Trace element concentrations as proxies for diagenetic alteration in the African archaeofaunal record: Implications for isotope analysis
Trace element concentrations as proxies for diagenetic alteration in the African archaeofaunal record: Implications for isotope analysis
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微量元素浓度作为非洲考古动物记录中成岩变化的代理：同位素分析的意义
DOI：
10.1016/j.jasrep.2024.104403
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发表时间：
2024
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Knudson, Kelly J.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bertacchi, Alex;Zipkin, Andrew M.;Giblin, Julia;Gordon, Gwyneth;Goepfert, Tyler;Asael, Dan;Knudson, Kelly J.
微量元素的同位素比分析应用于牙釉质、鸵鸟蛋壳和其他考古硬组织，以推断古人类和动物古生态学的活动性和其他方面。人们假设这些高度矿化的组织能够抵抗成岩蚀变，但这很少经过测试，并且一些研究记录了短时间内的成岩蚀变。在这里，我们以最大阈值浓度 (MTC) 的现有研究为基础，开发可以为重同位素分析提供信息的成岩作用筛选工具。 MTC 方法的前提是，当考古组织超过微量元素的现代特征浓度范围时，它们可能受到污染，不适合进行同位素比分析。此外，我们提出了一种称为 85Rb/88Sr 或全元素 Rb/Sr 的最大阈值比 (MTR) 的新指标，该指标可以在激光烧蚀 (LA) MC-ICP-MS 期间与 87Sr/86Sr 同时测量，或在样本的事后筛选期间应用。我们通过溶液 ICP-MS 分析了来自现代肯尼亚哺乳动物的 56 个牙釉质样本和来自南非、纳米比亚和美国的 34 个现代鸵鸟蛋壳，并使用 LA-MC-ICP-MS 分析了一部分壳。我们的结果表明，单个位置的各个类群的阈值是一致的，但不同位置可能会有所不同。因此，MTC 和 MTR 需要具有组织和地点特异性，但不一定具有分类单元特异性。在蛋壳的内表面和外表面之间以及 LA 和溶液 ICP-MS 之间还观察到其他重要差异。这项探索性研究为建立参考阈值来筛选牙釉质和蛋壳的成岩作用提供了指导，该阈值可能影响生物同位素比率。
Isotope ratio analyses of trace elements are applied to tooth enamel, ostrich eggshell, and other archaeological hard tissues to infer mobility and other aspects of hominin and animal paleoecology. It has been assumed that these highly mineralized tissues are resistant to diagenetic alteration, but this is seldom tested and some studies document diagenetic alteration over brief time spans. Here, we build on existing research on Maximum Threshold Concentrations (MTCs) to develop screening tools for diagenesis that can inform heavy isotopic analyses. The premise of the MTC approach is that archaeological tissues are likely contaminated and unsuitable for isotope ratio analysis when they exceed characteristic modern concentration ranges of trace elements. Furthermore, we propose a new metric called the Maximum Threshold Ratio (MTR) of85Rb/88Sr or whole element Rb/Sr, which can be measured simultaneously with87Sr/86Sr during laser ablation (LA) MC-ICP-MS or applied duringpost hocscreening of specimens. We analyzed 56 enamel samples from modern Kenyan mammals and 34 modern ostrich eggshells from South Africa, Namibia, and the United States by solution ICP-MS, as well as a subset of shells using LA-MC-ICP-MS. Our results indicate that thresholds are consistent across taxa at a single location, but likely vary across locations. Therefore, MTCs and MTRs need to be tissue and locality specific, but not necessarily taxon-specific. Other important differences are observed between the inner and outer surfaces of the eggshells and between LA and solution ICP-MS. This exploratory study provides guidelines for building reference thresholds to screen enamel and eggshell for diagenesis potentially impacting biogenic isotope ratios.
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