M4 TORNADO的古生物学和化石分析

为什么M4 TORNADO用于化石分析？

化石是地球上保存下来的生命记录。化石的成分可能揭示了生物体在活着时的生长和环境，以及在埋葬、机械改造和成岩过程中死亡后可能发生的变化。

M4 TORNADO的微区XRF元素图谱为各种化石的快速成分表征提供了一种非侵入性方法，提供的不仅仅是漂亮的图片！

图1-M4 TORNADO是用于地质样品空间元素分析的台式微区XRF光谱仪。

成岩过程中碳酸盐化石物质的变化

化石在日益成为收藏家的物品的同时，也是我们了解地球上生命进化的窗口。由于埋藏在沉积物中的停留时间较长，原生矿物会发生改变，在有机物质的情况下通常会完全丧失。

通过替换原始结构，化学指纹可以提供一种对化石结构进行成像的方法，并了解蚀变过程。

图2-使用M4 TORNADO微区XRF对菊石化石进行元素分析。

鱼类化石的地球化学指纹

在世界各地的几个地方，发现了保存完好的始新世鱼类化石，为了解这个地球历史时期的气候和地质历史提供了一扇窗户。尽管保存完好，但视觉成像（通过相机或显微镜）可能需要定期润湿化石（例如，用酒精）。另一种方法是通过非侵入性微区XRF元素图谱。

元素图，如M4 TORNADO微区XRF光谱仪收集的元素图，提供了关键信息，如解剖结构的详细特征，否则可能会有问题或无法辨别，但对分类学、系统发育和古生态学研究很重要，由于X射线穿透能力更强，因而即使目标特征被上覆结构或薄沉积层遮蔽，仍能成功实现成像。M4 TORNADO提供的快速数据收集也允许对不同地点的收集进行测量和系统比较，而对化石的额外处理需求有限。

图3-鱼类化石的微XRF元素图。锶（白色）元素图提供了骨骼部分的出色细节。

脊椎动物化石的元素特征

通过微区XRF进行元素测绘，古生物学家可以更深入地挖掘脊椎动物化石的解剖结构，揭示不同骨骼成分差异的信息，包括埋葬和时间对原始骨骼成分的影响，从而揭示化石的哪些区域代表了原始生长历史。

M4 TORNADO微区XRF光谱仪提供的非侵入性测量方法允许在不损坏珍贵化石标本的情况下揭示这些细节，并提供其他可能无法亲自访问的研究人员可以远程访问的数据集。

<20微米的X射线光斑和高灵敏度探测器可以显示复杂的细节，例如蝙蝠的颚骨、肩膀和带有部分尾巴的脚（中下图）。

图4- 4700万年前蝙蝠化石的元素图（来自德国法兰克福森肯伯格博物馆的藏品），通过M4 TORNADO的微区XRF收集。地图尺寸为43毫米x 82毫米。钙（白色）+锰（蓝色）地图揭示了化石骨骼结构中复杂细节的保存——构成主骨骼（锰含量较高）和牙齿（锰含量较低）的不同材料成分。钛元素图揭示了宿主沉积岩的成分细节，并证实了骨骼是一个完整的个体，而不是由多个碎片拼凑而成的。

变形特征还是古化石？绘制叠层石结构中的元素变化图

叠层石是由微生物席捕获和结合沉积物形成的分层沉积结构，是地球上保存最早的生命物理证据。因此，关于叠层石的最早出现存在重大争议，一些出版物支持和反对格陵兰岛伊苏亚超地壳带保存的结构，这些结构可能是早在38.1亿年前就存在生命的证据。

确定叠层石所需的一个关键证据是分层结构（例如，右侧的叠层石地图）。微XRF提供了一种手段，通过微观尺度表征到微量元素水平，可以看穿长地壳居住期间这种原始结构的潜在变化，这些变化可能不再肉眼可见。当与其他证据（如矿物学、同位素）相关联时，我们可以建立一个深入过去的窗口，并对地球的早期演化做出强有力的解释。