Оценка диагенетических преобразований биоапатита для определения изотопного отношения 87Sr/86Sr по результатам локального микроэлементного анализа на примере зуба человека (ранний железный век, саргатская культура)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Изотопный состав стронция 87Sr/86Sr скелетных тканей (зубов и костей) позволяет получать информацию о миграциях и происхождении человека и животных. На примере образца зуба человека из погребения в кургане (ранний железный век, Омская обл.) с использованием методов масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС-ИСП) и лазерной абляцией и электронно-зондового микроанализа оценена пригодность его различных структурных элементов (эмали и дентина) для дальнейшего изотопного анализа стронция. Проведено микроэлементное картирование фрагмента зуба. Показано отсутствие значимых диагенетических изменений эмали зуба, для которой методом МС-ИСП с многоколлекторным приемником ионов после хроматографического выделения проведено определение изотопного состава стронция. Это первое изотопное исследование материалов из археологических раскопок курганов саргатской культуры. Кроме того, показана перспективность предлагаемого подхода для реконструкции тафономических условий среды захоронения, что может внести вклад в выявление и изучение условий, способствовавших сохранению целостности скелетных тканей и археологической информации.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Д. В. Киселева

Институт геологии и геохимии Уральского отделения Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

М. В. Червяковская

Институт геологии и геохимии Уральского отделения Российской академии наук

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

В. С. Червяковский

Институт геологии и геохимии Уральского отделения Российской академии наук

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

Т. Г. Окунева

Институт геологии и геохимии Уральского отделения Российской академии наук

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

Н. Г. Солошенко

Институт геологии и геохимии Уральского отделения Российской академии наук

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

В. А. Булатов

Институт геологии и геохимии Уральского отделения Российской академии наук

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург

М. А. Грачев

Омский государственный педагогический университет

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Омск

М. К. Карапетян

Научно-исследовательский институт и музей антропологии Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Москва

С. В. Шарапова

Институт истории и археологии Уральского отделения Российской академии наук; Уральский гуманитарный институт Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург; Екатеринбург

Е. С. Шагалов

Институт геологии и геохимии Уральского отделения Российской академии наук; Уральский государственный горный университет

