Uvod
Davanje ugljikovodika (RD) uzorka svodi se na mjerenje sadržaja 14C i 13C u njemu, uvodeći korekciju sadržaja 14C frakcioniranjem izotopa ugljika (izračunato iz sadržaja 13C) i izračunavanjem starosti ugljikovodika. Na osnovu kalibracijske krivulje, starost ugljikovodika uzorka preračunana je u kalendar. Dakle, pouzdanost datiranja radiokarbona određuje se pouzdanošću izračunavanja starosti ugljikovodika uzoraka i pouzdanošću kalibracijske krivulje. Potonji parametar određen je pouzdanošću radiokarbonske i kalendarske dobi uzoraka koji su korišteni za konstrukciju kalibracijske krivulje i stupnja njezine podudaranja s 14C varijacijama u atmosferi CO2 regije u kojoj su formirani datirani uzorci.
Pod pouzdanjem rezultata RD-a podrazumijevamo stupanj i prirodu podudaranja između procijenjene i stvarne dobi datiranih uzoraka. Izravna eksperimentalna procjena pouzdanosti rezultata RD-a u osnovi je nemoguća. Ovo je temeljna značajka metode. Stoga se procjena pouzdanosti rezultata istraživanja može izvesti samo „neizravnim“metodama. No raspoloživa sredstva za takvu procjenu značajno su ograničena. Možemo imenovati samo jedan rad u kojem je jedna od klasičnih „neizravnih“metoda procjene pouzdanosti RD relativno ispravno implementirana - identificirani su čimbenici koji utječu na pouzdanost datiranja, procjenjuju se pogreške koje uvode te procjenjuje ukupni doprinos faktora kalendarskoj dobi datiranih uzoraka. Postoji još jedna skupina klasičnih "neizravnih" metoda,na temelju analize "konvergencije" rezultata istraživanja. Jednu od metoda ove skupine, u odnosu na RD, pronašli smo.
Opis metode
Kalibracijska krivulja RD izračunata je korištenjem uzoraka drva poznate starosti i odražava ovisnost starosti ugljikovodika o kalendaru. Ima lokalne maksime i minimume, stepenice i relativno strme dijelove. Iz toga proizlazi da će, jednoličnom raspodjelom datiranih uzoraka duž kalendarske skale, njihova raspodjela duž dobne ljestvice ugljikovodika biti neujednačena. Kalendarska dob uzoraka na temelju koje je izračunata kalibracijska krivulja ravnomjerno je raspoređena - nakon 10 godina. Prema tome, iz kalibracijske krivulje možemo izračunati standard za frekvencije radiokarbonske dobi uzoraka. Kalibracijska krivulja za RD i standard za frekvenciju s ugljikovodikom uzoraka prikazana je na slici 1.
Lik: 1. Kalibracijska krivulja datiranja radiokarbona i norma frekvencija radiokarbonske dobi uzoraka.
Norma za frekvencije radiokarbonske dobi uzoraka izračunava se za intervale od 100 radiokarbonskih godina. Rezultirajuća krivulja je visoko diferencirana. Frekvencije se kreću od 2 do 29. Postoje izraziti vrhovi i padovi. Standard možemo usporediti s frekvencijama radiokarbonske dobi uzoraka specifičnih uzoraka za regije, tipovima datiranih materijala ili laboratorija dobivenim iz RD baza podataka. Ideja koja stoji iza ove usporedbe je jednostavna. Ako su pouzdanost procjene starosti ugljikovodika uzorka i kalibracijske krivulje blizu, tada treba očekivati da se stvarne i referentne frekvencije podudaraju. U ovom slučaju, stupanj podudarnosti bit će određen stupnjem sukladnosti stvarne raspodjele kalendarske dobi uzorka uzoraka na ljestvici kalendarskih godina njihovoj ujednačenoj raspodjeli. Ako postoje značajne neusklađenosti učestalosti,tada će to značiti da se pouzdanost kalibracijske krivulje i starost ugljikovodika uzoraka određenog uzorka razlikuju. Štoviše, za neke slučajeve neslaganja moguće je potkrijepiti hipoteze o njihovim uzrocima.
Promotivni video:
Učinkovitost metode prikazana je na primjeru analize tri uzorka podataka iz RD-a, koje smo nazvali „SAD-Kanada“, „Europa“i „Sjeverna Kina“. Uzorci uključuju datume koji spadaju u interval 0-5999 godina BP. Sve frekvencije radiokarbonske dobi uzoraka izračunate su u prozoru od 100 VR godina.
Uzorak "SAD-Kanada"
Uzorak SAD-Kanada sastavljen je iz baze podataka na web mjestu. U uzorku ima 22227 datuma: 15452 datum u SAD-u, 6561 datum u Kanadi i 214 datuma u Rusiji. Uključujući: 1438 datuma uzoraka drva, 12675 - drveni ugljen, 2922 - kosti, 2655 - kalagenske kosti.
Lik: 2. Uzorak "SAD-Kanada". Usporedba dobnih frekvencija svih uzoraka u uzorku s referentnom.
