黒曜石の水分補給 - 安価ですが、問題のある交際テクニック
カリフォルニア州カリパトリア近くのサルトン ビュート火山、レッド ヒルのサンアンドレアス断層近くの黒曜石の露頭。デビッド・マクニュー/ゲッティイメージズニュース/ゲッティイメージズ
黒曜石水和デート (または OHD) は 科学的な年代測定法 、火山ガラスの地球化学的性質の理解を使用します (a ケイ酸塩 ) と呼ばれる 黒曜石 アーティファクトの相対日付と絶対日付の両方を提供します。黒曜石は世界中に露頭し、加工がしやすく、割ると切れ味が良く、黒、オレンジ、赤、緑、透明など鮮やかな色をしていることから、石器職人に好まれていました。 .
早わかり: 黒曜石水和デート
- Obsidian Hydration Dating (OHD) は、火山ガラスの独特な地球化学的性質を利用した科学的な年代測定法です。
- この方法は、最初に大気にさらされたときにガラス上に形成される外皮の測定および予測可能な成長に依存しています。
- 問題は、外皮の成長が周囲温度、水蒸気圧、および火山ガラス自体の化学的性質の 3 つの要因に依存していることです。
- 吸水量の測定と分析の進歩の最近の改善は、いくつかの問題を解決することを約束します。
黒曜石ハイドレーションデートの仕組みとその理由
黒曜石は、その形成中に閉じ込められた水を含んでいます。自然な状態では、 厚い皮 水が最初に冷却されたときに大気中に拡散することによって形成されます。専門用語は「水和層」です。黒曜石の新鮮な表面を大気にさらすと、割れて黒曜石ができます。 石器 、より多くの水が吸収され、皮が再び成長し始めます。その新しい外皮は目に見え、高倍率 (40 ～ 80 倍) で測定できます。
先史時代の外皮は、曝露時間の長さによって、1 ミクロン (µm) 未満から 50 µm 以上までさまざまです。厚さを測定することで、特定のアーティファクトが別のアーティファクトよりも古いかどうかを簡単に判断できます ( 相対年齢 ）。黒曜石の特定の塊の水がガラスに拡散する速度がわかっている場合 (これは注意が必要な部分です)、OHD を使用して決定することができます。 絶対年齢 オブジェクトの。この関係は驚くほど単純です。Age = DX2、ここで、Age は年、D は定数、X は水和皮の厚さ (ミクロン) です。
定数の定義
黒曜石、外皮を示す天然の火山ガラス、ネバダ州ミネラル郡モンゴメリー パス。 ジョン・カンカロシ/オックスフォード・サイエンティフィック/ゲッティイメージズ
石器を作り、黒曜石とそれがどこで見つかるかを知っていた人なら誰でも、それを使用したことはほぼ間違いありません。ガラスとして、それは予測可能な方法で壊れ、非常に鋭いエッジを作成します.生の黒曜石から石器を作ると外皮が砕かれ、黒曜石時計のカウントが始まります。休憩後の外皮の成長の測定は、おそらくほとんどの研究室にすでに存在する機器で行うことができます.完璧ですね。
問題は、定数 (そこにある卑劣な D) が、外皮の成長速度に影響を与えることが知られている少なくとも 3 つの他の要因、つまり温度、水蒸気圧、およびガラスの化学的性質を組み合わせなければならないことです。
地域の気温は、地球上のすべての地域で、毎日、季節的に、そしてより長い時間スケールで変動します。考古学者はこれを認識し、年間平均気温、年間気温範囲、および日周気温範囲の関数として、水分補給に対する温度の影響を追跡および説明する実効水和温度 (EHT) モデルの作成を開始しました。学者は、地下の状態が地表の状態とは大きく異なると仮定して、埋もれたアーティファクトの温度を説明するために深度補正係数を追加することがありますが、その影響はまだあまり研究されていません.
水蒸気と化学
黒曜石のアーティファクトが発見された気候における水蒸気圧の変化の影響は、温度の影響ほど集中的に研究されていません。一般に、水蒸気は標高によって変化するため、通常、水蒸気はサイトまたは地域内で一定であると想定できます。しかし、OHD は次のような地域では厄介です。 アンデス 人々が黒曜石の工芸品を持ち込んだ南アメリカの山々 高度の大きな変化 、海面の沿岸地域から 4,000 メートル (12,000 フィート) 以上の高山まで。
説明するのがさらに難しいのは微分です ガラス化学 黒曜石で。一部の黒曜石は、まったく同じ堆積環境内であっても、他のものよりも速く水和します.あなたはできる ソースオブシディアン (つまり、黒曜石の一部が見つかった自然の露頭を特定します)、そのため、ソースの速度を測定し、それらを使用してソース固有の水和曲線を作成することで、その変動を修正できます。しかし、黒曜石内の水の量は、単一のソースからの黒曜石の結節内でも変化する可能性があるため、その含有量は年齢の推定に大きく影響する可能性があります.
水の構造研究
気候変動のキャリブレーションを調整する方法論は、21 世紀の新しい技術です。新しい方法は、二次イオン質量分析法 (SIMS) またはフーリエ変換赤外分光法を使用して、水和表面上の水素の深さプロファイルを批判的に評価します。黒曜石の水分含有量の内部構造は、周囲温度での水の拡散速度を制御する非常に影響力のある変数として特定されています。水分含有量のようなそのような構造は、認識されている採石場内で異なることもわかっています。
より正確な測定方法と相まって、この技術はOHDの信頼性を高め、局所的な気候条件、特に古温度体制の評価への窓を提供する可能性を秘めています。
黒曜石の歴史
黒曜石の 1960 年代以降、測定可能な外皮の成長率が認識されています。 1966 年、地質学者の Irving Friedman、Robert L. Smith、William D. Long は、最初の研究である、ニューメキシコ州のバレス山脈からの黒曜石の実験的水和の結果を発表しました。
その時以来、水蒸気、温度、およびガラス化学の認識された影響の大幅な進歩が行われ、変化の多くを特定して説明し、外皮を測定して拡散プロファイルを定義するためのより高い解像度の技術を作成し、新しい技術を発明して改善しました。 EFHのモデルと拡散のメカニズムに関する研究。その制限にもかかわらず、黒曜石の水和日は放射性炭素よりもはるかに安価であり、今日世界の多くの地域で標準的なデートの慣行となっています.
ソース
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