффект полного внутреннего отражения и может возникнуть двойное или тройное изображение. Это может быть исправлено погружением образца в жидкость, имеющую показатель преломления, близкий к показателю преломления янтаря. Высококачественные минеральные масла не повреждают янтарь, но от применения спирта, глицерина и других растворителей следует воздержаться. Полированные куски погружают (в зависимости от того, какая жидкость лучше проявляет детали структуры) в минеральное масло, сироп, керосин или скипидар. Петрупкевич [1] указывает, что время погружения в ксилол не должно превышать нескольких минут из-за неблагоприятного воздействия его на качество полированной поверхности янтаря.
Имеется опыт содержания янтаря в минеральном масле в течение 5 лет. Хотя на многих образцах никакие заметные дефекты не были обнаружены, с янтарем низкого качества необходимо обращаться с осторожностью. Особенного внимания ^требуют куски янтаря с трещинами или обильными поверхностными включениями. Их можно погружать в масло лишь на очень короткое время, необходимое для изучения. Масло постепенно проникает в трещины, что является причиной рассыпания янтаря. Материал примесей может также раствориться в масле, сделав поверхность куска липкой. Это может испортить поверхность образца, так как она становится более матовой или примеси могут постепенно внедриться в янтарь.
ПОЛИРОВКА
После резки, придания формы и шлифовки кусок янтаря готов для окончательной полировки. Главное для высокого качества полировки — уверенность в том, что все предшествующие операции завершены полностью. Перед полировкой образец должен иметь уже нужные размеры и форму. Все поверхности должны быть сравнительно гладкими, без выступов и зазубрин на краях.
Процесс полировки очень сходен со шлифовкой, за тем лишь исключением. что применяется кожаный диск, лучше всего из сравнительно мягкой воловьей кожи. Как и при шлифовке, кожа смачивается и на нее кистью наносится окись олова. Удобно использовать двойной круг, причем круг для полировки приводится в движение другим мотором. Это ускоряет процесс, так как диск для шлифовки может быть насажен на один круг, а кожаный — на другой. Не меняя диски, можно переходить непосредственно от шлифовки к полировке. При полировке совершенно необходимо немного приподнимать передний край куска, начиная полировку с заднего края. Затем образец поворачивают на 180° и полируют оставшуюся поверхность. Если прижать образец всей поверхностью к коже, острые края врежутся в нее и образец может вырвать из рук. Кроме того, на коже останутся царапины и потертости, что значительно сократит срок ее службы. Во время полировки за каждой поверхностью наблюдают в микроскоп, чтобы на них не оставалось царапин. Если на поверхности после 5—-10 с полировки все еще остаются глубокие царапины, необходимо бывает вновь на несколько секунд прикоснуться ею к тонкозернистому шлифовальному кругу.
При полировке мягкого янтаря углы или острые края могут округлиться. Это может произойти случайно или делаться преднамеренно. Если включение находится очень близко к поверхности, полировкой можно снять непрозрачный материал, мешающий лучше разглядеть включение. Дополнительную шлифовку, если она требуется, следует проводить крайне осторожно, так как малейшее непроизвольное движение может привести к повреждению объекта.
С окончанием полировки ископаемые остатки считаются готовыми для научного описания. Бывает, что исследователь не может различить в готовом образце характерные особенности окаменелости. Специалисту по клещам, например, нужен бывает более тонкий образец для изучения при очень большом увеличении. Специалисту по жукам для того, чтобы лучше рассмотреть коксы, швы и другие детали, может потребоваться плоская поверхность, параллельная брюшку. Поэтому может понадобиться переделка некоторых готовых образцов. В этом случае сильно возрастает риск. При уменьшении размеров образца с дальнейшей шлифовкой и полировкой любая трещина или дефект становится относительно больше, возрастает вероятность частичной пли полной поломки образца ископаемого.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Подготовка для изучения остатков ископаемых, заключенных в янтаре, требует нескольких стадий обработки — чистки, резки, шлифовки, придания формы и полировки куска янтаря. Кроме первой стадии, все остальные этапы требуют работы с отдельными кусками янтаря. В процессе первоначальных поисков, конечно, можно отбраковать много сырого материала за отсутствием в нем включений. Каждый кусок необработанного янтаря может заключать в себе окаменелости. Все образцы, содержащие ископаемые остатки, требуют индивидуального подхода.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Petrunkeritch A.. Fossiliferous amber arthropods from Chiapas, Mexico, Univ, of California Publ. Entomology, 31, № 1, 60, 1964.
Раздел В. Химические методы препарирования
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КИСЛОТ
ПРИ ПРЕПАРИРОВАНИИ ИСКОПАЕМЫХ
Г. .4. Купер
Национальный музеи США, Вашингтон
А. И. Уиттингтон
Музей сравнительной зоологин Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс
Целью любой обработки является максимальное освобождение окаменелостей от окружающей их породы. Если между ископаемым и вмещающей породой имеется различие в химическом составе, то кислота может способствовать или даже привести к полному их разделению. Этот способ не новый. Он использовался еще до того, как Холм [11, 12] опубликовал свои замечательные работы по граптолитам (1890 г.) и по эвриптеридам (1898 г.). Преимущества этого способа могут быть лучше всего осуществлены, когда остатки ископаемых благодаря своему первоначальному составу (хитину) или замещению, например, кремнеземом не реагируют с некоторыми кислотами, но находятся в такой вмещающей породе, которая может быть полностью разрушена или растворена этими кислотами. В таких случаях ископаемые полностью освобождаются от породы. Этим способом могут быть получены пе только ископаемые различных размеров, по и выявлены внутренние и внешние поверхности их скелета с топкими деталями морфологии. Более того, с помощью этого способа можно наблюдать остатки ископаемых, обычно невидимые на поверхностях раскола или на поверхностях, затронутых выветриванием. Большая работа по травлению пермских известняков в западном Техасе [8, 27, 28, 1, 10] увенчалась успехом и позволила выделить огромное количество великолепно сохранившихся окремненных беспозвоночных. В ордовикских известняках Виргинии [24, 6, 23, 14] также было выявлено множество хорошо сохранившихся беспозвоночных.
При храпении и использовании кислот следует соблюдать осторожность. Кислотные ванны должны находиться в вытяжном шкафу, а в случае использования фтористоводородной (плавиковой) кислоты необходимо иметь плотные резиновые перчатки и маску.
ИСКОПАЕМЫЕ, ЗАМЕЩЕННЫЕ’КРЕМНЕЗЕМОМ ИЛИ АНГИДРИТОМ
Дешевым и эффективным средством выделения окремненных остатков ископаемых является использование промышленной соляной кислоты (примерно 10 %-ной). При этом необходимо иметь стеклянные или пластмассовые резервуары, размер которых позволяет поместить в них штуф известняка и кислоту, объем которой в два или три раза должен превышать объем породы. Процесс растворения может длиться несколько дней или 2—3 недели. Когда бурное выделение газа прекращается, большая часть жидкости должна быть откачана сифоном для удаления пустого рассола хлорида кальция. При этом надо проследить за тем, чтобы в сифон не попал нерастворимый осадок. После этого добавляют свежую кислоту. Вместо соляной кислоты
можно использовать уксусную или муравьиную кислоту [15], но обе они дороги, а уксусная кислота к тому же действует медленнее. Единственным их преимуществом является то, что они не растворяют скелеты, состоящие из фосфата кальция (например, беззамковые брахиоподы или конодонты). При отсутствии таких ископаемых лучше всего использовать соляную кислоту.
Чтобы уменьшить возможность повреждения ископаемых при разрушении частично растворившегося штуфа, основание его можно покрыть целлюлозной или латексной пленкой, так чтобы кислота действовала на породу только сверху и с боков. Для лучшей обработки осадка в резервуаре около дна подвешивается фильтр и на него кладется штуф. Чтобы избежать коррозии, фильтр должен быть сделан из монель-металла, пластика или железной проволоки, покрытой латексом. Если во вмещающей породе содержится некоторое количество глины или песка, а размер ископаемых относительно большой, такой фильтр с достаточно крупными отверстиями после окончания реакции можно поднять из резервуара и получить на нем все необходимые экземпляры ископаемых. Затем фильтр и содержимое должны промываться в течение нескольких часов в том же резервуаре слабой струей воды, после чего они высушиваются на воздухе. Среднеордовикские известняки из Виргинии были глинистыми, и нерастворимый осадок состоял из глины и содержащихся в известняках ископаемых, многие из которых были размером до 1 мм. Фильтр в резервуаре не использовался, но осадок тщательно промывался, при этом часть его сцеживалась сифоном в другую посуду, где промывалась свежей водой и осаждалась. Этот процесс повторялся несколько раз. Затем осадок отмывался водой, вначале па крупном сите, потом на мелком (максимальный диаметр отверстия менее 1 мм). Крупное сито предназначалось для больших ископаемых и кусков глины. Глинистый осадок проходил через мелкое сито, особенно после легкого перемешивания. (Другим методом удаления мелких частиц глины является отмучивание и слив.) Сито и содержимое промывались в потоке воды, после чего осторожно вынимались из резервуара и высушивались на воздухе. Остатки даже наиболее мелких и тонких ископаемых выдерживали подобную процедуру.
Ископаемые можно извлекать из нерастворимого осадка с помощью тонкой верблюжьей кисточки либо пинцетом, к копчикам которого припаяна тонкая проволока или часовая пружина, обеспечивающая тонкий, но твердый захват [9]. Желательно пропитывание ископаемых крупных размеров раствором синтетической смолы (например, альвара) в ацетоне. Ископаемое можно погрузить в слабый раствор и, выложив его на промокательную бумагу. сушить па воздухе. При хранении ископаемых пользоваться ватой не рекомендуется, так как отдельные волокна прилипают к раковинам и их трудно удалить. Лучше всего использовать пластмассовые ящики, а для мелких остатков картонные или пластмассовые камеры размером 7,5 X 2,5 см с полостью различной глубины и размера и с подвижной стеклянной или целлулоидной крышкой.
При этой работе размер отбираемых штуфов породы зависит от размера ископаемых. Остатки некоторых пермских беспозвоночных западного Техаса имели длину более 15 см. Травление штуфов объемом 0,03—0,06 м3 и весом до 135 кг вполне целесообразно. Купер извлек 10 000 раковип брахиопод из одного штуфа весом 80 кг. В Виргинии трудно было получать штуфы пород длиной более 0,3 м и толщиной 0,1 м, так как известняки были тонкоплитчатые и узловатые. Однако такие штуфы оказались вполне равноценными по полученному материалу, поскольку немногие раковины имели здесь длину более 2,5 см, а большинство их было в десять раз меньшего размера. Уолтер из Университета штата Техас обнаружил, что органические остатки, заключенные в доломитах формации Растлер, замещены ангидритом. Остатки извлекались из доломитов с помощью соляной кислоты. Извлеченные раковины закреплялись в растворе ацетона и альвара.
ИСКОПАЕМЫЕ С ХИТИНОВЫМ СКЕЛЕТОМ
Соляная, уксусная и плавиковая (для растворения кремнистых известняков) кислоты давно уже используются для очистки от породы скелетов эвриптерид [12] и граптолитов [11, 3, 4, 13]. Превосходных результатов при извлечении каменноугольных «скорпионов» из конкреций железняка добился Уиле [25, 26]. Он дал детальное описание примененной им методики. Уиле выяснил, что нагретый 10%-ный раствор соляной кислоты растворяет железняк; он использовал также прозрачную синтетическую смолу в качестве закрепляющей среды в своем варианте «метода переноски» [20]. Конкреции, заключающей ископаемое, придают прямоугольную форму. Нижняя часть блока погружается в чашку с воском, вскрытая часть раковины обращена вверх. Затем образец и воск заливаются смолой до тех пор, пока ископаемое не окажется покрытым слоем тощиной 2—3 мм. После полимеризации смолы и удаления воска блок постепенно протравливается кислотой, начиная от задней его части. В конце концов совершенно освобожденное от породы ископаемое оказывается заключенным в полости смолы. Эта полость заполняется новой порцией смолы. Образуется прозрачный блок, в котором ископаемое хорошо видно.
ИСКОПАЕМЫЕ С ФОСФАТНО-КАЛЬЦИЕВЫМ СКЕЛЕТОМ
Беззамковые брахиоподы [2, 6] и конодонты [5] можно очищать от породы тем же способом, что и окремненные окаменелости, используя 10— 15%-ные растворы уксусной или муравьиной кислоты. Для этого штуф породы помещается в сосуд соответствующих размеров, с тем чтобы он был окружен объемом разбавленной кислоты, в 2—3 раза превышающим его собственный. В противном случае будет происходить быстрая концентрация и затем кристаллизация солей, выпадающих в осадок, что воспрепятствует процессу дальнейшего растворения породы. Свит (Университет штата Огайо) предлагает следующую последовательность проведения операций по извлечению из известняков, доломитов и обломочных пород с известковистым цементом органических остатков, сложенных фосфатом кальция.
Крупные куски породы размельчаются до получения обломков размером около-0,5—0,75 см и просеиваются на сите, чтобы удалить мелкие осколки и порошкообразную массу породы. Затем размельченные обломки помещаются в пористые алюминиевые корзиночки, которые подвешиваются в контейнерах из стекла пирекс или полиэтилена, наполненных приблизительно на 2/3 10—15%-ным раствором уксусной или муравьиной кислоты. Содержимое корзиночек периодически перемешивается, чтобы удалить с поверхности обломков глинистые частицы, препятствующие дальнейшему растворению породы кислотой. При этом частицы отделяются от обломков и оседают на дно контейнера. После того как вся кислота вступит в реакцию, жидкость сливают и как осадок на дне сосуда, так и обломки, оставшиеся в корзиночке, промывают в слабом токе воды. Потом контейнер снова заполняют новым раствором кислоты. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не растворятся все обломки, помещенные в корзиночку. В тех случаях, когда приходится иметь дело с глинистыми породами, желательно каждый раз отделять мелкие частицы от твердого осадка при заливке новой порции кислоты и заново помещать в сосуд только фракцию крупнее 100 меш. Микроископаемые, заключенные в ней, «очищаются» в последующих кислотных ваннах. Мельчайшая фракция осадка тщательно промывается для удаления кислоты, и порция за порцией переносится в сосуд для хранения до тех пор, пока весь образец породы не окажется растворенным в кислоте. При использовании муравьиной кислоты особенно важно удалять и промывать весь осадок, оказавшийся на дне контейнера при каждой смене кислоты, поскольку длительное пребывание в этом реагенте повреждает конодонты пли же приводит к образованию неприятного белого поверхностного покрова, который не удается удалить.
Рольф [17] при изучении микроструктуры панцирей силурийских ракообразных, представленных коллофаном, частично замещенным кальцитомг успешно использовал обработку уксусной кислотой для выделения фрагм ен-тов панциря.
Препарирование скелета ископаемых позвоночных с помощью 15— 20%-ного раствора уксусной или 10%-ного раствора муравьиной кислоты было описано Тумбсом [19], Риксоном [16] и Тумбсом и Риксопом [20]. Хорошие результаты также получались при заключении окаменелостей в смолу [20]. Особая методика для очистки костей позвоночных, покрытых окисла-ми железа и находящихся в кремнистых породах, была разработана Мак-Гиви в отделе препарирования Музея сравнительной зоологии Гарвардского университета под руководством профессора химического факультета Гарвардского университета Ю. Рохова. Образцы помещают в 6—12%-ный раствор плавиковой кислоты, разбавленный 1-молярным раствором НС1 (приготовленным из 1 см3 31%-ной НС1 и 9 см3 Н2О). Соляная кислота растворяет окислы железа, а плавиковая разрушает кремнистые элементы породы. При этом несколько страдают и кости позвоночных, зато получается хорошо отпрепарированный материал. Раствор НС1 — HF оказался более эффективным, чем раствор НС1, повреждающий кости. Костное вещество может приобрести белую окраску, вероятно, вследствие отложения фторида кальция, но, по-видимому, этот процесс способствует укреплению образца. Для проведения реакции растворения используются полиэтиленовые контейнеры, при этом следует предохранять руки плотными резиновыми перчатками. После удаления образца из раствора кислоты необходимо тщательно промыть его в проточной воде, только после этого к нему можно прикасаться без резиновых перчаток. Для облегчения обработки образца средняя часть небольшого сита из пластика вместе с образцом заключается в блок парафина. Этот блок подвешивается в контейнере вблизи дна на деревянных стержнях, прикрепленных к свободным концам сита. Таким образом, образец, покоящийся в парафиновом блоке, можно без труда помещать в раствор кислоты и удалять его оттуда. Для удаления раствора в парафиновом блоке проделываются отверстия. В некоторых случаях при кислотной обработке порода оказывается разрыхленной, но не удаляется с окаменелости, которую затем необходимо промыть и очистить щеткой.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ЯДЕР
На выветрелых поверхностях граувакк, кварцитов, песчаников, алевролитов и туфов могут образоваться естественные ядра ископаемых, но на свежих изломах породы обычно видны раковины, состоящие из карбоната кальция. Известно, насколько трудно извлекать подобные раковины. Следует отбирать большие блоки и растворять их в разбавленной соляной кислоте. В результате такой обработки карбонат кальция раковин растворяется и образуются искусственные ядра. Части блока, где содержатся эти ядра, откалываются, а оставшаяся порода снова помещается в кислоту. Поочередное расщепление блока и помещение его кусков в кислоту продолжается до тех пор, пока от него ничего не останется. Части блока, ссцержащие окаменелости, следует промывать; возможно, что их придется укреплять раствором альвара и ацетона. В дальнейшем с ядер ископаемых можно снимать латексные отпечатки. Купер [7] растворял с помощью кислоты известковые раковины в доломитах и затем изготавливал ядра.
ИСКУССТВЕННОЕ ЗАМЕЩЕНИЕ
Еслп поместить органические остатки, сложенные карбонатом кальция, в разбавленную плавиковую кислоту, в результате реакции замещения эти остатки будут состоять уже из фтористого кальция [22, 18]. При увлажнении подобные скелетные остатки становятся полупрозрачными и легко наблюдать детали их внутреннего строения (например, раковин фораминифер, остракод, мелких брахиопод, скелетов мшанок и т. д.)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Batten R. L., Permian Gastropoda of the southwestern United States, Ara. Mus. Nat. History Bull., 114, № 2, 157—24G, pls. 32—42, 1958.
2. Bell W. C-, Acetic acid etching technique applied to Cambrian brachiopods, J. Paleontology, 22, 101—102, 1948.
3. Billman О- M. B., A Monograph of the Caradoc (Balclatchie) graptolites from limestones in laggan Burn, Ayrshire, Part 1, Palaoontogr. Sos., London, 1944.
4. Bulman О. M. B., Graptolithina, Treatise on invertebrate palaeontology (V), Geol. Soc. Ain. and U. of Kansas Press, 1 — 101, 1955.
5. Collinson C-, Collection and preparation of conodonts through mass proluction techniques, Illinois Geol. Survey, Circ. 343, 1—16, 6 figs, 1933.
6. Cooper G. A., Chazyan and related brachiopods, Smithsonian Miss. Coll., 127, 1245, 269 pls., 1956a.
7. Cooper G. A., A new upper Canadian fauna from a deep well in Tennessee, J. Paleontology, 30, 29—34, pl. 5, 1955b.
8. Cooper G. .4., Brooks J. K., Permian studies at the Smithsonian Institution, J. Paleontology, 20, 625—626, 1946.
9. Evitt W. R., Paleontologic techniques, J. Paleontology, 25, 693—395, 1951.
10. Finks R. M., Later Paleozoic sponge faunas of the Texas region, Am. Mus. Nat. History Bull., 120, 1 -160, 1960.
11. Holm G., Goltands Graptoliter, Bih. K. Svenska Vet.-Akai. Handl., 16, pt. 4, № 7, 1—34, pls, 1, 2, 1890.
12. Holm G., Uber die Organisation des Euryptenrs fischeri, Eichw. Mem. I’Acad. Imp. Sci. St. Peterburg, ser. 8, 3, Л» 2, 1—57, pls. 1—10, 1898.
13. Kozlowski R., Les Graptolithes et quelques nouveaiix groupes d’animiiix du Tremrdoc de la Pologne, Palaeont. Polonica, 3, 1—235, pls. 1 — 42, 1948.
14. Kraft J. C., Morphologic and systematic relationships of som; Middle Ordovician Ostra-coda, Geol. Soc. America Mem. 86, VIII 4- 104, pls. 1 — 19, 1962.
15. Palmer 4. R., Miocene Arthropods from the Mojave Desert, California, U.S. Geol. Survey Prof. Paper 294-G, 237—280, pls. 30—34, 1957.
16. Rixon /1. E., The use of acetic and formic acids in the preparation of fossil vertebrates, Mus. J. London, 49, 116, 1949.
17. Rolfe IV. D. I., The cuticle of some Middle Silurian ceratiocaridid Crustacea from Scotland, Paleontology, 5, 30—51, pls. 7, 8, 1962.
18. Sohn I. G., The transformation of opaque calcium carbonate to translucent calcium fluoride in fossil Ostracoda, J. Paleontology, 30, 113—114, 1959.
19. Toombs II. A., The use of acetic acid in the development of vertebrate fossils,Mus. J., London, 48, 54—55, pl. 7, 1948.
20. Toombs II. A., Hixon A. E., The use of plastics in the «transfer method» of preparing fossils, Mus. J., London. 50, 105—107, 1950.
21. Toombs II. 4., The use of acids in the preparation of vertebrate fossils, Curator, 2, 304— 312, 4 figs, 1959.
22. Wetzel W., Die Mikroskopierung der kalkigen Fossileinschliisse dor Feuersteine, Mikros-kopie, 8, 173 — 179, 1953.
23. Whittington H. B., Silicified Middle Ordovician trilobites, Harvard Mus. Comp. Zoology Bull., 121, As 8, 371—496, pls, 1—36, 1959.
24. Whittington II. B., Evitt W. R., Silicified Middle Ordovician trilobites, Geol. Soc. America Mem., 59, 1—137, pls, 1—33, 1954.
25. Wills L. J., The external anatomv of some Carboniferous scorpions, Part 1, Palaeontology, 1, 261—282, pls, 49—50, 1959.'
26. Wills L. J., The external anatomy of some Carboniferous scorpions, Part 2, Differnet Journal Palaeontology, 3, 276—332, pls, 46—47, 1960.
27. Yochelson E. L., Permian Gastropoda of the southwestern United States, Part 1, Am. Mus. Nat. History Bull., 110, № 3, 179—275, pls, 9—24, 1956.
28. Yochelson E. L., Permian Gastropoda of the southwestern United States, Part 3, Am. Mus. Nat. History, Bull., 119, № 4, 209—293, pls, 46—57, 1960.
МЕТОДИКА ВЫДЕЛЕНИЯ МЕЛКИХ КИСЛОТОУСТОЙЧИВЫХ ИСКОПАЕМЫХ ИЗ ОБЫЧНО НЕРАСТВОРИМОГО ОСТАТКА
Д. М. Шопф
Геологическая служба США, Колумбус, Огайо
Палинологические исследования осадочных пород и изучение макро-и микроископаемых беспозвоночных в одном и том же материале обычно производятся независимо одно от другого, хотя в обоих случаях используют одну и ту же методику, оспованную па различии в степени растворимости ископаемых и породы. В настоящем разделе описана методика, дающая возможность выделить все нерастворимые в кислоте микроископаемые в результате применения любого способа растворения вмещающей породы. Благодаря такой методике исключается неэкономичная и малологичная практика выбрасывания важной палеонтологической информации в канализационную трубу лаборатории. Не составляет большого труда выявить присутствие микроископаемых в нерастворимых остатках, полученных при обработке образцов любых пород. Для этого всегда следует производить хотя бы поверхностный осмотр подобных нерастворимых остатков. Даже если не имеет смысла изучать мелкие нерастворимые в кислоте окаменелости в деталях, самый факт их присутствия важен для геолога. Естественно, что наблюдения, касающиеся встречаемости хорошего материала, могут обусловить дальнейшее изучение соответствующих отложений.
Предлагается следующая методика извлечения мелких кислотоустойчивых ископаемых из обычно нерастворимого остатка.
Нерастворимый остаток помещают в большой сосуд, иногда с подносом, облегчающим удаление крупных нерастворимых частиц. Нерастворимый остаток, представляющий собой тонкий глинистый отстой, удаляется путем отмучивания или промывания. Если количество нерастворимого осадка необходимо учитывать при проведении исследования, то кислота, использовавшаяся при обработке и содержащая мелкие взвешенные частицы, должна быть профильтрована. Легко переходящий в состояние суспензии отстой или «глина», получающиеся в результате применения любой методики растворения, частично состоят из мелких, нерастворимых в кислоте микроископаемых. Кислотоустойчивые органические микроископаемые обычно ассоциируются с глинистыми породами, так как их более низкая средняя плотность обусловливает одинаковую с глинами скорость осаждения.
Этот тонкий материал собирается на обычную фильтровальную бумагу. Так как ископаемые, о которых идет речь, значительно крупнее, чем частицы глины (почти все более 10 мк), они задерживаются на фильтрах. Фильтровальная бумага открытой текстуры или даже некоторые типы бумажных салфеток вполне подходят для этой цели. Однако прп обработке нерастворимых остатков для задержки глинистых частиц обычно используется фильтровальная бумага, —имеющая более тонкую текстуру. Если фильтровальная бумага и тонкий осадок сушатся для взвешивания, то фильтровальную бумагу можно попросту пометить и отложить в сторону, чтобы позднее ее обследовать. Хотя высушивание не совсем желательно, очень многие из мелких нерастворимых в кислоте ископаемых почти не повреждаются при этом процессе. Поэтому можно вполне удовлетворительно препарировать остатки организмов, выделенные из высохших профильтрованных осадков, в случае необходимости их дальнейшего изучения.
Отстой с точки зрения палеонтологического изучения дает еще более-многообещающий материал, так как его можно без особого труда концентрировать и исследовать немедленно на содержание любых мелких форм. Нужно только иметь достаточно большое число сосудов для использованных кислот и воды. Хотя нерастворимые в кислоте органические остатки имеют малые размеры (многие в пределах 20—100 мк) и небольшую плотность (удельный вес около 1,2), они быстро оседают в воде. Те формы, которые всплывают, обычно содержат пузырьки газа. Некоторые из них могут удерживаться на поверхности силой поверхностного натяжения, но ее можно свести кмини-муму, если использовать антипенный разбрызгиватель или моющее средство. Лишь немногие органические остатки окажутся утраченными, если после оседания отстоя осторожно слить оставшуюся жидкость. Одной ночи вполне достаточно, чтобы осели все частицы. После сливания воды тонкий отстой (с микроископаемыми) переливается в сосуд меньших размеров для дальнейшего повышения концентрации, изготовления препаратов или для временного хранения. Оптимальная последовательность слива показана на фиг. 1.
Наличие мелких органических остатков можно установить при изучении небольшой порции тонкого отстоя в водной суспензии на часовом стекле, чашке Петри или в маленькой чашечке для окраски, напоминающей часовое сиракузское стекло. При увеличении 60 или 70 без труда можно различить, пыльцу и споры, гистрихосфериды и хитинозои, а также другие подобные формы. Для таксономического изучения таких форм нужно большее увеличение, но даже исследователь, незнакомый с этими ископаемыми, может сказать, имеются они или отсутствуют. Эти ископаемые сложены главным образом измененным известковистым восковидным или хитиновым веществом, обычно желтоватого или коричневатого цвета. Конечно, в отстое неотфильтро-ванного раствора всегда присутствует большое количество постороннего аморфного материала, смешанного с мелкими ископаемыми. Палинологическое препарирование в значительной степени именно в том и заключается, чтобы сконцентрировать органические остатки и отделить их от частиц мутиг имеющих приблизительно ту же плотность и размеры. Для этого необходимы центрифуга и другое лабораторное оборудование. Но для того чтобы установить только наличие ископаемых форм, достаточно иметь дополнительный сосуд для отстоя.
Самый простой путь извлечения отдельных ископаемых форм — отбор их из отстоя уплощенной иглой. Потом можно исследовать споры или другие органические остатки под покровным стеклом в капле воды на предметном стекле, используя микроскоп с увеличением 400 или 500. Недостаток этой методики — большие затраты времени для выбора достаточного количества мелких спор или других остатков, адекватно представляющих ископаемый комплекс. Однако имеет смысл выбрать достаточное число экземпляров, чтобы установить систематическую принадлежность наиболее обильно встречающихся форм.
Дальнейшая обработка отстоя протекает по обычной палинологической методике, описанной Фанкгаузером и Эвиттом [1], Стэплином и др. [3], Шоп-фом [2] и другими авторами. Если карбонаты и железистые примеси были полностью удалены в процессе первичной обработки, следующим шагом-обычно является удаление силикатов обработкой плавиковой кислотой. Дифференциальное окисление органического осадка можно потом использовать для увеличения концентрации окаменелостей. Следует приготовить-постоянные препараты, если ископаемые будут использованы для каких-либо таксономических исследований.
Дополнительное препарирование и специальные исследования могут не потребоваться, если в первую очередь интересует количество нерастворимого остатка или же более крупные микро- и макроископаемые беспозвоночные. Необработанные отстой нетрудно быстро исследовать и сохранить для
- ~Иовая “ - порция —“. кислоты-^
z "Частично-растворенкая ~ порода-
-Осадок
— после^ ~-; удаления' карбонатов^
Пр омытый грубый у Сито осадок
Вдда,'испдльз. -
Яри~промы -~ ва ний,г. ~-^й. тонкая :гфракция -осадка-
Использованная кислота,слитая после обработки породы
! Отстой итонкий .остаток \с сита
Сосуд Б для сбора глинистого отстоя
Использованную смесь кислоты и воды слить после того, как осядет тонкий отстой
Ф и г. 1. Последовательность отмучивания.
Использованная кислот а ~ — и тонкая ~ фракция
V
Использованная. СС-кислота _ ~с добавочной Т порцией-Z рпонкой' - фракции
~~^Ёода~, использованная, для промывания, с отстоявшейся
-тонкой 7 ~ Фракцией
by ты ль — . для хранения
будущего, при этом можно ограничиться более простой методикой растворения. Простое определение наличия или отсутствия нерастворимых в кислоте ископаемых в необработанном отстое достаточно важно и оправдывает затрату некоторых дополнительных усилий. Кроме того, если образцы породы взвешивались до начала обработки и отстой полностью сохранен, можно легко установить частоту встречаемости любой ископаемой формы. Например, показатель числа спор наземного растения на единицу породы может быть использован для установления интенсивности переноса во время накопления осадков.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Funkhouser J. И7., Emit IV. R., Preparation techniques for acid-insoluble microfossils. Micropaleontology, 5, № 3, 369—375, text-figs 1, 2, 1959.
2. Scliopf J- M., Double cover-glass slides for plant microfossils, Micropaleontology, 6, № 2, 237—240, text-figs. 1—6, 1960.
3. Staplin F. L.. Pocock S. J., Jansonius J., Oliphant E. M., Palynological techniques for sediments, Micropaleoutology, 6, № 3, 329—331, 19G0.
Раздел Г. Применение излучений различного типа
РЕНТГЕНОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Р. Цангер.i
Музей естественной исторпп, Чикаго
Уже па следующий год после открытия Рентгена Брюль [2] попытался использовать рентгеновские лучи в палеонтологии и получил весьма обнадеживающие результаты. С тех пор было написано много статей о пользе рентгенографических методов, но, к сожалению, эти статьи либо содержат слишком мало, либо вообще не содержат методических пояснений. Наиболее важными работами, содержащими методические пояснения, являются труды Бранко [1]. Гартман-Вейнберга и Рейнберга [3]. Лемана [4], Пэйера [5], Роджера [6], а из наиболее свежих — работы Шмидта [8, 9]. В работах упомянутых авторов можно найти литературу по данному вопросу.
Хотя плодотворность применения рентгенографических методов в палеонтологии неоднократно и убедительно аргументировалась, они поразительно медленно и робко входят в практику палеонтологических исследований.
Это объясняется несколькими причинами. Прежде всего лишь немногие палеонтологические лаборатории имеют рентгеновское оборудование, так что необходимый прибор не всегда доступен палеонтологу. Однако в настоящее время рентгеновские аппараты имеются почти во всех клиниках и больницах, в физических и в промышленных лабораториях. По-видимому, главная причина заключается в том, что многим палеонтологам представляется нежелательным знакомство с природой рентгеновских снимков как теневых изображений. По общему признанию для чтения рентгеновских изображений необходим определенный навык. Наконец, многие палеонтологи могли отклонить этот метод ввиду трудностей приготовления приемлемых отпечатков на фотобумаге для иллюстраций. Это справедливое возражение отпало с использованием печатающих приборов фирмы LogEtronic (см. стр. 266).
ПРИНЦИПЫ РЕНТГЕНОГРАФИИ
Рентгеновский снимок представляет собой теневое изображение па фотопленке, создаваемое рентгеновскими или гамма-лучами при их прохождении через какой-либо предмет. Если последний сложен однородным веществом, имеет одинаковую плотность и толщину, то образующаяся па фотоэмульсии тень будет представлять собой однотонную область серого цвета. Если же исследуемый образец состоит из веществ различного химического (особенно элементного) состава, а также обладает различной плотностью или толщиной. то проникновение рентгеновских лучей через образец уже не будет одинаковым на всех его участках. Образующаяся при этом на фотоэмульсии теневая картина будет отражать избирательное поглощение рентгеновских лучей объектом.
Поглощение рентгеновских лучей является в первую очередь характеристикой данного вещества. Оно растет приблизительно как четвертая степень атомного номера данного вещества, а также пропорционально его плотности и толщине исследуемого предмета. Поглощение рентгеновских лучей приблизительно пропорционально третьей степени их длины волны.
тонкие
Пиритизированные ископаемые, относительно вмещающей породы
Fe (26)
Конкреция железняка
Плохое
Са (20)
С (6)
Si(/4) Известняк Песчаник Углистый сланец или уголь Вероятно, Удовлетворительное Хорошее плохое
Пиритизированные ископаемые, толстые относительно вмещающей породы
Fe
Допустимое
Вероятно, удовлетворительное
Очень хорошее
Si
Вероятно, хорошее
Ископаемые различной плотности
Хорошее Удовлетворительное Допустимое
Плохое
Ф и г. 1. Соотношение между толщиной и плотностью ископаемого и вмещающей породы для оптимальной рентгенографии.
Эти факторы определяют вид наиболее подходящего оборудования, экспозицию и качество рентгеновских снимков. В сущности данная проблема не настолько сложна, как это может показаться с первого взгляда, поскольку единственно, что в конце концов имеет значение,— это различие рентгено-оптической плотности вмещающей породы и окаменелости. На фиг. 1 показана связь между веществом (атомным номером), толщиной и плотностью ископаемого и вмещающей породы и вероятностью получения хорошего рентгеновского снимка.
Глубина проникновения рентгеновских лучен в вещество зависит от величины напряжения, приложенного к рентгеновской трубке. Таким образом, вещество с большим атомным весом требует подачи на трубку более высокого напряжения, чем вещество с малым атомным весом, как и более толстый образец по сравнению с тонким из того же материала. Так как ископаемые могут быть заключены в осадки, состоящие пли содержащие в себе целый ряд веществ, желательно (по не абсолютно необходимо), чтобы аппаратура была способна обеспечить широкий диапазон высоковольтных напряжений.
РЕНТГЕНОВСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Для облучения ископаемых может быть использована разнообразная рентгеновская аппаратура. Медицинские и зубоврачебные диагностические аппараты оказываются вполне удовлетворительными и удобными для решения большинства палеонтологических задач. Однако желающим приобрести оборудование для своих лабораторий пе следует останавливать свой выбор на этих аппаратах. Поскольку медицинское оборудование конструируется специально для рентгенографии человека, оно обладает лишь ограниченным диапазоном проникновения рентгеновских лучей и короткой экспозицией
для максимальной безопасности пациента. В отличие от медицинской аппаратуры в установках для работы с окаменелостями необходим значительно больший диапазон проникновения, что в свою очередь требует более надежной защиты оператора (см. ниже). В настоящее время имеются промышленные образцы с ускоряющим напряжением 0—150 кВ, предназначенные для непрерывной работы при токе в 6 мА (при 150 кВ и ниже). Эти установки, имеющие водяное охлаждение, вполне пригодны для целей палеонтологии. Старьте медицинские аппараты, особенно предназначающиеся для рентгенотерапии, использующие трубки воздушного охлаждения, могут успешно применяться, но с величайшей осторожностью из-за незащищенности элек-трической системы и минимальной защиты рентгеновской трубки. Установки такого типа иногда попадают в распоряжение исследователей практически за бесценок, но они требуют специальных помещений, полностью выложенных свинцом, вне которых необходимо расположить средства дозиметрического контроля для гарантии безопасности оператора. Так, вполне удовлетворительные результаты могут быть получены на медицинском аппарате, ! имеющем диапазон приблизительно 35—125 кВ. Прп токе в 5 миллиампер
он может работать в течение 30 с при максимальном ускоряющем напряжении 125 кВ. Возможно, таким способом и не удастся получить достаточно хороших рентгеноснимков толстых (10 см и более) штуфов известняка, но в палеонтологической практике, по-видимому, редко возникает необхо-' димость просвечивания рентгеном таких толстых штуфов. Приобретение рентгеновского аппарата, безусловно, крупное вложение средств для любой палеонтологической лаборатории, но, поскольку требование защиты оператора является необходимым даже для новейших аппаратов, приобретение устаревших образцов является рациональным, даже несмотря на то, что современное оборудование совершеннее.
ТЕХНИКА ОБЛУЧЕНИЯ
Величина напряжения, подаваемого на трубку, определяется атомным весом основных элементов, содержащихся в данном веществе, а также толщиной и плотностью образца. Установки на 20—140 кВ использовались многими авторами для различных пород. Сила тока, выраженная в миллиамперах. отражает величину плотности излучения, которая в свою очередь обратно пропорциональна времени облучения (экспозиции). Конструкция медицинских диагностических аппаратов обеспечивает сравнительно большие , величины тока, так что прп их использовании требуются короткие экспозиции. Пзйер [5], использовавший медицинский диагностический аппарат при изучении различных веществ, рекомендует, в частности, для просвечивания образцов, сложенных битуминозными сланцами и толщиной от 2 до 10 мм, устанавливать, напряжение в 40—50 кВ, силу тока 60 мА, экспозицию 3— it 5 с при расстоянии 1 м между антикатодом и изучаемым объектом. Другими авторами применялись значительно более высокие величины тока (5—100 мА) и экспозиция от нескольких секунд до 20 мин. Оптимальные результаты I могут быть получены прп низких величинах тока (~5 мА) и экспозициях ст 30 с до 1 мин.
Ввиду того что плотность излучения и длительность экспозиции обратно пропорциональны, облучение при силе тока 5 мА в течение 30 с создаст точно такое же облучение, что и прп токе силой 10 мА и 15-секуднной экспозиции, так как произведение миллиампер х секунда в обоих случаях одинаково и равно 150. Однако качество изображения не будет совершенно одинаковым для указанных случаев, поскольку фотоэмульсия по-разному реагирует на различное время экспозиции. Получающаяся разница в качестве изображений достаточно мала, хотя и заметна для опытного глаза.
I
Назовем прицельным расстояние между фотопленкой и антикатодом, который испускает рентгеновские лучи. Прицельное расстояние зависит в некоторой степени от размера объекта; увеличение прицельного расстояния требует увеличения времени экспозиции, по большое прицельное расстояние (около 91,5 см) можно рассматривать и как преимущество, так как оно уменьшает искажение изображения. При работе с аппаратурой, позволющей получать длительное время экспозиции, прицельное расстояние может составлять 91,5 см почти для всех видов исследований; уменьшение прицельного расстояния необходимо лишь в тех случаях, когда аппарат обеспечивает ограниченное время экспозиции.
Фотопленки. Можно указать целый ряд пленок, различающихся по контрастности, чувствительности и зернистости, которые пригодны для рассматриваемых задач. Рентгеновская пленка покрыта эмульсией с обеих сторон, что весьма удобно для визуального просматривания изображения, по создает трудности в случае, если изображение необходимо перенести на бумагу. Когда требуется получить изображение мелких деталей, может быть использована обычная фотопленка (покрытая эмульсией с одной стороны), которая имеет примерно те же характеристики, что и стандартная рентгеновская пленка. Весьма удобны простые и недорогие картонные кассеты со свинцовыми вкладышами. Опп предназначены для храпения рентгеновской пленки (беззкранная съемка) и наиболее удобны для палеонтологических целей.
Как и в обычной фотографии, выбор типа пленки зависит от вида работ и возможностей используемой рентгеновской аппаратуры. Промышленная пленка типа М производства фирмы Eastman (или ей подобные) имеет очень мелкозернистый и высококоптрастный эмульсионный слой, но она обладает очень малой чувствительностью, что требует длительных экспозиций. .Медицинская рентгеновская пленка для безэкраниой съемки имеет значительно большую чувствительность, по размер зерен эмульсионного слоя делает нежелательным применение такой пленки для съемок очень мелких, тонких материалов. Тем пе менее она пригодна почти для всех видов обычных работ. Если же желательно получить и очень мелкие детали и если требуется увеличить и отпечатать изображение, то настоятельно рекомендуется использовать мелкозернистую пленку. Медицинская рентгеновская пленка повседневно используется в больницах и поэтому легкодоступна. Поскольку палеонтологи будут вынуждены иметь дело с медицинской аппаратурой и медицинской рентгеновской пленкой для безэкраниой съемки, изображения на фиг. 3— 8 получены именно с помощью подобной пленки.
Обработка пленок. Так как рентгеновская пленка с обеих сторон покрыта эмульсией, ее следует обрабатывать пе в плоских ванночках, а в высоких резервуарах, в которых пленка подвешивается па металлических крючках. Следует приобрести специальные проявитель и закрепитель, поскольку они могут сохраняться в таких резервуарах значительное время. Ввиду того что работа с рентгеновской аппаратурой в палеонтологических лабораториях ведется пе ежедневно, запасы растворов для обработки пленок истощаются медленно. Чаще всего проявитель приходит в негодность в результате окисления. Для замедления этого процесса рекомендуется изготовить точно по внутреннему диаметру резервуара деревянную пластину, пропитать ее парафином или воском (но пе жиром) и затем поместить ее на поверхность проявителя.
Тем, кто впервые сталкивается с техникой проявления, лучше всего следовать инструкциям, прилагаемым к проявителю и закрепителю. Однако при наличии известного навыка все операции по обработке пленки (а также определение времени проявления) осуществляются на основе собственных экспериментов и полученных данных.
Часто разность рентгеновских плотностей окаменелости и вмещающей породы незначительна, и поэтому приходится использовать наименьшее
возможное ускоряющее напряжение. В подобных случаях относительно высокую контрастность негатива можно получить за счет перепроявления пленки.
Рассеянное излучение. При облучении рентгеном большинство лучей из потока проходит через исследуемый объект и воздействует на пленку. Однако значительное количество излучения рассеивается во всех направлениях, создавая при этом опасность для оператора, если он находится в одном помещении с трубкой. Кроме того, рассеянное излучение может создавать вуаль на пленке, уменьшая тем самым контрастность и затеняя мелкие детали.
Но этим причинам крайне необходимо, чтобы степы, потолок и пол помещения. где находится трубка, были покрыты свинцовой фольгой необходимой толщины, а помещение должно быть, насколько это возможно, свободно от пыли. Оператор должен находиться вне этого помещения и быть надежно защищенным от прямого и рассеянного излучений.
Для уменьшения вуалирования пленки рассеянным излучением предлагалось много методов [8]. Наиболее падежным из них является экранирование стола листом свинца и использование защитного конуса в головной части трубки. Иногда приходится принимать еще и дополнительные меры защиты (например, использовать экранирующее каше вокруг объекта облучения), применение которых определяется конкретными видами работы. При получении приводимых на фиг. 3—8 изображений вообще не применялась специальная защита.
РЕНТГЕНОГРАФИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЦЕ ТЕИ
Многие остатки позвоночных и беспозвоночных заключены во вмещающую породу таким образом, что нельзя судить ни о степени их сохранности, пи о характере их соединения. Рентгеновский снимок может дать представление как о сохранности, так и об ориентировке остатков в породе. До применения рентгена рекомендуется, насколько это возможно, механическим путем сократить скалыванием пли шлифовкой штуф вмещающей породы. Это особенно необходимо, если порода представлена известняком. Такую же предварительную подготовку, если желают получить наилучшего качества снимки, следует проводить и в тех случаях, когда органические остатки заключены в углистые и битуминозные сланцы. Предварительные снимки помогают «ориентироваться» при механическом препарировании окаменелостей. Когда ископаемое полностью скрыто в породе, только па рентгеновском снимке можно установить его положение.
11ри исследовании тонкослоистых пород на рентгеновских снимках точно регистрируются горизонтальное распределение и ориентировка окаменелостей или их обломков.
РЕНТГЕНОВСКИЕ СНИМКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ СТРУКТУР
Часто возникает необходимость выявления внутреннего строения экземпляров. очищенных от вмещающей породы, но разрушение которых нежелательно и которые невозможно отпрепарировать механическими и химическими методами. Если внутреннее строение относительно несложно, простое рентгенографирование может дать вполне удовлетворительные результаты. Однако значительно чаще сложные трехмерные структуры, такие, как черепа позвоночных, раковины головоногих пли брахиопод, дают теневые изображения, интерпретация которых чрезвычайно трудна. В таких случаях возникает необходимость получения стереоскопических изображений.
Процесс стереоскопической рентгенографии заключается в следующем. Прежде всего центры образца, кассеты и трубки устанавливаются по одной
вертикали (фиг. 2), затем производится облучение при небольшом перемещении трубки относительно указанного центра. После этого кассету с пленкой
ф и г. 2. Установка для стереоскопической рентгенографии.
удаляют из-под образца и вместо нее помещают другую кассету; при указанной операции следует не допускать перемещения образца. Далее головную часть трубки перемещают на такое же расстояние по другую сторону центра, и прп тех же значениях тока и напряжения, что и в первом случае, производится вторая съемка. Обе пленки необходимо проявлять вместе, чтобы обеспечить одинаковую плотность эмульсии. Полученная пара рентгеновских снимков изучается с помощью стереоскопа.
При прицельном расстоянии 91,5 см трубку следует перемещать приблизительно на 5 см в обе стороны от центра, т. е. общее смещение будет 10 см. При работе с разрушенным материалом иногда целесообразно увеличить разрешение по глубине неразрушенных участков путем изменения фокусировки. Этого можно достичь за счет сокращения прицельного расстояния и увеличения смещения
трубки (фиг. 7).
При стереоскопической рентгенографии может быть использована спе-
циальная установка для изучения образцов не только с фронтальной, но и с тыльной стороны, что определяется способом просмотра пленок (фиг. 5 и 6).
ФОТОПЕЧАТЬ С РЕНТГЕНОВСКИХ НЕГАТИВОВ Q
По-видимому, важнейшей особенностью рентгеновских негативов является их большая фоновая и низкая детальная копт, астность. Под фоновой контрастностью понимают большое различие в величинах серых тонов различных частей негатива. Некоторые участки практически черные (фон и тонкие части объекта), другие почти прозрачны (плотные или толстые участки объекта). Детальная контрастность, т. е. различия в величинах серых тонов близлежащих точек, является низкой.
По этим причинам оказывается практически невозможным отпечатать рентгеновские изображения на бумаге без тщательного затемнения светлых участков (выравнивания фона). Даже с помощью специальной печатающей аппаратуры этого практически не удается достичь, если светлые области на негативе смешиваются с темными. Вплоть до настоящего времени для получения удовлетворительного отпечатка на бумаге требовались сложные фотографические операции, хотя и с их помощью не удавалось достичь безупречных результатов. Вот почему неоднократно высказывалось утверждение, что мелкие детали, различимые на прозрачной пленке, не могут быть репродуцированы на непрозрачную бумагу и поэтому на фотобумаге невозможно различить такое же число градаций шкалы серых тонов, что и на пленке. Эти утверждения оказались несостоятельными с появлением аппаратов контактной печати фирмы LogEtronic, которые позволяют уменьшать большую
Ф и г. 3.
Верхний снимок: рыба из отряда Palaconiscfda, логанскпе сланцы (карбон), Индиана (США). Экземпляр целиком заключен в черный углисто-глинистый сланец и виден только вдоль разбитых краев сланца. Он по гностью сохранился, за исключением поврежденного хвостового плавника. Технические данные: позади головы имеется трещина шириной 1 мм, толщина сланца 9 мм. Прицельное расстояние 101 см, напряжение 53 кВ, ток 5 мА, экспозиция 30 с. Медицинская рентгеновская пленка для безэкраниой съемки. Отпечатано прибором LogEtronic непосредственно с оригинального негатива, 0,25 натуральной ве шляпы. Нижний снииок: фрагмент третьего известного скелета Archaeopteryx lithographica. Толщина плитки известняка была уменьшена до 13 мм; кости хрупкие. Технические данные: напряжение 30 кВ, ток 200 мА, пленка Sehleussner Mikrotest-Film. На части образца обнаруживается срастание костей плюсны. Установление примитивных предплюсны и плюсны у археоптерикса стало возможным главным образом благодаря рентгеновским методам. Около 0,33 натуральной величины.
Ф п г. 4.
а — Clypeastcr рыг crisis (эоцен', Гиза, Египет. Около 0,2r натуральной величины. Прямая рентгенография на медицинской рентгеновской пленке для беаэкранной съемки. Позитивный отпечаток с промежуточного негатива LogEtronic. Оригинальный негатив был отпечатан на пленку, новый позитивный негатив, полученный с этой пленки, использован для изготовления окончательного отпечатка. На всех трех стадиях применялось умеренное затемнение методом LogEtronic Технические данные: толщина карбонатного панциря в центре около 3,2 см, внутренняя полость панциря не заполнена вмещающей породой. Аристотелев фонарь разъединен, и составляющие его части остались ^внутри полости панциря. Прицельное расстояние 91,5 см, напряжение 66 кВ, ток 5 мА, экспозиция 30 с; б — тот же экземпляр морского ежа и та же рентгенограмма, что и а, но негативный отпечаток получен с пленочного позитива. Затемнение методом LogEtronic на обоих снимках.
Ф п г. 5. Стереопара позитивных отпечатков того же экземпляра «горского ежа, что п па фиг. 4.
