Радиоуглеродный метод датирования и его применение в

Скачать презентацию Радиоуглеродный метод датирования  и его применение в Скачать презентацию Радиоуглеродный метод датирования и его применение в

IA-radiocarbon.ppt

  • Количество слайдов: 23

>Радиоуглеродный метод датирования  и его применение в археологии Радиоуглеродный метод датирования и его применение в археологии

>    Что мы, в основном, датируем?  органогенный материал  Что мы, в основном, датируем? органогенный материал мертвую органику материал, содержащий органику В основе всех живых организмов – углерод С Три изотопа: 12 С, 13 С и радиоактивный 14 С (или радиоуглерод) Радиоуглерод постоянно поглощается живыми организмами и одновременно распадается происходит ОБМЕН Если организм отмирает обмен прекращается происходит ТОЛЬКО распад радиоуглерода его содержание в организме постепенно снижается это позволяет датировать остатки органического происхождения в диапазоне 200 – 50 000 лет

>Радиоуглеродный метод датирования открыт в 1949 году Уиллардом Либби В основе надежности метода – Радиоуглеродный метод датирования открыт в 1949 году Уиллардом Либби В основе надежности метода – три основных процесса: 1. Постоянство радиоактивного распада; 2. Постоянная генерация радиоуглерода под воздействием космических лучей 3. Углеродный цикл Земли

> Пока организмы участвуют в цикле обмена, в них поддерживается   равновесная концентрация Пока организмы участвуют в цикле обмена, в них поддерживается равновесная концентрация радиоуглерода Со смертью организма 14 С выводится из цикла, и поступление радиоуглерода прекращается С этого момента начальная концентрация (14 С 0) радиоуглерода в образце начинает снижаться за счет радиоактивного распада период полураспада (T) радиоуглерода был определен Либби как 5568 лет Возраст образца (t) рассчитывается по формуле: t = T/0, 69 ln (14 С 0 / 14 Ct) где T – период полураспада радиоуглерода; 14 С – начальная концентрация радиоуглерода (определяется экспериментально, 0 исходя из неизменности изотопного состава 14 С в биосфере, путем измерения концентрации 14 С в современных объектах); 14 С – концентрация радиоуглерода в образце (измеряется на счетчиках) t

>Какого рода образцы мы датируем?      обугленная (угли из очага, Какого рода образцы мы датируем? обугленная (угли из очага, бревна и т. п. ) - древесина необугленная (ветки, бревна, доски, плахи и пр. ) почва - земля, обогащенная органикой очажные массы культуровмещающие отложения - торф или растительный детрит - раковины моллюсков - кости (все разновидности – зубы, рога, части скелета) и костный уголь - нагар на обломках керамики - собственно обломки керамики - текстиль - карбонаты

>  Как определяю концентрацию 14 С в образце?     Два Как определяю концентрацию 14 С в образце? Два способа датирования С помощью счетчиков С помощью ускорительной радиоактивности (конвенциональный) масс-спектрометрии (AMS) Все лаборатории России В России нет, т. к. очень дорогие прибор и обслуживание Для точных измерений Достаточно нескольких мг – первых грамм нужны большие образцы образца (можно датировать даже зерна пыльцы) При этом точность датирования одинакова в обоих способах (одинаковая статистическая ошибка)

>   Представление радиоуглеродных дат   радиоуглеродный возраст представляется в «годах назад» Представление радиоуглеродных дат радиоуглеродный возраст представляется в «годах назад» - Даты отсчитываются от 1950 года, что выражается в русскоязычных текстах « 14 С лет назад» , в англоязычных – “BP”, после указанного числа лет и доверительного интервала. Например: 3450+40 14 С лет назад или 3450+40 BP -При расчете радиоуглеродного возраста используется «период полураспада Либби» , равный 5568 годам; На самом деле, период полураспада 14 С равен 5730 годам (эти данные получены в Кембридже, через годы после открытия метода и начала работы многих лабораторий). Константа Либби используется для единообразия данных и возможности сравнения.

