Liuminescencinės pažintys

Kosminis archeologinių pasimatymų metodas

Dešiniuosiuose paveikslėliuose pavaizduotas fluoritas, švytintis po kaitimo ant kaitvietės.

Mauswiesel / CCTV / Wikimedia Commons

Liuminescencinis datavimas (įskaitant termoliuminescenciją ir optiškai stimuliuojamą liuminescenciją) yra datavimo metodika, pagal kurią matuojamas šviesos kiekis, skleidžiamas iš energijos, sukauptos tam tikrose uolienų rūšyse ir išvestiniuose dirvožemiuose, siekiant gauti absoliučią konkretaus praeityje įvykusio įvykio datą. Metodas yra tiesioginis pasimatymų technika , o tai reiškia, kad išskiriamos energijos kiekis yra tiesioginis išmatuojamo įvykio rezultatas. Dar geriau, kitaip radioaktyviosios anglies pažintys , liuminescencijos datavimo priemonių poveikis laikui bėgant didėja. Dėl to nėra viršutinės datos ribos, nustatytos paties metodo jautrumu, nors kiti veiksniai gali apriboti metodo įgyvendinamumą.

Kaip veikia liuminescencinės pažintys

Archeologai, datuodami praeities įvykius, naudoja dvi liuminescencijos datavimo formas: termoliuminescenciją (TL) arba termiškai stimuliuotą liuminescenciją (TSL), kuri matuoja energiją, išspinduliuojamą po to, kai objektas buvo veikiamas 400–500 °C temperatūros; ir optiškai stimuliuojama liuminescencija (OSL), kuri matuoja energiją, išspinduliuojamą po to, kai objektas buvo veikiamas dienos šviesos.

Paprasčiau tariant, tam tikri mineralai (kvarcas, lauko špatas ir kalcitas) kaupia saulės energiją žinomu greičiu. Ši energija yra paslėpta netobulose mineralo kristalų gardelėse. Šildant šiuos kristalus (pvz., kai a keramikos indas deginamas arba kai uolienos kaitinamos) ištuština sukauptą energiją, po kurio laiko mineralas vėl pradeda sugerti energiją.

TL datavimas yra kristale sukauptos energijos palyginimas su tuo, kas „turėtų“ ten būti, taip nustatant paskutinio įkaitimo datą. Taip pat daugiau ar mažiau OSL (optiškai stimuliuojamos liuminescencijos) datavimas matuoja paskutinį kartą, kai objektas buvo veikiamas saulės spindulių. Liuminescencinis datavimas tinka nuo kelių šimtų iki (bent jau) kelių šimtų tūkstančių metų, todėl jis daug naudingesnis nei anglies datavimas.

Liuminescencijos prasmė

Terminas liuminescencija reiškia energiją, skleidžiamą kaip šviesa iš mineralų, tokių kaip kvarcas ir lauko špatas po to, kai jie buvo paveikti an jonizuojanti radiacija kažkokia. Mineralai – ir, tiesą sakant, viskas mūsų planetoje – yra veikiami kosminė spinduliuotė : liuminescencinis datavimas pasinaudoja tuo, kad tam tikri mineralai tam tikromis sąlygomis renka ir išskiria energiją iš tos spinduliuotės.

Archeologai, datuodami praeities įvykius, naudoja dvi liuminescencijos datavimo formas: termoliuminescenciją (TL) arba termiškai stimuliuotą liuminescenciją (TSL), kuri matuoja energiją, išspinduliuojamą po to, kai objektas buvo veikiamas 400–500 °C temperatūros; ir optiškai stimuliuojama liuminescencija (OSL), kuri matuoja energiją, išspinduliuojamą po to, kai objektas buvo veikiamas dienos šviesos.

