Luminescence datiranje v arheologiji

Luminescence datiranje (vključno s termoluminiscenco in optično stimulirano luminescence) je vrsta metodologije datiranja, ki meri količino svetlobe, ki jo oddaja energija, shranjena v določenih vrstah kamnin, in pridobljena tla, da dobimo absolutni datum za določen dogodek, ki se je zgodil v preteklost. Metoda je neposredna tehnika zmenkov, kar pomeni, da je količina oddane energije neposreden rezultat merjenega dogodka. Še bolje, za razliko radiokarbonski zmenki, ukrepi z datumom učinka luminescence naraščajo s časom. Posledično zgornja meja datuma ni določena z občutljivostjo same metode, čeprav lahko drugi dejavniki omejijo izvedljivost metode.

Arheologi za današnje dogodke v preteklosti uporabljajo dve obliki datiranja luminescence: termoluminescence (TL) ali toplotno stimulirana luminiscenca (TSL), ki meri energijo, ki se oddaja, ko je predmet izpostavljen temperaturam med 400 in 500 ° C; in optično stimulirano luminescence (OSL), ki meri energijo, ki se oddaja po izpostavljenosti predmeta dnevni svetlobi.

Preprosto povedano, nekateri minerali (kremen, feldspar in kalcit) hranijo energijo iz sonca z znano hitrostjo. Ta energija se nahaja v nepopolnih rešetkah kristalov minerala. Segrevanje teh kristalov (na primer pri a lončarsko posodo se izžge ali ko se segrejejo kamnine) izprazni shranjeno energijo, po tem času mineral ponovno začne absorbirati energijo.

TL zmenki so stvar primerjave energije, shranjene v kristalu, in tistega, kar bi moralo biti tam, s čimer pride do zadnjega segrevanja datuma. Na enak način bolj ali manj OSL (optično stimulirana luminiscenca) meri zadnjič, ko je bil predmet izpostavljen sončni svetlobi. Luminescence datiranje je dobro med nekaj sto do (vsaj) nekaj sto tisoč let, zaradi česar je veliko bolj uporabno kot ogljično datiranje.

Izraz luminiscenca se nanaša na energijo, ki jo oddaja svetloba iz mineralov, kot sta kremen in feldspar potem ko so bili izpostavljeni an ionizirajoče sevanje neke vrste. Minerali - in pravzaprav vse na našem planetu - so izpostavljeni kozmično sevanje: luminiscenčno datiranje izkorišča dejstvo, da nekateri minerali v določenih pogojih zbirajo in sproščajo energijo iz tega sevanja.

Arheologi za današnje dogodke v preteklosti uporabljajo dve obliki datiranja luminescence: termoluminescence (TL) ali toplotno stimulirana luminiscenca (TSL), ki meri energijo, ki se oddaja, ko je predmet izpostavljen temperaturam med 400 in 500 ° C; in optično stimulirano luminescence (OSL), ki meri energijo, ki se oddaja po izpostavljenosti predmeta dnevni svetlobi.

Kristalne vrste kamnin in tla zbirajo energijo iz radioaktivnega razpada kozmičnega urana, torija in kalija-40. Elektroni iz teh snovi so ujeti v kristalni strukturi minerala in nenehno izpostavljenost kamenje do teh elementov sčasoma vodi v predvidljivo povečanje števila elektronov, ujetih v matrike. Ko pa je skala izpostavljena dovolj visokim nivojem toplote ali svetlobe, ta izpostavljenost povzroči vibracije v mineralnih rešetkah in ujeti elektroni se sprostijo. Izpostavljenost radioaktivnim elementom se nadaljuje, minerali pa spet začnejo shranjevati proste elektrone v svojih strukturah. Če lahko merite hitrost pridobivanja shranjene energije, lahko ugotovite, kako dolgo je minilo od izpostavljenosti.

Materiali geološkega izvora so od nastanka absorbirali velike količine sevanja, tako da je vsaka izpostavljenost, ki jo povzroči človek toplota ali svetloba bosta osvetlitev ure luminescence bistveno bolj kmalu od tega, saj bo od dogodka shranjena samo energija posneto.

Način merjenja energije, shranjene v predmetu, za katerega pričakujete, da je bil v preteklosti izpostavljen toploti ali svetlobi, je, da znova stimulirate predmet in izmerite količino sproščene energije. Energija, ki se sprosti s stimulacijo kristalov, se izraža v svetlobi (luminescence). Intenzivnost modre, zelene ali infrardeče svetlobe, ki nastane ob stimuliranju predmeta, je sorazmerna s število elektronov, shranjenih v strukturi minerala, in te svetlobne enote se pretvorijo v odmerek enot.

Enačbe, ki jih znanstveniki uporabljajo za določitev datuma zadnjega izpostavljanja, so običajno:

• Starost = skupna luminiscenca / letna stopnja pridobitve luminescence ali
• Starost = paleodoza (De) / letni odmerek (DT)

Kjer je De laboratorijski odmerek beta, ki povzroči enako intenzivnost luminescence v vzorcu, ki ga odda naravni vzorec, in DT je ​​letna doza, sestavljena iz več sestavnih delov sevanja, ki nastanejo pri razpadu naravnih radioaktivnih snovi elementi.

