上篇我們了解到，利用拉曼光譜可以確定巴黎圣母院大教堂在火災(zāi)中屋頂結(jié)構(gòu)燃燒時達到的最高溫度，這對于安全高效地完成重建工作非常重要。此外，科學(xué)家們還分析了法國南部布呂尼屈厄洞穴 (Bruniquel caves) 中的燒焦物遺跡，以揭示它們的前身是動物還是植物。

考古學(xué)家利用拉曼光譜研究燒焦物遺跡

考古學(xué)家通過研究燒焦物遺跡來了解史前人類的生活。在探尋早期火馴化痕跡的研究中，燒焦物可證明火的蹤跡。燒焦物是有機物發(fā)生熱解產(chǎn)生的固體殘留物。它可能是木炭，也可能是烤焦的肉或脂肪。通過分析這些殘留物可以揭示考古遺址的古代居住者使用的燃料類型和飲食習(xí)慣。

顯微拉曼光譜技術(shù)非常適合對燒焦物進行考古研究。它對碳化合物的芳香環(huán)納米結(jié)構(gòu)非常靈敏，同時又不具破壞性。拉曼分析只需要幾微克的樣本，但空間分辨率優(yōu)于1 μm。

拉曼光譜能否區(qū)分木炭和骨炭？

拉曼光譜在表征史前爐膛或火爐中的碳化殘留物方面很有前景。即使風(fēng)化改變了燒焦物的有機物前身的特征形態(tài)，但仍可確定它是植物源還是動物源。

D. Deldicque和他的同事們開發(fā)了一種方法，可區(qū)分植物源或動物源風(fēng)化炭。他們發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)化木炭(植物源)的拉曼光譜中，1,700 cm?1處的羰基譜帶強度更高。而在動物源風(fēng)化燒焦物的拉曼光譜中，同一譜帶的強度則弱很多。此外，動物源風(fēng)化燒焦物拉曼光譜的HD/HG比率通常高于風(fēng)化木炭。通過繪制1,700 cm?1處譜帶強度隨HD/HG高度比的變化關(guān)系，他們可以將木炭和動物燒焦物的拉曼光譜區(qū)分開。

17.65萬年前尼安德特人在布呂尼屈厄洞穴建造的環(huán)形巖洞結(jié)構(gòu)遺址

然后，他們將這種方法應(yīng)用于布呂尼屈厄洞穴的爐膛中的兩塊風(fēng)化燒焦物上。布呂尼屈厄洞穴是一處耐人尋味的舊石器時代考古遺址。這些洞穴因由斷裂石筍組成的環(huán)形結(jié)構(gòu)而聞名。這些結(jié)構(gòu)距今約17.6萬年，經(jīng)證明是由早期尼安德特人建造的精致建筑。

布呂尼屈厄洞穴的兩種非晶燒焦物都是模糊的球狀形態(tài)，沒有任何明顯的植物或骨骼結(jié)構(gòu)。利用這些樣本的拉曼光譜，他們繪制了i1700/iG比率與HD/HG比率的函數(shù)關(guān)系圖。從圖中可以看出，第1種非晶燒焦物是動物炭，第2種非晶燒焦物是植物炭，也就是所謂的玻璃化炭。

在布呂尼屈厄洞穴的火爐中發(fā)現(xiàn)的非晶燒焦物。由于具體形態(tài)已經(jīng)丟失，因此很難明顯地識別它們的前身是什么，既可能是玻璃化木炭，也可能是燒焦的脂肪或肉。

(a) 第1種非晶燒焦物；(b) 第2種非晶燒焦物

(a)第1種非晶燒焦物的拉曼光譜。(b) 第2種非晶燒焦物的拉曼光譜。(c) 拉曼參數(shù)圖，第1種非晶燒焦物被歸為動物類，

第2種非晶燒焦物被歸為植物類。(d,e) 分別為第1種和第2種非晶燒焦物的能量散射譜

為了驗證這一結(jié)果，他們使用掃描電子顯微鏡和X射線能量散射譜儀 (SEM-EDS) 對這兩種非晶燒焦物進行了分析。第1種非晶燒焦物的EDS分析結(jié)果顯示其中含有磷、鈣和硫，這證實它是一種動物碳。第2種非晶燒焦物的EDS分析結(jié)果顯示其中含有鈣和鎂，這證實它的前身是一種植物。通過這種方法，利用拉曼光譜可以區(qū)分動物源和植物源的燒焦物遺跡。即使特征形態(tài)隨著時間推移已經(jīng)消失，但本質(zhì)也不會改變。

拉曼光譜是研究高度碳化物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分的理想方法。未來，拉曼測量還可揭示更多人類歷史。

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