Noninvasive elemental XRF characterization of mudstone lagerstätten for provenance identification: Advantages and limitations
Plain Language Abstract
This study investigates the use of portable X-Ray Fluorescence (pXRF) to identify the geochemical signatures of classical fossil sites within museum collections. The research was motivated by the challenges of tracing the origins of fossils from the Montsec lithographic limestones (Spain) collection, which has been spread worldwide over the past century. By examining samples from 17 different fossil sites with distinct carbonate compositions and ages, the study aimed to see if pXRF could reliably distinguish between them. The results show that pXRF can successfully differentiate many sites, such as Ockley and Daohughou. However, for some sites like Solnhofen and Montsec, more sensitive instruments or additional non-destructive techniques may be needed for clearer identification. Additionally, the study explores how resin used in fossil conservation (like Paraloid®-B72) can affect pXRF results, potentially masking certain elements and introducing others, thus impacting the detection of the fossils’ original composition.
Arabic
توصيف الأشعة السينية غير الغازية للصخور الجيرية اليثوغرافية الغنية بالحفريات لتحديد المنشأ: المزايا والعيوب
المؤلفؤن: أليخاندرو جيل ديلجادو، وجوردي إيبانيز إنسا، وألبرت سيليس، وخافيير ديلكلوس، وأنخيل جالوبارت، وماتياس ريوليد، وديفيد كروسيت، وسوليداد ألفاريز، وأوريول أومز
الملخص: الهدف من هذه الدراسة هو استكشاف فائدة تقنيات الأشعة السينية المحمولة في تحديد البصمة الجيوكيميائية لمختلف المواقع الأحفورية الكلاسيكية داخل المتاحف. ينبع الدافع وراء هذا البحث من التحديات التي تفرضها مجموعة الحجر الجيري اليثوغرافي في مونتسيك، والتي تم توزيعها عالميًا منذ القرن الماضي. في بعض الحالات، ثبت أن تتبع أصل مونتسيك لبعض القطع غير واضح. لتحقيق هذا الهدف، قمنا بفحص 17 موقعًا مختلفًا من المواقع الملئية بالحفريات والتي تتميز بصخور كربونات مميزة وتسلسل زمني. الهدف هو تحديد مدى جدوى التمييز بين كل موقع من خلال الأشعة السينية المحمولة. تشير النتيجة إلى أن هذا يمكن تحقيقه في العديد من المواقع، حيث يكون التمييز واضحًا. ومع ذلك، في بعض الحالات، هناك حاجة إلى أجهزة أكثر حساسية أو حتى تقنيات غير مدمرة أخرى، كما هو الحال في موقعي سولن هوفن ومونتسيك. ومع ذلك، حتى في هذه الحالات، من الممكن تحقيق مستوى معين من التمييز من خلال تقنيات الأشعة السينية المحمولة الغير غازية. وعلاوة على ذلك تم بفحص تأثير الراتينج المستخدم في الحفاظ على الحفريات و تجدر الإشارة إلى أن معالجات الراتينج يمكن أن تؤدي إلى تغييرات، مثل إخفاء اكتشاف الكالسيوم وإدخال الحديد في البيانات التي تم الحصول عليها.
