Protocols científics d'utilitat en paleontologia i bioarqueologia
Policarp Hortolà
A) Mostreig
1) Triar roques sedimentàries soltes o poc consolidades:
- margues
- arenisques de gra fi o poc cimentades
- calises margoses
- turbes
- lignits...
2) Recollir-ne aproximadament 500 g
3) Fer servir una bossa de plàstic transparent, col·locant-hi a l'interior l'etiqueta de manera que es pugui llegir sense haver d'obrir la bossa.
B) Preparació química
1) Posar una part de la mostra en àcid clohídric (HCl) o nítric (HNO3) diluïts, per a obtenir la fracció silícia: radiolaris, diatomees, espícules d'esponges silícies, espores, pol·len...
2) Rentar amb aigua i bicarbonat sòdic (NaHCO3)
3) Posar una altre part de la mostra en sosa (NaOH) o potasa (KOH) diluides, en calent, per a obtenir la fracció calcària: microforaminífers, coccòlits, espícules d'esponges calcàries, ostràcods...
C) Separació
C.1. Garbell/líquid pesant (microfòssils en roques no compactades)
1) Posar els garbells apilats (de malla més gran, a dalt, a més petita, a baix)
2) Col·locar la mostra a dalt
3) Passar un xorro d'aigua corrent (els microfòssils es concentraràn als garbells intermitjos)
4) Assecar el sediment rentat que contingui els microfòssils
5) Col·locar en un cristal·litzador un líquid pesant (tetraclorur de carboni o bromoform/alcohol de p.e. = 2.68)
6) Espolvorejar la mostra al damunt del líquid pesant (els microfòssils, menys densos, sobrenedaràn)
C.2. Ultrasons (microfòssils en roques margoses o argiloses)
1) Triturar la roca en fragments de 2-3 mm
2) Sonicar a més de 20 kilocicles/s.
1) Agafar una certa quantitat de la mostra prèviament garbellada
2) Estendre-la sobre una superfície plana amb una retícula impresa
3) Amb una lupa binocular, fer un rastreig sistemàtic per tal de recol·lectar els diferents taxons d'organismes.
A. Per a transil·luminació (microfòssils molt petits: microforaminífers petits, radiolaris, diatomees, pol·len, micròspores...)
1) Posar els microfòssils sobre un portaobjectes
2) Posar una gota de bàlsam del Canadà al damunt
3) Cobrir amb un cubreobjectes
B. Per a epi-il·luminació (microforaminífers grossos i megàspores)
1) Realització del porta: a una làmina rectangular de cartró, fer-li un o més forats d'uns 2 cm de diàmetre i enganxar-hi per sota una làmina de paper negre o vermell (farà de fons opac)
2) Posar els microfòssils a dins del(s) forat(s) del porta
3) Fixar els microfòssils al fons del(s) forat(s) amb una gota de goma de tragacant.
1) Preparar un vidre d'acord amb les mides del foraminífer
2) Posar-hi a sobre una gota de bàlsam del Canadà o un troç petit de termoplàstic
3) Escalfar-ho
4) Fixar el foraminífer sobre el vidre
5) Posar el porta sota la lupa binocular
6) Aliniar el foraminífer segons la orientació desitjada, utilitzant una agulla enmanegada o un escuradents per a manipularlo
7) Englobar el foraminífer en reïna, i deixarla assecar
8) Polir el bloc manualment amb carborund (SiC, pols grisa) de diferents mides (CONTROLAR CONSTANTMENT EL PROCÉS AMB LA LUPA BINOCULAR) fins que s'obtingui la secció desitjada
9) Desenganxar la mostra del vidre amb acetona
10) Fixar el foraminífer per la cara polida en un porta (és a dir, girat)
11) Polir manualment la cara lliure fins a obtenir una secció prima d'uns 20 µm
12) Netejar la mostra amb ultrasons
13) Eixugar
14) Cobrir amb un cubre.
