Luminescencijos pažintys archeologijoje

Liuminescencijos pažintys (įskaitant termoliuminescenciją ir optiškai stimuliuojamą liuminescenciją) yra pasimatymo metodikos rūšis, kuria matuojamas kiekis tam tikros rūšies uolienose ir išvestose dirvose kaupiamos energijos skleidžiama šviesa, kad būtų galima gauti absoliučią datą konkrečiam įvykiui, kuris įvyko praeitis. Metodas yra tiesioginis pasimatymų technika, tai reiškia, kad išmetamos energijos kiekis yra tiesioginis išmatuojamo įvykio rezultatas. Dar geriau, skirtingai radijo anglis pažintys, laikui bėgant, luminescencinių pasimatymų priemonių poveikis padidėja. Dėl to paties metodo jautrumas nenustato viršutinės datos ribos, nors kiti veiksniai gali apriboti metodo įgyvendinamumą.

Archeologai praeityje vykusiems įvykiams naudoja dvi luminescencijos pažinimo formas: termoliuminescenciją (TL) arba termiškai stimuliuojama liuminescencija (TSL), matuojanti energiją, skleidžiamą po to, kai daiktas buvo veikiamas nuo 400 iki 40 ° C temperatūros 500 ° C; ir optiškai stimuliuota liuminescencija (OSL), matuojanti energiją, skleidžiamą po objekto dienos šviesos.

Paprasčiau tariant, tam tikri mineralai (kvarcas, lauko špatas ir kalcitas) kaupia saulės energiją žinomu greičiu. Ši energija pasklinda netobulose mineralų kristalų grotelėse. Šių kristalų kaitinimas (pavyzdžiui, kai a keramikos indas kūrenamas arba kai kaitinamos uolienos) išeikvoja kauptą energiją, po kurio laiko mineralas vėl pradeda absorbuoti energiją.

TL pažintis yra tai, kaip palyginti kristaluose sukauptą energiją su tuo, kas joje turėtų būti, taigi sugalvoti paskutinį pasimatymą. Tuo pačiu būdu, daugiau ar mažiau, OSL (optiškai stimuliuojamos liuminescencijos) pasimatymai matuojami paskutinį kartą, kai objektas buvo veikiamas saulės spindulių. Liuminescencijos pasimatymai yra geri nuo kelių šimtų iki (bent) kelių šimtų tūkstančių metų, todėl jie yra daug naudingesni nei pasimatymai dėl anglies.

Terminas liuminescencija reiškia energiją, kurią spinduliuoja mineralai, tokie kaip kvarcas ir žemės paviršiaus po to, kai jie buvo paveikti jonizuojanti radiacija kažkokio. Mineralai - ir, tiesą sakant, viskas mūsų planetoje - yra veikiami kosminė radiacija: liuminescencijos pasimatymais pasinaudojama tuo, kad tam tikri mineralai tam tikromis sąlygomis surenka ir išskiria tos radiacijos energiją.

Archeologai praeityje vykusiems įvykiams naudoja dvi luminescencijos pažinimo formas: termoliuminescenciją (TL) arba termiškai stimuliuojama liuminescencija (TSL), matuojanti energiją, skleidžiamą po to, kai daiktas buvo veikiamas nuo 400 iki 40 ° C temperatūros 500 ° C; ir optiškai stimuliuota liuminescencija (OSL), matuojanti energiją, skleidžiamą po objekto dienos šviesos.

Kristalinių uolienų rūšys ir dirvožemis kaupia energiją iš kosminio urano, torio ir kalio-40 radioaktyvaus skilimo. Šių medžiagų elektronai įstrigę mineralo kristalinėje struktūroje ir toliau veikdami akmenys prie šių elementų bėgant laikui lemia numatomą elektronų, sugautų matricose, skaičiaus padidėjimą. Bet kai uoliena yra veikiama pakankamai aukšto lygio šilumos ar šviesos, ši ekspozicija sukelia mineralinių grotelių virpesius ir įstrigę elektronai išlaisvinami. Radioaktyviųjų elementų poveikis tęsiasi, o mineralai vėl pradeda kaupti laisvuosius elektronus savo struktūrose. Jei galite išmatuoti kaupiamosios energijos sunaudojimo greitį, galite išsiaiškinti, kiek laiko praėjo nuo ekspozicijos.

Geologinės kilmės medžiagos nuo jų susidarymo absorbuos nemažą kiekį radiacijos, taigi bet koks žmonių sukeltas poveikis šiluma ar šviesa pastaruoju metu žymiai pakeis liuminescencijos laikrodį, nes bus tik nuo įvykio sukaupta energija įrašytas.

Tai, kaip išmatuojate objekte sukauptą energiją, kuri, jūsų manymu, praeityje buvo veikiama šilumos ar šviesos, yra vėl paskatinti tą objektą ir išmatuoti išskiriamos energijos kiekį. Energija, išsiskirianti stimuliuojant kristalus, yra išreiškiama šviesa (liuminescencija). Mėlynos, žalios arba infraraudonosios šviesos intensyvumas, kuris sukuriamas stimuliuojant objektą, yra proporcingas mineralų struktūroje laikomų elektronų skaičius ir, savo ruožtu, tie šviesos vienetai paverčiami doze vienetų.

Paprastai lygtys, kurias naudoja mokslininkai, norėdami nustatyti datą, kada įvyko paskutinis poveikis:

• Amžius = bendras liuminescencijos koeficientas / metinė liuminescencijos įgijimo norma, arba
• Amžius = paleodozė (De) / metinė dozė (DT)

Kur De yra laboratorinė beta dozė, sukelianti tą patį luminescencijos intensyvumą natūraliame bandinyje skleidžiamame mėginyje, ir DT yra metinė dozės norma, susidedanti iš kelių radiacijos komponentų, atsirandančių natūralių radioaktyviųjų medžiagų skilimo metu elementai.

