本发明专利技术提供了基于光谱指纹的琥珀产地溯源模型的构建方法，取不同产地的琥珀样品，将样品进行预处理；将处理后的样品进行红外光谱采集；对得到的红外光谱采用OPUS软件进行谱线归一化处理，然后采用Origin软件进行曲线拟合，获得峰位；确定峰位代表的官能团，运用主成分分析和判别分析对所得官能团数据进行分析，建立产地溯源模型。本发明专利技术首先收集不同国家的琥珀样品，经预处理和多种光谱分析，对样品光谱进行曲线拟合和官能团峰位识别；结合主成分分析和判别分析，主成分析得到八个主成分因子特征值，总贡献率的得分值累积达到93.03％，以此建立了一种出土琥珀产地鉴别的方法，该方法快速、准确，准确率高达100％。准确率高达100％。准确率高达100％。
【技术实现步骤摘要】
基于光谱指纹的琥珀产地溯源模型的构建方法及应用
[0001]本专利技术属于出土琥珀科技考古以及珠宝检测
，具体涉及基于光谱指纹的琥珀产地溯源模型的构建方法及应用。
技术介绍
[0002]琥珀属于有机宝石的一种，是天然树脂因地壳运动埋藏于地下，经地质作用转化为的树脂化石。琥珀的形成历经几千万年至上亿年，是记录地史的“时间胶囊”。与此同时，琥珀作为古今中外人类喜爱的珍宝，也反映了不同时期的东西方文化。作为人类最早的艺术媒介之一，不同民族的人们赋予了琥珀许多神秘的传说和美好的寄托。西方的古希腊神话中记载琥珀是由泪珠凝结而成的。汉代时人们认为琥珀是“虎目光沦入地所为也”，称之为虎魄。琥珀曾同金、象牙、玉等一样为皇室和权贵的奢侈品，琥珀制成的装饰品、工艺品及实用器具深受追捧和喜爱，其加工工艺也不断精进，在东西方都形成了独特的琥珀艺术。古代琥珀重要产地主要集中在欧洲波罗的海沿岸国家和亚洲的缅甸。据历代古籍记载，中国古代琥珀原料的产地包括：永昌郡(今云南、缅甸交界地区)、罽宾(今克什米尔)、安息、波斯、大秦、波罗的海等。琥珀原料从邻国甚至欧洲国家抵达古代中国的过程中，不仅涉及了贸易和交通往来，还留下了东西方琥珀工艺及文化交流的线索。
[0003]目前国内主要应用形态分析、放大观察和红外光谱技术对少量出土琥珀进行材质鉴定和溯源。覃春雷等应用形态分析、放大观察和无损的红外光谱测试对4件古代琥珀珠饰开展年代、材质和产地鉴定，初步判定4件样品年代为西汉到魏晋南北朝，且产地为波罗的海。罗武干等采用红外光谱指出河南省南阳市体育中心游泳馆汉画像石墓M18中出土的3件琥珀的产源与缅甸琥珀较为相似，推测琥珀样品属于缅甸汉代文化互动与交流的产物。国外关于出土琥珀产地溯源研究的手段相对较多，无损技术常用红外光谱、拉曼光谱，有损技术多采用了气相色谱/质谱。Colombini等利用裂解气相色谱/质谱及红外光谱对俄罗斯、波兰等博物馆所藏的20块琥珀藏品进行了产地来源和降解机制的研究，研究表明这些琥珀藏品来自波罗的海，外层多孔粗糙的外观可能与较高的浸出率和游离二萜从表面蒸发有关。
[0004]通过以上分析，现有技术存在的问题：
[0005](1)采用单一谱学方法，没有进行多谱学方法的联用，测试得到的数据有限，产地判别困难，无法得出准确产地信息；
[0006](2)气相色谱/质谱和液相色谱/质谱方法属于有损，不适合不可损坏的文物样品；
[0007](3)在琥珀产地溯源的研究中，基本是通过人眼观察谱图进行判断，需要研究人员具备较为深厚的经验。而当琥珀经风化和氧化，其谱峰发生一定程度的飘移时，琥珀产地的区分就会显得较为困难，此时采用统计方法对琥珀产地进行分类研究更为科学和准确。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供了基于光谱指纹的琥珀产地溯源模型的构建方法及应用。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0010]本专利技术的第一目的提供一种基于光谱指纹的琥珀产地溯源模型的构建方法，包括以下具体步骤：
[0011]步骤S1，取不同产地的琥珀样品，将样品进行预处理，所述产地包括缅甸、波罗的海和中国辽宁抚顺；
[0012]步骤S2，将处理后的样品进行红外光谱、光致发光光谱和紫外可见吸收光谱数据采集分析；
[0013]步骤S3，采用OPUS软件对得到的红外光谱图进行谱线归一化处理，然后采用Origin软件进行曲线拟合，获得峰位；
[0014]步骤S4，确定峰位代表的官能团，运用主成分分析和判别分析对所得官能团数据进行分析，建立产地溯源模型；
[0015]所述产地溯源模型包括：根据每个样品的红外光谱，得到官能团数据，运用主成分分析初步判别影响较大的官能团数据；利用线性回归分析，判别官能团的多重共线性，VIF小于10视为不存在多重共线性；根据筛选后的不具有多重共线性的官能团数据进行判别分析；利用判别分析和交叉检验准确判别的不同产地琥珀的分布规律，
[0016]红外光谱特征信息指示的琥珀产地溯源的判别函数分别为：
[0017]Y1(x)＝38.977x1‑
41.439x2+15.038x3+8.046x4‑
7.024x5+16.104x6‑
34.596x7+25.375x8；
[0018]Y2(x)＝8.952x1+19.421x2‑
8.037x3+8.765x4‑
19.969x5‑
7.038x6+18.129x7+34.421x8；
