Revealing lost secrets about Yingpan Man and the Silk Road

Yingpan Man, is one of the most exquisitely preserved mummies found in the Xinjiang Uyghur Autonomous Region of China. Here links between Yingpan Man and the Silk Road are explored through a detailed isotopic and bioarchaeological investigation of his life history. Analytical techniques of carbon, nitrogen, and sulfur stable isotope ratio analysis on hair, teeth, muscle and bones as well as associated animal and plant remains, radiocarbon dating and starch grain analysis of dental calculus are presented to visualize never before seen aspects of Yingpan Man’s life, including: environment, breastfeeding and weaning practices, adolescent and adult diet, disease and nutritional status as well as season of death. Furthermore, in combination with a detailed review of his associated grave goods, this research examines the social status and identity of Yingpan Man, and demonstrates the profound impact and cultural fusion that the Silk Road had upon the peoples of Xinjiang and Eurasia.

Determination of Floral Origin Markers of Latvian Honey by Using IRMS, UHPLC-HRMS, and 1H-NMR

The economic significance of honey production is crucial; therefore, modern and efficient methods of authentication are needed. During the last decade, various data processing methods and a combination of several instrumental methods have been increasingly used in food analysis. In this study, the chemical composition of monofloral buckwheat (Fagopyrum esculentum), clover (Trifolium repens), heather (Calluna vulgaris), linden (Tilia cordata), rapeseed (Brassica napus), willow (Salix cinerea), and polyfloral honey samples of Latvian origin were investigated using several instrumental analysis methods. The data from light stable isotope ratio mass spectrometry (IRMS), ultra-high performance liquid chromatography coupled with high-resolution mass spectrometry (UHPLC-HRMS), and nuclear magnetic resonance (NMR) analysis methods were used in combination with multivariate analysis to characterize honey samples originating from Latvia. Results were processed using the principal component analysis (PCA) to study the potential possibilities of evaluating the differences between honey of different floral origins. The results indicate the possibility of strong differentiation of heather and buckwheat honeys, and minor differentiation of linden honey from polyfloral honey types. The main indicators include depleted δ15N values for heather honey protein, elevated concentration levels of rutin for buckwheat honey, and qualitative presence of specific biomarkers within NMR for linden honey.

ЗОЛОТО-СУЛЬФИДНО-КВАРЦЕВОЕ РУДОПРОЯВЛЕНИЕ ХААК-САИР (ЗАПАДНАЯ ТУВА): ВОЗРАСТ, PT-ПАРАМЕТРЫ, СОСТАВ ФЛЮИДОВ, ИЗОТОПИЯ S, O И С

