对贝壳化石进行LIBS元素分析于古环境和古气候研究的突破性意义

1.应用LIBS技术对大量贝壳化石进行快速自动测量，对古环境和古气候研究具有突破性意义
生物地球化学的数据常作为海洋环流、冰川/间冰期气候、人为气候变化等的环境研究手段。
贝壳生命周期中的元素变化能够反映当时的环境状况。贝壳的主要成分是碳酸盐，故而经久不腐。同时，贝壳化石分布广泛，在地质、考古、古气候的研究中，从低海拔到高海拔区域都常有发现。所以非常适合应用于古环境研究。

海水温度会影响微量元素（例如Mg和Sr等）对贝壳碳酸盐晶体结构中的Ca元素的替换。据此，Asier等人（意大利坎塔布里亚大学以及曼彻斯特科学与工程学院，2017）通过对史前食用贝类化石边缘的Mg/Ca分析，判断它被人捕食的季节。Asier等人提出，通过研究贝壳生活的古环境、被捕食情况，我们可以得知同时期人类的生存状况，结合其它考古证据，研究古人类和其它动植物应对环境的方式。
必须承认的是，生物地球化学数据会因样品出处和种类的影响而波动，所以需要广泛测量，用大量数据来保证实验结果的可靠性。应对此需求，LIBS技术的测量速度快、精度高、设置灵活、实验成本低的综合优势是其它技术无法比拟的，在古气候重建和古环境研究中具有巨大的潜力。
FireFly LIBS系统由CEITEC（欧洲工程技术中心）Lightigo团队研发生产，对于古环境研究具如下特色优势：
1.266nm、532nm、1064nm中任意两种激发波长可选性；通过软件自动切换波长，无须手动调试；
2.高分辨率检测系统，减小谱线干扰，优化检测极限；
3.元素分布成像的全自动快速测量，*测量速度1秒钟100次；
4.海量数据全自动高速处理功能；
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2.LIBS元素分布成像测量技术将古环境、古气候重建和地球生物化学研究推向新的高度
*重要的是，LIBS技术能够对元素进行定性定量分布成像测量（Mapping）。例如能够得到Mg/Ca在贝壳化石中的空间分布变化，它能够像年轮一样反应其生长过程中的季节变化和气候波动，这是传统元素测量办法无法做到的。
希腊电子结构与激光研究院的Hausmann等人与澳大利亚地理学院合作，应用LIBS技术对采自10个地点的大量现代贝壳进行高分辨率元素分布成像（Mapping）生长追踪从而建立气候模型，并用实际气候数据进行校正，刷新了基于贝壳化石元素分析数据进行古气候重建的性和时间跨度。论文于2019年发表在Scientific Reports上。

Hausmann感慨道：在应用LIBS技术之前，我们从来没设想过可以测量十多个贝壳或者得到这么好的数据，之前的实验远达不到气候重建的数据要求。能够将成百上千的贝壳元素数据进行对比，使气候重建成为了全新的游戏。