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    對貝殼化石進行LIBS元素分析于古環境和古氣候研究的突破性意義

    發布時間: 2021-01-18  點擊次數: 2636次

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

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    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構中的Ca元素的替換。據此,Asier等人(意大利坎塔布里亞大學以及曼徹斯特科學與工程學院,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。Asier等人提出,通過研究貝殼生活的古環境、被捕食情況,我們可以得知同時期人類的生存狀況,結合其它考古證據,研究古人類和其它動植物應對環境的方式。
    必須承認的是,生物地球化學數據會因樣品出處和種類的影響而波動,所以需要廣泛測量,用大量數據來保證實驗結果的可靠性。應對此需求,LIBS技術的測量速度快、精度高、設置靈活、實驗成本低的綜合優勢是其它技術*的,在古氣候重建和古環境研究中具有巨大的潛力。
    FireFly LIBS系統由CEITEC(歐洲工程技術中心)Lightigo團隊研發生產,對于古環境研究具如下特色優勢:
    1.266nm、532nm、1064nm中任意兩種激發波長可選性;通過軟件自動切換波長,無須手動調試;
    2.高分辨率檢測系統,減小譜線干擾,優化檢測極限;
    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.海量數據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將古環境、古氣候重建和地球生物化學研究推向新的高度
    *重要的是,LIBS技術能夠對元素進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其生長過程中的季節變化和氣候波動,這是傳統元素測量辦法無法做到的。
    希臘電子結構與激光研究院的Hausmann等人與澳大利亞地理學院合作,應用LIBS技術對采自10個地點的大量現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,并用實際氣候數據進行校正,刷新了基于貝殼化石元素分析數據進行古氣候重建的性和時間跨度。論文于2019年發表在Scientific Reports上。

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    Hausmann感慨道:在應用LIBS技術之前,我們從來沒設想過可以測量十多個貝殼或者得到這么好的數據,之前的實驗遠達不到氣候重建的數據要求。能夠將成百上千的貝殼元素數據進行對比,使氣候重建成為了全新的游戲。

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