Naturvetenskapliga metoder

En presentation över ämnet: "Naturvetenskapliga metoder"— Presentationens avskrift:

1 Naturvetenskapliga metoder
Arkeologi AB - Miljöarkeologiska laboratoriet Dateringsmetoder II Naturvetenskapliga metoder Phil Buckland (Quaternary dating methods)

2 Dateringsmetoder II - Varför?
Stratigrafiska metoder svårt att applicera över stora avstånd Typologier ofta opålitliga (cirkelargument) och kan vara oprecisa Ovan ger bara en RELATIV datering, Vi behöver ABSOLUTA metoder för att förstå förändringar över tid och deras relation till varandra. För att veta när saker hände

3 Dateringsmetoder II Stratigrafi Dendrokronologi (träd) Varvkronologi
Lichenometry (lavkronologi?) Pollen/vegetation/klimat zoner Tephrochronology Radiometriska metoder - 14C (Kol-14) ; Useries ; 137Cs ; o.s.v. Andra metoder Sammanfatning

4 Stratigrafi Grund principen: det som är äldre ligger under. E
Yngre Djup Tid E Kulturlager D G F C D E C B Post-depositional processes, landslides, people, plough etc can reverse/complicate strat - need long profiles/several cores to understand. B A A Law of Superposition

5 Dendrokronologi (träd)
Bygger på årsringarnas (årliga) tillväxt Vädret, årliga variationer, klimatförändringar påverkar ringstorleken Har byggt upp referens/master sekvenser för olika arter och område – t.ex. Finland-tall; England-ek; USA-bristlecone pine med hjälp av överlappande prover och räknat tillbaks Vinter: varm fuktigt Sommar: torr SOMMAR: ljus VINTER: mörk BRED: bra SMAL: dåligt

6 Dendrokronologi (träd)
Jämföra okända sekvenser (arkeologiska) med den kända (‘master’) sekvensen för att datera. Måste ha minst 30 årsringar Kräver mycket bra bevaring av träd Måste vara av samma art Måste finnas ‘master’ sekvens för samma område Fungerar tillbaka till ca BP Kan vara problem med förändringar i mark fuktighet och andra saker som kan påverkar årsringarna

7 Varvkronologi Gerard de Geer (1912) - svensk geolog ‘absolut’ kronologi - isavsmältning Årligen avsatta lager i sjösediment ‘laminerade sediment’ Tjocklek & färg beronde på miljön... Stor potential för proxy-data

8 Varvkronologi Syre-isotop Gråskala

9 Lichenometry Tillväxthastighetten av lav (t.ex. Rhizocarpon geographicum - kartlav) Exponerings-ålder... - stenkonstruktioner - landhöjdning - strandlinjer - jordskred

10 Pollen/Veg./klimatzoner
Växtarts sammansättning ’Pollen zones’ (I; IIa; IIb; III...) Problem: Kronologiska gränser flyttas med latitud (Svårt att applicera över avstånd - tidsperioder bättre) Pollen zones användbar inom samma region, och för att kolla på forntida förändringar I växtlandskapet. t.ex. Zone IV kan har börjat 1000år tidigare i England än Södra Sverige, och 500år senare i Norrland. Men om man ska genomföra förändringar i landskappet genom olika regioner kan man använder zones + andra dateringsmetoder…

11 Poll./Veg./klimat zoner
9000 bp 5000 bp 1000 bp Klimat/människor? Lövskog Blandbestånd Boreal skog Ingen skog? Pollendiagram  approx. dateringar …om referensdata finns. (Sveriges national atlas)

12 Pollen/Veg./klimatzoner
Klimatzoner – beräknad från olika proxykällor Samma problem, men mer tidsomfattande och flera variabler används T.ex. Blytt & Sernander´s klimatperioder för Norra Europa - först beräknade från växtsammansättning Klimatezoner – i början byggde på växtgrupper, nu många proxykällor. Också regionalspecifik, och ganska komplicerat i omfatning. Men bra för att kunna prata om samma perioder i forskning…

13 Pollen/Veg./klimatzoner
Klimatperioder (efter Blytt & Sernander) Subatlantisk - sval/fuktig Subboreal - varm/torr Atlantisk - varm/fuktig Boreal - varm/torr Preboreal - kall/subarktisk se Baudou (1995) “Norrlands Forntid”

14 Pollen/Veg./klimatzoner
Klimatperioder… Värmetiden (Holocene Climatic Optimum) 8200 Händelse... Bølling/Allerød Interstadial Yngre Dryas stadial Istiden andra klassifikationssystem 8200 cold event – ca. 400yrs

15 Tephrochronology Aska från vulkaniskt utbrott-markeringshorisont.
Utbrott ofta daterbart (historiskt /annat). kan länkas till historiska källor Unika geokemiska signaler. Mycket lite behövs - Isländsk aska i Sverige.

