Luminescence χρονολογείται στην Αρχαιολογία

Η χρονολόγηση φωταύγειας (συμπεριλαμβανομένης της θερμοφωταύγειας και οπτικά διεγερμένης φωταύγειας) είναι ένας τύπος μεθοδολογίας χρονολόγησης που μετρά το ποσό του φωτός που εκπέμπεται από την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη σε ορισμένους τύπους πετρωμάτων και παράγωγα εδάφη για να ληφθεί απόλυτη ημερομηνία για ένα συγκεκριμένο συμβάν που συνέβη στο το παρελθόν. Η μέθοδος είναι άμεση τεχνική χρονολόγησης, που σημαίνει ότι η ποσότητα της εκπεμπόμενης ενέργειας είναι ένα άμεσο αποτέλεσμα του γεγονότος που μετράται. Καλύτερα, αντίθετα τη χρονολόγηση των ραδιοανθράκων, τα μέτρα μέτρησης φωταύγειας των αποτελεσμάτων αυξάνονται με το χρόνο. Ως αποτέλεσμα, δεν υπάρχει ανώτατο όριο ημερομηνίας που καθορίζεται από την ευαισθησία της ίδιας της μεθόδου, αν και άλλοι παράγοντες μπορούν να περιορίσουν τη σκοπιμότητα της μεθόδου.

Δύο μορφές φωταύγειας χρονολογούνται από τους αρχαιολόγους μέχρι σήμερα: θερμοφωταύγεια (TL) ή θερμικά (TSL), η οποία μετρά την ενέργεια που εκπέμπεται αφού ένα αντικείμενο έχει εκτεθεί σε θερμοκρασίες μεταξύ 400 και 500 ° C. και η οπτική διέγερση της φωταύγειας (OSL), η οποία μετρά την ενέργεια που εκπέμπεται αφού ένα αντικείμενο έχει εκτεθεί στο φως της ημέρας.

Για να το πούμε απλά, ορισμένα ορυκτά (χαλαζία, άστριος και ασβεστίτης), αποθηκεύουν ενέργεια από τον ήλιο με γνωστό ρυθμό. Αυτή η ενέργεια κατατίθεται στα ατελείωτα πλέγματα των κρυστάλλων του ορυκτού. Θέρμανση αυτών των κρυστάλλων (όπως όταν α κεραμικό αγγείο απολύεται ή όταν θερμαίνονται πέτρες) αδειάζει την αποθηκευμένη ενέργεια, οπότε το ορυκτό αρχίζει να απορροφά ξανά ενέργεια.

TL χρονολόγηση είναι ένα θέμα της σύγκρισης της ενέργειας που αποθηκεύεται σε ένα κρύσταλλο σε αυτό που «θα έπρεπε» να είναι εκεί, οπότε έρχεται με μια ημερομηνία του τελευταίου-θερμαινόμενο. Με τον ίδιο τρόπο, περισσότερο ή λιγότερο, η χρονολόγηση OSL (οπτικά διεγερμένη φωταύγεια) χρονολογείται την τελευταία φορά που ένα αντικείμενο εκτέθηκε στο ηλιακό φως. Η φωτοφθαλμία χρονολογείται από μερικές εκατοντάδες έως (τουλάχιστον) μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια, καθιστώντας πολύ πιο χρήσιμη από τη χρονολόγηση άνθρακα.

Ο όρος φωταύγεια αναφέρεται στην ενέργεια που εκπέμπεται ως φως από ορυκτά όπως ο χαλαζία και το αστριός αφού έχουν εκτεθεί σε ένα ιοντίζουσα ακτινοβολία κάποιου είδους. Τα ορυκτά - και, στην πραγματικότητα, όλα στον πλανήτη μας - εκτίθενται κοσμική ακτινοβολία: η φωτογράφηση φωταύγειας εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι ορισμένα ορυκτά συλλέγουν και απελευθερώνουν ενέργεια από την ακτινοβολία αυτή υπό συγκεκριμένες συνθήκες.

