Lumineszenzdatierung in der Archäologie

Die Lumineszenzdatierung (einschließlich Thermolumineszenz und optisch stimulierte Lumineszenz) ist eine Art Datierungsmethode, die die Menge misst von Licht, das aus Energie emittiert wird, die in bestimmten Gesteinsarten und abgeleiteten Böden gespeichert ist, um ein absolutes Datum für ein bestimmtes Ereignis zu erhalten, das in der Vergangenheit. Die Methode ist eine direkte DatierungstechnikDies bedeutet, dass die emittierte Energiemenge ein direktes Ergebnis des gemessenen Ereignisses ist. Besser noch, im Gegensatz zu RadiokohlenstoffdatierungDer Effekt der Lumineszenzdatierung nimmt mit der Zeit zu. Infolgedessen gibt es keine Datumsobergrenze, die durch die Empfindlichkeit der Methode selbst festgelegt wird, obwohl andere Faktoren die Durchführbarkeit der Methode einschränken können.

Archäologen verwenden zwei Formen der Lumineszenzdatierung, um Ereignisse in der Vergangenheit zu datieren: Thermolumineszenz (TL) oder thermisch stimulierte Lumineszenz (TSL), die die Energie misst, die abgegeben wird, nachdem ein Objekt Temperaturen zwischen 400 und 400 ° C ausgesetzt wurde 500 ° C; und optisch stimulierte Lumineszenz (OSL), die die Energie misst, die emittiert wird, nachdem ein Objekt Tageslicht ausgesetzt wurde.

Um es einfach auszudrücken: Bestimmte Mineralien (Quarz, Feldspat und Calcit) speichern mit bekannter Geschwindigkeit Energie von der Sonne. Diese Energie steckt in den unvollkommenen Gittern der Mineralkristalle. Erhitzen dieser Kristalle (z. B. wenn a Keramikgefäß wird gebrannt oder wenn Steine ​​erhitzt werden) leert die gespeicherte Energie, wonach das Mineral wieder Energie absorbiert.

Bei der TL-Datierung geht es darum, die in einem Kristall gespeicherte Energie mit dem zu vergleichen, was "da sein sollte", um ein Datum der letzten Erwärmung zu erhalten. Auf die gleiche Weise misst die OSL-Datierung (optisch stimulierte Lumineszenz) mehr oder weniger das letzte Mal, wenn ein Objekt Sonnenlicht ausgesetzt wurde. Die Lumineszenzdatierung ist für einige hundert bis (mindestens) mehrere hunderttausend Jahre gut, was sie viel nützlicher macht als die Kohlenstoffdatierung.

Der Begriff Lumineszenz bezieht sich auf die Energie, die als Licht von Mineralien wie Quarz und Quarz emittiert wird Feldspat nachdem sie einem ausgesetzt waren ionisierende Strahlung irgendeiner Art. Mineralien - und tatsächlich alles auf unserem Planeten - sind ausgesetzt kosmische Strahlung: Die Lumineszenzdatierung nutzt die Tatsache aus, dass bestimmte Mineralien unter bestimmten Bedingungen Energie aus dieser Strahlung sammeln und abgeben.

Archäologen verwenden zwei Formen der Lumineszenzdatierung, um Ereignisse in der Vergangenheit zu datieren: Thermolumineszenz (TL) oder thermisch stimulierte Lumineszenz (TSL), die die Energie misst, die abgegeben wird, nachdem ein Objekt Temperaturen zwischen 400 und 400 ° C ausgesetzt wurde 500 ° C; und optisch stimulierte Lumineszenz (OSL), die die Energie misst, die emittiert wird, nachdem ein Objekt Tageslicht ausgesetzt wurde.

Kristalline Gesteinsarten und Böden sammeln Energie aus dem radioaktiven Zerfall von kosmischem Uran, Thorium und Kalium-40. Elektronen aus diesen Substanzen werden in der Kristallstruktur des Minerals eingeschlossen und setzen das weiterhin frei Gesteine ​​zu diesen Elementen im Laufe der Zeit führen zu vorhersehbaren Erhöhungen der Anzahl der in den Matrizen gefangenen Elektronen. Wenn das Gestein jedoch ausreichend Wärme oder Licht ausgesetzt wird, verursacht diese Exposition Schwingungen in den Mineraliengittern und die eingefangenen Elektronen werden freigesetzt. Die Exposition gegenüber radioaktiven Elementen setzt sich fort und die Mineralien beginnen wieder, freie Elektronen in ihren Strukturen zu speichern. Wenn Sie die Erfassungsrate der gespeicherten Energie messen können, können Sie herausfinden, wie lange es her ist, seit die Belichtung stattgefunden hat.

Materialien geologischen Ursprungs haben seit ihrer Entstehung beträchtliche Mengen an Strahlung absorbiert, so dass jede vom Menschen verursachte Exposition gegenüber Wärme oder Licht setzen die Lumineszenzuhr in jüngerer Zeit erheblich zurück, da nur die seit dem Ereignis gespeicherte Energie vorhanden ist verzeichnet.

