Incontri di luminescenza in archeologia

La datazione della luminescenza (compresa la termoluminescenza e la luminescenza otticamente stimolata) è un tipo di metodologia di datazione che misura la quantità di luce emessa da energia immagazzinata in alcuni tipi di roccia e suoli derivati ​​per ottenere una data assoluta per un evento specifico che si è verificato nel passato. Il metodo è diretto tecnica di datazione, il che significa che la quantità di energia emessa è il risultato diretto dell'evento misurato. Meglio ancora, a differenza datazione al radiocarbonio, l'effetto delle misure di datazione della luminescenza aumenta con il tempo. Di conseguenza, non esiste un limite di data superiore impostato dalla sensibilità del metodo stesso, sebbene altri fattori possano limitare la fattibilità del metodo.

Gli archeologi usano due forme di datazione della luminescenza per datare eventi passati: la termoluminescenza (TL) o termicamente luminescenza stimolata (TSL), che misura l'energia emessa dopo che un oggetto è stato esposto a temperature tra 400 e 500 ° C; e luminescenza otticamente stimolata (OSL), che misura l'energia emessa dopo che un oggetto è stato esposto alla luce del giorno.

Per dirla semplicemente, alcuni minerali (quarzo, feldspato e calcite) immagazzinano energia dal sole a una velocità nota. Questa energia è depositata nei reticoli imperfetti dei cristalli del minerale. Riscaldare questi cristalli (come quando a vaso di ceramica viene sparato o quando le rocce vengono riscaldate) svuota l'energia immagazzinata, dopodiché il minerale inizia di nuovo ad assorbire energia.

La datazione TL si basa sul confronto dell'energia immagazzinata in un cristallo con ciò che "dovrebbe" essere lì, ottenendo così una data dell'ultimo riscaldamento. Allo stesso modo, più o meno, la datazione OSL (luminescenza stimolata otticamente) misura l'ultima volta che un oggetto è stato esposto alla luce solare. La datazione a luminescenza è buona per alcune centinaia a (almeno) diverse centinaia di migliaia di anni, il che la rende molto più utile della datazione al carbonio.

Il termine luminescenza si riferisce all'energia emessa come luce da minerali come quarzo e feldspato dopo che sono stati esposti a un Radiazione ionizzante di qualche tipo. I minerali - e, di fatto, tutto sul nostro pianeta - sono esposti a radiazione cosmica: la datazione a luminescenza sfrutta il fatto che alcuni minerali raccolgono e rilasciano energia da quella radiazione in condizioni specifiche.

Gli archeologi usano due forme di datazione della luminescenza per datare eventi passati: la termoluminescenza (TL) o termicamente luminescenza stimolata (TSL), che misura l'energia emessa dopo che un oggetto è stato esposto a temperature tra 400 e 500 ° C; e luminescenza otticamente stimolata (OSL), che misura l'energia emessa dopo che un oggetto è stato esposto alla luce del giorno.

I tipi di roccia cristallina e i suoli raccolgono energia dal decadimento radioattivo di uranio cosmico, torio e potassio-40. Gli elettroni di queste sostanze rimangono intrappolati nella struttura cristallina del minerale e continuano l'esposizione del le rocce a questi elementi nel tempo portano ad aumenti prevedibili del numero di elettroni catturati nelle matrici. Ma quando la roccia viene esposta a livelli sufficientemente alti di calore o luce, tale esposizione provoca vibrazioni nei reticoli minerali e gli elettroni intrappolati vengono liberati. L'esposizione agli elementi radioattivi continua e i minerali ricominciano a immagazzinare elettroni liberi nelle loro strutture. Se riesci a misurare il tasso di acquisizione dell'energia immagazzinata, puoi capire quanto tempo è trascorso dall'esposizione.

I materiali di origine geologica avranno assorbito notevoli quantità di radiazioni dalla loro formazione, quindi qualsiasi esposizione causata dall'uomo il calore o la luce resetteranno l'orologio a luminescenza molto più recentemente di quello dato che sarà solo l'energia immagazzinata dall'evento registrato.