Δύο μορφές φωταύγειας χρονολογούνται από τους αρχαιολόγους μέχρι σήμερα: θερμοφωταύγεια (TL) ή θερμικά (TSL), η οποία μετρά την ενέργεια που εκπέμπεται αφού ένα αντικείμενο έχει εκτεθεί σε θερμοκρασίες μεταξύ 400 και 500 ° C. και η οπτική διέγερση της φωταύγειας (OSL), η οποία μετρά την ενέργεια που εκπέμπεται αφού ένα αντικείμενο έχει εκτεθεί στο φως της ημέρας.

Οι τύποι των κρυσταλλικών πετρωμάτων και τα εδάφη συλλέγουν ενέργεια από τη ραδιενεργή αποσύνθεση του κοσμικού ουρανίου, του θορίου και του καλίου-40. Ηλεκτρόνια από τις ουσίες αυτές παγιδεύονται στην κρυσταλλική δομή του ορυκτού και η συνεχιζόμενη έκθεση του βράχια σε αυτά τα στοιχεία με την πάροδο του χρόνου οδηγεί σε προβλέψιμες αυξήσεις στον αριθμό των ηλεκτρονίων που αλιεύονται στις μήτρες. Αλλά όταν ο βράχος είναι εκτεθειμένος σε αρκετά υψηλά επίπεδα θερμότητας ή φωτός, η έκθεση αυτή προκαλεί δονήσεις στα μεταλλικά πλέγματα και απελευθερώνονται τα παγιδευμένα ηλεκτρόνια. Η έκθεση σε ραδιενεργά στοιχεία συνεχίζεται και τα ορυκτά αρχίζουν και πάλι να αποθηκεύουν ελεύθερα ηλεκτρόνια στις δομές τους. Αν μπορείτε να μετρήσετε το ρυθμό απόκτησης της αποθηκευμένης ενέργειας, μπορείτε να υπολογίσετε πόσο καιρό έχει από τότε που συνέβη η έκθεση.

Τα υλικά γεωλογικής προέλευσης θα έχουν απορροφήσει σημαντικές ποσότητες ακτινοβολίας από το σχηματισμό τους, οπότε οποιαδήποτε ανθρώπινη προκαλείται έκθεση η θερμότητα ή το φως θα επαναφέρουν το ρολόι φωταύγειας πολύ πιο πρόσφατα από αυτό, αφού μόνο η ενέργεια που θα αποθηκευτεί από το γεγονός θα είναι έχει καταγραφεί.

Ο τρόπος με τον οποίο μετράτε την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη σε ένα αντικείμενο που αναμένετε ότι έχει εκτεθεί στη θερμότητα ή το φως στο παρελθόν είναι να διεγείρει ξανά αυτό το αντικείμενο και να μετρήσει την ποσότητα ενέργειας που απελευθερώνεται. Η ενέργεια που απελευθερώνεται με την διέγερση των κρυστάλλων εκφράζεται στο φως (φωταύγεια). Η ένταση του μπλε, του πράσινου ή του υπέρυθρου φωτός που δημιουργείται όταν διεγείρεται ένα αντικείμενο είναι ανάλογη ο αριθμός των ηλεκτρονίων που αποθηκεύονται στη δομή του ορυκτού και, με τη σειρά του, οι μονάδες φωτός μετατρέπονται σε δόση μονάδες.

Οι εξισώσεις που χρησιμοποιούνται από τους μελετητές για να καθορίσουν την ημερομηνία της τελευταίας έκθεσης είναι συνήθως:

• Ηλικία = ολική φωταύγεια / ετήσιος ρυθμός απόκτησης φωταύγειας ή
• Ηλικία = παλεοδόση (De) / ετήσια δόση (DT)

Όπου De είναι η εργαστηριακή βήτα δόση που προκαλεί την ίδια ένταση φωταύγειας στο δείγμα που εκπέμπεται από το φυσικό δείγμα, και DT είναι ο ετήσιος ρυθμός δόσης που αποτελείται από διάφορα συστατικά της ακτινοβολίας που προκύπτουν κατά τη διάσπαση των φυσικών ραδιενεργών ουσιών στοιχεία.