Смещение трубки 9 см, прочие параметры те ясе. Панцирь сфотографирован с верхней выпуклой стороны. При просматривании через стереоскоп обнаруживается вертикальное распределение теней, которое в большой степени упрощает «чтение» рентгеновского снимка.
Ф и г. 6. Стереопара позитивных отпечатков того же экземпляра морского ежа. что и на фиг. 5, но отпечатки получены непосредственно с обратной стороны оригинальных негативов с полным затемнением (LogEtronic).
Это’создает обратный стереоскопический эффект. Панцирь снят с плоской нижней стороны.
р _ Ф и г. 7. Стереопара позитивных отпечатков (Т псгЕЧтлтп’/Л
Глубина изображения намеренно искажена (увеличена) Хм ° ** ЭКЗел1пляР*Ь ’ТО и на фиг. 4-6.
Ф п г. 8.
а — Spinocyrtia euruteines из среднего девона, Гамильтон, округ Лукас, Огайо. Около 0,5 натуральной величины. Стереопара позитивных отпечатков, изготовленная с промежуточных негативов с затемнением по методу LogEtronic на всех трех стадиях. Технические данные: экземпляр целиком находится в известняке, максимальная толщина штуфа 32 мм, прицельное расстояние 91,5 см; 91 кВ; 5 мА; 35 с; медицинская рентгснопленка для безэкранной съемки; б — негативный отпечаток того же экземпляра, что и а, полученный по методу LogEtronic; в — позитивный отпечаток с того же негатива, что и б, по отпечатанный обычным способом, с большим затемнением. Заметно различие в качестве обычных отпе чатков и полученных по методу LogEtronic; г — фотография того же экземпляра, что и а, б, в; д — фотография Clypeaster ghizensis, приведенного на фиг 4—7; около 0,18 натуральной величины.
•фоновую контрастность негатива одновременно с резким увеличением детальной контрастности. Удачный отпечаток, полученный с помощью этой аппаратуры, не только воспроизводит мелкие детали, различимые на оригинальной рентгенограмме, но и фактически выявляет столь мелкие теневые детали, которые были даже недоступны невооруженному глазу на первоначальном рентгеновском снимке. Причина этого кроется в так называемом «эффекте краевого усиления», возникающем при пересечении сканирующим пучком (экспонирующим отпечаток) теневых границ негатива [8].
Стоимость этого оборудования оправдывает его приобретение только в том случае, когда приходится иметь дело с большим числом сложных рентгеновских снимков. Существует, однако, и еще целый ряд коммерческих образцов аппаратов для обработки фотоматериалов, что, по-видимому, заставило фирму LogEtronic принимать заказы на изготовление рентгеновских снимков. Фирма-изготовитель предоставляет информацию об этом виде обслуживания.
Рентгеновские снимки могут быть отпечатаны как негативы и как позитивы. На негативном отпечатке фон черный, а структура образца выявляется в различных оттенках серого (как и на оригинальном рентгеновском снимке фиг. 4.6). На позитивном отпечатке все теневые тона обращены, структура образца будет темной на светлом фоне (фиг. 4,а). Выбор того или другого способа произволен, хотя некоторым, кажется, проще изучать позитивные отпечатки как на пленке, так и на бумаге.
ЧТЕНИЕ ^РЕНТГЕНОВСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Многолетние наблюдения убеждают в том, что важнейшая причина, по которой рентген не становится обычным средством биологических и палео-онтологических исследований, заключается в нежелании большинства ученых научиться читать рентгеновские снимки. Чаще всего к рентгеновским снимкам прибегают лишь тогда, когда чтение их не требует пи малейших усилий, пи опыта, как, например, при определении числа элементов сложных структур (числа позвонков и т. п.).
Рентгеновские изображения, представляющие собой теневые картины, требуют расшифровки. Если исследователь совершенно не знаком со строением изучаемого объекта, то рентгеновский снимок этого объекта является для него бессмысленной свокупностыо участков, обладающих различной плотностью эмульсии. По этой причине желающему научиться читать рентгеновские снимки настоятельно рекомендуется начать с объектов сравнительно простого строения, с которыми он хорошо знаком. Кроме того, для начинающего очень полезны стереоскопические изображения. В силу вышеизложенного расшифровка рентгеновских изображений во многом определяется наличием опыта.
ПОЯСНЕНИЯ К СНИМКАМ
Широкие возможности, открывающиеся при использовании рентгеновских методов, были убедительно аргументированы в научной литературе. Возросшая практическая ценность рентгеновских изображений как для исследований, так и для документации вызвала появление печатающих приборов LogEtronic L Вот почему здесь приведены изображения одного и того же образца, полученные различными методами, включая стереоскопические, которые могут оказаться наиболее полезными при изучении палеонтологических материалов. Эти изображения можно просматривать с помощью простых линз, призм или зеркальных стереоскопов.
1 Подобный же аппарат под названном Elkop производит фирма Karl Zeiss, ГДР.— Прим, пер ев.
18-0815
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Branco W., Die Anwendung der Rontgenstrahlen in der Palaeontologie, Abh. Preuss* Akad. Wiss. Berlin, 1—55, 4 pls, 190G.
2. Brilhl, Uber Verwendung von Rontgenschen X-Strahlen zu palaeontologisch-diagnosti-schen Zwecken, Verh. Berliner Physiol. Gesell., Arch. Anat. Physiol. Abt., Jahrg. 1896, 547—550, 1896.
3. Гартман-Вейнберг А., РейнбергС. А., Рентгеновские снимки окаменелостей, заключенных в породу. Изв. АН СССР, 19, 279—292, 2 табл., 1925.
4. Lehmann W. М., Die Anwendung der Rontgenstrahlen in der Paliiontologie, Jahresber. Oberrhein, geol. Ver., Mitt., N.F., 27, 16—24, 6 pls, 1938.
5. Peyer B., Ueber die Rontgenuntersuchung von Fossilien, hauptsachlich von Vertebraten, Acta Radinlogica, 15 (5—5), 363—379, 2 pls, 2 text-figs, 1934.
6. Boger J., Sur 1’application des rayons X aux etudes paleontologiques, Bull. Mus. Natl. d’Hist. Nat., 19, № 1, 118—120; № 2, 224—229, 1947.
7. St. John E. C., Craig D. B., Log Entronography, Am. J. Roentgenology, Radium Therapy and Nucl. Med., 78, № 1, 124—133, 13 figs, 1957.
8. Schmidt В. A. M., Radiographic methods in paleontology, Am. J. Sci., 246, 6 1 5—(527, 6 pls, 1948.
9. Schmidt В. A. M., Microradiographv of microfossils with x-ray diffraction equipment,. Science, 115, № 2978, 94, 3 figs, 1952.
РЕНТГЕНОСКОПИЯ МИКРОИСКОПАЕМЫХ
Ii. Хупер
Карлтонскпй университет, Оттава, Канада
Развитие микроскопии от обычной оптической до рентгеновской дало возможность увеличить проникающую и разрешающую способность. В оптике разрешающая способность прямо пропорциональна длине волны. Длина волны видимого света около 0,5 мк (1 мк = 10-4 см), тогда как длина волны рентгеновского излучения приблизительно 1 А(1 А = 10~8 см). Таким образом, разрешающая способность рентгеновских лучей на четыре порядка выше, чем у света. Теоретически увеличение рентгеновского микроскопа находится на уровне электронного микроскопа, хотя до сих пор эти возможности не реализованы на практике.
Исследование крайне малых непрозрачных объектов возможно с помощью рентгеновского микроскопа в силу того, что рентгеновские лучи обладают большой и разрешающей и проникающей способностью. Рентгеновские стереомикроскопы позволяют получать объемные снимки благодаря большой глубине резкости. При этом микроскопия объектов может сочетаться с их микрохимическим анализом, поскольку поглощение рентгеновских лучей зависит от атомного номера. Таким образом, измерения избирательного поглощения дают возможность определять качественный и количественный элементный состав микрообъектов [7, 8, 121, а с помощью микродифракции можно идентифицировать кристаллические вещества [9]. Возможны также микрофлуорес-цеитиые и микроэмиссионные анализы [3]. На заре рентгенографии делались попытки получения рентгенографий мелких структур, но большие размеры источников рентгеновского излучения и сравнительно низкое разрешение фотопластинок, использовавшихся для регистрации изображения, не позво
лили тогда получить обнадеживающих результатов. Однако в последнее десятилетие были найдены способы уменьшить размеры источников излучения (т. е. «фокального» пятна), удалось получить и крайне мелкозернистые эмульсии. Следовательно, в настоящее время имеется возможность осуществить рентгенографию мелких структур.
Применение рентгеновских методов в микропалеонтологии дает следующие преимущества: 1) подробную информацию о внутренней морфологии непрозрачных ископаемых, 2) высокоточное измерение внутренних структур; 3) быстрое получение информации; 4) сохранение целостности объекта. Эти методы особенно полезны при проведении биометрических и статистических анализов.
Рентгеновские микрорентгенографии некоторых микроископаемых зачастую содержат неясные детали, которые трудно интерпретировать и невозможно измерить. Это связано со сложностью и взаимным затенением многочисленных внутренних структур. К сожалению, морфологические особенности далеко не всех микроископаемых могут быть изучены с помощью рентгеновских методов. Поэтому при изучении многих объектов необходимо сочетать рентгеноскопию с другими приемами исследования (шлифами и т. п.).
МЕТОДЫ
Известны три метода микрорентгеноскопии и микрорентгенографии: 1) отражательная рентгеновская микроскопия; 2) контактная микро рентгенография; 3) точечно-проекциопная рентгеновская микроскопия.
Отражательная рентгеновская микроскопия. Этот метод заключается в следующем: сначала рентгеновские лучи отражаются от зеркала под очень малым углом, затем они фокусируются криволинейной системой зеркал для выделения определенного угла отражения. Изготовление и юстировка таких систем зеркал связаны со значительными техническими трудностями, что осложняет развитие метода отражательной микроскопии [10, 6].
Контактная микрорентгенография. Этот метод использовался для получения микрорентгенографий фораминифер [14, 4, 5]. Достоинство этого метода состоит в применении обыкновенных рентгеновских дифракционных аппаратов. Такие устройства широко применяются в настоящее время.
Образцы располагаются очень близко к фотографической пластинке (фирмы Кодак с эмульсией максимальной разрешающей способности) в специальной латунной камере несложной конструкции (фиг. 1,6). Камера расположена на пути рентгеновских лучей так, что расстояние между объектом и пластинкой вполне достаточное, чтобы считать ход лучей у пластинки почти параллельным, но не настолько большое, чтобы это влияло на экспозицию. После экспозиции рентгеновскими лучами фотопластинка обрабатывается. Обычно обработанная пластинка обнаруживает значительные изменения плотности засветки по всей площади, и поэтому необходимо делать фотокопии изображения каждого образца в отдельности. Рекомендуется делать фотокопии увеличенных изображений на катушечной пленке. Затем пленка проецируется, что способствует получению увеличенного изображения с целью измерения внутренних структур снятых объектов. Эти методы были подробно описаны в литературе [5].
Преимущество контактной микрорентгенографии состоит в том, что для этого метода могут быть использованы обычные дифракционные приборы, которые имеются во многих лабораториях. Кроме того, большое число фораминифер (иногда сотни) может быть обработано за одну экспозицию. Однако разрешение и глубина резкости меньше, чем у проекционной микрорентгенографии. Так, например, при наличии проекционного рентгеновского микроскопа не рекомендуется пользоваться контактным способом для получения стереомикрорентгенографий.
а — отражательная рентгеновская микроскопия; б — контактная микрорентгенография; в — точечно-проекционная микрорентгенография.
Точечно-проекционная микрорентгенография. Принцип действия проекционного точечного микроскопа показан на фиг. 1,в. Электронный луч из электронной пушки фокусируется системой электромагнитных линз в точку на мишени (антикатоде). Источником рентгеновского излучения служит мишень из меди, вольфрама, золота, серебра или из других элементов, каждый из которых дает собственное характеристическое рентгеновское излучение. Для исследования раковин известковых фораминифер наиболее приемлемым материалом мишени служит медь. Рентгеновские лучи испускаются мишенью в виде конуса. Образец располагается на пути лучей между мишенью и фотопластинкой или фотопленкой. Увеличенное изображение регистрируется, а степень увеличения зависит от расстояния между мишенью и образцом и между образцом и фотопластинкой. Используя камеру для крепления образцов и пленки, можно проводить микрорентгенографию ряда фораминифер одновременно. Так же как и в контактной микрорентгенографии, мы имеем увеличенную проекцию и возможность измерять внутреннюю структуру объектов. Но в проекционной рентгенографии возможно применение менее качественных эмульсий с меньшей разрешающей способностью и изображение обычно фотографируется на пленку со значительной экономией времени и материалов.
Принцип действия и развитие точечно-проекционного рентгеновского микроскопа содержатся в работах [1, 2, 11]. Применение точечпо-проекцион-ного микроскопа для микропалеонтологических исследований описано в работе Хупера [5].
Ровинский, Люцау и Авдеенко [13] приводят описание нового типа электронной пушки, который они применили в точечно-проекционном микроскопе. названном ими микропроектором; указана разрешающая способность меньше 1 мк. Приборы такого рода, несомненно, должны найти применение в изучении морфологии микроископаемых.
Важной особенностью точечно-проекционного рентгеновского микроскопа является большая глубина резкости и большая проникающая способность. Разрешение приблизительно равно диаметру источника (около 0,1 мк). Большая глубина резкости дает возможность получать четкие стереомикрорентгенографии трехмерных объектов в правильной перспективе. Однако из-за неодинаковой глубины отдельных участков толстых объектов увеличение этих участков различно. Методы, связанные с преодолением таких трудностей, были рассмотрены Онгом в 1959 г. [11].
Для биологических материалов необходимо мягкое рентгеновское излучение и образец должен находиться в вакууме во время облучения. Это не относится к известковым раковинам ископаемых фораминифер, поскольку их можно облучать на воздухе, что позволяет использовать большую площадь для держателей образца. На практике размещение полюсных наконечников и мишени определяет границу угла рентгеновских лучей, а конструкция держателя для образцов определяет максимальный размер объектов. Удовлетворительные микрорентгенографии фораминифер размером от 1 см до 60 мк в диаметре можно получить, используя точечно-проекционный рентгеновский микроскоп. созданный Кослетом и Никсоном.
Важно проверить технические условия промышленных рентгеновских микроскопов для того, чтобы определить, имеется ли достаточное пространство между держателем и мишенью для больших образцов. Разрешающая способность прибора ограничивается точностью фокусировки, но даже для случая точной настройки прибора требуется тщательно разработанная и очень неудобная, отнимающая много времени процедура фокусирования, неприемлемая для повседневной работы. Эту трудность можно преодолеть, используя вспомогательную оптику для наблюдения за фокусирующим экраном [11].
Все выпускаемые в настоящее время проекционные рентгеновские микроскопы являются по существу модификациями электронных микроскопов. Электронный микроскоп, переделанный в проекционный рентгеновский микроскоп, описан Зигелем и Ноултоном [15]. Фирма «Филлипс» поставляет необходимые элементы для переделки электронного микроскопа ЕМ 75 в проекционный рентгеновский микроскоп.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Cosslett V. £., Nixon W. С., The x-ray Shadow microscope,’ J. Appl. Phys., 24, 616 1953.
2. Cosslett V. E., Pearson H. E., Improvements in the point projection x-ray microscope in Cosslett F. C., ed., Proc. Symp. X-Ray Microscopy and Microradiography, Cambridge 1956, New York, Academic, 96, 1957.
3. Duncumb P., Microanalysis with a scanning x-ray microscope, in Cosslett V. E., ed., Proc. Symp. X-ray Microscopy and Microradiography, Cambridge, 1956, New York, Academic, 617, 1957.
4. Hedley R. H., Microradiography applied to the study of Foraminifera, Micropaleontology, 3, № 1, 19, 1957.
5. Hooper K., X-ray absorption techniques applied to statistical studies of Foraminifera populations, J. Paleontology, 33, № 4, 631, 1959.
6. Kirkpatrick Р., The problem of reflection microscopy, in Cosslett F. £., ed., Proc. Symp. X-Ray Microscopy and Microradiography, Cambridge, 1956, New York, Academic, 17, 1957.
7. Long J- V. P., Applications of and some sources of error in x-ray microchemical analysis, in Cosslett F. E., ed., Proc. Symp, X-Ray Microscopy and Microradiography, Cambridge, 1956, New York, Academic, 628, 1957.
8. Long J. F. P., Cosslett F. E., Some methods of x-ray microchemical analysis, in Cosslett F. £., ed., Proc. Symp. X-Ray Microscopy and Microradiography, Cambridge, 1956, New York, Academic, 435, 1957.
9. Nixon W. C., The point projection x-ray microscope as a point source for microbeam x-ray diffraction, in Cosslett V. E., ed., Proc. Symp. X-Ray Microscopy and Microradiography, Cambridge, 1956, New York, Academic, 336, 1957.
10. Nixon W. C., Baez A. F., Lectures on the x-ray microscope, University of Redlands, California, 1956.
11. Ong S. P., Microprojection with x-rays, The Hague, Nijhoff, 1—131, 1959.
12. Ong S. P., Isolation of selected elements with an x-ray projection microscope, Norelco Reporter, 8, № 1, 2, 1961.
13. Rovinsky В. M., Lutsau V. G., Avdeyenko A. I., X-ray microprojector, in Cosslett F. £., ed., Proc. Symp. X-Ray Microscopy and Microradiography, Cambridge, 1956, New York, Academic, 269, 1957.
14. Schmidt R. A. M., Microradiography of microfossils, Science, 115. № 2978, 91, 1952.
15. Siegel В. M., Knowlton К. C., The conversion of an electron microscope to point projection x-ray microscopy, in Cosslett V. E., ed., Proc. Symp. X-Ray Microscopy and Microradiography, Cambridge, 1956, New York, Academic, 106, 1957.
16. Proc., 2nd Internat. Symp. X-Ray Microscopy and X-Ray Microanalysis, Stockholm, 1959; Amsterdam, Elsevier, 1960.
ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИЗВЕСТНЯКОВ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО МИКРОСКОПА
С. Хондзо, А. Г. Фишер
Принстонский университет, Принстон, Ныо-Джерси
Электронный микроскоп обеспечивает расширение палеонтологических исследований ультрамикроскопических объектов. Прежде всего он позволяет значительно дополнить информацию, получаемую обычными оптическими методами. Так, в частности, произошло с кокколитами [2, 3, 13]. Кроме того, с помощью электронного микроскопа можно открыть присутствие микроскопических ископаемых, которые оптическими методами не распознаются.
До настоящего времени микроскопия в палеонтологии применялась главным образом для изучения микроископаемых, выделенных из неконсолидированных отложений (мел, мягкий мергель и др.). Исключение представляют работы Грюнау и Штудера [11] и Грюнау [10] по известнякам с наноконусами из мезозоя Альп и изучение Грегори и Монти [9] строматолитов из каменноугольных отложений Бельгии.
Исследования с помощью оптики очень тонких шлифов (Хондзо и Фишер, часть II, раздел Б) первоначально позволили заключить, что в прослоях тонкозернистых известняков из эоцен-мелового флиша Испании и верхне-юрских аптиховых слоев Альп большинство ископаемых остатков, меньших 10—15 мк, исчезло в результате перекристаллизации. Эта точка зрения высказана Брамлеттом в 1953 г. Электронная микроскопия дала изумитель
ные результаты. Оказалось, что указанные выше породы содержат огромное количество мелких кокколитов и кокколитоподобных ископаемых (раз ерами 2—15 мк) различной сохранности, как показано на фиг. 1 и 2. Все эти ископаемые достаточно крупные и могут наблюдаться в ультратонких срезах под большим увеличением с помощью оптических микроскопов. Часто, одпа-ко. их не удается опознать как ископаемые из-за расплывчатых очертаний, внутренней перекристаллизации и тонкости их внутренней структуры, которая не разрешается обычными оптическими методами.
Изучение образцов пород под электронным микроскопом позволяет сделать вывод, что в консолидированных известняках содержится огромное число ископаемых, неразличимых при оптическом изучении. От распознавания в таких срезах этих мелких ископаемых до их видового и родового определения на основании данных объемного изучения может пройти много времени, однако исследования, проведенные даже в ограниченном объеме, могут показать поразительные различия между образцами.
ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ ИЗВЕСТНЯКОВ
До настоящего времени не имелось возможности приготовить шлифы известняков, которые были бы достаточно тонкими, чтобы пропускать электронный пучок и выдерживать нагрев от бомбардировки электронами. Следовательно, электронная микроскопия большинства монолитных известняков зависит от реплик структуры поверхности, изготовленных со свежих изломов или с полированных и протравленных поверхностей.
Здесь описаны: 1) методика получения полированной поверхности известняка с минимальным нарушением структуры; 2) метод тонкого травления этой полированной поверхности для превращения структуры известняка в тонкий рельеф и 3) процедура изготовления двухступенчатых реплик.
Реплики. В основном приготовление реплики обусловлено двумя требованиями: 1) верное (позитивное или негативное) изображение изучаемой поверхности должно быть получено в форме пленки — как правило, угольной,— через которую может пройти электронный луч; 2) выступы и впадины рельефа должны быть выявлены каким-либо способом. Это обычно делается при помощи «оттенения» реплики — напыления тяжелого металла на поверхность под малым углом с целью получить пленку переменной толщины и переменной прозрачности для электронного пучка. Существуют два главных метода получения таких реплик: метод предварительного оттенения и двухступенчатый метод. В методе предварительного оттенения кислотостойкий металл напыляют на поверхность, создавая теневую реплику, а затем наносят ровный слой углерода или окиси кремния или, наоборот, первым наносят углерод или окись кремния, а затем производят оттенение реплики (с некоторым проигрышем в разрешении). Подлинный образец затем растворяется в кислоте, а реплика остается. Эта техника использовалась при изучении кокколитов [6, 2, 3, 13]. Таким образом получается большое разрешение, но этот метод имеет два недостатка при изучении поверхности известняков. Во-первых, реплики сохраняют толстый покров нерастворимого материала (называемый псевдорепликой), изображение которого накладывается на изображение нормальной реплики и может мешать при микроскопических исследованиях (хотя при минералогических и петрографических исследованиях такой покров может оказаться желательным). Этот материал можно удалить только при помощи дальнейшей обработки реплики. Во-вторых, использование этого метода приводит к разрушению образца и исключает изготовление повторных реплик.
При двухступенчатом методе сначала изготавливается негативная реплика поверхности известняка на пленке или пластинке из пластика. Затем первая реплика оттеняется под острым углом металлом, а сверху наносится
Фи'г. 1. Электронные микрофотографии известняков, X 7500.
а — верхнеюрский (титанский) аптиховый известняк, долина Ункен, Зальцбург, Австрия. Розетки — ископаемый нанопланктон, возможно остатки кокколитофорид, окруженные или частично охваченные кристаллами кальцита вмещающей породы. В обычных шлифах столь мелкие ископаемые не видны. Сравните с фиг. 2, а; б — верхнемеловой или палеоценовый известняк из флишевой толщи района Зумайя, Испания. В то время как изучение шлифов позволяет выявить небольшое количество лишь крупных кокколитов, электронный микроскоп показывает, что по крайней мере треть породы сложена обломками кокколитов. Сравните с фиг. 2, б.
Фпг. 2. Электронные микрофотографии кокколитов в известняках, X 10 000.
а — кокколит в верхнеюрском (титонском) аптиховом известняке, долина Ункен, Зальцбург, Австрия1. Кокколит кажется несколько деформированным. Невозможность обнаружить обычное дпя кокколитов <*свастикоподобное» погасание в шлифах дает основание предположить, что первоначальная ориентировка кальцита индивидуальных пластинок изменилась. Сравните с фиг. 1, я. б — кокколит в известняке из флишевой толщи района Зумайя, Испания, обнаруживающий сложную микроструктуру.
ровный слой углерода. Эти два слоя составляют вторую (позитивную) реплику. Первая реплика удаляется растворением, а для изучения остается углеродно-металлическая реплика. При использовании данного метода остается меньше нерастворимого материала и изучаемая поверхность может реплицироваться несколько раз, что особенно удобно, исходный материал сохраняется, полировка и травление могут быть повторены до получения нужного результата. Образец не пропадает, если первая реплика получилась плохой или была повреждена при исследовании. Более подробное рассмотрение методов реплицирования см. в работе Брэдли 14].
Поверхность. Реплики могут быть получены с поверхностей изломов или с полированных и протравленных поверхностей. Изломы легче получить, и возможность образования на них так называемого слоя Бейлби (поверхностный слой из отходов, получающихся при шлифовке и полировании) исключается. Их недостаток — то, что при разрушении породы получается довольно высокий и неправильный рельеф излома, на котором труднее изучать структуру ;малых объектов, чем на отполированных и слегка протравленных сечениях. Большинство работ по известнякам, включая изложенные здесь, было проведено на отполированных и протравленных поверхностях.
Изображение. Изображение, получаемое этими методами реплик, является просто изображением топографического рельефа образца. Поэтому, даже не говоря о разнице в увеличениях, такие изображения не сравнимы непосредственно с изображениями, получаемыми со шлифов при помощи оптических микроскопов. Другая проблема — значительно более серьезная в электронной микроскопии, чем в оптической,— касается внесения загрязнений и искажений в реплики. Нужно прилагать большие усилия, чтобы избежать этого, так как впоследствии эти искажения бывает нелегко отличить от истинной картины.
Разрешение, обеспечиваемое двухступенчатым процессом, ограничено рядом факторов, среди них — рельеф протравленной поверхности, толщина слоя напыленного металла и фон, создаваемый им, а также угол оттенения. Однако самым важным фактором является точность, с которой первая, пластиковая реплика повторяет изучаемую поверхность. Согласно Фуками и др. [8], можно ожидать, чтоо предел разрешения для двухступенчатого метода лежит между 50 и 100 А
ПРОЦЕДУРА
Стадия 1 — закрепление. Из образца породы, который нужно изучить, изготовьте кубик со стороной приблизительно 7 мм. Сошлифуйте следы пилы при помощи абразивного порошка средней крупности. Тщательно промойте кубик, просушите его несколько часов в печи при температуре 45 °C, затем охладите до комнатной температуры и прикрепите к одной его грани бумажную этикетку для идентификации.
Поместите кубик этикеткой вверх в середине полиэтиленового колпачка с внутренним диаметром приблизительно 20 мм. Затем залейте кубик закрепляющей смолой так, чтобы образовался блок высотой приблизительно 16 мм. Продержите отливку при комнатной температуре не менее 10 ч до полной полимеризации.
Для приготовления закрепляющей смолы размешайте 14 г ангидрида НЕТ (как отвердителя) в 30 г мономера UNOX эпоксид-206 магнитной мешалкой до полного растворения смолы. Эта смесь нестабильна в дозах больших чем 50 г и может не затвердеть в очень малых дозах. Мономерная смесь остается жидкой приблизительно 80 мин при 20 °C и дозе от 40 до 45 г.
Мономерная смесь обладает преимуществами низкой вязкости (около 8 сП), и поэтому очень маловероятен захват отливкой пузырьков воздуха. Так как давление паров смеси очень низко (0,1 мм рт. ст. при 20 °C), для
пористых образцов можно использовать пропитывание в вакууме. Образующийся полимер имеет соломенный цвет, полупрозрачен, очень стоек к органическим растворителям, обладает большой твердостью (около 60 по Бар-колу) и ударной прочностью.
Стадия 2 — шлифование. Операция а. Удалите отливку из колпачка и сошлифуйте ее основание так, чтобы обнажить поверхность образца. Снимите фаску по краям отливки. Операция б. Шлифуйте на низкооборотном шлифовальном круге при помощи шлифовального порошка № 600, используя воду и 10%-ный этиленгликоль. Операция в. Шлифуйте вручную несколько минут па стеклянной пластине, покройте тонкой пленкой смеси шлифовального порошка № 800 с дистиллированной водой и 10%-ным этиленгликолем. Операция г. Шлифуйте аналогичным образом сначала со шлифовальным порошком № 1200, а затем № 3200 на отдельных стеклах, применяя ту же смазку. После этой стадии поверхность нельзя трогать голыми руками.
Очень важно не создавать на поверхности слишком большие напряжения, особенно при последних операциях. Поэтому следует избегать сильного нажима на образец и продолжительного шлифования. Добавление этиленгликоля к воде при шлифовании уменьшает напряжения, ослабляя удары зерен абразива по поверхности образца. Наличие небольшого количества выбоин и царапин, которые могли бы испортить изображение в световом микроскопе, несущественно, так как поле зрения электронного микроскопа очень мало.
Стадия 3 — полирование. Полируйте на высокооборотном шлифовальном круге при помощи взвеси 0,1-микронной гамма-окиси алюминия в дистиллированной воде. Можно также полировать на синтетической ткани пеллон толщиной 0,5 мм. Полировать следует с небольшим нажимом и в течение лишь нескольких секунд, повторяя эту операцию 15—20 раз. Избыточное давление на образец при его полировке может привести к тому, что его поверхность потечет или перекристаллизуется. После зтой обработки поверхность образца должна иметь зеркальный блеск.
Образец необходимо тщательно очищать между всеми операциями шлифования и полировки, а также после них. Для очень твердых пород можно использовать ультразвуковой вибратор и разбавленный раствор моющего средства.
Стадия 4 — травление. Погрузите образец в горизонтальном положении, поверхностью вверх в 0,1-молярный (0,1 N) деионизированный раствор НС1. Для большинства известняков достаточно время травления 40—100 с при температуре 20 °C, но точное время должно быть определено экспериментально. Промойте образец несколько раз в деионизированной воде, азатем просушите его в печи при 45 °C в течение нескольких часов.
Стадия 5 —• снятие реплики. Операция а — первоначальная реплика. Поместите несколько капель реплицирующего раствора на полированную поверхность образца, а затем покройте ее куском ацетатной реплицирующей пленки, достаточно большим, чтобы он выступал за края образца. Прижмите пленку к образцу указательным пальцем на несколько секунд, а затем сильно протрите поверхность пленки тканью для протирки оптики. Через 10 мин снимите реплику пинцетом и прикрепите ее отпечатком вверх на предметное стекло при помощи кусочка целлофановой ленты. Нужно изготовить несколько последовательных пленок полированной поверхности, причем первые из них обычно приходится выкидывать, так как они могут экстрагировать из поверхности большую часть нерастворимого материала. Операция б — оттенение. Поместите предметное стекло с репликой в вакуумный испаритель и положите хромовые стружки в вольфрамовую корзинку. Откачайте до 10мм Hg и пропустите через вольфрамовую корзинку ток. Хромовая стружка испарится, и, если все сделано правильно, на выступающих частях реплики
образуется слой толщиной около 20 А. Можно рекомендовать угол напыления 32°. Относительно количества металла, нужного для образования напыленной пленки подобной толщины, см. Брэдли [3]. Операция в — угольная реплика. Для нанесения углерода па реплику используется угольная дуга внутри вакуумного испарителя. Можно напылить слой толщиной 200 А под углом 90°. Этот слой вместе со слоем металла образует позитивную реплику полированной и протравленной поверхности породы. Операция г. Удалите предметное стекло из испарителя и процарапайте поверхность реплики лезвием бритвы так, чтобы получить сетку с шагом 1,5 —3 мм. Удалите реплику со стекла и обрежьте лишние края чистыми ножницами.
Стадия 6 — приготовление сеток. Чтобы избежать загрязнения, при удалении негативной реплики следует действовать с максимальной осторожностью. Поставьте три чашки Петри, полные ацетона, вплотную одна к дру-пой на столе с белой поверхностью при хорошем освещении. Очень полезно прибегать к помощи большой лупы с вмонтированным осветителем. Быстро погрузите реплику в первую чашку углеродной поверхностью вверх. Через одну-две минуты угольная пленка начнет отделяться от негативной ацетатной реплики и станет ломаться вдоль процарапанных линий. Этому можно помочь, осторожно покачивая чашку. Подождите несколько минут, пока квадратики реплики не всплывут, а затем выловите их сеткой электронного микроскопа. Промойте их в течение нескольких минут во второй чашке Петри, а затем в третьей. Если углеродные квадратики скрутятся, их можно выпрямить способом, описанным Фуками [7]. Это делается при помощи последовательного помещения квадратиков в смесь ацетона и воды двойной дистилляции в пропорциях 3:1, 1:1 и 1:3, в которой пленка выпрямляется на поверхности силами поверхностного натяжения. Потом квадратики поместите на отдельные решетки со щелевой перфорацией 75—300 мк и подержите их в воздухе пинцетом до полного высыхания. Теперь они готовы для изучения.
Стадия 7 — изучение и фотографирование. Это производится стандартным образом. Просмотр и фотографирование реплик при увеличении 3000 можно производить, используя объектив с апертурой 30 мк и при ускоряющем напряжении 50 кВ. Пластинки проявляются в мелкозернистом высококонтрастном проявителе и печатаются при подходящем увеличении, обычно до X10 000.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Beilby С,., Aggregation and flow of solids, London, Macmillan 1—274, 1921.
2. Black M., Barnes B., The structure of coccoliths from the English Chalk, Geol. Mag., 96, 321—328, 1959.
3. Black M., Barnes B., Coccoliths and discoasters from the floor of the South Atlantic Ocean, J.R. Micros. Soc., 80, pt. 2. 137—147, 1961.
4. Bradley D. E., Replica and shadowing techniques, in Kay D., cd.. Techniques for electron microscopy, Springfield, Charles Thomas, 82—137, 1961.
5. Bramlette M. N., Significance of coccolithophorids in calcium carbonate deposition. Geol. Soc. America Dull., 69, 121—126, 1958.
6. Deflandre G., Durrieu, Application de la technique d’empreintes de carbone a la syste-matique des coccolithophorides fossils, C.R. Acad. Sci., 244, 1948—2951, 1957.
7. Fukami A., Experiment concerning replica preparation method (If), On a new rapid and reliable positive replica process (filmv replica system), J. Electron Microscopy, 4, № 1, 274—278, 1955.
8. Fukami Л., Kushida H., Suzuki A., eds., Saikinno Denshi-Kenbikyo Shiryo-seisakuho (Recent Development of Sample Preparation Techniques for Electron Microscopy), Tokyo, Denshi-Kenbikyogakkai Kanto shibu, 1—155, 1961.
9. Gregoire C., Monty C., Observation au microscope electronique sur le calcaire a pate fine entrant clans la constitution de structures stromatolithiques du Viseen Moyen de la Relgique, Geol. Soc. Relgique, Ann., № 10, 389—397, 1963.
10. Griinau H. R., Mikrofazies und Schichtung ausgewahlter jungmesozoischer, radiolarit-fiihrender Sedimentserien der Zentral-Alpen, Int. Sed. Petrog., ser. 4, 179. 1959.
11. Grunan II. Ii., Studer II., Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Bianconekalken des Siidtessins, Experientia, 12, 141 —150, 1956.
12. Hall С. E., Introduction to electron microscopy, New York, McGraw-Hill, 451, 1957.
13. Hay W. W., Towe К. M., Electromicroscopic examination of some coccoliths from Don-zacq (France), Eclogae Geol. Helv., 55, № 2, 497—517, 1962.
14. Union Carbide Chemical Company, «Unox» Epoxide 206, New York, Union Carbide Chemical Company, adv. tech, rep., 4, 1960.
ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ РАКОВИН ФОРАМИНИФЕР ПОД ЭЛЕКТРОННЫМ МИКРОСКОПОМ
Д. Кр числей
Геолого-географический факультет Куипс-колледжа Пью-йоркского университета Ламоптская геологическая обсерватория Колумбийского университета, Палнсейдс, Нью-Йорк
А. Би
Ламонтская геологическая обсерватория Колумбийского университета, Палнсейдс, Нью-Йорк
Современная классификация микроископаемых базируется почти полностью на изучении лишь морфологии раковины. Несмотря на то что подобное изучение, несомненно, весьма полезно, оно не всегда достаточно для установления естественной классификации такой разнообразной и изменчивой группы микроорганизмов, как фораминиферы. Примеры искусственного смешения па основе морфологических признаков различных родов и видов фораминифер неоднократно приводились в литературе [2, 13, 14, 18, 21]. Между тем при таксономических построениях исключительно важное значение имеют дополнительные данные об экологической адаптации и биогеографической зональности, внутривидовой и межвидовой изменчивости ныне живущих форм, а также данные о химико-минералогическом составе и деталях строения микроструктуры их раковин. Эти данные, однако, до последнего времени широко не использовались палеонтологами и неонтологами.
Изучение внутренней морфологии и структуры стенки фораминифер с помощью обычного светового микроскопа проводилось Вудом [27], Рейсом [19], Блэкмоном и Тодд [1], а также Хедли [9]. Электронно-микроскопическое изучение фораминифер пока еще проводится редко [8, 12].
Более широко электронный микроскоп применяется при изучении ископаемых [3, 7] кокколитофорид, спор, диатомовых [3, 7, 10, 11, 15—17, 4], и особенно интересные результаты получены при электронно-микроскопическом изучении структуры раковин моллюсков [5, 6, 23—25, 26]. В настоящем разделе описана методика исследования внутренней морфологии и структуры стенок раковин фораминифер и других известковых микроископаемых при помощи световых и электронных микроскопов.
ПОЛУЧЕНИЕ РЕПЛИК МЕТОДОМ АЦЕТАТНОЙ ПЛЕНКИ
Очистка раковин. Фораминиферы, извлеченные из вмещающей породы, часто содержат посторонние частицы, которые следует удалить. Это достигается с помощью ультразвука. Если исследуются живые экземпляры, выловленные планктонными сетями, их протоплазма удаляется вымачиванием в растворе перекиси водорода.
Закрепление образцов. Чистые экземпляры перед закреплением высушиваются. Гибкие полиэтиленовые колпачки (15 мм в диаметре и высотой 4 мм) или жесткие металлические подставки со съемным основанием являются подходящими формами для закрепления образцов. Металлические подставки позволяют легко вынимать пластиковые отливки.
Ископаемые прикрепляют ко дну формы клеем дако и ориентируют нужным образом. Необходима осторожность, чтобы не покрыть весь образец клеем, что помешает связующей субстанции проникнуть в промежутки между отдельными раковинами. Оптимальные условия получаются, когда примерно двадцать пять экземпляров располагаются квадратом приблизительно в одном миллиметре друг от друга.
Затем на образцы наливается тонкий слой связующего пластика, разбавленного жидким стиролом (СеН5 -СП : СН2). В качестве связующего пластика можно рекомендовать метакрилат — чистую прозрачную, быстро-затвердевающую смолу сополимерного типа. Связующий пластик следует разбавлять стиролом вплоть до пятидесяти процентов. Добавляется небольшое количество катализатора (гидроперекись третичного бутила). Важно, чтобы связующий материал был очень жидким, что позволит ему проникнуть во все трещины и поры раковин; для лучшей пропитки экземпляров их помещают под воздушный колокол. После нескольких минут откачки пузырьки воздуха вытягиваются из раковин наружу.
Затем образцы выдерживаются в печи при температуре от 70 до 100 °C (15—30 мин, в зависимости от использованного количества катализатора). Пластиковую отливку можно вынуть из формы, когда ее поверхность станет твердой.
Получение среза и полировка. На отливке расчищается небольшая площадка, которой при помощи клея лейксайд 70 образец прикрепляется к предметному стеклу. Затем каждый образец шлифуется на стекле до достижения желаемой толщины последовательно порошками № ЗОЗ1/» (11 мк) и № 305 (5 мк). Наконец, образец полируется порошком № 309W (белая полировочная смесь) на бархате. Препарат можно эффективно очищать между этими операциями, помещая его в ультразвуковой вибратор на несколько секунд.
Получение реплики. Поверхность отполированных известковых экземпляров травится в растворе EDTA. Препарат погружается в раствор на промежутки времени в 30 с, вынимается, моется и изучается под микроскопом. Степень рельефности поверхпости зависит от времени травления, причем наиболее удовлетворительные реплики получались при травлении от 60 до 120 секунд. Для получения реплики протравленной поверхности фораминифер на их поверхность помещается одна-две капли реплицирующего раствора, а затем сверху накладывается ацетатная пленка. Пленка должна быть несколько больше поверхности образца. Чтобы сильно прижать ацетатную пленку к протравленному образцу, прикладывается давление при помощи маленьких тисков. Реплицирующий раствор служит растворителем и позволяет ацетату воспроизвести протравленную поверхность раковины. После одной-пяти минут пленка должна быть совершенно сухой и готовой для отделения. Получающийся отпечаток, называемый здесь ацетатной пленкой, дает точное зеркальное отображение первоначальной поверхности. Для получения неперевернутого изображения реплика помещается под микроскоп отпечатком вниз.
Экземпляр
Ф ораминиферы
Ацетатная реплика
Ацетатная реплика р а ст в оряет с я в ацетоне, платино-палла Паевая
Напыление платино-палладиевой плен к и
пленка
остается
Фот on ла станка
I_________II___II___II__________I
Средняя Очень Очень Средняя освещенность тем- свет- освещенность ный лый
(негатив)
оооооооооо ......ОООО соооооооооо уу Uт ивН а Я
|11| J 11| фотография
Средняя Очень Очень Средняя
освещенность свет- menij освещенность лый ный
Фиг. 1. Схематическое изображение процесса получения реплики для электронной микроскопии.
ПОЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОННЫХ МИКРОФОТОГРАФИЙ
Оттенение. Так как ацетатная пленка слишком толста для прямого изучения на электронном микроскопе, для успешного проникновения электронов с энергиями 70—100 кэВ должна быть приготовлена значительно более тонкая пленка (толщиной менее 200 А) (фиг. 1).
Процесс изготовления такой плепки известен под названием оттенения. Он производится напылением металла на ацетатную реплику под углом около 45°. Меньшие углы (около 30°) могут быть использованы для образцов со слабым рельефом. В качестве оттеняющего вещества используется платино-палладиевый сплав в силу его высокой способности рассеивания электронов,, легкого испарения в вакууме, отсутствия зернистости, относительно низкой
температуры плавления и в связи с тем, что он пе вступает в реакции с вольфрамовой нитью накала, используемой для нагрева напыляемого вещества.
Процесс оттенения производится в испарителе под воздушным колоколом, в котором создается вакуум около 5-IO-8 мм рт. ст. Образец помещается под вольфрамовой нитью, на которую подвешивается платино-паллади-евый сплав. Для прикрепления образцов к стеклянной пластинке используется целлофановая лента как материал, требующий наименьшего времени дегазации.
Испаритель откачивается и через вольфрамовую нить накала пропускается ток приблизительно напряжением 10 В и силой 50 А. Платино-палладиевый сплав испаряется и напыляется на образец. Затем на образец должна быть напылена поддерживающая пленка углерода. Углерод применяется из-за своей химической инертности, аморфности и высокой проницаемости для электронов. Чтобы судить о том, необходимое ли количество металла и углерода нанесено на ацетатную пленку, около образца помещается кусочек белой бумаги, который экспериментатор может рассматривать после оттене-
Ф и г. 2.
а — ацетатная реплика сечения участка раковины Globorotalia menardii (d’Orbigny), х290; б — ацетатная реплика сечения раковины Sphaeroidinella dehiscent (Parker and Jones), Xi00; e—электронная микрофотография поры на поверхности раковины Globorotalia menardii (d’Orbigny), около Х49ОО. Объект в центре является, вероятно, кокколитом, попавшим в отверстие поры; г — электронная микрофотография двух пор раковины Globorotalia menardii (d’Orbigny), около Х1800- Параллельные структуры —• слои раковины. Поверхность раковины на фотографии внизу.
ния. Нужно использовать наименьшее возможное количество бумаги, так как она должна обезгазиться во время откачки; бумага обычно плохо отдает воздух и увеличивает время откачки. Необходимо иметь в виду, что при слишком большом или, наоборот, слишком малом количестве углерода пленка может лопнуть при поел дующем растворении пластика, а при слишком высоком напряжении пленка может загореться, так что появятся разрывы.
Удаление ацетатной пленки. Ацетатная пленка, содержащая тонкую оттененную реплику, разрезается и помещается (оттененной стороной вниз) на круглый, гладкий (около 200 меш) экран, который может быть вставлен в электронный микроскоп. Ацетатная пленка теперь готова для удаления с платино-палладиево-углеродной пленки. Большая часть приемов удаления ацетатной пленки включает погружение экрана с ацетатом в ацетоновую ванну. Часто металлическая пленка всплывает в ванне, скручивается и становится бесполезной. Более эффективным способом является использование устройства, в котором ацетон нагревается и испаряется, охлаждается проточной водой и конденсируется на ацетатной пленке. Этот процесс не включает в себя перемещения экрана или погружения образца и, таким образом, более безопасен, чем другие методы.
Метод без использования ацетатной пленки применялся рядом исследователей, в частности Хеем и Райтом [8]. Металл и углерод напыляются прямо на образец, который затем растворяется в кислоте, реплицируется и изучается непосредственно без промежуточной стадии ацетатной пленки. Однако металло-углеродая реплика должна быть значительно крепче, чем при методике, описанной выше; экземпляр, естественно, уничтожается.
Просматривание металло-углеродной пленки. После удаления ацетатной пленки медный предметный экран с платино-палладиево-углеродной пленкой помещается в электронный микроскоп. При увеличении около 5000 и даже меньшем можно просматривать только очень малые части пленки. Все электронные микроскопы снабжены механическим приводом, позволяющим оператору просмотреть всю пленку и выбрать ту часть, которую он хочет сфотографировать. Пленка просматривается на флуоресцирующем экране; во многих приборах изображение можно увеличивать в несколько раз при помощи бинокулярного микроскопа.
Фотографирование. Фотографирование на электронном микроскопе очень просто; пластиночная камера обычно помещается около флуоресцирующего экрана, и, когда нужно сфотографировать, открывается затвор. Большинство фотографий снимается или на кодакские диапозитивные пластинки или на 35-миллиметровую пленку. В зависимости от разрешающей способности электронного микроскопа негативы можно увеличивать до Х10.
Фотографии раковин фораминифер на обычном световом микроскопе можно получить при увеличениях до 1000 (фиг. 2, а, б и 3, А), но при этом не достигается необходимое разрешение. В то же время даже на небольшом электронном микроскопе разрешение достигается приблизительно 30 А (фиг. 2, в, г, 3, в). Поэтому электронные микрофотографии, полученные при увеличении 1000, обычно могут быть увеличены еще в десять раз; этого достаточно для всех практических целей.
Стереофотографии можно получать, поворачивая образец на несколько градусов от его первоначального положения и делая дополнительный снимок. Эта операция может легко контролироваться без нарушения вакуума. На более дорогих электронных микроскопах обычно устанавливается экспо^ нометр. Кроме того, они оборудуются устройством, предотвращающим возможность двойного экспонирования.
Все операции, описанные здесь, включая фотографирование структур раковин фораминифер, при наличии всего оборудования в рабочем состоянии могут быть произведены приблизительно за 12 ч.
Ф п г. 3. А — Сечение раковины Globorotalia truncatulinoides (d’Orbigny), ацетатная реплика, X 207; Б — электронные микрофотографии трех участков того же сечения:
а — видно пластинчатое строение стенок внутренних камер, х555; б — наблюдается пластинчатая структура стенок внешних камер, поры, пронизывающие стенки, а также кальцитовая корка на стенках; в - видны относительно тонкие начальные слои внешней стенки и очень толстая кальцитовая корка.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Blackmon Р. D., Todd R., Mineralogy of some Foraminifera as related to their classification and ecology, J. Paleontology, 33, 1 — 15, 1959.
2. Boltovskoy E., Problems in taxonomy and nomenclature exemplified by Nonion affine (Reuss), Micropaleontology, 4, 193—200, 1958.
3. Braarud T., Electron microscope studies of coccoliths in oceanic deposits, Nature, 193, 1035—1030, 1962.
4. Cassie F.. Bertaud W. S., Electron microscope studies of New Zealand marine plankton diatoms, J. Roy. Micros. Soc., 79, 89—94,1960.
5. Gregoire C„ Topography of the organic components of mother-of-pearl, J. Biophys. Biochem. Cytol., 3, 797, 1957.
6. Gregoire C., Duchateau G., Florkin M., La trame protidique des nacres et des perles, Ann. Inst. Oceanog., 31, 1, 1955.
7. Hay W. W., Towe К. M., Electron-microscopic studies of Braarudosphaera bigelowi and some related coccolithophorids, Science, 137, 420-—428, 1962.
8. Hay W. W., Wright R. C., Some ultra structures of some selected foraminiferal tests, Micropaleontology, 9, № 2, 171—195, 1963.
9. Hedley R. H., Microradiography applied to the study of foraminifera, Micropaleontology, 3, 19—28, 1957.
10. Helmcke J. G., von, Krieger W., Feinbau der Diatomeenschalen in Einzeldarstellungen, Institut fur Mikromorphologie der Deutschen Forschungshochschule, 61, № 2, 83—92, 1952.
11. Helmcke J. G., von, Atlas der Diatomeenschalen im elektronmikroskopischen Bild, Berlin — Ulmersdorf, 1—2, 1953—1954.
12. Jahn B., Elektronenmikroskopische Untersuchungen an Foraminifercnschalen, Zeitschr. Wiss. Mikroskopie, 61, 294—297, 1953.
13. Norvang A., Islandiella and Cassidulina d’Orbigny, Vidensk. Medd. fra Dansk Natur. Foren., 120, 25—41, 1958.
14. Nyholm K. R., Morphogenesis and biology of the foraminifer Cibicides lobatus, Zoologiska bidrag Fran Uppsala, 33, 157—196, 1961.
15. Okuno H., Electron-microscopical study on fine structures of diatom frustules, XII, Bot. Mag., 67, 172—177, 1954.
16. Okuno H., Electron-microscopical study on fine structures of diatom frustules, XIII, Bot. Mag., 68, 125—128, 1955.
17. Okuno H., Electron-microscopical study on fine structures of diatom frustules, XVII, Bot. Mag., 72, 62—67, 1959.
18. Reiss Z., The Bilamellidea, Nov. Superfamily and remarks on Cretaceous Globorotalids, Contr. Cushman Found. Foram. Res., 8, pt. 4, 127—145, 1957.
19. Reiss Z., Classification of lamellar foraminifera, Micropaleontology, 4, 51—70, 1958.
20. Reiss Z., The wall structure of Cibicides, Planulina, Gyrodinoides and Globorotalites, Micropaleontology, 5, 355—357, 1959.
