Luminescence-treffit arkeologiassa

Luminesenssiasetukset (mukaan lukien termoluminesenssi ja optisesti stimuloitu luminesenssi) on eräänlainen treffailumenetelmä, joka mittaa määrää Tietyille kivityypeille ja niistä johdetulle maaperälle varastoidun energian lähettämä valo, jotta saadaan absoluuttinen päivämäärä tietyn tapahtuman kohdalla, joka tapahtui ohi. Menetelmä on suora treffitekniikka, mikä tarkoittaa, että emittoituneen energian määrä on suora seuraus mitattavasta tapahtumasta. Parempi silti, toisin radiohiiliajoitus, luminesenssivaiheen toimenpiteiden vaikutus kasvaa ajan myötä. Seurauksena on, ettei menetelmän herkkyydellä ole asetettu yläraja-ajankohtaa, vaikka muut tekijät voivat rajoittaa menetelmän toteutettavuutta.

Arkeologit käyttävät kahta luminesenssin ajanmuotoa menneisiin tapahtumiin mennessä: termoluminesenssi (TL) tai termisesti stimuloitu luminesenssi (TSL), joka mittaa energiaa, joka säteilee sen jälkeen, kun esine on altistettu lämpötiloille 400 - 40 ° C 500 ° C; ja optisesti stimuloitu luminesenssi (OSL), joka mittaa energiaa, joka säteilee sen jälkeen, kun esine on altistunut päivänvalolle.

Yksinkertaisesti sanottuna, tietyt mineraalit (kvartsi, maasälpä ja kalsiitti) varastoivat auringon energiaa tunnetulla nopeudella. Tämä energia sijoittuu mineraalikiteiden epätäydellisiin hilaihin. Kuumentamalla näitä kiteitä (esimerkiksi kun a keramiikka-astia poltetaan tai kun kiviä lämmitetään) tyhjennetään varastoitunut energia, jonka jälkeen mineraali alkaa absorboida energiaa uudelleen.

TL-dating on kysymys kristalliin varastoituneen energian vertaamisesta siihen, minkä "pitäisi" olla siellä, jolloin saadaan viimeisenä kuumennuksena päivämäärä. Samalla tavalla, enemmän tai vähemmän, OSL (optisesti stimuloitu luminesenssi) -tapahtuma mittaa viimeksi, kun esine altistettiin auringonvalolle. Luminesenssi-treffit ovat hyviä muutamasta sadasta (ainakin) useisiin satoihin tuhansiin vuosiin, mikä tekee siitä paljon hyödyllisemmän kuin hiilen treffailu.

Termi luminesenssi viittaa mineraalien, kuten kvartsin ja metallin, valona säteilemään energiaan maasälpä sen jälkeen kun he ovat olleet alttiina ionisoiva säteily jonkinlaista. Mineraalit - ja itse asiassa kaikki planeetallamme - altistuvat kosminen säteily: luminesenssiviestissä hyödynnetään sitä tosiseikkaa, että tietyt mineraalit sekä keräävät että vapauttavat energiaa säteilystä tietyissä olosuhteissa.

Arkeologit käyttävät kahta luminesenssin ajanmuotoa menneisiin tapahtumiin mennessä: termoluminesenssi (TL) tai termisesti stimuloitu luminesenssi (TSL), joka mittaa energiaa, joka säteilee sen jälkeen, kun esine on altistettu lämpötiloille 400 - 40 ° C 500 ° C; ja optisesti stimuloitu luminesenssi (OSL), joka mittaa energiaa, joka säteilee sen jälkeen, kun esine on altistunut päivänvalolle.

