Datação por Luminescência em Arqueologia

A datação por luminescência (incluindo termoluminescência e luminescência opticamente estimulada) é um tipo de metodologia de datação que mede a quantidade de luz emitida a partir de energia armazenada em certos tipos de rochas e solos derivados para obter uma data absoluta para um evento específico que ocorreu no passado. O método é direto técnica de namoro, o que significa que a quantidade de energia emitida é um resultado direto do evento sendo medido. Melhor ainda, ao contrário datação por radiocarbono, o efeito da datação por luminescência aumenta com o tempo. Como resultado, não há limite superior de data definido pela sensibilidade do próprio método, embora outros fatores possam limitar a viabilidade do método.

Duas formas de datação por luminescência são usadas pelos arqueólogos para datar eventos no passado: termoluminescência (TL) ou termicamente luminescência estimulada (TSL), que mede a energia emitida após um objeto ter sido exposto a temperaturas entre 400 e 500 ° C; e luminescência opticamente estimulada (OSL), que mede a energia emitida após a exposição de um objeto à luz do dia.

Simplificando, certos minerais (quartzo, feldspato e calcita) armazenam energia do sol a uma taxa conhecida. Essa energia é alojada nas redes imperfeitas dos cristais do mineral. Aquecer esses cristais (como quando um vaso de cerâmica é acionado ou quando as rochas são aquecidas) esvazia a energia armazenada, após o que o mineral começa a absorver energia novamente.

A datação por TL é uma questão de comparar a energia armazenada em um cristal com o que "deveria" estar lá, criando assim uma data de última aquecimento. Da mesma forma, mais ou menos, a datação por OSL (luminescência opticamente estimulada) mede a última vez que um objeto foi exposto à luz solar. A datação por luminescência é válida por algumas centenas a (pelo menos) várias centenas de milhares de anos, tornando-a muito mais útil que a datação por carbono.

O termo luminescência refere-se à energia emitida como luz de minerais como quartzo e feldspato depois de terem sido expostos a um radiação ionizante de algum tipo. Os minerais - e, de fato, tudo em nosso planeta - são expostos a radiação cósmica: a datação por luminescência aproveita o fato de que certos minerais coletam e liberam energia dessa radiação em condições específicas.

Duas formas de datação por luminescência são usadas pelos arqueólogos para datar eventos no passado: termoluminescência (TL) ou termicamente luminescência estimulada (TSL), que mede a energia emitida após um objeto ter sido exposto a temperaturas entre 400 e 500 ° C; e luminescência opticamente estimulada (OSL), que mede a energia emitida após a exposição de um objeto à luz do dia.

Os tipos de rochas e solos cristalinos coletam energia do decaimento radioativo do urânio cósmico, tório e potássio-40. Os elétrons dessas substâncias ficam presos na estrutura cristalina do mineral e na exposição contínua do rochas para esses elementos ao longo do tempo levam a aumentos previsíveis no número de elétrons capturados nas matrizes. Mas quando a rocha é exposta a níveis suficientemente altos de calor ou luz, essa exposição causa vibrações nas treliças minerais e os elétrons presos são liberados. A exposição a elementos radioativos continua e os minerais começam novamente a armazenar elétrons livres em suas estruturas. Se você puder medir a taxa de aquisição da energia armazenada, poderá descobrir quanto tempo se passou desde a exposição.

Os materiais de origem geológica absorveram quantidades consideráveis ​​de radiação desde a sua formação, portanto, qualquer exposição causada por calor ou luz redefinirá o relógio de luminescência consideravelmente mais recentemente que isso, uma vez que somente a energia armazenada desde o evento será gravado.

A maneira como você mede a energia armazenada em um objeto que você espera ter sido exposta ao calor ou à luz no passado é estimular esse objeto novamente e medir a quantidade de energia liberada. A energia liberada ao estimular os cristais é expressa em luz (luminescência). A intensidade da luz azul, verde ou infravermelha criada quando um objeto é estimulado é proporcional à o número de elétrons armazenados na estrutura do mineral e, por sua vez, essas unidades de luz são convertidas em dose unidades.

As equações usadas pelos estudiosos para determinar a data em que a última exposição ocorreu são geralmente:

• Idade = luminescência total / taxa anual de aquisição de luminescência, ou
• Idade = paleodose (De) / dose anual (DT)

Onde De é a dose beta de laboratório que induz a mesma intensidade de luminescência na amostra emitida pela amostra natural, e DT é a taxa de dose anual composta por vários componentes de radiação que surgem no decaimento de substâncias radioativas naturais. elementos.

