Voorbeeld van verschillende stappen in de preparatie van een trilobiet

De kennis en beheersing van preparatietechnieken is een discipline op zich, die vaak veel oefening vergt. Hoewel je zowel online als in boeken en literatuur veel informatie kan vinden over basistechnieken, zal een groot deel van je persoonlijke ervaring met prepareren gebaseerd zijn op proberen, experimenteren, en ‘trial and error’. Dit kan zeker in het begin gepaard gaan met heel wat error, het is dus een goede reflex om steeds een paar fragmentarische exemplaren vanuit het veld mee te nemen, waarop je preparatietechnieken kan uitproberen. 

• TIP: een zeer goed basiswerk waarin de meeste technieken kort worden toegelicht is het boek van Anne Schulp (2005) ‘Praktijkgids fossielen: fossielen verzamelen, prepareren en er ook nog wat mee doen’, Uitgeverij K.N.N.V. ISBN13: 9789050112031.

Een goede preparatie begint steeds met een grondige studie van het fossiel. Let hierbij voornamelijk op de volgende zaken:

• Over welk fossiel gaat het en hoe strekt het fossiel zich uit in de matrix? Vaak dien je tijdens de preparatie te anticiperen waar het fossiel zich in de matrix bevindt. Anders loop je het risico dat je krassen of beschadigingen veroorzaakt. Probeer het fossiel zo goed als mogelijk reeds te determineren, en probeer op voorhand inzicht te krijgen in de anatomie van het specimen. Hou rekening met verdrukkingen of vervormingen.
• Hoe stabiel is het fossiel, zijn er barsten zichtbaar? Sommige preparatietechnieken veroorzaken trillingen die fragiele specimens kunnen doen barsten, of bestaande barsten kunnen vergroten. Soms is stabilisatie vereist alvorens de preparatie wordt aangevat. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door een erg dunvloeibare lijmoplossing in de barsten aan te brengen. Liefst een reversibele lijm zoals Paraloid B72.
• Zijn er nog andere fossielen aanwezig in de matrix? Soms bevinden er zich meerdere fossielen in hetzelfde blok. Als je je te veel focust op één fossiel loop je het risico dat je eventuele andere fossielen in de matrix over het hoofd ziet en beschadigt.

Vervolgens zal je een keuze moeten maken hoe je het fossiel benadert, of je het volledig uit het gesteente wilt halen, of dat je een gedeelte van de matrix laat zitten. Dat laatste kan erg mooi zijn, en het is soms ook handig of zelfs noodzakelijk voor de stevigheid van het fossiel. In geval van mogelijk wetenschappelijk belangrijke fossielen, is het aan te raden om steeds een stuk matrix aan het fossiel te laten. Deze matrix kan immers essentiële informatie (vb. microfossielen) bevatten, die later nodig kan blijken bij de verdere studie en datering van het specimen.

Tot slot maak je de keuze welke gereedschappen en technieken je zal gebruiken voor de preparatie. Elk fossiel is anders en de technische mogelijkheden zijn legio, maar in onderstaand overzicht proberen we toch een beeld te geven van enkele courante basistechnieken en –gereedschappen.

• TIP: In geval van grote twijfels over hoe je een preparatie van een bijzonder stuk moet benaderen, of als je aanvoelt dat de gebruikte technieken niet goed werken of het fossiel beschadigen, is het vaak een goede reflex om de preparatie stop te zetten en pas terug te hervatten als je meer ervaring en vertrouwen hebt opgebouwd. Je kan ook steeds om advies vragen op het forum, zorg dan zeker voor een paar duidelijke foto’s en een goede beschrijving van het materiaal.

Essentieel voor een goede preparatie is geduld en concentratie. De meeste fouten gebeuren door haastig te werk te gaan of te veel druk op de matrix te leggen. De preparatie van sommige stukken kan tientallen, in extreme gevallen zelfs honderden uren werk vragen. 

