ΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΗ ΜΕ ΑΝΘΡΑΚΑ-14


Για περισσότερες πληροφορίες γύρω από την τεχνική χρονολόγησης Ανθρακα-14 μπορείτε επίσης να επισκεφτείτε :

http://www.c14dating.com
http://www.radiocarbon.org
http://info.ox.ac.uk/departments/rlaha/orau/index.htm

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

            DSC_2240.jpg

            Το Εργαστήριο Αρχαιομετρίας χρησιμοποιεί την τεχνική της μετατροπής των δειγμάτων σε CO2 και μέτρησης σε αέριους αναλογικούς μετρητές. Διαθέτει οκτώ (8) κυλινδρικούς μετρητές από τους οποίους οι τέσσερις είναι όγκου 4 λίτρων και άλλοι τέσσερις 3 λίτρων. Οι έξι από αυτούς τους μετρητές βρίσκονται σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα το οποίο εγκαταστάθηκε το 1998. Μαζί με το σύστημα αυτό εγκαταστάθηκε επίσης σύστημα καταγραφής των μετεωρολογικών παραμέτρων οι οποίες επηρεάζουν την ένταση της κοσμικής ακτινοβολίας και κατά συνέπεια τον θόρυβο στους μετρητές. Η νέα αυτή ολοκληρωμένη μονάδα σε συνδυασμό με τους προϋπάρχοντες μετρητές έχει βελτιώσει σημαντικά τόσο την ακρίβεια των χρονολογήσεων με C-14 όσο και την ταχύτητα εξαγωγής αποτελεσμάτων.

 

                                             Α                                                                                       Β                                                                                      

Σχήμα 1: Το σύστημα πολυμετρητών με 6 αναλογικούς απαριθμητές για την μέτρηση του C-14 αρχαιολογικών και περιβαλλοντικών δειγμάτων. Α) Εμπρόσθια όψη, εισαγωγή-εξαγωγή των αερίων δειγμάτων. Β) Εσωτερικά, φαίνονται οι 2 μεγάλοι και οι 4 μικρότεροι μετρητές και ο κυλινδρικός μετρητής κοσμικής ακτινοβολίας που τους περιβάλει.

 

              

 

ΑΚΡΙΒΕΙΑ

 

            Η ακρίβεια μιας μέτρησης εξαρτάται από την διατιθέμενη ποσότητα αρχικού δείγματος, την ηλικία του αλλά και την μορφή της καμπύλης βαθμολόγησης στην περίοδο που χρονολογείται το δείγμα.

 

Παραδείγματα χρονολογήσεων δειγμάτων ρουτίνας:

           

Κωδικός Δείγματος

Είδος Δείγματος

Ηλικία σε έτη C-14 (BP)

Βαθμονομημένη ηλικία

DEM-1680

(Μαυροπηγή Πτολεμαϊδας)

Άνθρακας

7660 ± 25

6560 – 6455 π.Χ. (68,2%)

6590 – 6450 π.Χ. (95,4%)

 

DEM-1798

(Ιερά Μονή Παντοκράτορος, Αγ. Όρος)

Οστά

771 ± 25

1225 – 1275 μ.Χ. (69,2%)

1215 – 1280 μ.Χ. (95,4%)

 

Σημείωση: Το Εργαστήριο Αρχαιομετρίας χρησιμοποιεί διεθνώς τον κωδικό DEM (Demokritos).

ΟΔΗΓΙΕΣ ΓΙΑ ΤΗ ΔΕΙΓΜΑΤΟΛΗΨΙΑ, ΕΙΔΗ ΚΑΙ ΠΟΣΟΤΗΤΕΣ ΔΕΙΓΜΑΤΩΝ

 

 

1. Στρατηγική δειγματοληψίας

            Για να προσδιοριστεί η ηλικία ενός δείγματος με τη μέθοδο του άνθρακα-14 απαιτούνται σημαντικό κόστος και μεγάλη προσπάθεια από το ανάδοχο εργαστήριο. Για το λόγο αυτό πριν από κάθε δειγματοληψία πρέπει να προηγείται ένας βαθύτερος προβληματισμός γύρω από το συγκεκριμένο στόχο μίας έρευνας και τον καλύτερο τρόπο επίτευξής του με απόλυτες χρονολογήσεις.

