Картирование биодоступного ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr в Южном Зауралье

Объект исследования. Пространственное распределение значений биодоступного стронция на территории Южного Зауралья. Цель. Разработка и апробация методики создания карты естественных значений, пригодной для диагностирования миграций и мобильности в бронзовом веке на примере Южного Зауралья. Методы. Пробоотбор осуществлен в 73 основных локациях, расположенных равномерной сетью с шагом в 25 ± 5 км, а также в 22 дополнительных (трансекты по промежуточным линиям в местах сложного геологического строения). Определение содержания стронция проведено методом ICP-MS. Измерения изотопного состава стронция осуществляли на магнитосекторном мультиколлекторном масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой (MC-ICP-MS). Статистический анализ включал метод “Диаграмма стебель и листья”, t-критерий Стьюдента, обычный кригинг (кригинг с неизвестным средним) с линейной вариограммой; корреляцию по критерию Пирсона. Результаты. Площадь обследования составила 36 тыс. км². Выборка охватила 357 образцов. Выборки по разным типам образцов имеют близкие средние и медианные значения, различия между которыми начинаются в четвертом дробном разряде. Критерий 1 (n ≥ 0.001) может быть использован для определения локальной вариативности, критерий 2 (0.706 < n < 0.716) – при оценке происхождения древних индивидов, животных и археологических объектов. Построены карты интерполированных значений по каждому типу образцов в паре с картой ошибок интерполяции. Все карты биодоступного стронция демонстрируют сходные пространственные закономерности. Кросс-валидация выявила участки наименьшей точности. Выводы. Сходство распределения аномалий на картах различных типов образцов подтверждает правильность выбранной методики отбора проб. Наблюдается явная тенденция приуроченности зон повышенных значений ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr к древним толщам (среднее – 0.7106), а пониженных (0.7091 ± 0.002) – к более молодым. С учетом дробного геологического строения и широкого спектра горных пород исследуемой территории положительным результатом является низкая дифференциация зональности выявленных аномалий, которые соответствуют крупным структурно-формационным зонам Урала. Изложенная методика демонстрирует пригодность для исследований субширотных миграций древнего населения Южного Зауралья.

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/ : [website].

17. https://doi.org/10.1594/PANGAEA.950380 : [website].

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