Manuele preparatie

Met een manuele preparatie bedoelen we een preparatie met de hand, zonder hulp van elektrisch of door luchtdruk aangedreven gereedschap. Het is een techniek die vaak wordt toegepast bij zachtere gesteenten, of wanneer fragiele fossielen en fijne detail moeten worden blootgelegd. In dat laatste geval kan een manuele preparatie erg veel tijd in beslag nemen. Manueel kan met behulp van uiteenlopende gereedschappen. Voor het grove werk hanteert men vaak een klein beiteltje en een lichte hamer, voor het fijnste werk worden zeer scherpe mesjes en naalden onder de binoculair gebruikt. Hou er rekening mee dat het gebruik van een hamer en beitel trillingen veroorzaakt, wat voor fragiele fossielen niet aangewezen is. Om stukken steen gecontroleerd te breken, kan ook een tang gebruikt worden.

Manuele preparatie met behulp van een prepareernaald

Persluchtsysteem

Een persluchtsysteem vormt de kern van een preparatieatelier. Een basisconfiguratie bestaat minstens uit een compressor, drukregelaar, ontvochtiger, leidingen en aansluitingen.

Met een eenvoudige compressor kom je al een heel eind. Als je moet werken in dezelfde ruimte als waar de compressor staat, en/of als er een risico is op overlast naar huisgenoten of buren toe, kan je opteren voor een geluidsarme (fluister)compressor. Deze zijn meteen wel een stuk duurder. Compressoren die uitgerust zijn met een drukvat bieden het voordeel dat ze minder vaak moeten aanslaan. Reken erop dat de compressor toch best ca. 8 bar (ca. 116 psi) moet kunnen leveren om een performant persluchtsysteem voor preparatie op te zetten.

Een drukregelaar is doorgaans in de compressor ingebouwd. Daarnaast kan je opteren om een drukregelaar binnen handbereik van je werkplaats te monteren. Deze combineer je best met een ontvochtiger, het is immer van groot belang dat je met droge lucht kan werken. Indien nodig kunnen meerdere ontvochtigers in serie ingesleuteld worden, maar de algemene regel is dat je een systeem zo eenvoudig mogelijk opbouwt. Je kan verschillende gereedschappen aansluiten op hetzelfde systeem. Waanneer deze verschillende werkdrukken hebben, kan het zijn dat je individuele drukregelaars moet tussenschakelen.

Soms wordt aangeraden dat er na de ontvochtigers nog een olievernevelaar moet worden tussengeschakeld om je gereedschap te smeren. We raden dit eerder af, eerst en vooral omdat een doorlopende smering niet strikt nodig is, en deze olie op het fossiel terechtkomt. Daarnaast bestaan er gespecialiseerde luchtdrukpennen voor fossielpreparatie die niet gesmeerd moeten worden. Tot slot is de olie nefast voor zandstralers. Je kan individuele gereedschappen smeren door regelmatig een druppel olie in de leiding te doen en deze even door te blazen alvorens verder te werken (controleer met een papieren doekje of de olie is doorgeblazen). Je maakt hiervoor best gebruik van snelkoppelingen om je gereedschap aan te sluiten.

Met dit alles in het achterhoofd zou een schema voor een opstelling van een persluchtsysteem er zo kunnen uitzien:

Met:

1. ontvochtiger
2. drukreglaar met manometer
3. luchtbeitels
4. toediening olie

Preparatie met luchtdrukbeitels of graveergereedschap

Door luchtdruk of perslucht aangedreven prepareernaalden en -beiteltjes vormen een vrijwel onmisbaar gereedschap voor de preparator. De prepareernaald is verbonden met de compressor met een slang en trilt tot tienduizenden keren per minuut. Dit soort gereedschap laat toe om met grote nauwkeurigheid steen te verwijderen. Oorspronkelijk afgeleid van klassiek graveergereedschap, zijn er inmiddels verschillende verdelers op de markt die prepareernaalden aanbieden die specifiek voor fossielpreparatie zijn ontwikkeld. Hoewel ze doorgaans meer kosten dan klassieke graveernaalden, zijn ze vaak superieur voor preparatie.

