Ageing characterization and origin traceability of archaeological amber artefacts via FTIR spectroscopy and pyrolysis-gas chromatography/mass spectrometry

The archaeological amber artefacts from various periods in China provide valuable insights into ancient international  trade  and  cultural  interactions. This  study  investigated  several  archaeological  amber  arte- facts  (Arc  1–6)  from the  collection  of the  Hunan  Museum,  originating  from  different  historical  periods. The examination of the ageing characteristics of the cross-section and weathered surface was carried out using scanning electron microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopy and Pyrolysis- gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) to analyse the functional groups and chemical com- positions. FTIR spectroscopy proved limited information in determining the origin due to natural ageing causing alterations in peak shape/position or signal noise. Py-GC/MS analysis identified the amber arte- facts as succinite and revealed that a set of compounds can serve as markers for identifying the origin. The  pyrogram  patterns  classified  the  samples  into two groups based  on the  marker  content.  Py-GC/MS results  indicated that hydrolysis is an  inevitable degradation process during the burial of succinite. Ad- ditionally,  amber  went  slow  oxidation  in  low-oxygen  environments,  leading  to  cyclization  and  the  for- mation of polycyclic structures. This research highlights the ageing characteristics of amber artefacts and demonstrates that Py-GC/MS is an effective way in determining the provenance of significantly degraded samples, providing clues to ancient trade routes and cultural exchanges via the Silk Road.