21. Resig J. M., The morphological development of Eponides repandus (Fichtel and Noll), 1798, Contr. Cushman Found. Foram. Res., 13, pt. 2, 55—57, 1962.
22. Rochow T. G., Thomas A. M., Botty M. C., Electron microscopy, Anal. Chem., 32, 92R-103 R, 1960.
23. Wada K., Electron-microscopic observations on the shell structure of the pearl oyster (Pinctada martensii), II, Observations of the aragonite crystals on the surface of nacreous layers, Natl. Pearl Ros. Lab. Bulk, 2, 74, 1957.
24. Wada K., Crystal growth in molluscan shells, Nat. Pearl Res. Lab. Bull.,№ 7, 703—783, 1961.
25. Watabe N.,Wada K. On the shell structure of the Japanese pearl oyster, Pinctada martensii, I. Prismatic layer I. Rept. Fac. Fish. Pref. Univ. Mie, 2, 227, 1956.
26. Watabe N., Sharp D. G., Wilbur К. M., Studies on shell formation, VII, Electron microscopy of crystal growth of the nacreous layer of the oyster Crassostrea virginica, J. Biophys. Biochem. Cytol., 4, 281, 1958.
27. Wood A., The structure of the wall of the test in Foraminifera, its value and classification, Quart. J. Geol. Soc. London, 104, 229—255, 1948.
28. Zworykin Г. A’., Morton G. A., Ramberg E. G.. Hillier J., Vance A. W., Electron optics and the electron microscope, New York, Wiley, 1—766, 1945.
ПРИМЕНЕНИЕ ИНФРАКРАСНЫХ ЛУЧЕН
В.Д.Я. Рольф
Хантеровский музей, Глазго, Шотландия
Инфракрасное излучение располагается в диапазоне от 7,6 -IO3 А до 10е А, однако только ближняя область этого спектра имеет практическое значение (приблизительно до 1,35-104 А). Ценность инфракрасного излучения заключается в том, что одни вещества поглощают его, другие отражают и рассеивают, тогда как третьи свободно пропускают его. Таким образом, изображение объекта в инфракрасных лучах часто непохоже на его изображение в видимом свете [15]. Многие ископаемые, имеющие одинаковый с вмещающей породой цвет или же темные, непрозрачные ископаемые при исследова-вании в инфракрасных лучах выделяются на фоне вмещающей породы или становятся прозрачными в такой мере, что можно выявить детали структуры.
За последнее время проведены некоторые исследования инфракрасной люминесценции, испускаемой ископаемыми под действием сине-зеленого света [8, 9]. Новый метод нуждается в дальнейшей разработке, прежде чем его ценность для палеонтологии станет очевидной. Поэтому в данном разделе он не рассматривается.
Наиболее широко инфракрасные лучи используются в палеоботанике. Шлифы и тонкие препараты обугленных растительных тканей могут быть непроницаемыми для видимого света и прозрачными для инфракрасных лучей (фиг. 1,в—е). Фотографии, иллюстрирующие применение инфракрасных лучей, даны в работах Кларка [3], Эггерта [4, 5], Фрёлиха и Люфта [7], Леклерка [13], Радфорта [18], Уолкера и Слейтера [19] и Уолтона [20]. Уолкер и Слейтер [19] отмечают, что на фотографиях сечений кусочков угля, сделанных в инфракрасных лучах, желтые споры и кутикула отчетливо выделяются на красном и темном фоне вмещающей массы угля; в видимом свете дикая картина не получается. Кроме того, фотографии в инфракрасных лучах имеют более плоское поле изображения.
Крафт получил хорошие результаты при исследовании таких темных объектов, как остатки граптолитов (фиг. 1, а, б), рыбья чешуя, волосы ископаемых млекопитающих. Кутикула современных насекомых обладает повышенной прозрачностью для инфракрасных лучей. Очевидно, эта методика будет полезна также и при исследовании кутикулы ископаемых членистоногих. Наконец, с помощью инфракрасного излучения в костях среднеэоценовой лягушки, сохранившихся в гайзельтальских лигнитах, были выявлены детали, невидимые в обычном свете [6, 7].
Ископаемые, которые по цвету мало или совсем не выделяются на фоне вмещающей породы, могут существенно отличаться от нее по степени поглощения и отражения инфракрасных лучей. Таким образом, появляется возможность получать контрастные фотографии «однородных» образцов со значительным разрешением деталей. Эггерт [5, 6] первым применил этот метод для увеличения контраста между листьями и вмещающей породой в гайзельтальских лигнитах среднего эоцена. Очень эффективно применил этот метод Харрис в 1936—1937 гг. [10] для регистрации деталей Palaeospondylus. Ричардсон сумел этим способом выявить блестящий черный панцирь ракообразных на фоне черной битуминозной вмещающей породы, ископаемое получилось светлым на темном фоне. Подобным же образом Бахмайер [1] выделил пири-тизированные участки на теле мелких келловейских высших раков.
Фиг. 1. Фотографии, иллюстрирующие проницаемость ископаемых для инфракрасного излучения.
Слева — фотографии, полученные при нормальном освещении с применением ортохроматических эмульсий и желтого фильтра; справа — фотографии, полученные с помощью инфракрасных лучей с применением соответствующей эмульсии и фильтра.
а, б •— Diplograptuz gracilit F. Roemer; в, г — макроспора Bolhrodendron, Х115; d, е — срез пластинки угля, Х115 {13].
Можно указать еще на одно применение инфракрасных лучей: для расшифровки выцветших, стертых или замаранных надписей на этикетках образцов и для восстановления текстов на обугленных документах.
МЕТОДЫ
Так как инфракрасные лучи невидимы, все вышеперечисленные преимущества их применения можно наблюдать только при использовании «преобразователя изображения». Это устройство состоит из трубы, снабженной фотокатодом на одном из концов, который превращает инфракрасное излучение в поток электронов. Поток фокусируется с помощью высоковольтных электронных объективов на флуоресцентный экран, на котором воспроизводится видимое изображение. Такие электронные преобразователи изображения являются идеальными для наблюдения и фокусировки объекта перед микрофотографированием [2, 14] или же для исследования больших образцов (см. [14 и 151). Существует несколько промышленных моделей (например, RCA 1Р25, British Service Tube CV144, Mullard ME 1201). При отсутствии такого преобразователя можно использовать фотографию для получения общего вида образца в инфракрасном излучении.
Любая лампа с вольфрамовой нитью накала является великолепным источником инфракрасного излучения, так как во всех этих лампах максимальная спектральная энергия излучается в области инфракрасных, а не видимых лучей. Лампы типа Photoflood и Pointolit особенно хороши для макроскопических и микроскопических исследований соответственно.
Существуют пластинки и пленки, покрытые специальным слоем, чувствительным к волнам до 1,3 -104 А, однако материалы, чувствительные к волнам длиннее 8,6 -103 А, требуют специального хранения и наиболее эффективны при использовании ламп, испускающих длинноволновые лучи. Инфракрасные эмульсии чрезвычайно чувствительны к коротким волнам, и если необходимо получить фотографию только в инфракрасном излучении, видимые волны отфильтровываются с помощью фильтров Kodak Wratten, 25 (А) или 87, Agfa 85, Ilford 207 или Corning 254. Для большинства исследований подходят также и красные фильтры, хотя получаемое на фотографиях изображение объекта будет не полностью воспроизводиться только инфракрасными лучами, если эмульсия чувствительна к красному спектру.
Перед фотографированием в инфракрасном свете очень важно проверить камеру, раздвижные мехи, затвор, кассету и шторку на светонепроницаемость. Особенно важно проверить деревянные части камеры. Мосс предлагает следующий удобный метод испытания на «инфракрасную» непроницаемость. Камера устанавливается как обычно, заряженная инфракрасной пленкой или пластинкой, кассета открывается; затем, не открывая затвора и не снимая крышки с объектива, исследователь включает лампы на время, превышающее в 3—4 раза время нормальной экспозиции (на 3—4 мин). Камера удовлетворяет требованиям, если на проявленной пленке или пластинке нет следов засветки, в противном случае места пропускания инфракрасных лучей нужно закрыть металлом или металлической фольгой.
Необходимо помнить, что, если при съемках в инфракрасном свете не используются специально скорректированные объективы, обычные объективы фокусируют инфракрасные лучи в точке, отличной от точки фокусировки видимого света. Это происходит потому, что обычные объективы скорректированы таким образом, что большое количество (в ахроматических, анастигматических объективах) или большинство (в апохроматических объективах) лучей видимого спектра фокусируется в одной плоскости. Поэтому после визуальной фокусировки объекта необходимо произвести коррекцию (если же используется очень маленькая апертура, небольшая разница фокусировки обычно перекрывается за счет увеличенной глубины
резкости). Можно скорректировать объектив, выдвинув его (или отодвинув фокальную плоскость) на 3—5% фокусного расстояния. Точно сфокусировать изображение можно и путем пробных съемок, немного меняя расстояние от объектива до фокальной плоскости после наводки на резкость изображения в видимом свете (лучше всего в зеленой области видимого спектра). В последующих экспозициях необходимо применять найденную таким образом поправку. Более остро эта проблема встает в микрофотографировании. При работе с апохроматическими объективами точность фокусировки изображения в видимом свете с применением темно-красного фильтра обычно достаточна и при использовании инфракрасного фильтра. Однако при работе с ахроматическими объективами необходимую поправку надо найти или фотографическим путем, описанным выше, или способом Науманна [3]. Этот способ состоит в следующем: микроскоп фокусируется в зеленом свете около 5400 А центроидальных волн, затем заново фокусируется в темнокрасном свете приблизительно 6800 А. Замечают разницу в двух положениях головки точной фокусировки микроскопа, а затем головку вращают в этом же направлении на величину, равную двойной разности; в этой позиции инфракрасные лучи будут в фокусе.
Харрис и Латам [10] обращают внимание исследователей на тепловой эффект мощных источников инфракрасного излучения, так как тепловое излучение может изменить расстояние от камеры до объекта. Поэтому целесообразно дать аппаратуре разогреться в течение часа перед экспозицией.
Фотографирование производится так же, как и в видимом свете, экспозиция определяется путем проб и с помощью инструкций, прилагаемых к фильтрам, пленкам и пластинкам. Обработка чувствительных материалов производится как обычно, фотолабораторное освещение должно быть при-•способлено к работе с материалами, чувствительными к инфракрасным лучам, в противном случае работа должна производиться в полной темноте.
Харрис и Латам [10] и независимо от них Мутшке [16] предложили фотографировать погруженные в воду образцы для повышения контраста между ископаемым и вмещающей породой. Чтобы уменьшить пятнистость изображения образца из-за отражений от слюдистой вмещающей породы, его погружают в жидкость, показатель преломления которой близок к показателю преломления слюды, например однобромистый нафталин. Отражения от поверхности иммерсионной жидкости устраняются поляризационным фильтром, надеваемым на объектив (в добавление к инфракрасному фильтру). Во всех этих случаях требуется очень длительная экспозиция: от 1 до 2 ч при относительном отверстии f/4,5, а если устанавливается поляризационный фильтр на источник инфракрасного излучения, время экспозиции необходимо увеличить до 10—30 ч.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bachmayer F., Eine fossile Cumaceenart (Crustacea, Malacostraca) aus dem Callovien von La Voulte-sur-Rhone (Archeche), Eclog. Geol. Helvetiae, 53, 422—426, 2 pls, 2 figs, 1960.
2. Bailly H. J., Holke K. A.. Microscope and refractometer for infrared light (abs.), Geol. Soc. America Bull., 60, 1871—1872, 1949.
3. Clark W., Photography by infrared, its principles and applications (2nd ed.), New York, Wiley, xvii -j- 472, 93 figs, 1946.
4. Eggert J., Die Photographic im Dienste der palaontologischen Wissenschaft, abs., Die Naturwiss., 23, 168, 1935a.
5. Eggert J., Einige neue Anwendungen der Infrarotphotographie, Die Naturwiss., 23, 281—286, 7 figs, 1935b.
6. Eggert J., La photographic au service de la paleontologie, International Congress of Photography, 9, Paris, 1935, Proccs-verbaux, rapports et memoires, 737—741, 6 figs, 1936.
7. Fronlich A., Luft F., Photographic von Geiseltalfunden, Die Umschau, 38, 534—535, 5 figs, 1934.
8. Gibson Н. L., The photography of infrared luminescence, Part 1, General considerations. Medical and Biol. Ulus., 12, 155—166, 10 figs, 1962.
9. Gibson H. L , Photographing ultraviolet and infrared luminescence, Dental Radiography and Photography, 36, 34—39, 4 figs. 1963.
10. Harris J. E., Latham E., Infrared photography of fossils, Med. and Biol. Ulus., 1, 130— 135, 8 figs, 1951.
11. Kraft P., Die Mikrophotographie mit infraroten Strahlen, International Congress of Photography, 8, Dresden, 1931, Berichte, 341—345, 4 figs, 1932a.
12. Kraft P., Neue optische Wege in der Mikrophotographie und Mikroskopie im Dienste der Geologic und Palaontologie, Deutsche geol. Gesell. Zeitschr., 84, 651—652, 1932b.
13. Leclerq S., Application de la lumiere infra-rouge a Г etude microscopique des vegetaux fossils, Ann. Soc. Geol. Belgique Bulk, 56, 351—356, 3 pls, 1 fig., 1933.
14. Maresh C., Infrared photomicrography with the electron image converter tube, J. Biol. Photog. Assoc., 21, № 3, 14—23, 20 figs, 1953.
15. Moss A. A., The application of x-rays, gemma rays, ultraviolet and infrared rays to the study of antiquities, London, Mus. Assoc., Handbook for Museum Curators, Part B, sec. 4, 16, 8 pls, 1 fig., 1954.
16. Mutschke F., Infrarot-Aufnahmen von Fossilien Naturwiss. Rundschau, 6, № 2, 74—75, 4 figs, 1953.
17. Pax F., Die Untersuchunge von Korallenskeletten im infraroten Licht, Zool. Anzeig., 106, 15—17, 1 fig., 1934.
18. Radforth N. W. Further contributions to our knowledge of the fossil Schizaeaceae, genus Senftenbergia, Roy. Soc. Edinburgh Trans., 59, 745—761, 1 pl., 3 figs, 1939.
19. Walker J. J., Slater L., Infrared photography of coal, Nature, 135, 623, 1935.
20. Walton J., An application of infrared photography to palaeobotanical research, Nature, 135, 265, 3 figs, 1935.
21. Wandless A. M., Macrae J. C., The banded constituents of coal, Interrelationships deduced from analytical data, Fuel in Science and Practice, London, 13, 4—15, 8 figs, 1934.
ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫХ ЛУЧЕЙ
В.Д.Я. 1‘олъф
Хантеровский музей, Глазго, Шотландия
Ультрафиолетовые лучи используются в палеонтологии в двух различных направлениях: 1) для повышения разрешения при фотографировании мелких экземпляров и 2) при изучении флуоресценции.
ПОВЫШЕНИЕ ФОТОГРАФИЧЕСКОГО РАЗРЕШЕНИЯ
Колберт и Тарка [3] опубликовали превосходные фотографии мелких ископаемых позвоночных, демонстрирующие применение этого способа; нельзя не привести выдержек из их краткого отчета об использовании принципов и методе.
Фотографирование мелких, но заведомо трехмерных образцов представляет особую сложность. При фотографировании таких экземпляров именно дифракция, свойственная волновой природе света, более серьезно сказывается на качестве изображения, чем остальные оптические аберрации, обычно подробно рассматриваемые в дискуссиях по применению оптики. Теоретический предел разрешения любого объектива определяется соотношением относительного отверстия и длины волны используемого света. Так, при некоторой заданной апертуре разрешение может быть улучшено только путем использования меньшей длины волны. Ультрафиолетовое излучение в 3650 А, легко создаваемое ртутными лампа’-мп высокого давления с необходимой фильтрацией пли флуоресцентными ультрафиолетовыми лампами, имеет исключительные преимущества перед видимым светом в уменьшении
эффекта дифракции. Хотя использование более коротких излучений в средней и верхней частях ультрафиолетового спектра предпочтительно, большинство стекол становятся непрозрачными для ультрафиолетовых лучей начиная с 3000 А, в этом случае могут использоваться только кварцевое стекло и отражательная оптика.
Излучение с длиной волны 3650 А интенсивно воздействует,, на светочувствительную эмульсию, и это позволяет использовать обратимые пленки (позитивная эмульсия), которые чувствительны только к голубому и ультрафиолетовому свету. Хотя при фотографировании в ультрафиолетовом свете цвета воспроизводятся не так, как их видит человеческий глаз, при работе с ископаемым материалом это не имеет большого значения. Некоторая поправка фокусировки изображения, осуществленной при обычном освещении, необходима; величина этой поправки зависит от типа применяемой оптики. Выигрыш в разрешающей силе оптической системы может быть использован либо для| увеличения размеров четкого изображения, либо для увеличения глубины резкости при заданном размере изображения с получением высокого разрешения при достаточно мелких апертурах.
Этот метод может быть также использован для повышения разрешения в фотомикроскопии [14]. Розельт [20] утверждает, что фотографии погруженных в ксилол растений лудловского возраста, сделанные с помощью ультрафиолетового света, были более качественные, чем сделанные в воздушной среде.
ФЛУОРЕСЦЕНЦИЯ
Под воздействием ультрафиолетовых лучей (электромагнитное излучение, имеющее длину волны от 136 до 4000 А) некоторые вещества способны действовать как «трансформаторы», увеличивая длину волны излучения и преобразовывая его в видимое, таким образом вызывая эффект люминесценции. Люминесценция, которая исчезает после прекращения действия возбудителя, известна как флуоресценция, тогда как люминесценция, существующая неопределенно долгое время, называется фосфоресценцией.
Открытие того, что некоторые ископаемые флуоресцируют, было сделано-независимо Мите [14, 15], Симпсоном [23] и Вагнером [25]. Многие палеонтологи допускают, что органические остатки в ископаемых вызывают флуоресценцию, но необходимо подчеркнуть, что это происходит не всегда. Причины флуоресценции обычно комплексны: некоторые органические вещества действительно вызывают флуоресценцию, в минералах углеводород может создавать активированные центры, но флуоресценция большинства ископаемых, вероятно, имеет неорганическую природу. Различные проявления свойств ископаемых в этом случае вызваны мельчайшими вкраплениями примесей (таких, как редкие металлы и марганец), которые не являются основной составной частью минерала (или минералов) и которые иногда могут быть определены, но в большинстве случаев неизвестны [19]. Кроме того, характер флуоресценции зависит от положения элементов-примесей в кристаллической решетке основного минерала, предварительной термической обработки образца и длительности воздействия радиоактивного излучения. Поэтому не удивительно, что невозможно сформулировать общее правило, которое указало бы, какие ископаемые могут флуоресцировать. Следует ввести обработку всех ископаемых ультрафиолетовым светом как необходимую процедуру ПРИ проведении палеонтологического исследования.
Применение. Ископаемые, которые при обычном освещении имеют ту же окраску, что и вмещающая порода, флуоресцируют другим цветом, что-позволяет выявить морфологические детали и получить четкие фотографии самого ископаемого (фиг. 1, д-з). Самым значительным успехом, достигнутым с помощью ультрафиолетовых лучей, явилось, вероятно, открытие Леоном личинок ракообразных в верхнеюрских золенгофенских известняках, которые невидимы, вернее, практически невидимы в обычном свете (фиг. 1, д-е). В дальнейшем этим же способом на плитках золенгофенских известняков было обна-
Фиг. 1. Фотографии, иллюстрирующие использование флуоресценции в палеонтологии. Около X 1,25.
а — г — череп рыбы из верхнего триаса, Колорадо (США): фотографии сделаны: а — в видимом свете: б — с помощью флуоресценции, вызванной ультрафиолетовыми лучами и состоящей из голубых и видимых фиолетовых лучей; в — с помощью только флуоресцентного излучения, дающего максимальный контраст между флуоресцирующим ископаемым и нефлуоресцирующей вмещающей породой; г — с добавлением к условиям в видимых лучей, направленных под малым углом к образцу, для усиления рельефа [3]; & — з — десятиногие раки из верхне юрского плитчатого известняка, Золенгофен (ФРГ): б, е — слева вид сбоку Erima fuciformis (Schlotheim), О — в видимом свете, на фотографии детали расплываются, е — на фотографии благодаря флуоресценции выявлены шипы и наросты на клеванях, ходильные ноги и антенны, э/с, з — личинка Phyllosoma priscum (Munster), ж — в видимом свете, отлично видны дендриты на поверхности образца, личинка неразличима, з — фотографирование при флуоресценции позволило выявить личинку [10, И].
<Т> и г. 2. Эоценовая JifiryinKafZiorubeie necadensis Hecht, а, в, д — фотографии показывают улучшенный контраст между ископаемым п вмещающей породой. Печать с изменением тона образца в натуральную величину.
а — в видимом свете на панхроматической пленке; в — в ультрафиолетовом свете с фильтром К2 на объективе; 0 —измененный тон образца через промежуточный позитив [7]; б, г, е — рыба из верхнетриасовой формации (США). Фотографии иллюстрируют возможности применения красителей, поглощающих ультрафиолетовые лучи; б — в видимом свете на панхроматической пленке; г — в ультрафиолетовом свете с фильтром К2 на объективе; е — условия г с применением поглощающих ультрафиолетовые лучи красителей, нанесенных на отдельные участки образца с целью сбалансировать флуоресценцию.
ружено бесчисленное множество ранее неизвестных мельчайших органических остатков. Таким же путем Де-Бир [4] обнаружил грудную кость археоптерикса, а Ламбрехт [8, 9] — связки эластичных волокон в крыле птеродактиля. С обратимой пленки Тарка приготовил негативный фотоотпечаток, на котором флуоресцирующий образец оказался темным на светлом фоне. Это обеспечило более подходящий фон для различения деталей, как показано на иллюстрациях эоценовой лягушки, сделанных Хечтом [7] (фиг. 2, а-е). Бони первым наблюдал, что мускульные отпечатки и мантийная линия пеле-циопод могут ярко светиться, а цветной узор раковин гастропод может быть усилен (см. также [22]). Воке обнаружил светящийся звездообразный цветной узор на кайнозойском двустворчатом моллюске Macrocallista poulsoni и совместно с Уилсоном установил новый вид гастроподы Cancellaria в плиоценовых мергелях Калусахатчи, имеющий отличный от типичного для этих мергелей вида С. reticulata цветной узор. Бони [1] систематизировал цвета флуоресценции окаменелостей различных классов животных и отметил, что флуоресценция ископаемых растений редка, но существует, а Портрац и Цигеншпек [18] составили таблицу цветов флуоресценции для микроокаменелостей угленосных пластов. Конотека белемнитов может флуоресцировать в отличие от ростра, однако Ветцель [26] зарегистрировал интенсивную флуоресценцию концентрических линий в рострах белемнителл. Трусгейм наблюдал флуоресценцию у триасовых и современных листоногих раков.
Если ископаемое обладает способностью флуоресцировать, применение ультрафиолетовых лучей позволит быстро извлечь его из вмещающей породы, подобно тому как в промышленности с помощью ультрафиолетовых лучей очищают мясо крабов и омаров от флуоресцирующих обломков кутикулы. В этой связи необходимо упомянуть об использовании ультрафиолетовых лучей при препарировании мелких ископаемых, которых иначе очень трудно отличить от вмещающей породы. В оборудовании для этой цели используется ртутный источник ультрафиолетовых лучей с фильтром и отражателем мощностью в 100 Вт и стереомикроскоп, увеличивающий в 20 раз. Даже если ископаемое флуоресцирует слабо или совсем не флуоресцитруе, его молено легко отличить от вмещающей породы.
Широкое внедрение метода флуоресцентной микроскопии в область палеонтологии стало возможным совсем недавно благодаря трудам Майер и Ветцеля [13], хотя Портрац и Цигеншпек с помощью этого метода получали ценные палеонтологические данные уже в 1932 г. Применяя этот метод, Ветцель [26] обнаружил сверления в раковинах фораминифер и в рострах белемнитов, открыл яйца позднелейасовых морских беспозвоночных, обломки костей рыб, фрагменты стенок сифонов аммонитов, остатки радиолярий и диатомовых водорослей, а также расшифровал структуру клеток пиритизи-рованных древесных остатков. Кроме того, этим же методом Ветцель обнаружил образования, которые он принимает за м’мбрану яиц (Eihaut) аммонитов позднего лейаса. Ему удалось также установить, что в верхнемеловых кремнях известковые панцири фораминифер растворились, но оставшиеся «ядра» испускают интенсив гое белое свечение. Майер эаметила, что остатки гистрихосферид из кайнозоя Германии флуоресцируют, в то время как дино-флагеллаты и пыльца из тех же отложений — нет. Она использовала это для доказательства, что гистрихосферы имеют животное происхождение, а дино-флагеллаты являются фитопланктоном. Однако, как утверждает Эвит [5] и как было показано выше, возможны несколько иные объяснения этого явления. Цветовой спектр флуоресценции органических частиц в углеродистых хондритах и минерального состава вмещающей породы различен. Наги, Клаус и Генесси [17], применяя подходящие цветовые фильтры, смогли получить четкие микрофотографии этих объектов.
Эти примеры иллюстрируют использование флуоресценции для открытия органических остатков и «выявления их структуры». Совершенно в дру
гом направлении флуоресценция применяется по методике Штанциу [24] — для сортировки сходных по литологическим особенностям образцов, которые были перепутаны в коллекциях. В этом случае характерный цвет флуоресцентного свечения ископаемого и вмещающей породы может явиться ключом для определения его местонахождения. Так, например, по цвету флуоресценции оказалось возможным различить плохо сохранившиеся остатки десятиногих раков из среднего эоцена Монте Болка, Италия, и верхнемеловых экземпляров из Сирии, поскольку первые испускали зеленый свет, а вторые — тускло-красный. Конечно, используя этот метод, необходимо иметь большое количество контрольных образцов, так как широким цветовым диапазоном флуоресценции могут обладать экземпляры, взятые из одних и тех же отложений.
Сакки Виалли [21, 22] недавно получил количественные данные об интенсивности и длине волны излучения, применяя флуоресцентный микроскоп, как он обычно используется в гистофотометрии, т. е. укомплектованный фотоумножителем и монохроматором. Этот новый количественный подход позволил обнаружить сходство зубной эмали у 9 ископаемых позвоночных различного геологического возраста. Подобное оборудование можно использовать для точных измерений периода фосфоресценции ископаемых, так же как и изменения флуоресценции в различных физико-химических условиях, что позволит сделать выводы о геохимическом строении исследуемых образцов-
Другие области применения флуоресценции, которые можно использовать в палеонтологии, лучше знакомы археологам и криминалистам. Они включают установление материала реставрации ископаемых, так как гипс, клей, лаки и большинство пластиков способны ярко флуоресцировать, а также делают более разборчивыми поврежденные надписи на этикетках.
Методы. Промышленность выпускает различные типы ультрафиолетовых .ламп, которые можно использовать в палеонтологических исследованиях. Простое обследование образца невооруженным глазом лучше проводить в темном помещении, дав глазам возможность адаптироваться к темноте в течение нескольких минут, чтобы можно было заметить малейшее свечение. Могут применяться как коротковолновые (максимальное излучение 2537 А); так и длинноволновые (максимальное излучение от 3650 до 3660 А) источники ультрафиолетовых лучей, но „при работе с лампой, излучающей ультрафиолетовые волны короче 3050 А, необходимо пользоваться защитными •очками, чтобы не повредить зрение. Газортутные лампы высокого давления, снабженные стеклянным фильтром, незаменимы при частом и длительном использовании. Однако для большинства исследований годится недорогой, так называемый черный баллон, который питается от сети переменного тока 110 В. Эти лампы излучают значительное количество тепла, поэтому надо использовать либо одну лампу с перерывами, либо две лампы попеременно.
Следует помнить, что видимая интенсивность флуоресценции обычно усиливается на фотографии вследствие скрытого действия ультрафиочетового излучения. Поскольку фотоэмульсии более чувствительны к ультрафиолетовому, чем к видимому свету, испускаемому во время флуоресценции, большое внимание должно уделяться тому, чтобы лучи, отраженные от образца, не достигали фотокамеры. Этого добиваются путем помещения подходящего фильтра перед объективом фотокамеры. Митте получил первые фотографии флуоресцирующих ископаемых, используя жидкостный фильтр. В настоящее время стеклянные фильтры производства Corning Noviol С, Ilford Q или Kodak Wratten 2A, 2B и К2 более удобны и надежны. Используется обычное фотографическое оборудование, с той лишь разницей, что осветители заменены на источники ультрафиолетового излучения. Необходимо работать с высокочувствительными панхроматическими фотопленками или пластинками, чтобы уменьшить время экспозиции, которое обычно составляет 30 мин даже при больших апертурах и зависит главным образом от интенсивности
ультрафиолетовых лучей и, следовательно, от интенсивности флуоресцентного излучения.
Фотографии флуоресцирующих образцов можно улучшить путем нанесения на образец красителей, поглощающих ультрафиолетовые лучи. Это-делается с целью сбалансировать флуоресценцию таким образом, чтобы все участки образца испускали равномерное свечение. Этот метод, недавно разработанный Тарка, дает возможность получить равномерные негативы, контрастность которых можно усилить в процессе обработки. Для фотографирования применяется зеркальная камера с однолинзовым объективом, зеркальная система которой имеет нематированное стекло. Образец наблюдается при ультрафиолетовом освещении через зеркальную систему фотокамеры, перед объективом которой находится нужный фильтр в рабочем положении. Красители наносятся кисточкой на те участки образца, которые флуоресцируют слишком интенсивно по сравнению со слабым свечением соседних областей (фиг. 2, г-е).
Флуоресцентные микроскопы выпускаются промышленностью (например, Zeiss), но можно приспособить и обычный микроскоп, заменив фильтры, объективы и зеркало на кварцевую оптику и отражатели из серебра и применив источники ультрафиолетового излучения. Если образцы изучаются в проходящем свете, предметное стекло также должно быть изготовлено из кварца. Такие закрепляющие среды, как канадский бальзам, желатин, глицериновое желе, гуммиарабик, раствор Хойера и агар-агар, сами способны флуоресцировать и могут заглушать свечение образцов. Ветцель 126, 27} предложил использовать креозот или эпоксидный цемент аралдит в качестве закрепляющих сред, тогда как для торфяных препаратов Портрац и Циген-шпек использовали глицерин после обычной обработки спиртом или соляной кислотой. Шлифы изготовляются путем вдавливания образца обработанной поверхностью в твердый парафин и шлифовки обратной стороны; его извлекают, растворив парафин в бензоле или другом реактиве.
Для регистрации флуоресценции используют обычные цветные обратимые пленки. Майер и Ветцель [13, 26] недавно выпустили великолепные цветные таблицы микроископаемых.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Boni A., Osservazioni preliminari su alcuni fossile alia luce de Wood, Rivista Ital. Paleont., 44, 13—45, 1938.
2. Boni A., Florescenze di fossili eccitate con luce visibile, Rivista Ital. Paleont., 46, 61—72, pl. 2, 1940.
3. Colbert E. II., Chester Tarka., Illustration of fossil vertebrates, Medical and Riol. Illus., 10, 237—246, 9 figs, 1960.
4. De Beer G., Archaeopteryx lithographica, London, British Museum, xi -i- 68, 16 pls, 9 figs, 1954.
5. Evitt W. R., Observations on the morphology of fossil dinoflagellates, Micropaleontology, 7, 385—420, 9 pls, 8 figs, 1961.
6. Fischer P. H., Saddy J., Examen des nacres actuelles et fossiles enlumiere de Wood, C.R. Acad. Sci. Paris, 227, 218—219, 1948.
7. Hecht M. K., A new frog from an Eocene oil-well core in Nevada, Am. Mus. Nov., № 2096, 14, 6 figs, 1960.
8. Lambrecht K., Die Verwendung der Fluorographic in der palaontologischen Forschung, Zool.-bot. Gesell. W’ien, Vcrhandl., 78, 62—70, 3 figs, 1928a.
9. Lambrecht K., Fluorographische Beobachtungen an den «elastichen Fasern» des Ptero-saurier-Patagiums, Arch. Mus. Teyler, ser. 3, 6, 40—50, 2 pls, 1928b.
10. Leon R., Ultraviolettes Licht entdeckt Versteinerungen auf «leeren» Flatten, Ein Pantopod im Jura-Kalk, Senckenberg, Naturf. Gesell., Natur. Mus., 63, 321—364, 2 figs, 1933.
11. Leon R., Uber Phalangites priscus Mstr. und Palpipes cursor Roth (Noch keine Panto-poden im Jura), Senckenbergiana, 16, 24—29, 4 figs. 1934.
12. Maier D., Planktonuntersuchungen in tertiaren und quartaren marinen Sedimenten, Neues Jahrb. Geol. Palaont., Abh., 107, 278—340, pls27—33, 4text-figs, 1959.
13. Maier D., Wetzel W., Fluoreszenzmikroskopie geologischer und palaontologischer Objekte, Zeiss-Mitt. Fortschr. technisch. Optik, 1, 127—131, 6 figs, 1948.
14. Miethe A., Uber die Photographic von Fossilien bei ihrem eigenen Fluoreszenzlicht, Photogr. Korrespondenz, 63, 69—70, 1927a.
15. Miethe A., Fossilien-Photographie, Koralle. Magazin alle Freunde von Natur Technik, 3, 145—147, 6 figs, 1927b.
16. Miethe A., Born A.. Die Fluorographie von Fossilien, Palaont. Zeitschr., 9. 343—356, 6 figs, 1928.
17. Nagy B., Claus G., Hennessy D. J., Organic particles embedded in minerals in the Orgueil and Iruna chondrites, Nature, 193, № 4821, 1129—1133, 5 figs, 1962.
18. Portratz K., Ziegenspeck H., Fluoreszensuntersuchungen an Torfpraparaten, Blatter fur Untersuchungs- und Forschungs-Instrumente (Emil Busch A- G.), Rathienow, 6, 6-8, 1 fig., 1932.
19. Pringsheim P., Fluorescence and phosphorescence, New York, Interscience, xvi -I- 794, 219 figs, 1949.
20. Roselt G., Uber die altesten Landpflanzen und eine mogliche Landpflanze aus dem Ludlow Saochsens, Geologic, 11, 320—333; 4 pls, 1962.
21. Sacchi Г. G., Ricerche sulla fluorescenza dei fossili, I. Osservazioni sullo smalto dei denti di alcuni vertebrati, Atti dell’Istituto geol. Univ. Pavia, 13, 23—53, pl. 3, 4 figs, 1962.
22. Sacchi F. G., Ricerche sulla fluorescenza dei fossili, II. Disegno cromatico e fluorescenza in Neritina mutinenses d’Anc, Atti dell’Istituto geol. Univ. Pavia, 13, 55—64, 1 fig. 1962b.
23. Simpson G. G., Are Dromatherium and Microoconodon mammals, Science, 63, 548—549, 1926.
24. Stanciu F., Die Bestimmung des Fundortes der Gesteine und Mineralien durch UV-Strahlen, Cluj Univ., Mus. Geol.-Miner., Revista, 6, 321—327, 1937.
25. Wagner E., Zur Fluorographie von Fossilien, Ein neues und einwandfreies Glasfilter, Palaont. Zeitschr., 10, 298, 1928.
26. Wetzel W., Das lumineszenzmikroskopische Verhalten von Sedimenten, Neues Jahrb. Geol. Palaont., Abh., 107, 261—277, pls 24—26, 1959.
27. Wetzel W., Die Anwendung der lumineszenzmikroskopischen Sediment-Analyse in der erdolgeologischen Grundlagen-Forschung. Erdol Kohle, Erdgas, Petrochemie, 13, 541— 544, 1 fig., 1960.
28. Dake H. C., De Ment J., Fluorescent light and its applications, New York, Chemical Publishing Co., Inc., xi + 256, 1941.
29. Deribere M., Les applications practiques de la luminescense, Paris, Dunod, 1938.
30. Drevermann F., Versteinerungen in ultraviolettem Licht, Senckenberg, Naturf. GeselL, Natur und Museum, 57, 193 —201, 6 figs, 1927.
31. Eastman Kodak Co., Infrared and ultraviolet photography (7thed., reprint), Kodak Advanced Data Book N M-3, Rochester, New York, 48, 1961.
32. Fischer P. H., Examen en lumiere de Wood du test de quelques cephalopodes fossiles, J. Conchyliologie, 94, 49—53, 1954.
33. Furreg E., Querner F. R., von Uber eigenartige Fluoreszenzersche inungen an Gastropo-den-Schalen (Fam. Trochidae, Fam. Turbinidae), Akad. Wiss. Wien, Math. Nat. KL, Anz., 66, 96—98, 1929.
34. Furreg E., Uber Fluoreszenzerscheinungen an Gastropodenschalen, Zeitschr. Wiss. Zook, 136, 355—375, pls. 5. 6, 13 figs, 1930.
35. Hanzawa S., Study of fossils in ultra-violet ray, J. Geol. Soc. Japan, 42, 733—735, 1 fig., 1935.
36. Lambrecht K., Handbuch der Palaeornithologie, Berlin, Gebruder Borntraeger, xix + + 1022, 4 pls, 209 figs., 1933.
37. Moshes A.. Uber die Fluoreszenz und Phosphoreszensz der Fossilien, Berichte uber eigene Untersuchungen, Naturw. Mh. Biol., Chem., Geog. unterricht., 11, 167—170, 1931.
38. Moss A. A., The application of x-rays, gamma rays, ultra-violet, and infra-red rays to the study of antiquities, London, Mus. Assoc., Handbook for Museum Curators, pt. B, sec. 4, 16. 8 pls, 1 fig., 1954.
39. Radley J. A., Grant G., Fluorescence analysis in ultra-violet light (4th ed., reprint), Loudon, Chapman and Hall Ltd., xvi + 560, 46 pls, 27 figs, 1959.
40. Seegert B., Fluoreszenzphotographie von Fossilien, Die Umschau, 32, 134—136, 6 figs, 1928.
41. Tmsheim F., Triopsiden (Crust. Phyll.) aus dem Keuper Frankens, Palaont. Zeitschr., 19, 198—216. pls 13, 14, 10 figs, 1937.
42. Wagner E., Born A., Zur Prioritat der UV-Untersuchung von Fossilien, Palaont. Zeitschr., 10, 215—216, 1928.
43. Wetzel W., Lumineszenzanalyse und Sedimentpetrographie, Zentralbl. Miner. Geol. u. Palaont,., ser. A, 225—247, 6 figs, 1939.
44. Wetzel W., Lumineszenszmikroskopische Studien an chilenischen Sedimenten, Neues Jahrb. Palaont. Mh., 6, 303—308, 1962.
45. Young M. R., Principles and techniques of fluorescence microscopy, Quart. J. Micros. Sci., 102, 419—449, 4 pls, 3 figs, 1961.
ПРИМЕНЕНИЕ АНАЛИТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ К ИССЛЕДОВАНИЮ ИСКОПАЕМОГО МАТЕРИАЛА
К. Хупер
Карлтонский университет, Оттава, Канада
Значительные достижения в науке часто обусловлены внедрением новых методов, которые в свою очередь являются следствием технического прогресса. Прекрасным примером этого служит изобретение оптического микроскопа Левенгуком в 1670 г. До последнего времени основные представления о микроструктуре и минералогическом составе окаменелостей палеонтологи получали, во-первых, с помощью оптического микроскопа и, во-вторых, при проведении химических анализов в сухой и влажной средах. Однако после второй мировой войны быстрый технический прогресс дал множество новых аналитических методов, способных повысить наши знания о современном и ископаемом скелетном материале до удивительно высокого уровня. Сфера палеонтологических исследований ныне не ограничивается узкоморфологическими задачами. Новые методы позволяют получить по ископаемым объектам информацию о физиологии, экологии и биохимии вымерших организмов.
В данном разделе рассмотрены некоторые современные аналитические методы и приборы в наиболее общем виде, с минимумом технических деталей, но вместе с тем для каждого метода особое внимание уделено таким факторам, как выделение тех или иных элементов, чувствительность, ограничения и пригодность его для исследования макро- и микроорганизмов. Более детальное описание методов читатель найдет в приводимой ниже литературе.
весовой и объемный методы химического анализа
Классические методы химического анализа минералов и горных пород — весовой и объемный — использовались геологами и химиками в течение многих лет. Читателю рекомендуем познакомиться с работами [12, 8, 6, 7]. Некоторые аспекты этих методов применимы и к анализу окаменелостей. Однако необходимо иметь в виду, что достижение высокого уровня точности и надежности результатов при классическом анализе зависит главным образом от индивидуального мастерства аналитика. Поэтому трудно ожидать полного совпадения результатов анализов, проведенных в различных лабораториях.
Основы анализа на кремний, алюминий, магний, железо, титан, марганец, фосфор, натрий и калий даны Винсентом [27].
Неорганические составляющие морских беспозвоночных были изучены Кларком и Уилером [3]. В своей статье они приводят результаты химических анализов тела и скелета фораминифер, губок, кишечнополостных, червей, иглокожих, мшанок, брахиопод, моллюсков, ракообразных и известковых водорослей. В обширном труде А. П. Виноградова [И] обобщены результаты, полученные многочисленными исследователями, использовавшими разнообразные аналитические методы, в том числе и классические. Эта монументальная работа является наиболее полным трудом по данному вопросу. В ней содержатся данные о концентрациях многих элементов в теле и скелетных образованиях различных морских организмов.
КАЧЕСТВЕННЫЕ МИКРОХИМИЧЕСКИЕ АНАЛИЗЫ МИНЕРАЛОВ
Шорт [18] подвел итоги работы родоначальников этой методики Боржиу-ки, Беренса и Клея, Шамота и Мейсона и др. Полезный краткий обзор сделан Кэмероном [13]. Медь, железо, свинец, марганец, никель, серебро, сера, олово, титан и цинк, наиболее часто встречающиеся в раковинах, удобно определять именно этим методом.
Небольшое количество исследуемого вещества извлекается из раковины с помощью иглы и наносится на предметное стекло. После нанесения капли соответствующей кислоты предметное стекло слегка нагревают до высыхания капли. Остаток выщелачивают, на него наносят каплю нужной жидкости и переносят на чистую часть предметного стекла. Далее возле исследуемой капли помещают капли реактива. Обе капли соединяют платиновой проволокой, после чего под микроскопом наблюдают образование в капле характерных осадков.
Многие подобные анализы можно считать вполне удовлетворительными, некоторые подвержены влиянию сопутствующих элементов, другие требуют значительных затрат времени, опыта и весьма трудоемки. Несмотря на то что анализы носят лишь качественный характер, они обладают высокой чувствительностью.
Специальный метод качественного микрохимического анализа известен в литературе под названием контактной печати [16, 15]. Лист покрытой желатином фотобумаги обрабатывают селективно действующим реактивом и помещают на полированную поверхность на контакте с образцом. Ионы данного элемента проникают в желатин, после чего бумагу помещают в соответствующий реактив. Полученный отпечаток показывает распределение рассматриваемого элемента на полированной поверхпости.Путем сравнения интенсивности цвета отпечатка исследуемого образца с интенсивностями цвета отпечатков эталонных минералов определяют относительное количество элемента и его распределение по поверхности образца. Этот метод описан Кэмероном [13].
МИНЕРАЛОГИЧЕСКОЕ ОКРАШИВАНИЕ
Методы окрашивания для исследования карбонатных минералов известны давно; наиболее полное описание этих методов содержится в работе Фрид-мзна [20]. Для определения карбонатных минералов обычно используют ализарин красный S и гематоксилин Харриса; оба реактива эффективны, надежны и быстро реагируют. Для доломитов имеется около 20 органических красителей, обеспечивающих широкий цветовой диапазон окрашивания. Для выделения доломита, кальцита, арагонита, высокомагнезиального кальцита. гипса и ангидрита может быть использована комбинация двух различных красителей: ализарина красного S и раствора Фейгля. Органические красители окрашивают кальцит в кислом растворе, а доломит и магнезит — в основном. Состав, пористость и размер зерен образца определяют продолжительность его окрашивания, pH и температуру раствора. В упомянутой работе Фридмэна [20] описаны процедуры окрашивания и методы приготовления красителей.
КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
Колориметрические методы анализа основаны на превращении элемента в более или менее сильно окрашенное соединение в растворе или коллоидной суспензии. Эти методы в принципе применимы к весьма широкому набору элементов. Окрашенный раствор избирательно поглощает свет различных длин воли. Количество поглощенного света каждой длины волны связано с концентрацией раствора.
Иногда вследствие влияния сопутствующих элементов перед началом измерения требуется выделить вещество, подлежащее анализу. В тех случаях, когда такое выделение не является необходимым, возможен быстрый анализ, например, таких элементов, как Si, Al, Fe, Мп, Ti и Р.
Оптическая плотность, или прозрачность, как правило, измеряется с помощью спектрофотометра. Некоторые специалисты указывают, что точность определения прозрачности равна 0.2%. Повышенная точность может быть получена с помощью избирательной абсорбциометрии, описанной Хпски [21]. При определении таких элементов, как Be, Cd, Со, Cr, Ga, Ge, Mo, Ni, Pb, Zn достигается точность, равная точности спектрографических методов или даже провосходящая ее.
Из числа интересующих нас элементов, входящих в состав скелетных остатков, этим методом лучше всего определять содержание Ti, Мп, Си, РЬ и Zn, но он может быть применен и для Al, Fe, F, Р и S. Полное описание метода приведено в работе Сэнделла [22].
ПЛАМЕННАЯ ФОТОМЕТРИЯ
Раствор, подлежащий анализу, распыляется в пламени с температурой, достаточной для возбуждения атомов составляющих его элементов с последующим излучением. Свет от пламени проходит в узкую входную щель монохроматора. Интенсивность отдельной линии излучения измеряется фото-чувствительным детектором, соединенным с каким-либо прибором или электронным усилителем. Пламенный фотометр калибруется с помощью растворов известного состава и концентрации, так чтобы можно было сопоставить интенсивность излучения данной спектральной линии неизвестного элемента с линией того же элемента в стандартном растворе.
Рассматриваемый метод позволяет получить высокую точность, стабильность и воспроизводимость результатов. Получаемый спектр прост, состоит всего из нескольких линий, лишь в незначительной степени подвержен помехам. Метод позволяет осуществлять как качественный, так и количественный анализы. Более подробно метод описан в работе Дина [25], где рассматривается его применение для анализа многих элементов. Пламенная фотометрия особенно удобна в случае щелочных металлов, но встречает трудности при анализе магния и щелочноземельных металлов. Полезное введение в основы метода содержится в работе Винсента [27]. Томсон и Чау [26] применили данный метод для определения отношения стронций/кальций в скелетных карбонатах морских организмов: водорослях, фораминиферах, губках, кишечнополостных, червях, членистоногих, мшанках, брахиоподах и иглокожих.
Чувствительность метода зависит от исследуемого элемента, но, как правило, она не ниже чем 10 ~5.
АТОМНАЯ АБСОРБЦИОННАЯ СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ
Этот метод в ближайшее десятилетие, вероятно, станет одним из основных. Он подобен пламенной фотометрии, но более эффективен и прост. Свет той же длины волны, которая поглощается исследуемым элементом, получают при помощи лампы с катодом, выполненным из того же элемента. Свет пропускают через пламя, в котором испаряется образец; далее он проходит через дифракционный монохроматор, где происходит выделение желаемой длины волны. Полученная интенсивность сравнивается с интенсивностью света самой лампы; таким образом происходит непосредственное измерение концентрации. Метод позволяет обнаруживать с точностью от 10-6 до 10-9, концентрации элементов, входящих в состав раковин и окаменелостей: Са, Ba, Си, Fe, Pb, Mg, Мп, Ni, К, Sr, Sn и Zn.
ТЕРМОЛ ЮМИНЕСЦЕНЦПЯ
Термолюминесценция — явление экзоэнергетического излучения, обнаруживаемое некоторыми веществами при тепловом возбуждении (нагревании). Это не что иное, как зависящая от температуры форма фосфоресценции, требующая наличия возбужденных электронов. Термолюминесцентный потенциал известковых ископаемых изучен Джонсоном [28], который качественно определил его как область от 3000 до 6000 А в видимой части спектра.
Оборудование, применяемое для термолюминесцентных измерений, представляет собой электронный прибор для регистрации, измерения и записи люминесцентного излучения нагретого образца. Интенсивность люминесценции записывается как функция температуры эмиссии. Эта кривая свечения является характеристикой образца. Идентификация образцов осуществляется путем сравнения таких кривых.
Для увеличения естественной люминесценции практически до уровня насыщения весьма желательным является предварительное гамма-облучение образца. После облучения перед снятием кривой свечения образец можно хранить при температуре сухого льда (—79 °C) в светонепроницаемом контейнере с целью исключения термо- или фотостимулирования [28]. В этой работе Джонсоном показано также, что радиотермолюминесцентный потенциал известкового материала раковин определяется минеральной формой СаСО3. Раковины, относящиеся к данному систематическому таксону, как правило, имеют сходные, а иногда и диагностические термолюминесцентные свойства.
ОПТИЧЕСКАЯ ЭМИССИОННАЯ СПЕКТРОГРАФИЯ
Спектрохимический анализ широко используется в геохимических исследованиях, однако его применение для изучения палеонтологических объектов несколько ограничено. Метод позволяет получить высокую чувствительность — выше 0,001% для ионов металлов, а также Si, As, С и В в образцах весом несколько миллиграммов. Точность, превышающая 5%, может быть получена для большинства элементов. Кроме того, данный метод обладает преимуществом большой скорости.
При нагревании образца до высокой температуры он испаряется и атомы составляющих его элементов возбуждаются, испуская свет многочисленных, вполне определенных дискретных длин волн. Существует три вида спектров испускания: 1) сплошные спектры, испускаемые раскаленными твердыми телами, для которых характерно отсутствие каких бы то ни было резких линий; 2) полосатые спектры, состоящие из групп линий, которые сближаются по мере продвижения к верхнему краю спектральной полосы; эти спектры обусловлены излучением молекул; 3) линейные спектры, состоящие из отдельных, обычно далеко расположенных одна от другой линий. Последние спектры являются характеристиками атомов или ионов, которые после возбуждения испускают избыток энергии в виде света определенной длины волны.