            Το πιο σημαντικό ερώτημα που πρέπει να τίθεται κάθε φορά που συλλέγεται ένα δείγμα για χρονολόγηση, είναι το κατά πόσο το συγκεκριμένο δείγμα σχετίζεται άμεσα με το ιστορικό γεγονός ή το στρώμα κατοίκησης του οποίου η ηλικία ζητείται. Για παράδειγμα η ηλικία που προκύπτει από τη χρονολόγηση ενός δείγματος ξύλου που προέρχεται από έναν πάσσαλο, όσο ακριβής και αν είναι στο εργαστήριο, δεν θα σχετίζεται άμεσα με το συγκεκριμένο στρώμα εάν ο πάσσαλος προέρχεται από δεύτερη χρήση. Επίσης, επειδή ένα μεγάλο δέντρο μπορεί να ζήσει πολλά χρόνια (100-200), αν από μιά ανασκαφή χρονολογήσει κανείς ξύλο ή άνθρακα που προέρχεται από τους εσωτερικούς δακτυλίους ενός τέτοιου δέντρου, η ηλικία του μπορεί να είναι 100-200 χρόνια μεγαλύτερη από την ηλικία της ξύλευσης ή χρήσης του έστω και άν προέρχεται από πρώτη χρήση. Αυτό που χρονολογείται στο εργαστήριο είναι η χρονολογία δημιουργίας και ανάπτυξης του φυτού δέντρου ή ζώου και όχι η χρονολογία της χρήσης του σαν αντικείμενο.

            Είναι βέβαια γεγονός ότι πολλές φορές είναι δύσκολο να διαπιστώσει κανείς τέτοιου είδους προβλήματα και να απαντήσει στο ερώτημα της δεύτερης χρήσης, της άμεσης συσχέτισης κ.λ.π. Παρ' όλα αυτά είναι απαραίτητο να δίνεται ιδιαίτερο βάρος στο θέμα αυτό και να εξαντλούνται οι πιθανές εκδοχές πρίν επιλέξει κανείς το κατάλληλο δείγμα. Μία τυπική διαδικασία είναι να χωρίζει κανείς τα βραχύβια από τα μακρόβια φυτά (π.χ. μονοετή φυτά διατροφής, κλαριά για καύση σε σχέση με τους μεγάλους σχετικά κορμούς μακρόβιων δέντρων).

            Περισσότερες πληροφορίες για τις πιθανότητες συσχετίσεων διαφόρων δειγμάτων και γεγονότων προς χρονολόγηση που ελπίζουμε ότι θα βοηθήσουν την στρατηγική δειγματοληψίας μπορείτε να βρείτε στην επόμενη παράγραφο.

            Τέλος, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι για τον έλεγχο πιθανής επιμόλυνσης των δειγμάτων ή ανάμιξης υλικού από διαφορετικά στρώματα κατά τη διάρκεια της ανασκαφής, είναι συνετό να συλλέγονται πάντοτε όλα τα ανευρισκόμενα είδη δειγμάτων έστω και εάν δεν πρόκειται να χρονολογηθούν όλα άμεσα.

            Ενα σημείο που πρέπει να τονιστεί εδώ είναι ότι για τη σωστή διεξαγωγή της έρευνας απαιτείται στενή συνεργασία μεταξύ του αρχαιολόγου και των ερευνητών του εργαστηρίου.

2. Αρχαιολογική συσχέτιση

Για την ορθότητα συσχετισμού της ηλικίας ενός δείγματος με κάποιο αρχαιολογικό ερώτημα, όταν πρόκειται για δειγματοληψία, πρέπει να έχουμε υπόψη τα ακόλουθα:

α) Απόλυτη βεβαιότητα: όταν το μετρούμενο δείγμα προέρχεται από το ίδιο το αρχαιολογικό αντικείμενο, π.χ. ανθρώπινα οστά από τάφο, μονόξυλο από κορμό δέντρου, τροχό άμαξας, οργανικό υλικό ενσωματωμένο μέσα σε κεραμικό.