Die Art und Weise, wie Sie die in einem Objekt gespeicherte Energie messen, von der Sie erwarten, dass sie in der Vergangenheit Wärme oder Licht ausgesetzt war, besteht darin, dieses Objekt erneut zu stimulieren und die freigesetzte Energiemenge zu messen. Die durch die Stimulation der Kristalle freigesetzte Energie wird in Licht (Lumineszenz) ausgedrückt. Die Intensität von blauem, grünem oder infrarotem Licht, die beim Stimulieren eines Objekts erzeugt wird, ist proportional zu Die Anzahl der in der Mineralstruktur gespeicherten Elektronen und diese Lichteinheiten werden wiederum in Dosis umgewandelt Einheiten.

Die Gleichungen, die von Wissenschaftlern verwendet werden, um das Datum zu bestimmen, an dem die letzte Exposition stattgefunden hat, sind typischerweise:

• Alter = Gesamtlumineszenz / jährliche Lumineszenzakquisitionsrate oder
• Alter = Paläodose (De) / Jahresdosis (DT)

Wenn De die Beta-Dosis im Labor ist, die in der von der natürlichen Probe emittierten Probe die gleiche Lumineszenzintensität induziert, und DT ist die jährliche Dosisleistung, die aus mehreren Komponenten der Strahlung besteht, die beim Zerfall natürlicher radioaktiver Stoffe entstehen Elemente.

Artefakte, die mit diesen Methoden datiert werden können, umfassen verbrannte Keramik Lithiken, verbrannte Ziegel und Erde von Feuerstellen (TL) und unverbrannte Steinoberflächen, die Licht ausgesetzt und dann begraben wurden (OSL).

• Keramik: Es wird angenommen, dass die zuletzt in Töpferscherben gemessene Erwärmung das Herstellungsereignis darstellt; Das Signal entsteht durch Quarz oder Feldspat im Ton oder anderen Temperieradditiven. Obwohl Keramikgefäße während des Kochens Hitze ausgesetzt sein können, ist das Kochen niemals ausreichend, um die Lumineszenzuhr zurückzusetzen. TL-Datierung wurde verwendet, um das Alter von zu bestimmen Indus-Tal Zivilisationsberufe, die sich aufgrund des lokalen Klimas als resistent gegen Radiokarbondatierungen erwiesen hatten. Die Lumineszenz kann auch verwendet werden, um die ursprüngliche Brenntemperatur zu bestimmen.
• Lithiken: Rohstoffe wie Feuersteine ​​und Cherts wurden von TL datiert; Feuergebrochenes Gestein aus Feuerstellen kann auch von TL datiert werden, solange es auf ausreichend hohe Temperaturen gebrannt wurde. Der Rückstellmechanismus wird hauptsächlich erwärmt und geht davon aus, dass das Rohmaterial während der Herstellung von Steinwerkzeugen wärmebehandelt wurde. Die Wärmebehandlung beinhaltet jedoch normalerweise Temperaturen zwischen 300 und 400 ° C, die nicht immer hoch genug sind. Der beste Erfolg von TL-Daten bei abgebrochenen Steinartefakten ist wahrscheinlich auf Ereignisse zurückzuführen, bei denen sie in einem Herd deponiert und versehentlich abgefeuert wurden.
• Oberflächen von Gebäuden und Wänden: Die vergrabenen Elemente stehender Mauern archäologischer Ruinen wurden mit optisch stimulierter Lumineszenz datiert. Das abgeleitete Datum gibt das Alter der Bestattung der Oberfläche an. Mit anderen Worten, das OSL-Datum an einer Grundmauer eines Gebäudes ist das letzte Mal, dass das Fundament war Licht ausgesetzt, bevor es als Ausgangsschicht in einem Gebäude verwendet wird, und daher, wenn das Gebäude war zuerst gebaut.
• Andere: Es wurden einige Erfolge bei der Datierung von Objekten wie Knochenwerkzeugen, Ziegeln, Mörtel, Hügeln und landwirtschaftlichen Terrassen erzielt. Alte Schlacken aus der frühen Metallproduktion wurden ebenfalls mit TL datiert sowie mit absoluten Datierungen von Ofenfragmenten oder verglasten Auskleidungen von Öfen und Tiegeln.

Geologen haben OSL und TL verwendet, um lange, logarithmische Chronologien von Landschaften zu erstellen. Lumineszenzdatierung ist ein leistungsfähiges Instrument, um die auf das Quartär und viel frühere Perioden datierten Gefühle zu datieren.

Die Thermolumineszenz wurde erstmals 1663 von der Royal Society (of Britain) vorgestellt Robert Boyle, der die Wirkung eines auf Körpertemperatur erwärmten Diamanten beschrieb. Die Möglichkeit, TL zu verwenden, das in einer Mineral- oder Keramikprobe gespeichert ist, wurde zuerst vom Chemiker vorgeschlagen Farrington Daniels in den 1950ern. In den 1960er und 70er Jahren wurde die Oxford University Forschungslabor für Archäologie und Kunstgeschichte führte zur Entwicklung von TL als Methode zur Datierung archäologischer Materialien.

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