Voorbeeld van een luchtdrukbeitel

De aandrijving met behulp van luchtdruk heeft tot gevolg dat de prepareerpen zelf nauwelijks vibreert, wat nauwkeurig werken toelaat en weinig vermoeiend is voor de spieren in de hand. Dit in tegenstelling tot elektrisch aangedreven gereedschap. Hierbij hou je de elektromotor mee in de hand. Dit werkt weinig ergonomisch en maakt fijn werk onmogelijk. Het grote prijsvoordeel dat elektrisch graveergereedschap zo aantrekkelijk maakt, weegt niet op tegen deze nadelen. We kunnen dit soort toestellen dan ook afraden. Het fijne prepareerwerk gebeurt typisch onder vergroting, idealiter een goede stereomicroscoop met een lange ophanging en een voldoende grote werkafstand.

Prepareren met een luchtdrukbeitel

Preparatie met straalgereedschap

In sommige gevallen kan de techniek van microzandstralen gebruikt wordt bij de preparatie van fossielen. Dit is een erg complexe techniek, waarbij je onder hoge druk zeer kleine korreltjes (het medium of straalmiddel) op de steen spuit, waardoor deze afslijt. Je kan het vergelijken met een kunstmatig en versneld erosieproces. Voornamelijk wanneer het fossiel relatief harder is dan de omringende matrix, kan deze techniek interessant en efficiënt zijn, en in sommige gevallen fantastische resultaten opleveren. Echter, bij onoordeelkundig gebruik van een zandstraler kan je een fossiel ook in luttele seconden vernielen.

 Fossielen in zachte matrix, zoals deze micraster, laten zich gemakkelijk stralen. Ter illustratie is hier het centrale deel van de zee-egel gestraald terwijl de rest zich nog in oorspronkelijke staat bevindt.

Er bestaan verschillende types zandstralers, en de prijzen kunnen sterk uiteenlopen. Maar doorgaans is de prijs een goede indicator voor wat je met een straler kan doen, en hoe precies je ermee kan werken. Ruwweg ingedeeld heb je stralers die werken met een vat onder druk, en stralers die werken met behulp van een venturi-systeem (waarbij een vat in onderdruk wordt gezet). Venturi-systemen zijn relatief eenvoudig en daarmee vaak ook het meest budgetvriendelijk. Duurdere systemen kunnen onder meer de volgende voordelen hebben: fijner werken, minder verstoppingen, meerdere vaten voor snelle selectie tussen verschillende media, starten en stoppen sneller, debiet onafhankelijk regelbaar van druk, en dergelijke.

Alle stralers bestaan in principe minstens uit een vat met straalmedium, een drukregelaar (vaak met ingebouwde ontvochtiger), een voetswitch voor de bediening en een straalpen met (wisselbare) spuitmond. Deze wordt op een compressor aangesloten. Hou er rekening mee dat stralen vaak meer van een compressor vraagt dan de courante luchtdrukpennen. Het gebruik dient steeds en zonder uitzondering in een afgesloten kast onder onderdruk te gebeuren, aangezien het fijn stof dat vrijkomt bij het stralen nefast is voor de longen en, afhankelijk van het straalmedium, potentieel toxisch. Een mondmasker biedt hier geen voldoende bescherming. Sommige types zandstralers worden verkocht inclusief kast, maar je kan ook relatief eenvoudig zelf een kast bouwen. Ook het afzuigsysteem dat de kast in onderdruk moet zetten moet performant zijn. Een eenvoudige stofzuiger volstaat niet, een industriële stofzuiger met vb. extra nylon filter is een minimum. Voor zeer fijne of toxische media zal je wellicht moeten investeren in een nog beter systeem.

Voorbeeld van een eigenbouw straalkast.