الكلمات المفتاحية: التراث الجيولوجي؛ سجل الحفريات؛ فلورسنت الأشعة السينية؛ الحجر الجيري اليثوغرافي ؛ الكيمياء الجيولوجية
ترجمة: ا. د./ أحمد عوض عبد الهادي (كلية العلوم - جامعة المنيا)
Translator: Ahmed Awad Abdelhady
Chinese
泥岩化石库无损的XRF元素测试用于物源识别：优势与局限性
本研究的目标是探索便携式X射线荧光技术（pXRF）在识别博物馆藏品中不同著名化石产地地球化学特征方面的应用价值。本研究的起因源于蒙塞克（Montsec）灰岩标本所带来的挑战，这些标本自上世纪以来已被散布至全球各地。在某些情况下，难以确定部分标本是否来源于蒙塞克。为解决这一问题，我们通过不同的样本集，对17个不同年代、不同岩性的化石库进行了研究。结果表明，这在许多化石产地（如Ockley或道虎沟）中是可行的，不同化石产地的区分特征非常清晰。然而，在某些情况下，例如在索伦霍芬和蒙塞克石印灰岩中，需要更高灵敏度的XRF仪器，甚至其他无损技术。即使在这些情况下，通过无损便携式X射线荧光（pXRF）技术仍能实现一定程度的区分。此外，在博物馆馆藏中，我们正在研究用于化石保存的树脂（如Paraloid®-B72）对成分特征检测的影响。需要注意的是，树脂处理可能会导致一些变化，例如干扰钙的检测信号或在获取的数据中出现铁元素。
关键词：地质遗产；化石记录；X射线荧光；石印灰岩；地球化学
Translator: Yanzhe Fu. Nanjing Institute of Geology and Palaeontology, Chinese Academy of Sciences
Deutsche Zusammenfassung
Nichtinvasive XRF-Elementcharakterisierung von Tonstein-Lagerstätten zur Herkunftsbestimmung: Vorteile und Grenzen
Ziel dieser Studie ist es, den Nutzen tragbarer Röntgenfluoreszenztechniken (pXRF) bei der Identifizierung der geochemischen Signatur verschiedener klassischer Fossilfundstellen in Museumssammlungen zu untersuchen. Die Motivation für diese Forschung ergibt sich aus den Herausforderungen, die sich aus der Sammlung der lithographischen Kalksteine von Montsec ergeben, die seit dem letzten Jahrhundert weltweit verstreut sind. In einigen Fällen hat sich die Rückverfolgung der Herkunft bestimmter Stücke aus Montsec als unklar erwiesen. Um dieses Ziel zu erreichen, haben wir 17 verschiedene Lagerstätten untersucht, die sich durch eine unterschiedliche Karbonatlithologie und Chronologie auszeichnen, und dabei verschiedene Probensätze verwendet. Ziel ist es, die Durchführbarkeit der Unterscheidung der einzelnen Standorte mittels pXRF zu ermitteln. Die Ergebnisse zeigen, dass dies an vielen Standorten wie Ockley oder Daohughou, wo die Unterscheidung eindeutig ist, möglich ist. In einigen Fällen sind jedoch empfindlichere RFA-Geräte oder sogar andere zerstörungsfreie Techniken erforderlich, wie im Fall der Fundstelle Solnhofen und der lithographischen Kalksteine von Montsec. Dennoch ist auch in diesen Fällen eine gewisse Differenzierung durch nichtinvasive pXRF möglich. Darüber hinaus untersuchen wir im Rahmen von Museumssammlungen die Auswirkungen von Harzen, die zur Konservierung von Fossilien verwendet werden (z. B. Paraloid®-B72), auf die Erkennung von Zusammensetzungssignaturen. Es konnte festgestellt werden, dass Harzbehandlungen Veränderungen bewirken können, wie z. B. die Maskierung der Kalziumerkennung und Eiseneintrag in die erhaltenen Daten.
Schlüsselwörter: geologische Herkunft; Fossilnachweis; Röntgenfluoreszenz; Plattenkalk; Geochemie
Translator: Eva Gebauer
Resumen en Español
Caracterización elemental no invasiva mediante FRX de yacimientos lagerstätten micríticos para la identificación de procedencia: ventajas y limitaciones
El objetivo de este estudio es explorar la utilidad de las técnicas de fluorescencia de rayos X portátiles (FRXp) para identificar la firma geoquímica de diferentes yacimientos paleontológicos clásicos presentes en muchos museos paleontológicos. La necesidad de esta investigación surge de los desafíos planteados por la colección de calizas litográficas del Montsec, que ha sido esparcida globalmente desde el pasado siglo y en algunos casos, rastrear el origen de estas piezas ha resultado ser poco claro.
Para alcanzar este objetivo, hemos examinado 17 yacimientos lagerstätten diferentes, caracterizados por una litología carbonatada y cronologías diversas, utilizando varios conjuntos de muestras. El propósito es la determinación de la viabilidad de la distinción de yacimientos mediante FRXp. Los resultados indican que esto es posible en algunos casos, como Ockley o Daohughou, donde la diferenciación es clara. Sin embargo, en algunas situaciones, se requieren instrumentos FRX más sensibles u otras técnicas no destructivas, como se observa en el caso de Solnhofen y el Montsec. No obstante, incluso en estos casos, es posible algún nivel de diferenciación mediante XRFp no invasivo.
Además, en el contexto de las colecciones de museos, estamos examinando el impacto que tienen las resinas utilizadas para la conservación (como el Paralod®-B72) en la detección de firmas composicionales. Se observa que los tratamientos con resina pueden provocar cambios en los resultados elementales, como enmascarar la detección de calcio e introducir hierro en los datos obtenidos.