Kiteiset kivityypit ja maaperät keräävät energiaa kosmisen uraanin, toriumin ja kalium-40: n radioaktiivisesta hajoamisesta. Näiden aineiden elektronit jäävät kiinni mineraalin kiteiseen rakenteeseen ja jatkavat altistumista kivet näihin elementteihin ajan myötä johtavat ennustettavissa olevaan lisääntymiseen matriiseihin tarttuvien elektronien lukumäärässä. Mutta kun kallio altistetaan riittävän korkealle tasolle lämpöä tai valoa, tämä altistuminen aiheuttaa värähtelyjä mineraalihilassa ja vangitut elektronit vapautuvat. Altistuminen radioaktiivisille elementeille jatkuu, ja mineraalit alkavat taas varastoida vapaita elektroneja rakenteisiinsa. Jos pystyt mittaamaan varastoidun energian hankkimisnopeutta, voit selvittää, kuinka kauan on kulunut altistumisen tapahtumisesta.

Geologista alkuperää olevat materiaalit ovat absorboineet huomattavia määriä säteilyä niiden muodostumisen jälkeen, joten kaikki ihmisen aiheuttamat altistumiset lämpö tai valo nollaa luminesenssikello huomattavasti viime aikoina, koska vain tapahtuman jälkeen varastoitu energia on kirjataan.

Tapa, jolla mitaat esineeseen varastoitunutta energiaa, jonka olet odottanut olevan altistunut lämmölle tai valolle aikaisemmin, on stimuloida sitä uudelleen ja mitata vapautuneen energian määrä. Kiteitä stimuloimalla vapautuva energia ilmaistaan ​​valossa (luminesenssi). Kohteen stimuloinnissa syntyvän sinisen, vihreän tai infrapunavalon voimakkuus on verrannollinen mineraalien rakenteeseen varastoituneiden elektronien lukumäärä ja puolestaan ​​nuo valoyksiköt muunnetaan annokseksi yksikköä.

Yhtälöt, joita tutkijat käyttävät viimeisen altistumisen tapahtumapäivän määrittämiseen, ovat yleensä:

• Ikä = kokonais luminesenssi / vuotuinen luminesenssin hankintaprosentti, tai
• Ikä = paleodoosi (De) / vuosiannos (DT)

Missä De on laboratorion beeta-annos, joka indusoi saman luminesenssin voimakkuuden luonnollisen näytteen lähettämässä näytteessä, ja DT on vuotuinen annosnopeus, joka koostuu useista säteilykomponenteista, jotka syntyvät luonnollisen radioaktiivisen aineen hajoamisessa elementtejä.

Artefakteja, jotka voidaan päiväntää näillä menetelmillä, ovat poltettu keramiikka lithics, poltettu tiili ja maaperä tulisijassa (TL) ja palamattomat kivipinnat, jotka altistettiin valolle ja sitten haudattiin (OSL).

• Keramiikka: Viimeisimmän keramiikkalautojen kuumennuksen oletetaan edustavan valmistustapahtumaa; signaali syntyy kvartsista tai maasälpästä savissa tai muissa karkaisuaineissa. Vaikka keramiikka-astiat voivat altistua kuumuudelle kypsennyksen aikana, kypsennys ei ole koskaan riittävällä tasolla luminesenssikellon nollaamiseksi. TL-ikä määritettiin Indus-laakso sivilisaatioammatit, jotka olivat osoittautuneet kestäviksi radiohiilen seurauksille paikallisen ilmaston vuoksi. Luminesenssia voidaan käyttää myös alkuperäisen laukaisulämpötilan määrittämiseen.
• Lithics: Raaka-aineet, kuten tuulet ja chertit, on päivätty TL: llä; Tulipesäkkeistä tulevat krakatut kivet voidaan myös päivämäärää myöntää TL, kunhan ne poltettiin riittävän korkeisiin lämpötiloihin. Palautusmekanismi kuumennetaan ensisijaisesti ja toimii olettaen, että raaka kivimateriaali lämpökäsiteltiin kivityökalujen valmistuksen aikana. Lämpökäsittelyyn sisältyy kuitenkin lämpötiloja välillä 300 - 400 ° C, jotka eivät aina ole riittävän korkeita. Parhaat menestykset TL-päivämääristä hakettujen kiviesineiden tapauksessa ovat todennäköisesti tapahtumista, kun ne asetettiin tulisijaan ja ampuivat vahingossa.
• Rakennusten ja seinien pinnat: Arkeologisten raunioiden seisomaseinien haudatut elementit on päivätty optisesti stimuloidulla luminesenssilla; johdettu päivämäärä kertoo pinnan hautaamisen iän. Toisin sanoen OSL-päivämäärä rakennuksen peruseinällä on viimeinen kerta, kun perustus oli valolle alttiina ennen kuin sitä käytetään rakennuksen alkuperäisissä kerroksissa, ja siten kun rakennus oli ensimmäinen rakennettu.
• toiset: Jonkin verran menestystä on löydetty dating esineistä, kuten luutyökaluista, tiileistä, laastista, moundista ja maatalouden terasseista. Varhaisesta metallituotannosta jäljelle jääneet muinaiset kuonat on myös päivätty TL: llä, samoin kuin uunin palasten tai uunien ja upokkaiden lasitettujen vuorausten absoluuttinen päivämäärä.