При поглощении атомом тепловой или электрической энергии один или более электронов могут быть переведены на более высокий уровень (оболочку), дальше от ядра. Эти возбужденные электроны стремятся вернуться в основное состояние, испуская избыток энергии в виде фотонов. Для каждого определенного перехода с более высоких уровней на нижние происходит излучение строго определенной волны. Возможны многие различные виды переходов. Одни переходы более вероятны, чем другие, так что каждый элемент испускает характерную для него серию линий, отличающихся по длинам волн и интенсивности.
Существуют следующие методы возбуждения: пламя, дуга постоянного тока, дуга переменного тока, высоковольтная дуга переменного тока и высо-вольтная искра. Пламя является источником низкой энергии, возбуждающим 20*
спектры всего нескольких металлов, в первую очередь щелочных и щелочноземельных. Дуга постоянного тока (50—250 В) возбуждает уже все металлы. Высвечивающиеся при этом линии обусловлены главным образом нейтральными атомами. Этот метод чувствительный и используется в случае низких концентраций элементов. Высоковольтная дуга переменного тока (1000 В и выше) обеспечивает более стабильный источник и дает более воспроизводимые результаты. Воспроизводимость и стабильность результатов, получаемых при помощи высоковольтной искры, еще выше, чем для дуговых источников. Кроме того, искра не дает циановой полосы. Электроды могут быть выполнены из углерода, графита или меди. Исследуемый образец крепится в небольшом конусе на конце электрода.
Спектрограф состоит из призмы или дифракционной решетки, щели и фотокамеры либо другого регистрирующего прибора. Спектральные линии являются изображениями щели на куске фотопленки.
Качественное определение элементов, присутствующих в образце, может осуществляться путем сравнения данного спектра со спектрами образцов чистых элементов либо измерением длин волн линий и отысканием соответствующих элементов по таблицам.
Количественное определение производится измерением интенсивности (плотности) неизвестной линии относительно той же линии внутреннего стандарта. Вместо фотопленки можно применять электронные регистрирующие приборы. Обзор существующего оборудования сделан Харди и Виберли 133].
С помощью спектрохимического метода удается проводить анализ широкого ряда элементов, содержащихся в скелетных остатках современных и ископаемых организмов (табл. 1). В частности, спектрохимический анализ
Т а б л п ц а 1
Спектрохимический анализ некоторых элементов и пределы его чувствительности
Элемент Предел чувствительности, МЛН-1 Элемент Предел чувствительности, МЛН-1
А1 2 РЬ 2
Ва 3 р 100
Са 1 Si 10
Си 0,5 Sn 10
F 100 Sr 5
Fe 5 Ti 10
К 2 V 5
Mg 1 Zn 100
Мп О
был использован для определения редких щелочных металлов в трилобитах [40]. Чейв [30, 31] применил комбинацию спектрохимических и рентгеновских методов для определения содержания магния в известковых скелетах современных и ископаемых организмов: фораминифер, остракод, серпул, губок, моллюсков, морских ежей, криноидей. Эмилиани [32] проделал спектрохимический анализ Ti, Al, Fe, Мп, Mg и Sr раковип современных и плейстоценовых пелагических фораминифер из Карибского моря, Атлантического и Тихого океанов. Калп и его коллеги [38] изучали содержание стронция в протерозойских водорослях, раковинах палеозойских и триасовых брахиопод, каменноугольных гастропод, эоценовых, миоценовых и современных пелеципод, миоценовых скафопод, в скелетных образованиях палеозойских кораллов и криноидей, панцирях и иглах плиоценовых морских ежей, наконец
в рострах юрских и меловых белемнитов. Кринсли [35, 36] определял содержание марганца в раковинах современных и ископаемых гастропод, а также магний, стронций и арагонит в раковинах некоторых современных литоральных гастропод. Кринсли и Биери [37] описали изменения в химическом составе раковин птеропод после их опускания на морское дно. Лоуэнштам посвятил одну из своих статей [39] обзору результатов спектрохимического и других анализов. Он также предпринял попытку использовать полученные результаты для палеоэкологических интерпретаций.
Турекьяи и Армстронг [41] изучали химический и минералогический состав раковин моллюсков из верхнемеловой формации Фокс-Хилл Северной Дакоты, используя эмиссионную спектрографию для анализа Ba, Mg, Sr, Мп и Fe с точностью около 10%.
Оптическая эмиссионная спектрография может довольно удачно применяться в сочетании со следующими методами анализа: 1) пламенной спектрометрией для щелочных металлов; 2) объемными и колориметрическими методами с использованием Fe в качестве удобного внутреннего стандарта для летучих веществ; 3) рентгеновской флуоресценцией и 4) использованием лазера в качестве источника возбуждения.
ЛАЗЕР (МАЗЕР) КАК ПЕРЕМЕННЫЙ ИСТОЧНИК ВОЗБУЖДЕНИЯ ДЛЯ ОПТИЧЕСКОЙ ЭМИССИОННОЙ СПЕКТРОГРАФИИ
Лазер (усиление света вследствие вынужденного испускания излучения) является разновидностью мазера (усиление микроволн вследствие вынужденного испускания излучения). Принципы, положенные в основу этих приборов, впервые описаны в работах Шолоу и Таунса [46] и Шолоу [45].
Интенсивная вспышка некогерентного света, созданная электрическим разрядом, направляется на специальный рубиновый стержень. Оптический резонатор устанавливается вдоль продольной оси рубина, и некоторые ионы стимулированно испускают электромагнитное излучение строго определенной частоты и с плоским волновым фронтом. Вдоль оси рубинового стержня возникают колебания, вызывающие дальнейшее стимулирование излучения нарастающей интенсивности. В конце концов испускается монохроматический направленный поток красного света. Вследствие его параллельности и когерентности он может быть узко сфокусирован.
Лазерное оборудование для геологических, минералогических или палеонтологических исследований в основном состоит из рубинового стержня, спиральной ксеноновой лампы-вспышки и охлаждающего устройства, затвора, микроскопа, оборудованного скрещенными возбуждающими электродами, подвешенными между линзами объектива и поверхностью образца, который помещают на предметном столике, и сферической линзы, фокусирующей свет на входную щель спектрографа.
Визирные линии микроскопа настроены на интересующую нас часть образца, который во время эксперимента покоится на предметном столике. После того как электроды установлены, конденсатор заряжен до 4200 В, начинается поджигание. Импульс лазера создает (в образце) полусферическое углубление 50—100 мк. Спектры испаряемого материала могут быть зарегистрированы на пленке спектрографа. Экспериментаторы заявляют, что нижний предел чувствительности около 0,001%, хотя, делая десять удачных вспышек за одну экспозицию, можно увеличить чувствительность до нескольких миллионных. Некоторые специалисты указывают на Э=5%-ную воспроизводимость результатов. Данный метод применительно к исследованию геологических образцов был описан Максвеллом [44], который определял в минералах содержание Fe, Си, Zn, Si, Pb, Mg, Mn, Ca, Al, Ni, Ti идру гих элементов.
В настоящее время метод находится в стадии разработки, он пока позволяет производить главным образом качественный анализ, хотя в будущем по мере совершенствования, вероятно, станет возможным и количественный анализ.
РЕНТГЕНОВСКАЯ ДИФРАКТОМЕТРИЯ
Метод наиболее важен для определения кристаллических веществ. Так как большая часть скелетных остатков обладает кристаллической природой, этот метод с успехом применяется для изучения окаменелостей. Рентгеновские дифракционные картины характеризуют форму и параметры кристаллической решетки, т. е. химическое строение, а не элементы и химические радикалы.
При падении монохроматических рентгеновских лучей на атомные плоскости кристалла происходят интерференционные явления, в результате которых рентгеновские лучи отражаются кристаллом согласно закону Брэгга:
пХ = 2d sin б,
где п — порядок дифракции, X — длина волны рентгеновских лучей 6 — угол падения или половина угла рассеяния, d — расстояние между атомными плоскостями в ангстремах.
Отраженные монокристаллом рентгеновские лучи представляют собой несколько характерных пучков, которые регистрируются на фотопленке в виде пятен. Для порошка из произвольно ориентированных кристаллов, отраженное излучение состоит из серии концентрических конусов, изображение которых на фотопленке представляет собой дуги и окружности. Величину 26 отыскивают в таблицах тригонометрических функций путем измерения диаметров указанных окружностей. После этого величины расстояний между атомными плоскостями (d) определяются из уравнения Брэгга. Кристалл определяется по величине этого расстояния (d). Наиболее удобной для работы как с порошками, так и с монокристаллами является камера типа Дебая — Шерера с вращающимся держателем образца. Образец устанавливается на вращающийся держатель, и таким образом нейтрализуются эффекты предпочтительной ориентации. Метод детально описан Азаровым и Бергером [47].
Лоуэнштам [59] использовал количественный рентгеновский метод для определения отношения арагонит/кальцит в раковинах, сложенных карбонатом кальция. Он измерял относительную интенсивность отраженного рентгеновского излучения как характеристику каждого минерала без учета предпочтительной ориентации и самопоглощения. Его оборудование состояло из рентгеновской дифракционной установки, гониометрического спектрометра, счетчика Гейгера и самописца Брауна. Лоуенштам сумел с точностью до 10% определить отношение арагонит/кальцит в карбонатах ряда морских беспозвоночных (включая водоросли, кораллы, мшанки, аннелиды, моллюски). Чэйв [49, 50] использовал аналогичное оборудование при изучении факторов, обусловливающих распределение магния в известковых скелетах морских организмов.
Эмилиани [51] при исследовании минералогического и химического состава раковин некоторых пелагических фораминифер применил метод порошковой дифрактометрии, описанный Голдсмитом, Графом и Ионсуу [53]. Свитзер и Буко [64] впервые обратили внимание на тот факт, что при методе порошковой дифрактометрии измельчение многих микроокаменелостей не необходимо, поскольку кристаллы, из которых состоят раковины фораминифер и остракод, настолько малы, что сами пробы могут рассматриваться как порошки. Таким образом, можно исследовать отдельные экземпляры. Блэкмен и Тодд [48] использовали рентгеновскую дифракцию при исследовании минералогии раковин форамипифер в связи с их классифика
цией. Применяя как измельченные, так и целые экземпляры, они показали значение магния как фактора при такой классификации.
Кринсли и Биери [37] изучали химический состав раковин птеропод, частично используя рентгеновский дифракционный метод, для которого они указывают точность ±5%. Кринсли [35] изучал также присутствие марганца в раковинах современных и ископаемых гастропод, определяя процентное содержание арагонита с помощью порошковой дифрактометрии но методу Чэйва. Позднее Кринсли [36] исследовал содержание марганца, стронция и арагонита в раковинах некоторых литоральных гастропод. Он дифракто-метрнчески определял отношение кальцит/арагонит с погрешностью, оценивающейся в ±5%. Турекьян и Армстронг [41] использовали те же методы при изучении химического и минералогического состава раковин ископаемых моллюсков из формации Фокс-Хилл в Южной Дакоте с погрешностью 5 —10%. Зигель [63] по отношению кальцит/арагонит, определенному этими методами, изучал распределение стронция в скелетах плейстоценовых кораллов.
МЕТОДЫ, НЕКОТОРЫХ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ ПОГЛОЩЕНИЕ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ
Обзоры рентгеновских абсорбционных методов были сделаны Либхафски [69], а затем Кослетом и Никсоном [68]. В качестве аналитического метода исследования макрообъектов поглощение рентгеновских лучей использовалось незначительно; напротив, для микроанализа методы поглощения интенсивно разрабатывались, особенно Энгстремом, Линдстремом и их сотрудниками.
Метод позволяет добиться высокой чувствительности: 10-12 — 10-14 того или иного элемента могут быть зарегистрированы в объеме 1—10 мк3. Абсорбционные методы анализа развивались одновременно с микрорадиографией и проекционной рентгеновской микроскопией, которые также рассматриваются в настоящей книге.
Содержание элементов, устанавливаемое по поглощению рентгеновских лучей, определяется величинами полных коэффициентов поглощения, которые меняются с атомным номером приблизительно как Z3 в диапазоне длин волн 1—10 А. Наличие пиков поглощения при определенных длинах волн увеличивает избирательность метода. Определение элементного состава может осуществляться локально путем измерения поглощения рентгеновских лучей и сравнением с поглощением либо в чистом изучаемом элементе, либо в стандартном веществе. Измерения могут производиться как с помощью фотомет-рировапия пленки, так и со счетчиком Гейгера или пропорциональным счетчиком. При этом должны использоваться линии излучения, дающие хорошо известные коэффициенты поглощения. Соответствующая длина волны выделяется отражением в кристаллическом спектрометре либо путем избирательной регистрации с помощью пропорционального счетчика и анализатора импульсов. Количественный микроанализ требует наблюдения двух или более длин волн по обе стороны пика поглощения исследуемого элемента и лучше всего выполняется с помощью проекционного микроскопа, хотя Энгстрем довольно удачно использовал контактный метод. Линдстрему удалось произвести оценку содержания кислорода, в то время как при определении содержания азота и углерода возникли серьезные затруднения. Энгстремом была дана оценка пределов детектирования различных элементов, которая оказалась меньше 1 мкг/мм2 (10~4 г/см2) для элементов, находящихся за марганцем в периодической таблице. Энгстрем указывает на общую экспериментальную погрешность порядка ±3%. Более подробно микроанализ методом поглощения рентгеновских лучей рассмотрен в работе Кослета и Никсона [68], там же содержится обширная библиография. Данный метод до сих пор не применялся для анализа окаменелостей и раковин, хотя Энгстрем и др. исследовали его для анализа зубов и костей.
РЕНТГЕНОВСКАЯ ФЛУОРЕСЦЕНТНАЯ СПЕКТРОГРАФИЯ
При падении потока первичных рентгеновских лучей па образец возникает вторичное рентгеновское излучение, которое характеризует присутствующие в образце элементы. Эти вторичные рентгеновские лучи анализируются на фотопленке с помощью гейгеровского, пропорционального или сцинтилляционного счетчика. Для анализа рентгеновских спектров иногда используются также плоские или изогнутые кристаллические спектрометры.
Метод является легко воспроизводимым, быстрым, неразрушающим. Кроме того, его результаты не зависят от физического состояния образца. Рентгеновские спектры имеют меньшее число линий, чем соответствующие оптические эмиссионные спектры, что значительно облегчает анализ результатов. К сожалению, его применение ограничивается элементами с атомным номерам более 16, по, по-видимому, это ограничение будет снято по мере совершенствования техники эксперимента. Введение во флуоресцентный рентгеновский анализ содержится в работе Шалгоски [73]. Метод уже использовался при изучении петрографических и минералогических образцов и, несомненно, будет применен для исследования ископаемых органических остатков. Точность метода для главных составляющих образца около 1%, для элементов, содержащихся в малых количествах, приблизительно несколько десятитысячных. Бирке и др. [72] указывают точность около 5%.
РЕНТГЕНОВСКИЙ МИКРОАНАЛИЗ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
В течение последнего десятилетия интерес к химическому составу раковин фораминифер возрос в результате определения абсолютного возраста образцов радиоуглеродным методом, а также исследования изотопных отношений и микроэлементов. Более того, установлено, что данные о присутствии и концентрациях отдельных элементов имеют значение для классификации вымерших организмов, в то время как другие предоставляют информацию о среде обитания этих организмов [48].
Известно, что многоклеточные организмы строят известковую раковину отдельными слоями, кроме того, установлены колебания в составе отдельных слоев. Однако для одноклеточных (бесклеточных) простейших, к которым относятся, в частности, фораминиферы, можно предположить, что процесс выделения кальцита отличается от такового у многоклеточных. Рентгенодифракционные исследования с помощью камеры Дебая—Шерера показывают, что некоторые элементы, такие, как магний, в кристаллах кальцита раковин замещают кальций. К сожалению, результаты усреднены по всему образцу. Неизвестно, как содержание этих элементов меняется от кристалла к кристаллу и в различных участках раковины. Если подобные изменения существуют, то установление их связи с такими микроструктурами, как поры, форамены и каналы, могло бы служить важным фактором для познания физиологии фораминифер. Развитие рентгеновского микроанализа, использующего электронно-лучевое зондирование, сделало возможным изучение элементов на крайне малых участках (около 1 мк2).
Исследование возможности применения электронно-лучевого зондирования для изучения фораминифер было проведено Хупером [81]. В настоящее время этот метод неприменим к элементам с атомным номером меньше 12 (Mg).
Поток электронов, сфокусированный в пятно площадью 1 мк, сканирует по участку поверхности образца площадью 0,5 мм2 или меньше. Некоторые электроны отражаются образцом. Они регистрируются сцинтилляционным счетчиком, усиленный выходной сигнал которого используется для модуляции яркости пучка электронно-лучевой индикаторной трубки.
В то же время другие электроны проникают в образец, возбуждая в нем рентгеновское излучение. Возникшие рентгеновские лучи попадают в кристаллический спектрометр, который выделяет характеристическое излучение того или иного элемента с поверхности образца. Это излучение регистрируется пропорциональным счетчиком; его выходной сигнал усиливается, после чего он используется для модуляции яркости электронно-лучевой индикаторной трубки. Получаемое изображение в рентгеновских лучах показывает распределение и концентрацию изучаемого элемента.
Рентгеновскому микроанализу с помощью электронно-лучевого зонда может предшествовать качественная оптическая спектроскопия образцов, результаты которой могут быть взяты за основу определения элементарного состава образцов.
Полистирол используется в качестве закрепляющей среды для фораминифер, отполированные сечения которых помещаются под электронный зонд.
Экспериментально были исследованы следующие формы: Elphidjum cf. excavatum (Terquem) — обнаружены Ca и Si; E. batletti (Cushman) — обнаружены Ca, Si, S, Fe; Quinqueloculina cf. seminulum (Linne) — обнаружен Ca; Operculina cf. victoriensis (Chapman et Parr) — обнаружены Ca, Fe, Si, Mn, Mg, Си; O. cf. complanata (Defrance) — обнаружены Ca, Mg, Si, Fe.
Интерпретация электронных и рентгеновских снимков осложняется микроструктурными особенностями и характером поверхности исследуемых объектов, что несколько ограничивает их применение. Для перехода к количественному анализу необходимо улучшить методы обнаружения магния путем совершенствования техники закрепления образцов и применяемых микроанализаторов. С этой целью нужно применить следующие модификации: 1) спектрометр с перемещаемым окном, 2) спектрометр с полной фокусировкой, 3) исключение рентгеновских лучей с углами более 20°. В некоторые существующие приборы уже внесены соответствующие изменения.
Применение электронного зонда не ограничивается изучением микроокаменелостей. Уэллс [87] обратил внимание на тот факт, что на чашечке кораллов линии нарастания отражают суточные приращения карбоната кальция. По этим линиям можно судить о продолжительности года в прошлые геологические эпохи. Однако подсчет суточных линий нарастания осложняется вследствие их крайне малых размеров. Применение электронного зондирования могло бы оказаться весьма полезным для исследования этой проблемы, поскольку изменения концентрации кальция легко обнаруживаются.
МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСК11И АНАЛИЗ
Хотя масс-спектрометр известен уже давно, масс-спектрометрический анализ лишь недавно стал повседневным аналитическим методом.
Масс-спектрометр разделяет ионы в соответствии с отношением их массы к заряду. Это достигается при их прохождении через комбинацию электрического и магнитного полей. Радиус траектории иона определяется величинами ускоряющего потенциала, напряженностью магнитного поля и отношением массы к заряду. Если радиус кривизны данного иона фиксирован (как это и происходит в масс-спектрометре), то при данных величинах ускоряющего потенциала и напряженности магнитного поля на коллекторе собираются только ионы с определенным отношением массы к заряду. Изменение ускоряющего напряжения заставляет ионы с разными отношениями заряда к массе последовательно попадать на коллектор. Интенсивности тех или иных ионных групп измеряются электрически и таким образом регистрируется их относительное содержание.
Если образец слишком большой, его испаряют в печи с последующей ионизацией электронной бомбардировкой. Если образец мал — прибегают
к поверхностной ионизации, при этом положительные ионы испускаются либо непосредственно с поверхности соли, нагретой нитью накаливания, либо за счет столкновений нейтральных атомов с горячей поверхностью.
Масс-спектрометрические методы использовались при изучении отношений стабильных и радиоактивных изотопов, последних главным образом в геохронологии. Было изучено множество элементов, в том числе наиболее часто встречающиеся в материале раковин и окаменелостей азот, калий, стронций, сера, кальций, алюминий, свинец. Магний был изучен Дотри и др. [94], хотя воспроизводимость их результатов представляется трудно достижимой. Чувствительность метода зависит от конкретного элемента и условий эксперимента, но пределы чувствительности лучше чем 10-5 считаются обычными.
До сих пор исследования изотопного состава окаменелостей ограничивались определениями С13 и О18. Изотопный состав углерода и кислорода органогенных карбонатов изучался Юри и его коллегами [119], Крэйгом 190], Лоуэнштамом и Эпштейном [106], Компстоном [92] и рядом других авторов. Изучались скелетные остатки известковых водорослей, брахиопод, криноидей, моллюсков.
Зависимость концентрации О18 в карбонате кальция раковин морских организмов (брахиопод, пелеципод и гастропод) от температуры воды обитания была изучена Эпштейном и др. [99]. Эмилиани и Эпштейн [98] изучили отношение О18/О16 в СаСО3 раковин раннеплейстоценовых фораминифер из ломитских мергелей Калифорнии и использовали это отношение для выяснения колебаний палеотемператур, преобладавших во время накопления мергелей. Аналогичная зависимость содержания О18 от температуры в кальците ростров меловых белемнитов описана Эпштейном и его соавторами 1101, 102].
Эмилиани [95] по отношению О18/О16 в раковинах некоторых видов пелагических фораминифер определил глубины обитания этих видов. В другой статье Эмилиани [97] привел результаты определения донных температур тропической части Тихого океана в кайнозое по отношению О18/О16 в раковинах фораминифер. Эпштейн и Лоуэнштам [101] определили сезонные температуры роста раковин современных и плейстоценовых мелководных пелеципод и гастропод Бермудских островов по изотопному составу кислорода карбонатов раковин.
Плейстоценовые палеотемпературы океанов были рассчитаны Эмилиани ]97] по результатам анализа изотопного состава кислорода раковин фораминифер.
Лоуэнштам и Эпштейн [106] опубликовали результаты определения нослеантских меловых палеотемператур по отношению изотопов кислорода в кальците ростров белемнитов, а также в раковинах брахиопод и иноцера-мов. Те же авторы несколько позднее [107] изучали происхождение арагонитовых игл в осадках Большой Багамской банки. Использовав изотопные отношения О18/О16 и С13/С12, они установили, что эти иглы возникли в результате разрушения карбонатов некоторых известковых водорослей.
Тоуд и др. [116] исследовали изотопное фракционирование серы в современных и ископаемых организмах и пришли к выводу, что автотрофные организмы, окисляющие H2S, не играли существенной роли вплоть до 700— 800 млн. лет назад.
РАДИОАКТИВАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ
Данный метод элементного анализа, по-видимому, еще не использовался при изучении ископаемых, хотя и применялся при исследовании некоторых совремеппых представителей моллюсков и ракообразных [121, 122]. Благодаря крайне высокой чувствительности радиоактивационный анализ имеет огромное значение при исследованиях микроэлементов.
Исследуемый радиоактивационным методом образец подвергается облучению ядерными частицами, после чего измеряется наведенная в определенном элементе активность. На основании того, что величина этой активности прямо пропорциональна количеству элемента в образце, и производится количественный анализ.
В качестве бомбардирующих частиц используются протоны, дейтроны и нейтроны, наиболее удобными и «полезными» частицами являются медленные, или тепловые, нейтроны, получаемые в ядерных реакторах (нейтронноактивационный анализ). Во время облучения скорость образования активного изотопа из исследуемого стабильного изотопа пропорциональна: 1) числу атомов изотопа-мишени в образце; 2) нейтронному потоку; 3) вероятности столкновения и взаимодействия нейтрона с ядром [1301; 4) периоду полураспада образующегося радиоизотопа; 5) времени облучения.
После облучения все элементы образца являются радиоактивными. Период полураспада большинства элементов колеблется от нескольких минут (Mg — 9.6; Al — 2.3 мин) до многих дней (Са — 164; Zn — 245; S — 27; Sr — 50;
Таблица 2
Последовательность проведения радиоактивационного анализа По Ледд и котту (1959)
1'е — 45). В процессе анализа необходимо разделять различные виды активности. Бета-распад ядер может быть зарегистрирован с помощью счетчика Гейгера, однако наиболее удобным прибором является сцинтилляционный гамма-спектрометр. С его помощью можно зарегистрировать гамма-лучи с характерными для исследуемого изотопа энергиями, что позволяет получать количественные оценки [134}. К сожалению, не всегда оказывается возможным использовать эти неразрушающие методы. Иногда приходится прибегать к химическим методам разделения, ив этих случаях образец уничтожается [120]. Процесс радиоактивационного анализа представлен в виде диаграммы в табл. 2. Радиоактивационный анализ очень чувствителен. В табл. 3 приведено сравнение чувствительности нейтронного активационного анализа
Таблица 3
Сравнение чувствительности различных методов (мкг/мл)
Элемент Реактор Метод искры Графитовая дуга постоянного тона Пламенная спектрофотометрия Чувствительная колориметрия Электрометрическое титрование
X10 LITR
Na 0,007 0,00035 0,1 20 0,002 —
Mg 0,6 0,03 0,01 0,1 1 0,06 —
Al 0,001 0,00005 0,1 0,2 20 0,002 300
Si 1 0,05 0,1 2 — 0,1 —
P 0,02 0,001 20 50 — 0,01 15
S 4 0,2 —. — — — 5
К 0,08 0,004 0,1 .— 0,01 — 100
Ca 3,8 0,19 0,1 — 0,03 •— 100
Ti —. — 0,1 —. 2 0,03 ~ 10
V 0,001 0,00005 0,05 — 2 0,2 3
Mn 0,0006 0,00003 0,02 0,2 о,1 0,001 0,0003
Fe 9 0,45 0,5 0,2 2 0,05 2
Cu 0,007 0,00035 — 0,2 0,1 0,03 10
Zn 0,04 0,002 2 20 2000 0,016 10
Sr 0,6 0,03 0,5 —- 0,1 .— —
Sn 0,2 0,01 — 0,2 10 — 2
Ba 0,05 0,0025 0,1 — 3 -— 25
Pb 2 0,1 0,05 0,2 20 0,03 3
с чувствительностью других методов для элементов, наиболее часто встречающихся в окаменелостях. Радиоактивационный анализ достигает чувствительности порядка 10-6—10-9.
Радиоактивационный анализ очень точен, так как каждый радиоизотоп распадается уникальным образом, а регистрация и идентификация излучения не слишком трудны. Более того, па результатах, получаемых при применении этого метода, не сказываются вредные загрязнения, если они не внесены до облучения.
Размеры образцов, которые могут быть подвергнуты анализу, определяются исключительно используемым нейтронным источником. Как правило, осложнения возникают при размерах образца более 2,5 см. Поэтому остатки мелких организмов могли бы быть идеальным объектом активационного анализа. Существуют два основных ограничения рассматриваемого метода:
1. Некоторые образцы могут содержать значительные количества веществ, которые вызывают активность менее ожидаемой. Однако известны методы компенсации этого явления [127].
2. Вторичные ядерные реакции иногда накладываются на основну реакцию. Этого можно избежать путем предактивационного разделена [129].
Лишь немногие лаборатории имеют в настоящее время подходящее o6opj дование для облучения. Поэтому пока не создано специального оборудования применение данного метода ограничено лишь исследованием долгоживущи: изотопов.
Метод непригоден для кислорода, углерода, азота и фтора. Следуй, заметить, что все перечисленные элементы могут присутствовать в ископаемых органических остатках. Однако Базиль указал на возможность использования зтого метода как для углерода, так и для азота [125].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Ниже приведена сравнительная таблица пределов чувствительности некоторых основных аналитических методов. Фактические пределы, однако, часто зависят от характера определяемого элемента и от особенностей иссле-
Таблица 4
Метод Пределы чувствительности
Весовой Объемный Колориметрический Спектрографический Масс-спектрометрический Радиоактивациоиньш 10-2 IO"2 10-S 10~б 10-5 10-8 ДО 10-Ю
дуемой породы, так же как и от прочих факторов. Имеющийся в распоряжении широкий ряд аналитичесих методов, их усовершенствование, а также тот факт, что многие из них не разрушают образцов, должны привести в ближайшем будущем к истинному прогрессу в познании состава макро- и микроскелетов ископаемых.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Baggild О. В.. The shell structure of the mollusks, Danske Vidensk Selsk. Skr., 9, pt. 2, 235—326. 1930.
2. Butschli O., Untersuchungen liber organische Kalkgebilde, Kgl. Gesell. Wiss. Gottingen Abh., neue. seu., 6, №3, 1 — 164, 1908.
3. Clarke F. W., Wheeler W.C., The inorganic constituents of Marine Invertebrates, U. S. Geol. Survey Prof, paper 124, 1—62, 1922.
4. humour A., Note sur la composition des millepores et de quelques corallinees, Acad. Sci. Paris, Comptes rendus, 32, 253 — 255, 1852.
5. Forckammer G., Beitrage zur Bildungsgeschichte des Dolomite, Neues Jahrbuch fur Mineralogie, Jahrb. 1852, 854—858, 1852.
6. Groves A. IE, Silicate analysis (2nd ed.), London, Allen and Unwin, 4951.
7. Hillebrand W. F., Lindell G. E. F., Bright II. A., Hoffman J. I., Applied inorganic analysis (2nd ed.). New York, Wiley, 1953.
8. Kolthoff I. №., Sandell E. B.. Textbook of quantitative inorganic analysis, London, Macmillan, 1950.
9. Nichols II. W., New forms of concretions, Field Columbian Mus. Pub. Ill, geol. set., 3, № 3, 25—54, 1906.
10. Smales A. A., Wager L. R., Methods in geochemistry, New York, Interscience, 1960.
11. Виноградов А. П. Химический элементарный состав организмов моря. Труды биогеохимия. лаб. АП СССР, IV, 1937, п VI, 1944.
12. Washington II. S., The chemical analysis of rocks (4th ed.), New York, Wiley, 1930.
13. Cameron E. N., Ore microscopy, New York, Wiley, 1961.
14. Guillemin С., Microanalyse qualitative appliquee a la determination d’especes minerales, France, Bureau Researches geologiques, geophvsique, et mineralogique, Pub. 13, 31, 1953.
15. Gutzeit G., Determination and localization of metallic minerals by the contact print method, A.I.M.E., Tech. Pub. 1457, 13. 1942.
1G. Hiller Th., Sur 1’application de la methode des empreintes a la determination des niine-raux opaques en section polie, Schweiz. Mineralog. Petrog. Mitt., 17, 88—145, 1937.
17. Parker R. L., Systematische Ubersicht mineraldiagnostisch wichtiger Mikroreaktionen, Schweiz. Mineral. Petrog. Mitt., 21, 139—IGO, 1941.
18. Short M. N., Microscopic determination of the ore minerals, U.S. Geol. Survev Bull., 914, 314, 1940.
19. Staples L. II’., Mineral determination by microchemical methods, Am. Mineralogist, 21, 613—634, 1936.
20. Friedman G. M.. Indentification of carbonate minerals by staining methods. J. Sed. Petrology, 29, № 1, 87—97, 1959.
21. Hiskey (' F., Principles of precision colorimetry, Anal. Chem., 21. 1440—1446, 1949.
22. Sandell E. B., Colorimetric determination of traces metals (2nd ed.). New York, Interscience. 1950.
23. Chow T. J., Thompson T. G. Flame photometric, determination of calcium in sea water and marine organisms, Anal. Chem., 27, 910—913, 1955.
24. Chow T. J., Thompson T. G., Strontium in sea water, Anal. Chem., 27, 18—21, 19u5.
25. Dean J. A., Flame photometry, New York, McGraw-Hill, 354, 1960.
26. Thompson T. G., Chow T. J., Strontium-calcium atom ratio in carbonate secreting marine organisms. Deep Sea Research, Papers in Marine Biology and Oceanography, suppl. to 3, 20—39, 1955.
27. Vincent I’. E., Analysis by gravimetric and volumetric methods, flame photometry, colorimetry and related techniques, in Smales A. A., Wager L. R., eds., Methods in geochemistry, 52—55, 1960.
28. Johnson N. M., Thermoluminescence in biogenic calcium carbonate, J. Sed. Petrology, 30. № 2, 305—313, I960.
29. Ahrens L. II., Quantitative spectrochemical analysis of silicates, Oxford, Pergamon Press. 1954.
30. Chare К. E., Aspects of the biogeochemistry of magnesium, 1. Calcareous marine organisms, J. Geology, 62, A" 3, 266—283, 1954a.
31. Chare К. E., Aspects of the biochemistry of magnesium, 2. Calcareous sediments and rocks, J. Geology, 62, № 6, 587—599, 1954b.
32. Emiliani C., Mineralogical and chemical composition of tests of certain pelagic Fora-minifera. Micropaleontology, 1, № 4, 1955.
33. Harley J. A., Wiberley S. E., Instrumental analysis. New Yoik, Wiley, 1954.
34. Hower J., Matrix corrections in the X-ray spectrographic trace element analysis of rocks and minerals, Am. Mineralogist, 44, 19—32, 1959.
35. Krinsley D., Manganese in modern and fossil gastropod shells, Nature, 183, 770—771, 1959.
36. Krinsley D., Magnesium, strontium and aragonite in shells, of certain littoral gastropods, J. Paleontology, 34, № 4, 744—755, 1960.
37. Krinsley D., Bieri R., Changes in chemical composition of pteropod shells after deposition on the sea floor. J. Paleontology, 33, № 4, 682—684, 1959.
38. Kulp J., Turekian K., Boyd D. W., Strontium content of limestone and fossils, Geol. Soc. America Bull., 63, 7, 701—716, 1952.
39. Lowenstam II. W., Isotopes and trace elements in paleoecology, Geol. Soc. America Program, Ann. Meeting, 96A, 1961.
40. McKerrow W. S., Taylor S. R-, Blackburn A. L., Ahrens L. II., Rare alkali elements in trilobites, Geol. Mag., 93, 504, 1956.
41. Turekian K., Armstong R. L-, Chemical and mineralogical composition of fossil mol-luscan shells from the Fox Hills Formation, South Dakota, Geol. Soc. America Bull., 72, № 12, 1817—1828, 1961.
42. Vincent V. E., Analysis by gravimetric, flame photometry, colorimetry and related techniques, in Smales A. A., Wager L. R., eds.. Methods in geochemistry, New York, Interscience, 52—55, 1960.
43. Willard H. H., Merritt L. L., Dean J. .4., Instrumental methods of analysis, New York, Van Nostrand, 218—257, 1960.
44. Maxwell J. A., The use of the optical maser (laser) as a tool in the study of geological materials, Ottawa, Canada Dept. Mines Tech. Surveys, Geological Survey Topical Report 74, 1963.
45. Schawlow A. L., Optical masers, Scientific American, 204, 52—61, 1961.
46. Schawlow A. L.. Townes С. П., Infrared and optical masers, Phys. Rev., 112, 1940—1949.
47. Azdroff L. V., Buerger M. J., The powder method in X-ray crystallography, New York, McGraw-Hill, 342, 1958.
48. Blackmon P., Todd R., Mineralogy of some Foraminifera as related to their classification and ecology, J. Paleontology, 33, № 1, 1 —15, 1959.
49. Chave К. Е., Aspects of the biochemistry of magnesium, 1. Calcareous marine organisms J. Geology, 62, № 3, 266—283, 1954a.
50. Chave К. E., Aspects of the biochemistry of magnesium, 2. Calcareous sediments anc rocks, J. Geology, 62, Xs 6, 587—599, 1954b.
51. Emiliani C-, Mineralogical and chemical composition of tests of certain pelagic fora roinifers, Micropaleontology, 1, № 4, 1955.
52. Emiliani C., A solid solution between calcite and dolomite, J. Geology. 60, 190—192, •1952.
53. Goldsmith J. R., Graf D- L., Joensuu O., The occurrence of magnesian calcites in nature, Geochim. Cosmochim. Acta, 7, 212—230, 1955.
54. Hower J., Matrix corrections in the X-ray spectrographic trace element analysis of rocks and minerals, Am. Mineralogist, 44, 19—32, 1959.
55. Brinsley D-, Manganese in modern and fossil gastropod shells, Nature, 183, 770—771, 1959.
56. Brinsley D., Magnesium, strontium and aragonite in shells of certain littoral gastropods, J. Paleontology, 34, № 4, 744—755, 1960.
57. Brinsley D-, Bieri R., Changes in chemical composition of pteropod shells after deposition on the sea floor, J. Paleontology, 33. № 4, 682—684, 1959.
58. Bulp J., Turekian K., Boyd D. W., Strontium content of limestone and fossils, Geol. Soc. America Bull., 63, 701—716, 1952.
59. Lowenstam H. A., Factors affecting the aragonite, calcite ratios in carbonate secreting marine organisms, J. Geology, 62, 284—322, 1954.
60. Lowenstam H. A., Isotopes and trace elements in paleontology, Geol. Soc. America Program, Ann. Meeting, 96A, 1961.
61. Mayer F. B., Uber die Modification des Kalzium-Karbonats in Schalen und Skeleton rezenter und fossiler Organismen, Chemie der Erde, 7, 346—350, 1932.
62. Pilkey О. II., Hower J., Effect of environment on the concentration of skeletal magnesium and strontium in Dendraster, J. Geology, 68, № 2, 1960.
63. Siegel F. R., The effect of strontium on the aragonite-calcite ratios of Pleistocene corals, J. Sed. Petrology, 30, № 2, 297—304, 1960.
64. Switzer G., Boucot A. J., Mineral composition of some microfossils, J. Paleontology, 29, № 3, 525—533, 1955.
65. Turekian B., Armslong R. L., Chemical and mineralogical composition of fossil rnollus-can shells from the Fox Hills Formation, South Dakota, Geol. Soc. America Bull., 72, № 12, 1817—1828, 1961.
66. B’rcj/ J. L., Daniels F., Precipitation of calcite and aragonite, J. Am. Chem. Soc., 79. 2031—2034, 1957.
67. Zeller E. J., l i ra у L. J., Factors influencing precipitation of calcium carbonate. Am. Assoc. Petroleum Geologists Bull., 40, 140—152, 1956.
68. Cosslet Г. Nixon W. C-, X-ray microscopy, Cambridge University Press, 406, 1960.
69. Liebhalsky H. A., Analytical methods based upon X-ray absorption, Anal. Chem., 25, № 5, 689—692, 1953.
70. Ong 5. P., Projection microscopy and microanalysis, Advances in X-ray analysis, 5, 324—334, 1961.
71. Ong S. P., Isolation of selected elements with an X-ray projection microscope, No-relco Rept., 8, № 1, 3—9, 1961.
72. Birks L. S-, Brooks E. J., Friedman H., Fluorescent X-ray spectroscopy, Anal. Chem., 25, № 5, 692—697, 1953.
73. Shalgosky H. I. Fluorescent X-ray spectroscopy, Smales A. A., Wager L. R., eds., Methods in geochemistry, 111—147, 1960.
74. Agrell S. 0., Long J- V. P., The applications of the scanning X-ray microanalyser to mineralogy, in Second International Symposium on X-ray microscopy and X-ray microanalysis, Amsterdam, Elsevier, 391.—400, 1960.
75. Blackmon P. D., Todd R., Mineralogy of some Foraminifera as related to their classification and ecology, J. Paleontology, 33, № 1, 1—15, 1959.
76. Castaing R-, Applications of electron probes to a method of chemical and crystallographic point analysis, Thesis, Univ, of Paris, 1951.
77. Cosslett Г. E., Scanning electron and X-ray microscopy, Ann. New York Acad. Sci., 97, № 2 464—481, 1962.
78. Cosslett Г. E., Duncumb P., Microanalysis by a flying spot method, Nature, 177, 1172, 1956.
79. Cosslett Г. E., Nixon И’. C-, X-ray microscopy, Cambridge Univ. Press, 406, 1960.
80. Duncumb P., Microanalysis with an X-ray scanning microscope, Thesis, Cambridge Univ., 1957.
81. Hooper B., Electron probe microanalysis of Foraminifera, an exploratory study, J. Paleontology, 1082—1092.
82. Long J. Г. P., Microchemical analysis with X-rays, Thesis, Cambridge Univ.№ 1959.
83. Long J. Г. P-, Some factors affecting the range and accuracy of the point-projection method of X-ray absorption microscopy, in Second International Symposium on X-ray Microscopy and Microanalysis, Amsterdam, Elsevier, 98, 1960.
84. Long J. V. Р., Cosslett V. Е., Same msthods of X-ray microchemical analysis, in First International Symposium on X-ray microscopy and microradiography, New York, Academic, 435, 1957.
85. Reed S. J. B-, Long J. V. P., Electron probe measurements near grain boundaries, in Third International Symposium on X-ray Optics and X-ray Microanalysis, Stanford University, California, /August 19'52.
86. Springer G., Long J. lr. P., Electron probe analysis of minerals in the system FeS2 — — CoS2 — NiS2, in Third Inter ntioual Sympisiu n on X-ray Optics and X-ray Microanalysis, Stanford University. California, August 1962.
87. Wells J. W-, C >ral growth and giochronometry, Nature, 197, № 4871,948—950, 1963.
88. Bartschi P., Isitopic compisition of the oxygen in silicate rocks, Nature, 166, 112 — 113, 1950.
89. Ballario C. et al., Apparatus for Cu dating, Science, 121, 409—412, 1955.
9J. Craig IL., Geochemistry of the stable carben is itopes, Geochim. Gosmichim. Acta, 3, 53, 1953.
91. Craig II., Carbon 13 in plants and tho relationships between Carbon 13 and Carbon 14 v.iri:iti>u in Nature, J. Geology. 62, 115, 1954.
92. Conpston IV., Ttie carbon isotopic compositions of certain marine invertebrates and e >al< from th'Australian Permian, Geochi n. Cosaiochim. Acta, 18, A° 1, 2, 1—22, 1960.
91. Divgivi W., The Ols abundance in fresh water, Geoshim. Cosmochim. Acta, 6, 241 — 260, 1954.
94. DTigi'ry .4. C., Perry D., Williams M., Magnesium isotope distribution in d >1 unite, G')chi:n. Cismichim. Acta, 26, 857, 19 >2.
95. Emiliani C., Depth habitats of some species of pelagic foraminifera as indicated by the oxyg’n isotope ratios, Am. J. Sei., 252, 149—158, 1954a.
9. i. Emiliani C.. Temperatures of Pacific bittern waters and Polar superficial waters during tho Tertiary, Science, 119, 853, 1954b
97. Emiliani C., Pleistocene temperatures, J. Geology, 63, № 6, 538—580, 1955.
98. Emiliani C., Epstein S-, Temperature variations in tho lower Pleistoceno of Soulhorn California, J. Geology, 61, 171, 1953.
99. Epstein S-, Buchsbaum R., Loioenstam. H., Urey Ц C., Carbonate water isotopic temperature scale, Geol. Soc. America Bull., 62, 417, 1951.
100. Epstein S., Revised carbonate-water isotopic temperature scale, Geol. Soc. America Bull., 64, 1315, 1953.
101. Epstein S., Lowenstam H. A., Temperature-shell-growth relations of recent and interglacial Pleistocene shoal-water biota from Bermuda, J. Geology, 61, 424—428, 1953.
102. Epstein S., Mayeda T., Variation of O18 content of waters from natural sources, Ceochim. Cosmochim. Acta, 4, 213—224, 1953.
103. Flint R. F., Rubin M., Radiocarbon dates of pre-Mankato events in Eastern and Central North /America, Science, 121, 649—658, 1955.
104. Libby W. F., Radiocarbon dating, Univ, of Chicago Press, 1952.
105. Lowenstam LI. A., Paleobiologic implications of the measurement of paleo temperatures (abs.), Geol. Soc. Americo Bull., 59, 1337, 1948.
106. Lowenstam H. A., Epstein 5., Paleotemperatures of the post-Aptian Cretaceous as determined by oxygen isotope method, J. Geology, 62, № 3, 207, 1954.
107. Lowenstam II. A., Origin of sedimentary aragonite needles of the great Bahama Bank, J. Geology, 65, 364, 1957.
108. Ufayne К. I., Stable isotope geochemistry and mass spectrometric analysis in Smales A. A., Wager L. R., eds., Methods in geochemistry, New York, Interscience, 148— 201, 1960.
109. McCrea J., On the isotope chemistry of carbonates and a paleotcmperature scale, J. Chem. Phys., 18, 849, 1950.
110. McKinney C. R., McCrea J. M., Epstein S-, Allen II. A., Urey II. C-, Improvements in mass spectrometers for the measurement of small differences in isotope abundance ratios, Rev. Sci. Instruments, 21, 724—730, 1950.
111. Kier A. O., A mass spectrometer for routine isotope abundance measurements. Rev. Sci. Instruments, 11, 221—216, 1940.
112. Nier A. O., A mass spectrometer for isotope and gas analysis, Ibid., 18, 398—411, 1947.
113. Nier A. O-, Determination of isotopic masses and abundances by mass spectrometry, Science, 121, 737—744, 1955.
114. Rubin M., Suess H. E., U.S.G.S. radiocarbon dates, II. Science, 121, 481—488, 1955.
115. Silverman S. R., The isotope goologv of oxygen, Geochim. Cosmochim. Acta, 2, 26—42, 1951.
116. Thode H. G., MacNamara J., Fleming W. H., Sulphur isotope fractionation in nature and geological and biological time scales, Geochim. Cosmochim. Acta, 3, 235—243,1953.
117. Urey H. C-, The thermodynamic properties of isotopic substances, Chem. Soc. J., 562—581, 1947.
118. Urey Н. C-, Oxygen isotopes in nature and in the laboratory, Science, new series, 108, 489-496, 1948.’
119. Urey Н. С-, Lowenstam Н. A., Epstein S., McKinney С- R-, Measurement of paleotemperature and temperatures of the Upper Cretaceous of England, Denmark and southeastern U.S. Geol. Soc. America Bull., 62, 399—416, 1955.
120. Cook G. B., Radioactivation analysis in a nuclear reactor, in Proc. Radioactivation Analysis Symposium, Vienna, London, Butterworth, 15—31, 1960.
121. Fukai R., Trace analyses in seaweed, molluscs, Crustacea, fish and sea water, Limnology and Oceanography, 4, № 4, 398, 1959.
122. Fukai R., Meinke W. W., On trace analyses of seaweeds, Crustacea, seawater — summary, Nature, 184, 815, 1959.
123. Herr IP., Neutron activation applied to geochemistry, Proc. Radioactivation Analysis Symposium, Vienna, London, Butterworth, 35—52, 1960.
124. Hughes D. J., Harvey J. A., Neutron cross sections, BNL-325, 1955, revised, July 1958, Washington G.D., U.S. Govt. Printing Office, 1958.
125. Jenkins E. N., Smales A. A., Radioactivation analysis, Quarterly Reviews, 10, № 1, 83—107, 1956.
126. Kemp D. M., Smales A. A., Neutron activation results for vanadium and scandium in G-l and W-l, Geochim. Cosmochim. Acta, 18, № 1, В 2, 149, 1960.
127. Leddicotte G. W., Experience in the U.S.A, on the. use of radioactivation analysis, Proc. Radioactivation Analysis Symposium, Vienna, London, Butterworth, 61—79, 1960.
128. Leddicotte G. IV., Reynolds S- A., Determination of the alkali metals by neutron activation analysis, Oak Ridge Natl. Lab. Pub., 1623, 14, 1954.
129. Leddicotte G. IE., Plumb R. C-, Activation analysis, Nucleonics, 14, № 5, 46—50, 1956.
130. Mapper D., Radioactivation analysis, in Smales A. A-, Wager L. R., eds., Methods in geochemistry, New York, Interscience, 297—357, 1960.
131. Meinke W. W., Trace-element sensitivity, Comparison of activation analysis with other methods, Science. 121, 177—184, 1955.
132. Meinke W. W., Sensitivity charts for neutron activation analysis, Anal. Chem., 31, As 5. 792—795, 1959.
133. Meinke W. W., Anderson R. E., Activation analysis using low level neutron source, Anal. Chem., 25, № 5, 778—783, 1953.
134. Salmon L., Gamma-ray spectorscopy applied to radioactivation analysis, Part 1, A.E.R.E. C/R, 2377 (1), H.M.S.O.,’London, 1959.
135. Savchuk W. B., A comparison of bone growth in normal and strontium-treated rats, J. Dental Res., 38, № 1, 49—59, 1959.
136. Smales A. A., Some trace-element determinations in G.l. and W.l. by neutron activation, Geochim. Cosmochim. Acta, 8Д№ 5, 6, 300, 1955.
ПОДГОТОВКА ОСТАТКОВ ИСКОПАЕМЫХ ОРГАНИЗМОВ И СОВРЕМЕННЫХ РАКОВИН ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Дж. Р. Додд
«Тексако инк.», Беллэр. Техас
Хотя химический анализ остатков ископаемых и современных раковин стал чаще применяться в последние годы, его использование далеко не ново. А. 11. Виноградов [22] рассматривает некоторые из ранних работ, посвященных этой теме. Первой систематической работой о химическом составе скелета, охватывающей несколько групп организмов (как ископаемых, так и современных), был труд Кларка и Вилера [8]. А. П. Виноградов [22] представил в виде таблиц все результаты химических анализов скелетных остатков морских организмов, имевшиеся в литературе в то время, включив в них результаты и своих анализов. В последние годы развитие аналитических методов
сделало химические анализы ископаемых и современных карбонатных раковин более доступными для палеонтологов. Потенциальное значение таких данных для палеоэкологических и таксономических выводов послужило дополнительным стимулом для исследований, ведущих к лучшему пониманию факторов, влияющих на химический состав скелетных остатков ископаемых.
ОБЩАЯ ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ
Первым шагом при подготовке ископаемых для химического анализа является отбор образцов. Скелеты многих ископаемых со времени своего образования претерпели химические и минералогические изменения [3, 5, 6, 17, 15, 14]. Химико-минералогическая стабильность карбонатного скелетного материала различна и зависит от исходного состава [14, 18. 5]. Сохранение первоначальной внутренней микроструктуры скелета служит указанием на то, что первоначальный химический и минералогический составы могли хотя бы частично сохраниться [2, 13, 9. 14]. Замещение первичной микроструктуры неправильной блоковой мозаикой вторичных кристаллов кальцита говорит о том, что химический состав скелета претерпел изменения [13, 9]. Химический состав скелета может, однако, измениться и без сопутствующих заметных изменений микроструктуры [21, 9, 14, 20]. Вероятность изменения ископаемых в тонкозернистых осадках меньше, чем в известняках и грубообломочных породах [2]. Несколько примеров прекрасной сохранности относятся к ископаемым из отложений, пропитанных асфальтитом, который надежно предохранял их от действия подземных вод [17]. В общем чем древнее ископаемые остатки, тем более вероятно, что они подверглись изменению [2, 17, 14].