Email: Kiseleva@igg.uran.ru
Russian Federation, Екатеринбург; Екатеринбург

References

  1. Киселева Д.В., Анкушева П.С., Анкушев М.Н., Окунева Т.Г., Шагалов Е.С., Касьянова А.В. Определение фоновых изотопных отношений биодоступного стронция для рудника бронзового века Новотемирский // Краткие сообщения Института археологии. 2021. № 263. С. 176. doi: 10.25681/IARAS.0130-2620.263.176-187
  2. Анкушева П.С., Киселева Д.В., Бачура О.П., Алаева И.П., Анкушев М.Н., Окунева Т.Г. Труд и питание горняков бронзового века Южного Зауралья (по данным изотопного состава стронция в остеологических остатках рудника Новотемирский) // StratumPlus. Археология и культурная антропология. 2021. № 2. С. 69.
  3. Булакова Е.А., Карапетян М.К., Киселева Д.В., Шарапова С.В., Якимов А.С. Погребальная посуда и пищевые стратегии в древности // Уральский исторический вестник. 2021. № 4. С. 60. doi: 10.30759/1728-9718-2021-4(73)-60-70
  4. Арсенова Н.Е., Клещенко Е.А., Киселева Д.В. Лысогорский могильник конца I тыс. н.э.: первые результаты междисциплинарных исследований // Краткие сообщения Института археологии. 2021. № 262. С. 295. doi: 10.25681/IARAS.0130-2620.262
  5. Силаев В.И., Косинцев П.А., Филиппов В.Н., Киселёва Д.В., Смолева И.В., Солошенко Н.Г., Окунева Т.Г., Чередниченко Н.В., Тропников Е.М., Хазов А.Ф. Байгаринский человек эпохи мезолита: минералого-геохимические исследования, палеоэкологические реконструкции и история ранних миграций человека на территорию Западной Сибири // Вестник геонаук. 2021. № 5. С. 5. doi: 10.19110/geov.2021.5.1
  6. Силаев В.И., Савельева Э.А., Хазов А.Ф., Шанина С.Н., Смолева И.В., Тропников Е.М., Макеев Б.А., Киселёва Д.В. Костные останки из могильников Перми Вычегодской (XI–XIV вв.): результаты мультидисциплинарных научных исследований и эколого-исторические реконструкции // Вестник Пермского университета. Геология. 2022. Т. 21. № 4. С. 296. doi: 10.17072/psu.geol.21.4.296
  7. Шишлина Н.И., Рослякова Н.В., Бачура О.П., Киселева Д.В., Кузнецова О.В. Пастухи и металлурги бронзового века: анализ изотопных данных и реконструкция сезонных перемещений // Уральский исторический вестник. 2020. № 4. С. 15. doi: 10.30759/1728-9718-2020-4(69)-15-23
  8. Шишлина Н.И., Орфинская О.В., Киселева Д.В., Сурков А.В. Текстиль эпохи бронзы из курганной группы Чесменка 3 Воронежской области: технология, изотопный состав и радиоуглеродная хронология // Краткие сообщения Института археологии. 2020. № 260. С. 209. doi: 10.25681/IARAS.0130-2620.260.209-227
  9. Шишлина Н.И., Орфинская О.В., Киселёва Д.В., Хоммель П., Кузнецова О.В., Петрова Н.Ю., Шагалов Е.С. Шерстяные ткани эпохи бронзы Южной Сибири: результаты технологического, изотопного и радиоуглеродного анализов // Записки Института истории материальной культуры. 2020. № 23. С. 70. doi: 10.31600/2310-6557-2020-23-70-81
  10. Шишлина Н.И., Киселева Д.В., Лобода А.Ю., Исмагулов А.М., Ващенкова Е.С., Ретивов В.М., Терещенко Е.Ю. Вероятные источники металла Сосново-Мазинского клада эпохи поздней бронзы по данным изотопного состава свинца // Российские нанотехнологии. 2020. Т. 15. № 5. С. 650. (Shishlina N.I., Kiseleva D.V., Loboda A.Y., Ismagulov A.M., Vashchenkova E.S., Retivov V.M., Tereschenko E.Y. Probable sources of metal of the Sosnovo-Mazinsky hoard of the late bronze age by the lead isotopic composition // Nanotechnologies in Russia. 2020. Т. 15. № 9-10. P. 610.) https://doi.org/10.1134/S1995078020050134
  11. Shishlina N., Roslyakova N., Kolev Yu., Bachura O., Kuznetsova O., Kiseleva D., Retivov V., Tereschenko E. Animals, metal and isotopes: Mikhailo-Ovsyanka I, the Late Bronze Age mining site of the steppe Volga region // Archaeological Research in Asia. V. 24. December 2020. Article 100229. https://doi.org/10.1016/j.ara.2020.100229
  12. Ericson J.E. Strontium isotope characterization in the study of prehistoric human ecology // J. Human Evol. 1985. V. 14. P. 503.
  13. Müller W., Fricke H., Halliday A. N., McCulloch M. T., Wartho J.-A. Origin and migration of the Alpine Iceman // Science. 2003. V. 302. P. 862. doi: 10.1126/science.1089837
  14. Bentley R.A. Strontium isotopes from the earth to the archaeological skeleton: A review // J. Archaeol. Method Theory. 2006. V. 13. № 3. P. 135. doi: 10.1007/s10816-006-9009-x
  15. Price T. D., Meiggs D., Weber M.-J., Pike-Tay A. The migration of Late Pleistocene reindeer: Isotopic evidence from northern Europe // Archaeol. Anthropol. Sci. 2017. V. 9. P. 371. doi: 10.1007/s12520-015-0290-z
  16. Price T.D., Burton J.H., Bentley R.A. The characterization of biologically available strontium isotope ratios for the study of prehistoric migration // Archaeometry. 2002. V. 44. P. 117. doi: 10.1111/1475-4754.00047
  17. Herwartz D., Tütken T., Jochum K.P., Sander P.M. Rare earth element systematics of fossil bone revealed by LA-ICP-MS analysis // Geochim. Cosmochim. Acta. 2013. V. 103. P. 161. https://doi.org/10.1016/j.gca.2012.10.038
  18. Trueman C.N., Tuross N. Trace elements in recent and fossil bone apatite / Phosphates: Geo-chemical, Geobiological, and Materials Importance / Eds. Kohn M.J., Rakovan J., Hughes J.M. // Rev. Mineral. Geochem. 2002. V. 48. P. 489.
  19. Trueman C.N., Behrensmeyer A.K., Potts R., Tuross N. High-resolution records of location and stratigraphic provenance from the rare earth element composition of fossil bones // Geochim. Cosmochim. Acta. 2006. V. 70. P. 4343. doi: 10.1016/J.GCA.2006.06.1556
