Arkeologian käyttämiä absoluuttisia ajoitusmenetelmiä

1. Arkeologian käyttämiä absoluuttisia ajoitusmenetelmiä • 14C ajoitukset • luminesenssiajoitukset • dendrokronologia • rannansiirtymisajoitus • muut ajoitusmenetelmät

2. 14C -analyysi • 14C –analyysi l. radiohiilimenetelmä • keskeisin nykyarkeologian absoluuttinen ajoitusmenetelmä • voidaan ajoittaa näytteitä, joiden ikä • vähintään 300 vuotta • enintään 50 000 vuotta • menetelmän kehitti amerikkalainen W. F. Libby jo 1940-luvun lopulla

3. 14C –analyysi… • kaikki elävät oliot tuottavat pienen määrän hiilen radioaktiivista isotooppia - normaalihiili 12C; radioaktiivinen isotooppi 14C - mitataan näytteessä jäljellä olevan säteilyn määrää • säteilyn määrä vähenee puoliintumalla • puoliintumisaika = aikamäärä, jonka kuluessa radioaktiivisen säteilyn määrä vähenee puoleen • T2 = 5730"40 vuotta • radiohiilen hajoaminen stokastista • esitetään arvio, joka kuvaa mahdollisimman luotettavasti hajoamisten intensiteettiä

4. 14C –analyysi… • hajoaminen tapahtuu todennäköisyydellä, joka on verrannollinen näytteen ikään • näytteen ikä saadaan todennäköisyyksinä standardipoikkeaman mukaisesti: • 1σ = 68 % • 2σ = 95 % • todennäköisyydet tuovat mukanaan ±arvot (laboratoriot ilmoittavat tulokset 1σ:n eli 68 % todennäköisyydellä!) esim. Hel-3836 Ristiina Kitulansuo 2170"90 calBC 370(1.00)110

5. 14C-analyysi… • iät lasketaan perusvuodesta 1950 alkaen (ei mittausvuodesta alkaen) • ongelmia • ilmakehän radioaktiivisen hiilen määrä lisääntynyt1950-luvun jälkeen atomipommikokeiden vuoksi • Suess-efekti: 14C:n määrä ilmakehässä vähentynyt fossiilisten polttoaineiden käytön vuoksi • radiohiilen käyttö biologisissa tutkimuksissa • pintakerrosten ja järvien saastuminen radiohiilellä • radiohiilen määrä eri aikoina vaihdellut • radiohiilivuodet eivät vastaa kalenterivuosia! • tuloksia korjattava eli kalibroitava

6. Mitä voidaan ajoittaa? • määritykseen tarvittavan hiilen määrä riippuu mm. • näytteen puhtaudesta • mittaukseen käytettävästä ajasta • laboratorion välineistöstä ja kapasiteetista • ajoitettavat materiaalit: - hiili - puu, tekstiili - keramiikka • keramiikassa oleva orgaaninen aines, esim. kuona tai karsta - turve - luu, simpukankuoret

7. kalibrointi • nykyisin ”raakatulokset” ilmoitetaan BP = Before Present • vuoden 1985 jälkeen kalibrointi ilmoitettu erikseen: • calBP • calAD • calBC • suositeltavinta käyttää kalibroinnin lähtökohtana calBC • aurinkovuosien lähtökohta pysyy muuttumattomana • useita kalibrointijärjestelmiä ja –ohjelmia käytössä • hyvään tapaan kuuluu ilmoittaa käytetty kalibrointimenetelmä (esim. Stuiver & Reimer 1993 (metodi A))

8. AMS-ajoitus • hiukkaskiihdytinajoitus (Accelerating Mass Spectrometry) • 14C-menetelmän sovellus • menetelmä kehitetty arkeologien käyttöön 1990-luvulla • voidaan ajoittaa jopa 0.1 mg painoisia hiilinäytteitä (10000 vähemmän kuin normaalissa 14C-ajoituksessa) • mahdollistaa mm. keramiikan karstan tai makrofossiilien (siementen) ajoittamisen • edustaa paremmin kontekstia (näytteen sekoittumisen vaara pienempi)

9. luminesenssiajoitus termoluminesenssi (TL) • tutkitaan ydinenergian varastoitumisen määrää > energia lisääntyy tasaisesti näytteen iän mukana • säteilyenergia saadaan esille stimuloimalla (esilämmittämällä) näytettä - käytännössä mielenkiintoiset (pitkäikäiset) piikit yli 300 - 400° lämpötiloissa • vapautuu α, β and γ -säteilyä • näyte kuumennetaan uudelleen yli Curie -pisteen (550°) ja mitataan vapautuvan säteilyn intensiteetti optinen luminsesenssi (OLS) • tutkitaan absorboituneen valon määrää