Ископаемое должно быть освобождено от вмещающей породы. Если осадки не сцементированы, их легко удалить иглой или медицинским скребком. Можно воспользоваться зубоврачебной бормашиной для удаления плотно приставших частиц породы. Полые раковины (как у гастропод) разбивают или разрезают для извлечения заполняющего их осадка. Заключительные стадии очистки нужно производить под бинокуляром. Для удаления тонкого несцементированного осадка, не прилегающего плотно к экземпляру, весьма эффективно применение ультразвуковой вибрации [19]. Опа особенно полезна при очистке неровных поверхностей и при удалении глинистого материала, который настолько тонок, что его не удается полностью снять иглой. Удаление прикрепляющихся организмов, таких, как известковые водоросли, мшанки, серпулиды, усоногие, составляет особую проблему. Иногда их можно удалить иглой, но чаще приходится применять бормашину. Более подробное описание чистки поверхности различных типов ископаемых можно найти в других разделах этой книги.
Для некоторых видов анализа необходимо удаление органической части карбоната раковины. Содержание органического вещества в раковинах ископаемых обычно невелико [1]. но оно может быть значительным в современных раковинах. Полное удаление органического вещества часто оказывается затруднительным, особенно у моллюсков. кристаллы которых окружены протеином [1]. При вымачивании в обычном растворе хлорноватистокислого натрия (хлорокс) окисляется большая часть органического материала. Обработка ультразвуковой вибрацией находящегося в растворе экземпляра делает этот способ еще более эффективным. Раковины могут оставаться в растворе в течение нескольких дней без заметных изменений их химического состава. Более длительная обработка приводит к постепенным изменениям (Лоуэшптам, устное сообщение).
Нагревание также эффективно для удаления органического материала. При обработке некоторых образцов, однако, надо избегать высоких температур. Арагонит метастабилен при комнатной температуре и нормальном
ко-:их гло ла-^о-
.за го 5, !Т-а-а-;ы к-ь-
!Я Г-Ь
I-
I-t, И ь
I
>
атмосферном давлении, но быстро превращается в кальцит при температуре несколько выше 400 °C [16]. Процессы обмена атмосферного кислорода с кислородом карбонатов раковин отмечались Эпштейном и его коллегами [10]. Для предотвращения этого процесса они разработали метод нагревания образца в атмосфере чистого гелия. При относительно низких температурах и слабом поступлении кислорода экземпляры часто приобретают коричневатый цвет, указывающий на то, что часть органического материала сохраняется, причем продукты распада еще присутствуют.
Для некоторых целей (например, определения отношения араго-ппт/кальцит) желательно иметь пробы, подготовленные из полных раковин. Подобные пробы необходимо отбирать из пеокатанных раковин и избегать утраты значительного количества вещества раковины в процессе очистки.
Ф и г. 1. Одна из створок раковины пслсциподы.
Слева — наружная поверхность створки; справа — продольный разрез створок по линии А — А'. Стрелки показывают направление роста. Заштрихованный участок — приращение раковины, откуда могут быть взяты пробы на анализ.
Если пробу можно подготовить из части одной раковины, процесс очистки упрощается: проба тогда берется из внутренней части раковины, которая, по всей вероятности, меньше подвергалась выветриванию, чем поверхность. Эти пробы можно отбирать, осторожно пользуясь бормашиной или иглой, если раковина не слишком плотная. Для многих целей все пробы нужно отбирать из участков, имеющих одно и то же положение в структуре раковины. Различные части раковины могут иметь различный химический состав, в особенности если они обладают разным минеральным составом [8. 5, 15].
Для некоторых целей представляет значительный интерес изучение химического состава отдельных последовательных слоев нарастания [21, 13, 11, 3]. Пробы такого типа отбираются с помощью бормашины. Предварительно следует тщательно изучить структуру раковины, чтобы определить направление нарастания (фиг. 1). Многие раковины растут путем утолщения внутренней стороны и удлинения края. Таким образом, пробы, отобранные бессистемно, не обязательно будут отражать состав истинных слоев нарастания.
Обычно пробы нужно измельчать. Для изучения элементов, встречающихся в чрезвычайно малых количествах, истирание проб лучше всего производить в тщательно очищенных агатовых ступках. Если ступки используются только для карбонатных образцов, то достаточно ограничиться тщательной обработкой их кислотой после растирания каждой пробы. Длительное растирание может изменить образец [12]. Бернс и Бредиг [4] показали, что кальцит может переходить в арагонит после всего лишь получасового растирания в механической лабораторной ступке. Джемисон и Голдсмит [12] обнаружили арагонит в первоначально чисто кальцитовых пробах 21*
после растирания в течение 24 ч. Некоторые пробы нужно просеивать (в особенности для рентгеноструктурного анализа). Это можно сделать при помощи нейлоновой сетки или стандартных медных сит. Пробы на рассеянные элементы нельзя пропускать через медные сита. Сита и нейлоновую ткань нужно тщательно очищать сжатым воздухом.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Abelson Р. Н., Paleobiochemistry, Carnegie Inst, of Washington Year Book, № 53 97—101, 1954.
2. Boggild О. B., The shell structure of the mollusks, Kgl. Danske Vidensk. kgl. Skrifter Naturridensk. kgl. Math. AfdeL, 2, 232—326, 1930.
3. Bowen R., Paleotemperature analyses of Belemnoidea and Jurassic paleoclimatology, J. Geology. 69, 309—320, 1961.
4. Burns J. H., Bredig M. A., Transformation of calcite to aragonite by grinding, J. Chem. Phys., 25, 1281, 1956.
5. Chave К. E., Aspects of the biogeochemistry of magnesium, 1. Calcareous marine orga-nismms, J. Geology, 62, 266—283, 1954a.
6. Chave К. E., Aspects of the biogeochemistry of magnesium, 2. Calcareous sediments and rocks, J. Geology, 62, 587—599, 1954b.
7. Chave К. E., Skeletal durability and preservation, abs., Geol. Soc. America Program, 1961 Ann. Meeting, 22A—23A, 1961.
8. Clarke F. W., Wheeler W. C., The inorganic constituents of marine invertebrates, U.S. Geol. Survey Prof. Paper, 124, 62, 1922.
9. Compston Ж, The carbon isotopic composition of certain marine invertebrates and coals from the Australian Permian, Geochim. Cosmochim. Acta, 18, 1—22, 1960.
10. Epstein S., Buchsbaum R., Lowenstam H. A., Urey H. C., Revised carbonate-water isotopic temperature scale, Geol. Soc. America Bull., 64, 1315—1326, 1953.
11. Epstein S., Lowenstam H. A., Temperature-shell growth relations of Recent and interglacial Pleistocene shoalwater biota from Bermuda, J. Geology, 61, 424—438, 1953.
12. Jamieson J. C., Goldsmith J. R., Some reactions produced in carbonates by grinding, Am. Mineralogist, 45, 818—827, 1960.
13. Kulp J. L., Turekian K., Boyd D. W., Strontium content of limestone and fossils, Geol. Soc. America Bull., 63, 701—716, 1952.
14. Lowenstam H. A., Mineralogy, O18/O16 ratios, and strontium and magnesium contents of Recent and fossil brachiopods and their bearing on the history of the oceans, J. Geology, 69, 241—260, 1961.
15. Odum H. T-. Biogeochemical deposition of strontium, Inst. Marine, Sci. PubL, 4, № 2, 38—114, 1957.
16. Pruna M., Faivre R., Chaudron G., Etude cinetique par dilatometrie isotherme de la transformation de 1’aragonite en calcite, Acad. Sci. Comptes rendus, Paris, 227, 390—391. 1948.
17. Stehli F. G., Shell mineralogy in paleozoic invertebrates, Science, 123, 1031—1032, 1956.
18. Stehli F. G., Hower J., Mineralogy and early diagenesis of carbonate sediments, J. Sed. Petrology, 31, 358—371, 1961.
19. Stevens С. H., Jones D. H., Todd R. G., Ultrasonic vibration as a cleaning agent for fossils, J. Paleontology, 34, 727—730, 1960.
20. Turekian К. K., Armstrong R. L., Magnesium, strontium and barium concentrations and calcite-aragonite ratios of some Recent molluscan shells, J. Marine Res., 18, 133 — 151, 1960.
21. Urey II. C., Lowenstam H. A., Epstein S-, McKinney C. R., Measurement of paleotem-ratures of the Upper Cretaceous of England, Denmark and the southeastern United States. Geol. Soc. America Bull., 247, 257—275, 1951.
22. Виноградов A. II. Химический элементарный состав организмов моря. Труды биогеохимии. лаб. АН СССР, IV, 1937, и VI, 1944.
Раздел Д. Изготовление слепков и отпечатков
СЛЕПКИ И ОТПЕЧАТКИ
Дж. К. ТРигби
Университет Б. Янга, Прово, Юта
Д. Л. Кларк
Висконсинский университет, Мадисон
Некоторые палеонтологи пе считают необходимым делать слепки или отпечатки. Между тем имеются различные приемы, которые очень широко применяются для создания копий ископаемых или для изготовления их слепков с целью изучения в лаборатории или демонстрации в музеях. Данный раздел предназначен для тех, кто до сих пор не делал слепков или отпечатков, а также для тех палеонтологов, которые изъявят желание экспериментировать в этом направлении. Приводятся сведения об общих способах подготовки образцов для снятия слепков, а также о выборе материалов с целью решения различных частных проблем. Основное содержание раздела посвящено характеристике материалов, обычно применяемых для изготовления слепков и отпечатков. В первую очередь рассмотрены наиболее употребительные и простые методы, а также более общие приемы. Кратко излагается методика пропитки и упрочнения образцов.
Имеется много фирменных материалов, которые здесь не рассмотрены, но мы полагаем, что большинство удачных сортов материалов включено. Аналогичные обобщения имеются в работах Кларка [3, 4] и Рича [10].
ПОДГОТОВКА ОБРАЗЦОВ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛЕПКОВ
Надлежащее приготовление образцов перед снятием слепков в значительной степени гарантирует успешные результаты. Во-первых, образцы должны быть очищены со стороны заливки от грязи и масла. Растворители для очистки — ацетон, спирт, водный раствор мыла или составы для удаления краски. Могут быть применены также любые другие жидкости, гарантирующие полную очистку поверхности. В некоторых случаях для ее очистки от инородных породных включений может быть использована уксусная или соляная кислота.
Пористые образны предварительно должны быть пропитаны крепителями или замазками. Если употребляется легкоплавкий заливочный материал, то поры закрывают, пропитывая образец раствором шеллака, разбавленным в отношении приблизительно 20—30 частей на 100 частей спирта. Каждый образец может быть покрыт укрепляющим раствором с помощью кисти или путем погружения его в раствор. Разбавленный раствор альвара в ацетоне также полезен, как для заполнения пор в поверхности, так и для покрытия лаком. Применяется также- горячий парафин, если детали строения это позволяют.
В случае применения термореактивных материалов необходимы более толстые слои защитных покрытий для предотвращения повреждений образца в результате выделения оставшегося на его поверхности воздуха. Для боль
шей сохранности образца рекомендуется его погружение в защитный лак или крепитель. После пропитки образец следует высушить в течение 24 ч и затем промыть растворителем. Нагревание до 80 °C ускоряет сушку.
Фирмы, производящие некоторые термопластичные материалы, рекомендуют употребление добавочных заполняющих масел, применяемых после начальной обработки шеллаком, лаками или альваром. Небольшие образцы погружают в заполняющее масло на 30 мин, крупные —• на 2—3 ч. После извлечения из ванны поверхность образца протирают для удаления избыточного масла.
После закрепления и нанесения защитного покрытия перед последующей заливкой образец покрывают прп необходимости подходящим разделительным слоем.
ВЫБОР ЗАЛИВОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Заливочные смеси и применяемый способ заливки определяются составом исходного образца, его размером и общей формой, стремлением получить временный или постоянный документ и имеющимися в наличии запасами материалов.
Ископаемые, которые разрушаются от нагрева, такие, как ппритизпро-вапные раковины, должны быть обработаны отверждающимися составами. Отпечатки простых объектов получают с помощью формовочных глин, пчелиного воска, парафина, папье-маше, гипса; более сложные объекты могут быть залиты латексом, силиконовой резиной, поливинилхлоридом или другими более сложными материалами.
Материалы, требующие повышенной температуры переработки, используют для получения отпечатков большинства ископаемых. Термопластичные или термореактивные пластики, сплавы металлов, припои, поливинилхлорид или бакелит могут применяться в различных случаях. Как будет показано в следующих подразделах, каждый из этих материалов имеет своп преимущества и недостатки.
ЗАЛИВОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКА ЗАЛИВКИ
Пчелиный воск и парафин. Как пчелиный воск, так и парафин — временные материалы для снятия слепков и отпечатков. Пчелиный воск удобен для применения вследствие своей мягкости и гибкости при комнатной температуре. Он может быть напрессован прямо на образец для получения отпечатка. Любой воск можно употреблять без предварительной очистки образца. Однако при применении расплавленной массы лучшие результаты получают, если образец предварительно покрывать глицерином.
Жидкий воск используют для получения слепков ископаемых со сложной структурой, сохранившихся в виде естественных ядер в породе, растворимой в кислоте. Воск или парафин плавят в аппарате с рубашкой, нагреваемой водой или маслом. Открытого пламени следует избегать из-за горючести парафина. Расплав выливают прямо на природные формы ядра. Во избежание внезапного охлаждения воска образец следует предварительно подогреть. Надо так?ке принимать меры для удаления воздуха в форме. После того как заливочный материал застынет, вмещающую породу растворяют, освобождая слепок.
Формовочные глины и керамика. Пластичные глины удобно применять для приготовления временных отпечатков многих ископаемых, особенно если образец несложный. Глины смешивают с маслами, имеющимися в наличии в мастерских скульпторов (в случае формовочных глин), или с водой (если используется керамика). Когда требуются большие количества материала, применимы также порошкообразные глины. Некоторые новые хими
чески активные, отверждающиеся глины используют для изготовления более устойчивых слепков и отпечатков.
Отпечатки из пластичной глины могут быть изготовлены опрессовыванием материала вокруг образца пли прижимом глины вручную к его поверхности. Освобождение внешнего ядра несложно, если образец слегка влажный (для глин замешанных на воде) или слегка маслянистый (для глин на масляной основе). Гипсовые слепки легко получаются в формах.
Слепки с природных отпечатков также легко изготовляются с помощью пластичной глины путем заполнения ею отпечатка. Использовать для этой цели можно лишь отпечатки, не имеющие вырезов. В противном случае глина будет с трудом отставать от отпечатка. Удачные слепки конодонтов были сделаны из ядер, полученных при травлении кислотами кремнистых сланцев. Слепки из глин оставляют достаточно поверхностных признаков, чтобы проводить видовые определения. Крупные детали строения (например, трилобитов или гастропод) также хорошо передавались пластичной глиной.
Латекс. Латекс — одно из наиболее удобных и легко используемых эластичных заливочных соединений. Он относительно недорогой, доступный и не требует специального оборудования для применения. Простой методикой его заливки легко овладеть. Слепки, сделанные из латекса, легко растягиваются или искривляются, позволяя произвести удаление образцов без потери их первоначального вида пли деталей поверхности. Недостатком латекса является его усадка и связанная с ней потеря первоначального размера. Затраты времени на просушку каждого последующего слоя ограничивают применение латекса в случае необходимости быстрого получения отпечатка или слепка. Латексные слепки разлагаются со временем, но при идеальных условиях могут использоваться в течение многих лет.
Применение латекса не ограничивается снятием крупных отпечатков. Бэйрд [1] предложил специальную методику для получения микроотпечатков при необходимости изучения отдельных деталей. Гарнер [6] использовал разбавленные смеси латексов для получения слепков и отпечатков ископаемых животных в поле при решении различных палеонтологических задач.
С латексных отпечатков можно получить очень точные слепки, если делать это на заранее подготовленных образцах. Для большинства ископаемых пет необходимости применять разделительный слой, особенно если поры были заделаны. Когда латекс заливают на восковую форму, последнюю следует покрыть аэрозолем пластика пли шеллака.
Отпечатки, приготавливаемые послойным покрытием латексом, получают путем нанесения вначале разбавленных растворов, а затем более вязких. Первые слои латекса, имеющего консистенцию крема, наносят мягкой кистью. Пузырьки воздуха должны быть удалены прокалыванием или обдуванием до застывания начального покрытия. Следует позаботиться также, чтобы слои были однородны, для сохранения эластичности, необходимой при снятии слепка с образца.
Добавочные слои могут применяться, когда поверхность еще липкая. После второго покрытия применяют латексы с наполнителями, чтобы добавить жесткость отпечатку (если необходимо) и несколько увеличить стабильность размеров. Для упрочнения отпечатка применяется полотняная ткань любого сорта, приклеиваемая на его поверхность тонкими полосками и затем покрываемая последующими слоями латекса. При применении наполнителей следует позаботиться о предотвращении появления пузырей между слоями, поскольку они делают отпечаток непригодным.
Глубокие врезы могут быть наполнены смесями латекса с любыми инертными материалами (такими, как пробковая крошка пли опилки). Быстро твердеющая смесь гипсового наполнителя с латексом полезна для заделывания глубоких врезов, когда важно сохранить гибкость. Для
этого следует быстро смешать в ладони руки около 1 части гипса, взятой на 8 частей латекса (в небольшом количестве), и нанести на отпечаток в необходимом месте. Порции массы добавляются до окончательного заполнения объема. Для отдельных случаев может потребоваться индивидуальный подбор смеси.
Когда толщина отпечатка станет достаточной и последние слои высохнут, образец можно отпять от отпечатка. После этого его следует припудрить тонким слоем талька и замаркировать, и он готов для снятия слепка.
Латексные отпечатки могут быть собраны из частей, если экземпляр имеет сложное строение и снятие единого слепка невозможно. Эти части отпечатка должны иметь фланцы пли замки для соединения. Такие отпечатки обычно имеют наружную оболочку из твердого материала типа гипса. Изготовление составных отпечатков рассматривается ниже.
Для длительного использования латексные отпечатки должны храниться в темном месте, в непроветриваемом помещении. При благоприятных условиях хранения (влажность и освещенность) отпечаток может сохраняться несколько лет, но в связи с постепенным его ухудшением слепки следует делать в течение первых шести месяцев.
Снятие латексных микроотпечатков производится по методике, описанной выше, за исключением того, что смачивающие агенты, добавляемые в латекс, не должны содержать пузырьки воздуха. Пузырьки воздуха можно устранить кипячением [1]. Хорошее смачивание образца гарантирует высокую точность отпечатка. Отпечаток получается последовательным наращиванием слоев разбавленного латекса, как описано выше.
Слепки и отпечатки из латекса могут быть увеличены вымачиванием в легком масле или керосине. Прп этом размер их возрастает на 50% без нарушения пропорций.
Гипс. Гипс применяется для получения твердых слепков и отпечатков. Гипс — одно из наиболее широко применяемых соединений для получения отпечатков, поскольку он дешев, быстро твердеет, легок в обращении, устойчив при длительном хранении, его объем стабилен. Основные недостатки гипса заключаются в том, что изготовленные из него отпечатки сравнительно легко колются; из-за своей жесткости он неприменим в тех случаях, когда на естественном отпечатке имеются глубокие врезы. Однако гипс является превосходным материалом для получения составных форм.
Образцы для изготовления гипсовых отпечатков должны быть вычищены и заглажены, как указано выше. В некоторых случаях полезно применение разделительных смесей, таких, как раствор пчелиного воска в четыреххлористом углероде (1 : 9) или смесь бананового масла с ацетоном (3 : 1). Приготовленный пчелиный воск подсушивается на образце в течение одного-двух дней, тогда как смесь бананового масла с ацетоном подготавливает образец для заливки в течение нескольких минут.
Гипс смешивается с водой в отношении 1 часть гипса на 2,5 части воды. Употребите количество воды, равное объему смеси, которую необходимо приготовить, и затем просейте в нее гипс. Просеянным гипсом покрывается вся поверхность дна, после чего эта поверхность становится подобной высохшему илу в русле реки. Смесь должна быть тщательно перемешана, удалены куски, прп этом следует позаботиться, чтобы в ней не остались пузырьки воздуха. Пузырьки воздуха можно удалить осторожным постукиванием сосуда о поверхность стола или пола. Когда смесь приготовлена, она должна употребляться немедленно, поскольку затвердевание происходит в течение нескольких минут. Попавшие в заливку пузырьки воздуха устраняются осторожным постукиванием. Это делает отливку более плотной. В отдельных случаях бывает необходимо ускорить или замедлить время затвердевания гипса. Кларк [3] дает описания обоих этих случаев. Для ускорения затвердевания он рекомендует добавление Д2 чайной ложки соли на каждые
0,5 л воды, употребленной в составе гипса, или 1 части насыщенного раство сульфата калия на 10 частей добавленной воды. Для замедления затвердев ния добавляют обычный столярный клей, 7%-ный раствор уксусной кислот или негашеную известь. Добавляемое количество должно быть определет экспериментально.
После того как гипс затвердеет, его удаляют с образца и высупшвак до получения отпечатка при комнатной температуре (не ниже). После сушк его следует покрыть двумя слоями разбавленного шеллака, а затем нанест: окончательное покрытие из смеси шеллака и спирта в равных количествах Когда сушка будет закончена, отпечаток готов к употреблению.
Гипсовый раствор для снятия слепков не отличается от раствора, приме няемого для снятия отпечатков. Раствор выливают в приготовленную форму-отпечаток, встряхивают и оставляют для затвердевания. При изготовлений гипсовых слепков с гипсового отпечатка применяют банановое масло, пчелиный воск или другие разделители. В некоторых случаях достаточно применение жидкого водного раствора гончарной глины. Если необходима вощеная поверхность, употребляют смесь 1 части парафина с 5 частями четыреххлористого углерода. Если гипс заливают в резиновую форму, ее покрывают жидким мылом, разбавленным водой, глицерином или спиртовым раствором стеарата цинка. Если же предстоит залить гипс в форму (отпечаток) из клея или агара, он должен быть удален до того, как теплота кристаллизации разрушит форму (см. стр. 334).
Соединения на основе поливинилхлорида. Полихлорвиниловые заливочные составы являются термопластичными, эластичными, широко применяемыми материалами [3, 4, 10, 14, 91. Эти составы продаются под фирменными названиями пластифлекс, корогел и винамолд.
Такие составы специально разработаны для снятия отпечатков высокого качества и могут быть определены как «пластичные резины». Они обратимо размягчаются при нагревании и упруго-эластичны при охлаждении. Отпечатки, приготовленные из этих соединений, не будут сжиматься или искривляться при длительном употреблении, они не требуют применения разделительных слоев.
Непористые материалы требуют небольшой подготовки, отличной от обычной очистки, описанной ранее, хотя Кларк [4] рекомендует обработку светлыми минеральными маслами. Массивные образцы или материалы, которые могут растрескаться от быстрого контакта с разогретым соединением, перед снятием отпечатка следует нагревать.
Пористые материалы, в особенности содержащие влагу, более сложны в обращении. Поскольку заливочный состав применяется при температуре, значительно превышающей температуру кипения воды (в случае если вода предварительно не была удалена), в момент заливки она будет выделяться в виде пара и на поверхности формы появятся пузыри. В большинстве случаев нагревание образца в течение некоторого времени позволит произвести отливку без осложнений. Когда нагревания недостаточно, помогает нанесение разбавленного раствора шеллака. После пропитки поверхность очищается и образец высушивается в течение 24 ч при комнатной температуре (или меньшее время при нагревании образца). Если часть пор остается незаполненной, они могут быть закрыты масляной пропиткой. После выдерживания в такой пропитке по крайней мере в течение получаса образец должен быть освобожден от избытка масла и протерт начисто. Теперь образец готов к снятию отпечатка. Если в наличии имеется нагревательная печь, то образец перед снятием отпечатка следует прогреть. В этом случае часть масла выделяется, и поверхность снова начисто протирают непосредственно перед снятием отпечатка.
Снятие слепков с помощью указанных здесь составов будет успешным, если температура образца близка к температуре состава (обычно 120—130 СС).
Удерживающая стенка, окружая образец, должна отстоять от него по крайней мере на 12 мм или на большее расстояние, если производится снятие отпечатка с крупного образца. Простая удерживающая стенка делается из свернутого картона или листа жести, скрепленного таким образом, чтобы он не развертывался в момент заливки. Кроме того, основание полученной формы следует промазать глиной или обклеить лентой, препятствующей вытеканию заливочного состава (фиг. 1). Небольшие коробки изготавливаются сгибанием картона и соединением скрепками для получения удерживающей стенки, в особенности если образцы широкие и тонкие. Стенка
Ф и г. 1. Ограничительные стенки для заливочных форм.
Из металлической фольги (сзади), картона, Свернутого в виде цилиндра с промазанным глиной основа-нием (слева) и скрепленная проволочными скобками картонная коробка (справа). В зависимости от тина заливочной смеси из фольги и картона, а также из формовочной глины или гипса можно изготовить множество различных по форме простых ограничительных стенок.
должна быть достаточно высокой с таким расчетом, чтобы по крайней мере 6 мм заливочного материала покрывало образец, поскольку усадка в процессе застывания отпечатка делает его поверхность слегка вогнутой.
При снятии отпечатка расплавленным поливинилхлоридом маркировка образца разрушается. Поэтому следует позаботиться, чтобы не исчезли необходимые надписи.
Образец должен быть установлен внутри стенки на не важную для изучения поверхность, например со стороны вмещающей породы. Если желательна заливка образца «кругом», он может быть установлен на поддерживающих штифтах, воткнутых в основание формы для заливки или в ее стенки. В некоторых случаях для поддержки образца или штифтов применяются небольшие кусочки пластилина. Образцы неправильной формы устанавливаются с помощью модельной глины, за исключением размягчающейся в воде гончарной глины или восков.
Электрическая плитка с противнем на ней — простейшее оборудование для плавления заливочных составов, но оно несовершенно, так как при интенсивном нагреве в отсутствие постоянного перемешивания материал может пригореть у дна. Лучшее плавильное оборудование — котел с двойными стенками, который используется как простая воздушная баня или как масляная баня. Он дает еще более интенсивный нагрев и предотвращает возможность пригорания заливочного состава, который темнеет и разлагается
от слитком сильного нагрева. Даже в масляной бане вещество на нротивн необходимо постоянно перемешивать. Если появляется дым, указывающий что вещество перегрето, немедленно уменьшите нагрев; избыточное тепле приведет к пригоранию вещества, а не ускорит его плавление. Плавление может продолжаться 30—40 мин для полукилограммовой порции и свыше двух часов для количества около 2,5 кг.
Большие порции могут быть легко расплавлены в эмалированных портативных электропечах. Эти печи также успешно применяют в качестве плавильных сосудов для меньших количеств, если форма для заливки помещается внутри. Дополнительные нагревающие спирали или инфракрасные лампы ускоряют расплавление верхней части.
Для маленьких порций (до 2 кг) инфракрасная лампа непосредственно сверху открытого противня из нержавеющей стали служит в качестве эффективного плавителя. Дно противня должно быть при этом изолировано во избежание потерь тепла.
Поместите небольшое количество плавящегося вещества в металлический контейнер, изготовленный из нержавеющей стали, алюминия или эмалированный, и плавьте, энергично перемешивая. Подождите до тех пор, пока куски не расплавятся, затем добавьте небольшое количество вещества. Не увеличивайте нагрев и добавляйте вещество понемногу, чтобы оно успевало плавиться. Когда состав будет готов, расплавьте дополнительно небольшое его количество так. чтобы вещества было несколько больше, чем требуется для заливки. Требуемая температура массы, для того чтобы она была достаточно подвижной,— приблизительно 120—135 °C в зависимости от марки и сорта. При температуре 135—440 °C заливочный материал будет достаточно подвижен для литья. Температура должна постоянно контролироваться термометром. Она не должна превышать 180 °C при любых условиях, так как выше этой температуры вещество начинает разлагаться.
Когда все будет готово, лейте заливочную массу в углы, образуемые стенками формы, на некотором расстоянии от ископаемого экземпляра устойчивой струей, так чтобы слой заливочного состава постепенно нарастал, позволяя воздушным пузырям удаляться с поверхности образца. Избегайте остановок, которые приводят к получению слоистой структуры отливки.
После заливки форму оставляют для остывания — желательно на ночь пли по крайней мере па несколько часов. Время остывания будет зависеть от количества и толщины заливочного материала. Попытки освободить образец до того, как отливка окончательно застынет, часто приводят к нарушению отпечатка. Охлаждение водой или искусственным холодом неэффективно, хотя это и применяется при необходимости быстрого получения слепков. Медленное охлаждение приводит к лучшим результатам, так как это позволяет массе самопроизвольно густеть от поверхности к внутренней части.
Извлечение образца проходит легко, если он был посажен па пластилин, деревянные шипы или на плоское основание формы, путем его расшатывания и вытягивания, В случае сложной поверхпости отливка может быть освобождена струей сжатого воздуха. Если образец был залит со всех сторон, для его извлечения отпечаток разрезается. Следует позаботиться, чтобы отливка была разрезана вдоль имеющихся на образце природных кромок. Наилучшие места разреза — плоскости сочленения створок, участки с вмещающей породой и естественные трещины.
После извлечения образца отпечаток осматривают с целью обнаружения остатков материала и трещин, промывают водой с применением в случае необходимости моющих средств. После этого отпечаток готов для снятия слепков.
В отдельных случаях, когда заливаемые экземпляры или отпечатки образцов большие пли когда заливочный материал слишком непрочен для того, чтобы выдержать снятие слепка без деформации, целесообразно перед
удалением образца отлить из гипса опорную раковину. Этой же цели может служить и начальная форма для заливки.
После того как слепок послужил для указанной цели, он может быть разрезан на небольшие кусочки, не более 5 см3, и добавлен к запасу заливочного материала. Эти материалы обычно могут быть регенерированы, если для их разогрева и не применялась слишком высокая температура.
Поливинилхлорид с дибутилфталатпом. Поливинилхлорид и дибутилфталат употребляются для создания эластичных слепков и отпечатков сложной конфигурации. Подобный метод описан Шталем [13]. Хорошо измельченный поливинилхлорид тщательно смешивается с дибутилфталатом до получения однородной массы белого цвета консистенции жидкого крема. После перемешивания она готова для заливки (подобно приготовленному расплаву поливинилхлоридного состава) либо в пространство между образцом и наружной оболочкой (как при снятии клеевого отпечатка), либо как эластичный первичный слепок внутри ограничивающей стенки. Состав может быть залит в узкие щели с помощью вакуумной системы или нанесен небольшой деревянной лопаточкой или щеткой.
После заливки форма и образец запекаются 2—2,5 ч при 120 °C. За это время жидкая смесь превращается в вязкую резиноподобную, эластичную массу. Более длительная термообработка может потребоваться для отпечатков толщиной более 3—4 см.
Удаление образца производится путем деформации отпечатка. В некоторых случаях погружение в воду облегчает удаление образца, как и отделение его слабой струей воздуха.
Отпечаток не только эластичен, но и не имеет усадки и устойчив к большинству растворителей, позволяет изучать мелкие детали без изменения размеров и может длительно храниться.
Силиконовая резина. Силиконовые резины — полужесткий материал, который при добавлении катализатора при комнатной температуре превращается в эластичную резину. Эти соединения применяются для быстрого изготовления слепков и отпечатков и могут употребляться при температуре от —50 до 260 °C. Изготовленные слепки и отпечатки могут храниться длительное время без потери эластичности или искажения формы. Силиконовые резины обычно удобны для снятия отпечатков, требующих эластичности несколько меньшей, чем у латекса, и для заливки материалов, чувствительных к нагреванию. Слепки и отпечатки не боятся воды и большинства растворителей и остаются стабильными по форме длительное время. Силиконовые резины легко отстают от большинства материалов; для некоторых образцов все же следует применять водные растворы моющих средств в качестве эффективного разделительного слоя.
Главным недостатком этих продуктов является короткая жизнеспособность ненаполнепных материалов (примерно 4 мес при 20 °C) и ограниченная эластичность. Главными преимуществами являются легкость приготовления и быстрота снятия слепков и отпечатков.
Единственная необходимая подготовка почти для всех ископаемых материалов — обычная очистка. Если материал образца очень пористый, полезна некоторая его пропитка, поскольку резина, заполняя поры, делает извлечение образцов затруднительным. Ограничивающие стенки следует делать такими, чтобы заливать состав под выбранным участком. Если образец должен быть залит кругом, применяются высокие ограничивающие стенки. Для крупных образцов следует оставить по крайней мере 5 мм, для небольших экземпляров достаточно 2,5 мм. Толстые отпечатки застывают медленнее, чем топкие.
Силиконовые резиновые материалы приготавливают смешением с катализатором, количество которого определяется маркой или рецептурой, рекомендованной изготовителем. Эти отношения возрастают от 0,5 части на
100 до 4,0 частей на 100 по весу. Силастик RTV 502 — наиболее удобный состав для применения в палеонтологии. С добавлением 0,5 части катализатора на 100 частей вещества этот состав отверждается в жесткую резину за 30 мин. Изменение количества добавленного катализатора может сократить рабочее время до 2 мин или увеличить его до 1 ч. Для получения устойчивых результатов смешение с катализатором должно быть тщательным. Поэтому при экономии рабочего времени и сокращении его до 10 или 15 мин следует быть уверенным, что смесь эа это время можно успеть довести до полной однородности. Поскольку добавленное количество катализатора в смесь невелико, разбавление ксилолом или жидким силиконом повышает точность приготовления.
Вязкость состава понижается добавлением не более чем 10% разбавителя, обычно силиконового масла. Разбавление должно быть произведено перед введением катализатора. Слишком большое разбавление приводит к получению мягкого слепка и к увеличению времени вулканизации без признаков изменения вязкости.
После смешения состав выливают в образец, который заливается кругом или с одной стороны. Удаление пузырьков воздуха при их наличии осуществляется вакуумной системой.
После вулканизации отпечаток деформируют для извлечения образца. Даже после достижения твердости вулканизация будет продолжаться в течение нескольких дней.
Отпечаток в большинстве случаев, помимо очистки, не требует дополнительной подготовки для снятия слепка. Гипс, металлы с низкой температурой плавления, латекс, воск, смолы — большинство материалов для снятия слепков могут употребляться и для отпечатков из силиконовой резины. При изготовлении слепка с резинового отпечатка поверхность последнего смачивается 3—5%-ным водным раствором любого моющего средства.
Полисульфидная резина. Полисульфидная резина — это синтетическая резина, вулканизация которой проходит при комнатной температуре после смешения с отвердителем. При этом получается мягкий на ощупь, эластичный, относительно инертный заливочный состав, очень удобный для изготовления отпечатков с материалов, чувствительных к нагреванию.
Преимущества этой резины принципиально те же: эластичность, легкость приготовления смесей; в то же время основными ее недостатками являются последующее сжатие (обычно через шесть месяцев) и высокая стоимость.
Образцы должны быть приготовлены так же, как для поливинилхлоридных или латексных заливок. Пористые экземпляры следует заделывать и затем вычистить разбавленной (1 : 1) смесью вазелина и керосина. После обработки шпаклевочными и очищающими составами образец протирают и он готов для снятия отпечатка.
Храните материалы несмешанными, при комнатной температуре, так как понижение температуры задерживает твердение, а нагревание его ускоряет. Смешивайте оба компонента до достижения их исходной вязкости, поскольку для отдельных составляющих она может возрастать в процессе хранения. Следует подсчитать нужный объем и вес компонентов.
Отвердитель к полимеру примешивайте медленно, согласно рекомендациям изготовителя, обычно 5 или 6 частей отвердителя на 100 весовых частей, и массу тщательно перемешивайте. Количество отверждающего материала свыше рекомендованного ускоряет отверждение, но приводит к потере прочности. Если смешение проведено недостаточно тщательно, полимер не будет жестким. Следует принять меры, чтобы при смешении предотвратить попадание в смесь пузырьков воздуха. После смешения состав готов к заливке.
Употребляйте открытые формы с удерживающими стенками и заливайте смесь медленно тонкой струей — для удаления пузырей. Лейте состав в угол фоцмы.^ тан чтабкх ъадягшк,1*.
захват пузырьков воздуха массой. В образцах со сложной поверхностью смесь может быть нанесена на поверхность кистью, чтобы гарантировать заполнение углов и мелких деталей, ио остальная часть заливается до того, как поверхностное покрытие отвердеет. После того как заливка закопчена, легкой струей воды промывают поверхность для удаления пузырей. После заливки отпечаток отверждается по крайней мере в течение 16 ч. Отверждение ускоряется нагреванием до 38 °C, но не выше 43 °C до достижения полной твердости. В некоторых системах быстрое действие отвердителя ускоряет процесс твердепия отпечатков, с которыми можно работать уже через 2—3 ч.
Снятие отпечатка достигается энергичным его растягиванием с последующим удалением образца. Для экземпляров со сложной поверхностью эта процедура может быть проведена более легко тонкой направленной струей воздуха, используемой в качестве разделяющего инструмента.
Большинство составов холодного отверждения может применяться для снятия слепков без разделительного слоя. В тех случаях, когда отпечаток смачивается разбавленным раствором моющих средств, для снятия слепков применяется гипс. Термореактивные пластмассы применяются для изготовления отпечатков со слепков из резин разного состава, другие материалы не применяют. Рекомендации изготовителей имеют решающее значение.
Клей, желатин и агар. Эластичные клеи, желатин и агар также широко употреблялись для изготовления слепков. С появлением латекса и эластичных пластмассовых заливочных составов желатин, клей и агар употребляются значительно реже. Эти вещества применяются для изготовления эластичных отпечатков. Их изготовление отнимает много времени, но зато они недороги и не требуют сложного оборудования. Подробные рекомендации по применению этих материалов можно найти в работах Рича [10], Кларка [3, 4], Батлера [2] и других авторов.
Очистите образец от породы, масла и заделайте поры (в случае их наличия) погружением или нанесением кистью разбавленного шеллака. После подсушки покройте образец разделительным слоем. Равные части свиного сала и растительного масла сплавляют вместе и наносят разогретой кистью или же употребляют смесь 1 части стеариновой кислоты и 3 частей бензина также в качестве хорошего разделителя [3]. В тех случаях, когда детали поверхности очень мелкие, применяется легкое масло. Образец покрывается затем слоем глины толщиной 0,5—1 см, в зависимости от вязкости используемого клея или агара. После того как глиняный слой приобретет форму, для получения наружной жесткой защитной оболочки применяют гипс. После его отверждения образец вместе с глиняным слоем отделяют от гипса, глипу удаляют с образца. В результате образуется пространство между образцом и защитной гипсовой оболочкой. Это пространство заполняют разогретым клеем или агаром, предварительно приготовленным согласно рецепту.
Кларк [4] предлагает следующий рецепт клеевой смеси (количества даны в весовых частях):
Клеи (сухой) 33,6
Сорбит 25,2
Глицерин 25,2
Вода 16,0
Сорбит и глицерин смешивают с водой, добавляют сухой клей и смесь оставляют на ночь. Затем смесь разогревают до плавления. Употребление контактного термометра позволит не поднимать температуру выше 72 °C.
Клей или желатин могут употребляться и сами по себе, без добавления других составляющих, кроме воды, но это приведет к получению менее эластичных и более ломких слепков. Замочите клей в воде на 12 ч, отделите от избытка воды и нагрейте в котле с греющей рубашкой до плавления. После этого клей готов для заливки.
Кларк [3] указывает, что хорошие эластичные отпечатки могут быть изготовлены из желатина (количества даны в весовых частях):
Хозяйственное мыло 1
Желатин 6
Глицерин 1
Клей намокает в воде около 12 ч, затем избыточная вода сливается. Смесь нагревается до плавления, добавляются глицерин и мыло при постоянном перемешивании, до тех пор пока мыло не расплавится и смесь не станет однородной. Полезно добавить небольшое количество клея после окончания процесса плавления, вылив его на холодную поверхность, и после остывания помять и поцарапать иглой для определения его консистенции.
Для плавления при низких температурах Рич [10] рекомендует смесь, основными компонентами которой являются:
Агар 115 г
Вода 3000 г
Окись цинка 30 г
Оксихинолинсульфат 10 крупинок
Линтер (хлопковые очесы) 30 г
Поместите агар в воду и перемешайте. Если агар порошкообразный, он впитает всю воду. Агар в виде кусков не поглощает воду без нагревания. Смесь помещают в котел с нагревательной рубашкой и перемешивают до тех пор, пока масса не перейдет в раствор. Оставшуюся воду и другие составляющие поместите в другой сосуд и перемешиванием пли встряхиванием доведите массу до полного смешения. После того как агар растворится и температура достигнет 100 °C, вылейте вторую смесь в раствор агара при непрерывном перемешивании и нагрейте смесь снова до 100 °C. Затем массу вылпвают в эмалированный сосуд и охлаждают до застывания. Остывшую массу следует измельчать в ступке и оставить сушиться до удаления воды, сопровождающегося твердением клея. После этого материал готов для плавления и заливки.
Для использования различные смеси клея, желатина или агара нагревают до плавления, а затем охлаждают до температуры, близкой к температуре тела, и заливают в пространство между образцом и защитной оболочкой, воспроизводя гибкий отпечаток образца. Залитый материал после этого охлаждают и затем отделяют от образца.
Для изготовления слепка отпечаток покрывают насыщенных! водным раствором квасцов, чтобы сделать твердой его поверхность. Когда отпечаток высохнет, на его внутреннюю поверхность наносится тонкий слой масляного разделителя. После этого отпечаток готов для снятия слепка.
Большинство составов для снятия слепков, заливаемых при комнатной температуре, применимо для снятия отпечатков из желатина, клея или агара. Гипс благодаря выделению теплоты кристаллизации требует специальных мер для предотвращения разрушения отпечатка. Отпечаток из гипса должен быть отнят от слепка в момент между началом застывания и полным твердением, до того как выделится теплота кристаллизации. Тепло размягчает заливочные составы. Термореактивные пластики, воски или другие материалы для снятия слепков, которые заливаются в разогретом виде или которые выделяют тепло во время снятия слепка, не должны применяться при наличии клеевых, желатиновых или агаровых отпечатков.
Пенополиуретаны. Дженсен [8] описал применение пенопластмасс для изготовления твердых и легких по весу слепков позвоночных.
Материал, называемый «твердой пеной», приготовляется из смеси жидкого форполимера и катализатора. Конечная реакция (если произведено смешение) проходит с образованием пены, постепенно твердеющей за несколько минут. Получающаяся пена воспроизводит детали поверхности отпечатка, удивительно прочна при сравнительной легкости получения, не размягчается в бензине, ацетоне, спирте, разбавленном лаке, скипидаре или воде. Поверхность слепка может быть окрашена. Слепки изготовляют в жесткой или эластичной форме, если они соответственно обработаны и имеют защитную оболочку.
Они могут быть получены различной плотности — от 25 до 250 кг/м3. Дженсен [8] предлагает промежуточные плотности, причем плотность пены соответствует определенной прочности отпечатка.
Для получения слепков из твердых пен используются гипсовые отпечатки, если на них пет врезов и если они достаточно открыты. Поскольку пена не сжимается, отделение слепка от отпечатка, обладающего врезами, затруднительно из-за опасности его повреждения. Отпечаток должен быть чистым, сухим, в хорошем состоянии и рассчитанным на значительное давление, которое создается при вспенивании.
Па гипсовые отпечатки наносится тонкий слой жидкой восковой мастики, который затем тщательно высушивается и покрывается подходящим разделителем. Жидкая восковая мастика сама по себе является недостаточно хорошим разделителем. Дженсен [8] предлагает в качестве разделителя стеарин (раствор стеариновой кислоты в керосине), который следует наносить на совершенно сухие отпечатки. Разделители применяются на всех поверхностях, которые могут контактировать с пеной, включая трещины и отверстия в отпечатке. Кроме наружной поверхности воск заливается в отверстия с целью предохранения всей поверхности отпечатка от повреждения. Однократно обработанный и прочно скрепленный (если он составной) отпечаток готов к заливке.
Резиновые отпечатки должны быть очищены, освобождены от влаги и упрочнены надежными ограничителями, предотвращающими раздувание и разрушение отпечатков при вспенивании.
Дженсен [8] считает, что основной отпечаток должен иметь толщину по крайней мере 2,5 см при длине 30 см. После чистки и сушки отпечаток и все остальные поверхности, которые могут контактировать с пеной, покрываются разделителем, таким, как селектрон (растворимое в воде, приготовленное на спиртовой основе соединение), или восковой пастой, если мелкие детали пе столь важны. Части опорного (поддерживающего) отпечатка прочно связываются вместе резиновым шлангом или шнуром. Когда прочность будет обеспечена, форма готова для заливки.
Металлические или гипсовые отпечатки не требуют воскового покрытия, но на их поверхность наносится селектрон или подходящий разделитель. Если отпечатки эластичные, подобно поливинилхлоридным, они должны иметь опорные жесткие основные отпечатки. После очистки эти отпечатки заливаются обычным путем, как и гипсовые.
Приготовление слепка па основе твердой пены производится непосредственно после смешения форполимера и катализатора; после этого остается всего около двух минут для окончательного смешения и заливки перед началом вспенивания. Когда вспенивание начинается, смесь уже не может быть залита и ее можно выбросить.
Следует позаботиться, чтобы вес обоих компонентов был взят достаточно точно для нормального хода реакции. Вес смешанных компонентов должен быть равен одной трети веса сухого гипсового слепка с отпечатка. Взвешенные компоненты, как указано в инструкции изготовителя, соединяются в контейнере с устройством для последующего извлечения и тщательно смешиваются. Небольшие порции смешиваются вручную деревянной лопаточкой или пестиком, но большие количества хорошо смешиваются только механической мешалкой. Смесь с вязкостью сиропа выливается незамедлительно. Форму следует покачивать взад и вперед, для того чтобы распределить жидкость равномерно, оставляя несколько большее ее количество в толстых частях формы. Избыточная жидкость в тонких участках создает разрушающее давление.
Вспенивание должно производиться в хорошо вентилируемых помещениях или в вытяжном шкафу, поскольку выделяющиеся газы раздражающе действуют на глаза и легкие. Вспенивание начинается медленно и длится
несколько минут. Примерно через пять минут пена перестает увеличиваться в объеме, твердеет, и простые объекты извлекают из формы уже через 30 мин. Более сложные или тонкие слепки получают в готовом виде через 24 ч. Отверждение может быть ускорено нагреванием при 80—90 °C в течение 1—2 ч.
Избытки пены, образовавшиеся в процессе снятия слепка, могут быть измельчены и полученная крошка или опилки использованы для облегчения очистки. Спирт или ацетон облегчают очистку, если производить ее немедленно. Непрореагировавшие жидкости снимаются спиртом, и поверхности затем промываются струей воды.
Отделка слепка из пены производится обычными столярными инструментами сразу же после снятия с формы. В тех случаях, когда обнажается открытая ячеистая структура, для выравнивания поверхности применяются гипс или папье-маше, которые также служат для соединения отдельных частей. Применяются также клей Эльмера или дако-цемент, но поскольку пена длительное время выделяет пары летучих, процесс склеивания завершается только через несколько дней сушки.
Слепок укрепляется обычными способами или окрашивается. Дженсен [8] с успехом применял смесь шеллака и подходящих пигментов.
Папъе-маше. Папье-маше — один из старейших материалов для слепков и отпечатков. Обычно оно используется для изготовления слепков крупных ископаемых, таких, как остатки позвоночных, но употребляется также и для меньших объектов, когда интерес представляют крупные детали, а не мелкие особенности структуры.
Имеются различные рецепты составов, которые употребляются для снятия слепков и отпечатков, но один, предложенный Кларком [3], более применим, поскольку состав высыхает за 3—4 ч (количества даны в весовых частях):
Сырая бумажная пульпа 1
Вода 3
Гипс 8
Горячий клей 1
Любую тонкую бумагу, такую, как папиросная или газетная, намачивают или кипятят в воде; бумага нарезается полосами или применяется в виде сплошной массы, полученной от продолжительного кипячения. Когда смесь (см. выше) приготовлена, ее следует употреблять по возможности сразу. Образец перед снятием отпечатка покрывается шеллаком; его поверхность опрыскивается пластиком для заполнения пор. В случае необходимости используется разделитель — легкое масло. Бумага, тщательно смоченная в воде до смешения ее с клеем, применяется в качестве первых покрытий для того, чтобы можно было отделить папье-маше от образца. Смесь затем наносится вручную, отдельными порциями, пока не будут достигнуты требуемая толщина и форма. Масса из полос бумаги плотно прижимается к объекту для того, чтобы удалить пустоты и пузыри.
При использовании измельченной бумажной массы в качестве усиливающего средства применяют отдельные слои из смоченных бумажных полос. Если на всех стадиях изготовления отпечатка применялась бумажная пульпа, слепок получается с большим числом деталей.
Водонепроницаемое папье-маше приготовляется добавлением к составу яичного белка или окиси кальция. Готовый и высушенный отпечаток для лучшей сохранности опрыскивается пластиком, создающим защитный слой.
Другой состав, применяемый в Американском музее естествознания, рекомендован Кларком [3]. Бумага разрывается в клочки и замачивается в воде до образования однородной массы. Декстрин смешивается с холодной водой до консистенции жидкого сиропа. Равные части сухого гипса и сухих белил смешивают вместе. К равным частям бумажной массы и смеси гипса
с белилами добавляется раствор декстрина до требуемой консистенции. Эта смесь применяется в виде вязкой пасты и твердеет менее чем за 1 ч. Чтобы продлить процесс твердения, добавляют больше декстринового сиропа и белил, а для ускорения его добавляют больше гипса и декстрина. (Папье-маше будет менее горячим при добавке к полученной пульпе буры и фосфата натрия.)
Эпоксидные смолы. В последнее время была проведена работа по применению эпоксидных смол в палеонтологии для изготовления слепков и отпечатков.