  20. Hedges R.E.M. Bone diagenesis: An overview of processes // Archaeometry. 2002. V. 44. P. 319. doi: 10.1111/1475-4754.00064
  21. Tuross N. Alterations in fossil collagen // Archaeometry. 2002. V. 44. № 3. P. 427. doi: 10.1111/1475-4754.00075
  22. Jans M.M.E., Nielsen-Marsh C.M., Smith C.I., Collins M.J., Kars H. Characterisation of microbial attack on archaeological bone // J. Archaeol. Sci. 2004. V. 31. P. 87. https://doi.org/10.1016/j.jas.2003.07.007
  23. Nielsen-Marsh C.M., Smith C.I., Jans M.M.E., Nord A., Kars H., Collins M.J. Bone diagenesis in the European Holocene II: Taphonomic and environmental considerations // J. Archaeol. Sci. 2007. V. 34. № 9. P. 1523. https://doi.org/10.1016/j.jas.2006.11.012
  24. Turner-Walker G., Nielsen-Marsh C.M., Syversen U., Kars H., Collins M.J. Sub-micron spongiform porosity is the major ultra-structural alteration occurring in archaeological bone // Int. J. Osteoarchaeol. 2002. V. 12. № 6. P. 407. http://dx.doi.org/10.1002/oa.642
  25. Turner–Walker G., Syversen U. Quantifying histological changes in archaeological bones using BSE–SEM image analysis // Archaeometry. 2002. V. 44. № 3. P. 461. doi: 10.1111/1475-4754.T01-1-00078
  26. Kowal-Linka M., Jochum K.P., Surmik D. LA-ICP-MS analysis of rare earth elements in marine reptile bones from the Middle Triassic bonebed (Upper Silesia, S Poland): Impact of long-lasting diagenesis, and factors controlling the uptake // Chem. Geol. 2014. V. 363. P. 213. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2013.10.038
  27. Kocsis L., Gheerbrant E., Mouflih M., Cappetta H., Ulianov A., Chiaradia M., Bardet N. Gradual changes in upwelled seawater conditions (redox, pH) from the late Cretaceous through early Paleogene at the northwest coast of Africa: Negative Ce anomaly trend recorded in fossil bio-apatite // Chem. Geol. 2016. V. 421 P. 44. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2015.12.001
  28. McCormack J.M., Bahr A., Gerdes A., Tütken T., Prinz-Grimma P. Preservation of successive diagenetic stages in Middle Triassic bonebeds: Evidence from in situ trace element and strontium isotope analysis of vertebrate fossils // Chem. Geol. 2015. V. 410. P. 108. https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2015.06.003
  29. Шарапова С.В. Отчет о раскопках кургана Новопокровка 16 в Горьковском районе Омской области в 2021 г. Научный архив ИИиА УрО РАН. Ф. II. Д. 261.
  30. Червяковская М.В., Червяковский В.С., Вотяков С.Л. Локальный анализ микроэлементного состава силикатных минералов на масс-спектрометре NexION 300S с ЛА приставкой NWR 213: методические аспекты // Геодинамика и тектонофизика. 2022. Т. 13. № 2. https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-2s-0605
  31. Muynck D.D., Huelga-Suarez G., Heghe L.V., Degryse P., Vanhaecke F. Systematic evaluation of a strontium-specific extraction chromatographic resin for obtaining a purified Sr fraction with quantitative recovery from complex and Ca-rich matrices // J. Anal. At. Spectrom. 2009.V. 24. P. 1498. doi: 10.1039/B908645E
  32. Kasyanova A.V., Streletskaya M.V., Chervyakovskaya M.V., Kiseleva D.V. A method for 87Sr/86Sr isotope ratio determination in biogenic apatite by MC-ICP-MS using the SSB technique // AIP Conference Proceedings. 2019. V. 2174. Article 020028
  33. Nier A.O. The isotopic constitution of strontium, barium, bismuth, thallium and mercury // Phys. Rev. 1938. V. 54. P. 275. https://doi.org/10.1103/PhysRev.54.275
  34. Elorza J., Astibia H., Murelaga X., Pereda-Suberbiola X. Francolite as a diagenetic mineral in dinosaur and other Upper Cretaceous reptile bones (Lano, Iberian Peninsula): Microstructural, petrological and geochemical features // Cretac. Res. 1999. V. 20. P. 169. https://doi.org/10.1006/cres.1999.0144
  35. Шарапова С.В., Труфанов А.Я., Киселева Д.В., Шагалов Е.С., Данилов Д.А., Хорькова А.Н., Окунева Т.Г., Солошенко Н.Г., Рянская А.Д., Упорова Н.С. Об одной находке северокавказской керамики в элитном погребении могильника Исаковка I (Западная Сибирь) // История, археология и этнография Кавказа. 2022. Т. 18. № 2. С. 429. doi: 10.32653/CH182429-462
  36. Киселева Д.В., Данилов Д.А., Домрачева Д.В., Труфанов А.Я., Хорькова А.Н., Шарапова С.В. Хроматографическое изучение растительной смеси из элитного погребения Саргатской культуры в Среднем Прииртышье // Российские нанотехнологии. 2020. Т. 15. № 5. С. 657. (Kiseleva D.V., Danilov D.A., Domracheva D.V., Khorkova A.N., Trufanov A.Y., Sharapova S.V. Gas chromatography–mass-spectrometry (GC–MS) study of the archaeological plant mixture from an elite burial mound of the Sargat culture in the middle Irtysh river basin // Nanotechnologies in Russia. 2020. V. 15. № 9-10. Р. 617.) doi: 10.1134/S1995078020050055

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Image of a slice of a tooth fragment TAX 705 on a stereographic microscope MBS-10 with a digital camera Olympus in reflected light: a - magnification 2×, b - BSE-image of the tooth analysis section, electron-probe microanalyzer CamecaSX-100. The points marked in red correspond to the analyses in Table 1

Download (734KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Microelement mapping of the TAX 705 tooth section by inductively coupled plasma mass spectrometry and laser ablation. I - enamel, II - enamel-dentin boundary zone, III - dentin

Download (1MB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies