Obsidian Hydration – nebrangi, bet problemiška pasimatymų technika

Obsidiano atodanga netoli San Andreaso lūžio Raudonojoje kalvoje, Salton Butte ugnikalnyje netoli Kalipatrijos, Kalifornijoje. David McNew / Getty Images News / Getty Images

Obsidiano hidratacijos pažintys (arba OHD) yra a mokslinė pasimatymų technika , kuriame naudojamas supratimas apie vulkaninio stiklo geocheminę prigimtį (a silikatas ) paskambino obsidianas pateikti ir santykines, ir absoliučias artefaktų datas. Obsidiano atodangos visame pasaulyje ir buvo naudojamos akmeninių įrankių gamintojų, nes su juo labai lengva dirbti, jis yra labai aštrus, kai lūžta, ir yra įvairių ryškių spalvų: juodos, oranžinės, raudonos, žalios ir skaidrios. .

Greiti faktai: Obsidian Hydration Pažintys

• Obsidian Hydration Dating (OHD) yra mokslinė pažinčių metodika, naudojant unikalią vulkaninių stiklų geocheminę prigimtį.
• Metodas remiasi išmatuotu ir nuspėjamu žievės, kuri susidaro ant stiklo, kai pirmą kartą pateko į atmosferą, augimu.
• Problema ta, kad žievės augimas priklauso nuo trijų veiksnių: aplinkos temperatūros, vandens garų slėgio ir paties vulkaninio stiklo chemijos.
• Naujausi matavimų patobulinimai ir analitinė vandens absorbcijos pažanga žada išspręsti kai kurias problemas.

Kaip ir kodėl Obsidian Hydration Pažintys veikia

Obsidiano formavimosi metu jame yra įstrigusio vandens. Natūralioje būsenoje jis turi a stora žievė susidaro difuzijos vandeniui į atmosferą, kai jis pirmą kartą atvėso – techninis terminas yra „hidratuotas sluoksnis“. Kai šviežias obsidiano paviršius yra veikiamas atmosferos, kaip kai jis sulaužomas, kad susidarytų a akmeninis įrankis , sugeriama daugiau vandens ir žievelė vėl pradeda augti. Ta nauja žievė matoma ir gali būti išmatuota naudojant didelį padidinimą (40–80 kartų).

Priešistorinės žievės dydis gali skirtis nuo mažiau nei 1 mikrono (µm) iki daugiau nei 50 µm, priklausomai nuo poveikio trukmės. Matuojant storį galima nesunkiai nustatyti, ar tam tikras artefaktas yra senesnis už kitą ( santykinis amžius ). Jei žinomas tam tikro obsidiano gabalėlio vandens pasklidimo į stiklinę greitis (tai sudėtingiausia dalis), galite naudoti OHD, kad nustatytumėte absoliutus amžius objektų. Ryšys yra gana paprastas: amžius = DX2, kur amžius yra metais, D yra konstanta, o X yra hidratacijos žievės storis mikronais.

Konstantos apibrėžimas

Obsidianas, natūralus vulkaninis stiklas su žievele, Montgomery Pass, Mineral County, Nevada. Johnas Cancalosi / Oxford Scientific / Getty Images

Beveik neabejotina, kad visi, kurie kada nors gamino akmeninius įrankius ir žinojo apie obsidianą bei kur jo rasti, naudojo jį: kaip stiklas, jis nuspėjamai dūžta ir sukuria nepaprastai aštrius kraštus. Gaminant akmeninius įrankius iš neapdoroto obsidiano, sulaužoma žievė ir pradedamas skaičiuoti obsidiano laikrodis. Odos augimą nuo lūžio galima išmatuoti naudojant įrangą, kuri tikriausiai jau yra daugumoje laboratorijų. Skamba tobulai, ar ne?

Problema ta, kad konstanta (tas slaptas D ten viršuje) turi sujungti mažiausiai tris kitus veiksnius, kurie, kaip žinoma, turi įtakos žievės augimo greičiui: temperatūra, vandens garų slėgis ir stiklo chemija.

Vietinė temperatūra svyruoja kasdien, sezoniškai ir ilgesnį laiką visuose planetos regionuose. Archeologai tai pripažino ir pradėjo kurti efektyvios hidratacijos temperatūros (EHT) modelį, kad būtų galima stebėti ir atsižvelgti į temperatūros poveikį hidratacijai, atsižvelgiant į metinę vidutinę temperatūrą, metinį temperatūros diapazoną ir paros temperatūros diapazoną. Kartais mokslininkai prideda gylio pataisos koeficientą, kad atsižvelgtų į palaidotų artefaktų temperatūrą, darydami prielaidą, kad požeminės sąlygos gerokai skiriasi nuo paviršiaus sąlygų, tačiau poveikis dar nebuvo per daug ištirtas.

Vandens garai ir chemija

Vandens garų slėgio kitimo poveikis klimatui, kuriame buvo rastas obsidiano artefaktas, nebuvo taip intensyviai ištirtas kaip temperatūros poveikis. Apskritai vandens garai skiriasi priklausomai nuo aukščio, todėl paprastai galima daryti prielaidą, kad vandens garai yra pastovūs tam tikroje vietoje ar regione. Tačiau OHD yra varginantis tokiuose regionuose kaip Andai Pietų Amerikos kalnai, kur žmonės atnešė savo obsidiano artefaktus didžiuliai aukščio pokyčiai , nuo jūros lygio pakrančių regionų iki 4 000 metrų (12 000 pėdų) aukščio ir aukštesnių kalnų.