Il modo in cui misuri l'energia immagazzinata in un oggetto che prevedi sia stato esposto al calore o alla luce in passato è di stimolare di nuovo quell'oggetto e misurare la quantità di energia rilasciata. L'energia rilasciata stimolando i cristalli è espressa in luce (luminescenza). L'intensità della luce blu, verde o infrarossa che viene creata quando un oggetto viene stimolato è proporzionale a il numero di elettroni immagazzinati nella struttura del minerale e, a loro volta, quelle unità di luce vengono convertite in dose unità.

Le equazioni utilizzate dagli studiosi per determinare la data in cui è avvenuta l'ultima esposizione sono in genere:

• Età = luminescenza totale / tasso annuo di acquisizione della luminescenza, o
• Età = paleodose (De) / dose annuale (DT)

Dove De è la dose beta di laboratorio che induce la stessa intensità di luminescenza nel campione emesso dal campione naturale, e DT è il tasso di dose annuale composto da diversi componenti di radiazioni che si presentano nel decadimento di radioattivo naturale elementi.

I manufatti che possono essere datati usando questi metodi includono ceramiche, bruciate litici, mattoni e terra bruciati dai focolari (TL) e superfici in pietra non bruciate che sono state esposte alla luce e poi sepolte (OSL).

• Ceramica: Si presume che il riscaldamento più recente misurato in frammenti di ceramica rappresenti l'evento di fabbricazione; il segnale proviene dal quarzo o dal feldspato nell'argilla o in altri additivi di rinvenimento. Sebbene i recipienti di ceramica possano essere esposti al calore durante la cottura, la cottura non è mai a livelli sufficienti per ripristinare l'orologio di luminescenza. La datazione TL è stata utilizzata per determinare l'età di valle dell'Indo occupazioni della civiltà, che si erano dimostrate resistenti alla datazione al radiocarbonio, a causa del clima locale. La luminescenza può anche essere utilizzata per determinare la temperatura di cottura originale.
• litici: Materie prime come selci e ciliegie sono state datate da TL; Le rocce incrinate dai focolari possono anche essere datate da TL purché siano state licenziate a temperature sufficientemente elevate. Il meccanismo di ripristino è principalmente riscaldato e si basa sul presupposto che il materiale lapideo grezzo sia stato trattato termicamente durante la fabbricazione di utensili in pietra. Tuttavia, il trattamento termico prevede normalmente temperature tra 300 e 400 ° C, non sempre sufficientemente elevate. Il miglior successo ottenuto dalle date TL sui manufatti in pietra scheggiata è probabilmente dovuto agli eventi in cui furono depositati in un focolare e sparati accidentalmente.
• Superfici di edifici e pareti: Gli elementi sepolti delle pareti erette delle rovine archeologiche sono stati datati usando una luminescenza stimolata otticamente; la data derivata fornisce l'età di sepoltura della superficie. In altre parole, la data OSL su un muro di fondazione di un edificio è l'ultima volta che è stata quella fondazione esposto alla luce prima di essere utilizzato come strati iniziali in un edificio, e quindi quando l'edificio era primo costruito.
• Altri: È stato riscontrato un certo successo con oggetti per appuntamenti come strumenti per ossa, mattoni, malta, tumuli e terrazze agricole. Anche le antiche scorie lasciate dalla prima produzione di metallo sono state datate usando TL, così come la datazione assoluta di frammenti di forno o rivestimenti vetrificati di forni e crogioli.

I geologi hanno usato OSL e TL per stabilire lunghe cronologie dei paesaggi; la datazione alla luminescenza è un potente strumento per aiutare a datare i sentimenti datati al Quaternario e periodi molto precedenti.

La termoluminescenza fu per la prima volta chiaramente descritta in un documento presentato alla Royal Society (della Gran Bretagna) nel 1663, da Robert Boyle, che ha descritto l'effetto in un diamante che era stato riscaldato alla temperatura corporea. La possibilità di utilizzare TL conservato in un campione di minerali o ceramiche è stata inizialmente proposta dal chimico Farrington Daniels negli anni '50. Durante gli anni '60 e '70, l'Università di Oxford Laboratorio di ricerca per l'archeologia e la storia dell'arte ha portato allo sviluppo del TL come metodo di datazione dei materiali archeologici.

fonti

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