Ссылка для цитирования: Золото-сульфидно-кварцевое рудопроявление Хаак-Саир (Западная Тува): возраст, PT-параметры, состав флюидов, изотопия S, O и С / Р.В. Кужугет, Н.Н. Анкушева, Ч.О. Кадыр-оол, А.А. Редина, И.Р. Прокопьев, А.В. Пономарчук // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332. – № 12. – С. 148-163. Актуальность исследования обусловлена необходимостью определения возраста и условий образования золото-кварцевого рудопроявления Хаак-Саир в лиственитах, характеризующегося своеобразным минеральным составом руд, выраженным в наличии ртутистого золота, селенидов (фишессерита, науманнита, тиманнита, клаусталита) и теллуридов (гессита, теллуровисмутита и колорадоита). Цель: определение возраста, условий образования, геохимических особенностей рудоносного флюида и его источников, золото-кварцевого рудопроявления Хаак-Саир в Западной Туве. Методы. Оптические исследования руд проведены на микроскопах Olympus BX41 и ПОЛАМ П-213М. Состав минералов определен с помощью сканирующего электронного микроскопа MIRA 3 LMU с ЭДС Oxford Instruments Nanoanalysis Ltd. Температуры, солевой состав, концентрации солей и давление при минералообразовании получены по индивидуальным флюидным включениям с использованием термокамеры Linkam TMS-600 и оптического микроскопа Olympus BX 51; газовый состав флюидных включений определен на рамановском спектрометре Ramanor U-1000 с детектором Horiba DU420E-OE-323, лазер Millennia Pro (Spectra-Physics); валовый газовый состав флюида диагностирован на газовом хроматографе Agilent 6890, содержания анионов в вытяжке проанализированы на жидкостном хроматографе ЦВЕТ-3000, катионы и микроэлементы – методом ICP MS (Elan-6100); соотношения δ34S в галените определены на газовом масс-спектрометре Finnigan™ MAT Delta в режиме двойного напуска (аналитики В.Н. Реутский, М.Н. Колбасова, ИГМ СО РАН); соотношения стабильных изотопов δ18С и δ18О в кварце и карбонатах определены на масс-спектрометрах Stable Isotope Ratio Mass Spectrometer Finnigan™ MAT 253 с пробоотборником Finnigan GasBench II и стандартами IAEA: NBS-18 и NBS-19 (аналитик А.Н. Пыряев, ИГМ СО РАН) и Isoprime с AQS (Akita Quartz Standard, аналитики Х. Каварая, О. Мацубая, Университет г. Акита), соответственно; 40Ar/39Ar датирование проведено методом ступенчатого прогрева. Результаты. Установленный 40Ar/39Ar методом возраст синрудных лиственитов рудопроявления составляет 379,4±4,4 млн лет, что соответствует позднему девону. Термометрическими исследованиями установлено, что вмещающие листвениты рудопроявления образовались при участии водного Na-K-хлоридного флюида с соленостью 3,4–6,5 мас. % NaСl-экв. и температурами не менее 325–200 °C. Золото-сульфидно-кварцевые жилы отлагались при P~0,5–0,75 кбар (~1,5–2,3 км) из углекислотно-водно-хлоридного (Na-K ± Fe) флюида, содержащего CH4 с концентрациями солей 4,5–37,4 мас. % NaСl-экв. при снижении температур от 320 до 120 °C (I рудная стадия – 310–200 °С, II рудная стадия – 320–120 °С) и вариациях f O2, f S2, f Se2 и f Te2, которые обусловили разнообразие минеральных форм Au, Ag и Hg. Величины δ34S галенита изменяются от –0,6 до –0,4 ‰, а вычисленные значения δ34SH2S флюида I рудной стадии находятся в интервале +1,5...+2,1 ‰ (T=280–210 °C), II рудной стадии – +1,6...+2,6 ‰ (T=290–190 °C), что свидетельствует о магматическом происхождении серы. Значения δ18О в кварце рудных жил изменяются от 17,0 до 17,4 ‰, доломите – +17,4...+17,8 ‰, кальците – +16,5 ‰, рассчитанные значения δ18ОH2S флюида I рудной стадии находятся в интервале +8,1...+5,7 ‰ (T=250–210 °C), II рудной стадии – +6,7...–2,2 ‰ (T=230–120 °C) позволили предположить, что на ранних стадиях рудообразующего процесса флюид имел магматическое происхождение, а на поздних смешивался с метеорными водами. Величины δ13C в доломите I рудной стадии варьируют от –0,4 до –0,7 ‰; в кальците II рудной стадии – –0,3 ‰, а рассчитанные значения δ13C во флюиде находятся в интервале –1,2...+0,1 ‰ (T=250–210 °C) и –3,3...+0,5 ‰ (T=230–120 °C), соответственно. Это предполагает поступление углерода из гранитоидных магм и/или заимствование его из вмещающих пород. Состав флюида трансформировался от ранних стадий к поздним от углекислотно-водно-хлоридного до водно-хлоридного с уменьшением концентраций хлоридов щелочных и щелочноземельных металлов (от 37,4 до 4 мас. % NaCl-экв.).