β) Μεγάλη πιθανότητα: όταν υπάρχει άμεση λειτουργική σχέση μεταξύ του μετρούμενου οργανικού υλικού και των αρχαιολογικών συνευρημάτων, π.χ. υπολείμματα ξύλου μέσα σε τάφο με κτερίσματα, απανθρακωμένοι καρποί μέσα σε αγγεία, άνθρακας μέσα σε έναν αμφορέα, ή από εστία στο δάπεδο ενός σπιτιού.

γ) Καλή πιθανότητα: όταν δεν υπάρχει εμφανής λειτουργική σχέση μεταξύ του μετρούμενου δείγματος και του αρχαιολογικού υλικού, αλλά η ποσότητα του οργανικού υλικού και το μέγεθος των κομματιών συνηγορούν προς όφελος κάποιας σχέσης, π.χ. συγκεντρωμένα κομμάτια άνθρακα σε έναν αποθέτη ή σε ένα στρώμα κατοίκησης.

δ) Λογική πιθανότητα: όμοια με την περίπτωση (γ), αλλά τα κομμάτια είναι μικρά και διασκορπισμένα, π.χ. “μαύρου χρώματος χώμα” σε ένα στρώμα κατοίκησης, κομμάτια άνθρακα σε έναν τάφο.

Οσον αφορά στη χρονική απόσταση μεταξύ φυσικού σχηματισμού ενός δείγματος και αρχαιολογικής χρήσης του, τα δείγματα μπορούν να ομαδοποιηθούν ως εξής:

α) κλαδιά, καρποί, δέρμα, οστά, εξωτερικοί δεντροδακτύλιοι, κ.α.: η διαφορά στην ηλικία τους είναι τόσο μικρή (< 20 ετών) που μπορεί να θεωρηθεί αμελητέα.

β) άνθρακας από βραχύβια είδη δέντρων, εξωτερικοί δακτύλιοι από μακρόβια είδη δέντρων, όταν δεν υπάρχει λόγος να αναμένεται μεγάλη διάρκεια χρήσης, κ.α.: η χρονική διαφορά μπορεί να ανέρχεται σε μερικές δεκάδες χρόνια (μεταξύ 20 και 100 χρόνια).

γ) άνθρακας από μακρόβια είδη δέντρων που πιθανά έχουν επαναχρησιμοποιηθεί, κ.α.: η χρονική διαφορά μπορεί να ανέρχεται σε αιώνες (> 100 χρόνια).

δ) δείγματα αποτελούμενα από μαύρου χρώματος χώμα, τέφρα, ή ίζημα, κ.α. των οποίων η φύση και η προέλευση της χρονολογούμενης οργανικής ύλης δεν είναι με ακρίβεια γνωστή.

 

3. Δειγματοληψία

            Η συλλογή των δειγμάτων για ραδιοχρονολόγηση πρέπει να γίνεται από κοινού από τους αρχαιολόγους και από τους υπεύθυνους ερευνητές του εργαστηρίου. Αν αυτό δεν είναι εφικτό, ο επιστήμονας που θα κάνει τη δειγματοληψία πρέπει να έχει υπόψη τα εξής:

1)         Η συλλογή του δείγματος δεν πρέπει σε καμία περίπτωση να γίνεται με γυμνά χέρια, αλλά πρέπει να χρησιμοποιούνται καθαρά εργαλεία (νυστέρι, λαβίδα, μικρό φτυάρι, κ.α.) από ανοξείδωτο χάλυβα.

2)         Να συλλέγεται όσο το δυνατόν μεγαλύτερη ποσότητα δείγματος.

3)         Η συλλογή του δείγματος να γίνεται κατά προτίμηση από περιοχή όπου η στρωματογραφία είναι αδιατάρακτη.

4)         Να δίνεται προσοχή έτσι ώστε κατά τη δειγματοληψία σε ένα στρώμα να μην ανακατεύονται κομμάτια δείγματος από υπερκείμενα στρώματα, π.χ. με πτώση κομματιών άνθρακα εξ αιτίας δονήσεων, από περπάτημα ή λήψη καρότου, σε παρακείμενο μάρτυρα της περιοχής δειγματοληψίας.

5)         Να αφαιρούνται όλα τα εμφανή ξένα υλικά από το δείγμα, όπως π.χ. πέτρες, ρίζες φυτών, φύλλα, χώμα και άμμο.

