Obsidiaan Hydratatie: een goedkope manier om stenen gereedschap te maken - Behalve ...

Obsidiaan hydratatie dating (of OHD) is een wetenschappelijke dateringstechniek, die gebruik maakt van het begrip van de geochemische aard van het vulkanische glas (a silicaat) genoemd obsidiaan om zowel relatieve als absolute datums voor artefacten te geven. Obsidiaan ontsluit over de hele wereld, en werd bij voorkeur gebruikt door makers van stenen werktuigen omdat het heel gemakkelijk is om werken met, het is zeer scherp wanneer gebroken, en het komt in een verscheidenheid aan levendige kleuren, zwart, oranje, rood, groen en Doorzichtig.

Snelle feiten: Obsidian Hydration Dating

Obsidiaan bevat water dat tijdens de vorming erin is opgesloten. In zijn natuurlijke staat heeft het een dikke schil gevormd door de diffusie van het water in de atmosfeer toen het voor het eerst afkoelde - de technische term is "gehydrateerde laag." Wanneer een nieuw oppervlak van obsidiaan wordt blootgesteld aan de atmosfeer, zoals wanneer het wordt gebroken Maak een stenen gereedschap, meer water wordt opgenomen en de schil begint weer te groeien. Die nieuwe korst is zichtbaar en kan worden gemeten met een krachtige vergroting (40-80x).

Prehistorische korsten kunnen variëren van minder dan 1 micron (µm) tot meer dan 50 µm, afhankelijk van de duur van de blootstelling. Door de dikte te meten, kan men gemakkelijk bepalen of een bepaald artefact ouder is dan een ander (relatieve leeftijd). Als de snelheid waarmee water voor dat specifieke stuk obsidiaan in het glas diffundeert bekend is (dat is het lastige deel), kun je OHD gebruiken om de absolute leeftijd van objecten. De relatie is ontwapenend eenvoudig: leeftijd = DX2, waarbij leeftijd in jaren is, D een constante is en X de dikte van de hydratatieschil in microns.

Het is bijna zeker dat iedereen die ooit stenen gereedschap heeft gemaakt en waar Obidian bekend was en waar het te vinden was, het gebruikte: als een glas breekt het op voorspelbare manieren en creëert het uiterst scherpe randen. Stenen werktuigen maken van ruwe obsidiaan breekt de schil en begint de klok van de obsidiaan te tellen. De meting van de korstgroei sinds de pauze kan worden gedaan met een apparaat dat waarschijnlijk al in de meeste laboratoria bestaat. Het klinkt perfect, niet?

Het probleem is dat de constante (die stiekeme D daarboven) minstens drie andere factoren moet combineren waarvan bekend is dat ze de snelheid van de korstgroei beïnvloeden: temperatuur, waterdampdruk en glas chemie.

De lokale temperatuur fluctueert dagelijks, seizoensgebonden en over langere tijdschalen in elke regio op de planeet. Archeologen herkennen dit en zijn begonnen met het maken van een Effectief Hydratietemperatuur (EHT) -model om het te volgen en te verklaren effecten van temperatuur op hydratatie, als een functie van jaarlijkse gemiddelde temperatuur, jaarlijks temperatuurbereik en dagtemperatuur bereik. Soms voegen wetenschappers een dieptecorrectiefactor toe om de temperatuur van begraven artefacten te verklaren, ervan uitgaande dat de ondergrondse omstandigheden zijn aanzienlijk anders dan oppervlaktecondities, maar de effecten zijn niet zo veel onderzocht van nog.

De effecten van variatie in waterdampdruk in het klimaat waar een obsidiaans artefact is gevonden, zijn niet zo intensief bestudeerd als de effecten van temperatuur. Over het algemeen varieert waterdamp met de hoogte, dus u kunt meestal aannemen dat waterdamp constant is binnen een site of regio. Maar OHD is lastig in regio's zoals de Andes bergen van Zuid-Amerika, waar mensen hun obsidiaanartefacten overbrachten enorme hoogteverschillen, van de kustgebieden van de zeespiegel tot de hoge bergen van 4.000 meter (12.000 voet) en hoger.

