骨化学考古 骨成岩作用与污染的识别微量元素与稳定同位素课件.ppt

元素分析的策略元素分析主要判断人类饮食结构以肉食或植物性食物为主。最好选定明确以肉食或以植物性食物为主的人作为一个标准参照物。同时要运用多种能够分析综合讨论，例如;Sr/CaBa/CaBa/SrZn.稳定同位素原子Atom古代哲学家认为所有物质都是有极其微小的粒子构成的，大约在公元前450年，古希腊時期伟大的唯物主义哲学家德谟克利特（Democritus）创造了原子这个词语，意思就是不可切割。原子论：万物由原子构成。德谟克利特的原子唯物论思想是古希腊唯物主义发展的最重要成果。墨子德谟克利“始”和“端”道尔顿的原子理论道尔顿原子理论是英国科学家道尔顿在十九世纪初提出来的。道尔顿原子论认为，物质世界的最小单位是原子，原子是单一的，独立的，不可被分割的，在化学变化中保持着稳定的状态，同类原子的属性也是一致的。道尔顿原子理论，是人类第一次依据科学实验的证据，成系统的阐述了微观物质世界，是人类对认识物质世界的一次深刻的，具有飞跃性的成就。骨骼污染识别——外部观察辨别人骨是否污染是决定能否利用其作为食谱分析的研究对象的第一步，首先以通过肉眼观察初步判别人骨是否受到污染及其程度。倘若人骨质量很轻，孔洞丛甚至成酥粉状，未见或少见致密的骨密质，说明人骨污染严重(如图5所示);如果量较重，致密，可见有油脂光泽的骨密质存在，则说明人骨污染轻，保存较好(图6所示)。骨骼污染的识别——仪器识别骨骼污染主要为骨盐主体成分-羟磷灰石的污染当骨骼发生污染时,羟磷灰石的晶体结构,因发生离子取代等作用,其晶体微结构将发生改变,以致结晶度也随之发生变化。这是分析骨骼污染程度的主要依据之一。众所周知,X射线衍射是研究晶体结构和进行物相分析的最成熟、最有效的方法,而红外光谱、激光喇曼光谱也皆与物质的分子结构相关,因而也被广泛地用于物质结构的研究中。污染的骨骼中,其羟磷灰石仍可能保存完好,应可作为某些生物考古的研究对象,同样含有古代人类生活活动的潜信息。中子活化分析利用NAA技术(neutronactiveanalysis,简称中子活化分析),测试骨剖面上微量元素的分布,指出:从骨的外表面至内表面,许多元素呈现出U形的变化,即主要富集在内外表面上,较少侵入到骨骼的中间部分,如Fe,Al,K,Mn和Mg等元素,它们应缘自周边环境离子的扩散。也有部分元素,如Sc钪,La镧,Ce铈,Th钍和U铀等,骨中浓度的增加甚为明显,且平均分布于骨骼之中,通常为成岩过程中骨骼大量吸收外界元素的结果。此外,尚有部分元素,如Zn,Sr,Pb和Ca等,一般较为稳定,基本不与外界交换。扫描电镜(scanningelectronicmicroscope,简称SEM)分析骨骼因成岩作用引起的组织结构变化,由此揭示骨骼的污染程度,已有不少报道,在SEM分析骨骼样品结构变化的同时,结合能谱(energydispersivespectrometer,简称EDS)对古代人骨作线扫描分析,揭示元素沿骨骼剖面的变化规律,探索不同元素在成岩过程中的行为差异,进一步为骨骼样品的预处理提供借鉴。沿骨内表面至外表面作线扫描分析,可揭示不同元素在骨剖面上的分布状况,探索成岩作用对骨骼污染的影响。西宫桥遗址属大汶口文化时代,距今约5500~4500年。骨骼剖面上密布着大小不一的孔洞,可谓千疮百孔,表明哈佛氏管所含的有机物业已分解殆尽。不难理解,众多孔洞的生成,使外来物质,如细小的土壤颗粒、植物的根茎、地下水等,均可顺利进入骨中,从而导致骨的物理和化学污染,并逐渐破坏哈佛氏系统的结构。EDS技术沿样品内表面至其外表面的线扫描示意图。不同元素沿扫描线分布的定性含量图沿扫描线分布的Ca,P元素含量十分相似,即在总体上具有两边低、中间高的趋势,这一结果说明骨骼内外表面的Ca,P流失较多,即那里羟磷灰石的污染较为严重。骨中局部区域偏高的Ba,Sr含量,应缘自外界环境的污染土壤中的Al,Si和Fe含量,通常远高于骨中的相应含量,显然,骨中Al,Si和Fe含量的明显增大,表明该样品业已受到土壤的污染（中间部位）骨骼污染程度的识别Ambrose认为,若骨胶原的C含量和N含量分别落于15.3%~47%和5.5%~17.3%范围内,且两者摩尔比值介于2.9和3.6之间,该骨胶原可视为未污染样品。（引用230次）羟基磷灰石中的Ca/P比值羟基磷灰石中的Ca/P比值常被用作检验骨轻基磷灰石是否受到污染的重要指标。人骨中的ca和P的灰分含量也可以作为反映骨