Многоэлементные и стронциево-неодимовые изотопные характеристики обугленной древесины: потенциал для исследования происхождения древесины

Химический состав древесины отражает состав почвы, на которой произрастало соответствующее дерево. Многоэлементные и изотопные характеристики, свойственные почве и подстилающим ее горным породам, потенциально являются эффективными инструментами для определения происхождения древесины. Эти трассеры представляют особый интерес для обугленной археологической древесины, поскольку позволяют обойти некоторые ограничения дендрохронологического определения происхождения, связанные с утратой годичных колец. Однако термическая деградация может вносить существенное смещение в результаты химического и изотопного анализа древесины. В данном экспериментальном исследовании изучалось влияние температуры карбонизации на три геохимических маркера древесины: элементные характеристики, а также изотопные характеристики стронция и неодима (86Sr/87Sr и 143Nd/144Nd соответственно). Образцы древесины различных дубов, произраставших в разных местоположениях насаждений, подвергали пиролизу при четырех температурах в диапазоне от 200°C до 800°C и анализировали методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) и методом микрорентгенофлуоресцентной спектроскопии (μ-XRF) для определения элементного состава, а также методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и многоколлекторной регистрацией (MC-ICP-MS) для определения изотопного состава стронция (Sr) и неодима (Nd). Концентрации минеральных питательных элементов в целом возрастали с повышением температуры, однако степень обогащения зависела от элемента, части древесины (заболонь или ядровая древесина) и геологического субстрата. Концентрации рубидия, стронция, марганца, магния, калия и, в меньшей степени, кальция лишь незначительно зависели от температуры, части древесины и субстрата. Соотношения концентраций этих элементов, а также изотопные отношения 86Sr/87Sr и 143Nd/144Nd оставались стабильными во всем исследованном температурном диапазоне. Однако для успешного различения участков пригодными оказались только 86Sr/87Sr и отдельные элементные отношения (содержание кальция или магния, нормированное по марганцу). Таким образом, предложенный многотрассерный подход предоставляет перспективную новую информацию для определения происхождения обугленной археологической древесины.