Nog moeilijker te verklaren is het verschil glas chemie in obsidianen. Sommige obsidianen hydrateren sneller dan anderen, zelfs in exact dezelfde afzettingsomgeving. Jij kan bron obsidiaan (dat wil zeggen, identificeer de natuurlijke ontsluiting waar een stuk obsidiaan werd gevonden), en dus kun je corrigeren die variatie door de snelheden in de bron te meten en die te gebruiken om bronspecifieke hydratatie te creëren rondingen. Maar omdat de hoeveelheid water binnen obsidiaan zelfs binnen obsidiaanknobbels van een enkele bron kan variëren, kan die inhoud de schattingen van de leeftijd aanzienlijk beïnvloeden.

Methodologie om de kalibraties aan te passen aan de variabiliteit in het klimaat is een opkomende technologie in de 21e eeuw. Nieuwe methoden evalueren kritisch de diepteprofielen van waterstof op de gehydrateerde oppervlakken met behulp van secundaire ionen-massaspectrometrie (SIMS) of Fourier-transformatie-infraroodspectroscopie. De interne structuur van het watergehalte in obsidiaan is geïdentificeerd als een zeer invloedrijke variabele die de snelheid van waterdiffusie bij omgevingstemperatuur regelt. Er is ook gevonden dat dergelijke structuren, zoals watergehalte, variëren binnen de erkende steengroevebronnen.

In combinatie met een preciezere meetmethode heeft de techniek het potentieel om de betrouwbaarheid van te vergroten OHD, en bieden een venster op de evaluatie van lokale klimatologische omstandigheden, in het bijzonder paleo-temperatuur regimes.

Obsidiaan meetbare groeisnelheid wordt sinds de jaren zestig erkend. In 1966, geologen Irving Friedman, Robert L. Smith en William D. Lang publiceerde de eerste studie, de resultaten van experimentele hydratatie van obsidiaan uit de Valles-bergen van New Mexico.

Sinds die tijd is er een aanzienlijke vooruitgang geboekt in de erkende effecten van waterdamp, temperatuur en glaschemie, waardoor een groot deel van de variatie, het creëren van hogere resolutietechnieken om de korst te meten en het diffusieprofiel te definiëren, en nieuwe modellen voor EFH uit te vinden en te verbeteren en studies over het mechanisme van diffusie. Ondanks zijn beperkingen zijn obsidiaan-hydratatiedata veel goedkoper dan radiokoolstof, en het is tegenwoordig een standaard datingpraktijk in veel regio's van de wereld.

• Liritzis, Ioannis en Nikolaos Laskaris. "Vijftig jaar Obsidiaan Hydrateren in de archeologie." Journal of Non-Crystalline Solids 357.10 (2011): 2011–23. Afdrukken.
• Nakazawa, Yuichi. "De betekenis van Obsidian Hydration Dating bij het beoordelen van de integriteit van Holoceen Midden, Hokkaido, Noord-Japan." Quaternary International 397 (2016): 474–83. Afdrukken.
• Nakazawa, Yuichi, et al. "Een systematische vergelijking van obsidiaan-hydratiemetingen: de eerste toepassing van micro-beeld met secundaire ionenmassaspectrometrie op de prehistorische obsidiaan." Quaternary International (2018). Afdrukken.
• Rogers, Alexander K. en Daron Duke. "Onbetrouwbaarheid van de geïnduceerde Obsidiaan-hydratatiemethode met afgekorte Hot-Soak-protocollen." Journal of Archaeological Science 52 (2014): 428–35. Afdrukken.
• Rogers, Alexander K. en Christopher M. Stevenson. "Protocollen voor laboratoriumhydratatie van Obsidiaan en hun effect op de nauwkeurigheid van de hydratatiesnelheid: een Monte Carlo-simulatieonderzoek." Journal of Archaeological Science: Reports 16 (2017): 117–26. Afdrukken.
• Stevenson, Christopher M., Alexander K. Rogers en Michael D. Glascock. "Variabiliteit in het structurele watergehalte van Obsidiaan en het belang ervan in de hydratatiedatering van culturele artefacten." Journal of Archaeological Science: Reports 23 (2019): 231–42. Afdrukken.
• Tripcevich, Nicholas, Jelmer W. Eerkens en Tim R. Timmerman. "Obsidiaan Hydratatie op grote hoogte: archaïsche steengroeve bij de Chivay-bron, Zuid-Peru." Journal of Archaeological Science 39.5 (2012): 1360–67. Afdrukken.