6)         Να λαμβάνονται λεπτομερείς σημειώσεις κατά τη συλλογή σύμφωνα με το συνημμένο υπόδειγμα.

7)         Να αφήνονται τα δείγματα, που περιέχουν μεγάλο ποσοστό υγρασίας, να στεγνώσουν για 2-3 ημέρες στη σκιά για την αποφυγή μικροβιακής επιμόλυνσης κατά την περίοδο αποθήκευσης, αλλά με προσοχή να μήν επιμολυνθούν η αναμειχθούν με άλλα δείγματα.

8)         Τα διαφορετικού είδους δείγματα να συσκευάζονται ξεχωριστά, π.χ. άνθρακας, οστά, ξύλο, θαλάσσια όστρεα, χερσαία όστρεα, κ.α.

9)         Τα δείγματα να συσκευάζονται καλά μέσα σε φύλλο αλουμινόχαρτου και να τοποθετούνται μέσα σε σακούλες πολυαιθυλενίου ή γυάλινες φιάλες. Δεν πρέπει να χρησιμοποιείται ύφασμα, βαμβάκι, μαλλί ή φύλλα χαρτιού τα οποία είναι υλικά πλούσια σε άνθρακα. Σακούλες από άλλα πλαστικά όπως το PVC και το PVA πρέπει να αποφεύγονται γιατί μπορεί να περιέχουν πλαστικοποιητές που είναι δυνατόν να απορροφηθούν από το υλικό του δείγματος.

10)       Σε όλα τα δείγματα να τοποθετούνται ετικέτες με όλα τα χαρακτηριστικά τους, αλλά όχι σε επαφή με το ίδιο το δείγμα.

11)       Θα πρέπει επίσης να υποδεικνύεται η όποια γνωστή επιμόλυνση του δείγματος προκειμένου το εργαστήριο να προετοιμάσει την κατάλληλη χημική προεπεξεργασία, π.χ. η ύπαρξη στο χώρο της ανασκαφής περιττωμάτων αιγοπροβάτων ή νυχτερίδων (γουανό). Η στάχτη των τσιγάρων, το λίπος, το λάδι, ανθρώπινες τρίχες ή από βούρτσες και πινέλα, καθώς και τα υπολείμματα τροφίμων είναι επίσης συνήθεις παράγοντες επιμόλυνσης.

 

4. Ποσότητα δείγματος

 

                        Σε κάθε εργαστήριο η βέλτιστη ποσότητα δείγματος, για τον προσδιορισμό αξιόπιστων ηλικιών με το μικρότερο δυνατό σφάλμα, κυμαίνεται ανάλογα με την τεχνική ραδιοχρονολόγησης που χρησιμοποιείται. Οι ποσότητες αυτές για διάφορα είδη δειγμάτων στην περίπτωση του Εργαστηρίου Αρχαιομετρίας του Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. “ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ” παρουσιάζονται στον Πίνακα 1.

                        Στην πράξη όμως είναι δυνατόν να χρονολογηθούν δείγματα των οποίων η διατιθέμενη ποσότητα είναι ακόμα μικρότερη, υπό την προϋπόθεση ότι η ηλικία τους είναι μικρότερη των 18.000 περίπου χρόνων πριν από σήμερα. Οι ελάχιστες αυτές απαιτούμενες ποσότητες παρουσιάζονται στον πίνακα 2. Αξίζει όμως να σημειωθεί εδώ ότι η μείωση της ποσότητας του δείγματος έχει σαν συνέπεια την αύξηση του χρόνου προετοιμασίας και μέτρησης του δείγματος, καθώς επίσης και του σφάλματος της προσδιοριζόμενης ηλικίας τους.

5. Τεκμηρίωση – Δελτία Παραλαβής

            Επειδή κάθε εισερχόμενο δείγμα στο εργαστήριο για ραδιοχρονολόγηση είναι ένα μεταξύ εκατοντάδων που εισέρχονται ετησίως είναι πολύ σημαντικό να συνοδεύεται από πλήρη τεκμηρίωση σχετικά με τα αρχαιολογικά του συμφραζόμενα και γενικά από κάθε πληροφορία που απαιτεί και χρειάζεται το εργαστήριο για την εξαγωγή συμπερασμάτων. Για το λόγο αυτό, για κάθε δείγμα που αποστέλλεται στο εργαστήριο πρέπει να συμπληρώνεται απαραίτητα το δελτίο παραλαβής που επισυνάπτoνται και μπορεί να γίνουν download.