Os artefatos que podem ser datados usando esses métodos incluem cerâmica, queimado lithics, tijolos queimados e solo de lareiras (TL) e superfícies de pedra não queimadas que foram expostas à luz e depois enterradas (OSL).

• Cerâmica: Presume-se que o aquecimento mais recente medido em fragmentos de cerâmica represente o evento de fabricação; o sinal surge do quartzo ou feldspato na argila ou em outros aditivos de têmpera. Embora os recipientes de cerâmica possam ser expostos ao calor durante o cozimento, o cozimento nunca está em níveis suficientes para reiniciar o relógio de luminescência. A datação TL foi usada para determinar a idade de Vale do Indo ocupações da civilização, que se mostraram resistentes à datação por radiocarbono, devido ao clima local. A luminescência também pode ser usada para determinar a temperatura de queima original.
• Lithics: Matérias-primas como pederneiras e cherts foram datadas pela TL; as rochas rachadas pelo fogo das lareiras também podem ser datadas pela TL, desde que sejam queimadas a temperaturas suficientemente altas. O mecanismo de redefinição é aquecido principalmente e trabalha com a suposição de que o material da pedra bruta foi tratado termicamente durante a fabricação da ferramenta de pedra. No entanto, o tratamento térmico normalmente envolve temperaturas entre 300 e 400 ° C, nem sempre suficientemente alto o suficiente. O melhor sucesso das datas de TL em artefatos de pedra lascada provavelmente são os eventos em que eles foram depositados em uma lareira e disparados acidentalmente.
• Superfícies de edifícios e paredes: Os elementos enterrados dos muros das ruínas arqueológicas foram datados usando luminescência opticamente estimulada; a data derivada fornece a idade do enterro da superfície. Em outras palavras, a data OSL na parede da fundação de um prédio é a última vez que a fundação foi exposto à luz antes de ser usado como as camadas iniciais de um edifício e, portanto, quando o edifício era primeiro construído.
• Outras: Foi encontrado algum sucesso na datação de objetos como ferramentas ósseas, tijolos, argamassa, montes e terraços agrícolas. As escórias antigas deixadas na produção de metal também foram datadas usando TL, bem como a datação absoluta de fragmentos de forno ou revestimentos vitrificados de fornos e cadinhos.

Os geólogos usaram OSL e TL para estabelecer longas cronologias de paisagens; O namoro por luminescência é uma ferramenta poderosa para ajudar a datar sentimentos datados do Quaternário e de períodos muito anteriores.

A termoluminescência foi descrita pela primeira vez claramente em um artigo apresentado à Royal Society (da Grã-Bretanha) em 1663, por Robert Boyle, que descreveram o efeito em um diamante que foi aquecido à temperatura corporal. A possibilidade de utilizar o TL armazenado em uma amostra de mineral ou cerâmica foi proposta pela primeira vez pelo químico Farrington Daniels na década de 1950. Durante as décadas de 1960 e 70, a Universidade de Oxford Laboratório de pesquisas para Arqueologia e História da Arte liderou o desenvolvimento da TL como método de datação de materiais arqueológicos.

Fontes

Forman SL. 1989. Aplicações e limitações da termoluminescência para datar sedimentos quaternários.Quaternary International 1:47-59.

Forman SL, Jackson ME, McCalpin J e Maat P. 1988. O potencial do uso da termoluminescência até hoje em solos enterrados se desenvolveu em sedimentos coluviais e fluviais de Utah e Colorado, EUA: resultados preliminares.Comentários Quaternary Science 7(3-4):287-293.

Fraser JA e Price DM. 2013. Uma análise termoluminescente (TL) de cerâmica de Ciência Aplicada à Argila 82:24-30.cairns na Jordânia: usando o TL para integrar recursos externos às cronologias regionais.

Liritzis I, Singhvi AK, Feathers JK, Wagner GA, Kadereit A, Zacharais N e Li S-H. 2013. .Datação por luminescência em arqueologia, antropologia e geoarqueologia: uma visão geral Cham: Springer.

Seeley M-A. 1975. Datação termoluminescente em sua aplicação à arqueologia: uma revisão.Revista de Ciência Arqueológica 2(1):17-43.

Singhvi AK e Mejdahl V. 1985. Datação por termoluminescência de sedimentos.Faixas nucleares e medições de radiação 10(1-2):137-161.

Wintle AG. 1990. Uma revisão da pesquisa atual sobre datação TL de loess.Comentários Quaternary Science 9(4):385-397.

Wintle AG e Huntley DJ. 1982. Datação por termoluminescência de sedimentos.Comentários Quaternary Science 1(1):31-53.