Dar sunkiau atsižvelgti į skirtumą stiklo chemija obsidianuose. Kai kurie obsidianai hidratuoja greičiau nei kiti, net ir toje pačioje nusėdimo aplinkoje. Tu gali šaltinis obsidianas (tai yra, nustatykite natūralią atodangą, kurioje buvo rastas obsidiano gabalėlis), todėl galite ištaisyti tą pokytį išmatuodami šaltinio greitį ir naudodami juos kurdami šaltinio hidratacijos kreives. Tačiau kadangi vandens kiekis obsidiano viduje gali skirtis net ir vieno šaltinio obsidiano mazgeliuose, šis turinys gali labai paveikti amžiaus įvertinimus.

Vandens struktūros tyrimai

Klimato kintamumo kalibravimo koregavimo metodika yra nauja XXI amžiaus technologija. Nauji metodai kritiškai įvertina vandenilio gylio profilius ant hidratuotų paviršių naudojant antrinę jonų masės spektrometriją (SIMS) arba Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopiją. Vidinė obsidiano vandens kiekio struktūra buvo nustatyta kaip labai įtakingas kintamasis, kuris kontroliuoja vandens difuzijos greitį aplinkos temperatūroje. Taip pat buvo nustatyta, kad tokios struktūros, kaip ir vandens kiekis, skiriasi pripažintuose karjero šaltiniuose.

Kartu su tikslesne matavimo metodika, ši technika gali padidinti OHD patikimumą ir sudaryti sąlygas įvertinti vietines klimato sąlygas, ypač paleo temperatūros režimus.

Obsidiano istorija

Obsidiano išmatuojamas žievės augimo greitis buvo pripažintas nuo septintojo dešimtmečio. 1966 m. geologai Irvingas Friedmanas, Robertas L. Smithas ir Williamas D. Longas paskelbė pirmąjį tyrimą – eksperimentinės obsidiano hidratacijos iš Naujosios Meksikos Valleso kalnų rezultatus.

Nuo to laiko buvo padaryta didelė pažanga, susijusi su pripažintu vandens garų, temperatūros ir stiklo chemijos poveikiu, nustatant ir įvertinant didžiąją dalį skirtumų, sukuriant didesnės skiriamosios gebos metodus, leidžiančius išmatuoti žievę ir apibrėžti difuzijos profilį, taip pat išrasti ir patobulinti nauji. EFH modeliai ir difuzijos mechanizmo tyrimai. Nepaisant apribojimų, obsidiano hidratacijos datulės yra daug pigesnės nei radioaktyviosios anglies, ir tai yra įprasta pasimatymų praktika daugelyje pasaulio regionų.

Šaltiniai

• Liritzis, Ioannis ir Nikolaos Laskaris. ' Penkiasdešimties metų obsidiano hidratacijos pažintys archeologijoje. ' Nekristalinių kietųjų medžiagų žurnalas 357,10 (2011): 2011–23. Spausdinti.
• NAKAZAWA, Yuichi. Obsidiano hidratacijos pasimatymų reikšmė vertinant holoceno vientisumą Midden, Hokaido valstijoje, Šiaurės Japonijoje. ' Kvartero tarptautinis 397 (2016): 474–83. Spausdinti.
• NAKAZAWA, Yuichi ir kt. Sisteminis obsidiano hidratacijos matavimų palyginimas: pirmasis mikrovaizdo taikymas su antrine jonų masės spektrometrija priešistoriniam obsidianui .' Kvartero tarptautinis (2018). Spausdinti.
• Rogersas, Aleksandras K. ir Daronas Duke'as. ' Indukuoto obsidiano hidratacijos metodo nepatikimumas naudojant sutrumpintus karšto mirkymo protokolus .' Archeologijos mokslo žurnalas 52 (2014): 428–35. Spausdinti.
• Rogersas, Alexanderis K. ir Christopheris M. Stevensonas. ' Laboratorinės obsidiano hidratacijos protokolai ir jų poveikis hidratacijos greičio tikslumui: Monte Karlo modeliavimo tyrimas .' Archeologijos mokslo žurnalas: ataskaitos 16 (2017): 117–26. Spausdinti.
• Stevensonas, Christopheris M., Alexanderis K. Rogersas ir Michaelas D. Glascockas. ' Obsidiano struktūrinio vandens kiekio kintamumas ir jo svarba kultūrinių artefaktų hidratacijos datai .' Archeologijos mokslo žurnalas: ataskaitos 23 (2019): 231–42. Spausdinti.
• Tripcevičius, Nicholas, Jelmeris W. Eerkensas ir Timas R. Carpenteris. '' Obsidiano hidratacija aukštyje: archajiškas karjerų kasimas Chivay šaltinyje, Pietų Peru .' Archeologijos mokslo žurnalas 39,5 (2012): 1360–67. Spausdinti.