Zandstralen als techniek is erg complex omdat er veel variabelen zijn die elk een specifieke invloed hebben op het resultaat. De voornaamste zijn:

• Het straalmedium: zowel de hardheid, korrelgrootte, angulariteit of hoekigheid en zuiverheid hebben een invloed op hoe snel de matrix of het fossiel worden weggevreten. Uiteraard is de hardheid een zeer bepalende factor.
• De druk waaronder gewerkt kan erg bepalend zijn voor de snelheid waarmee de matrix wordt weggewerkt. Bij veel toestellen is de druk eveneens bepalend voor de hoeveelheid straalmedium die per seconde de spuitmond verlaat.
• Het debiet waarmee het medium de spuitmond verlaat heeft een rechtstreekse invloed op de snelheid waarmee de matrix wordt weggewerkt. Vaak is dit niet apart regelbaar en afhankelijk van de ingestelde druk.
• Eigenschappen van het straalapparaat: sterk bepalend voor de korrelgrootte van het medium dat kan gebruikt worden, en de spuitmond bepaalt hoe fijn je kan werken.
• Techniek en vaardigheid van de preparator zijn erg belangrijk, aangezien de techniek capabel is om in enkele ogenblikken een fossiel volledig weg te blazen. Selectie van straalmedium, druk en dergelijke is deels een kwestie van trial en error: vergeet dus geen teststukken te verzamelen.

Water is een grote vijand bij het stralen, omdat zelfs het kleinste beetje condens voor hardnekkige verstoppingen kan zorgen. Daarom moet de aangevoerde lucht letterlijk poederdroog zijn. Voorzien de nodige ontvochtigers in je leidingcircuit, vermijd temperatuurverschillen over je leiding en plaats je straaltoestel in een droge ruimte. Best steek je in de vaten met straalmedium een zakje silicagel of desnoods een zakje rijst. Sommige media kunnen hergebruikt worden na fijn zeven, andere kan je slechts eenmaal gebruiken.

Courant gebruikte straalmedia voor fossielpreparatie zijn onder meer ijzerpoeder, dolomiet, natriumbicarbonaat en aluminiumoxide, van uiteenlopende korrelgrootte. Soms worden ook mengsels van straalmedia toegepast. Omdat het erg veel inspanningen vergt om voor een bepaald fossiel van een bepaalde locatie de ‘juiste’ straaltechniek uit te werken, zal je hier veelal ook erg discreet of weinig over horen communiceren.

Het fijne straalwerk gebeurt typisch onder de stereomicroscoop, met een zeer fijne fractie straalmiddel en een fijne spuitmond.

Chemische preparatie

Bij chemische preparatie wordt de matrix verwijderd met behulp van chemicaliën (agentia). Ook hier geldt dat er een brede reeks van technieken beschikbaar zijn, die zorgvuldig gekozen moeten worden op basis van de eigenschappen van matrix en fossiel. De bedoeling is hierbij dat de chemicaliën wel de matrix, maar niet (of veel trager) het fossiel aanvreten. De techniek is dus niet toepasbaar op steenkernen, het fossiel zelf moet bewaard zijn. Een verkeerde toepassing van chemische preparatietechnieken kan desastreuze gevolgen hebben, ook hier dus het advies om nieuwe toepassingen eerst te testen op teststukken.

De werkwijze kan uiteenlopen van het volledig onderdompelen van het fossiel en terug afspoelen met een neutraliserend agens, eventueel herhaald in cycli, tot het plaatselijk aanbrengen van het agens. Controleer bij onderdompelen van fossielen in een reactieve stof eerst of het fossiel vrij is van barsten en breuken. Hierlangs kan het agens immers ook snel onder de schaal doordringen en van binnenuit gaan werken. Indien het fossiel gelijkaardige chemische eigenschappen heeft dan de matrix kan een beschermlaagje worden aangelegd op de delen die al vrijgelegd zijn. Zo kan in herhaalde cycli steeds een beetje meer van het fossiel vrijgelegd worden en voorzien worden van een beschermlaagje. Na een chemische behandeling dient het fossiel telkens geneutraliseerd te worden, om te voorkomen dat restjes van het agens blijven doorwerken. 

LET OP! Bij het omgaan met chemicaliën dien je de nodige veiligheidsvoorzieningen in acht te nemen. Werk minstens buiten of in een goed geventileerde omgeving, met mondmasker, veiligheidsbril en gepaste handschoenen. Informeer je goed alvorens de agentia te manipuleren. 