Palabras clave: patrimonio; registro fósil; fluorescencia de rayos X; calizas litográficas; geoquímica.
Traducción: Author
Résumé en Français
In progress
Translator: Denis Audo. Centre de Recherche en Paléontologie - Sorbonne Université or Vincent Perrier, Université Lyon.
Vincent Perrier, Maître de Conférences Université Lyon 1
Greek
Μη επεμβατικός χαρακτηρισμός των στοιχείων XRF ιλιόλιθου lagerstätten ώστε να προσδιοριστεί η προέλευση του: πλεονεκτήματα και περιορισμοί
Ο στόχος αυτής της εργασία είναι να διερευνήσει τη χρησιμότητα των φορητών τεχνικών φθορισμού ακτίνων Χ (pXRF) στον εντοπισμό της γεωχημικής υπογραφής διαφόρων κλασικών απολιθωμάτων σε συλλογές μουσείων. Το κίνητρο για αυτήν την έρευνα πηγάζει από τις προκλήσεις που θέτει η συλλογή λιθογραφικών ασβεστόλιθων του Montsec, η οποία έχει διασκορπιστεί παγκοσμίως από τον περασμένο αιώνα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ανίχνευση της προέλευσης ορισμένων δειγμάτων του Montsec έχει αποδειχθεί ασαφής. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, εξετάσαμε 17 διαφορετικές θέσεις lagerstätten που χαρακτηρίζονται από διακριτή ασβεστιτική λιθολογία και χρονολογία, χρησιμοποιώντας διάφορα σετ δειγμάτων. Ο στόχος είναι να προσδιοριστεί η σκοπιμότητα της διάκρισης κάθε θέσης μέσω του pXRF. Το αποτέλεσμα δείχνει ότι αυτό μπορεί να επιτευχθεί σε πολλές θέσεις, όπως το Ockley ή το Daohughou, όπου η διαφοροποίηση είναι σαφής. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, απαιτούνται πιο ευαίσθητα όργανα XRF ή ακόμη και άλλες μη καταστροφικές τεχνικές, όπως φαίνεται στην περίπτωση της θέσης Solnhofen και των λιθογραφικών ασβεστόλιθων Montsec. Ωστόσο, ακόμη και σε αυτές τις περιπτώσεις, είναι δυνατό κάποιο επίπεδο διαφοροποίησης μέσω μη επεμβατικού pXRF. Επιπλέον, στο πλαίσιο των μουσειακών συλλογών, εξετάζουμε την επίδραση της ρητίνης που χρησιμοποιείται για τη διατήρηση απολιθωμάτων (όπως το Paraloid®-B72) στην ανίχνευση των συνθετικών υπογραφών. Σημειώνεται ότι η συντήρηση με ρητίνη μπορεί να επιφέρει αλλαγές, όπως να εμποδιστεί η ανίχνευση ασβεστίου και να προστεθεί σίδηρος στα δείγματα που λαμβάνονται.
Λέξεις-κλειδιά: Γεωλογική κληρονομιά, απολιθωμένο αρχείο, φθορισμός ακτίνων Χ, λιθογραφικός ασβεστόλιθος, γεωχημεία
Translator: Evangelos Vlachos
Polski
Nieinwazyjna charakterystyka pierwiastkowa XRF mułowców lagerstätten w celu identyfikacji pochodzenia: zalety i ograniczenia
Celem tej pracy jest zbadanie przydatności przenośnych technik fluorescencji rentgenowskiej (pXRF) w identyfikacji geochemicznego podpisu różnych klasycznych stanowisk kopalnych w zbiorach muzealnych. Motywacją do przeprowadzenia tych badań są wyzwania stawiane przez kolekcję litograficznych wapieni Montsec, która jest rozproszona na całym świecie od ubiegłego stulecia. W niektórych przypadkach prześledzenie pochodzenia Montsec niektórych okazów okazało się niejasne. Aby osiągnąć ten cel, zbadaliśmy 17 różnych stanowisk lagerstätten charakteryzujących się odrębną litologią węglanową i chronologią, używając różnych zestawów próbek. Celem jest określenie wykonalności rozróżnienia każdego stanowiska za pomocą pXRF. Wyniki wskazują, że jest to możliwe do osiągnięcia w wielu stanowiskach, takich jak Ockley lub Daohughou, gdzie różnicowanie jest wyraźne. Jednak w niektórych przypadkach wymagane są bardziej czułe instrumenty XRF lub nawet inne nieniszczące techniki, jak widać w przypadku stanowiska Solnhofen i litograficznych wapieni Montsec. Niemniej jednak nawet w tych przypadkach pewien poziom różnicowania jest możliwy za pomocą nieinwazyjnego pXRF. Ponadto w kontekście zbiorów muzealnych badamy wpływ żywicy stosowanej do konserwacji skamieniałości (takiej jak Paraloid®-B72) na wykrywanie sygnatur kompozycyjnych. Należy zauważyć, że obróbka żywicą może powodować zmiany, takie jak maskowanie wykrywania wapnia i wprowadzanie żelaza do uzyskanych danych.
