On the use of in-situ spectroscopic techniques for the study of the provenance of historic ivories

Abstract

Current protocols for ivory identification are destructive and resource-consuming. The current investigation aimed to develop a classification model based on insitu spectroscopic techniques combined with chemometrics to discriminate between Asian and African ivory on the field. The spectroscopic techniques utilized were Fourier-transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) and Fiber Optics Reflectance Spectroscopy (FORS) in the near-infrared region (NIR) combined with chemometric methods of Principal Component Analysis (PCA) and Partial Least Squares-Discriminant Analysis (PLS-DA). Historic ivories were successfully classified through FT-IR with PCA, and FORS-NIR with PLS-DA, resulting in a True Prediction Rate from 93.028% to 99.020% in African samples and 93.333% to 100.000% in Asian samples. The study demonstrated the potential of FORS-NIR as an investigative tool for ivory investigations. It also illumined the possibility of ivory trade networks of African ivory with the East, and a scientific perspective of the more desirable mechanical properties of African ivory over Asian ivory; Resumo: Os protocolos atuais para identificação de marfim são destrutivos e consomem muitos recursos. A presente investigação teve como objetivo desenvolver um modelo de classificação baseado em técnicas espectroscópicas in situ combinadas com quimiometria para discriminar entre marfim asiático e africano no campo. As técnicas espectroscópicas utilizadas foram a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) e espectroscopia de reflectância de fibra óptica (FORS) na região do infravermelho próximo (NIR) combinada com métodos quimiométricos de análise de componentes principais (PCA) e análise discriminante de quadrados mínimos parciais (PLS-DA). Marfins históricos foram classificados com sucesso através de FT-IR com PCA e FORSNIR com PLS-DA, resultando em uma Taxa de Previsão Verdadeira de 93,028% a 99,020% em amostras africanas e 93,333% a 100,000% em amostras asiáticas. O estudo demonstrou o potencial do FORS-NIR como uma ferramenta investigativa para investigações de marfim. Também iluminou a possibilidade de redes de comércio de marfim africano com o Oriente e uma perspectiva científica das propriedades mecânicas mais desejáveis do marfim africano sobre o marfim asiático.