A. Preparació de la reïna
1) Barrejar 1 volum de reïna de polièster (densa, blavosa) amb 1 volum de monòmer d'estirè (fluid, transparent)
2) Agitar-ho amb vareta magnètica (es tornarà fluid)
3) Afegir-hi 1.5 volums de catalitzador peròxid de mec per cada 100 volums de reïna de polièster (>>0.75% v/v de la barreja 1)
4) Tornar a agitar-ho tot (quan es torni verdós, ja està preparat)
B. Inclusió
1) Col·locar el fòssil, BEN EIXUT, en un recipient de plàstic i introduir-l'ho a l'aparell de fer el buit
2) Obrir la bomba de buit i tancar la clau de pas d'aire; esperar a què el manòmetre marqui aproximadament - 1 atm
3) Seqüencialment, anar afegint poc a poc la reïna i obrint el pas de l'aire (la pressió farà penetrar millor la reïna al fòssil)
4) Quan ja estigui completament cobert el fòssil, deixar el bloc endurint-se posant-l'ho a l'estufa a 40°C unes hores, o deixar-l'ho a temperatura ambient over night
C. Tallat (seccions orientades: equatorials, axials = transversals, tangencials o oblicues; exemplars fòssils: lliures, incluïts en reïna o en matriu de roca dura)
1) Obrir l'aigua o l'oli de la serra elèctrica
2) Tallar la peça, fent-la avançar per la serra elèctrica
3) Quan ja estigui tallada la peça, treure els dos fragments fent un moviment de retrocés.
A. Semi-automàtic
1) Treballar la peça sobre polidora automàtica de rotor amb disc de paper de vidre a l'aigua, començant pel de grà més gruixut: 220 - 400 - 800 - 1,000 - 1200 (uns 5 minuts per disc). Segons el que interessi, pot fer-se ara un pas final, donant-li una capa de vernís amb un spray, o continuar com segueix.
2) Treure les ratlles paral·leles, a sobre d'un vidre o ferro dolç espolvorejat amb carborund amb una mica d'aigua, alcohol o petroli (fins que la pols adquireixi una consistència pastosa), començant pel carborund de grà més gruixut: 600 - 800 - 1,000 - 1,200 (en funció del disc que haguem acabat el pas 1; p. ex., si em acabat al disc 1000 començar pel carborund 1000). La peça queda mate, però amb ratlles no paral·leles.
3) Abrillantar, a sobre d'un pany de vellut especial espolvorejat amb alúmina (Al2O3, pols blanca) amb una mica d'aigua, alcohol o petroli (fins que la pols adquireixi una consistència pastosa), començant pel de grà més gruixut: 1 µm - 0.3 µm.
B. Manual
1) Fer només els passos 2 i 3 anteriors.
A. Mètode 1 (petrogràfic)
1) Polir la peça (fòssils lliures, incluïts en reïna o en matriu de roca dura) amb la polidora automàtica (només cal fer el pas 1 del polit)
2) Enganxar la cara polida a un porta de vidre, amb pegament tipus Loctite 358, treient les bombolles amb el porta al damunt (enganxar - remoure - reenganxar)
3) Deixar-ho sota el llum d'UV uns 2 minuts
4) Tallat: amb serra elèctrica amb oli i per la cara sense enganxar al porta, tallar la peça amb el porta enganxat, una mica gruixuda (aproximadament 1 mm)
5) Desgastat (mola elèctrica)
5.1) abans de començar:
a) engegar la bomba de buit
b) col·locar el porta amb el vidre tocant a la base de subjecció
c) subjectar el porta per buit, ensorrant el botó de la base
d) amb el cargol, ajustar la peça per a què no toqui massa a la mola
e) MOTOR: ON; COOLING: un xic
5.2) cíclicament:
a) fer avançar la peça 1 µm, amb el cargol en el sentit de les agulles del rellotge
b) desgastar fent avançar el porta amb la manivela
c) fer retrocedir el porta, rotant la manivela
5.3) de tant en tant, quan la peça ja està bastant rebaixada:
a) anar girant la mostra a la base, per a què no salti el porta (l'aparell esmola en cunya)
b) anar controlant el procés pel microscopi petrogràfic (llum polaritzada)
5.4) acabar de rebaixar les àrees de la peça que ho necessitin, espolvorejant aquestes àrees amb carborund, lubricant amb oli i anant fent-hi cercles amb un troç petit de vidre.