            Η αρχαιολογική εκτίμηση της ηλικίας είναι χρήσιμη γιατί καθοδηγεί το εργαστήριο γύρω από τις διαδικασίες χημικής προεπεξεργασίας και τον απαιτούμενο χρόνο μέτρησης. Επίσης βοηθάει στην εκτίμηση του αναμενόμενου σφάλματος ανάλογα με την διαθέσιμη ποσότητα Πρέπει να σημειωθεί ότι οι διαδικασίες χημικής προεπεξεργασίας βελτιώνονται συνεχώς και μία ηλικία που έχει επιτευχθεί πριν από μία δεκαετία ή και περισσότερο συνήθως δεν έχει την ίδια αξιοπιστία με τις ηλικίες που επιτυγχάνονται σήμερα.

 

6. Βαθμολόγηση

                        Η μετατροπή των συμβατικών ηλικιών ραδιοάνθρακα (που εκφράζονται σε χρόνια ΒΡ = Βefore present) σε ημερολογιακές ηλικίες (χρόνια π.Χ./μ.Χ.) είναι δυνατή και αξιόπιστη με τη χρήση της καμπύλης βαθμολόγησης για δείγματα των οποίων η ηλικία είναι μέχρι 10.000 χρόνια πριν από σήμερα. Με σχετική αξιοπιστία μπορούν επίσης να βαθμολογηθούν δείγματα μεταξύ 10.000 και 18.400 χρόνων. Μεγαλύτερης ηλικίας δείγματα δεν είναι δυνατόν ακόμα να βαθμολογηθούν.

 

ΠΙΝΑΚΑΣ 1

Απαιτούμενη ποσότητα δείγματος διαφορετικού είδους για παρασκευή πλήρους δείγματος ραδιοάνθρακα (8,47 g CO2).

 

ΕΙΔΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ

ΒΑΡΟΣ ΔΕΙΓΜΑΤΟΣ (g)

Ανθρακας

8

Ανθρακίτης

6

Ξυλίτης

12,4

Τύρφη

62 - 109

Πίσσα

6,65

Ιζημα

150 - 4000

Ξύλο

13,6

Χαρτί

11,7

Λινό ύφασμα

17

Φύκια

23,8

Οστά

150 - 300

Οστρεα

30

 

ΠΙΝΑΚΑΣ 2

Ελάχιστη απαιτούμενη αρχική ποσότητα δείγματος διαφορετικού είδους και ηλικίας για την επίτευξη αξιόπιστης ηλικίας με μικρό σφάλμα.

 

Περιοχή
ηλικίας

(χρόνια ΒΡ)

55.000-18.500

18.500-13.000

13.000-9.700

9.700-7.400

7.400-5.600

5.600-2.900

2.900 - 0

Είδος
δείγματος

 

 

 

Βάρος (γρμ.)

 

 

 

Ανθρακας

8

5,05

3,25

2,63

2,00

1,23

1,00

Ανθρακίτης

6

3,78

2,45

1,95

1,50

0,93

0,75

Ξυλίτης

12,4

7,83

5,05

4,05

3,13

1,90

1,55

Τύρφη

62-109

39,3-68,8

25,3-44,5

20,3-35,8

15,6-27,5

9,6-16,8

7,7-13,5

Πίσσα

6,65

4,20

2,70

2,18

1,68

1,03

0,83

Ιζημα

150-4000

94,8-2525

61,3-1630

49-1308

37,8-1005

23,1-618

18,7-498

Ξύλο

13,6

8,58

5,55

4,45

3,43

2,10

1,70

Χαρτί

11,7

7,38

4,78

3,83

2,95

1,80

1,45

Λινό ύφασμα

17

10,73

6,93

5,55

4,28

2,63

2,13

Φύκια

23,8

15,03

9,70

7,78

5,98

3,68

2,98

Οστά

150-300

94,8-189,3

61,3-122,3

49-98

37,8-75,5

23,1-46,3

18,7-37,3

Οστρεα

30

18,93

12,23

9,80

7,55

4,63

3,73