>  ВАРИАЦИИ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДИОУГЛЕРОДА,   существенно влияющие на возраст образца  ВАРИАЦИИ КОНЦЕНТРАЦИИ РАДИОУГЛЕРОДА, существенно влияющие на возраст образца В процессе развития метода было показано, что: I. Существуют вариации концентрации радиоуглерода во времени, из-за колебаний магнитного поля Земли, климата, солнечной активности Подобные вариации учитываются при преобразовании радиоуглеродного возраста в календарный, т. е. при калибровке дат. II. Существуют вариации концентрации радиоуглерода в пространстве, из-за наличия резервуаров радиоуглерода, таких как океаны, моря, реки, озера. Для учета подобных вариаций необходимы тщательные дополнительные исследования, для каждого конкретного резервуара

>   Соотношение радиоуглеродного и календарного возраста    (калибровка радиоуглеродных дат) Соотношение радиоуглеродного и календарного возраста (калибровка радиоуглеродных дат) Археологи мыслят и строят свои научные выводы (построения) в категориях «до нашей эры / нашей эры» Радиоуглеродный возраст представляется в «годах назад» Это – две разные временные шкалы! При этом их разница НЕ ПОСТОЯННА она меняется с течением времени вглубь веков Нельзя переводить «годы назад» в «годы до н. э. » простым отъемом 2000 лет!!! Следует пользоваться специально разработанным калибровочными программами!!!

>Для всего голоцена с помощью сопоставления результатов  дендрохронологического и радиоуглеродного возраста  древесных Для всего голоцена с помощью сопоставления результатов дендрохронологического и радиоуглеродного возраста древесных колец долгоживущих сосен Pinus aristata и других видов деревьев построены надежные декадная (измерялся радиоуглеродный возраст каждых 10 колец) и бидекадная (20 колец) калибровочные кривые 10 колец

>  На основании калибровочной кривой (которая постоянно уточняется и обновляется) создан ряд ОБЩЕДОСТУПНЫХ На основании калибровочной кривой (которая постоянно уточняется и обновляется) создан ряд ОБЩЕДОСТУПНЫХ калибровочных программ Калибровочная программа (любая) производит преобразование радиоуглеродного возраста в календарный, рассчитывая вероятностное распределение истинного возраста образца При этом измеренный радиоуглеродный возраст сравнивается с соответствующими значениями на калибровочной кривой - Измерение активности как годичных колец, так и образца имеет ограниченную точность (доверительный интервал), то есть мы получим временной интервал календарных лет. - Поскольку концентрация радиоуглерода менялась со временем, мы можем получить несколько таких отрезков времени Калиброванные радиоуглеродные даты следует представлять как сal. BC, cal. AD или cal. BP. Приставка “cal” обозначает, что дата представляет собой результат калибровки. AD/BC (anno domini/before Christ) соответствует обычной исторической хронологии до н. э. /н. э. BP (before present) обозначает годы до 1950 года, что тоже можно напрямую сравнивать с календарными годами.

>  Пространственные вариации концентрации радиоуглерода –    резервуарный эффект  (влияние Пространственные вариации концентрации радиоуглерода – резервуарный эффект (влияние резервуаров воды – морей, озер, рек) Если 14 С находится в пределах резервуара длительное время и отсутствует обмен с атмосферой и перемешивание воды (время > периода полураспада), то снижается концентрация 14 С и происходит «старение» углерода. Примесь старого углерода снижает концентрацию 14 С. Это приводит к увеличению возраста образцов. «Носители» резервуарного эффекта: -Морские млекопитающие -Раковины моллюсков -Кораллы -Рыба, обитающая в водоемах -Прибрежные жители, поедавшие рыбу, моллюсков или морских зверей Проблема: нет единого коэффициента для резервуар-эффекта; для каждого резервуара определяется свой коэффициент Решение: комплексное датирование

> ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ    Отбор радиоуглеродных образцов  Для датирования в лабораториях ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Отбор радиоуглеродных образцов Для датирования в лабораториях России требуется большое количество образца Чем больше объем образца, тем выше точность измерений. Это особенно важно при работе с молодыми образцами! На что следует обращать внимание в первую очередь соотношение образца с происхождение и состав образца датируемым объектом (материал для датирования) Получаемый радиоуглеродный возраст образца не всегда напрямую связан Собственный возраст образца с возрастом исследуемого события Разновозрастные компоненты образца Пример: датирование отложений, вмещающих, подстилающих или Контаминация (загрязнение) образца перекрывающих объект (например, культурный слой); Датирование многократно Переотложенные образцы использовавшихся объектов (например, кострищ).