Lik: 3. Uzorak "SAD-Kanada". Usporedba visokofrekventne komponente dobnih frekvencija svih uzoraka u uzorku s referencom.
Slike 2 i 3 prikazuju usporedbu frekvencija dobi i njihove visokofrekventne komponente svih uzoraka u uzorku sa standardom. Razlikuju se tri intervala prema stupnju kvalitativne podudarnosti krivulja. U intervalu A (250-1400 godina BP) sporazum je dobar, u intervalu B (4200-5950 godina BP) zadovoljavajući. U intervalu B (1400-4200 BP), nije uočena slučajnost.
Na slici 4. prikazan je primjer modeliranja točnosti datiranja ugljikovodika u dobnim frekvencijama svih uzoraka iz uzorka SAD-Kanada u intervalu od 250-1350 BP godina. Krivulja frekvencije modela je zbroj normaliziranih niskofrekventnih komponenti dobnih frekvencija svih uzoraka u uzorku i normaliziranih referentnih frekvencija. Zadovoljavajući dogovor između modela i stvarnih podataka dobiven je pod uvjetom da 9,2% datuma ima točnost koja je približno jednaka točnosti kalibracijske krivulje. Niskofrekventna komponenta modela izračunata je prosjekom frekvencija starosti uzorka preko 5 bodova (prozor od 500 godina). Na temelju toga, otprilike se može pretpostaviti da točnost preostalih 90,8% datuma uzoraka ne prelazi plus / minus prvih stotina godina. Budući da nemamo kriterija za razlikovanje od čitavog mnoštva upoznavanjakoje imaju točnost približno jednaku točnosti kalibracijske krivulje, zadnja vrijednost može se uzeti kao stvarna točnost RD određenog uzorka u određenom vremenskom intervalu.
Lik: 4. Uzorak "SAD-Kanada". Primjer modeliranja točnosti datiranja radiokarbona na temelju dobnih frekvencija svih uzoraka u rasponu od 250-1350 BP.
Frekvencije datiranja ugljena kvalitativno se podudaraju s referentnim frekvencijama praktički tijekom cijelog intervala analize (slika 5). Datumi stabla u rasponu od 50-3050 BP godina pomiču se za 100 BP godina u smjeru opadanja starosti ugljikovodika.
Lik: 5. Uzorak "SAD-Kanada". Usporedba frekvencija dobi uzoraka drva i drvenog ugljena sa standardom.
Lik: 6. Uzorak "SAD-Kanada". Usporedba dobne učestalosti uzoraka kostiju i kalagena s referentnom.
Frekvencije datiranja kostiju potpuno su u skladu s frekvencijama datiranja kalagena (Slika 6), međutim, pomiču se u odnosu na referentne frekvencije u različitim vremenskim intervalima za 0-300 BP godina u smjeru povećanja starosti ugljikovodika.
Slika 7 prikazuje usporedbu stvarnih ukupnih frekvencija datiranja drva, drvenog ugljena, kostiju i kalagena i učestalosti ispravljenih za pomake u odnosu na normu. Ispravljene frekvencije bolje odgovaraju referentnim frekvencijama.
Lik: 7. Uzorak "SAD-Kanada". Usporedba stvarnih ukupnih frekvencija starosti uzoraka drva, drvenog ugljena, kostiju, kalagena i učestalosti ispravljenih za pomake u odnosu na normu.
Uzorak "Europa"
Uzorak Europe sastavljen je iz podataka o datiranju radiokarbona objavljenim u časopisu Archaeometry. Uzorak uključuje samo one datume za koje je prikazan sadržaj u uzorku 13C. Uzorak karakterizira cijela Europa. "Težište" uzorka je u Velikoj Britaniji. U uzorku ima samo 1168 datuma. Uključujući: 83 datuma uzoraka drva, 267 - ugljen, 216 - životinjske kosti, 398 - ljudske kosti, 26 - neidentificirane kosti, 133 - sjeme, 45 - biljni ostaci.
Lik: 8. Uzorak „Europa“. Usporedba dobnih frekvencija svih uzoraka u uzorku s referentnom.
Slika 8 prikazuje usporedbu frekvencija datiranja svih uzoraka u uzorku s referentnom. Prema stupnju kvalitativne podudarnosti krivulja razlikuje se 5 intervala. U intervalima A (50–700 VR godina), B (1600–2800 VR godina) i D (5300–5950 VR godina), sporazum je zadovoljavajući. U intervalima B (700-1600 VR godina) i D (2800-5300 VR godina), oblici krivulja se ne podudaraju. Treba imati na umu da su ovi intervali karakteristični za visoke frekvencije datiranja. Vidljivi su frekvencijski pomaci starosti uzoraka drva i drvenog ugljena u odnosu na jedan drugi i standard sa plus / minus 100 BP godina (Slika 9). Učestalost starosti uzoraka životinjskih kostiju (Slika 10) podudara se sa standardom samo u intervalu A (50-1100 BP godina).
