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    對貝殼化石進行LIBS元素分析于古環(huán)境和古氣候研究的突破性意義

    發(fā)布時間: 2021-01-18  點擊次數(shù): 1801次

    1.應(yīng)用LIBS技術(shù)對大量貝殼化石進行快速自動測量,對古環(huán)境和古氣候研究具有突破性意義
    生物地球化學(xué)的數(shù)據(jù)常作為海洋環(huán)流、冰川/間冰期氣候、人為氣候變化等的環(huán)境研究手段。
    貝殼生命周期中的元素變化能夠反映當(dāng)時的環(huán)境狀況。貝殼的主要成分是碳酸鹽,故而經(jīng)久不腐。同時,貝殼化石分布廣泛,在地質(zhì)、考古、古氣候的研究中,從低海拔到高海拔區(qū)域都常有發(fā)現(xiàn)。所以非常適合應(yīng)用于古環(huán)境研究。

    對貝殼化石進行LIBS元素分析于古環(huán)境和古氣候研究的突破性意義

    海水溫度會影響微量元素(例如Mg和Sr等)對貝殼碳酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中的Ca元素的替換。據(jù)此,Asier等人(意大利坎塔布里亞大學(xué)以及曼徹斯特科學(xué)與工程學(xué)院,2017)通過對*食用貝類化石邊緣的Mg/Ca分析,判斷它被人捕食的季節(jié)。Asier等人提出,通過研究貝殼生活的古環(huán)境、被捕食情況,我們可以得知同時期人類的生存狀況,結(jié)合其它考古證據(jù),研究古人類和其它動植物應(yīng)對環(huán)境的方式。
    必須承認的是,生物地球化學(xué)數(shù)據(jù)會因樣品出處和種類的影響而波動,所以需要廣泛測量,用大量數(shù)據(jù)來保證實驗結(jié)果的可靠性。應(yīng)對此需求,LIBS技術(shù)的測量速度快、精度高、設(shè)置靈活、實驗成本低的綜合優(yōu)勢是其它技術(shù)*的,在古氣候重建和古環(huán)境研究中具有巨大的潛力。
    FireFly LIBS系統(tǒng)由CEITEC(歐洲工程技術(shù)中心)Lightigo團隊研發(fā)生產(chǎn),對于古環(huán)境研究具如下特色優(yōu)勢:
    1.266nm、532nm、1064nm中任意兩種激發(fā)波長可選性;通過軟件自動切換波長,無須手動調(diào)試;
    2.高分辨率檢測系統(tǒng),減小譜線干擾,優(yōu)化檢測極限;
    3.元素分布成像的全自動快速測量,*測量速度1秒鐘100次;
    4.海量數(shù)據(jù)全自動高速處理功能;
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    2.LIBS元素分布成像測量技術(shù)將古環(huán)境、古氣候重建和地球生物化學(xué)研究推向新的高度
    *重要的是,LIBS技術(shù)能夠?qū)υ剡M行定性定量分布成像測量(Mapping)。例如能夠得到Mg/Ca在貝殼化石中的空間分布變化,它能夠像年輪一樣反應(yīng)其生長過程中的季節(jié)變化和氣候波動,這是傳統(tǒng)元素測量辦法無法做到的。
    希臘電子結(jié)構(gòu)與激光研究院的Hausmann等人與澳大利亞地理學(xué)院合作,應(yīng)用LIBS技術(shù)對采自10個地點的大量現(xiàn)代貝殼進行高分辨率元素分布成像(Mapping)生長追蹤從而建立氣候模型,并用實際氣候數(shù)據(jù)進行校正,刷新了基于貝殼化石元素分析數(shù)據(jù)進行古氣候重建的性和時間跨度。論文于2019年發(fā)表在Scientific Reports上。

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    Hausmann感慨道:在應(yīng)用LIBS技術(shù)之前,我們從來沒設(shè)想過可以測量十多個貝殼或者得到這么好的數(shù)據(jù),之前的實驗遠達不到氣候重建的數(shù)據(jù)要求。能夠?qū)⒊砂偕锨У呢悮ぴ財?shù)據(jù)進行對比,使氣候重建成為了全新的游戲。

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