>    Во что отбирать радиоуглеродные образцы ?  1. Образцы почвы, Во что отбирать радиоуглеродные образцы ? 1. Образцы почвы, торфа, заполнения очагов, т. е. сыпучие или рыхлые образцы, лучше отбирать в плотные полиэтиленовые пакеты «на молнии» (zip-lock); В полиэтилен также удобно заворачивать древесину. Нельзя отбирать торф или почву в фольгу !!! Кислая среда разъедает фольгу, и целостность упаковки нарушается ! Кроме того, с таким образцом неприятно работать. 2. Образцы угля удобно отбирать в одноразовые пластиковые контейнеры (как для салатов в супермаркетах); Не надо отбирать угольки в пачки из-под чая и сигарет !!! 3. Образцы нагара лучше оставлять прямо на обломках керамики; В случае большого количества нагара можно соскрести его в маленький zip-пакетик. 4. Кости можно отбирать в большие полиэтиленовые пакеты. 5. Образцы лучше не «вылеживать» в подвалах или складах, а доставлять их в лаборатории. Аналитикам сложно делать образцы, которых у них нет! ВСЕ ОБРАЗЦЫ ДОЛЖНЫ БЫТЬ СНАБЖЕНЫ ЭТИКЕТКОЙ С УКАЗАНИЕМ ПАМЯТНИКА, МАТЕРИАЛА, ПОЛОЖЕНИЯ ОБРАЗЦА (ПРИВЯЗКИ), И АВТОРА

>      Древесина   Обугленная    Древесина Обугленная Необугленная (угли из очага, рассеянные угли, (бревна, ветки, доски, кора, тлен) обожженные плахи и т. п. ) Образец, имеющий собственный возраст Отбирать следует внешние 10 -20 колец; кору не брать.

>  Почва  (обычно погребенная)  Земля,  очажные  обогащенная  Почва (обычно погребенная) Земля, очажные обогащенная массы органикой культуровмещающие отложения Почва и культуровмещающие отложения всегда имеют собственный возраст, так как их накопление занимает длительное время; имеет смысл делать «растяжку» дат

> Торф и растительный детрит С одной стороны, высокая скорость роста торфа позволяет проводить Торф и растительный детрит С одной стороны, высокая скорость роста торфа позволяет проводить детальное датирование многослойных поселений; С другой стороны, торф состоит из растительных остатков, которые могут иметь разный возраст; Подобные противоречия разрешаются с помощью анализа ботанического состава остатков растений в торфе. Растительный детрит зачастую содержит переотложенный материал Раковины моллюсков – подвержены резервуарному эффекту;

> Наиболее надежные материалы для датирования:  - кости (все разновидности – зубы, рога, Наиболее надежные материалы для датирования: - кости (все разновидности – зубы, рога, части скелета) и костный уголь Благодаря хорошо отработанной методике очистки коллагена (костный белок, по которому получают даты), даты по костному материалу можно считать одними из самых надежных для датирования археологических объектов Минус – возможный резервуарный эффект, который учитывается посредством комплексного датирования - нагар на обломках керамики Этот материал позволяет осуществлять прямое датирование объектов Минус – малые количества Ненадежный материал: - собственно обломки керамики Из-за наличия примесей в тесте керамики, количественное значение которых мы не можем оценить (обломки раковин, озерный ил и пр. )

>Пример радиоуглеродного датирования палеолитических памятников     по костям мегафауны Пример радиоуглеродного датирования палеолитических памятников по костям мегафауны

>Пример комплексного датирования поселения Сахтыш-2 а   по образцам разного генезиса Пример комплексного датирования поселения Сахтыш-2 а по образцам разного генезиса

>ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ     Представление радиоуглеродных дат При публикации радиоуглеродных дат: ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ Представление радиоуглеродных дат При публикации радиоуглеродных дат: Значение возраста + аналитическая погрешность В ГОДАХ НАЗАД в скобках – индекс и номер лаборатории. Например: 1750+40 лет назад (ГИН-13546) Дальше радиоуглеродные даты можно калибровать Это делать обязательно, если результаты исследования представляются в параметрах «до н. э. /н. э. »

> Можно калибровать каждую дату в отдельности, но:  1. Это не всегда соответствует Можно калибровать каждую дату в отдельности, но: 1. Это не всегда соответствует задачам исследования; 2. При калибровке каждой даты возникает большой информационный шум, от которого можно избавляться посредством использования различных операций Пример: датирование начального этапа неолитизации Волго-Окского междуречья (переход от бутовской мезолитической к верхневолжской ранненеолитической культуре) Радиоуглеродные даты Калибровка всего массива дат (опция Sum Probability Distributition)

> Спасибо за внимание ! Спасибо за внимание !