Lik: 9. Uzorak „Europa“. Usporedba frekvencija dobi uzoraka drva i drvenog ugljena sa standardom.
Lik: 10. Uzorak „Europa“. Usporedba frekvencija dobi uzoraka životinjskih kostiju sa standardom.
Uzorak "Sjeverna Kina"
Uzorak za Sjevernu Kinu sastavljen je iz baze podataka na web mjestu. Uzorak uključuje sve datume arheoloških nalazišta u sjeverozapadnoj (autonomna regija Xinjiang Uygur) i sjeveroistočnoj Kini (provincije Heilongjiang, Jilin, Liaoning i autonomna regija Mongolija) dobivenim u laboratorijama u Pekingu. Ukupno 601 datum. Uključujući: 169 uzoraka drva, 234 - drveni ugljen, 137 - biljni ostaci (sjeme, slama, trska, trulo drvo, kora). Preostali uzorci predstavljeni su životinjskim i ljudskim kostima, kožom, vunom i školjkama.
Lik: 11. Uzorak „Sjeverna Kina“. Usporedba frekvencija starosti svih uzoraka uzorka i biljaka ostaje sa standardom.
Na slici 11. prikazana je usporedba dobnih frekvencija svih uzoraka s uzorka iz Sjeverne Kine i biljnih ostataka s referentnom. Kvalitativno, podudaranje oblika krivulja se opaža samo u intervalu A (1200-2000 godina BP). Učestalosti starosti uzoraka drva i drvenog ugljena odgovaraju međusobno samo u intervalu 2800-4200 godina i ne odgovaraju normi (slika 12). Nakon pomicanja frekvencija starosti drva i ugljena za minus 100 BP godina, dobiven je zadovoljavajući međusobni odnos između njihove vrijednosti i referentne krivulje (Slika 13).
Lik: 12. Uzorak „Sjeverna Kina“. Usporedba frekvencija dobi uzoraka drva i drvenog ugljena sa standardom.
Lik: 13. Uzorak „Sjeverna Kina“. Usporedba dobnih frekvencija (smanjenih za 100 godina) uzoraka drva i drvenog ugljena sa standardom.
Procjena pouzdanosti kalibracijske krivulje
Iz odstupanja između referentnih frekvencija i stvarnih frekvencija starosti ugljikovodika određenog uzorka u određenom intervalu radiokarbonskih godina, proizlazi da pouzdanost nije visoka unutar intervala radiokarbonske dobi uzorka i / ili kalibracijske krivulje. Analizom dovoljno velikog broja uzoraka moguće je statistički identificirati „sumnjive“intervale kalibracijske krivulje. Koristeći analizu tri uzorka kao primjer, može se imenovati jedan takav interval - otprilike 1700-1900 VR godina (slika 3, interval B1; slika 8, interval B1). Može se pretpostaviti da unutar ovog intervala niska pouzdanost ima kalibracijska krivulja.
zaključci
Na temelju rezultata analize triju uzoraka ugljikovodika uzoraka predloženom metodom mogu se izvući metodološki i praktični zaključci.
Metodološki zaključci
Metoda za procjenu pouzdanosti rezultata datiranja radiokarbona koja se temelji na usporedbi referentne frekvencije radiokarbonske dobi s frekvencijama radiokarbonske dobi uzoraka iz baza podataka RD, jednostavna je, neovisna i vrlo učinkovita. Za primjenu metode nije potrebno uključiti a priori podatke za RD. Na temelju njega moguće je:
- raspoređivanje u frekvencijama radiokarbonske dobi uzoraka određenih uzoraka, vremenskih intervala i njihovo rangiranje prema stupnju usklađenosti s referentnim frekvencijama;
- procjena točnosti određivanja starosti ugljikovodika uzoraka na temelju modeliranja;
- prepoznavanje sistemskih pomaka u dobi uzoraka raznih materijala;
- identifikacija područja na kalibracijskoj krivulji koju karakterizira relativno niska pouzdanost.
Pri primjeni metode mogu se koristiti klasični postupci za statističku obradu nizova podataka.
Praktični zaključci
Radiokarbonsko datiranje općenito je prilično izvedivo. Ostaju otvorena dva pitanja - objektivna pouzdanost datiranja i utjecaj subjektivnih čimbenika na rezultate datiranja. Pogreška u određivanju radiokarbonske dobi uzoraka uzorka "SAD-Kanada" na temelju rezultata modeliranja u intervalu od 250-1350 BP godina je plus / minus prvih stotina godina. U ostalim intervalima greška datiranja veća je nego u intervalu 250-1350 BP godina. Datumi raznih materijala pomiču se međusobno u odnosu na 300 godina BP-a, što također daje grešku plus / minus prvih stotina godina. Pogreške u određivanju ugljikovodične dobi uzoraka iz uzoraka Europe i Sjeverne Kine otprilike odgovaraju pogreškama kanadskog uzorka. U rasponu od 1700-1900 VR godina, krivulja kalibracije može imati nisku pouzdanost.