Použití LIBS a LA-ICP-MS pro víceprvkovou analýzu pravěkého zvířecího zubu

Utilization of LIBS and LA-ICP-MS for Multi-elemental Analysis of Prehistoric Animal Teeth

abstract

en

Spatially resolved microchemical analysis of prehistorical animal tooth samples enables finds of interesting information, e.g., for paleozoology. The main parts of teeth (enamel, dentin and cementum) contain close to 40 trace elements in the 1000 ppm to 1000 ppb range. The chemical composition and/or ratio of selected elements (e.g., Sr/Ca, Ba/Sr) of calcified tissue samples are in relation to nutrition, health, seasonal fluctuation, and migration. Microspatial analysis and reconstruction of ethology of fossil animal tooth section is made possible using laser-ablation based analytical techniques, as Laser-Induced Breakdown Spectrometry (LIBS) or Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). Here we report on utilization of LIBS analysis for mapping of selected trace elements (Sr, Ba, Fe), matrix elements (P, Ca) and Mg, Na content in transversal cross-sections of fossil bear canine tooth. Distribution of these elements was measured in different parts of tooth sample (root and crown) and the results obtained by LIBS were compared with outcomes measured by LA-ICP-MS.

Prostorově rozlišená analýza pravěkých zvířecích zubů umožňuje zjištění zajímavých informací např. pro paleozoologii. Hlavní části zubu (enamel, dentin a cement) obsahují až 40 stopových prvků s obsahem v rozmezí od 1000 ppm do 1000 ppb. Chemické složení a nebo poměry vybraných prvků (např. Sr/Ca, Ba/Sr) v kalcifikovaných tkáních jsou ve vztahu k výživě, zdraví, sezoním vlivům a migraci. Pro mikroanalýzu řezů pravěkých zvířecich zubů je možné využít analytických technik využívajících laserové ablace jako jsou spektrometrie laserem buzeného plazmatu (LIBS) a laserové ablace ve spojení s hmotnostní spektrometrií indukčně vázaného plazmatu (LA-ICP-MS). V práci jsou presentovány výsledky mapování vybraných stopových prvků (Sr, Ba, Fe), matričních prvků (P, Ca) a Mg, Na na příčném řezu zubu pravěkého medvěda. Distribuce těchto byla měřena v různých částech vzorku zubu (kořen, korunka) a výsledky obdržené technikou LIBS byly porovnány a výsledky získanými měřením pomocí LA-ICP-MS.

Spatially resolved microchemical analysis of prehistorical animal tooth samples enables finds of interesting information, e.g., for paleozoology. The main parts of teeth (enamel, dentin and cementum) contain close to 40 trace elements in the 1000 ppm to 1000 ppb range. The chemical composition and/or ratio of selected elements (e.g., Sr/Ca, Ba/Sr) of calcified tissue samples are in relation to nutrition, health, seasonal fluctuation, and migration. Microspatial analysis and reconstruction of ethology of fossil animal tooth section is made possible using laser-ablation based analytical techniques, as Laser-Induced Breakdown Spectrometry (LIBS) or Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA-ICP-MS). Here we report on utilization of LIBS analysis for mapping of selected trace elements (Sr, Ba, Fe), matrix elements (P, Ca) and Mg, Na content in transversal cross-sections of fossil bear canine tooth. Distribution of these elements was measured in different parts of tooth sample (root and crown) and the results obtained by LIBS were compared with outcomes measured by LA-ICP-MS.

LIBS; LA-ICP-MS; prehistoric samples; teeth

2009

13.07.2009

sborník NASLIBS 2009; NASLIBS 2009. New Orleans : Mississippi State University

1

67–67

1