Смола и отвердитель тщательно смешиваются, после чего образовавшийся состав заливается в форму. Смесь может оставаться жидкой от нескольких минут до нескольких часов. «Продолжительность жизни» смеси определяется видом отвердителя и типом смолы. Смолы, отверждаемые в короткое время, наиболее применимы во всех случаях, за исключением образцов усложненной формы, требующих более длительного времени для приготовления слепка.
При работе как со смолой, так и с отвердителем обязательно применение резиновых перчаток, а посуда должна плотно закрываться. Посуда промывается ацетоном или метилэтилкетоном, прежде чем состав отвердится. Для очистки используется также смесь толуола с изопропиловым спиртом (1 : 1) или вода с мылом.
Оба смоляных состава хорошо отверждаются при комнатной температуре за 24 ч, но ускорение отверждения может быть достигнуто нагреванием слепка до 55 °C. После смешения происходит экзотермическая реакция с возрастанием температуры вплоть до 35 °C. В связи с этим следует позаботиться о составе материала отпечатка, с тем чтобы он был устойчив к выделяемому теплу.
Для большинства обычных эпоксидных смол применяются окрашенные отвердители, чтобы контролировать тщательность смешения, а также с целью получения окрашенных образцов.
Сурьма Свинец Олово Кадмий Висмут Температура плавления Наименование сплава
весовые части °F | °C
0 20 40 25 96 135 57 Вуда
0 3 2 2 5 140 60 Молино
0 2 1 1 4 155 68 Вуда
0 5 5 4 И 162 72 Мерка
0 4 4 1 7 180 82 Марбера
0 5 5 1 8 190 88 Крауса
0 1 1 0 2 199 93 Эр мана
0 5 3 0 8 202 94 Ричмана
0 1 1 0 2 203 95 Роуза
0 3 5 0 8 205 96 Мелотта
0 2 3 0 5 212 100 Ньютона
0 5 5 0 3 212 100
0 11 10 0 12 240 116 Брофи
2 5 3 0 8 244 118 Хиджена
0 1 1 0 1 257 125
0 2 2 0 1 288 142
0 28 30 0 5 311 155
0 20 24 0 5 335 168
0 6 4 0 1 347 175 Припой 60-40
0 1 1 0 0 370 188 Припой 50-50
Металлы с низкой температурой плавления. Сплав Вуда и другие сплавы на основе свинца, висмута, олова и кадмия применяются для изготовления слепков и отпечатков благодаря низкой температуре плавления смеси. Припои (смеси свинца и олова) и сплавы (смеси свинца и олова с добавками небольших количеств меди, сурьмы и цинка) с успехом используются для указанных целей. В таблице приводятся различные варианты сплавов и их температура плавления [4].
Чтобы предотвратить улетучивание металлов с низкой температурой плавления, их расплавляют в порядке убывания индивидуальных точек плавления. Сурьму следует расплавлять первой, затем свинец, олово, кадмий и, наконец, висмут. В момент добавления в смесь висмута нагревание должно быть особенно слабым.
Большинство этих сплавов расширяется при охлаждении и заполняет детали отпечатка. В случае снятия эластичных отпечатков их отделение относительно просто. Для составных отпечатков следует предусмотреть возможность расширения сплава.
При снятии слепков заливкой сплавами, имеющими температуру плавления выше температуры кипения воды, отпечаток должен быть абсолютно сухим. Гипсовые отпечатки следует высушивать до полного удаления воды, включая кристаллизационную, в случае если температура плавления сплава высока. Если пе удалить избыточную воду или полностью не высушить отпечаток, при контакте пара с расплавленным металлом может произойти сильный взрыв.
Микроотпечатки на ацетатной пленке. Отпечатки организмов с малым рельефом или отпечатки рисунков пришлифованных и протравленных поверхностей делаются с помощью ацетатной пленки, ацетона или пленкообразующего раствора. Эти способы применимы только для ограниченного числа ископаемых с относительно ровной поверхностью и рельефом более тонким, чем толщина пленки.
Поверхность перед снятием отпечатка пришлифовывается порошком карборунда 400—600 меш и обрабатывается в течение 1—2 мин слабым раствором соляной кислоты. Поверхность затем высушивают, смачивают ацетоном, помещают на лист ацетатной пленки и прижимают до тех по]), пока ацетон не размягчит поверхность пленки и не отпечатается рельеф. После высыхания пленка снимается с поверхности.
Для снятия пленок и микроотпечатков применяются следующие растворы [5]:
Парлодион (ацетат целлюлозы) 28 г
Бутилацетат 250 мл
Амиловый спирт 10 мл
Эфир 3 мл
Касторовое масло 3 мл
Если желательно получить более эластичную и более чувствительную к тонкостям рельефа пленку, дополнительно добавляется 20 мл амилового спирта и 10 мл ксилола. Если парлодион взят в виде полосок, для приготовления раствора требуется значительное время, поскольку кусочки этого материала растворяются очень медленно.
Раствор после перемешивания выливают на поверхность, с которой снимается отпечаток; при этом необходимо переливать раствор с одной стороны на другую, чтобы удалить воздушные пузыри. Затем образец приподнимают, чтобы стек раствор, и пленка высушивается обычно за несколько часов. Полученную таким способом ацетатную пленку снимают с краев образца, подрезают и маркируют. Готовые пленки прикрепляют к картону или прокладывают стеклами.
Ф и г. 2. Последовательность приготовления латексного или пластмассового составного отпечатка.
а — приготовление из глины промежуточной перегородки, разделяющей форму на две части. Фиксирующие шпонки и паз вырезаны у края перегородки для установки пластмассового наружного отпечатка и небольшие круглые отверстия проделаны для фиксации первичного латексного отпечатка. Диагонально заштрихованная часть перегородки становится отверстием, через которое заливается материал для изготовления отпечатка: б — покрытие образца первыми слоями латекса, на которые постепенно налагаются последующие слои до достижения требуемой толщины верхней части отпечатка; в — покрытие первичного отпечатка толстым слоем гипса для создания наружной опорной оболочки верхней части формы; г — снятие глиняной перегородки (с оставлением пробки, образующей отверстие для заливки); при этом обнажаются края латексной и пластмассовой оболочек; открытую поверхность следует обработать разделителем для предотвращения возможности схватывания частей формы. Обратите внимание на!приспособление для фиксации латексной и пластмассовой частей формы; д — покрытие поверхности образца латексом для изготовления второй части отпечатка после высыхания разделителя; е — покрытие первичного нижнего латексного отпечатка опорной гипсовой оболочкой для получения готовой составной формы.
Приготовление составных отпечатков. Составные отпечатки применяются для снятия слепков сложных образцов из твердого материала и в некоторых случаях даже более удобны, чем формы, изготовленные из эластичных материалов. Составная форма является негативным отпечатком, составленным из нескольких частей или кусков такого очертания, чтобы было легко извлекать из нее оригинал или слепок без повреждений. Количество частей в форме определяется сложностью объекта и эластичностью заливочного состава.
На образце намечаются карандашом линии, соответствующие плоскостям разъема частей формы. Образец покрывают подходящим разделителем, если это не было сделано раньше.
Вокруг верхней части создается глиняная перегородка, снабженная шпонками и пазами для фиксации (фиг. 2, а). Обычно выбирается одна из самых легких для извлечения частей, вокруг которой создается перегородка из гипса или другого заливочного материала высотой, соответствующей толщине объекта. Указанная часть формы затем заливается гипсом, и с помощью шпателя ей придается соответствующая форма. Гипс для заливки выбирается достаточно жидким, чтобы воспроизвести детали строения образца, и достаточно густым, чтобы выдержать шпатлевание. После того как гипс застынет, глиняная перегородка удаляется (фиг. 2, г) и поверхность окончательно отделывается. Изготовленную часть отпечатка следует затем отделить от образца, если окончательная подрезка на месте будет подвергать опасности оригинал. После того как эта часть отпечатка станет гладкой и ровной, следует покрыть ее шеллаком и упрочнить для того, чтобы она могла выдержать впоследствии отделение от слепка. Фиксирующие выступы и пазы вырезаются в глиняных перегородках таким образом, что стыкуемые части будут жестко соединяться. Небольшие выступы и отверстия проделывают в гипсе на наружной поверхности формы, через которые она стягивается прочным шнуром, предотвращающим смещение частей и связывающим их друг с другом.
Составные отпечатки из клея, желатины или агара изготовляются так же, как и гипсовые формы, но в каждом случае отдельные части отпечатка делаются индивидуально по тому же принципу.
Составные отпечатки из латекса или полихлорвинила рекомендуются в тех случаях, когда необходимо приготовить слепок с образца большого размера. Выбор плоскостей разъема на образце производится по тому же принципу, что и при получении гипсовых форм с глиняными перегородками. Чтобы отпечаток из резины перекрывал глиняную перегородку, оставляя всегда свободными фиксирующие отверстия, за один раз латексом покрывается только одна часть. Когда первая часть формы застынет, на поверхность наносится разделительный слой, после чего приступают к изготовлению следующей части.
Поскольку эластичность латекса и других резиновых заливочных смесей достаточно велика, в большинстве случаев можно ограничиться формой, состоящей из двух частей.
ПРОПИТКА
Ископаемые иногда встречаются во вмещающих породах, слишком хрупких для безопасного их транспортирования или препарирования либо слишком мягких для того, чтобы их достаточно хорошо отпрепарировать. В этих случаях полезно, а часто просто необходимо пропитать ископаемое и вме-1цающую породу отверждающими материалами.
Главные требования к пропиточным материалам — низкая вязкость и небольшое поверхностное натяжение. Эти качества обеспечивают хорошее проникновение пропиточных материалов в пористую среду. Они должны быть устойчивы к некоторому повышению температуры и твердыми при комнатной температуре. В случаях когда необходимо шлифование, пропи
точные материалы должны обеспечить его возможность, но в то же время быть достаточно твердыми, чтобы не поглощать зерна абразивного порошка. Если необходимо приготовление шлифов, пропиточные материалы должны обладать относительной прозрачностью. Применение вакуума для пропитки почти всегда ускоряет проникновение в среду и способствует получению более глубокой пропитки.
Пропитка или упрочнение образцов в поле также производится различными материалами. Разбавленные водно-спиртовые растворы шеллака, альвара или других поливинилацетатов в ацетоне наносятся на отдельные части ископаемых, слишком большие, чтобы произвести их пропитку погружением в раствор. Поскольку из-за испарения с поверхности при нанесении кистью раствор быстро высыхает, в случае необходимости провести глубокую пропитку образец окунают в раствор в закрытой емкости.
Для предохранения граптолитов и отпечатков листьев в мягких породах с успехом применялись промышленные аэрозоли различных пластиков. Несмотря на то что некоторые из них дороже, чем растворы шеллака или альвара, компактность баллона для распыления и легкость нанесения делает их идеальными материалами для использования в поле или лаборатории, когда требуется несколько увеличить жесткость небольших участков образцов.
Небольшие обломки породы с ископаемыми пропитываются погружением в разбавленный раствор канадского бальзама на время от нескольких часов до нескольких дней. Затем бальзам варится до полного твердения, так же как при изготовлении шлифов, но не до появления хрупкости. Пропитка может быть также произведена погружением образца в расплавленный лейксайд 70, но поскольку вязкость такого расплава даже при достаточном разогреве относительно высока, его применение ограничивается или очень пористыми материалами, или образцами небольшого размера.
Бакелитовый лак, растворенный в спирте, также применялся для пропитки [11]. После погружения обломок нагревают для того, чтобы, во-первых, удалить растворитель и, во-вторых, перевести лак в стадию резита (бакелита).
Резолъная смола (бакелит). Для заделывания небольших палеонтологических образцов в резольную смолу применяется методика закрепления металлографических и рудных проб, описанная Шортом [12]. Необходимость применения высокого давления и температуры и размер гидравлических прессов не позволяют использовать этот метод для закрепления микроиско паемых или мелких экземпляров крупных окаменелостей.
Необходимое оборудование включает гидравлический пресс и измельченный в порошок бакелит, употребляемые в металлографических лабораториях по исследованию образцов руды. Образец помещается на плиту основания и калиброванный полый цилиндр опускается на него сверху. Порошкообразная смола засыпается через верхнюю полость цилиндра, так чтобы покрыть образец. Считается, что суммарный объем образца и смолы должен быть 28 см3, но на практике смола добавляется до требуемого уровня. Сплошной калиброванный цилиндр, действующий как поршень и сжимающий смолу, вставляется внутрь полого цилиндра. Эти три части после сборки ставят на пресс и включают обогрев. В это же время давление поднимается до 70 кг/см2. Между 50 и 100 °C резольная смола расплавляется. Давление в этот момент поднимается до 175 кг/см2 и поддерживается до полного расплавления. Затем давление поднимают до 250 кг/см2 и поддерживают его до достижения температуры 135 °C. В этот момент цилиндры снимаются и погружаются в воду для охлаждения. На прессах повой конструкции при упомянутой температуре выключается обогрев и включается охлаждение водяной рубашки вокруг формы. В этом случае форма может быть снята с пресса при достижении температуры около 90 °C. Закрепленный или заделанный в среду
образец готов для полировки, изготовления сечений и т. д. При применении новых прессов на весь указанный процесс требуется не более 20 мин.
Винилитоеые смолы. Для закрепления в среде, пропитки и снятия слепков палеонтологических объектов применяют биопласт, кастолит и подобные им пластики. Закрепление ископаемых в среде чаще всего используется при палеонтологических исследованиях. Биопласт — типичный представитель инертных пластиков, которые образуются при реакции сиропа полимера с катализаторами. Они бесцветны, вязки, жестки и прочны. К ним могут быть добавлены красители или вещества, придающие им непрозрачность.
Очищенные образцы промывают эфиром или четыреххлористым углеродом (если образец замаслен) и высушивают. Высушенный образец помещают в небольшое количество пластика без катализатора (достаточное, чтобы покрыть образец) и вымачивают до удаления воздушных пузырей, что обычно достигается оставлением его на ночь. Отсасывание воздуха вакуумной системой ускоряет процесс и приводит к тем же результатам. Когда материал полностью смочен пластиком, он готов к заливке.
В качестве формы для заливки может быть использована практически любая емкость. Конические колбы наиболее удобны, поскольку для заливки хорошо иметь гладкие стенки, облегчающие извлечение заделанного образца после затвердения смолы. Коробки из алюминиевой фольги также используются с успехом для этой цели [7]. Для облегчения извлечения применяются разделители или легкоплавкие вещества.
Необходимая доза пластика выбирается с таким расчетом, чтобы его было достаточно для создания слоя толщиной 0,5 см на дне формы. Затем к нему добавляется отвердитель, и тщательным перемешиванием добиваются получения гомогенной смеси. Перемешивание следует производить осторожно. чтобы избежать насыщения смеси пузырями воздуха, хотя впоследствии пузыри и могут быть удалены применением вакуума. Смесь выливают в форму и дают ей затвердеть настолько, чтобы слой мог удерживать на поверхности образец. Следует предохранять поверхность слоя от пыли. После того как поддерживающий слой достиг консистенции желе, образец извлекают из пластика, подсушивают, помещают поверх созданного первого слоя и выдерживают еще 6 ч. При этом образец приклеивается к поддерживающему его слою. Затем для создания покровного слоя пластик смешивают с отвердителем и выливают поверх приклеенного образца. Далее состав отверждается в течение нескольких часов до того момента, как покровный слой станет желеобразным. В большинстве случаев желатинизация ускоряется осторожным нагреванием смеси до 50 °C до окончательного отверждения. Следует позаботиться, чтобы смесь не перегревалась.
Как только покрытие стало желеобразным, поверх него накладывается целлофановая пленка, и осторожным надавливанием смесь уплотняют, давая возможность удалиться воздушным пузырям. Затем состав отверждается нагреванием до 60 °C в течение 3—4 ч (с кастолитом отверждение происходит при 90 °C в течение 30 мин). При медленном отверждении получают более твердый пластик. Форму и пластик медленно охлаждайте до комнатной температуры предпочтительно в нагревательной печи и затем извлеките отливку из формы и обработайте ее шлифовальным и полировальным порошками.
Для отделки обычно применяются столярные инструменты. Ускорение полировки достигается с помощью полировального круга.
Прозрачные слепки изготавливаются из тех же материалов, но заливочные составы должны выдерживать более продолжительное нагревание, требуемое для отверждения. В открытых формах воздух не будет попадать в смесь, поскольку выделяющиеся пары создают заслон, предохраняющий от попадания воздуха в течение всего периода отверждения. При применении закрытых форм следует позаботиться, чтобы они были сухими, чистыми и покрыты подходящим разделительным слоем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Baird D., Latex micro-molding and latex-plaster molding, Science, 122, № 3161, 202, 1955.
2. Butler A. E., Building the museum group, Guide Leaflet Serie № 82, New York, Am. Mus. Nat. History, 1934.
3. Clarke C. D., Molding and casting, its technique and application, Baltimore, Maryland, The John D. Lucas Company, 308, 69 text-figs, 1940.
4. Clarke C- D., Metal casting of sculpture, Butler, Maryland, The Standard Arts Press, 170, 77 text-figs, 1948.
5. Darrah W. C., The peel method in paleobotany, Harvard Univ. Bot. Mus. Leaflets, № 4, 8, 1936.
6. Garner M. R., The preparation of latex casts of soil cavities for the study of tunneling activities of animals, Science, 118, № 3066, 380—381, 1953.
7. Harden С. E., How to preserve animal and other specimens in clear plastic, Healdsburg, California, Naturegraph Company, 64, 23 figs, 1963.
8. Jensen J. A., A new casting medium for use in flexible and rigid molds, Curator, 4, № 1, 76—90, 12 figs, 1961.
9. Keyes I. W., Paleontological casting and moulding techniques, New Zealand J. Geology and Geophysics, 2, № 1, 56—65, 10 text-figs, 1959.
10. Rich J. C., The materials and methods of sculpture, New York, Oxford Univ. Press, 416, 62 pls, 17 text-figs, 1956.
11. Ross C. S., A method of preparing thin sections of friable rocks. Am. J. Sci., 7, 483— 485, 1924.
12. Short M. N., Microscopic determination of the ore minerals, U.S. Geol. Survey Bull., 914, 311, 14 pl., 33 figs, 1940.
13. Stahl E-, A casting method for paleontological purposes, Geol. Inst., Univ. Uppsala Bull., 36, pt. 4, 285—295, 1956.
14. Vernon R. O., New techniques for casting fossils and forming molds, J. Paleontology, 31, № 2, 461—463, 1957.
ГАЛЬВАНОПЛАСТИЧЕСКОЕ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ОКАМЕНЕЛОСТЕЙ
P. Цангерл
Музей естествознания, Чикаго
Воспроизведение окаменелостей с помощью процесса, получившего название гальванопластики, в палеонтологии имеет довольно ограниченную сферу использования. Однако в тех случаях, когда эта методика все-таки применяется, получаемые с ее помощью результаты оказываются значительно лучше, чем при применении других методов, таких, как изготовление слепков из каучука, пластиков, агар-агара или гипса. Причина состоит в следующем: 1) в первом из упомянутых методов используемый материал (металл, обычно медь) обладает значительной прочностью; 2) удается получить мелкие детали строения и 3) фоторепродуцируются гальванопластические слепки лучше, чем оригиналы (фиг. 1 и 2).
Общее описание процесса гальванопластики, его преимуществ и недостатков приводится в работе Рида [3]. В данной работе представляется целесообразным дать лишь краткое описание этого метода применительно к его использованию в палеонтологических исследованиях. Гальванопластика является по существу электрометаллургическим процессом. Принцип
Фиг. 1. Морская черепаха Clarichelys knorri (Gray) из нижнего олигоцена Гларуса, Швейцария. Уменьшено в 3 раза.
(Справа, б) Фотография образца без какой-либо предварительной обработки. Между вмещающими глинистым сланцем и скелетом нет никакой разницы в окраске. Поэтому при фотографировании, чтобы проявился рельеф, необходимо освещать образец очень наклонно падающим светом. Вследствие того что глинистый сланец имеет тенденцию поглощать свет, детали строения окаменелости пропадают на затененных участках, если не пользоваться очень слабоконтрастньтми позитивными и негативными фотоматериалами. Подробности на снимке просматриваются плохо. (Слева, а) фотография гальванопластического отпечатка. Сильно отражающая поверхность металла сохраняет затемненные детали даже в том случае, когда используются относительно контрастные негативные и позитивные фотоматериалы. В результате этого получается прекрасный снимок на котором видны мельчайшие детали. (Зоологический музей Цюрихского университета).
Фиг. 2.
Слева скелет саламандры из олигоцена, сохранившийся в виде отпечатка на плоскости напластования глинистого сланца светло-коричневого цвета. Приблизительно 0,75 натуральной величины. Справа тот же образец, но в виде гальванопластической репродукции.
этого метода заключается в том, что на катоде, помещенном в сосуд с соответствующим электролитом, под воздействием тока наращивается слой металла. Анод обычно служит источником металла, используемого для образования копии, а также поставляет в раствор катионы, необходимые для непрерывного осаждения металла на катоде.
ПРИМЕНИМОСТЬ МЕТОДА К ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКОМУ МАТЕРИАЛУ
Гальванопластика может быть рекомендована для экземпляров, лежащих параллельно плоскостям напластования осадочных пород с хорошо выраженной слоистостью, или для поверхностей раскола конкреций. Результаты оказываются особенно благоприятными, если между окаменелостями и вмещающей породой нет большой разницы в цвете (например, органические остатки черных глинистых сланцев обычно цветом почти не отличаются от вмещающей породы).
Окаменелости, освобожденные от вмещающей породы, а также ископаемые с очень неправильными поверхностями (в особенности с глубокими входящими углами и трещинами) обычно непригодны для воспроизведения с помощью гальванопластики.
ОБОРУДОВАНИЕ
Применение того или иного вида гальванопластического оборудования зависит от целей проводимых работ. Обычные гальванопластические установки стоят довольно дорого, поэтому их приобретение для палеонтологи-
Ф п г. 3. Оборудование для гальванопластики в Чикагском музее естествозпанпя.
ческик лабораторий оказывается оправданным лишь в том случае, если такая методика является наиболее подходящей для обработки исследуемых материалов. Так, в Чикагском музее естествознания обрабатывались обшивные коллекции позвоночных и беспозвоночных из каменноугольных сильно углистых глии Пндиапы и флоры и фауны из конкреций Мезон-Крик (Иллинойс). В этом случае использование гальванопластики не только дает возможность получить точное воспроизведение образцов, но и служит средством подготовки материала для последующего изучения и выполнения фотоиллюстраций.
В Чикагском музее естествознания использовалось следующее оборудование (фиг. 3):
1. Стальной бак двойной сварки со стенками толщиной 3 мм, облицованный внутри слоем материала корозил (толщина слоя 2,2 мм). Размеры бака 45 X 30 см и глубина 30 см.
2. Селеновый выпрямитель. Ввод: однофазный, 60 периодов, ИОВ. Вывод: 100 А, с изменением напряжения постоянного тока от 0 до 6 В.
3. Различные материалы: кабели, соединительные проводники, аноды.
Возможности такой установки ограничены размерами бака. В нее могут помещаться образцы размером не более 25 х 40 см, что вполне достаточно для большинства работ. Гальванопластика очень крупных образцов требует использования промышленных установок, которые стоят слишком дорого, чтобы ими можно было воспользоваться (за исключением совершенно особых случаев).
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СЛЕПКА (ОТПЕЧАТКА)
Несмотря на теоретическую возможность использования самой окаменелости в качестве катода, на который должен осаждаться металл, это делается в высшей степени редко. Обычно сначала изготовляется отпечаток, который покрывается тонким электропроводящим слоем. Материал такого отпечатка должен быть стойким по отношению к электролиту ванны, обеспечивать передачу мелких элементов поверхности оригинала, быть относительно свободным от пузырей, а также не должен плотно сцепляться с образцом окаменелости.
Хорошие результаты дает применение латекса в несколько слоев (каждый последующий слой наносится после высыхания предыдущего). Латекс армируется полосками марли. Однако латекс может прилипать к образцу. Для предотвращения этого на образец можно нанести тонкий слой силикона,, но так, чтобы это не вызвало потери каких-либо деталей поверхности. Латекс,, кроме того, может образовывать на поверхности отпечатка пузыри. Однако если при нанесении первого слоя проявлена аккуратность, то удается получить очень хорошие отпечатки, совершенно свободные от пузырей и чрезвычайно точно передающие мелкие детали поверхности.
Опыты, проводившиеся с другими заливочными материалами, были менее успешными. Однако, несомненно, в дальнейшем будут подобраны материалы, по своим «литейным» качествам значительно превосходящие латекс.
После получения отпечатка хорошего качества он покрывается электропроводящим материалом. В промышленной практике на отпечаток обычно химически осаждается тонкая пленка серебра. При использовании этого метода не удается добиться благоприятных результатов: по неизвестным причинам на поверхность латексного отпечатка не осаждается серебряная пленка необходимого качества. Здесь нужно дополнительное экспериментирование. В то же время получаются вполне удовлетворительные результаты при использовании самого обычного для таких процессов материала — графита.
Тонко измельченный графит насыпается на отпечаток и растирается по поверхности достаточно жесткой кистью. Эта операция должна выполняться очень тщательно, чтобы вся поверхность была покрыта порошком, и при этом нужно стараться, чтобы во впадинах или каких-либо иных участках поверхности не было избытка графита.
МЕДНАЯ ГАЛЬВАНОПЛАСТИКА
По ряду причин, к которым относится и стоимость, наиболее предпочтительна гальванопластика меди. Медные аноды — толстые прямоугольные медные пластины — относительно легко достать. Эти пластины должны иметь медные крючки, которые позволяют подвешивать их в баке вертикально и подсоединять к ним анодный кабель от выпрямителя.
Электролит для этого процесса приготовляется из раствора сернокислой меди и серной кислоты:
CuSO4, техн., 1000 г на 4,5 л воды;
H2SO4, 66° Бе, 250 г на 4,5 л воды;
черная патока, 125 г на 4,5 л приготовленного раствора.
Последний из указанных компонентов — добавка (выбранная из ряда рекомендуемых веществ), предназначенная для выравнивания толщины осаждаемого слоя меди по поверхности отпечатка. Раствор с добавкой должен после отстаивания иметь не синий, а зеленый цвет и слегка пениться при перемешивании. По мере использования раствора в него необходимо дополнительно вводить патоку, так как он постепенно теряет кислоту вследствие химической реакции с анодом. Время от времени необходимо проверять состояние раствора, измеряя его удельный вес и определяя содержание кислоты, которое должно соответствовать указанному выше составу.
ЗАМЕЧАНИЯ ПО РАБОТЕ
После покрытия отпечатка слоем электропроводящего материала на границе этого отпечатка закрепляется медный проводник. Необходимо убедиться, что этот проводник имеет надежный контакт со слоем проводящего материала. После этого отпечаток готов для опускания в ванну и соединения с катодным кабелем выпрямителя. Катод и анод располагаются в ванне друг против друга на максимальном удалении один от другого.
Если электролит не перемешивается и если электролиз производится при комнатной температуре, то удобно начинать процесс при плотности тока порядка 5 А на 0,1 м2 поверхности отпечатка и сохранять такую величину плотности тока в течение приблизительно получаса. После этого плотность тока увеличивается приблизительно до 20 А на 0,1 ма. При такой плотности тока в течение часа осаждается слой меди толщиной около 0,025 мм. Окончательная толщина наращенного слоя должна в среднем составлять около 0,375 мм.
При данной силе тока величина напряжения зависит от расстояния между катодом и анодом; при заданном расстоянии между электродами сила тока определяется напряжением. После запуска установки для гальванопластики расстояние между катодом и анодом можно сохранять неизменным. При первых пробах должна быть определена площадь отпечатка и выбрана надлежащая сила тока (около 20 А на 0,1 м2). Рабочее напряжение в этом случае может быть непосредственно считано с вольтметра, установленного в выпрямителе. Таким образом, при неизменном расстоянии между электродами оператор может подавать необходимую силу тока, не измеряя площади каждого отпечатка, а попросту устанавливая определенную величину рабочего напряжения.
ПОВЕРХНОСТНАЯ ОБРАБОТКА МЕДНОГО ОТПЕЧАТКА
После того как слой меди, осаждающийся на отпечатке, достигнет достаточной толщины, он может быть снят с отпечатка. Эту операцию следует проводить осторожно. Поверхность медного отпечатка обычно блестящая и яркая; на воздухе блеск постепенно пропадает. Наиболее целесообразно сразу же после снятия с электрода произвести окрашивание медного отпечатка (па практике такой процесс часто называют «окислением»). Для этого предлагаются различные технологические рецептуры. Проще всего это сделать, окуная медный отпечаток в химический реактив. Отпечаток погружается при комнатной температуре в раствор 7 г серной печени или жидкого полисульфида в 3,75 л воды. Цвет отпечатка в растворе меняется от желтого
к пурпурному до черного. Концентрация раствора должна быть такой, чтобы черный цвет появлялся приблизительно за минуту.
После промывки и сушки медного отпечатка его можно почистить не очень жесткой зубной щеткой до появления блеска пленки сульфида меди.
ТРУДНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ПРОЦЕССА
Одной из основных трудностей, по всей вероятности, является получение равномерного слоя осаждающейся на отпечатке меди. Так как важно качество поверхности, прилегающей к поверхности латексного отпечатка, образование неровностей на обратной стороне медного отпечатка не играет почти никакой роли, за исключением чрезмерной полосчатости (линейности) осаждающегося слоя, которая может приводить к ослаблению жесткости медного отпечатка. Но это не столь важно, поскольку жесткость медного отпечатка всегда можно увеличить, залив его обратную сторону каким-либо легкоплавким металлом или, еще лучше, эпоксидной смолой (например, типа резивелд № 603). Качество электролита, его периодическое фильтрование и поддержание чистоты установки сводят трудности к минимуму.
Если вне зависимости от продолжительности процесса электролиза какие-либо участки отпечатка не покрываются слоем меди, то это свидетельствует о том, что отпечаток был недостаточно тщательно покрыт слоем проводящего электрического материала (графита или серебра). При нанесении графита отпечаток становится черным даже и в том случае, когда поверхность этого отпечатка покрыта порошком не очень хорошо. Поэтому трудно определить, равномерно ли порошок нанесен на поверхность. Обычно это удается выяснить с помощью бинокулярного микроскопа.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bloom W., Hogaboom G., Principles of electroplating and electroforming, New York, McGraw-Hill, 1930.
2. Metal Finishing Guidebook — Directory 1960, Metals and Plastics Publications, Inc., 381 Broadway, Westwood N.J.
3. Read H. J., Electroforming, Mineral Industries, Penn. State Univ., 29, № 6, 1960.
ПРИМЕНЕНИЕ ПЛАСТИКОВ В ПАЛЕОНТОЛОГИИ
3. М. Арнольд
Музей палеонтологии, Калифорнийский университет, Беркли
Палеонтологи пе уделяют достаточного внимания применению пластиков в решении ряда технических проблем при исследовательской работе и преподавании. Между тем эти материалы относительно легки в работе, а многочисленные их разновидности, имеющиеся в нашем распоряжении, могут иметь широкий диапазон применения.
Например, сложное строение объемных раковин многих фораминифер, возникающее в результате завивания в процессе роста, может быть расшифровано с помощью изготовления составных моделей из поливинилхлоридного пластигеля (пасты) — вещества консистенции формовочной глины, которая
его заменителем могут быть слесарные тиски (как источник давления) и лабораторная горелка (как
при отверждении в течение нескольких минут при 150 °C становится твердой и прочной.
Простота технологии сжатия, впрыскивания и извлечения отпечатков при получении лабораторных материалов, как правило, оценивается палеонтологами в должной степени. Применение сложного промышленного оборудования возможно и для лабораторных работ небольшого масштаба. Лабораторный пресс металлурга, если он имеется в наличии, нетрудно приспособить для выполнения таких операций, но адекватным
источник тепла). Отливка под давлением проводится в зажимном патроне при помещении нагретого штампа на кусок термореактивного пластика размером несколько большим, чем размер изготавливаемого предмета [1].
Именно этот простой способ был применен для изготовления пластмассовых слайдов с большим количеством ячеек для микроископаемых [1]. Используя эту несложную технологию и простое оборудование, можно изготовить: 1) полиэтиленовые диски (11 мм в диаметре и 1,5 мм толщиной) — держатели образца в микроцентрифуге; 2) прозрачные и непрозрачные камеры (2,5 х 7,5 см) для хранения микроископаемых на воздухе или погруженными в различные жидкости; 3) многосекционные чашки (2.5 см в диаметре) для содержания изолированных культур живых фораминифер; 4) небольшие закрытые сосуды для проведения химических и биологических анализов с раковинами фораминифер при наблюдении за ними под микроскопом. Наиболее сложная стадия всего процесса — приготовление самого штампа. Простой штамп может быть изготовлен на токарном станке за 15 мин, но изготовление штампа сложной формы может потребовать нескольких часов или даже дней. Самая большая
часть полиэтиленового слепка (10 см в диаметре и 12,7 мм толщиной), изготовленного с отпечатка, имеющего 20 различимых камер, весила 8 г.
Еще один пример применения пластиков в палеонтологической лаборатории — изготовление шлифовальных дисков для точной шлифовки, описанной в другом очерке этой книги (стр. 189). Диски соответствующей спецификации изготавливались смешением карборундового порошка с катализированной эпоксидной или полиэфирной смолой. Смесь помещалась между стеклянными пластинами, где она отверждалась до жесткой консистенции. От полученного слоя отрезались диски, которым давалась возможность окончательно затвердеть. Затем в оправе держателя диски вращались в токарном станке и их края обрабатывались легким шлифованием. Прочные, с металлической основой диски изготавливались покрытием поверхности стальных дисков пастообразной эпоксидной смолой, в которую впрессовывался толстый слой карборундового порошка. Когда смола становилась достаточно твердой, диски слегка шлифовались о матовое стекло для устранения всех выступающих зерен карборунда. После этого диски готовы к употреблению.
Ф и г. 1. Простейший аппарат для формовки термопластиков путем нагнетания.
Показаны нагнетающий цилиндр, форма и охлаждающий поддон, смонтированный на винтовом прессе.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Arnold Z. М., The construction and use of a simple die for plastic micropaleontological slides, Micropaleontology, 1, Ks 4, 365—367, 1955.
Раздел Е. Иллюстрации
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ИСКОПАЕМЫХ
Ф. Расетти
Физический факультет Университета Джона Гопкипса, Балтимор, Мэриленд
В этом разделе изложены основные принципы образования изображений оптическими системами, которые представляют интерес для исследователя ископаемых, а также рассмотрены особенности практического применения обычных фотографических объективов. Процесс фотографирования микроископаемых будет описан ниже (стр. 360). Некоторые вопросы уже излагались более подробно ранее [5]. Среди современных исследователей Уиттингтон [6] и Гутчик [3] внесли значительный вклад в рассмотрение вопросов, связанных с методикой и техникой фотографирования.
ГЛУБИНА РЕЗКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ И РАЗРЕШАЮЩАЯ СИЛА ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Самая важная проблема, возникающая при фотографировании иско паемых,— получение достаточной четкости изображения по всему полю снимка. Эта проблема иногда является решающей, так как большинство ископаемых объемны и имеют малые размеры. Конечные результаты обусловлены факторами, которые обычно не имеют значения при фотографировании плоских или крупных пространственных объектов, значительно удаленных от фотокамеры. Например, волновая природа света и зависящая от нее четкость изображения, создаваемого оптической системой, порождают ряд жестких ограничений в процессе фотографирования мелких ископаемых с высоким рельефом поверхности.
Здесь мы рассмотрим исключительно те ограничения, которые порождаются природой света, а не аберрациями (искажениями) оптических систем. Почти любой хороший фотографический объектив может давать близкие к оптимальным результаты, позволяемые законами физики. Это означает, что дальнейшее развитие техники, по крайней мере в ближайшем будущем, значительно не улучшит результаты, которые мы получаем сейчас.
Одним из критериев, определяющих качество фотографического снимка, является разрешение деталей объекта. Оптическое разрешение характеризуется расстоянием между двумя ближайшими точками объекта, которые различаются на изображении как раздельные. Одной из задач фотографирования ископаемого объекта является получение возможно лучшего разрешения по всему полю снимка. Для того чтобы получить четкое изображение всех частей объекта определенной глубины, необходимо осуществлять фокусировку изображения по средней плоскости объекта. Изображение точки, находящейся в этой плоскости, будет четким на фотопластинке, а точки, находящейся перед этой плоскостью или за ней,— размытым, т. е. в виде пятна (пятна искажения), диаметр которого увеличивается по мере удаления точки от средней плоскости. Совершенно ясно, что пятно искажения уменьшается, если мы уменьшаем угол конуса света, который отражается от объек
та и попадает во входной зрачок оптической системы. Так, уменьшая отверстие диафрагмы, мы увеличиваем глубину резкости изображения. Однако это не означает, что можно увеличивать глубину резкости изображения за счет бесконечного уменьшения угла конуса света: дифракция света, которая зависит от длины световой волны, порождает еще одно пятно искажения, которое накладывается на первое. Диаметр этого пятна увеличивается при дальнейшем уменьшении угла конуса света. Оптимальное разрешение реализуется в том случае, если сумма диаметров пятен двух искажений минимальна.
Так как влияние расфокусировки и дифракции на разрешение оптической системы зависит исключительно (для данной длины волны) от угла конуса света, попадающего во входной зрачок системы, условие оптимального разрешения выражается очень простой формулой. Наличие других факторов несущественно. Неважно также, задается ли конечное увеличение в процессе съемки или при последующем увеличении негатива. Конечное увеличение выбирается фотографом и не влияет на разрешающую силу оптической системы.
Оптимальное разрешение достигается тогда, когда отношение расстояния от объекта до объектива L к диаметру входного зрачка объектива d (отношение, которое определяет угол конуса света) равно квадратному корню из частного, получаемого при делении глубины объекта t на удвоенную длину световой волны X:
L/d=]/772X.
Мы не можем управлять длиной световой волны. Немного улучшить результаты позволяет использование инертных несенсибилизированных эмульсий, которые чувствительны к свету только с короткой длиной волны (голубой или фиолетовый). Табл. 1 дает оптимальное значение Lid и числовую
Таблица 1
Зависимость оптимальной апертуры от глубины объекта
Глубина объекта (мм) Оптимальное значение L/d Оптимальная числовая апертура
0,01 3,54 0,28
0,02 5,00 0,20
0,04 7,08 0,14
0,08 10,00 0,10
0,16 14,1 0,07
0,32 20,0 0,05
0,64 28,3 —.
1,28 40,0 —
2,56 56,6 —.
5,12 80,0 •—
10,24 113,0 —
20,48 160,0 —
40,96 226,0 —
81,92 320,0 —
апертуру, которая обычно указывается на объективе микроскопа и при небольших значениях равна обратному значению Lid, для объектов различной глубины и света с длиной волны 4-10~6 см.
Не обязательно замерять отношение Lid, так как его можно соотнести со значением относительного отверстия, указанным на кольце диафрагмы большинства фотографических объективов. Если производится фотографи-
рование с большим увеличением ( х 5 и больше), то Ltd можно принять равным значению относительного отверстия (оно становится в точности равным при бесконечном увеличении). Для увеличения в 1 раз L'dv два раза больше значения относительного отверстия. Так как небольшие погрешности в Ltd (в пределах +30%) значительно не сказываются па разрешении, можно пользоваться значениями относительного отверстия.
Числовая апертура большинства объективов микроскопов, даже относительно слабого увеличения, слишком велика, чтобы фотографировать объекты большой глубины. Некоторые специальные объекты микроскопов снабжены диафрагмой, которая позволяет получить хорошее разрешение объектов глубиной до 0,3 мм. Обычно глубина объекта, равная 0,1 мм, представляет предел, сверх которого применение фотографического объектива дает такие же или даже лучшие результаты, чем для объектива микроскопа.
Для съемок очень объемных предметов пе всегда подходят даже фотографические объективы, так как не все они имеют диафрагму, способную изменять относительное отверстие до достаточно малых значений. Например, ископаемый образец глубиной 80 мм при увеличении в 1 раз потребует относительного отверстия, равного f/160. При фотографировании такого крупного предмета удобнее уменьшать его изображение на негативе и увеличивать в процессе печатания, чтобы увеличить расстояние от предмета до объектива и таким образом увеличить L/d при постоянном значении относительного отверстия.
ОБЪЕКТИВЫ II КАМЕРЫ
При фотографировании ископаемых образцов применение дорогостоящих фотографических объективов совершенно необязательно. Объектив, предназначенный для обычных съемок, ценится по двум причинам: 1) большая светосила (большое относительное отверстие), 2) широкий угол поля зрения. Ни одно из этих качеств не требуется для наших целей. Как показано в предыдущем разделе, глубина резкости обратно пропорциональна значению относительного отверстия. При фотографировании ископаемых объектов мы вынуждены сильно диафрагмировать объектив, чтобы избежать искажения перспективы на снимке (см. выше). Единственное преимущество светосильного объектива — возможность получить хорошую четкость изображения предмета на матовом стекле при достаточной его яркости. Для этой цели обычно пригодны объективы с относительным отверстием f/4,5 — f/6,3. Эти объективы дают более четкое изображение предмета, чем объективы большей светосилы, задиафрагмированные до этих значений. Нужно заметить, что многие несимметричные объективы типа Тессар предназначены для определенных целей — для съемок удаленных предмете. . Когда эти объективы используются для получения увеличенных изображений мелких предметов, т. е. когда расстояние от предмета до объектива меньше, чем расстояние от объектива до пленки, объектив необходимо присоединять фронтальной линзой к камере. При работе с симметричными объективами (используемыми в фотоувеличителях) такая перестановка не требуется.
Фотографирование всех ископаемых остатков одним объективом возможно, но нежелательно. Нужно иметь по крайней мере 2 или 3 объектива с различными фокусными расстояниями. Мы рекомендуем 3 объектива с фокусными расстояниями 35, 80 и 150 мм. Требования, предъявляемые к качеству объектива с фокусным расстоянием 35 мм, довольно высоки: он должен быть анастигматом (относительное отверстие f/3,5 — f/4,5) и снабжен диафрагмой, способной изменять относительное отверстие до f/22. Можно использовать объектив от микроскопа, если он имеет ирисовую диафрагму. В качестве длиннофокусного применяется фотографический объектив с соответствующим фокусным расстоянием, если его можно задиафрагмировать до f/32 или еще лучше до f/64. Использование механизма затвора необязательно, так как
ь и е i
съемка обычно производится посредством включения и выключения источника освещения.
Если снимаемый образец расположен слишком близко к объективу, изображение исказится таким образом, что ближайшие к объективу части образца будут увеличены больше, чем удаленные. Это искажение не должно превышать 10%, что означает необходимость выдерживать расстояние между объективом и образцом приблизительно в 10 раз большее, чем глубина объекта. Ископаемые остатки глубиной 30 мм могут быть сфотографированы объективом с фокусным расстоянием 150 мм с увеличением 10; при этом величина искажения не превысит 10%. Более крупные объекты необходимо фотографировать с уменьшением па негативе.
Все вышеперечисленные объективы могут применяться на одной и той же камере, особенно если она имеет раздвижные мехи. Даже простая камера с жестким корпусом, снабженная адаптерами для объективов и кассетой, может быть приспособлена для съемок двумя объективами, например 35 и 80 мм. Можно подобрать такую длину корпуса камеры и адаптеров, которая позволит получить хорошее увеличение (например, х2 и > 8) двумя разными объективами. Если используется камера с раздвижными мехами, нежелательно фокусировать изображение путем перемещения фокальной плоскости, так как в этом случае все фотографии будут иметь разное увеличение. Фокальная плоскость должна фиксироваться в определенных местах, дающих, скажем, увеличение в 2, 3, 5 раз, а фокусировка должна осуществляться путем перемещения предмета. Для этой цели может быть использована кремальера от старого микроскопа или другого прибора с небольшим столиком для закрепления образцов.
Использование фотоувеличителя дает возможность более точно контролировать конечное увеличение. Контактная печать вынуждает фотографа выбирать окончательное увеличение уже в процессе съемки.
СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Много доводов можно привести в защиту как фотопленок, так и фотопластинок. Первые легки и прочны, одновременно можно проявить большое количество кадров. Однако эмульсионное покрытие фотопластинок более инертно к свету и лучшего качества, чем на фотопленках.
При фотографировании большинства остатков ископаемых организмов использование инертных низкочувствительных эмульсий дает лучшие результаты. Так как ископаемые образцы бесцветны, чувствительность фотоматериалов к зеленым, желтым и красным частям видимого спектра служит только помехой. К сожалению, эмульсии, ненасыщенные органическими красителями и, следовательно, воспринимающие только голубые и фиолетовые цвета, в настоящее время не используются на фотопленках. Однако эти эмульсии широко применяются на фотопластинках. Фотопластинки имеют целый ряд преимуществ: очень тонкое эмульсионное зерно, четкие границы кадра, возможность проявления при ярком красном свете и длительного хранения без видимой порчи. Высокая контрастность фотопластинок не является препятствием к их использованию. Контрастность при желании может быть всегда уменьшена путем передержки и недопроявления фотопластинки. Быстрота обработки фотопластинок — еще одно преимущество (около 40 с на 1 фотопластинку для проявления и закрепления).
В некоторых лабораториях широко применяют процесс, называемый поляроидным, при котором получают позитивный отпечаток через минуту после съемки. Кассету для поляроидного фотоматериала можно приспособить к любой камере, используемой для фотографирования ископаемых. Недостаток этого метода заключается в том, что можно получить лишь один оригинальный отпечаток и, следовательно, для получения нескольких копий необходимо производить несколько съемок.
Опыленные образцы следует укрепить в желаемом положении. В большинстве случаев это легко достигается путем закрепления их в пластилине или в подобном же материале 1 на плоской гладкой черной поверхности, которая обеспечит черный фон на отпечатке. Стеклянная пластина, окрашенная в черный цвет с обратной стороны, как раз подходит для этой цели. Фон очень важен, особенно для образцов, отделенных от вмещающей породы. Мелкие и хрупкие образцы, например окремненные трилобиты, прикрепляют каким-либо вяжущим веществом (растворимым в определенном реактиве) к острию булавки.
Так как опыленные образцы имеют неравномерное покрытие выступающих частей, их освещение должно осуществляться рассеянным, а не остро направленным светом. Можно применять две настольные лампы с матовыми лампами мощностью 100 Вт: одна освещает объект сверху, другая — под небольшим углом. Небольшая разница в расстояниях ламп до объекта обеспечивает большую освещенность сверху. Такие источники равномерного освещения, помещенные в непосредственной близости от объекта, не дают нежелательных резких теней.
У образцов, специально обработанных для фотографирования, нет блестящих поверхностей, но если по некоторым причинам надо сфотографировать образец, дающий нежелательное отражение, последнее устраняют путем поляризации света. Свет поляризуется после прохождения через поляризационный экран. Чтобы устранить нежелательное отражение с блестящих поверхностей образца, плоскость поляризации должна быть строго определенной (это достигается путем вращения экрана в плоскости до тех пор, пока блеск на поверхности образца не станет минимальным). Строго определенным должен быть и угол падения света на поверхность (угол Брюстера), который выбирается в зависимости от показателя преломления материала. Так как угол отражения равен углу падения, угол, на который отклоняется луч света при следовании от источника к предмету съемки и от него к объективу камеры, должен в 2 раза превышать угол Брюстера. Этот угол определяется экспериментальным путем.
Фокусировка осуществляется по матовому стеклу при полностью открытой диафрагме, затем объектив диафрагмируется до нужного значения. Рекомендуем делать несколько экспозиций, обычно 4, на один негатив или фотопластинку, если не используется малоформатная 35-мм пленка. Для этой цели перед кассетой с фотопластинкой или пленкой помещается непрозрачный экран, закрывающий 3/4 поля. Фокусировка производится по матовому стеклу в открытой части кассеты. Экран постепенно перемещается, открывая неэкспонированные участки фотопластинки или пленки.
СТЕРЕОФОТОГРАФИЯ
Стереофотографии уделяется большое место во многих трудах по палеонтологии. Эта область фотографии требует больше времени и тщательности по сравнению с обычной съемкой, однако не представляет особой сложности. Каждый образец фотографируется с двух точек, расположенных под небольшим углом. Отпечатки устанавливаются в одной плоскости на расстоянии 6,5 см, которое соответствует среднему расстоянию между центрами зрачков человеческого глаза. Стереограмму рассматривают или с помощью пары линз, расположенных на таком же расстоянии одна от другой, или же непосредственно.
1 Материал, который особенно хорош для этой цели, указан Фабером под названием Holdit. Он чрезвычайно липкий и не загрязняет образцы.
Существует два способа получения стереоснимков: 1) путем перемещен! образца (камера неподвижна), 2) путем перемещения камеры (образец неп движен). Готт [2] подробно описывает камеру, которая используется п] стереосъемках вторым способом. Эвитт [1] рассматривает многочисленнг преимущества стереофотографии и дает полезные советы в отношении разм щения стереограмм на фотопластинках для публикации. Леманн [4] описыва« оборудование, используемое для получения стереограмм микроископаемыз
Для получения стереоэффекта угол между двумя точками, с которы производится съемка образца, должен равняться 8—10°. Если этот уго меньше, образец на стереоснимках будет казаться менее объемным, че1 в действительности, больший же угол дает искаженный стереоэффект. Можж использовать подвижную платформу с закрепленным на ней образцом Чтобы получить нужный угол, расстояние между двумя положениями дви жущейся платформы должно равняться 14—17% расстояния между образцов и объективом, измеряемого от диафрагмы. Особое внимание нужно обратит! на равномерность освещения образца в двух положениях, так как малейшаг разница значительно ухудшает стереограмму. При размещении источника рассеянного света на значительном расстоянии от образца небольшой разницей в освещении можно пренебречь. Большое значение имеет равномерность экспозиции; кроме того, желательно производить съемку объекта на одну и ту же пленку или фотопластинку для обеспечения одинакового режима проявления обоих негативов.
ПОГРУЖЕНИЕ В ЖИДКОСТИ
При фотографировании остатки организмов могут быть погружены в определенные жидкости. Это необходимо для того, чтобы: 1) увеличить контраст между образцом и вмещающей породой; 2) устранить нежелательное отражение с блестящих поверхностей образца; 3) равномерно затемнить поверхность ископаемого образца, если она не равномерно покрыта карбонатами, окислами железа и т. д.; 4) сделать образец прозрачным для того, чтобы рассмотреть или сфотографировать внутренние детали его строения.
