Luminestsentsi tutvumine arheoloogias

Luminestsentsi tutvumine (sealhulgas termoluminestsents ja optiliselt stimuleeritud luminestsents) on tutvumismetoodika tüüp, mis mõõdab - teatud kivimitüüpidesse ja tuletatud pinnasesse salvestatud energiast eralduva valguse kiirgus, et saada absoluutne kuupäev maa - alal toimunud konkreetse sündmuse jaoks minevikust. Meetod on otsene tutvumistehnika, mis tähendab, et väljastatav energiakogus on mõõdetava sündmuse otsene tulemus. Parem ikka, erinevalt raadiosüsiniku tutvumine, suureneb luminestsentsi mõõtmise efekti aja jooksul. Selle tulemusel ei ole meetodi enda tundlikkusega seatud ülemist kuupäeva piire, kuigi meetodi teostatavust võivad piirata muud tegurid.

Arheoloogid kasutavad minevikusündmuste dateerimiseks kahte luminestsentsi dateerimise vormi: termoluminestsents (TL) või termiliselt stimuleeritud luminestsents (TSL), mis mõõdab energiat, mis eraldub pärast objekti kokkupuudet temperatuuriga vahemikus 400 ° C 500 ° C; ja optiliselt stimuleeritud luminestsents (OSL), mis mõõdab energiat, mis eraldub pärast objekti kokkupuudet päevavalgusega.

Lihtsustatult öeldes - teatud mineraalid (kvarts, päevakivi ja kaltsiit) salvestavad päikseenergiat teadaoleva kiirusega. See energia ladestub mineraali kristallide ebatäiuslikesse võredesse. Neid kristalle kuumutades (näiteks kui a keraamika anum kui kivid kuumutatakse) tühjendab salvestatud energia, mille möödudes hakkab mineraal taas energiat neelama.

TL-tutvumine on seotud kristallis salvestatud energia võrdlemisega sellega, mis seal peaks olema, ning selle tulemuseks on viimase kuumutamise kuupäev. Samamoodi, enam-vähem, mõõdab OSL (optiliselt stimuleeritud luminestsents) dateeringut objekti viimati päikesevalguse käes. Luminestsentsi tutvumine on hea mõnesaja kuni (vähemalt) mitmesaja tuhande aasta jooksul, muutes selle palju kasulikumaks kui süsiniku tutvumine.

Mõiste luminestsents tähistab mineraalainetest nagu kvarts ja lämmastik eralduvat valgust päevakivi pärast seda, kui nad on kokku puutunud ioniseeriv kiirgus mingisuguseid. Mineraalid - ja tegelikult kõik meie planeedil - puutuvad kokku kosmiline kiirgus: luminestsentsi tutvumine kasutab ära asjaolu, et teatud mineraalid koguvad ja eraldavad eritingimustel sellest kiirgusest energiat.

Arheoloogid kasutavad minevikusündmuste dateerimiseks kahte luminestsentsi dateerimise vormi: termoluminestsents (TL) või termiliselt stimuleeritud luminestsents (TSL), mis mõõdab energiat, mis eraldub pärast objekti kokkupuudet temperatuuriga vahemikus 400 ° C 500 ° C; ja optiliselt stimuleeritud luminestsents (OSL), mis mõõdab energiat, mis eraldub pärast objekti kokkupuudet päevavalgusega.

Kristallilised kivimiliigid ja mullad koguvad energiat kosmilise uraani, tooriumi ja kaalium-40 radioaktiivse lagunemise tagajärjel. Nendest ainetest pärit elektronid jäävad lõksu mineraali kristallstruktuuri ja jätkavad selle kokkupuudet Nende elementide kivimid aja jooksul põhjustavad maatriksitesse püütud elektronide arvu prognoositavat suurenemist. Kui kivim puutub kokku piisavalt kõrge kuumuse või valguse tasemega, põhjustab see kokkupuudet mineraalvõredes vibratsiooni ja lõksus olevad elektronid vabanevad. Kokkupuude radioaktiivsete elementidega jätkub ja mineraalid hakkavad taas ladustama oma struktuuris vabu elektrone. Kui saate mõõta salvestatud energia omandamise määra, saate aru saada, kui kaua on möödunud kokkupuutest.

Geoloogilise päritoluga materjalid on alates nende tekkimisest neeldunud märkimisväärses koguses kiirgust, seega igasugune kokkupuude inimestega kuumus või valgus lähtestab luminestsentskella hiljuti märkimisväärselt, kuna ainult sündmusest peale on salvestatud energia lindistatud.

Viis, kuidas mõõdate objekti, mis on teie arvates minevikus olnud kuumuse või valguse käes, salvestatud energiat, on selle objekti taas stimuleerimine ja eralduva energia koguse mõõtmine. Kristallide stimuleerimisel eralduvat energiat väljendatakse valguses (luminestsents). Objekti stimuleerimisel tekkiva sinise, rohelise või infrapunavalguse intensiivsus on võrdeline mineraali struktuuris talletatud elektronide arv ja need valgusühikud teisendatakse omakorda annusteks ühikut.

Võrrandid, mida teadlased kasutasid viimase kokkupuute toimumise kuupäeva kindlaksmääramiseks, on tavaliselt:

• Vanus = luminestsentsi koguhulk / luminestsentsi omandamise aastane määr või
• Vanus = paleodoos (De) / aastane annus (DT)

Kus De on beeta laboratoorne annus, mis kutsub esile loodusliku proovi eraldunud proovis sama luminestsentsi intensiivsuse, ja DT on aastane doosikiirus, mis koosneb mitmest kiirguskomponendist, mis tekivad loodusliku radioaktiivse aine lagunemisel elemente.