16 14C-Datering “C-14” eller “Kol-14 Datering”
Utvecklades av Albert & Libby i Californien, 1940-tal. Radiometriskt metod Materialet måste innehålla biogent kol. ‘Nutid’ = BP = 1950 e.Kr.

17 Definitioner BP = ‘Before Present’ - före nutid BC = f.Kr. (Cal BC)
AD = e.Kr. (Cal AD) Cal. BP = Kalibrerad BP Labnr. x ± y (Ox ±80 BP) x = medelvärde på åldern y = konfidensinterval (1 standard avvikelse) Labnr. vilket lab, vilken provnr. - Tidskriften Radiocarbon publiceras alla.

18 14C - Datering - pålitlighet
60 Kalibrerade Användbar ca.300 Mest pålitlig År före nutid (BP) 12000 14000 Bara approx. 30000 50-70K

19 14C-Definition Kol - naturliga isotoper: Stabila: 12C C instabila: 14C i atmosfären: 98.89% % % Skapas när kosmisk strålning träffar kväveatomer (N) i yttre atmosfären. Isotoper = samma grundämne, annan atomiskvikt (antal neutroner skiljer) = Kolkretsloppet Tas upp av växter och djur när de andas och äter...

20 Kolkretsloppet

21 14C - Sönderfall Halveringstid - t½
- tiden det tar för halften av originalmängden 14C atomer att försvinner (och blir N + energi) 50% 25% när levande, C14 mängden I älgen är I balans med atmosfären 14C atoms break down into N atoms & energy - can use the enery to measure the decay rate t½ = 5730±40 år (Cambridge halflife)

22 14C - Mätning Måste veta: Mängden 12C i provet.
Mängden 14C som skulle ha varit i organismen när den levde 14C’s halveringstid Mängden eller radioaktiviteten av 14C som finns kvar nu AMS Accelerator Mass Spectrometer Standard/conventional dating

23 14C - Datering Måste veta:
Exakt var provet kommer ifrån (stratigrafin) Kontaminationsrisk Kalibrering... Korrigeringsfunkioner om det behövs Provets “egenålder”

24 14C - Kalibration 14C år ≠ kalendar år…
14C produktion har förändrat med tid (variationer i kosmisk strålning (solen..)) Kan mäta detta med hjälp av träd och dendrokronologi (+kända arkeologiska typologier…) - kalibreringskurvan

25 14C - Kalibration 3000±50 BP Kalibreringskurvan ~1250 Cal BC
‘Wiggles’ - variationer i solens aktivitet C-14 år 1300 1200 ~1250 Cal BC Mest pålitlig 13000 10000 5000 BC AD 2000 Kalibrerade datum

26 14C - Kalibration (från datorprogrammet Oxcal) standard deviation
C14 error = measurement error + lab’s ability to produce same date from same sample best to use 2sd (95%) ‘A date cannot be rejected, must be interpreted’ Coope (från datorprogrammet Oxcal)

27 14C - Korrigeringsfunkioner
Behövs om gammalt kol finns i provet: t.ex. - sjösedimet på karbonatrik berggrund - marina sediment (‘reservoir effect’) - ben - skaldjur (‘carbonate exchange’) ‘Wiggle matching’ - använder ‘wiggles’ i kalibrerings kurvan - kräver >4 dateringar + oberoende kontrol Reservoir effect - ocean mixing Wiggles - borde ha fast punkt för att anknyter dateringarna till wigglarna - e.g. varve, tree rings, or MANY dates

28 Andra metoder Radiometriskametoder: - Useries - radioaktiva isotoper av Uran - K-Ar ; 39Ar-40Ar ; 210Pb ; 10Be; 137Cs Thermoluminescence (TL) - energin lagrad i kristallmatrisen (mineraler) Optically Stimulated Luminescence (OSL) Electron Spin Resonance (ESR) Amino Acid Racematisation (AAR) - Äggskal, ben

29 Sammanfattning Varves Dendro C14 2000 Thermoluminescence
Varves Dendro Thermoluminescence C14 Amino acid racemisation Electron Spin Resonance 2000 10 000 Uranium series 20 000 År före nutid (BP) 50 000 K-Ar

30 Seminarium Läs: Roberts, Neil The Holocene. An Environmental History. Kapitel 2 Cavalli-Sforza, Luigi L. & Cavalli-Sforza, F The Great Human Diasporas. The History of Diversity and Evolution. Hela Förbereda till måndag: Diskutera dateringsproblem utifrån Cavalli-Sforza och deras spridningsmodeller… kan dela upp i subgrupper, t.ex…