Słowa kluczowe: dziedzictwo geologiczne; zapis kopalny; fluorescencja rentgenowska; wapień litograficzny; geochemia
Translator: Krzysztof Stefaniak
Russian
Неинвазивная элементарная XRF-характеристика аргиллитовых лагерштеттов для идентификации происхождения: преимущества и ограничения
Целью этого исследования является оценка полезности портативных рентгеновских флуоресцентных методов (pXRF) для идентификации геохимических признаков различных классических окаменелостей в музейных коллекциях. Мотивацией начала исследований в этом направлении стал ряд проблем, связанных с коллекцией литографических известняков Монсека, которая была рассеяна по всему миру в прошлом веке. В некоторых случаях отслеживание происхождения отдельных образцов оказалось затруднительным. Для достижения этой цели мы исследовали 17 различных лагерштеттов, характеризующихся четкой карбонатной литологией и хронологией, используя различные наборы образцов. Мы определяли целесообразность различения каждого местоположения с помощью pXRF. Результаты исследований показывают, что поставленная цель достижима на материале из многих местоположений, таких как Окли или Даохугоу, где есть четкая дифференциация слоев. Вместе с тем в некоторых случаях требуются более чувствительные XRF-инструменты или даже другие неинвазивные методы, как это видно на примере литографических известняков Зольнгофена и Монсека. Тем не менее даже в этих случаях возможен определенный уровень дифференциации с помощью неинвазивной pXRF. Кроме того, в контексте музейных коллекций мы исследуем влияние смолы, которая используется для сохранения окаменелостей (например, Paraloid®-B72) на выявление композиционных признаков. Отмечается, что обработка смолой может привести к изменениям, таким как маскировка отложений кальция и введение железа в полученные данные.
Ключевые слова: геологическое наследие; палеонтологическая летопись; рентгеновская флуоресценция; литографский известняк; геохимия.
Translator: Leonid Voyta
Ukrainian
Неінвазивна елементарна XRF-характеристика аргілітових лагерштеттів для ідентифікації походження: переваги та обмеження
Мета цього дослідження полягає в тому, щоб оцінити корисність портативних рентгенівських флуоресцентних методів (pXRF) для ідентифікації геохімічних ознак різних класичних скам’янілостей у музейних колекціях. Мотивацією для початку досліджень у цьому напрямку стала низка проблем, пов’язаних із колекцією літографічних вапняків Монсека, яка була розпорошена по всьому світу з минулого століття. У деяких випадках відстеження походження окремих зразків виявилося неясним. Щоб досягти цієї мети, ми дослідили 17 різних лагерштеттів, що характеризуються чіткою карбонатною літологією та хронологією, використовуючи різні набори зразків. Ми визначали доцільність розрізнення кожного місцезнаходження за допомогою pXRF. Результати досліджень показують, що поставлена мета є досяжною на матеріалі з багатьох місцезнаходжень, таких як Оклі чи Даохугоу, де чітка диференціація верств. Разом з тим, у деяких випадках потрібні більш чутливі XRF-інструменти або навіть інші неінвазивні методи, як це видно на прикладі літографічних вапняків Зольнгофена і Монсека. Тим не менш, навіть у цих випадках можливий певний рівень диференціації за допомогою неінвазивної pXRF. Крім того, у контексті музейних колекцій ми досліджуємо вплив смоли, яка використовується для збереження скам’янілостей (наприклад, Paraloid®-B72), на виявлення композиційних ознак. Зазначається, що обробка смолою може призвести до змін, таких як маскування відкладень кальцію та введення заліза в отримані дані.
Ключові слова: геологічна спадщина; палеонтологічний літопис; рентгенівська флуоресценція; літографський вапняк; геохімія.
Translator: Oleksandr Kovalchuk