Artefakti, ki jih lahko datiramo s temi metodami, vključujejo keramiko, požgano litika, opečene opeke in tla z ognjišč (TL) ter negorele kamnite površine, ki so bile izpostavljene svetlobi in nato zakopane (OSL).

• Lončarstvo: Najnovejše ogrevanje, izmerjeno v lončarskih lopatah, naj bi predstavljalo proizvodni dogodek; signal izhaja iz kremena ali feldspar v glini ali drugih dodatkov za kaljenje. Čeprav so lončene posode med kuhanjem lahko izpostavljene toploti, kuhanje nikoli ni na zadostni ravni, da bi lahko ponastavili uro luminescence. Za določitev starosti TL so bili uporabljeni zmenki s TL Dolina Indu civilizacijske poklice, ki so se zaradi lokalnega podnebja izkazali za odporne proti radiokarbonskim datiranjem. Luminescence lahko uporabimo tudi za določitev prvotne temperature kurjenja.
• Litika: Surovine, kot so koketi in češeri, so bili datirani s strani TL; ognjevarno kamnino z ognjišč je mogoče datirati tudi s TL, če so bili izgorevani na dovolj visokih temperaturah. Mehanizem ponastavitve je primarno ogrevan in deluje ob predpostavki, da je bil surov kamniti material toplotno obdelan med izdelavo kamnitega orodja. Vendar pa toplotna obdelava običajno vključuje temperature med 300 in 400 ° C, ki niso vedno dovolj visoke. Najboljši uspeh iz TL datumov na razrezanih kamnitih artefaktih je verjetno iz dogodkov, ko so jih odložili v ognjišče in po nesreči odpustili.
• Površine stavb in sten: Pokopani elementi stoječih zidov arheoloških ruševin so datirani z optično stimulirano luminiscenco; dobljeni datum zagotavlja starost zakopavanja površine. Z drugimi besedami, datum OSL na temeljni steni stavbe je zadnjič, ko je bil temelj izpostavljeni svetlobi, preden so jo uporabili kot začetne sloje v stavbi, torej tudi takrat, ko je bila stavba najprej zgrajena.
• Drugi: Določen uspeh so našli predmeti, kot so kostno orodje, opeka, malta, nasipi in kmetijske terase. Starogrška žlindra, ki je ostala iz zgodnje proizvodnje kovin, je bila datirana tudi z uporabo TL, prav tako pa so absolutni datumi fragmentov peči ali steklaste obloge peči in lončkov.

Geologi so uporabili OSL in TL za določanje dolgih kronoloških zapisov pokrajin; luminescence datiranje je močno orodje za pomoč občutki, ki so bili datirani v četverico in veliko prejšnja obdobja.

Termoluminiscenca je bila prvič jasno opisana v prispevku, ki ga je leta 1663 predstavilo Royal Society (of Britain) Robert Boyle, ki je opisal učinek v diamantu, ki je bil segret na telesno temperaturo. Kemik je prvi predlagal možnost uporabe TL, shranjenega v vzorcu minerala ali lončenine Farrington Daniels v petdesetih letih prejšnjega stoletja. V 60. in 70. letih je univerza v Oxfordu Raziskovalni laboratorij za arheologijo in zgodovino umetnosti vodila pri razvoju TL kot metode datiranja arheoloških gradiv.

Viri

Forman SL. 1989. Uporaba in omejitve termoluminescence do danes kvartarnih usedlin.Quaternary International 1:47-59.

Forman SL, Jackson ME, McCalpin J in Maat P. 1988. Potencial uporabe termoluminescence do danes pokopanih tal, ki so se razvila na koluvialnih in fluvialnih sedimentih iz Utaha in Colorada, ZDA: Preliminarni rezultati.Kvartarni znanstveni pregledi 7(3-4):287-293.

Fraser JA in Price DM. 2013. Termoluminescence (TL) analiza keramike iz Uporabna glinena znanost 82:24-30.cairns v Jordaniji: Uporaba TL za vključitev funkcij zunaj kraja v regionalne kronologije.

Liritzis I, Singhvi AK, Perje JK, Wagner GA, Kadereit A, Zacharais N in Li S-H. 2013. .Luminescence datiranje v arheologiji, antropologiji in geoarheologiji: pregled Cham: Springer.

Seeley M-A. 1975. Termoluminescentno datiranje v uporabi za arheologijo: pregled.Časopis za arheološko znanost 2(1):17-43.

Singhvi AK in Mejdahl V. 1985. Termoluminiscenčno datiranje usedlin.Jedrske sledi in sevalne meritve 10(1-2):137-161.

Wintle AG. 1990. Pregled trenutnih raziskav o TL datiranju los.Kvartarni znanstveni pregledi 9(4):385-397.

Wintle AG in Huntley DJ. 1982. Termoluminiscenčno datiranje usedlin.Kvartarni znanstveni pregledi 1(1):31-53.