Artefaktai, kurie gali būti datuojami šiais metodais, yra sudeginta keramika litika, sudegintos plytos ir gruntas nuo židinių (TL) bei nesudegę akmens paviršiai, kurie buvo veikiami šviesos ir vėliau užkasami (OSL).

• Keramika: Manoma, kad paskutinis kaitinimas, išmatuotas keramikos šerde, atspindi gamybos įvykį; signalas kyla iš molio ar kitų grūdinančių priedų kvarco ar žemės paviršiaus. Nors keramikos indai virimo metu gali būti veikiami šilumos, virimo niekada nepakanka, kad būtų galima nustatyti luminescencijos laikrodį. Amžiaus buvo nustatytas TL pasimatymas Indo slėnis civilizacijos okupacijos, kurios dėl vietinio klimato pasirodė atsparios radijo angliavandeniliams. Liuminescencija taip pat gali būti naudojama pradinei degimo temperatūrai nustatyti.
• Litika: Žaliavas, tokias kaip atmušalai ir čertai, davė TL; ugnį nulaužtas uolienas iš židinių taip pat gali datuoti TL, jei jos buvo kūrenamos iki pakankamai aukštos temperatūros. Atstatymo mechanizmas pirmiausia kaitinamas ir veikia laikantis prielaidos, kad neapdorotos akmens medžiagos buvo termiškai apdorotos gaminant akmens įrankius. Tačiau termiškai apdorojant paprastai naudojama temperatūra nuo 300 iki 400 ° C, ne visada pakankamai aukšta. Labiausiai tikėtina, kad TL dienos skaldytos akmens artefaktai bus sėkmingiausi iš įvykių, kai jie buvo sudėti į židinį ir netyčia sudeginti.
• Pastatų ir sienų paviršiai: Archeologinių griuvėsių stovinčių sienų palaidoti elementai datuojami optiškai stimuliuota liuminescencija; išvestinė data nurodo paviršiaus palaidojimo amžių. Kitaip tariant, OSL data ant pamatų sienos yra paskutinis kartas, kai pamatai buvo prieš naudojimą kaip pradinius pastato sluoksnius, taigi ir tada, kai pastatas buvo veikiamas šviesos pirmasis pastatytas.
• Kiti: Tam tikra sėkmė rasta pasimatymų objektuose, tokiuose kaip kauliniai įrankiai, plytos, skiedinys, piliakalniai ir žemės ūkio terasos. Senovinis šlakas, likęs iš ankstyvo metalo gamybos, taip pat datuojamas TL, taip pat absoliutus krosnies fragmentų arba stiklinių krosnių ir tiglių apkalų datuojimas.

Geologai naudojo OSL ir TL, kad nustatytų ilgą, loginę peizažų chronologiją; luminescencijos pasimatymai yra galinga priemonė, padedanti pasimatymus, nukreiptus į Kvarterą ir daug ankstesnius laikotarpius.

Termoliuminescencija pirmą kartą buvo aiškiai aprašyta dokumente, kurį Karališkajai draugijai (Didžiosios Britanijos) pateikė 1663 m., - Robertas Boyle'as, kuris aprašė poveikį deimantu, kuris buvo pašildytas iki kūno temperatūros. Chemikas pirmiausia pasiūlė galimybę naudoti TL, saugomą mineralų ar keramikos mėginiuose Farringtonas Danielsas šeštajame dešimtmetyje. Septintajame ir aštuntajame dešimtmečiuose Oksfordo universitetas Tyrimų laboratorija archeologijos ir meno istorijai paskatino TL plėtoti kaip archeologinės medžiagos pažinimo metodą.

Šaltiniai

„Forman SL“. 1989. Termoliuminescencijos taikymas ir apribojimai iki šiol turėtoms ketvirtinėms nuosėdoms.Ketvirtinė tarptautinė 1:47-59.

„Forman SL“, „Jackson ME“, „McCalpin J“ ir „Maat P.“ 1988. Kolumbinių ir fluvialinių nuosėdų iš Jutos ir Kolorado JAV, JAV sukurtų iki šiol palaidotų dirvožemių galimas termoliuminescencijos panaudojimas: preliminarūs rezultatai.Kvartero mokslo apžvalgos 7(3-4):287-293.

„Fraser JA“ ir „Price DM“. 2013. Termoliuminescencinė (TL) keramikos analizė iš Taikomasis molio mokslas 82:24-30.Cairns Jordanijoje: TL naudojimas siekiant integruoti ne objekto ypatybes į regionų chronologijas.

Liritzis I, Singhvi AK, Plunksnos JK, Wagner GA, Kadereit A, Zacharais N ir Li S-H. 2013. .Liuminescencijos pažintys archeologijoje, antropologijoje ir geoarcheologijoje: apžvalga Chamas: Springeris.

Seeley M-A. 1975. Termoliuminescencinių pažymų taikymo sritis archeologijoje: apžvalga.Archeologijos mokslo žurnalas 2(1):17-43.

„Singhvi AK“ ir „Mejdahl V“. 1985. Termoliuminescenciniai nuosėdų datos.Branduoliniai pėdsakai ir radiacijos matavimai 10(1-2):137-161.

„Wintle AG“. 1990. Dabartinių tyrimų, susijusių su TL pažinties su loess, apžvalga.Kvartero mokslo apžvalgos 9(4):385-397.

„Wintle AG“ ir „Huntley DJ“. 1982. Termoliuminescenciniai nuosėdų datos.Kvartero mokslo apžvalgos 1(1):31-53.