B. Mètode 2 (paleontològic)
1) Preparar la mostra per a serrar.
2) Incloure la mostra per a serrar, si fa falta.
3) Subjectar mecànicament la mostra i serrarla, amb diferents serres segons la mida i característiques de la mostra. Fer un tac d'un gruix d'1 cm.
4) Polir el tac: a) polidora rotativa, b) lapejadora (introduir les mostres a la màquina, programar el temps, fixar el nivell de lubrificació, treure les mostres de la màquina i posar-les al bany d'ultrasons per netejar-les), i c) polit manual.
5) Marcar el vidre amb una punta de diamant i per la mateixa cara, sobre un dels angles del porta.
6) Enganxar el tac al vidre portaobjectes, del següent modus:
a) escalfar la mostra a una temperatura entre 40°C i 135°C, segons el material,
b) aplica-li a la superfície polida una capa de reïna epòxida,
c) posar a sobre el porta suaument per evitar les bombolles, garantint el total paral·lelisme de les dues superfícies en contacte,
d) posar a l'estufa a temperatura i temps controlats, per aconseguir el seu enduriment,
e) netejar bé la superfície del vidre que no conté mostra.
7) Serrar el tac enganxat al porta. Deixar-lo, com a molt, d'1 mm de gruix. Fer servir la serra especial que fixa la mostra al buit, que determina el gruix de la mostra amb un nònius.
8) Segons la duresa de la mostra:
8.1) Mostres més dures
Utilitzar una lapejadora tipus GEOROD. Els portes han de tenir un rectificat previ fet amb la mateixa lapejadora: primer marcar amb una punta de diamant la cara del darrera, per a poder resituar-l'ho després en la mateixa posició. Podem fer alhora 12 portes (6 portes/tambor x 2 tambors). Els portes es subjeccten pel sistema de buit.
8.2) Mostres més toves
Utilitzar una desbastadora fina tipus GB (no cal fer el rectificat previ dels portes).
9) Desbastat final. Per a aquesta operació s'utilitzen dos tipus de màquines desbastadores, segons la duresa de les mostres:
9.1) Mostres toves: la desbastadora és manual i només accepta una mostra cada vegada.
9.2) Mostres dures: les làmines es posen als mòduls de subjecció per buit, i el procés de debastat és automàtic, tot i que cal anar controlant que la lubrificació sigui la precisa.
10) Fer un darrer desbastat manual fins a aconseguir el color d'interferència (= color de polarització) correcte, amb el microscopi de llum polaritzada.
11) Tinció (opcional). P. ex. distinció calcita vs. dolomita, amb hematoxilina.
12) Cobrir la làmina amb un cubre, enganxant-l'ho amb reïnes especials de molt baix índex de refracció.
13) Netejar la làmina.
14) Etiquetar la làmina.