Τα τεχνουργήματα που μπορούν να χρονολογηθούν χρησιμοποιώντας αυτές τις μεθόδους περιλαμβάνουν κεραμικά, καμένα λιθικά, καμένα τούβλα και χώμα από εστίες (TL), και άκαυστες πέτρινες επιφάνειες που εκτέθηκαν στο φως και στη συνέχεια θάφτηκαν (OSL).

• Κεραμικά: Η πιο πρόσφατη θέρμανση που μετράται σε κεραμικά κεραμικά θεωρείται ότι αντιπροσωπεύει το γεγονός της κατασκευής. το σήμα προέρχεται από χαλαζία ή άστριο στον πηλό ή άλλα πρόσθετα βαφής. Αν και τα κεραμικά αγγεία μπορούν να εκτεθούν στη θερμότητα κατά τη διάρκεια του μαγειρέματος, το μαγείρεμα δεν είναι ποτέ σε επαρκή επίπεδα για να επαναφέρετε το ρολόι φωταύγειας. Η χρονολόγηση TL χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της ηλικίας του Κοιλάδα Indus πολιτισμού, τα οποία είχαν αποδειχθεί ανθεκτικά στη χρονολόγηση του ραδιενεργού άνθρακα λόγω του τοπικού κλίματος. Η φωταύγεια μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της αρχικής θερμοκρασίας καύσης.
• Λίθικα: Τα ακατέργαστα υλικά, όπως τα μαρκαδόροι και τα κεράσια, έχουν χρονολογηθεί από την TL. πυροσυσσωματωμένο βράχο από τις εστίες μπορεί επίσης να χρονολογείται από την TL εφόσον έχουν καεί σε επαρκώς υψηλές θερμοκρασίες. Ο μηχανισμός επαναφοράς αρχικά θερμαίνεται και λειτουργεί με την υπόθεση ότι το υλικό της πρώτης πέτρας υπέστη θερμική επεξεργασία κατά τη διάρκεια της κατασκευής εργαλείων πέτρας. Ωστόσο, η θερμική επεξεργασία συνήθως περιλαμβάνει θερμοκρασίες μεταξύ 300 και 400 ° C, όχι πάντα επαρκώς υψηλές. Η καλύτερη επιτυχία από το TL χρονολογείται σε τεμαχισμένα πέτρινα αντικείμενα πιθανότατα από γεγονότα όταν αυτά είχαν εναποτεθεί σε εστία και πυροβόλησαν τυχαία.
• Επιφάνειες κτιρίων και τοίχων: Τα θαμμένα στοιχεία των ορθίων τοίχων των αρχαιολογικών ερειπίων έχουν χρονολογηθεί χρησιμοποιώντας οπτικά διεγερμένη φωταύγεια. η παραγόμενη ημερομηνία παρέχει την ηλικία της ταφής της επιφάνειας. Με άλλα λόγια, η ημερομηνία του OSL σε έναν τοίχο θεμελίωσης ενός κτιρίου είναι η τελευταία φορά που ήταν το ίδρυμα εκτίθενται στο φως πριν χρησιμοποιηθούν ως αρχικά στρώματα σε ένα κτίριο και, συνεπώς, όταν το κτίριο ήταν αρχικά χτισμένο.
• Οι υπολοιποι: Έχει βρεθεί κάποια επιτυχία που χρονολογεί αντικείμενα όπως εργαλεία οστών, τούβλα, κονίαμα, ανάχωμα και γεωργικές βεράντες. Η αρχική σκωρία που απομένει από την πρώιμη μεταλλουργία έχει επίσης χρονολογηθεί χρησιμοποιώντας TL, καθώς και την απόλυτη χρονολόγηση θραυσμάτων κλιβάνου ή υαλοποιημένων επενδύσεων φούρνων και χωνευτηρίων.