Geologit ovat käyttäneet OSL: ää ja TL: tä maisemien pitkien, lokittaisten kronologioiden laatimiseksi; luminesenssi-treffit ovat tehokas työkalu, joka auttaa pitämään ajan tasalla tunteita, jotka ovat päivätty kvartaariin ja paljon aikaisempiin ajanjaksoihin.

Termoluminesenssi kuvattiin ensin selvästi julkaisussa, jonka kuningaskuntayhdistykselle (Britannia) esitti vuonna 1663 Robert Boyle, joka kuvasi vaikutusta timantissa, joka oli lämmitetty ruumiinlämpötilaan. Kemisti ehdotti ensin mahdollisuutta käyttää mineraali- tai keramiikanäytteeseen varastoitua TL: tä Farrington Daniels 1950-luvulla. 1960- ja 70-luvuilla Oxfordin yliopisto Tutkimuslaboratorio arkeologialle ja taiteelliselle historialle johti TL: n kehittämiseen menetelmäksi arkeologisten materiaalien seuraamiseksi.

Lähteet

Forman SL. 1989. Termoluminesenssin sovellukset ja rajoitukset nykyisiin kvaternaarisiin sedimenteihin.Kvaternäärinen kansainvälinen 1:47-59.

Forman SL, Jackson ME, McCalpin J ja Maat P. 1988. Termoluminesenssin käyttömahdollisuudet tähän mennessä haudattuihin maaperäihin, jotka on kehitetty Uluhin ja Coloradon kollaviaalisiin ja fluviaalisiin sedimentteihin, Yhdysvallat: Alustavat tulokset.Kvaternääritiede 7(3-4):287-293.

Fraser JA ja Price DM. 2013. Keramiikan termoluminesenssianalyysi (TL) Soveltava savitiede 82:24-30.cairns Jordaniassa: TL: n käyttö integroida ulkopuoliset piirteet alueellisiin kronologioihin.

Liritzis I, Singhvi AK, sulka JK, Wagner GA, Kadereit A, Zacharais N ja Li S-H. 2013. .Luminescence-treffit arkeologiassa, antropologiassa ja geoarkeologiassa: yleiskatsaus Cham: Springer.

Seeley M-A. 1975. Termoluminesenssi sen sovelluksessa arkeologiaan: Katsaus.Arkeologisen tieteen lehti 2(1):17-43.

Singhvi AK ja Mejdahl V. 1985. Sedimenttien termoluminesenssi.Ydinasemat ja säteilymittaukset 10(1-2):137-161.

Wintle AG. 1990. Katsaus lössin TL-ajankohtaan liittyvistä tutkimuksista.Kvaternääritiede 9(4):385-397.

Wintle AG ja Huntley DJ. 1982. Sedimenttien termoluminesenssi.Kvaternääritiede 1(1):31-53.