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Microestructura de fósiles mediante perfilometria de 3D

MICROESTRUCTURA FÓSIL

UTILIZANDO LA PERFILOMETRÍA 3D

Preparado por

DUANJIE LI, PhD

INTRODUCCIÓN

Los fósiles son los restos conservados de rastros de plantas, animales y otros organismos enterrados en sedimentos bajo antiguos mares, lagos y ríos. Los tejidos blandos del cuerpo suelen descomponerse tras la muerte, pero las conchas duras, los huesos y los dientes se fosilizan. Los rasgos superficiales de la microestructura suelen conservarse cuando se produce la sustitución mineral de las conchas y los huesos originales, lo que permite conocer la evolución del tiempo y el mecanismo de formación de los fósiles.

IMPORTANCIA DE UN PERFILÓMETRO 3D SIN CONTACTO PARA EL EXAMEN DE FÓSILES

Los perfiles 3D del fósil nos permiten observar las características detalladas de la superficie de la muestra fósil desde un ángulo más cercano. Es posible que la alta resolución y precisión del perfilómetro NANOVEA no sean perceptibles a simple vista. El software de análisis del perfilómetro ofrece una amplia gama de estudios aplicables a estas superficies únicas. A diferencia de otras técnicas como las sondas táctiles, NANOVEA Perfilómetro 3D sin contacto Mide las características de la superficie sin tocar la muestra. Esto permite la preservación de las verdaderas características de la superficie de ciertas delicadas muestras fósiles. Además, el perfilómetro portátil modelo Jr25 permite la medición 3D en yacimientos de fósiles, lo que facilita sustancialmente el análisis y la protección de los fósiles después de la excavación.

OBJETIVO DE MEDICIÓN

En este estudio se utiliza el perfilómetro NANOVEA Jr25 para medir la superficie de dos muestras fósiles representativas. Se escaneó y analizó toda la superficie de cada fósil para caracterizar sus rasgos superficiales que incluyen la rugosidad, el contorno y la dirección de la textura.

NANOVEA

Jr25

FÓSIL DE BRAQUIÓPODO

La primera muestra fósil presentada en este informe es un fósil de braquiópodo, procedente de un animal marino que tiene "válvulas" (conchas) duras en sus superficies superior e inferior. Aparecieron por primera vez en el periodo Cámbrico, hace más de 550 millones de años.

La vista 3D del escáner se muestra en la FIGURA 1 y la vista en falso color se muestra en la FIGURA 2. 

FIGURA 1: Vista en 3D de la muestra de fósiles de braquiópodos.

FIGURA 2: Vista en falso color de la muestra de fósiles de braquiópodos

A continuación, se retiró la forma general de la superficie para investigar la morfología local de la superficie y el contorno del fósil de braquiópodo, como se muestra en la FIGURA 3. En la muestra del fósil de braquiópodo se observa ahora una peculiar textura de surco divergente.

FIGURA 3: Vista de falso color y vista de líneas de contorno después de la eliminación de la forma.

Se extrae un perfil de líneas de la zona texturizada para mostrar una vista transversal de la superficie fósil en la FIGURA 4. El estudio de la altura del escalón mide las dimensiones precisas de las características de la superficie. Los surcos poseen una anchura media de ~0,38 mm y una profundidad de ~0,25 mm.

FIGURA 4: Estudios de perfil de línea y de altura de paso de la superficie texturizada.

FÓSIL DE TALLO DE CRINOIDE

La segunda muestra fósil es un fósil de tallo de Crinoide. Los crinoideos aparecieron por primera vez en los mares del período Cámbrico Medio, unos 300 millones de años antes de los dinosaurios. 

 

La vista 3D del escáner se muestra en la FIGURA 5 y la vista en falso color se muestra en la FIGURA 6. 

FIGURA 5: Vista en 3D de la muestra de fósiles de crinoides.

La isotropía de la textura de la superficie y la rugosidad del fósil de tallo de Crinoide se analizan en la FIGURA 7. 

 Este fósil tiene una dirección de textura preferente en el ángulo cercano a 90°, lo que lleva a la isotropía de la textura de 69%.

FIGURA 6: Vista en falso color de la Tallo de crinoide muestra.

 

FIGURA 7: Isotropía y rugosidad de la textura superficial del tallo fósil de Crinoide.

El perfil 2D a lo largo de la dirección axial del fósil de tallo de Crinoide se muestra en la FIGURA 8. 

El tamaño de los picos de la textura superficial es bastante uniforme.

FIGURA 8: Análisis del perfil 2D del fósil de tallo de Crinoide.

CONCLUSIÓN

En esta aplicación, estudiamos exhaustivamente las características de la superficie 3D de un fósil de tallo de braquiópodo y crinoideo utilizando el perfilómetro portátil sin contacto NANOVEA Jr25. Demostramos que el instrumento puede caracterizar con precisión la morfología 3D de las muestras fósiles. A continuación, se analizan las interesantes características de la superficie y la textura de las muestras. La muestra de braquiópodo posee una textura de surco divergente, mientras que el fósil de tallo de crinoide muestra una isotropía de textura preferente. Los detallados y precisos escaneos de superficie en 3D resultan ser herramientas ideales para que paleontólogos y geólogos estudien la evolución de las vidas y la formación de los fósiles.

Los datos mostrados aquí representan sólo una parte de los cálculos disponibles en el software de análisis. Los perfilómetros NANOVEA miden prácticamente cualquier superficie en campos como el de los semiconductores, la microelectrónica, la energía solar, la fibra óptica, la automoción, la industria aeroespacial, la metalurgia, el mecanizado, los revestimientos, la industria farmacéutica, la biomedicina, el medio ambiente y muchos otros.

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