[0019]其中，x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7和x8代表八个主成分因子特征值，具体为总贡献率的得分值，x1与1737cm
‑1处琥珀中琥珀酸酯中C＝O伸缩振动及1698cm
‑1处羧酸中C＝O振动相关；x2与琥珀酸酯中1733cm
‑1处C＝O伸缩振动及1693cm
‑1处羧酸中C＝O振动的相关；x3与1710cm
‑1处羧酸中C＝O振动及1378cm
‑1处甲基、亚甲基中的C
‑
H弯曲振动相关；x4与1666cm
‑1处不饱和C＝C伸缩振动及1162cm
‑1处含氧官能团C
‑
O单键伸缩振动相关；x5与1737cm
‑1处琥珀酸酯中C＝O伸缩振动及1704cm
‑1处羧酸中C＝O振动的相关；x6与1716cm
‑1处羧酸中C＝O振动与1658cm
‑1处不饱和C＝C伸缩振动相关；x7与1627cm
‑1处不饱和C＝C伸缩振动及1253cm
‑1处含氧官能团C
‑
O单键伸缩振动；x8与1741cm
‑1处琥珀酸酯中C＝O伸缩振动及1718cm
‑1处羧酸中C＝O振动的相关。
[0020]进一步的，步骤S2中，采集的红外光谱数据范围为1800
‑
400cm
‑1。根据不同产地测得的红外光谱，得到琥珀中对产地判别影响较大的官能团，选取对产地判别影响较大的红外光谱数据范围为1800
‑
400cm
‑1。
[0021]进一步的，步骤S1中，所述样品预处理步骤包括：
[0022]步骤S11，对样品表面进行清理；
[0023]步骤S12，进行样品进行切割，制成厚度为5mm的薄片；
[0024]步骤S13，对薄片样品进行双面平行抛光。
[0025]进一步的，所述红外光谱采集条件为：背景扫描32次，样品扫描64次，分辨率为2cm
‑1，测试范围为400
‑
4000cm
‑1。
[0026]进一步的，步骤S3中，所述红外光谱谱线处理方法为：采用红外处理软件OPUS中气
氛补偿进行H2O和CO2补偿，采用凹式rubbenband校正方法进行基线校正，迭代次数为25，基线点数为100，校正范围选择为4000...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于光谱指纹的琥珀产地溯源模型的构建方法，其特征在于，包括以下具体步骤：S1、取不同产地的琥珀样品，将样品进行预处理，所述产地包括缅甸、波罗的海和中国辽宁抚顺；S2、将处理后的样品进行红外光谱采集，获得其官能团特征峰；S3、采用OPUS软件对得到的红外光谱图进行谱线归一化处理，然后采用Origin软件进行曲线拟合，获得峰位；S4、确定峰位代表的官能团，运用主成分分析和判别分析对所得官能团数据进行分析，建立产地溯源模型；所述产地溯源模型包括：根据每个样品的红外光谱，得到官能团数据，运用主成分分析初步判别影响较大的官能团数据；利用线性回归分析，判别官能团的多重共线性，其中VIF小于10视为不存在多重共线性；根据筛选后的不具有多重共线性的官能团数据进行判别分析；利用判别分析和交叉检验准确判别的不同产地琥珀的分布规律，红外光谱特征信息指示的琥珀产地溯源的判别函数分别为：Y1(x)＝38.977x1‑
41.439x2+15.038x3+8.046x4‑
7.024x5+16.104x6‑
34.596x7+25.375x8；Y2(x)＝8.952x1+19.421x2‑
8.037x3+8.765x4‑
19.969x5‑
7.038x6+18.129x7+34.421x8；其中，x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7和x8代表八个主成分因子特征值，具体为总贡献率的得分值，x1与1737cm
‑1处琥珀中琥珀酸酯中C＝O伸缩振动及1698cm
‑1处羧酸中C＝O振动相关；x2与琥珀酸酯中1733cm
‑1处C＝O伸缩振动及1693cm
‑1处羧酸中C＝O振动的相关；x3与1710cm
‑1处羧酸中C＝O振动及1378cm
‑1处甲基、亚甲基中的C
‑
H弯曲振动相关；x4与1666cm
‑1处不饱和C＝C伸缩振动及1162cm
‑1处含氧官能团C
‑
O单键伸缩振动相关；x5与1737cm
‑1处琥珀酸酯中C＝O伸缩振动及1704cm
‑1处羧酸中C＝O振动的相关；x6与1716cm
‑1处羧酸中C＝O振动与1658cm
‑1处不饱和C＝C伸缩振动相关；x7与1627cm
‑1处不饱和C＝C伸缩振动及1253cm
‑1处含氧官能团C
‑
O单键伸缩振动；x8与1741cm
‑1处琥珀酸酯中C＝O伸缩振动及1718cm
‑1处羧酸中C＝O振动的相关。2.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S2中，采集的红外光谱数据范围为1800
‑
400cm
‑1。3.如权利要求1所述的构建方法，其特征在于，步骤S1中，所述样品预处理步骤包括：S11、对样品表面进行清理；S12、进行样...
【专利技术属性】
技术研发人员：李妍，赵彤，王雅玫，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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