A. General
1) Enganxar les parts fracturades amb cola
2) Omplir els buits amb guix o un material plàstic
B. Fòssils grossos: impregnar el fòssil amb goma laca dissolta en alcohol, o amb cola molt líquida (així penetrarà bé en el fòssil)
C. Fòssils petits: incloure en reïna.
A. Al jaciment
A mesura que l'os es va desenterrant, pulveritzar amb un spray la superfície que va quedant exposada a l'aire, amb una de les següents solucions:
- Primal WS-24 (= Acrysol WS-24) al 2-4% en aigua
- aigua (1 L) + goma aràbiga (90 g) + formaldehid (5 gotes)
- acetat de polivinil al 5% en aigua
B. Al laboratori
1) Rentar l'os amb aigua destil·lada
2) Deixar-l'ho assecar bé a l'aire
3) Submergir-l'ho en una cubeta amb acetat de polivinil al 10% en acetona (sense canviar-l'ho), o amb silicat sòdic (Na2SiO3, soluble en aigua calenta) canviant-l'ho varies vegades, fins que no surtin bombolles de l'os (és a dir, fins que el fòssil quedi ben impregnat de la solució conservadora)
4) Treure'l de la cubeta, sense tocar-l'ho amb els dits (l'acetat de polivinil i les altres REÏNES SINTÈTIQUES són CANCERÍGENES!)
5) Deixar-l'ho assecar del tot a l'aire.
Conservació de fòssils: amb un pinzell, recobrir el fòssil amb làtex o un altre material plàstic; o, amb un spray, recobrir-l'ho de vernís.
Motllos (externs o interns) de fòssils: es fan amb plàstic odontològic (Palgat), guix o cera.
Reproduccions de fòssils: es fan amb reïna o guix.
A. Distinció geoquímica de calcita vs. dolomita. Mètode per a superfícies polides d'espècimens de mà i per a làmines primes
A.1) Preparació de la solució colorant:
1) Afegir, en l'ordre indicat: aigua destil·lada (98 mL) + hematoxilina (1 g) + clorur d'alumini (6.5 g)
2) Bullir la solució durant 3 minuts
3) Deixar refredar
4) Afegir unes gotes d'aigua oxigenada nova
5) Filtrar la solució
A.2) Procediment:
1) Submergir la mostra en la solució colorant, fins a l'alçada desitjada, durant 30-45 segons.
2) Rentar la mostra amb aigua corrent 3 minuts
3) Examinar al microscopi: la calcita es tenyeix de color vermell intens, mentre que la dolomita no es tenyeix.
B. Detecció histoquímica de la col·làgena. Mètode per a làmines primes (micromorfologia de sòls) i talls histològics (paleohistologia)
B.1) Preparació de la solució colorant
- Barrejar: àcid pícric en solució aquosa saturada (100 mL) + roig de Tizià en solució aquosa a l'1% (7.5 mL)
B.2) Procediment:
1) Submergir la mostra en la solució colorant durant 3-5 minuts.
2) Rentar la mostra amb aigua corrent 3 minuts
3) Examinar al microscopi: la col·lágeno es tenyeix de color vermell.
1) Bullir el sediment amb NaOH 10% ó KOH 10%, per a eliminar els àcids húmics solubles i disgregar el sediment.
2) Rentar varies vegades amb aigua destil·lada.
3) Garbellar, per a eliminar les restes gruixudes.
4) Tractar amb HCl 10% per a eliminar els carbonats.
5) Tractar en calent amb HF 60% durant una hora com a màxim o en fred amb HF 60% fins a 24 hores, per a eliminar els silicats (argila, diatomees, etc.).
6) Per a hidrolitzar la celulosa, tractar en calent amb la següent mescla d'acetòlisi: anhídrid acètic (9 parts) + àcid sulfúric (1 part)
7) Després de neutralitzar, tenyir el residu amb fucsina bàsica o safranina.
8) Muntar el residu en un medi amb un índex de refracció menor al dels grans de pol·len (1.55), p.ex. oli de silicona (índex de refracció = 1.4).
El carboni (C), es troba en el sòl i sediments en forma orgànica i inorgànica. La major part d'aquest C acostuma a estar en forma de matèria orgànica (m.o.) i de carbonats (CO32-). Pràcticament tots els sòls tenen C orgànic, mentre que els carbonats solament estàn presents només en alguns. Així, en regions humides, a on el sòl està subjecte a lixiviació, el C està predominantment sota forma orgànica; en canvi, en zones àrides els carbonats ultrapassen sovint al C orgànic.
