Mapping of bioavailable 87Sr/86Sr in the Southern Trans-Urals

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. Spatial distribution of bioavailable strontium in the South Trans-Urals. Aim. Development and test of a methodology for obtaining a bioavailable strontium map suitable for studying migrations and mobility in the Bronze Age in the Southern Trans-Urals. Methods. Sampling was conducted in 73 loci located in a uniform network in a 25 ± 5 km grid and in 22 additional loci (transects along the intermediate lines in places of complex geological structure). The determination of strontium content was carried out by the ICP-MS method. The strontium isotope composition was measured using an inductively coupled plasma magneto-sector multi-collector mass spectrometer (MC-ICP-MS). Statistical methods included analysis with stem-and-leaf plots; Student’s t-test; ordinary kriging (the mean is unknown) with linear semivariogram; analysis of correlation according to Pearson’s test. Results. The surveyed area is 36 sq. km2. The sample size is 357. Samples for different types have similar mean and median values; the differences occur in the fourth fractional digit. Criterion 1 (n ≥ 0.001) can be used to determine local variability, and Criterion 2 (0.706 < n < 0.716) can be used to assess the origin of ancient individuals, animals, and archaeological objects. The interpolated maps for each sample type were created. All bioavailable strontium maps show similar spatial patterns. Cross-validation revealed areas of the lowest accuracy. Conclusions. The similarity of the distribution of anomalies on the maps of different types suggests the feasibility of the sampling technique. There is a clear tendency for the zones of elevated 87Sr/86Sr values to be associated with the older lithology (0.7106, mean). The lower values (0.7091 ± 0.002) are associated with the younger lithology. Given the complex geological structure and a wide range of rocks in the study area, a positive result is the low differentiation of the zoning of the identified anomalies, which correspond to large structural-formation zones of the Urals. The presented method demonstrates its suitability for studying sublatitudinal migrations of the ancient population of the Southern Trans-Urals.

About the authors

A. V. Epimakhov

South Ural State University

Email: epimakhovav@susu.ru

I. V. Chechushkov

South Ural State University

D. V. Kiseleva

A.N. Zavaritsky Institute of Geology and Geochemistry, UB RAS

Email: podarenka@mail.ru

M. N. Ankushev

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology, UB RAS, Institute of Mineralogy

Email: ankushev_maksim@mail.ru

P. S. Ankusheva

South Urals Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology, UB RAS, Institute of Mineralogy; South Ural State Humanitarian Pedagogical University

