来源:Heritage Science 发布时间:2019/4/2 11:45:36
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层层揭秘恐龙标本保护史 | Heritage Science

论文标题:X-ray computed tomography (XCT) and chemical analysis (EDX and XRF) used in conjunction for cultural conservation: the case of the earliest scientifically described dinosaur Megalosaurus bucklandii

期刊:Heritage Science

作者:P. F. Wilson, M. P. Smith, J. Hay, J. M. Warnett, A. Attridge and M. A. Williams

发表时间:2018/10/03

数字识别码:10.1186/s40494-018-0223-0

原文链接:https://heritagesciencejournal.springeropen.com/articles/10.1186/s40494-018-0223-0?utm_source=other&utm_

medium=other&utm_content=null&utm_campaign=BSCN_2_WX_heritagescience_arti_scinet

微信链接:https://mp.weixin.qq.com/s/UXQFGsQ88OHYvsOukbCU_g

巴氏班龙(Megalosaurus Bucklandii)是首个具有科学描述的恐龙。它的右侧齿骨从1797年开始一直收藏于牛津大学自然历史博物馆。然而,自从被博物馆收藏后,该标本的历史却鲜为人知。最近在Heritage Science 杂志上发表的一项研究试图用逆向工程的方法来分析这套标本的保护历史,同时也发现了许多新的结果。

巴氏班龙的齿骨选模。图片版权属牛津大学自然历史博物馆(OUMNH)

如今,博物馆收藏着大量来自不同历史时期的物品,有古老的社会文化遗迹,也有当今难以了解的远古大物的残骸,其中有一小部分物品具有重大的文化或科学意义。这些物品对于我们认知历史意义重大,因此它们并不会在博物馆展出,而是被安全地隔离起来收藏好。

收藏在牛津大学自然历史博物馆(OUMNH)的巴氏班龙的右侧齿骨就是这样的重要物品。右侧齿骨是这个物种选模的一部分。选模,即选出的能够代表一个物种典型特征的模式标本中的一部分。这一块下颌骨代表着首次被人类进行科学描述的恐龙物种,是人类发现的该物种的首块化石,而当时人们对这个物种还一无所知。在1824年Williams Buckland教士首次对斑龙(Megalosaurus)进行了描述,随后在1842年Richard Owen首次将它归为“恐龙”,从那之后,斑龙和它的亲戚们迅速开创了英国维多利亚时代的“恐龙热”。这股热潮一直持续到了今天。

巴氏班龙齿骨的CT扫描数据。红色为P1,绿色为P2。

A)内侧,B)外侧。

Wilson et al. 2018

然而尽管如此,我们对该标本本身知之甚少 。博物馆的相关记录很少。虽然已知它购于1797年,但是至于从那年开始到有了第一次描述再到今天,这期间发生了什么,我们无从得知。尤其令人担忧的是,在 Benson et al. (2008) 文章中提到,这块标本应该是用灰泥修复过的。要想对博物馆物品进行保护、修复损伤稳定状态,就一定要了解这物品之前经历过什么。缺少这个信息会使得未来的修复变得更加困难,也提高了风险。

为了解决这个保护方面的问题,我们尝试采用先进的成像技术,利用逆向工程的方式来研究此标本的保护历史。之前有研究(Wilson et al. 2017)使用了X射线计算机断层扫描(XCT)(即依据物体的相对密度,利用X射线来重建物体的内外部结构)来研究此标本。研究发现,过去使用过两种不同的灰泥来进行标本的修复,但是这些信息不足以确定这两种灰泥的具体成分。

为了更好地表征这两种灰泥,我们采用了 能量散射X射线谱(EDS)和X射线荧光(XRF)两种元素作图法。这两种方法的原理都是用高能量的X射线射向需要研究的材料,之后检测材料发出的特征性二级X射线并据此确定样品中存在的元素。

巴氏班龙齿骨的P1元素组成图。

Wilson et al. 2018

分析发现,第一种灰泥(P1)较常见,主要由不纯的石膏灰泥(熟石膏)组成,还填充有沙粒、原始标本的颗粒、以及矿物铅丹(一种红色的铅氧化物)的小颗粒。这种灰泥外还包裹着一层虫胶。第二种灰泥(P2)也是一种石膏灰泥,但不含铅丹和沙粒,并且包裹它的也不是虫胶,而是氢氧化钡这种湿气密封胶。成功识别出这两种灰泥可以让我们更清晰地了解之前是如何保护此标本的,也能指导未来该如何进行保护。

整体上,这一发现说明过去的保护者对于标本的保护采取了非常保守的方式。在灰泥中添加红色的铅丹说明当时的保护者曾有意识的为灰泥上色,从而让其与原始状态的颜色和重量相匹配,这进一步说明保护者在用灰泥修复时特别注重了逼真性。在标本的几何结构方面,灰泥的修复也特别保守,一些破碎的小地方用灰泥黏贴了起来。

巴氏班龙齿骨中的新结构。

A)内侧,B)外侧。

研究还有了一些新发现。通过XCT分析,我们发现了隐藏齿,它存在于生长阶段,在换牙过程中会被换掉。这一发现让我们对斑龙的换牙有了些了解。除此之外,我们还发现了下颌骨中复杂的齿骨管系列。这些结构没怎么被研究过,但近期的研究逐渐发现它们可能有重要的进化意义。所以说,古老的化石也有一些新的发现。

总之,通过斑龙这个重要的例子,我们相信,用先进的技术可以逆向追溯古老的神秘物体的历史,并且古老的物品仍然可以焕发出新的生命。它也告诉我们,我们所认为的了如指掌的物品还是会带给我们惊喜不断。

摘要:

This paper demonstrates the combined use of X-ray computed tomography (XCT), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and X-ray fluorescence (XRF) to evaluate the conservational history of the dentary (lower jaw) of Megalosaurus bucklandiiMantell, 1827, the first scientifically described dinosaur. Previous analysis using XCT revealed that the specimen had undergone at least two phases of repair using two different kinds of plaster, although their composition remained undetermined. Additional chemical analysis using EDX and XRF has allowed the determination of the composition of these unidentified plasters, revealing that they are of similar composition, composed dominantly of ‘plaster of Paris’ mixed with quartz sand and calcite, potentially from the matrix material of the Stonesfield Slate, with the trace presence of chlorine. One of the plasters unusually contains the pigment minium (naturally occurring lead tetroxide; Pb22+Pb4+O4) whilst the other seems to have an additional coating of barium hydroxide (Ba(OH)2), indicating that these likely represent two separate stages of repair. The potential of this combined approach for evaluating problematic museum objects for conservation is further discussed as is its usage in cultural heritage today.

阅读论文全文请访问:

https://heritagesciencejournal.springeropen.com/articles/10.1186/s40494-018-0223-0?utm_source=other&utm_

medium=other&utm_content=null&utm_campaign=BSCN_2_WX_heritagescience_arti_scinet

期刊介绍:

Heritage Science(https://heritagesciencejournal.springeropen.com/,1.58 - 2-year Impact Factor) is an open access journal publishing original peer-reviewed research covering scientific, mathematical and computational methods and analysis of objects, materials, artefacts and artworks of cultural and historical significance in the context of heritage and conservation studies.

(来源:科学网)

 
 
 
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