Datowanie rehydroksylacyjne

Datowanie metodą rehydroksylacji [RHX] jest rozwijającą się metodą datowania ceramiki wypalanej . Polega ona na tym, że po wyjęciu próbki ceramicznej z pieca w momencie produkcji, natychmiast zaczyna ona chemicznie łączyć się z wilgocią z otoczenia. Ta reakcja polega na ponownym włączeniu grup hydroksylowych (OH) do materiału ceramicznego i jest opisywana jako rehydroksylacja (RHX). Proces RHX powoduje wzrost masy próbki. Ten wzrost masy zapewnia dokładny pomiar stopnia rehydroksylacji. Zegar datujący wynika z eksperymentalnego ustalenia, że ​​reakcja RHX przebiega zgodnie z precyzyjnym prawem kinetycznym: przyrost masy wzrasta wraz z czwartym pierwiastkiem czasu, który upłynął od wypalenia. To tak zwane prawo potęgowe i wynikająca z niego metoda RHX zostały odkryte przez naukowców z Uniwersytet w Manchesterze i Uniwersytet w Edynburgu .

Koncepcja datowania RHX została po raz pierwszy sformułowana w 2003 roku przez Wilsona i współpracowników, którzy zauważyli, że „wyniki… sugerują nową metodę datowania archeologicznego ceramiki”. Następnie w 2009 roku szczegółowo opisano metodę RHX dla materiałów ceglanych i płytek ceramicznych, a w odniesieniu do ceramiki w 2011 roku.

Randki RHX nie są jeszcze rutynowo ani komercyjnie dostępne. Jest przedmiotem szeregu badań i badań walidacyjnych w kilku krajach.

Kinetyka prawa potęgowego

Zgodnie z prawem potęgowym RHX, jeśli masa ceramiki wypalanej z gliny wzrasta w wyniku RHX o 0,1% w ciągu 1 roku od wypalenia, to przyrost masy wynosi 0,2% w ciągu 16 lat, 0,3% w ciągu 81 lat i 0,4 % w ciągu 256 lat (i tak dalej). Metoda RHX zależy od ważności tego prawa do opisu długoterminowego przyrostu masy ciała RHX w archeologicznych skalach czasu. Analizy danych dotyczących długoterminowej rozszerzalności wilgoci w ceramice ceglanej potwierdzają obecnie silne poparcie dla zachowania prawa potęgowego, z których część rozciąga się obecnie na ponad 60 lat. Wiadomo, że rozszerzalność wilgoci i przyrost masy są do siebie proporcjonalne dla określonego materiału w dowolnej określonej temperaturze wypalania.

Metodologia randkowa

Najpierw usuwa się mały kawałek ceramiki, waży i podgrzewa do temperatury 500 ° C, skutecznie całkowicie go odwadniając. Ilość wody utraconej w procesie odwodnienia (a tym samym ilość wody uzyskanej od powstania ceramiki) mierzy się za pomocą mikrowagi . Po wyjęciu z pieca próbka jest monitorowana w celu dokładnego określenia szybkości, z jaką łączy się ona z wilgocią atmosferyczną. Po określeniu współczynnika RHX można dokładnie obliczyć, jak dawno temu został on usunięty z pieca. Gdyby data wypalenia danej ceramiki była znana z innego źródła, metodę można by zastosować odwrotnie, aby określić średnią temperaturę otoczenia przedmiotu od wypalenia.

Problemy techniczne

Szybkość RHX jest w dużej mierze niewrażliwa na wilgotność otoczenia, ponieważ reakcja RHX zachodzi niezwykle wolno, a do jej zasilania potrzebne są tylko niewielkie ilości wody. Wystarczająca ilość wody jest dostępna praktycznie w każdym środowisku lądowym. Ani systematyczne, ani przejściowe zmiany wilgotności nie mają wpływu na długoterminową kinetykę rehydroksylacji, chociaż wpływają na chwilowe grawimetryczne lub wprowadzają błąd systematyczny (np. poprzez kondensację kapilarną ).

Na szybkość rehydroksylacji wpływa temperatura otoczenia. Dlatego przy obliczaniu dat naukowcy muszą być w stanie oszacować historię temperatury próbki. Metoda obliczeń opiera się na danych dotyczących temperatury w danym miejscu, z uwzględnieniem głębokości zakopania i długoterminowych wahań temperatury na podstawie danych historycznych. Informacje te służą do oszacowania efektywnej temperatury życia lub ELT, która jest następnie wykorzystywana w obliczeniach datowania. ELT jest na ogół zbliżony (ale nie dokładnie taki sam) do długoterminowej średniej rocznej temperatury powietrza na powierzchni. W południowej Anglii jest to około 11°C.

Każde zdarzenie polegające na wystawieniu na działanie ekstremalnego ciepła może zresetować „zegar” poprzez dehydroksylację próbki, tak jakby była tuż po wyjęciu z pieca. Na przykład średniowieczna cegła zbadana przez Wilsona i współpracowników dała wynik datowania na 66 lat. W rzeczywistości cegła ta uległa dehydroksylacji w wyniku intensywnego ciepła wywołanego bombardowaniami zapalającymi i pożarami podczas II wojny światowej .

Głównym zastosowaniem techniki RHX jest dotychczasowa ceramika archeologiczna. Jednak większość materiałów archeologicznych zawiera składniki, które powodują albo dodatkowy przyrost masy, albo dodatkową utratę masy podczas procesu pomiaru RHX. Składniki te mogą stanowić nieodłączną część przedmiotu, na przykład materiały dodane w celu temperowania lub związki, które zostały włączone do przedmiotu podczas użytkowania, na przykład pozostałości organiczne lub związki, które przedostały się do przedmiotu podczas zakopywania lub konserwacji.

Badania

Technika RHX była owocem trzyletnich badań przeprowadzonych we współpracy z badaczami z Uniwersytetu w Manchesterze i Uniwersytetu w Edynburgu, pod kierunkiem Moiry Wilson. Chociaż stwierdzono to tylko na cegłach i płytkach mających do 2000 lat, trwają badania w celu ustalenia, czy RHX można dokładnie zastosować na dowolnym materiale z wypalanej gliny, na przykład ceramice mającej do 10 000 lat .

Oryginalne prace Wilsona i współpracowników dotyczyły materiałów budowlanych, cegieł i płytek. Przeniesienie tej metody na ceramikę wiązało się z dodatkowymi wyzwaniami, ale wstępne wyniki wykazały, że ceramika ma ten sam „wewnętrzny zegar” co cegły. W kilku innych badaniach próbowano odtworzyć technikę RHX, ale przy użyciu ceramiki archeologicznej. W badaniach tych napotkano problemy ze składnikami ceramiki, powodujące przyrost masy addycyjnej lub dodatkową utratę masy podczas procesu pomiaru RHX. Jakość danych wygenerowanych przez grupy z Manchesteru i Edynburga wynika z analizy materiałów z wypalanej gliny, które nie zawierają tych składników. W kilku instytucjach akademickich na całym świecie trwają wysiłki mające na celu pomyślne odtworzenie oryginalnego dzieła i przezwyciężenie wyzwań, jakie stwarza ceramika archeologiczna.