Οι γεωλόγοι χρησιμοποίησαν το OSL και το TL για να καθιερώσουν μακριές χρονολογίες των τοπίων. Η φωτισμός με φωταύγεια είναι ένα ισχυρό εργαλείο για να βοηθήσει τα συναισθήματα των ημερομηνιών που χρονολογούνται από τις τεταρτημοριακές και πολύ νωρίτερα περιόδους.

Η θερμοφωταύγεια περιγράφηκε για πρώτη φορά σε ένα έγγραφο που παρουσιάστηκε στην Βασιλική Εταιρεία (της Βρετανίας) το 1663, από το Ρόμπερτ Μπόιλ, ο οποίος περιέγραψε την επίδραση σε ένα διαμάντι που είχε θερμανθεί στη θερμοκρασία του σώματος. Η δυνατότητα χρήσης του TL αποθηκευμένου σε δείγμα ορυκτών ή αγγείων προτάθηκε αρχικά από το φαρμακοποιό Farrington Daniels στη δεκαετία του 1950. Κατά τη δεκαετία του 1960 και του 70, το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης Ερευνητικό Εργαστήριο για την Αρχαιολογία και την Ιστορία της Τέχνης οδήγησε στην ανάπτυξη του TL ως μέθοδο της χρονολόγησης αρχαιολογικών υλικών.

Πηγές

Forman SL. 1989. Εφαρμογές και περιορισμοί της θερμοφωταύγειας έως σήμερα τεταρτοταγή ιζήματα.Τετραμερής Διεθνής 1:47-59.

Οι Forman SL, Jackson ΜΕ, McCalpin J, και Maat Ρ. 1988. Οι δυνατότητες χρήσης θερμοφωταύγειας μέχρι σήμερα θαμμένων εδαφών αναπτύχθηκαν σε ιζηματογενή και ποτάμια ιζήματα από τη Γιούτα και το Κολοράντο, ΗΠΑ: Προκαταρκτικά αποτελέσματα.Τετάρτη επιστημονική κριτική 7(3-4):287-293.

Fraser JA και τιμή DM. 2013. Μια ανάλυση θερμοφωταύγειας (TL) των κεραμικών από το Applied Clay Science 82:24-30.καγιάκ στην Ιορδανία: Χρησιμοποιώντας το TL για την ενσωμάτωση εκτός του χώρου χαρακτηριστικά σε περιφερειακές χρονολογίες.

Liritzis Ι, Singhvi ΑΚ, Feathers JK, Wagner GA, Kadereit Α, Zacharais Ν, και Li S-Η. 2013. .Luminescence που χρονολογείται στην αρχαιολογία, την ανθρωπολογία και τη γεωαρχαιολογία: μια επισκόπηση Cham: Springer.

Seeley Μ-Α. 1975. Θερμοφωταύγεια που χρονολογείται στην εφαρμογή της στην αρχαιολογία: Μια ανασκόπηση.Εφημερίδα της Αρχαιολογικής Επιστήμης 2(1):17-43.

Singhvi AK και Mejdahl V. 1985. Θερμοφωταύγεια χρονολόγηση των ιζημάτων.Πυρηνικές διαδρομές και μετρήσεις ακτινοβολίας 10(1-2):137-161.

Wintle AG. 1990. Μια ανασκόπηση της τρέχουσας έρευνας σχετικά με τη χρονολόγηση των λεηλατών TL.Τετάρτη επιστημονική κριτική 9(4):385-397.

Wintle AG και Huntley DJ. 1982. Θερμοφωταύγεια χρονολόγηση των ιζημάτων.Τετάρτη επιστημονική κριτική 1(1):31-53.