Email: polenke@yandex.ru

References

  1. Виноградов В.И., Щербаков С.А., Горожанин В.М., Гольцман Ю.В., Буякайте М.И. (2000) Возраст метаморфитов Восточно-уральского поднятия: Sm-Nd- и Rb-Sr-изотопное датирование. Докл. АН, 371(6), 784-787.
  2. Горожанин В.М. (1998) Первичный изотопный состав стронция в магматических комплексах Южного Урала. Магматизм и геодинамика. Екатеринбург: УрО РАН, 98-108.
  3. Козлов В.И., Макушин А.А., Шалагинов В.В. (2001) Гео логическая карта Российской Федерации и сопредельной территории Республики Казахстан. М-б 1 : 1 000 000. Карта дочетвертичных образований. Лист N-40, (41). (Уфа). ООО “Башкиргеология”.
  4. Кузнецов А.Б., Семихатов М.А., Горохов И.М., Мельников Н.Н., Константинова Г.В., Кутявин Э.П. (2003) Изотопный состав Sr в карбонатных породах Каратавской серии Южного Урала и стандартная кривая вариаций отношения 87Sr/86Sr в Позднерифейском океане. Стратигр. Геол. корреляция, 11(5), 3-39.
  5. Левит А.И. (2005) Южный Урал: география, экология, природопользование. Челябинск: ЮУКИ, 246 с.
  6. Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 146 с.
  7. Тевелев А.В. (2003) Средне-позднепалеозойское развитие Урало-Казахстанской складчатой системы. Дисс. … докт. геол.-мин. наук. М.: МГУ, 406 с.
  8. Тевелев А.В., Кошелева И.А., Бурштейн Е.Ф., Тевелев А.В., Попов В.С., Кузнецов И.Е., Коротаев М.В., Георгиевский Б.В., Осипова Т.А., Правикова Н.В., Середа В.В. (2018) Государственная геологическая карта Российской Федерации. М-б 1 : 200 000. Изд-е 2-е. Сер. Южно-Уральская. Лист N-41-XXV (Карталы). Объяснит. записка. М.: Моск. фил. ФГБУ “ВСЕГЕИ”, 175 с.
  9. Фор Г. (1989) Основы изотопной геологии. М.: Мир, 590 с.
  10. Bataille C.P., Crowley B.E., Wooller M.J., Bowen G.J. (2020) Advances in global bioavailable strontium isoscapes. Palaeogeogr., Palaeoclimatol., Palaeoecol., 555, 109849. https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2020.109849
  11. Chechushkov I., Epimakhov A., Ankushev M., Ankusheva P., Kiseleva D. (2022) Interpolated data on bioavailable strontium in the southern Trans-Urals. Zenodo. https://zenodo.org/records/7370066
  12. Corti C., Rampazzi L., Ravedoni C., Giussani B. (2013) On the use of trace elements in ancient necropolis studies: Overview and ICP-MS application to the case study of Valdaro site, Italy. Microchem. J., 110, 614-623.
  13. Gerling С. (2015) Prehistoric Mobility and Diet in the West Eurasian Steppes 3500 to 300 BC: An Isotopic Approach. Berlin, München, Boston: De Gruyter. 402 p. https://doi.org/10.1515/9783110311211
  14. Hajj F., Poszwa A., Bouchez J., Guérold F. (2017) Radiogenic and “stable” strontium isotopes in provenance studies: A review and first results on archaeological wood from shipwrecks. J. Archaeol. Sci., 86, 24-49. https://doi.org/10.1016/j.jas.2017.09.005
  15. Holt E., Evans J.A., Madgwick R. (2021) Strontium (87Sr/86Sr) mapping: A critical review of methods and approaches. Earth-Sci. Rev., 216, 103593, https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103593
  16. http://georem.mpch-mainz.gwdg.de/ :.
  17. https://doi.org/10.1594/PANGAEA.950380 :.
  18. Isaaks E.H., Srivastava R.M. (Eds). (1989) Applied Geostatistics, N. Y., Oxford University Press New York, 582 p.
  19. Journel A.G. (1989) Fundamentals of Geostatistics in Five Lessons, American Geophysical Union Washington.
  20. Kasyanova A.V., Streletskaya M.V., Chervyakovskaya M.V., Kiseleva D.V. (2019) A method for 87Sr/86Sr isotope ratio determination in biogenic apatite by MC-ICP-MS using the SSB technique. AIP Conference Proceedings, 2174, 020028. https://doi.org/10.1063/1.5134179
  21. Koryakova L., Epimakhov A.V. (2014) The Ural and Western Siberia in the Bronze and Iron Age. Cambridge: Cambridge University Press, 408 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511618451
  22. Kristiansen K. (2022) Archaeology and the Genetic Revolution in European Prehistory (Elements in the Archaeology of Europe). Cambridge: Cambridge University Press, 100 p. https://doi.org/10.1017/9781009228701
  23. Malainey M.E. (2011) A Consumer’s Guide to Archaeological Science: Analytical Techniques (Manuals in Archaeological Method, Theory and Technique). N. Y., Springer Science+Business Media, LLC, 603 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-5704-7
  24. Maurer A.-F., Galer S.J.G., Knipper C., Beierlein L., Nunn E.V., Peters D., Tütken T., Alt K.W., Schöne B.R. (2012) Bioavailable 87 Sr/ 86 Sr in different environmental samples – Effects of anthropogenic contamination and implications for isoscapes in past migration studies. Sci. Total Environ., 433, 216-229. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2012.06.046
  25. Muynck D.D., Huelga-Suarez G., Heghe L.V., Degryse P., Vanhaecke F. (2009) Systematic evaluation of a strontium-specific extraction chromatographic resin for obtaining a purified Sr fraction with quantitative recovery from complex and Ca-rich matrices. J. Analytic. Atom. Spectrom., 24, 1498-1510. https://doi.org/10.1039/B908645E
  26. Oliver M.A. (1990) Kriging: A method of interpolation for geographical information systems. Int. J. Geogr. Inf. Systems, 4, 313-332. https://doi.org/10.1080/02693799008941549
  27. Price T.D., Burton J.H., Bentley R.A. (2002) The characterization of biologically available strontium isotope ratios for the study of prehistoric migration. Archaeometry, 44(1), 117-135. https://doi.org/10.1111/1475-4754.00047
  28. Slovak N.M., Paytan A. (2011) Applications of Sr Isotopes in Archaeology. (Ed. M. Baskaran). Handbook of Environmental Isotope Geochemistry, Advances in Isotope Geochemistry. Berlin. Heidelberg, Springer-Verlag, 743-768. https://doi.org/10.1007/978-3-642-10637-8_35
  29. Snoeck C., Ryan S., Pouncett J., Pellegrini M., Claeys P., Wainwright A.N., Mattielli N., Lee-Thorp J.A., Schulting R.J. (2020) Towards a biologically available strontium isotope baseline for Ireland. Sci. Total Environ., 712, 136248. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.136248.
  30. Spadea P., D’Antonio M., Kosarev A., Gorozhanina Y., Brown D. (2002) Arc-continent collision in the Southern Urals: Petrogenetic aspects of the Forearc-arc complex. Mountain Building in the Uralides. Washington, American Geophysical Union, 101-134. https://doi.org/10.1029/132GM07
  31. Thomsen E., Andreasen R. (2019) Agricultural lime disturbs natural strontium isotope variations: Implications for provenance and migration studies. Sci. Adv., 5(3), eaav8083. https://doi.org/10.1126/sciadv.aav808
  32. West J.B., Sobek A., Ehleringer J.R. (2008) A simplified GIS approach to modeling global leaf water isoscapes. PLoS One, 3(6), e2447. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0002447

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Epimakhov A.V., Chechushkov I.V., Kiseleva D.V., Ankushev M.N., Ankusheva P.S.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».