The use of spectroscopy and diffraction techniques in the study of bones and implications in Anthropology, Palaeontology and Forensic Sciences

  1. Giampaolo Piga
Supervised by:
  1. Stefano Enzo Director
  2. Assumpció Malgosa Morera Director

Defence university: Universitat Autònoma de Barcelona

Year of defence: 2012

Committee:
  1. Francisco Etxeberria Gabilondo Chair
  2. Xavier Jordana Comín Secretary
  3. Sebastiano Garroni Committee member

Type: Thesis

Teseo: 332280 DIALNET lock_openTDX editor

Abstract

En el desenvolupament de la present tesi s’han tractat dos temes diferents encara que molt relacionats: l’anàlisi i diferenciació dels canvis microestructurals en els ossos a causa del tractament tèrmic i /o dels processos de diagènesi i fossilització. Durant l'estudi de diferents mostres d'esquelets humans, s'ha observat que alguns ossos mostren modificacions en el color, la textura i morfologia que es podrien interpretar com alteracions per exposició al calor. No obstant això, el color també pot ser degut a la interacció entre l’os i els diversos materials ambientals. Després d'enterrament, l'os pot estar alterat i pot canviar de color com a consequ?ència de la composició del sòl, el pH del sediment, la temperatura o la humitat, i els canvis poden ocórrer tant en el teixit ossi com en la substitució iònica. Per tant, es necessiten tècniques que ens permetin distingir entre la diagènesi i el tractament tèrmic i, si és possible, que diferenciïn les diverses exposicions tèrmiques parcials. No obstant això, atès que els materials esquelètics humans que mostren aquest tipus de tractament són únics, aquestes tècniques han de ser el menys destructives possibles. Per fer front a aquest tipus d'anàlisi es van utilitzar diferents tècniques fisicoquímiques i espectroscòpiques (XRD, FT-IR) que han produït resultats importants, que es poden aplicar en diferents contexts forenses, arqueològics i paleontològics. En relació amb l'anàlisi d'ossos cremats, l'anàlisi dels diferents contexts amb ossos cremats ens permeten afirmar que les tècniques fisicoquímiques descrites aquí (XRD, FT-IR) es poden utilitzar per a determinar de manera molt precisa els canvis dels cristalls durant l'escalfament, proporcionant així un mitjà addicional de determinar els efectes del tractament tèrmic sobre la hidroxiapatita biogènica i detectar pràctiques de cremació en els registres forenses i arqueològiques. Així doncs la combinació de tècniques de XRD, FT-IR i SAXS constitueix una poderosa eina per avaluar si els ossos s'han sotmès al foc i, amb una fiabilitat bastant bona, a quina temperatura. L'aplicació d'aquestes tècniques al context arqueològic és útil per verificar si un os s'ha cremat o no, trobar explicacions a alguns ritus funeraris específics, obtenir un rang de temperatura raonablement precisa, determinar l’homogeneïtat de la temperatura en tot l'esquelet i la seva durada. Tot i el seu innegable poder en l’estudi dels canvis dels cristalls d’hidroxiapatita, no és possible distingir fàcilment els ossos animals i humans sobre la base dels patrons de difracció ja que s’han de tenir en compte un gran nombre de variables. Per tant, la possibilitat aquesta l’ús d’aquestes tècniques per distingir ossos d’animals i humans s’ha de tractar amb precaució En relació amb l'anàlisi d'ossos fòssils, es pot concloure que les investigacions conjuntes i les anàlisis amb FT-IR, XRD i XRF proporcionen informació dels canvis post mortem als que els ossos fòssils han estat sotmesos durant els temps geològics. Cal tenir en compte que la cristal·lització deguda al temps transcorregut es solapa amb altres factors que depenen de la formació geològica i que poden inhibir o potenciar el procés. La variabilitat extrema dels valors mitjans dels cristalls de francolita suggereix que la correlació entre els índexs de cristal·lització i l'edat òssia s'ha de considerar amb precaució òbvia.