Результаты погружения образцов в жидкости зависят от показателя преломления среды в непосредственной близости от образца. Преимущества этого метода могут быть полностью выявлены, только когда разница в показателях преломления среды и поверхности образца будет сведена к минимуму. В качестве среды используются различные жидкости. Применяемая жидкость не должна вступать в реакцию с образцом, быть летучей, прозрачной и иметь показатель преломления, близкий к показателю преломления материала образца, обычно карбоната или кварца. В качестве сред могут использоваться вода, этиловый спирт, бесцветные минеральные масла, глицерин, ксилол и другие органические соединения. Ксилол имеет показатель преломления, близкий к показателю преломления кальцита и кварца, и является превосходной средой для погружения многих ископаемых образцов, особенно когда требуется рассмотреть и сфотографировать внутреннее строение полупрозрачного образца. Эта жидкость отличается большой способностью проникать в пористый материал.
Погружение в жидкость ископаемого образца для лучшего наблюдения или фотографирования редко дает преимущества, если ископаемое резко выделяется на фоне вмещающей породы своей формой или рельефом поверхности. Опыление таких образцов хлористым аммонием или окисью магния, как правило, является лучшим средством для достижения первых трех результатов, указанных выше. Погружение образцов в нейтральные жидкости дает лучшие результаты, если ископаемые отличаются от вмещающей породы цветом или текстурой, а не рельефом. Трудно дать точный совет в каком конкретном случае погружение образца в жидкость даст наилучшие
результаты. Исследователь может сам проделать этот эксперимент и понаблюдать, добился ли он желаемых результатов, применив этот метод.
Фотографирование образцов, погруженных в жидкости, представляет еще одно преимущество, хотя и незначительное. Известно, что тела, погруженные в жидкости, кажутся более плоскими, чем в действительности, вследствие преломления видимого света. Видимая толщина объекта t’ равняется t-п, где п — показатель преломления среды. Следовательно, разрешение деталей объекта увеличится на величину, равную квадратному корню из п. На практике это означает увеличение глубины резкости на 20—30%. Это преимущество заслуживает внимания, если нужно получить наилучшие результаты при фотографировании выпуклых микроископаемых. Конечно, в этом случае нельзя применять опыление образцов хлористым аммонием или окисью магния.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Evitt W. В., Stereophotography as a tool of the paleontologist, J. Paleontology, 23, 566—570, pl. 88, 1949.
2. Gott P. F., Procedure of simplified stereophotography of fossils, J. Paleontology, 19, 390—395, pl. 59, 9 text-figs, 1945.
3. Gutschick R. C-, Photography of Paleozoic arenaceous Foraminifera, J. Paleontology, 34, 756—762, 2 text-figs, 1960.
4. Lehmann E. P-, A. technique of stereophotomicrography for illustrations in micropaleontology, J. Paleontology, 30, 757—759, 1 text-fig.', 1956.
5. Rasetti F., Optimum conditions for the photography of fossils, J. Paleontology, 20, 514—516, 1 text-fig., 1946.
6. Whittington H. B., Photographing small fossils, J. Paleontology, 30, 756—757, 1 textfig., 1956.
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ МЕЛКИХ ИСКОПАЕМЫХ
X. Б. Уиттиштон
Музей сравнительной зоологии, Гарвардский университет
Методика, описываемая в этом разделе, была разработана в процессе попыток получить возможно лучшие фотографии трилобитов на ранней стадии их развития. Максимальные размеры этих членистоногих меньше 1 мм, их форма полусферическая или даже субсферическая, внешняя поверхность бугорчатая или изогнутая. Задача состояла в получении снимков с увеличением в 30—50 раз. Сфотографировать эти ископаемые вертикально установленной камерой непосредственно с таким увеличением невозможно, так как требуется огромное растяжение мехов при использовании объективов с фокусным расстоянием 50 мм и больше и сильное диафрагмирование объектива для получения необходимой глубины резкости. Поэтому образцы фотографировались с увеличением в 10 раз, а затем при печатании производилось увеличение до необходимых размеров — процесс, который требует высококачественного негатива с тонким эмульсионным зерном. Чтобы избежать затемнений на фотографируемой поверхности, она должна быть равномерно освещена; кроме того, необходима умеренная боковая подсветка. Очень важно, чтобы при наводке на фокус изображения средняя плоскость образца
была наиболее резкой, тогда при задиафрагмированном объективе за счет увеличения глубины резкости получается четкое изображение образца по всему полю.
Флуоресцентная кольцевая лампа (фиг. 1, Л) является идеальным источником равномерного освещения по всей поверхности объекта, а две небольшие флуоресцентные трубки (фиг. 1, Б) дают необходимую боковую подсветку . Флуоресцентные источники освещения имеют два больших преимущества: 1) дают яркое, равномерное освещение, которое позволяет точно навести на фокус, 2) не излучают тепла; поэтому с ними не только удобнее работать, но и можно применять пластилин для закрепления образцов, поскольку он не размягчается. Тепло, излучаемое лампами накаливания или другими источниками освещения, плавит пластилин и тем самым смещает объекты во время длительной экспозиции.
Предпочтительно пользоваться оборудованием, изображенным на фигуре, но могут использоваться и другие типы фотокамер и другие устройства кольцевого источ-пика освещения. Хорошие
Ф иг. 1. Использование флуоресцентных трубок.
А — кольцевая трубка; Б — две короткие трубки для боковой подсветки объекта, расположенного на подвижном столике (Д); В — металлический диск, на котором крепится кольцевая трубка; Г — опорная рама, поддерживающая кольцевой источник света.
результаты можно получить
при работе с фотокамерой типа лейка, установленной на арматуру, на которой имеются необходимых размеров мехи и зеркальная система для наводки на резкость. Все это крепится на массивном устойчивом кронштейне и основании. 35-мм пленка вполне подходит для фотографирования мелких ископаемых, а роликовая светочувствительная пленка, заключенная в кассету, более удобна, чем форматная. Зеркальная система с увеличивающим видоискателем является существенной частью установки для точной наводки на фокус. Кольцевой источник света (фиг. 1, Л) — обычная стандартная домашняя электроарматура, которая продается в магазинах электротоваров: кольцо 30 см в диаметре, 32 Вт. В центре выпуклого металлического диска (фиг. 1, В), на котором крепится кольцевая лампа, проделано отверстие диаметром приблизительно 17,5 см, а сам диск закреплен на опорной раме (фиг. 1, Г), выгнутой из малоуглеродистой стальной проволоки диаметром 0.6 см. Чтобы уменьшить вибрации осветительной системы, диск и рама закрепляются на вертикальной стойке арматуры. Если желательно иметь подвижную осветительную систему, то диск В крепится на планке, которая
перемещается по вертикальным стойкам, укрепленным на основании арматуры. Лучше перемещать фотокамеру, а осветительную систему иметь жестко закрепленной. Когда используется объектив с фокусным расстоянием 12,5 см для получения увеличенного изображения образца (до 1 — 3 диаметров), положение мехов такое, как изображено на фигуре; при использовании объектива 50 мм для увеличения до 10 диаметров объектив, укрепленный на нижнем конце мехов, опустится ниже кольца (фиг. 1, А). Необходимо использовать бленду, чтобы в поле зрения объектива попадал только свет, отраженный от фотографируемого предмета. Определенное увеличение при съемке достигается путем различного растяжения мехов, а наводка на фокус — путем вертикального перемещения столика (фиг. 1, Д), на котором укреплен объект съемки. Подвижность столика обеспечивается кремальерным устройством. Две флуоресцентные трубки по 4 Вт, обеспечивающие подсветку, заключены в футляр (фиг. 1, Б), цоколь которого ввинчивается в обыкновенный патрон. В качестве подставки можно использовать любую настольную лампу с горизонтальным расположением патрона.
Любая фотопленка, не требующая сверхдлительных экспозиций, пригодна к использованию с этим освещением.
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ МИКРОСКОПАЕМЫХ
Р. X. Бенсон
Геологический факультет Канзасского университета, Лореис
Иллюстрации широко используются в палеонтологических трудах как приложения к определениям и описаниям ископаемых, позволяя автору наглядно обосновать свои представления об изменчивости и особенностях строения исследуемого образца, показать проявления отличительных признаков каждого экземпляра. Хорошее описание ископаемого должно быть достаточно исчерпывающим, чтобы дать представление о различных частях его структуры и их относительной важности. Это же касается и хорошей иллюстрации.
Рисунок представляет собой таксономическое решение. Исследователь должен решить, какие из морфологических аспектов одного или нескольких ископаемых нужно выделить, а какие заглушить или объединить. Автор рисунка ищет пути возможно точнее отразить на нем свое впечатление и понимание формы ископаемого организма.
Рисунок субъективен: он отражает понимание палеонтологом (или художником, которым он руководит) морфологии таксона. Фотография объективна: она воспроизводит действительную форму и скульптуру поверхности микроископаемого.
В наши дни нелепо оспаривать достоинства микрофотографии. Замена фотографий рисунками в старой палеонтологической литературе была результатом как технических трудностей выполнения микрофотографии, так и данью устоявшейся традиции. Цель микрофотографии — объективно показать строение образцов. Она довольно хорошо справляется с этим, позволяя таксономисту расширить область применения рисунков для анализа и синтеза особенностей ископаемых разновидностей.
I-о и
я 1 э
» I
1 I
I
I
Цель настоящего раздела — рассмотреть некоторые из наиболее удачных методов фотографирования микроископаемых, размеры которых пе превышают размеров большинства фораминифер, остракод и конодонтов. Рассматриваются затруднения, встречающиеся при использовании стандартной аппаратуры. Особое внимание уделяется получению достаточной глубины резкости на снимке, опылению ископаемого для выявления его поверхностной структуры и освещению образца при съемке. Упор делается на практические приемы. Для рассмотрения оптических законов и теории света читатель отсылается к статье Расетти в этой книге.
ФОТОКАМЕРА
Несколько лет назад 35-мм камера, используемая в сочетании с оптической системой монокулярного микроскопа, рассматривалась как основа для микрофотографии. Мелкозернистая панхроматическая 35-мм пленка, позволявшая сделать большое количество снимков за короткое время, удовлетворяла запросы исследователей. Большое увеличение было необходимо, но с постоянным улучшением фотоматериалов и проявителей эта стадия фотографического процесса не представляла особого препятствия для получения высококачественных снимков. Окончательный размер отпечатка определялся на последнем этапе фотографического процесса. Однако существует предел увеличения негативов, за которым наступает резкое ухудшение качества изображения на отпечатках. Фотопленки форматом 6 X 9 и 9 X 12 см дают большее негативное изображение и лучшие результаты при увеличении. Кроме того, используя непрозрачный экран перед фотопленкой, можно получить 4 кадра на одном негативе. Увеличение в 2—3 раза иногда необходимо, но в этом случае зернистость эмульсии не препятствует четкой проработке
Фиг. 1. Микрофотографии различных видов фораминифер (X 20) и остракод (X 40) опыленных окисью серебра.
Снимки сделаны камерой Лейц Аристофот II; 32-мм ахроматический объектив (х4; 0,10), окуляр Гюй--генса Х15; поляроидная пленка, тип 42; осветительная система от микроскопа; иммерсионное масло, с показателем преломления 1, 51; время экспозиции 3—8 с.
Ф и г. 2. Схематическое изображение осветительной и оптической систем типичного микрофото-графического оборудования, с применением форматной планки и лю-ситового цилиндра.
Заштрихованные участки показывают путь лучей света от трех источников к светочувствительному материалу, зеркалу для наводки на фокус и к глазу наблюдателя.
микродеталей на отпечатке. В связи с возрастающим вниманием, которое уделяется освещению и композиции каждого кадра; возможность проявления нескольких негативов при одинаковых условиях представляет большое удобство для анализа отпечатков, невозможное при использовании малоформатных роликовых фотопленок.
Так как фотографирование микроископаемых позволяет решать все более глубокие задачи, исследователи перешли от 35-мм камер к широкоформатным. Одпако оптическая система сложного монокулярного микроскопа применяется и по сей день. Фотографирование микроископаемых во многом приближается сегодня к портретной фотографии. Основное усилие в области микрофотографии направлено не на решение проблем увеличения, а на улучшение осветительной техники и подготовки образцов.
Одно из интереснейших событий в фотографии — появление поляроидных светочувствительных материалов, которые были использованы для фотографирования микроископаемых, показанных на фиг. 1. Эти фотографии были сделаны за 10 с, начиная от момента съемки и кончая готовым снимком. Зернистость эмульсии неощутима на снимках. Довольно высокая контрастность может быть уменьшена специальной подсветкой. Поляроидные фотоматериалы имеют широкий диапазон светочувствительности. Фотоматериалы этого типа все шире применяются в микрофотографии.
Для получения хороших снимков в микрофотографии рекомендуете использовать следующие составные элементы оборудования (фиг. 2): 1) кас сетную фотокамеру с зеркальной системой наводки на фокус, 2) монокуляр ный микроскоп с окуляром от хб до Х15 и ахроматическим объективол с фокусным расстоянием 16—40 мм. Более подробное описание установит будет дано ниже. Вся конструкция должна крепиться на массивном основании, исключающем вибрации. Применение в самодельных микрофотографи-ческих конструкциях стандартных заводских элементов особенно желательно, так как в этом случае повышается стабильность конструкции и точность подгонки составных частей.
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Чтобы получить достаточно крупное изображение микроископаемого на снимке, необходимо увеличение в 30—100 раз. Объектив является самой
существенной частью оптической системы. Он создает и увеличивает изображение (х2— Х10), которое затем увеличивается окуляром в 10—40 раз. Для фотографирования тонких шлифов под сильным увеличением в проходящем свете используют монокулярный микроскоп с набором средних и сильных объективов. Для фотографирования пространственных непрозрачных предметов в отраженном свете требуется дополнительно набор слабых объективов.
Б связи с особенностью прохождения луча света в оптической системе (см. Расетти) чем сильнее объектив, тем меньше глубина резкости. Рельефный перепад высот образцов обычно меньше 0,3 мм и редко бывает больше 0.5 мм. Поэтому для получения достаточной глубины резкости (о диафрагме будет сказано ниже) необходимо использовать слабый объектив в сочетании с сильным окуляром. Для этих целей используются ахроматические объективы (16 мм, Х10—48 мм, Х2), так как апохроматические объективы редко бывают с фокусным расстояниехм больше 16 мм. Ахроматические объективы исправляют хроматические аберрации для двух цветов спектра (предпочтительный цвет желто-зеленый) и дают хорошие результаты в сочетании с окулярами Гюйгенса (компенсационные окуляры дают цветные ореолы). Наиболее часто применяются объективы: 22,7 мм (X 6) и 32 мм (X 4) в сочетании с Х10 — Х15 окулярами.
Ф и г. 3. Составные элементы съемной объективной муфты с фиксированной диафрагмой и люситового овсетительного столика.
Ф иг. 4. Нпжняя часть мпкрофотографпческой установки Ленц с турелью и объективами типа микрофотар, снабженными ирисовой диафрагмой.
Применение зеркала Либеркюна для фотографирования в отраженном свете.
Глубина резкости, получаемая при использовании объективов с f = = 25—30 мм без диафрагм, составляет около 0.1 мм. Глубина резкости может быть увеличена до 0,3 мм при использовании перед объективом диафрагмы (5,5 мм в диаметре с объективом Х4 и 3,2 мм в диаметре с объективом хб). Некоторые исследователи получали хорошие результаты, помещая диафрагму позади объектива. Муфта (фиг. 3) надевается па объектив и удерживает диафрагму перед объективом [3]. Отверстие диафрагмы позволяет использовать осевое разрешение объектива. Уменьшение отверстия диафрагмы увеличивает разрешение и глубину резкости до тех пор, пока дифракция света не начнет в значительной мере сказываться на разрешающей способности объектива.
При уменьшении отверстия диафрагмы и, следовательно, числовой апертуры уменьшается количество света, попадающего в окуляр, увеличиваются контрастность, плоскостность поля зрения объектива и разрешение по всему полю. Влияние на микросъемку нежелательных факторов, сопутствующих уменьшению диафрагмы, компенсируют за счет увеличения длительности экспозиции, уменьшения угла падения светового потока и обеспечения подсветки. Фурнье [3, 4] описал использование мелких диафрагм (650 мк) с довольно сильными объективами (хЮ). Большие отверстия диафрагмы в сочетании с менее сильным объективом и сильным окуляром или более длинным растяжением мехов дают лучшие результаты. Микрообъективы типа Тессар и им подобные слабые объективы не предназначены для использования в сочетании с окулярами. Увеличение и разрешающая сила этих объективов ниже, чем у объективов с диафрагмами, которые используются в сочетании с окулярами. Трибель [81 использовал объективы (фиг. 4), которые оснащены встроенной подвижной диафрагмой. Преимущество этих объективов заключается в том, что отверстие диафрагмы можно изменять в зависимости от рельефа образца. Это более удобно, чем использование целого набора диафрагм с фиксированными отверстиями.
Для получения большей глубины резкости наряду с диафрагмирован используют погружение образца в жидкость с высоким показателем прел ления. Это не только увеличивает диапазон разрешения мелких дета образца, но и служит целям лучшего его освещения. Глицерин досту. и недорог. Он не ядовит и не вступает в реакцию с веществом образц Глицерин имеет показатель преломления около 1,47, низкую летучее высокую вязкость и легко растворяется в воде или спирте. Другие прей» щества использования жидкостей будут указаны в разделе «Освещени
Виды сбоку плоских форм фотографируются легко. Фотографирован очень выпуклых, искривленных микроископаемых или ископаемых с высок! поверхностным рельефом все еще не дает четкого изображения по все! полю. Фотографирование периферийных участков раковины (спинно. и брюшного краев и т. д.) необходимо производить объективом со слабь увеличением (40 мм), а затем увеличивать полученные негативы. Иног; необходимо отретушировать снимок, чтобы выделить нечеткие элемента полученные в процессе наводки на резкость более важных деталей объекта
ОПЫЛЕНИЕ И ПОКРЫТИЕ ОБРАЗЦОВ
Раковины большинства остракод и фораминифер, а также конодонта полупрозрачные, пестрые и блестящие. Тончайшее покрытие одного цвета текстуры и плотности, нанесенное на поверхность образца, поможет выявит! особенности морфологического строения поверхности при фотографировании в отраженном свете. Тончайшая пленка, правильно нанесенная на поверхность образца, скрывает ее неровности, пестроту и является хорошей отражающей поверхностью.
Применяют несколько опыляющих материалов. При опылении хлористым аммонием можно использовать как жидкость, так и пары, получаемые в процессе возгонки кристаллов при нагревании [1, 6] (фиг. 5). К сожалению, излишки влаги в воздухе вступают в реакцию с хлористым аммонием и образуют соляную кислоту, которая заметно разрушает поверхность мелких образцов. Более того, очень трудно получить тонкое ровное опыление поверхности образцов со сложным строением. Преимущества хлористого аммония заключаются в легкости нанесения и удаления этого покрытия- Равномерное опыление, нанесенное на мелкозернистую поверхность, придает ей матовобледную окраску, которая является хорошим отражающим фактором при фотографировании.
Другое опыляющее вещество — окись магния — наносится на образец путем кратковременного помещения его в струю дыма, образующегося при сгорании магниевой ленты. Магниевая лента сгорает очень быстро, поэтому процесс опыления образцов требует особой сноровки и контроля за направлением движения образующегося дыма. Количество получаемой окиси магния с трудом поддается контролю. Влажность воздуха не влияет на качество опыления. Оно долго сохраняется на поверхности образца, не разрушая ее, и легко снимается сухой кисточкой. Окись магния не получила широкого применения для опыления ископаемых, так как очень трудно контролировать плотность покрытия и невозможно вследствие этого выявить микроструктуру поверхности.
Растительные краски применяются для покрытия поверхности образцов. Они наносятся кисточкой, и плотность покрытия может контролироваться. Могут использоваться красные или зеленые растительные краски. На ортохроматической пленке красное покрытие дает черное изображение; зеленый краситель используется при съемке ахроматическим объективом, который дает минимальное искажение в этой части спектра. Трудности, возникающие при нанесении равномерного покрытия, суживают область применения растительных красителей. В трещинах и впадинах поверхности объекта сосредото-
Ф н г. 5. Два вида, представляющие брюшную и боковую створки Craspedobolbi.no. (Mitrobeyrichia) clavata (Koi mod in) — силурийской остракоды с Готланда (X 39,5).
Образцы, опыленные хлористым аммонием, закреплены на предметном стекле целлюлоэно-ацетатным цементом; снимки сделаны модифицированной фотокамерой Лсйц Аристофот II; объектив Лейц-суммар 42 мм (11,5 с, пленка Aclox КВ 14, 24x36 мм, 14 DIN=20ASA). Бромид WSG, фотобумага 3S.X10; освещение: 2 лампы дневного света 4Вт (5 см над объектом, слева) и небольшой бумажный рефлектор (7 мм внизу справа). Фон темный, без ретуши.
чивается значительное количество красителя. Снятие краски с неровной поверхности посредством кисточки с водой также представляет иногда значительную трудность. Самое большое неудобство в применении красок заключается в предпочтительном окрашивании растительными красителями неочищенных поверхностей и поверхностей с органическими примесями. Поэтому высокие результаты при применении растительных красителей можно получить, обрабатывая только хорошо очищенные, отбеленные-образцы.
Другим методом покрытия, подобным вышеописанному, является нанесение коричневых [3] или изумрудно-зеленых [8] чернил на предварительно нагретую поверхность образцов. Этот способ целесообразно применять для образцов с большим количеством трещин, впадин, изломов, частично заполненных вмещающей породой.
Трибель [8] предложил довольно удачный метод нанесения покрытия, образующегося при обработке образцов раствором азотнокислого серебра. Этот метод широко применяется европейскими исследователями и сравнительно редко — американскими. Образец тщательно очищают, а затем нагревают, чтобы отбелить поверхность и удалить излишнюю влагу. После этого раствор будет легко впитываться образцом. Образец помещают на фильтровальную бумагу или тонкий картон и кисточкой наносят на пего 3—5%-иьш раствор азотнокислого серебра. Раствор может быть нанесен мазками или небольшими каплями, которые будут частично впитываться образцом и частично испаряться под действием лампы. В процессе подогрева поверхность образца будет становиться коричневой. Некоторые исследователи применяют более насыщенный раствор (10% или более), в этом случае равномерность покрытия труднее поддается контролю. При необходимости раствор наносят до тех пор, пока образец не приобретет темно-коричневый или черный оттенок. Иногда необходимо немного нагреть образец под электрической лампой, чтобы полностью восстановить серебро. Поверхность образца постепенно принимает металлический блеск. Процесс продолжается до тех пор, пока вся поверхность образца не покроется серебром. Иногда для того, чтобы выделить неровности на поверхности образца, желательно прервать процесс на ранней стадии, когда образец примет светло-коричневый оттенок. Однако наилучшие результаты получаются тогда, когда слой серебра равномерно покрывает всю поверхность образца. В процессе покрытия этим методом выявляется много мелких деталей поверхности, скрывавшихся ранее прозрачностью образца или его блеском. Как только поверхность образца будет покрыта серебром, можно получить тускло-серый оттенок путем повторного нагревания образца, помещенного на алюминиевую фольгу над горячим металлическим листом. На этой стадии процесса требуется высокая температура, образец необходимо переворачивать несколько раз, чтобы получить равномерное окисление. Это нагревание дает тонкое серое покрытие, очень удобное для фотографирования.
При использовании нитрата серебра часто возникают различные затруднения. Если велика насыщенность раствора, образуются крупные кристаллы серебра, скрывающие мелкие детали поверхности. Прозрачные образцы могут не впитывать раствор до тех пор, пока не будут отбелены путем нагревания. Если на поверхности образца имеется хитиновый слой, то восстановленное серебро не всегда будет равномерно покрывать поверхность образца. Поэтому предварительным нагревом следует превратить хитин в клетчатку. В этом случае может помочь повышение концентрации раствора, если строго контролировать скорость восстановления серебра под действием тепла лампы. На предварительно нагретые или естественно отбеленные хитиновые образцы легче наносить покрытие, чем на образцы с сохранившимся хитином. Однако в последнем случае качество покрытия выше. Поэтому следует проявить больше терпения при обработке хитиновых образцов. Иногда обработка
поверхности образца хлорированной водой убыстряет процесс потускнения серебряного покрытия и укорачивает время нанесения покрытия.
Можно использовать горячий металлический лист для нагрева образцов, а Трибель [8] описал и изобразил электрический нагреватель, разработанный Бекманом, который вставляется в специальную слюдяную оболочку. Этот нагреватель дает возможность нагревать образец под микроскопом. Левинсон [51 описал использование платинового диска и горелки Бунзена для нагрева образца.
Самым большим неудобством применения нитрата серебра является прочность образовавшегося покрытия. Каминг [2] предложил удалять серебро с поверхности раковин фораминифер многоразовой промывкой их в теплой воде при помешивании кисточкой. Однако вряд ли это целесообразно. Мы располагаем достаточно большим количеством микроископаемых, чтобы пожертвовать некоторыми из них.
ОСВЕЩЕНИЕ ОБРАЗЦОВ
Фотографирование в отраженном свете применяется для выявления внешней морфологии образцов. В проходящем свете фотографируются шлифы; проходящий свет используется также для выявления внутренней структуры образцов.
Фотографирование в отраженном свете. При фотографировании большинства микроископаемых применяется освещение темного поля. Это означает, что поток света направляется на поверхность образца, излишки света, не используемые непосредственно для освещения образца, свободно проникают через фоновую поверхность и не попадают в поле зрения объектива. Свет, отраженный от фоновой поверхности, не только нежелателен, но и представляет собой неконтролируемый источник освещения объекта.
Опыленный образец крепится высоко над столиком микроскопа, таким образом, чтобы на него можно было направить лучи света под разными углами. Лучи света должны проникать через основание, на котором крепится образец, и уходить из поля зрения объектива, создавая таким образом равномерный темный фон. Блеск на поверхности образца нужно свести к минимуму, а блеск на окружающих предметах по возможности уничтожить. Образец закрепляется в нужном положении с помощью клея. Застывшая поверхность клея не должна отражать свет в объектив. Луч света концентрируется на нужной поверхности или части образца, так чтобы не уменьшать желаемых затемнений на других его поверхностях.
Всем этим требованиям удовлетворяет люситовый осветительный столик (фиг. 2), состоящий из монолитного люситового цилиндра высотой 2,5 см с выемкой в одном из торцов (0,9 см в глубину), который крепится на люси-товом основании (5x7, 5x0,6 см); диаметр люситового цилиндра 1,25— 3,75 см. Образец помещается в выемку, заполненную глицерином. Показатели преломления люсита и глицерина близки, поэтому помещенный в такой цилиндр образец кажется погруженным в люсит. Несколько таких столиков с цилиндрами разных размеров обеспечат необходимый выбор для освещения образцов различной величины. Стенка люситового цилиндра служит как бы собирательной линзой, которая преломляет, направляет и концентрирует луч света на образце. Освещение образца сверху обычно не применяется, при желании оно осуществляется непосредственно через выемку.
Глицерин обладает способностью уничтожать блеск и уменьшать видимую глубину объекта. Кроме того, он достаточно вязок, чтобы удерживать образец в нужном положении. При необходимости можно использовать трагакант, люситовую или стеклянную крошку. Конвекционное перемешивание глицерина под действием теплоты, испускаемой источниками света,
пе представляет проблемы. Большой вред наносит загрязненность глицер на. поэтому следует обратить особое внимание па его хранение. Образ* помещается в глицерин с помощью маленькой кисточки. Предварителы кисточку и образец нужно смочить в воде, чтобы предотвратить образов, ние пузырьков воздуха на поверхности образца при помещении его в гл1 церии.
Наряду с осветительным столиком следует использовать 3 осветител от универсального оптического микроскопа (6,5 В, 2,75 А), которые сна£ жены конденсором, фокусирующей системой и управляются реостатом Эти осветители крепятся на горизонтальном кольце, которое охватывав основание микроскопа и может перемещаться в вертикальном направлении В осветителях используются шестивольтовые лампочки накаливания, кото рые дают узкий остронаправленный луч света. Один осветитель является основным источником света, второй — уравновешивающим, а третий используется для подсветки, обычно снизу. Для фотографирования остракод используются все 3 осветителя, для фораминифер — только два.
Лучи света направляются на образец под малыми углами, чтобы выделить рельеф поверхности. Применение глицерина, диафрагмирования и поляроидного фотоматериала увеличивает контрастность снимка. Для фотографирования образцов со значительным рельефом необходима подсветка.
В промышленности выпускаются два типа осветительных систем. Leitz Ultropak представляет собой систему призм, расположенных по окружности, которые отражают свет от единственного источника и освещают объект со всех сторон. Эта осветительная система очень удобна, хотя ее применение ограничено, так как опа установлена только на микроскопе типа Leitz Laborlux. Другая осветительная система, использованная Трибелем [8], представляет собой вогнутое зеркало с отверстием в центре (зеркало Либеркюна), которое устанавливается над образцом близ объектива и освещает образец лучом света, отраженным зеркалом микроскопа. Эта осветительная система также использует единственный источник света, но она может крепиться на универсальном кронштейне и освещать объект под разными углами.
Фурнье [3] и другие исследователи обсуждали вопросы, связанные с использованием поляризованного света, монохроматического света и мощного света, испускаемого дуговыми лампами, преимущество которых заключается соответственно в уничтожении ненужных отражений, оптических аберраций и увеличении светового потока. Однако нагромождение оборудования влечет за собой уменьшение подвижности всей системы, а вместе с тем и сводит па нет преимущества, которые она дает.
Фотографирование в проходящем свете. В короткой заметке очень трудно достаточно полно осветить все проблемы, связанные с использованием проходящего света. Шиллабер [7] написал прекрасную книгу по этому вопросу, которая дает полное представление о предмете.
Специалисты по фузулинидам разработали метод фотографирования шлифов, при котором полностью отпадает надобность в фотокамере. Шлиф помещается в фотоувеличитель и его изображение проецируется на форматную пленку, затем контактным методом печатается снимок.
Установление времени экспозиции. Кроме контроля за направлением света и освещенностью образцов, необходимо осуществлять контроль и за количеством света, попадающего на пленку. Микрофотосъемка, особенно в отраженном свете, требует длительных экспозиций. Время экспозиции зависит от величины диафрагмы, чувствительности пленки и мощности светового потока. Время экспозиции обычно устанавливается в пределах от 1 до 60 с. Чтобы избежать вибраций в преломляющей жидкости и в самой установке, время экспозиции лучше выдерживать посредством включения и выключения источника света, а не механизмом затвора камеры. Для этой цели отлично служат электрические часы, применяемые в фотолабораториях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Cooper С- L., Ammonium chloride sublimate apparatus, J. Paleontology, 9, 357—359, 1935.
2. Cummings R. II., Preparation of microfossils for photography, Micropalcontology, 2, 4, 402, 1956.
3. Fournier G., New methods and techniques in the photography of microfossiis, Micropaleontology, 2, 37—56, 1956.
4. Fuornier G., Construction of pinhole diaphragms for use in photomicrography, Micropaleontology, 3, 85—87, 1957.
5. Levinson S- A., The Triebel technique for staining ostracods, The Micropaleontologist, 5, .Ns 2, 27, 1951.
G. .Martinsson A., Ostracods of the family Beyrichiidae from the Silurian of Gotland, Geol. Inst., Univ. Uppsala, 41, 1—369, 1962.
7. Shillaber С. P., Photomicrography in theory and practice, New York, Wiley, 1—773, 1944.
8. Triebel E., Methodische und technische Fragen der Micropalaontologie, Senkenberg-Buch 19, Frankfurt, Verlag Waldemar Kramer, 47, 1947.
9. Triebel E., Freund II., Die Photographic im Dienste der Mikropalaontologie, Handuch der Mikroskopie in der Technik, 2, Mikroskopie der Bodcnschatze; T. 3, Mikroskopie in der Geologie sedhnentarer Lagerstatten (Mikropaliiontologie), 83—144, 1958.
ФОТОГРАФИРОВАНИЕ ШЛИФОВ
P. К. Дуглас
Геологическая служба CHIA, Вашингтон
Фотографирование шлифов требует соответствующих источников освещения, удовлетворительной системы наводки на фокус, объектива для получения нужного увеличения и кассеты для светочувствительного материала. Можно использовать как самодельные приспособления, так и промышленное оборудование. Выбор оборудования для фотографирования шлифов определяется особенностями этого процесса.’
ОСВЕЩЕНИЕ
Освещение шлифов для фотографирования осуществляется так же, как и освещение слайдов для изучения их под микроскопом. Для этого необходим источник света, равномерно освещающий поле зрения и дающий мощный световой поток, достаточный для фотографирования образца. Освещение небольших участков шлифа не представляет особой трудности. Для освещения шлифа непосредственно или же лучом света, отраженным от плоского зеркала, применяют стандартную лампу от микроскопа. Большинство существующих источников света не дают равномерного освещения больших участков поля. Плосковыпуклая конденсорпая линза, помещенная между источником света и шлифом — плоской стороной к шлифу,— рассеивает свет. Чем больше диаметр конденсорной линзы, тем больше площадь равномерного освещения. По возможности надо использовать копденсорную линзу в каждой осветительной системе. Диаметр липзы выбирается таким, чтобы угол рассеивания света соответствовал углу зрения объектива. Подобная конденсорпая система используется в проекторах и увеличителях и может быть приспособлена к указанным здесь целям.
Многие фотографии шлифов получены путем помещения шлифа в nei тивную рамку фотоувеличителя, а светочувствительного материала — па ет лик. Для этой цели наиболее пригоден конденсорный увеличитель, так к. диффузионный не отвечает нужным требованиям.
Если площадь освещения больше площади фотографирования, побо ный свет будет неблагоприятно сказываться па качестве снимков. Поэтол необходимо максимально приблизить площадь освещения к площади фот< графирования. Это достигается путем помещения перед шлифом диафрагмь каше или же зачернением ненужных участков шлифа. Очень удобен пабо каше с вырезами различной конфигурации. Перед экспозицией нужное каш накладывается на одну из поверхностей шлифа.
При работе с объективами, не имеющими коррекции на хроматически аберрации, рекомендуется использовать цветные фильтры. Светло-зеленьп или светло-синий фильтр можно применять почти со всеми фотопленками Эти фильтры незначительно увеличивают время экспозиции и дают возможность работать с менее дорогими объективами. Яркость освещения лучше регулировать нейтральными фильтрами, а не изменением напряжения, подаваемого на источник света.
ОПТИКА
Фотографирование шлифов производится обычными объективами по общим правилам. Любой объектив дает соотношение видимых размеров объекта и его изображения 1:1, если светочувствительный материал помещен на расстоянии двойного фокуса от объектива, или, как говорят, при двойном растяжении мехов. При увеличении растяжения мехов (расстояния между объективом и светочувствительным материалом) изображение объекта увеличивается, при уменьшении — уменьшается. Таким образом, каждый объектив можно использовать как для увеличения, так и для уменьшения; основным критерием является расстояние между объективом и фотопленкой: чем короче фокусное расстояние объектива, тем меньшее растяжение мехов требуется для получения заданного увеличения. В связи с этим для получения больших увеличений применение длиннофокусных объективов непрактично. так как в этом случае требуется слишком большое растяжение мехов.
При фотографировании шлифов проблема глубины резкости сведена к минимуму, поэтому применение короткофокусных объективов значительно не сказывается на качестве снимков (см. Расетти).
Оптика слабого увеличения. Для небольших увеличений могут использоваться обычные объективы с фокусным расстоянием 35—50 мм или же специальные объективы для съемок крупным планом. Двадцатикратное увеличение не потребует слишком большого растяжения мехов. Конечный размер снимка может быть достигнут как непосредственно объективом, так и последующим увеличением негатива. Увеличение не вносит новых деталей на снимок, наоборот, некоторые мелкие детали теряются вследствие увеличения эмульсионного зерна. Если негатив имеет мелкозернистый эмульсионный слой, возможно некоторое увеличение без видимой потери мелких деталей на снимке. Увеличение 5—7 раз является приемлемым.
Размер кадра может определять величину первоначального увеличения. Изображение объекта, увеличенного в 5 раз, может не поместиться на 35-мм пленке, поэтому, чтобы получить в конечном итоге это увеличение, надо снимать объект с увеличением в 2,5, а затем увеличивать негатив в 2 раза или же использовать кадр большего формата.
Оптика сильного увеличения. Для получения увеличений больше X 20 необходимо использовать микроскоп. Оптическая система микроскопа состоит из объектива и окуляра, который дает добавочное увеличение. По существу в оптической системе микроскопа происходят два процесса. Объектив форми
рует и первоначально увеличивает изображение предмета, а окуляр вторично увеличивает это изображение и не может привнести в пего никаких новых деталей, пе разрешенных объективом. Кроме того, окуляр компенсирует искажения объектива. Окуляр слабого увеличения и хорошего качества передает все детали предмета, разрешенные объективом; окуляры сильного увеличения во много раз увеличивают изображение образца, однако уступают в качестве проработки деталей. При использовании светочувствительных материалов зернистость эмульсионного слоя также влияет на качество снимка.
Для получения больших увеличений применяются короткофокусные объективы в сочетании с отрицательным фотографическим окуляром. При сильных увеличениях глубина резкости снижается и может быть меньше, чем толщина шлифа. Некоторые объективы снабжены диафрагмами, при помощи которых можно увеличить глубину резкости, но обычно единственным путем получения нужной глубины резкости является фотографирование шлифа с малым первоначальным увеличением при помощи объектива с большим фокусным расстоянием. Выбор окуляра зависит как от его увеличения, так и от предназначения. Наиболее полно нашим целям отвечает окуляр с «плоским полем». Для фотографирования могут использоваться стереоскопические и биологические бинокулярные микроскопы, однако легче всего приспособить для фотосъемок монокулярный микроскоп благодаря его вертикальной оптической системе. Некоторые микроскопы снабжены бинокулярами и вертикальным тубусом специально для микрофотосъемок.
ЗАТВОРЫ И ЭКСПОЗИЦИЯ
Время экспозиции выдерживается несколькими способами. В одних случаях используется механизм затвора, в других выдержка производится посредством включения и выключения источника света или же открыванием и закрыванием крышки объектива- Выбор способа экспозиции зависит от яркости освещения объектива и чувствительности эмульсионного слоя. Если используется высокочувствительный негативный материал, точные короткие выдержки можно получить только с помощью затвора. При низкочувствительных материалах применяются другие методы.
Обычно работа шторных затворов вызывает более сильные вибрации, чем работа центральных, поэтому их лучше применять при необходимости получения коротких выдержек. Центральные затворы также различаются по степени вызываемых вибраций и выбираются в соответствии с условиями съемок.
Существует несколько способов экспозиций. Простейший из них состоит во включении и выключении осветительной системы. Когда все подготовлено для съемок, общий свет выключается, открывается кадровое окно, затем на нужное время включается источник освещения объекта и после его выключения кадровое окно закрывается. В некоторых случаях комнатное освещение не влияет на время экспозиции и может быть оставлено на время съемок. Существуют также и автоматические системы для получения нужных выдержек. Некоторые из них устанавливаются на увеличителях и могут автоматически выключать общее освещение во время съемки. Есть источники света, которые требуют некоторого инерционного времени до полного включения и быстро выходят из строя при многократном включении. В таких случаях выбирают другие методы получения нужной экспозиции.
В некоторых промышленных установках для микрофотографии системы общего и экспозиционного освещения объединены и контролируются с помощью электроники. Эти установки имеют широкий диапазон выдержек. Отсутствие механического затвора полностью исключает вибрации даже при длительных выдержках.
СВЕТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
В каждом отдельном случае назначение микрофотосъемки определяй выбор светочувствительного материала. Существуют различные фотоматс риалы: фотопластинки, негативные и обратимые фотопленки, различны типы фотобумаг. Для учебных целей иногда используют негативные фоте бумаги. В качестве фотоматериалов применяют как обратимые, так и нега тпвпые фотопленки с последующим отпечатыванием снимков на фотобумагу Фотопленки различаются по формату и по зернистости эмульсионного слоя Фотопленка крупного формата легко коробится, что сказывается на резкосте снимков. В меньшей степени короблению подвержена малоформатная и роли ковая фотопленка, которая в фотокамере находится под натяжением за счет фрикциона и прижимного столика на задней крышке. Фотопластинки пе коробятся. зато они хрупкие и с ними труднее работать.
Чувствительность эмульсионного слоя фотоматериалов различна. Низко-чувствительные эмульсии имеют, как правило, более тонкую зернистость и поэтому способны воспроизводить более мелкие детали объекта. Если необходимо увеличение негатива, то следует принять во внимание зернистость эмульсионного слоя. Для контактной печати зернистость эмульсии не имеет значения.
АРМАТУРА
Хорошее оборудование для микрофотографии должно удовлетворять следующим условиям: быть жестким, универсальным и иметь удовлетворительную систему наводки на фокус. Оно должно быть по возможности массивным, чтобы прочно удерживать фотокамеру и исключать вибрации. Верхняя часть кронштейна с укрепленной па ней тяжелой фотокамерой может вибрировать независимо от основания. Эти вибрации ухудшают качество снимка. Все элементы конструкции, от осветительной системы и до кассеты, должны обладать внутренней жесткостью, чтобы ни одна деталь не имела больших люфтов, будучи установленной на место. Большинство фотоувеличителей можно приспособить для съемок; для этого необходимо снять верхний кожух увеличителя с осветительной лампой и укрепить в этом месте фотокамеру. Промышленные установки включают копировальный станок и всю необходимую оснастку.
Универсальность — существенное качество оборудования. По возможности кронштейн нужно приспособить к закреплению па нем как крупноформатных. так и малоформатных фотокамер, с мехами и без них. Кронштейн с закрепленной на нем камерой должен быть подвижным. Кремальерное устройство с механизмом фиксации является наилучшим решением обеспечения подвижности кронштейна. Вертикальный ход кронштейна должен обеспечивать свободное пространство для помещения источника света или микроскопа.
Фокусировку осуществляют различными способами: перемещением камеры относительно объекта и наоборот; продольным перемещением объектива относительно фокальной плоскости или фокальной плоскости относительно объектива. В любом случае изменение расстояния от объектива до фокальной плоскости меняет коэффициент увеличения. Если необходимо произвести съемку с определенным увеличением, фокусировка осуществляется только за счет изменения расстояния между фотокамерой и объектом. Подвижность объекта влечет за собой необходимость иметь подвижный источник света для обеспечения оптимального освещения. При фотографировании различных шлифов наводка на фокус требует незначительного изменения расстояния между шлифом и фотокамерой, поэтому некоторое изменение в качестве освещения шлифа не будет сказываться на снимке. В этом случае можно пользоваться жесткозакреплепньш источником света. При работе с малоформат
ными, легкими камерами удобнее осуществлять наводку на фокус за счет перемещения фотокамеры, а при работе с тяжелыми камерами или же с длинными мехами — за счет перемещения объекта. Для обеспечения подвижности столика с закрепленным на нем шлифом можно использовать кремальеру от микроскопа.
Кремальерное устройство должно работать плавно, без заеданий. Часто бывает очень трудно дотянуться до столика при наводке на фокус по матовому стеклу. В этом случае большую помощь окажет призма или зеркало, установленное под углом к фокальной плоскости. Дистанционная система наводки на фокус сделает этот процесс быстрым и точным. Можно использовать и систему передачи движения на столик, состоящую из шкивов ипасика.
ПРОЦЕСС ФОТОГРАФИРОВАНИЯ
Фотографирование шлифов является относительно легким процессом, так как не требует сложной системы освещения и точного расчета глубины резкости. Однако есть ряд факторов, которые значительно влияют на качество снимков. Точная юстировка вертикальных и горизонтальных элементов установки имеет большое значение для уменьшения искажений па снимке. Искажения пе могут быть уничтожены полностью, но должны быть сведены к минимуму. Фокальная плоскость должна быть строго параллельна плоскостям. Наводка на фокус осуществляется перемещением шлифа вдоль оптической оси объектива. Луч света от источника освещения должен падать на шлиф под прямым углом, вдоль оптической оси. Основной световой поток направляется па участок шлифа, который необходимо сфотографировать.
Коэффициент увеличения можно найти путем измерения в фокальной плоскости изображения линейки, помещенной на столик, а в случае невозможности непосредственного измерения — фотографированием ее вместе с объектом, с последующим измерением на негативе или на увеличенном отпечатке.
Наводку па фокус лучше всего производить по матовому стеклу. При работе с зеркальными камерами никаких дополнительных устройств, облегчающих фокусировку, не требуется. При наводке на фокус по матовому стеклу большую помощь окажет увеличительная насадка. Сначала увеличительная насадка должна быть сфокусирована на матовое стекло или на перекрестие, нанесенное на него, а затем производится точная наводка на фокус изображения. Наводка на фокус осуществляется при полностью открытой диафрагме.
Время экспозиции определяется различными способами в зависимости от наличия вспомогательных средств. Если имеется экспонометр, достаточно замерить световой поток, попадающий на пленку; во всех других случаях оптимальная экспозиция выбирается путем пробных съемок. Во время фотографирования необходимо вести запись всех исходных данных, что позволит точно воспроизвести первоначальные условия съемки. При равных условиях съемки и увеличениях время экспозиции примерно одинаково для целого ряда шлифов. Необходимы лишь незначительные поправки на цвет и толщину шлифа.
В процессе фотографирования необходимо регистрировать: степень увеличения, освещенность объекта, тип объектива, величину диафрагмы, тип пленки, время экспозиции, а также давать краткое описание объекта или его номер. В процессе практической работы исследователь приобретает навык быстро и точно определять время экспозиции. При работе с поляроидной камерой или с ее кассетой точное время экспозиции можно определить следующим образом: в кассету закладывается поляроидный фотоматериал и последовательным приоткрыванием небольших участков делается ряд экспозиций при различных выдержках. Затем выбирается нужная выдержка. Составляется таблица поправок на различную чувствительность обычных пленок.
Порядок подготовки оборудования к съемке и самого процесса фотогра фирования должен быть определенным:
1) подготовка источников освещения и фокусировка световых лучей на объекте
2) наводка на фокус изображения прп полностью открытой диафрагме;
3) кадрирование изображения;
4) диафрагмирование объектива;
5) взвод затвора (если он применяется);
Г>) установка кассеты е пленкой;
7) установка зеркала для паводки на фокус (при наличии) в нерабочее положение
8) открытие шторки кассеты (при наличии);
9) фотографирование объекта;
10) закрытие шторки кассеты;
11) снятие кассеты;
12) регистрация исходных данных.
Скопление пыли на оборудовании значительно ухудшает качество снимков, поэтому приборы надо тщательно беречь от пыли. В нерабочем положении оборудование должно находиться под полиэтиленовым чехлом или же под специальным колпаком. Перед работой приборы необходимо протереть •от пыли. Осветительную и оптическую системы нужно тщательно оберегать от тряски и ударов. Иногда необходимо иметь специальное помещение для микрофотографического оборудования.
ОПЫЛЕНИЕ ИСКОПАЕМЫХ
II. М. Кир
Национальный музей США, Вашингтон
Р. Е. Грант, Э. Л. Лохе.тъсои
Национальный музей США, Вашингтон
Детали поверхности ископаемого можно выявить, покрывая ее тончайшим слоем белого порошка. Опыленные образцы не только превосходны по качеству проработки деталей, но благодаря однообразию их тона и текстуры лучше получаются на фототаблицах.
Для лучшей проработки деталей покрытие должно быть тонким и легким. Предпочтительный цвет серый, а не белый, как мел. Слишком густое покрытие сводит на нет результаты опыления, так как опыляющий материал заполняет впадины поверхности объекта и скорее затушевывает, чем выявляет детали. Покрытие должно быть исключительно тонкозернистым: грубые зерна опыляющего материала скрывают истинные детали или, наоборот, могут создать не существующие на поверхности объекта детали.
< >бразец должен быть чистым и сухим, чтобы обеспечить равномерное оседание опыляющего материала. Пятна жира, оставшиеся на поверхности образца от прикосновения рук или пластилина, затрудняют равномерное опыление. Жир удаляют обычными органическими растворителями (ацетоном, четыреххлористым углеродом). Если поверхность образца и вмещающая порода пе различаются по цвету, образец покрывают однородной темной
краской. Для этой цели можно воспользоваться обычными чернилами для авторучки, поскольку их легко удалить раствором смеси аммиака и перекиси водорода и восстановить первоначальный цвет образца. Тушью пользоваться нельзя, так как ее почти невозможно спять с пористой вмещающей породы. Темные латексовые слепки пе нуждаются в такой обработке, и после их опыления получаются высококачественные фотографии.
Опыление лучше всего производить в местах, где нет сквозняков. Желательно удалить покрытие, как только образец будет осмотрен или сфотографирован. Хлористый аммоний иногда разрушает образцы; это вещество особенно вредно для каучуковых слепков, так как является причиной их гниения н разбухания. Хлористый аммоний растворяется в воде. Другие применяемые опыляющие вещества нерастворимы, и их нужно сдувать или удалять кисточкой.
Для опыления наиболее широко применяется хлористый аммоний [1]. Одним из методов получения хлористого аммония является взимоден-ствие соляной кислоты (IIC1) с гидроокисью аммония (Х1£4ОН) в простом, по остроумно устроенном аппарате. Отдельные колбы с НС1 и N££4O££ закрыты пробками с двумя отверстиями. Стеклянные трубочки, согнутые под прямым углом, пропущены через каждую пробку почти до дна каждой колбы. Короткая трубочка, вставленная во второе отверстие пробки, только слегка выступает из внутреннего торца пробки, а снаружи закапчивается удлиненным конусом. Колбы используются таким образом, чтобы концы длинных трубочек находились ниже уровня жидкости. Оператор дует через свободные концы длинных трубок и тем самым вытесняет находящиеся в колбах пары, которые выходят через короткие трубочки. Выходя из трубочек, эти пары соединяются и образуют сублимат хлористого аммония (NH4C1), который оседает на образце. Образец необходимо располагать на некотором расстоянии от концов трубочек, чтобы насыщенность паров в этом месте не была слишком высокой и можно было регулировать плотность покрытия.