Kristalinės uolienų rūšys ir dirvožemis surenka energiją iš kosminio urano, torio ir kalio-40 radioaktyvaus skilimo. Elektronai iš šių medžiagų įstringa mineralo kristalinėje struktūroje, o nuolatinis uolienų poveikis šiems elementams ilgainiui lemia numatomą matricose sugautų elektronų skaičiaus padidėjimą. Tačiau kai uoliena yra veikiama pakankamai aukšto lygio šilumos ar šviesos, toks poveikis sukelia vibraciją mineralinėse gardelėse ir įstrigę elektronai išlaisvinami. Radioaktyviųjų elementų poveikis tęsiasi, o mineralai vėl pradeda kaupti laisvuosius elektronus savo struktūrose. Jei galite išmatuoti sukauptos energijos gavimo greitį, galite išsiaiškinti, kiek laiko praėjo nuo poveikio.

Geologinės kilmės medžiagos nuo tada, kai susidarė, sugers didelius spinduliuotės kiekius, todėl bet koks žmogaus sukeltas šilumos ar šviesos poveikis liuminescencijos laikrodį atstatys gerokai vėliau, nes bus fiksuojama tik nuo įvykio sukaupta energija.

Sukauptos energijos matavimas

Tai, kaip matuojate energiją, sukauptą objekte, kuris, jūsų manymu, praeityje buvo veikiamas šilumos ar šviesos, yra vėl stimuliuoti tą objektą ir išmatuoti išleistos energijos kiekį. Energija, išsiskirianti stimuliuojant kristalus, išreiškiama šviesa (liuminescencija). Mėlynos, žalios arba infraraudonosios šviesos intensyvumas, susidarantis, kai objektas yra stimuliuojamas, yra proporcingas mineralo struktūroje saugomų elektronų skaičiui ir, savo ruožtu, tie šviesos vienetai paverčiami dozės vienetais.

Lygtys, kurias mokslininkai naudoja nustatydami paskutinės ekspozicijos datą, paprastai yra šios:

• Amžius = bendra liuminescencija / metinis liuminescencijos gavimo greitis arba
• Amžius = paleodozė (De) / metinė dozė (DT)

Kur De yra laboratorinė beta dozė, sukelianti tokį patį liuminescencijos intensyvumą natūralaus mėginio skleidžiamame mėginyje, o DT yra metinė dozės galia, susidedanti iš kelių radiacijos komponentų, atsirandančių irstant natūraliems radioaktyviems elementams.

Datuojami įvykiai ir objektai

Artefaktai, kurių datą galima nustatyti naudojant šiuos metodus, yra keramika, sudegintalitika, sudegintos plytos ir gruntas iš židinių (TL) ir nesudegę akmens paviršiai, kurie buvo veikiami šviesos ir po to buvo užkasti (OSL).

• Keramika : Manoma, kad paskutinis kaitinimas, išmatuotas keramikos šukėse, atitinka gamybos įvykį; signalas kyla dėl kvarco ar lauko špato molyje ar kitų grūdinimo priedų. Nors kepimo metu keramikiniai indai gali būti veikiami šilumos, kepimo lygis niekada nėra pakankamas, kad būtų galima iš naujo nustatyti liuminescencinį laikrodį. Amžiui nustatyti buvo naudojamas TL datavimas Indo slėnis civilizacijos profesijos, kurios dėl vietos klimato pasirodė atsparios radioaktyviosios anglies datavimui. Liuminescencija taip pat gali būti naudojama norint nustatyti pradinę degimo temperatūrą.
• Litika : Žaliavos, tokios kaip titnagai ir varpos, buvo datuotos TL; ugnies krekingo uoliena iš židinių taip pat gali būti datuojama TL, jei tik jie buvo išdeginti iki pakankamai aukštos temperatūros. Atstatymo mechanizmas pirmiausia yra šildomas ir veikia darant prielaidą, kad akmens žaliava buvo termiškai apdorota akmens įrankio gamybos metu. Tačiau terminis apdorojimas paprastai apima 300–400 °C temperatūrą, o ne visada pakankamai aukštą. Labiausiai tikėtina, kad TL datos susmulkintų akmenų artefaktai buvo sėkmingi iš įvykių, kai jie buvo nusodinti į židinį ir netyčia paleisti.
• Pastatų ir sienų paviršiai : palaidoti archeologinių griuvėsių stovinčių sienų elementai datuoti naudojant optiškai stimuliuojamą liuminescenciją; išvestoje datoje pateikiamas paviršiaus užkasimo amžius. Kitaip tariant, OSL data ant pastato pamatų sienos yra paskutinis kartas, kai pamatas buvo veikiamas šviesos prieš naudojant kaip pradinius pastato sluoksnius, taigi ir tada, kai pastatas buvo pirmą kartą pastatytas.
• Kiti : Tam tikra sėkmė buvo rasta pažinčių su objektais, tokiais kaip kauliniai įrankiai, plytos, skiedinys, piliakalniai ir žemės ūkio terasos. Senovinis šlakas, likęs iš ankstyvosios metalo gamybos, taip pat buvo datuojamas naudojant TL, taip pat absoliučią krosnių fragmentų ar sustiklėjusių krosnių ir tiglių apmušalų datavimą.