Marine Subsidies Produce Cactus Forests on Desert Islands

Marine nutrient subsidies can shape terrestrial plant biodiversity. In island systems, nitrogen-rich seabird guano is a large component of such marine subsidies. In zones of nutrient upwelling such as the Gulf of California, copious seabird guano is commonplace on bird islands. Several bird islands host regionally unique cactus forests, especially of the large columnar cactus, cardón (Pachycereus pringlei). We propose that a chain of interactions across the land-sea interface yields an allochthonous input of nitrogen in the form of seabird guano, fueling the production of some of the densest cactus populations in the world. Fish, seabird, guano, soil, and cactus samples were taken from Isla San Pedro Mártir for nitrogen stable isotope ratio measurements, which were compared to soil and cactus samples from other seabird and non-seabird Gulf islands and terrestrial ecosystems throughout the range of the cardón. Isla San Pedro Mártir δ15N values of the food/nutrient cycle are distinctively high, ranging from fish +17.7, seabird +19.7, guano +14.8, soil +34.3 and cactus +30.3. These δ15N values are among the highest ever reported for plants. Seabird island soil and cactus δ15N values were consistently enriched relative to mainland and non-bird islands. Our findings demonstrate that seabird mediated marine nutrient deposits provide the source for solubilized N on desert islands, which stimulate terrestrial plant production in the cardón cactus significantly beyond that seen in either mainland ecosystems or non-seabird islands. These results elucidate the integral nature of nutrient movement across the land-sea interface.

Application of 13C Quantitative NMR Spectroscopy to Isotopic Analyses for Vanillin Authentication Source

The carbon stable isotope ratio (δ13C) is a valuable chemical parameter in the investigation of the geographic origin, quality, and authenticity of foods. The aim of this study is the evaluation of the feasibility of 13C-NMR (Nuclear Magnetic Resonance) spectroscopy to determine the carbon stable isotope ratio, at natural abundance, of small organic molecules, such as vanillin, without the use of IRMS (Isotope Ratio Mass Spectrometry). The determination of vanillin origin is an active task of research, and differentiating between its natural and artificial forms is important to guarantee the quality of food products. To reach our goal, nine vanillin samples were analyzed using both 13C quantitative NMR spectroscopy (under optimized experimental conditions) and IRMS, and the obtained δ13C values were compared using statistical analysis (linear regression, Bland–Altman plot, and ANOVA (analysis of variance)). The results of our study show that 13C-NMR spectroscopy can be used as a valuable alternative methodology to determine the bulk carbon isotope ratio and to identify the origin of vanillin. This makes it attractive for the analysis in the same experiment of site-specific and total isotope effects for testing authenticity, quality, and typicality of food samples. Moreover, the improvement of NMR spectroscopy makes it possible to avoid the influence of additives on carbon stable isotope ratio analysis and to clearly identify fraud and falsification in commercial samples.

Calculation and Interpretation of Inter-laboratory Variation in Isotope Delta (δ) Values Using Real Interpretative Differences

Building on applications in anthropology, the use of stable isotope ratio analysis of human bone collagen to investigate an individual’s life history is becoming more commonplace in the forensic science community. Careful consideration of the resultant isotope delta (δ) values, particularly in regard to their accuracy and reliability, is paramount when introducing isotope data into the U.S. court system. In this study, we use a simple framework to calculate real interpretative difference (RID) values for collagen (“col”) and assess isotope data comparability for sample analysis (RIDanalysis) as well as sample preparation/analysis combined (RIDcombined). The RIDcombined values of 0.59‰ for δ13Ccol and 0.91‰ for δ15Ncol are similar to more complex, published calculations of inter-laboratory variability in the stable isotope analysis of skeletal remains, but they are easier to calculate and intuitively elegant. The RIDcombined as well as RIDanalysis values presented here allow users to examine multiple sources of inter-laboratory isotopic variation (preparation, analysis, and both together) in a two-step process whereby a RID value is constructed and then tested. Implementation of this RID approach will provide surety for the legal and research communities in forensic applications of stable isotope ratio analysis.