Такое оборудование для влажной возгонки удобно в работе и позволяет получить большое количество сублимата. Покрытие, однако, очень гигроскопично и при высокой влажности делается сырым и неровным. В очень влажные дни этот метод почти бесполезен, если не нагреть образцы перед опылением. Поскольку вода препятствует образованию сублимата, аппарат перед использованием всегда должен быть сухим. Нужно применять только химически чистые реактивы и чаще их менять, чтобы в них пе успевала накапливаться влага. Нельзя проводить опыление вблизи оптических приборов; пары могут повредить оптику.
Другой метод [2, 7, 6] заключается в возгонке порошкообразного NH4Cl и затем обдувании образца полученным сублиматом. Простым и удобным приспособлением для этого является трубка из пирекса, один конец которой припаян к сферическому сосуду с отверстием на противоположной стороне. В сосуд помещают некоторое количество порошкообразного ХН4С1; порошок должен располагаться ниже уровня трубки и отверстия. Сферический сосуд нагревают над газовой горелкой или спиртовым примусом. При использовании маленькой спиртовки возникают некоторые трудности. Образующийся сублимат выдувают из сосуда через трубку на образец. Выходная трубка не должна быть длинной, так как эффективность прибора заметно снижается но мере остывания сублимата.
Преимущество сухого метода заключается в иснользовании порошка, а не коррозийных жидкостей. Покрытие, нанесенное этим методом, не столь подвержено разрушительному воздействию влаги и позволяет получить тонкозернистое покрытие. Недостаток его — необходимость иметь открытое пламя. Можно сделать более сложное устройство, обвив сосуд нихромовой спиралью и нагревая его электричеством. Для выдувания сублимата можно пользоваться резиновой грушей.
ДЛЯ :иси гься >ды. 'ПЫ-
5ла-'ра-)СО-[ие-ме-ять
1ИЙ еп-ж, 1ТЫ ым отгулы >о-ды ые ,и-ет 1И п-
эт э-гь ’Д IT
О I-i;
'.1 й л
< I
[ I [
Широко распространено опыление палеонтологических объектов окисью магния [5]. Окись магния образуется при сжигании полосок металлического магния. Полоску магния трудно зажечь обычной спичкой, но она легко воспламеняется от спиртовой или газовой горелки. Опыляемый образец держат над пламенем в струе курящейся окиси магния. Преимущество этого метода — в доступности применяемых материалов, исключительной тонкозернистости покрытия и его сопротивляемости разрушительному воздействию влаги.
Магний горит сильным ярким пламенем. Во избежание ожогов оператор должен держать образец пинцетом по крайней мере в нескольких сантиметрах от горящей полоски. Чтобы уменьшить опасность пожара, надо пользоваться только короткими полосками. Простой способ контроля за направлением движения дыма окиси магния — сжигание полоски под перевернутой воронкой, установленной на лабораторном треножнике. Окись магния выходит из носика воронки, над которым держат образец. Плотность покрытия можно регулировать длительностью обработки и изменением расстояния от образца до носика воронки.
Имеются небольшие различия в характере покрытий, полученных при помощи хлористого аммония и окиси магния. Обработка хлористым аммонием предпочтительнее для равномерного покрытия крупных объектов размером более 2 см, особенно с глубокими впадинами, в которых окись магния отлагается лишь с трудом. Однако лучше применять окись магния, если нужно выявить исключительно мелкие бороздки или другие детали такого же характера, так как она отличается большей избирательностью при отложении на выступающих частях образца.
Для опыления применяется также четырехокись сурьмы [4]. Белый дым получают путем пропускания струи воздуха через кварцевую колбу, содержащую нагретую металлическую сурьму. Нужно соблюдать осторожность. так как пары ядовиты.
Джеффордс и Миллер [3] предложили использовать распылитель для нанесения на поверхность объектов суспензии, состоящей из частиц тонкого белого порошка, взвешенных в быстросохнущей жидкости. Хорошие результаты были получены при использовании суспензии, состоящей из одной части окиси магния и 20 частей спирта. Есть сообщения, что этот метод совмещает преимущества методов, описанных выше. Направляя струю под острым углом к поверхности образца, можно получить покрытие только на одной стороне углублений, создавая таким образом впечатление светотени даже при равномерном освещении.
^СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Bassler*R. S., Bryozoa, in Moore R. C., ed., Treatise on invertebrate paleontology, pt. G, Univ. Kansas Press and Geol. Soc. America, 1953.
2. Cooper C. L., Ammonium chloride sublimate apparatus, J. Paleontology, 9, 357—359, 1935.
3. Jeffords R. M., Miller T. H., Air brush for whitening fossils and Notes on photography, J. Paleontology, 34, 275—276, pl. 39, 1960.
4. Poulsen C., Improved method for whitening fossils for study, J. Paleontology, 31, 1029, 1957.
5. Rasetti^F., Notes on techniques in invertebrate paleontology, J. Paleontology, 21, 397—
6. Sass D. B., Improved techniques for the photographing of fossils, J. Paleontology, 36, 170-176, 1 text-fig., 1962.
7. Teichert C., A simple device for coating fossils with ammonium chloride, J. Paleontology, 22, 102-104. 1 text-fig., 1948.
ПОДГОТОВКА ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ ТАБЛИЦ К ПУБЛИКАЦИИ
.4. 7*. 77 алмер
Геологическая служба США, Вашингтон
При публикации палеонтологических исследований хорошие иллюстрации имеют почти такое же большое значение, как и точное описание. Ценность многих во всех отношениях превосходных палеонтологических сообщений была значительно снижена из-за плохих иллюстраций. Серьезный подход к подготовке таблиц не только придаст блеск статье, но и позволит избежать многих технических затруднений при репродукции и публикации.
Подготавливая таблицы для публикации, автор должен узнать размеры таблиц, помещаемых журналом, в который будет направлена статья, а также характер воспроизведения, т. е. полутоновые клише (включая размер фацета) или фототипия. Многие палеонтологические журналы указывают размеры таблиц на внутренней стороне обложки. Размеры можно также получить, измерив уже опубликованные таблицы. Как размеры таблиц, так и вид. репродуцирования всегда можно узнать, написав в редакцию. Вид репродуцирования может повлиять на выбор журнала, а также имеет большое значение для подбора фотоотпечатков, использованных в таблицах.
Достоинства таблицы определяются достоинствами фотографий, из которых она составлена. Не только качество отпечатков должно быть хорошим. Необходимо также уделить достаточное внимание тому, чтобы изображаемые и описываемые объекты были правильно показаны. Для получения лучших результатов фотографии для публикации по принципу автотипии должны быть несколько более контрастными, чем обычно, а фотографии для колло-типного репродуцирования — несколько менее контрастными, чем обычно, так как контрастность слегка уменьшается при автотипии и слегка увеличивается при коллотипии. Если изображение деталей поверхности или мелких структур важно для характеристики изображаемого вида, следует убедиться, что увеличение достаточно и их можно рассматривать, не напрягая глаз. Легче всего достичь этого, отдельно увеличивая наиболее важные части образца. Степень увеличения можно указать в пояснениях к таблице или, что предпочтительнее, показать ее графически, поместив в той же степени увеличенную фотографию миллиметровой линейки или другого подходящего предмета рядом с изображением. Если объемное изображение данного вида имеет значение, как в случае трилобитов и внутренней структуры многих брахиопод и пелеципод, нужно приводить стереофотографии (см. Pacet-ти). Обычно нет необходимости приводить полные стереофотографии всех экземпляров; это может привести к дополнительным расходам в связи с увеличившимся числом таблиц. Применение стереофотографий в разумных пределах может, однако, значительно повысить ценность изображений некоторых экземпляров.
Полноценность иллюстрации также связана с количеством фотографий, посвященных одному виду. Должны быть показаны характерные экземпляры вида, экземпляры морфологически изменчивые, а также должны быть изображены крупным планом некоторые детали строения экземпляров. Но в наши дни, при высокой стоимости иллюстраций, всегда нужно задаваться вопросом: действительно ли данное изображение совершенно необходимо? Надо
»а-н-б-
1Й IT а.
ы е >
>i
I
ПОДГОТОВКА ТАБЛИЦ К ПУБЛИКАЦИИ избегать фотографий, дублирующих признаки, показанные на изобраг. ниях других экземпляров.
Чтобы облегчить компоновку таблицы и подчеркнуть характерн признаки, подлежащие изображению, готовые фотографии можно обрабат вать несколькими способами. Фотографии отдельных экземпляров, подготс ленные па черном фоне (см. Расетти), можно оставить на черном прямоугол нике и поместить на белом фоне или их можно подрезать, оконтуривая изобр женный объект (отступая на 0,3 см от его края), и поместить на черный фо Если используется черный фон, подрезанные края фотографий должны бы подкрашены черным, чтобы они не оказались заметными на таблице. Ecj. детали контура объекта не имеют решающего значения для сравнения ил определения, можно зачернить на негативе пространство вокруг изображ< ния; тогда на отпечатке оно получится на белом фоне. Зачернение, однакс нужно производить тщательно и осторожно. Изображение никогда нельз вырезать из фотографии по контуру объекта. Экземпляры, сфотографировав ные в естественной вмещающей породе, как правило, нужно оставлять на пря моугольнике, где был бы виден контакт с вмещающей породой. Если на фото графии не видны желаемые характерные признаки, лучше попробовать еде лать другую фотографию, но не ретушировать. Иногда не все детали мелки? объектов могут быть показаны в фокусе на одной фотографии. Хотя можне поместить несколько фотографий, показывающих в фокусе различные части, целостную картину можно получить, используя только те части от каждого отпечатка, которые получились в фокусе. Такой прием особенно ценен, когда в распоряжении исполнителя очень мало места.
Когда достаточное число фотографий хорошего качества подготовлено для наклейки, нужно внимательно отнестись к выбору применяемых для этого материалов. Основа таблицы должна быть достаточно жесткой, чтобы выдержать небрежное обращение и пересылку по почте, не образуя изгибов и складок. Она должна иметь поля шириной по крайней мере 3,7 см, чтобы предохранить участок, с которого будет сделана репродукция. Можно использовать как черный, так и белый фон. Как правило, рекомендуется белый фон; на черном фоне иногда очень эффектны отдельные экземпляры с неправильными или орнаментированными краями, но таблицы с черным фоном трудно репродуцировать, сохранив хорошую контрастность на фотографиях.
Фотографии могут быть прикреплены к основе различными средствами — сухими и влажными. Влажные средства, такие, как паста или клей, неудобны в том случае, если после наклейки фотографии приходится перемещать. Резиновый клей — эффективное влажное средство, но он может обесцветить отпечаток и портится со временем. Сухие средства, такие, как особая пленка, применяемая с помощью горячего утюга, или специальная двойная восковка, применяемая под давлением, обладают преимуществами — они стойко переносят хранение и их легко удалить, если придется перемонтировать изображения, не повредив и основы, и фотографии.
Последовательность расположения фотографий на таблице и их нумерация должны быть тщательно продуманы. Небрежное размещение или беспорядочная нумерация значительно умаляют ценность даже самых удачных фотографий. Как правило, все экземпляры одного вида должны быть сгруппированы на одной таблице. В монографиях, уделяющих большое внимание систематике, фотографии близких видов должны быть расположены так, чтобы их было нетрудно сравнивать. В случаях, когда хотят подчеркнуть различия описываемых видов или когда решаются вопросы биостратиграфии, предпочтительнее на таблицах размещать изображения по группам родственных видов. Если возможно, более крупные изображения надо помещать ближе к нижней части или левому краю таблицы, но нельзя жертвовать осмысленностью расположения материала ради удобства размещения фотографий.
к
Прямоугольные фотографии объектов во вмещающей породе нужно размещать так, чтобы их края были параллельны друг другу и краям таблицы. Это делается при помощи бритвенного лезвия и треугольника с прямым углом. Нужно оставить достаточно места для цифр, чтобы не возникло сомнений, к какому именно изображению они относятся. Если приводятся стереофотографии, то номер ставится у левого члена стереопары. Нумерация должна идти последовательно слева направо, начиная с верхней части таблицы. Беспорядочное расположение номеров может быть признаком необдуманного размещения фотографий на таблице. Когда большое число фотографий нескольких сходных видов должно быть показано на одной таблице, такой таблицей гораздо удобнее пользоваться, если обвести тушью группы фотографий каждого вида. Таблица станет еще нагляднее, если каждый обведенный участок обозначить буквой. Поверхность законченной таблицы следует предохранять чистым листом бумаги, прикрепленным к ее верхнему краю.
Законченная таблица должна сопровождаться объяснением, в котором приводятся следующие данные: название изображаемого объекта; номер фигуры; краткое указание на положение объекта, включая его специфические особенности (например, внутреннее строение, левая створка и т. д.); степень увеличения, номер обнажения и музейные номера каждого экземпляра. Особо указываются все голотипы, лектотипы и неотипы.
Как правило, рисунки на таблицах с фотографиями не приводят. Гораздо целесообразнее помещать их в виде текстовых рисунков; однако применяются и таблицы, составленные из одних рисунков, в особенности для изображения фораминифер. При монтировании таблиц с рисунками следует придерживаться тех же правил, что и при изготовлении фототаблиц.
ПОДГОТОВКА РИСУНКОВ
ДЛЯ ПАЛЕОНТОЛОГИЧЕСКИХ ПУБЛИКАЦИЙ
.1. Л. Айшем
Национальный музей США, Вашингтон
Техническая иллюстрация ставит целью точную передачу трехмерного объекта в виде двухмерного изображения, которое может быть репродуцировано существующими в настоящее время методами печати. Иллюстратор в основном имеет дело с контуром и тенью, и лучшей иллюстрацией будет та, в которой и то и другое сочетаются должным образом.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ рисунок
Предварительный рисунок — это контурный набросок без теней. Первоначальный грубый набросок можно получить несколькими способами. Если рисунок делается без помощи каких-либо оптических или механических приборов, то начинают с грубой обрисовки контура, опуская при этом детали. Такая обрисовка будет исходной для последующего рисунка. Она может
быть квадратом, овалом либо другой простой фигурой, обозначающей внешние границы, внутри которых будет сделан рисунок. Это также помогает правильно расположить набросок на бумаге и ограничить его до желаемых размеров. Контур изображаемого предмета будет соприкасаться с этими внешними границами в нескольких точках, в которых предмет имеет максимальную длину и ширину или образует выступ. Отмечая эти точки и последовательно соединяя их линиями, получают контур. Как только две любые точки на наброске фиксированы, остальные линии наносятся соразмерно с расстоянием между этими точками. Все другие расстояния на наброске определяются либо в кратных величинах, либо в долях указанного выше расстояния; таким образом весь набросок выдерживается в одном масштабе. Путем сравнения относительных расстояний и углов между точками на образце и рисунке набросок исправляется до тех пор, пока не будет достигнуто желаемое сходство.
Существует несколько приборов, которые используются для более быстрого и точного получения предварительного рисунка. Циркуль или циркуль-измеритель позволяет непосредственно сравнивать измерения на образце с линиями, начерченными на наброске. Циркуль-измеритель, кроме того, может обеспечить такой контроль размеров, что с его помощью можно получить заданное увеличение. Снятие набросков с помощью рисовального аппарата или калькирование фотографий помогает быстро срисовать контур и главные черты образца, вследствие чего они применяются при работе над предварительным рисунком.
Для того чтобы сохранить качество поверхпости рисовальной бумаги, на которой будет выполнена иллюстрация, рекомендуется делать первые предварительные наброски на отдельном листе бумаги. Лучшей для этой цели считается калька, поскольку все увеличивающееся число лишних линий и подчисток будет, вероятно, неизбежным на первых этапах. Каждый последующий этап начинается с калькирования наиболее удачных линий предыдущего до тех пор, пока не будет получен приемлемый результат.
Перед перенесением наброска на рисовальную бумагу может возникнуть задача увеличения рисунка до желаемых размеров. При этом следует иметь в виду следующие обстоятельства: ограничение форматом листа публикации, требуемое увеличение, возможные искажения при чрезмерном уменьшении. В большинстве случаев рекомендуется прежде всего выяснить, какого размера должна быть публикуемая иллюстрация, затем сделать рисунок размером один к одному или один к двум, с тем чтобы в типографии он был сокращен до масштаба один к трем. Подобная степень уменьшения, как правило, повышает качество иллюстрации.
Размер рисунка может быть изменен с помощью проектора, циркуля-измерителя или переносом изображения с кальки на миллиметровку с последующим изменением масштаба путем использования более крупной или мелкой сетки.
Чтобы перенести исправленный набросок на рисовальную бумагу, на обратную сторону кальки наносят слой графита с помощью карандаша твердости В или НВ, причем крошки грифеля сдувают или стряхивают. Нанесенный таким образом слой графита должен быть плотным и ровным. После этого набросок располагают в нужном месте на рисовальной бумаге лицевой стороной вверх и прижимают его во избежание смещения. Затем остроотточеиным твердым карандашом обводят набросок, перенося тем самым его линии на рисовальную бумагу с помощью графитового покрытия, Качество перенесенных таким образом линий часто приходится улучшать, обводя их карандашом В или НВ. Места, испачканные графитом, лучше всего очищаются мягкой резинкой. Предварительный рисунок, готовый для нанесения теней, должен состоять из ясных, легких линий и четко обозначенного контура.
НАНЕСЕНИЕ ТЕНЕЙ
Первое и главнейшее правило нанесения теней — внимательно смотреть на изображаемый образец. Поверхностными деталями и, возможно, некоторыми таксономическими особенностями необходимо поступаться в пользу выявления главных форм предмета, а также передачи падения света на него. Как правило, предмет освещают сверху слева. Лучше всего обрисовать сначала общую форму образца и использовать ее как основу, на которую затем наносят детали, чем сначала оттенять детали, а потом изображать общую форму.
Не следует приниматься за штриховку теней раньше, чем будет сделано не менее одного наброска, указывающего расположение и густоту теней. Набросок может быть выполнен путем накладывания куска кальки на предварительный рисунок и быстрым нанесением теней мягким карандашом, наклоненным под небольшим углом к бумаге, на которой каждое движение карандаша оставляет широкий след. На этой стадии необходимо окончательно выбрать густоту и относительную плотность теней, особенно если окончательное оттенение должно быть выполнено тушью.
При работе над окончательным рисунком его следует покрывать оберточной бумагой, оставляя непокрытыми только те части, над которыми происходит работа, а рука рисовальщика обретает большую свободу при нанесении теней.
РИСУНОК ТОЧКАМИ
На примере изображения сферы можно показать различные этапы выполнения рисунка точками. После того как сделан предварительный карандашный рисунок, контур обводится тушью (фиг. 1,«), после чего наносится грубая штриховка карандашом для выявления расположения световых бликов и теней (фиг. 1,6). Это могут быть легкие обозначения карандашом на рисунке тушью (фиг. 1,в). Поскольку в местах, где изображаются наиболее освещенные участки, бумага остается чистой, все другие части изображения следует в какой-то степени затушевать. Внутри контура проводят пунктирную линию из близко расположенных точек, соприкасающуюся с окружностью (фиг. 1). Другая линия с точками, чередующимися с точками преды
Ф и г. 1. Последовательные этапы при выполнеппп рисунка сферического объекта штриховым методом.
дущей внешней линии, наносится тушью вдоль края (фиг. 1, «). Дальнейшее нанесение точек тушью происходит при постепенном увеличении расстояния между соседними точками до тех пор, пока постепенно редеющая полоса тени пе окружит рисунок. Область наиболее густой тени перекрывается точками наиболее плотно (фиг. 1,5), после чего заполняется область тени промежуточной густоты; при этом следует продвигаться от области наиболее густой тени и завершать рисунок, постепенно нанося все удаляющиеся друг от друга точки в направлении блика света (фиг. 1,е).
Небольшие ошибки, такие, как погрешности в расположении точек или неверные движения пера при обводке линий, могут быть исправлены острой бритвой после полного высыхания туши, с соблюдением необходимой осторожности, чтобы не слишком повредить бумагу. Затем эти участки рисунка обрабатывают шлифовальной типографской резинкой. При использовании плотной рисовальной бумаги высокого качества окончательная подчистка мягкой резинкой выравнивает эти участки настолько, что на их месте можно сделать необходимые исправления. Применяются и непрозрачные белые жидкости для выведения туши; такая жидкость, наносимая на кисточку, почти мгновенно высыхает на бумаге и прекрасно выводит тушь. На типографском оттиске не будут заметны ни подчистки резинкой или жидкостью, ни те места, на которые наклеивались кусочки рисовальной бумаги с исправленными тушью деталями рисунка.
ШТРИХОВКА ЛИНИЯМИ
Вместо точек можно применять штриховку линиями. Разновидностью такого метода является нанесение линий одинаковой толщины с помощью жесткого пера. Создание той или иной степени контрастности достигается либо путем изменения расстояния между линиями, либо их резким обрывом (фиг. 2, б). Другой способ предусматривает работу мягким пером, позволяющим менять толщину линий. Линейная штриховка занимает меньше времени, чем точечная, но требует большей степени подготовленности, так как длина, толщина, изгиб и направление каждой линии влияют на качество всей иллюстрации. На фиг. 2, а для сравнения показан и рисунок, выполненный точечным методом.
ГРАВИРОВАЛЬНЫЙ КАРТОН
Гравировальный картон представляет собой рисовальную бумагу, одна сторона которой покрыта тонким слоем мела. Если эту поверхность покрыть чернилами и дать им высохнуть, то после этого любым острым инструментом, например лезвием острого ножа, можно процарапать тонкие белые
Ф п г. 2. Примеры различных видов штриховки с использованием пера и туши.
Ф п г. 3. Последовательные этапы прп выполнении иллюстрации на гравировальном картоне.
линии. Имеющиеся в продаже гравировальные ножи похожи на лезвия, используемые при изготовлении макетов. Из-за хрупкости рабочей поверхности гравировальный картон требует осторожного обращения, при работе его следует класть на тяжелую подставку. Хотя мелованная поверхность и хорошо впитывает чернила, она требует большего по сравнению с обычной бумагой времени высыхания.
Контур рисунка обводится на гравировальном картоне чернилами (фиг. 3, а) или тушью, после чего области наиболее интенсивной тени дважды покрываются тушью с помощью собольей кисточки. Когда тутпь полностью высохнет, сквозь нее процарапываются белые линии (фиг. 3, в), главным образом для выявления формы предмета, в данном случае вдоль оси позвонка дикой свиньи. Для выявления различий в густоте темных тонов меняют расстояние между белыми линиями и их ширину. Границы затушеванных областей смягчают путем их расширения точками или линиями, наносимыми пером. Таким же путем изображают области более светлых теней (фиг. 3, г). Данный метод является наиболее практичным при изготовлении текстовых рисунков, он не требует таких значительных затрат времени, как при густом нанесении точек на больших пространствах.
КАРТОН ДЛЯ ^ТОЧЕЧНЫХ РИСУНКОВ
Такой картон — рисовальная бумага, рабочая поверхность которой сплошь покрыта маленькими, близко расположенными бугорками. Если на его поверхности прочертить линию литографическим или химическим карандашом, то при пристальном рассмотрении можно заметить, что полученная линия состоит из мельчайших черных точек в тех местах, где черная паста карандаша прилипла к бугоркам поверхности бумаги.
Рисунок начинается с обрисовывания тушью контура и главных деталей тонким пером; затем наносятся тени, причем различная степень густоты достигается изменением нажима карандаша. Таким образом могут быть быстро заштрихованы большие участки, вся процедура не так трудна и утомительна, как при точечной технике. Рисунок может быть отпечатан, и оттиск в этом случае будет выглядеть как рисунок, выполненный обычным точечным методом (тушью). Можно использовать и пунктирный картон с мелованной поверхностью; здесь, как и на гравировальном картоне, после затушевки рисунка можно процарапать белые линии. Это свойство делает такой картон особенно удобным в тех случаях, когда необходимо выявить различные швы, шипы, иглы и другие детали поверхности в наиболее затененных частях рисунка.
При тушевке рисунка наиболее темные участки могут быть покрыты тушью и просветлены после ее высыхания путем снятия туши с бугорков. В результате этой операции образуется область белых точек на черном фоне, т. е. получается промежуточная по тону область между черной, сплошь залитой тушью, и черными точками, нанесенными угольным карандашом.
ОТБЕЛИВАНИЕ ПОКРЫТЫХ ТУШЬЮ ФОТОГРАФИИ
Текстовой рисунок можно изготовить по фотографии. Такой рисунок можно получить, обрисовав тушью фотографию с последующим удалением фотоизображения химическим отбеливанием. Фотография обрисовывается тушью с помощью жесткого плакатного пера, что обеспечивает постоянную толщину линий. Для отбеливания необходимо иметь три раствора: два из них — исходные растворы, которые следует разводить и смешивать перед использованием; третьим раствором является обычный фотофиксаж, приготовляемый согласно прилагаемой к нему заводской инструкции по закреплению фотобумаги.
Первый исходный раствор получается разведением 49 г марганцовокислого калия в 910 г воды; второй — раствор 28 г серной кислоты в 910 г воды. Фотография отбеливается в смеси 28 г исходного раствора марганцовокислого калия с 57 г исходного раствора кислоты, разбавленной 1820 г воды. Каждая из исходных частей раствора может храниться очень долго, но как только они смешаны и разведены, образующийся при этом отбеливающий раствор должен немедленно использоваться. При погружении отпечатка в отбеливающий раствор фотоизображение исчезает, а сам отпечаток желтеет, дальнейшая обработка в фиксаже уничтожает желтизну. Отпечаток выдерживают в каждом растворе до тех пор, пока не закончится желаемое воздействие. Когда отпечаток полностью отбелен, его помещают в проточную воду для удаления остатков фиксажа. После такого промывания отпечаток сушат и разглаживают.
Несмотря на то что существует несколько методов отбеливания, использующих различные химические составы, рассмотренный выше метод предпочтительнее, так как он отличается быстротой и доступностью химикалий.
ТУШЕВКА КАРАНДАШОМ
Рассматривая вопрос о рисунках, выполненных карандащом, следует особо остановиться на используемых материалах. Необходимо брать двух-или трехслойную рисовальную бумагу или картон с достаточно гладкой, но не глянцевой поверхностью. Из имеющегося в наличии ассортимента карандашей для данных методов карандаши тверже 2Н и мягче 4В оказываются малопригодными. Лучше всего начать с выбора одного из четырех видов 2Н, В, 2В и 4В. Чаще используются наиболее мягкие - 2В и 4В; необходимое количество карандашей должно подбираться пропорционально их мягкости. Для облегчения карандашной тушевки необходимо обзавестись растушевками — маленькими цилиндриками, скрученными из кусочков грубой волнистой бумаги в виде узкого конуса с заостренным концом. Не обойтись и без мягкой резинки (это должна быть неабразивцая резинка), которой можно придавать желаемую форму для стирания как тонких линий, так и больших поверхностей.
Первый шаг при нанесении теней по этому методу — наметить на рисунке затенение области с помощью растушевки с нанесенным на нее графитом. Растушевка покрывается графитом путем растирания проведенных карандашом 4В на клочке бумаги жирных линий. При работе с новой растушевкой ее конец следует заострить бритвой, что приводит к обнажению волокон, улучшающему прилипание графита. Затеняемые области обозначаются
быстро и ровпо косвенным переносом графита на рисунок, поскольку графит, нанесенный таким образом, легко удаляется резинкой, что облегчает исправления и подчистки.
Мягкими карандашами затемняют участки, обработанные растушевкой, •с целью усиления густоты теней. Участки, затемненные таким образом, должны быть чуть менее интенсивными, чем на окончательном рисунке, так как при употреблении растушевки границы затеняемых областей расширятся. Чтобы отдельные штрихи карандаша пе были различимы на окончательном рисунке, для сглаживания карандашных линий снова прибегают к растушевке. Как и при других методах штриховки, необходимо сводить к минимуму нарушение фактуры используемой бумаги, отрицательно влияющее на изображение. Назначением рисунка должна быть не художественная сторона, а стремление к строгому сходству с изображаемым предметом. Нарушение поверхностного слоя бумаги может быть принято за поверхностную деталь изображаемого образца.
На более светлой стороне рисунка для выявления деталей и изображения теней используются более твердые карандаши. На темной стороне детали изображаются более мягкими карандашами и предполагается, что второй источник освещения находится ниже справа. Если требуется сильно просветлить небольшой участок, уже покрытый густой штриховкой, для изображения еще нескольких важных особенностей, прибегают к твердой резинке (для стирания машинописи) такого сорта, чтобы ее можно было заточить в карандашной точилке. Поскольку такие резинки содержат абразивы, пользоваться ими нужно с осторожностью. Детали темной части образца должны быть менее отчетливыми. Глаз как бы «угадывает» мелкие детали, погруженные в тень, ибо наличие большого числа деталей в теневых частях уменьшает впечатление от общей формы предмета и приводит к тому, что иллюстрация выглядит плоской.
РЕТУШИРОВАНИЕ ФОТОГРАФИЙ
Если в качестве иллюстраций используются фотоснимки, то иногда возникает необходимость ретуширования отпечатков для выделения тех или иных деталей и изменения расположения теней. Некоторые авторы неодобрительно относятся к ретушированным фотоснимкам и отказываются от такого вида иллюстраций, однако это свое неодобрение они не распространяют на подробное описание в тексте того, что могло бы быть передано графически при помощи ретушированных фотографий. Во многих случаях перетушированные фотографии мало что дают для публикации, тогда как даже небольшие усилия, связанные с ретушированием, сделают те же фотоснимки полезным приложением к тексту.
Лучше всего если отпечаток сделан на бумаге для документальных снимков или на какой-либо другой матовой бумаге. Если это все же глянцевый отпечаток, необходимо удалить глянец, стирая его мелким абразивом. Для этой цели продаются специальные порошки, но тот же результат можно получить стиранием грубой резин-кой или тампоном с обычным хозяйственным порошком (чистолем), который удаляет глянец, не оставляя на поверхности больших царапин.
Для технического иллюстрирования используют и многие другие средства и методы, но они требуют наличия либо большего опыта, либо определенных способностей у исполнителя для гарантии положительных результатов. В то же время большинство, если не все требования, предъявляемые к иллюстрированию палеонтологических публикаций, могут быть удовлетворены при использовании рассмотренных здесь методов.
предметный указатель
Агар 231, 334
Алмазный наконечник Лентца 16
Анализ масс-спектрометрический 313
— минералов, использующий поглощение рентгеновских лучей 311
— радиоактивационный 314
— спектрохчмическпй 307, 308
— химический весовой 304
— — объемный 304
— — подготовка ископаемых 322
— — — современных раковин 323
Атомная абсорбционная спектрометрия 306
Ахроматические объективы 210
Брахиоподы 49
— метод прокаливания 187
— — серийного шлифования 188, 189
— методика снятия целлюлозных пленок 190—192
Бранхноноды 83, 181
Вакуумный испаритель 17, 18
— нагреватель 232
— насос 223, 249
Впбропнструмеит 35, 65. 66, 71, 119, 169, 236
Внутреннее строение брахиопод 185
— — губок 35, 36, 38
— — кораллов 42
— — фораминифер 285
Воздушно-абразивный аппарат 71. 104, 241
Воздушный колокол 37, 288
Воск зубоврачебный 57
— пчелиный 326
Выборка нолувероятностпая 132
— простая случайная 124
Выборки вид 129
Гастроподы 53, 141
Гексаметафосфат натрия (кальгон) 16
Глубина резкости изображения 352, 363, 364
Головоногие моллюски 57. 141
Граптолиты 95
— закрепление 97
— обезвоживание 97
— осветление 97
Губки 33
Дезинтеграция
— кальгоном 16
— перекисью водорода 19, 26
— прокаливанием 186
Декантация см. отмывка
Диапозитивы из пленок 200
Диатомеи, приготовление препаратов 243
Диски полировальные кожаные 250
— шлифовальные 55, 66, 202
— — абразивные 66, 268
— — алмазные 66, 228
— — карборундовые 228
— — металлические с алмазной пылью 66
— — пластмассовые 189, 249, 351
— — установка 250
Драга 150
Зеркало Либеркюна 369
Зеркальная камера с однолинзовым объективом 302
изготовление парных шлифов 207
— пленок для большого увеличения 209
— серий шлифов 35
— серийных пришлпфовок 185, 186
— срезов микротомом 98
— ультратонких шлифов 210
— шлифов для большого увеличения 209
Иглокожие 61
Иглы препаровочные 35, 36, 55, 63
Инструмент зубоврачебный 36, 169
— — бормашина 35, 322
— — боры 55
Источники ультрафиолетового излучения 301
Камера Дебая — Шерера 310
Камеры для хранения микроископаемых
22, 26, 351
Картон гравировальный 383
— для точечных рисунков 384
Кислота азотная 97
— муравьиная 35, 64, 71, 96, 253, 254
— плавиковая 35, 71, 97, 140, 252, 254, 255, 258
— соляная 35, 64, 65, 71, 252, 255
— уксусная 35, 64, 71, 254
Клей альвар 35, 37, 72, 108, 139, 243
— амброид 65, 108
— ацетплцеллюлозный 215
— бальзам канадский 49
— гуммиарабик 21, 108, 302
— дако 72, 108, 138
— коллодий ИЗ
— крилон 135, 138
— лейксайд 70, 97, 205, 286
— нитроцеллюлоза 72
— пер маунт 48
Клей трагакант 23, 26, 40, 97, 139, 216, 244
— шеллак 108, ИЗ, 135, 138
Кокколиты 15, 17, 278, 280, 281
Конодонты 87
— магнитное разделение 233
Кораллы 41
Красители 302
Лампы газортутные высокого давления 301
Латекс 327
— жидкий 57
— красный 71
— силиконовый 57
— черный 96
Латексные отпечатки 71
— слепки 51
Магнитное разделение конодонтов 233
— — фораминифер 27
Магнитный сепаратор 233, 234
Манипулятор механический 243
Мацерация растений 119
— членистоногих 71
Металлы легкоплавкие 339
Метод анализа качественный микрохимический 305
— — — — контактная печать 305
— — дифрактометрия рентгеновская 310
— — — — порошковая 310
— — колориметрический 305
— — спектрография оптическая эмиссионная 307, 309
-------рентгеновская флуоресцентная 312
— — спектрофотометрия атомная абсорбционная 306
— — фотометрия пламенная 306
— микроанализа рентгеновский электроннолучевым зондированием 312
Методика измерения губок 39
— — остракод 82
Мпкроотпечаткп на ацетатной пленке 339
Микропроектор 277
Микроскоп бинокулярный 37, 40, 65
— медицинский 246
— монокулярный 361, 363
— Паркера — Лэпворта 192
— петрографический 38, 209, 210
— полевой Кука — Макартура 11
— стереоскопический 71, 300
— фазово-контрастный 209, 212, 214
— флуоресцентный 301, 302
— электронный 278, 285
Мпкрорентгенография контактная 275
— точечно-проекппонпая 276
Микроскопия рентгеновская 274, 275
— фазово-контрастная 209
— флуоресцентная 300
— электронная 17, 18, 278, 285
Микрофотографии электронные 17, 280,
281, 287, 288, 290
Молотки геологические 136, 160
Мшанки 45
Нанофоссилии 15, 16, 17, 278
Обработка кислотная 252
— — брахиопод беззамковых 253
— — граптолитов 97
— — губок 36
— — известняков 65
— — ископаемых при ультрафиолетовом освещении 297
— — конодонтов 253, 254
— — мнкропскопаемых 257
— — мшанок 255
— — остракод 77, 255
— — радиолярий 20
— — рыб 103
— — фораминифер 255
— — членистоногих 71
Объективы для фотографирования ископаемых 354, 355, 363, 371
— апохроматические 210
Окрашивание карбонатных минералов 305
— остракод 81
— фораминифер 28
Опробование бороздовое 91
— вертикальное 130
— вложенное или иерархическое 129
— гнездовое 130
— групповое 128
— пачками 124
— площадное 130
— поисковое 123, 124
— послойное 91, 128, 130
— простое случайное 125
— систематическое
— статистическое 123, 124
Оптическая эмиссионная спектрография 307
— — — с помощью лазера (мазера) 309 Оптическое разрешение 352, 353, 363, 365 Опыление ископаемых 66, 81, 377
— окисью магния 66, 81, 365, 377
— хлорпстым аммонием 39, 66, 81, 365, 376
— четырехокпсью сурьмы 377
Освещение образцов для фотографирования 356, 368
Остракоды 73, 816
Отбеливание фотографий 385
Отбор мелких ископаемых 222, 223, 258
— мпкропскопаемых вакуумным насосом 223, 224, 225, 226
— остракод 79
— отолитов ИЗ
— фораминифер 26, 229. 230, 231
Отмывка мелких позвоночных 171—175
— нанофоссилии 16
— остракод 77
— фораминифер 25, 221
Отмывочный ящик 177
Отолиты 112
Оттенение нлатино-палладиевым сплавом 288
Палеоэкологические наблюдения 41
Пелециподы 53, 140
Пламенная фотометрия 306
Пленки ацетатные 32, 56, 212, 214, 284, 28 6
— ацетплцеллюлозиые 216
— латексные 57, 96
— металло-углеродные 289
— методика снятия 195
Пленки парлодиоионые 98
— целлюлозные 190
Подготовка препаратов диатомей 243
— — ианопланктона 17
— — радиолярий
Подложка 18
Поляризация света 356
Популяция выборочная 130, 132
— целевая 130, 132
Поршневая грунтовая трубка 150
Препарирование воздушно-абразивным аппаратом 241
— гастропод 55
— граптолитов 95, 254
— губок 34
— иглокожих 63
— мелких беспозвоночных 222
— механическое 35, 63, 64, 65
— напопланктоиа 16
— на ацетилцеллюлозпых пленках 214
— окаменелостей 144
— остракод 75
— пелеципод 55
— рыб 103
— трилобитов 64
— фораминифер 218
— химическое 34, 64, 71. 252, 260
— членистоногих 70, 71
Прибор для шлифования микропскопае-мых 202
— для распиловки фораминифер 208
— Крофта для параллельного шлифования
98, 189, 190
Пришлпфовка см. шлифование
Пробы бороздовые 129
— точечные 129
Проматывание микроиекопаемых 232
Простая фоторисовальпая установка 192, 193
Радиолярии 18
Разрешающая сила оптических систем 352
Рандомизация 123
Растворитель ацетон 57, 108, 375
— вода 108
— глифталевый 206
— ксилол 48
— спирт 108, 324
— толуол 48
— четыреххлористый углерод 375
Растения 114
Рентгеновская аппаратура 262
Рентгеновских изображений чтение 273
Рентгенографические методы 261
— — для исследования внутренних структур 265
— — для исследовательских целей 265
— — стереоскопические 265, 266
Реплики ацетатные 287
— металло-углеродные 289
— пленочные 210, 212
— угольные 17, 18. 279. 284
Рисовальный аппарат 38. 99
Рисунки граптолитов 98
— губок 38
— нанесение теней 382
— остракод 80
— подготовка к публикации 380
— предварительные 380
Рисунки точками 382
— тушевка карандашом 385
— фораминифер 220
Роботы 155
Рыбы 99
Сбор брахиопод 50, 52, 147
— гастропод 53, 54, 141, 147
— головоногих 57
— граптолитов 94
— губок 95
— иглокожих 64, 148
— ископаемых в трещинах 178
— — из осадочных пород 134
— — из неконсолидированных осадков 138
— — конодонтов 90, 91, 92
— кораллов 42
— мелких позвоночных 170
— мшанок 46, 147
— образцов конодонтов 90
— — нанофоссилий 15, 16
— — остракод 74, 148
— — отолитов ИЗ, 154
— — под водой 154
— — фораминифер 24, 146
— окаменелостей в конкрециях 156
— — в метаморфических породах 142
— — па тропических островах 145
— пелеципод 53, 54, 140, 147
— раков 148, 254
— растений 117
— рыб 101
— угольных почек 169
— четвероногих 107
— ядер и отпечатков 167
— янтаря 164
Светочувствительные материалы 355, 373
— — поляроидные 362
Сита для отмывки 172, 253
Слепки и отпечатки 325
— — гальванопластические 344
— — гастропод 56, 57
— — из агара 334
— — из вппамолда 329
— — из винплитовых смол 343
• — — из гипса 328
— — пз глины гончарной 326
— — — — пластической 326
— — из желатина 334
— — из клея 334
— — из корогела 329
— — из латекса 327
— — из меди 349
— — пз папье-маше 337
— — из парафина 326
— — из пенополиуретанов 335
— — из пластифлекса 329
— — из поливинилхлорида 329
— — из поливинилхлорида с дибутилфталатом 332
— — из полисульфидной резины 333
— — из силиконовой резины 332
— — из сплавов с низкой температурой плавления 339
— — из эпоксидных смол 338
— — кораллов 45
— — пелеципод 56, 57
— — членистоногих 71
Смола акриловая 37
— закрепляющая 282
— метилметакрилатная 211
— полпмерпзоваппая 36
— связующая 72
— термореактивпая 36
Сохранность губок 33, 36
— кораллов 44
— хитина членистоногих 67
Среда закрепляющая 206, 210
— — бальзам канадский 38, 48, 97, 206, 244, 302
— — бпопласт 343
— — желатин 302
— — кастолпт 343
— — кларит 206
— — коллодий ИЗ
— — парафин 35, 98
- - — пермаупт 48
— — никколит 206
— — смола эпоксидная 206, 210
— — шеллак ИЗ
— консервирующая 16, 17, 21
— — кедакс 16, 17
— — трагакант 40
— пропитывающая альвар 325
— — бпопласт 343
— — кастолит 343
— — резольная смола (бакелит) 342
Статистическая модель опробования 129
Стереофотографии 36, 38, 39, 289, 356, 378
Термолюминесценция 307
— кривая свечения 307
Техника облучения 263
Трилобиты 64
Триммер 65, 71, 239
Угольные почки 157, 169, 195
Ультразвук 48 , 63, 169
— очистка остракод 79
Ультразвуковой вибратор 35
Фораминиферы крупные 29, 207, 219
— планктонные 276
— мпкрорентгеноскопия 276
— микроскопия электронная 285
— фотографирование 361
Фотографирование в инфракрасных лучах 294
— — — — граптолитов 98, 293
— в отраженном свете 368
— в поле 137
Фотографирование в проходящем свете 369
— в рентгеновских лучах 262
— в ультрафиолетовых лучах 72, 106, 296
— — — — раков 301
— граптолитов 98, 99
— губок 38
— мелких ископаемых 358
— микроисконаемых 360
— одновременно со шлифованием 190
— освещение образцов 356, 368
— рыб 106, 267, 298
— установка образцов 356
— членистоногих 72
— шлифов 369, 370, 375
Фотокамеры 354, 355, 361, 363
Фотопленки рентгеновские 264
— — обработка 264
Целевой отбор 123, 124
Центрифуга 229
Центрифугирование панофоссилии 16, 17 — фораминифер 229, 230, 231
Четвероногие 107
Членистоногие с хитиновым панцирем 67
Шлифование брахиопод 185
— губок 35, 36, 37
— кораллов 43, 44, 45
— крупных фораминифер 207, 208, 219
— мшанок 48
Шприц 223
Штриховка линиями 383
Экспозиция при фотографировании 372, 374
Электронная микроскопия нанофоссилии 17 — — известняков 278, 279 — — кокколитов 279 — — фораминифер 285
Эрлифт 153
Ядра и отпечатки 167
— — — брахиопод 51
Янтарь 164
— заключение в пластик 249
— обработка 246, 247
— погружение в иммерсионную жидкость 250
— полировка 250
— шлифовка 250
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . . ................................................... £>
Из предисловия редакторов английского издания . ........................ И
Часть I
ОБЩАЯ МЕТОДИКА И ПРИЕМЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ОСНОВНЫХ ГРУПП ИСКОПАЕМЫХ ОРГАНИЗМОВ
В. В. Хей. Известковый нанопланктон ... .......................... 15
Б. Г. Бёрма. Радиолярии ........................... ... ............ 18
Р. Тодд. Д. Лоу, Д. Ф. Мелло. Мелкие фораминиферы . ................. 24
Р. К. Дуглас. Крупные фораминиферы ................................... 29
Р. М. Финке. Губки..................................................... 33
В. А. Оливер мл. Кораллы (на примере палеозойских форм)............... 41
Д. Р. П. Филлипс-Росс, Ч. А. Росс. Мшанки ..................... .... 45
Д. Т. Датро мл. Брахиоподы............................................. 49
Н. Ф. Соол, 9. Л. Похельсон, 9. Г. Кауфман. Гастроподы и пелециподы .... 53
Р. Г. Флауэр. Головоногие моллюски (на примере раннепалеозойских форм) . . 57
Дж. У. Дарем. Иглокожие ...................................... ... 61
Ф. Pacemmu, А. Р. Палмер. Трилобиты . . .............. . . . 64
Г. К. Брукс. Членистоногие с хитиновым панцирем........................ 67
И. Г Зон, УК. М. Бердан, Р. 9. Пек. Остракоды.......................... 73
П. Тэш. Бранхпоподы.................................................... 83
Ч. Коллинсон. Конодонты................................................ 87
В. Б. Берри. Граптолиты........................................... . . 94
Б. Шэффер. Рыбы........................................................ 99
Н. Хоттон III. Четвероногие . . ................................... 107
Д. Л. Фриццел. Отолиты.............................................. 112
9. Дорф. Растения: мезозойские и кайнозойские формы .... ... 114
Часть II
ОПИСАНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ МЕТОДОВ
Раздел А. Методика сбора ископаемых
У. К. Крамбейн. Опробование в палеонтологии........................... 123
Д. У. Фишер. Сбор ископаемых из осадочных пород....................... 134
Н. Ф. Соол. Сбор ископаемых из неконсолидированных осадков........ . 138
Р. Б. Ньюмэн. Сбор окаменелостей в метаморфических породах............ 142
Г. С. Лэдд. Сбор окаменелостей на тропических островах Тихого океана 145
X. К. Брукс. Сбор палеонтологических образцов под водой............... 149
9. Г. Кауфман. Сбор окаменелостей в конкрециях и сходных сними образованиях 156
Р. Л. Лангенгейм мл. Сбор янтаря в палеонтологических целях.......... 164
Р. М. Линслей. Сбор ядер и отпечатков ископаемых............. ...... 167
С. Г. Мамэй. Сбор угольных почек...................................... 169
М. К. Маккенна. Сбор остатков мелких позвоночных посредством отмывки и просеивания . ............................ . .................. . . . . . 170
К. А. Кермак. Сбор ископаемых в трещинах.............................. 178
П. Тэш. Бпофацпальный подход к сбору остатков наземных организмов . . 181
Раздел Б. Механические методы препарирования
Д. В. Эгер. Изготовление серийных шлифов и пришлифовок................ 185
В. II. Стюарт, Т. Н. Тейлор. Методика снятия пленок................... 195
3. М. Арнольд. Усовершенствованное оборудование для шлифования микроископаемых ................................................................ 120
392
СОДЕРЖАНИЕ
К. II. Сакс мл. Изготовление парных шлифов раковин крупных фораминифер
С. Хондзо, А. Г. Фишер. Изготовление шлифов и пленок для изучения под большим увеличением с использованием фазово-контрастной микроскопии
А. Мартипссон. Препарирование отдельных микропскопаемых на целлюлозных ацетатных пленках . ...........................................
Ж. Гофкер. Методы изучения и препарирования фораминифер .
Дж. У. Кениг. Препарирование и отбор мелких ископаемых
Э. Г. Стайнмейер. Устройство для отбора микропскопаемых с помощью шприца и вакуумного насоса...............................................
Р. А. Лееандоески. Установка абразивных дисков . . . ........... :
3. М. Арнольд. Центрифуга как прибор для отбора фораминифер .... 1
3. М. Арнольд. Вакуумный нагреватель для пропитывания микропскопаемых !
В. Э. Доу. Магнитное разделение конодонтов........... ................. 2
Р. А. Робинсон. Применение виброинструмента для механического препарирования ископаемых ..................................................... 2
А'. Г. Ронке. Триммеры................................................. 2
Г. Ф. Штюкер, М. Дж. Галуша, М. К. Маккенна. Препарирование мелких окаменелостей при помощи миниатюрного воздушно-абразивного аппарата . 2
В. В. Уорнардт. Механический манипулятор для приготовления препаратов с диатомеями ............................................................ 2
Р. Л. Лэнгстон. Изучение ископаемых в янтаре . ................ 2
Раздел В. Химические методы препарирования
Г. А. Купер, X. Б. Уиттингтон. Использование кислот при препарировании ископаемых ............................................................. 2
Д. М. III опф. Методика выделения мелких кислотоустойчивых ископаемых из обычно нерастворимого остатка.......................................... 2.
Раздел Г. Применение излучений различного типа
Р. Цаигерл. Рентгенографические методы................................. 2(
К. Хупер. Рентгеноскопия микропскопаемых............................... 2'.
С. Хондзо. А. Г. Фишер. Палеонтологические исследования известняков с помощью электронного микроскопа............................................ 21
Д. Кринслей, А. Би. Внутреннее строение раковин фораминифер под электронным микроскопом........................................................ 28
В. Д. Я. Рольф. Применение инфракрасных лучей.......................... 2£
Б. Д. Я. Рольф. Применение ультрафиолетовых лучей...................... 2S
К. Хупер. Применение аналитических методов к исследованию ископаемого материала ............................................................. 30
Дж. Р. Додд. Подготовка остатков ископаемых организмов и современных раковин для химического анализа............................................ 32
Раздел Д. Изготовление слепков и отпечатков
Дж. К. Ригби, Д. Л. Кларк. Слепки и отпечатки.......................... 32!
Р. Цангерл. Гальванопластическое воспроизведение окаменелостей......... 34'
3. М. Арнольд. Применение пластиков в палеонтологии.................... 35(
Раздел Е. Иллюстрации
Ф. Расетти. Фотографирование ископаемых................................ 352
X. Б. Уиттингтон. Фотографирование мелких ископаемых .................. 358
Р. X. Бенсон. Фотографирование микропскопаемых ....................... 36С
Р. К. Дуглас. Фотографирование шлифов................................. 37С
77. М. Кир, Р. Е. Грант, Э. Л. Иохелъсон. Опыление ископаемых.......... 375
А. Р. Палмер. Подготовка палеонтологических таблиц к публикации....... 378
Л. Б. А йшем. Подготовка рисунков для палеонтологических публикаций .... 38С
Предметный указатель................................................... 387