10. luminesessimenetelmä vapaa tila valoa (lämmitys) loukku perustila säteilyn kertyminen

11. luminesenssimenetelmä • ikä = näytteen sisältämä luminesenssisäteilyn määrä säteilyn määrä yhden vuoden aikana • piikit: esim. kvartsi • 210° > elinikä n. 100 vuotta • 350° > n. 1 milj. vuotta • mitä voidaan ajoittaa? • pitkäikäisiä materiaaleja • keramiikka (sekoitteissa kvartsia, kalsiumia sekä maasälpiä) • sedimentit • palaneet kivet, kuona, pii, kalsiitti, eoliset aineet • epätasainen taustasäteity tuottaa n. 5 % virherajat

12. luminesenssimenetelmistä… • näytteen taustasäteily tunnettava; mitataan paikan päällä dosimetreillä • nykyisin jo runsaasti tietoa taustasäteilyn määrästä • näytteiden maksimi-ikiä • kvartsi (Suomessa) n. 80 000 v., (Australiassa) n. 800 000 v. • maasälpä (Suomessa) n. 130 000 v. • tuloksia ei tarvitse kalibroida

13. muita… • Electron Spin Resonance (ESR) • näytettä säteilytetään vahvassa magneettikentässä • maksimaalinen resonanssin kohdalla mitataan näytteen absorboituneen säteilyn määrä • voidaan ajoittaa esim. hampaita (jotka sisältävät hydroksiapatiittia) • useiden satojen tuhansien vuosien ikiä voidaan ajoittaa • hyödynnetty mm. varhaisten hominidien ajoituksessa

14. dendrokronologiaaa • ajoitukset tehdään tavallisesti vertaamalla tutkittavaa näytettä valmiiseen vuosilustosarjaan eli referenssisarjaan • kasvun ilmastollinen vaihtelu vaikuttaa samanaikaisesti laajoilla alueilla, mikä ominaisuus tekee mahdolliseksi satojenkin kilometrien päässä toisistaan kasvavien puiden lustotietojen yhdistämisen • joka vuosi syntyy uusi tunnistettavissa oleva vuosirengas • mitattava suure vuosiluston paksuus

15. dendrokronologiaa… • parhaimmillaan ajoitustarkkuus 1 vuosi • vertailuun tarvittavien vuosirenkaiden määrä riippuu puulajista ja näytteen säilymisasteesta • Suomessa vähimmäisvaatimus männylle toistaiseksi 50 vuosirengasta • vastinlustojen tunnistamiseen näytteistä (ristiinajoitus) • eri puulajeille laadittu omat kronologiansa • vertailun avulla voidaan rakentaa yhtenäinen kronologia • 7519-vuotisen metsän-rajamännyn lustosarjan

16. dendrokronologiaa… • muille puulajeille Suomessa vain “kelluvia” kronologioita • luotettavimmat tulokset nuorista näytteistä (0 – 2000jKr.) • Keski-Euroopassa mm. tammen ja lehmuksen kronologiat • vuosittain Suomessa tehdään 30-40 ajoitusta • ajoitettuja näytteitä yhteensä n. 4500 kpl. • ongelmia: • edustaako näyte sitä mitä halutaan ajoittaa? • vanhan puun käyttö

17. rannansiirtymisajoitus • “pohjoismainen” menetelmä lähinnä kivi- ja pronssikautisten kohteiden ajoittamiseksi • maankohoamisen nopeus vaihtelee Baltian kilven eri osissa • lähtökohtana kupolimainen ja tasaisesti hidastuva maankohoaminen • kohoaminen alkanut jo mannerjään sulamisen aikana • rannansiirtymiskronologia suhteellinen ajoitusmenetelmä; kytkettävä absoluuttisiin ajoituksiin

18. rannansiirtymisajoitus • Itämeren rannansiirtymähistoria tärkein ajoitusapuneuvo • kaikille suurille järville laadittu omat rannansiirtymishistoriansa • kronologiaa kehitetty yhteistyössä geologien ja arkeologien kanssa • typologia • 14C-ajoitukset • piilevät • siitepölyt

19. muita ajoitusmenetelmiä • lustosavikronologia • ei kovin tärkeä arkeologiassa • ajoitus kronozoonien avulla • ei enää kovin tärkeällä sijalla arkeologiassa • historiallisiin lähteisiin perustuva ajoitus • typologinen ajoitus • ristiinajoitus