Zonder volledig te willen zijn, worden hier kort enkele technieken besproken die ook toegankelijk zijn voor de beginnende verzamelaar:

• Werken met zuren: een mild (en veilig) zuur is schoonmaakazijn. Hiermee kan je kalk traag oplossen. Echter, fossielen in kalkmatrix bestaan vaak zelf ook uit kalk, en worden in dat geval dus ook mee aangetast.

• Werken met basen: een veelgebruikte base bij chemische preparatie is kaliumhydroxide (KOH), verkrijgbaar in vlokken, welke plaatselijk worden aangebracht en vervolgens bevochtigd. Laten inwerken, neutraliseren met azijn en afspoelen. KOH is een erg bijtende stof, neem de nodige voorzorgen. KOH in oplossing is redelijk visceus, het voelt erg vettig aan. Over het algemeen zijn chemicaliën die vettig aan voelen (geconcentreerde zwavelzuur, loog) erg moelijk af te spoelen met water. KOH dringt soms erg goed door in een fossiel en zijn matrix. Neutralisatie zal vaak oppervlakkig zijn en nadien heel lang en goed spoelen met water voldoet in sommige gevallen niet. Opletten dus, voor belangrijke specimens is een behandeling met KOH niet zonder risico's, er zijn gevallen bekend waarbij de preparatie geslaagd lijkt, waarna het fossiel 10 jaar of langer na de preparatie uit elkaar valt. 

• Rewoquat: dit is een specifieke oppervlaktereactieve stof die erg populair is voor het schoonmaken van fossielen in (kalk)mergel matrix. De fossielen worden een tijdje ondergedompeld in dit agens, waarna ze met water kunnen worden afgespoeld en vervolgens worden geneutraliseerd. Rewoquat kan goed hergebruikt worden. Het is een quaternaire ammonium verbinding, welke zijn toepassing vindt binnen de zogenaamde "fabric softeners". De werking lijkt sterk op die van een emulgator. Hij bind zich aan deeltjes en maakt deze "wateroplosbaar". De rewoquat lost de matrix dus niet op, maar zorgt ervoor dat je achteraf de matrix deels weg kan spoelen met water. Rewoquat is populair voor het reinigen van zee-egels welke altijd een opening of 2 bevatten. Het is aan te raden om openingen in een fossiel af te dekken met een laagje lijm zodat de rewoquat niet in de matrix binnenin het fossiel dringt. Dit om lange termijn schade van binnenuit te voorkomen.

Andere preparatietechnieken en -hulpmiddelen

Ultrasoon reiniging: een ultrasoonreiniger is een vat waarin het fossiel in een reinigingsmiddel (water, al dan niet met een toegevoegd reinigingsmiddel) wordt ondergedompeld, waarna het toestel ultrasone geluidsgolven door het water stuurt. Hierdoor worden kleine partikels losgewerkt. Deze techniek is voornamelijk toepasbaar op zwak hechtende matrix.

Slijpen: slijpers in uiteenlopende formaten kunnen een belangrijk hulpmiddel vormen bij de preparatie. Voor fijn werk kan je kiezen voor een diamantslijper op een roterend toestel (type dremel). Een groter slijpblad op tafel kan nuttig zijn om matrix op maat te slijpen. Let op voor je vingers, en draag de nodige bescherming tegen fijn stof en steensplinters (mondmasker en veiligheidsbril). Met behulp van een haakse slijper kan snel een grote hoeveelheid matrix van een blok gehaald worden. Maak hiervoor inkervingen in een dambordpatroon. Elk blokje kan vervolgens individueel weggeslagen worden.

Polijsten: vaak toegepast voor de sier en om fossielen verhandelbaar te maken, maar in sommige gevallen kan polijsten ook verantwoord zijn, in het bijzonder om interne structuren zichtbaar te maken. Zo kunnen cephalopoden doorgesneden en gepolijst worden om de kamers en sipho zichtbaar te maken. Sommige fossielen zijn beschreven aan de hand van de interne structuur en kunnen enkel daaraan gedetermineerd worden (vb. sommige koralen). Doorgezaagde en gepolijste stukken kunnen ook een educatieve functie hebben.