Geologai naudojo OSL ir TL, kad nustatytų ilgas, logines kraštovaizdžių chronologijas; liuminescencinis datavimas yra galingas įrankis, padedantis nustatyti kvartero ir daug ankstesnių laikotarpių sentimentus.

Mokslo istorija

Termoliuminescencija pirmą kartą buvo aiškiai aprašyta Karališkajai draugijai (Didžiosios Britanijos) pateiktame dokumente 1663 m. Robertas Boyle'as , kuris apibūdino deimantų poveikį, kuris buvo pašildytas iki kūno temperatūros. Galimybę panaudoti mineraliniame ar keramikos pavyzdyje saugomą TL pirmą kartą pasiūlė chemikas Farringtonas Danielsas šeštajame dešimtmetyje. 1960-aisiais ir 70-aisiais Oksfordo universitetas Tyrimų laboratorija archeologijai ir meno istorijai vadovavo kuriant TL kaip archeologinės medžiagos datavimo metodą.

Šaltiniai

Jie sudaro SL. 1989 m. Termoliuminescencijos taikymas ir apribojimai iki šiol kvartero nuosėdose. Kvartero tarptautinis 1:47-59.

Forman SL, Jackson ME, McCalpin J ir Maat P. 1988 m. Termoliuminescencijos panaudojimo galimybės iki šiol palaidotuose dirvožemiuose, sukurtuose ant koluvinių ir fluvialinių nuosėdų iš Jutos ir Kolorado, JAV: preliminarūs rezultatai. Kvartero mokslo apžvalgos 7(3-4):287-293.

Fraser JA ir Price DM. 2013 m. Keramikos termoliuminescencinė (TL) analizė iš Taikomasis molio mokslas 82:24-30. Kernsas Jordanijoje: TL naudojimas norint integruoti išorines funkcijas į regionines chronologijas.

Liritzis I, Singhvi AK, Feathers JK, Wagner GA, Kadereit A, Zachary N ir Lee S-H. 2013 m. . Liuminescencinės pažintys archeologijoje, antropologijoje ir geoarcheologijoje: apžvalga Chamas: Springeris.

Seeley M-A. 1975 m. Termoliuminescencinės datos taikymas archeologijoje: apžvalga. Archeologijos mokslo žurnalas 2(1):17-43.

Singhvi AK ir Mejdahl V. 1985 m. Nuosėdų termoliuminescencinis datavimas. Branduoliniai bėgiai ir radiacijos matavimai 10(1-2):137-161.

Wintle AG. 1990 m. Dabartinių lioso TL datavimo tyrimų apžvalga. Kvartero mokslo apžvalgos 9(4):385-397.

Wintle AG ir Huntley DJ. 1982 m. Nuosėdų termoliuminescencinis datavimas. Kvartero mokslo apžvalgos 1(1):31-53.