COMPTE! Fer totes les pesades amb precisió de 0.0001 g (balança de precisió)
1) Assecar les mostres a l'estufa
2) Pulveritzar les mostres seques, amb morter manual o elèctric
3) Per a cada mostra, pesar un crisol de porcellana (buit) sense etiquetar (= p1)
4) Pesar crisol + mostra (= P1)
mostra seca = P1 - p1
5) Etiquetar cada crisol amb retolador
6) Col·locar els crisols sobre una placa metàlica
7) Apuntar-se l'ordre en què es posen els crisols a la placa metàlica (les etiquetes retolades desapareixeràn amb les altes temperatures del procés de calcinació)
8) Col·locar la placa amb els crisols a dins d'un forn de mufla
9) Augmentar gradualment la temperatura fins a 400°C i deixar-ho a aquesta temperatura fins que no surtin fums
10) Augmentar la temperatura fins a 560°C (a aquesta temperatura, no es cremen els carbonats, només la matèria orgànica)
11) Quan ja s'hagi arribat a aquesta temperatura, deixar-ho així durant 3 hores (quedaràn les cendres, la matèria mineral)
12) Deixar refredar els crisols
13) Pesar crisol + cendres (= P2)
cendres = P2 - p1
m.o. en mostra seca = mostra seca - cendres
% m.o. en mostra seca = (m.o. en mostra seca/mostra seca)·100
La mesura del percentatge de CaCO3 en un sòl o sediment es fonamenta en la determinació gasomètrica de CO2.
En atacar una quantitat de mostra amb un volum d'HCl, es produeix un volum de CO2, d'acord amb l'equació:
CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 (gas)
Aquest volum gasós de CO2 es pot comparar amb el volum de CO2 produit en atacar, amb la mateixa quantitat d'HCL, una altra mostra de concentració de CaCO3 coneguda, del mateix pes que la primera mostra, a la mateixa temperatura i pressió atmosfèrica.
Per a la realització de calcimetries, s'acostuma a utilitzar el Calcímetre de Bernard, que es basa en l'equació dels gasos:
(P·V/M·T) = (P'·V'/M'·T')
on P = pressió, V = volum, M = massa i T = temperatura absoluta.
Material necessari
A) Fungible
- oli de llinasa amb petroli o amb percloretilè
- HCl 10%
- CaCO3 químicament pur
B) Inventariable
- morter d'àgata, manual o elèctric
- Calcímetre de Bernard
Mètode
1) Preparar dos erlenmeyers amb 0.25 g de CaCo3 químicament pur a cadascun d´ells (seràn les mostres-patró o estàndars núms. 1 i 2)
2) Triturar les mostres-problema amb el morter d'àgata
3) Preparar erlenmeyers amb 0.25 g de cada mostra-problema
4) Omplir el tub manomètric amb oli de llinasa + petroli/percloretilè fins que, per vasos comunicants, el nivell del tub manomètric quedi a l'alçada del zero (compte de no vessar oli pel tub de goma!)
5) Col·locar a la columna l'erlenmeyer amb l'estàndar núm. 1
6) Omplir la mini-retorta amb uns 5 mL d'HCl 10% (ha d'estar en excés)
7) Enrasar el tub manomètric a zero del menisc i aguantar així l'ampolla
8) Col·locar la mini-retorta al seu lloc de la columna
9) Penjar l'ampolla
10) Agitar suaument l'erlenmeyer-columna (2-3 cops) fins que s'hagi acabat la reacció (és a dir, fins que deixi de fer bombolles)
11) Posar l'ampolla al mateix nivell que l'oli del manòmetre
12) Apuntar el volum desplaçat al tub manomètric pel CO2
13) Col·locar a la columna l'erlenmeyer amb la primera mostra-problema
14) Repetir el passos 6-12 per a cada mostra-problema
15) Col·locar a la columna l'erlenmeyer amb l'estàndar núm. 2
16) Repetir els passos 6-12
17) Càlcul de l'estàndar:
(e1 + e2)/2 = V'
on ei = volum desplaçat pel CO2 dels estàndars núms. 1 i 2 (mL)
18) Càlcul de la concentració de CaCO3 a cada mostra-problema (considerant despreciables les variacions de pressió atmosfèrica i de temperatura al llarg de les operacions calcimètriques):
(V/V')·100 = %CaCO3 (pes/pes)
on V = volum desplaçat pel CO2 de la mostra-problema.