Vries-dooi: een veelbesproken techniek die eerder zelden goede resultaten oplevert. Het idee is om natuurlijke vorstverwering na te bootsen. Het fossiel wordt een tijdje in water ondergedompeld en vervolgens nat in de ijskast gelegd. Bij bevriezen zet het water dat in kleine breuken en spleten is binnengedrongen uit, en kan de steen barsten. De hoop is dat dit gebeurt ter hoogte van de overgang tussen matrix en fossiel. Het vriezen en dooien moet vele keren herhaald worden voordat er resultaat te zien is.

Optische hulpmiddelen

Voor fijne preparatie zijn optische hulpmiddelen vaak onontbeerlijk. Wie regelmatig prepareert investeert best in een degelijke binoculaire stereomicroscoop. Budgetvriendelijke alternatieven zijn tafelloupen op een beweegbare arm, of loupebrillen. Microscopen met doorvallend licht zijn niet geschikt om de meeste fossielen mee te bekijken (met uitzondering van slijpplaatjes).

Als je gaat investeren in een microscoop voor preparatie, zijn er een aantal zaken die van specifiek belang zijn bij je keuze:

Binoculair en stereo: een stereomicroscoop heeft twee oculairen die een apart beeld leveren. Hierdoor heb je dieptezicht. Dit is essentieel voor preparatie.

Vergroting: doorgaans heb je maar een relatief beperkte vergroting nodig, een bruikbare courante vergroting is 10x, maar veel microscopen bieden een aantal vergrotingen, hetzij stapsgewijs door oculairen te vervangen, hetzij continue met behulp van een zoomknop, wat een stuk veelzijdiger werkt. Vergrotingen tussen ruwweg 3x en 40x kunnen nuttig zijn, een zoombereik tussen 5x en 20x is doorgaans meer dan voldoende, zelfs voor veelzijdig gebruik.

Werkafstand: de werkafstand is de afstand tussen de onderzijde van de microscoop en het punt waar scherpgesteld wordt, en waar je dus werkt. Het is erg belangrijk dat deze afstand groot genoeg is, om plaats te bieden voor je hand en prepareergereedschap. Een richtwaarde is 10 tot 15 cm of meer, biedt de microscoop een kleinere werkafstand dan 15cm, dan test je best even op voorhand uit hoe dat lukt met jouw gereedschap.

Ophanging: een microscoop voor preparatie wordt opgehangen aan een zwaaiarm, zodat er voldoende ruimte onder de microscoop kan zijn om het fossiel te leggen.

Verlichting: reken erop dat je véél licht gaat nodig hebben, zeker bij hogere vergrotingen, en dat dit licht best niet te warm mag worden. Een klassieke maar doorgaans prijzige oplossing is het werken met een koudlichtbron, waarbij het licht met behulp van 1 of meerdere flexibele glasvezelgeleiders wordt gericht. Hou er rekening mee dat deze lichtbronnen op de lange termijn niet steeds stofbestendig zijn. Tegenwoordig zijn er prijsefficiëntere alternatieven die gebruik maken van LED-technologie.

Beeldkwaliteit: een goede beeldkwaliteit is minder vermoeiend voor de ogen, maar komt vaak met een behoorlijke meerkost. Dit is dus een klassieke trade-off, maar niet onbelangrijk aangezien je bij het prepareren soms urenlang door de microscoop kijkt. Probeer te kiezen voor WF of ‘wide field’ oculairen. Deze geven een bredere kijkbundel (eng. ‘exit pupil’), wat ook een stuk comfortabeler werkt.

Fotografie: sommige modellen hebben een derde oculair voor een fototoestel, of bieden de mogelijkheid om met een adapter een fototoestel op één van de oculairen te bevestigen.

Om fijne details zoals dit facetoog vrij te leggen wordt onder de microscoop gewerkt. Eén lens is beschadigd door een treffer met de prepareernaald.

Met dank aan Ivo Kesselaer voor aanvullingen op de tekst.