Nende meetodite abil dateeritavad esemed hõlmavad põletatud keraamikat litikad, põlenud tellised ja pinnas koldest (TL) ning põlenud kivipinnad, mis olid valguse käes ja seejärel maetud (OSL).

• Keraamika: Eeldatakse, et kõige viimane kuumutamine, mis on mõõdetud keraamika šerdides, esindab valmistamisüritust; signaal tuleneb savi või muude karastavate lisandite kvartsist või päevakivi. Ehkki keraamikaanumad võivad toiduvalmistamise ajal kuumusega kokku puutuda, pole keetmine kunagi luminestsentskella lähtestamiseks piisaval tasemel. Vanuse määramiseks kasutati TL - kohtingut Induse org tsivilisatsiooni okupatsioonid, mis olid kohaliku kliima tõttu osutunud vastupidavaks radiosüsiniku dateerimisele. Luminestsentsi saab kasutada ka algse tuletemperatuuri määramiseks.
• Litikad: Tooraine, näiteks lamellid ja tšarterid, on TL dateerinud; Ahjudest tulekahjuga krakitud kivimit võib ka dateerida TL-ga, kui need põletati piisavalt kõrgele temperatuurile. Lähtestamismehhanismi kuumutatakse peamiselt ja see töötab eeldusel, et kivist tööriistade valmistamisel toorkivimaterjali kuumtöödeldi. Kuumtöötlemine hõlmab tavaliselt temperatuuri vahemikus 300–400 ° C, mis pole alati piisavalt kõrge. Suurim õnnestumine hakitud kivi esemete TL-kuupäevadest pärineb tõenäoliselt sündmustest, kui need asetati koldesse ja kogemata tulistati.
• Hoonete ja seinte pinnad: Arheoloogiliste varemete seisvate seinte maetud elemendid on dateeritud optiliselt stimuleeritud luminestsentsi abil; tuletatud kuupäev näitab pinna matmise vanust. Teisisõnu, OSL-i kuupäev hoone vundamendiseinal on vundamendi viimane aeg enne hoone algkihtidena kasutamist ja seega ka siis, kui hoone oli esimene ehitatud.
• Muud: Teatavat edu on leitud tutvumisobjektidest, nagu luutööriistad, tellised, mört, küngad ja põllumajandusterassid. Varasest metallitootmisest allesjäänud iidne räbu on samuti dateeritud TL-ga, samuti ahjukildude või kolde ja tiiglite klaasistatud vooderdiste absoluutne dateerimine.

Geoloogid on kasutanud OSL-i ja TL-d maastike pikkade palkide kronoloogiate kehtestamiseks; luminestsentsi tutvumine on võimas tööriist, mis aitab täita kvaternaari ja palju varasemate perioodidega seotud tundeid.

Termoluminestsentsi kirjeldati esmakordselt selgelt dokumendis, mille kuninglikule seltsile (Suurbritannia) esitas 1663. aastal Robert Boyle, kes kirjeldas mõju kehatemperatuuri soojendatud teemandis. Esialgu pakkus keemik välja võimaluse kasutada mineraal- või keraamikaproovis ladustatud TL-d Farrington Daniels aastatel 1950. 1960ndatel ja 70ndatel Oxfordi ülikool Uurimislabor arheoloogia ja kunstiajaloo jaoks viis TL välja arheoloogiliste materjalide tutvustamise meetodi väljatöötamiseni.

Allikad

Forman SL. 1989. Termoluminestsentsi rakendused ja piirangud praeguste kvaternaarsete setete suhtes.Kvaternaari rahvusvaheline 1:47-59.

Forman SL, Jackson ME, McCalpin J ja Maat P. 1988. Termoluminestsentsi praegune maetud muldade potentsiaal, mis on välja töötatud USA-s Utahist ja Coloradost pärinevatele kolvioviaalsetele ja fluviaalsetele setetele: esialgsed tulemused.Kvaternaari teadusülevaated 7(3-4):287-293.

Fraser JA ja Price DM. 2013. Keraamika termoluminestsentsanalüüs (TL) Rakenduslik saviteadus 82:24-30.cairns Jordaanias: TL kasutamine väliste tunnuste integreerimiseks piirkondlikesse kronoloogiatesse.

Liritzis I, Singhvi AK, Suled JK, Wagner GA, Kadereit A, Zacharais N ja Li S-H. 2013. .Luminestsentsi tutvumine arheoloogias, antropoloogias ja geoarheoloogias: ülevaade Cham: Springer.

Seeley M-A. 1975. Termoluminestsents selle rakenduses arheoloogiale: ülevaade.Arheoloogiateaduse ajakiri 2(1):17-43.

Singhvi AK ja Mejdahl V 1985. Setete termoluminestsentsi aegumine.Tuumajäljed ja kiirguse mõõtmine 10(1-2):137-161.

Wintle AG. 1990. Ülevaade praegustest uurimustest TL-de kohta.Kvaternaari teadusülevaated 9(4):385-397.

Wintle AG ja Huntley DJ. 1982. Setete termoluminestsentsi aegumine.Kvaternaari teadusülevaated 1(1):31-53.