Axial (secció).- Perpendicular al pla d'enrollament. P. ex., en un Nummulites hi veurem molts cercles concèntrics.
Calcita.- Mineral de carbonat de calci (CaCO3). Cristal·litza en el sistema trigonal. Incolor (p. ex. l'espat d'Islàndia) o diversament acolorit. Brillantor vitria o perlada. Molt abundant a l'escorça terrestre.
Dolomita.- Mineral de carbonat de calci i magnesi [CaCO3·MgCO3 = CaMg(CO3)2]. Cristal·litza en el sistema trigonal. De color blanc o rosat. Brillantor vitria. És el principal constituient de les roques sedimentàries anomenades dolomies.
Equatorial (secció).- Paral·lela al pla d'enrollament. P. ex., en un Nummulites hi veurem una espiral.
Lapejat.- Operació mecànica d'acabat superficial de precisió, que elimina els senyals que deixa el rectificat.
Marga.- Roca sedimentària constituïda per una barreja de minerals argilosos i carbonat de calci. Les margues són intermèdies entre les argiles i les calises.
Microfòssils.- Fòssils de grandària microscòpica (visibles només amb el microscopi) o quasi-microscòpica (visibles amb la lupa binocular): bacteris, diatomees, protozous coccòlits, dinoflagel·lats, radiolaris, foraminífers, crustacis ostràcodes, espícules d'esponges, mandíbules de cucs, conodonts de peixos paleozoics, otòlits dels peixos, dents de micromamífers, espores, pol·len...
Trigonal (sistema).- Sistema cristal·logràfic en el qual les seves formes es referèixen a una creu axial generalment de quatre eixos, o, a vegades, de tres.
Allman, M. & D. F. Lawrence: Geological Laboratory Techniques. London: Blandford Press, 1972.
Birks, H. J. B. & H. H. Birks: Quaternary Palaeoecology. Chapter 8: Principles and methods of pollen analysis. London: Edward Arnold, pp. 156-176, 1980.
Briggs, D. E. G. & P. R. Crowther (Eds.): Palaeobiology. A synthesis. Item 6.2: Practical Techniques. Oxford, etc.: Blackwell Scientific Publications, pp. 499-511, 1990 (1992, paperback reissue with corrections).
Dillon, B. D. (Ed.): Practical Archaeology. Field and laboratory techniques and archaeological logistics. Los Angeles: UCLA Institute of Archaeology Publications, 1993 (3rd ed.).
Kummel, B. & D. Raup (Eds.): Handbook of Paleontological Techniques. San Francisco-London: W. H. Freeman and Company, 1965.
Meléndez, B.: Paleontología. Tomo 1: Parte general e invertebrados. Capítulo VII: Paleontología práctica. Madrid: Paraninfo, pp. 199-230, 1982 (3ª ed.).
Richter, A. E.: Manual del coleccionista de fósiles. Item: Preparación. Barcelona: Omega, pp. 24-29, 1989.
Vatan, A.: Manuel de Sédimentologie. Paris: Éditions Technip, pp. 383-385, 1967.
Podeu trobar més bibliografia sobre el tema tot escrivint avall paraules clau i anant directament al resultat de la cerca
