考古年代测定:地层学和系列化

考古学家使用许多不同的技术来确定特定的人工制品、遗址或遗址的一部分的年代。考古学家使用的两大类测年或计时技术称为相对测年和绝对测年。...

考古学家使用许多不同的技术来确定特定的人工制品、遗址或遗址的一部分的年代。考古学家使用的两大类测年或计时技术称为相对测年和绝对测年。

Gravestones in an old Massachusetts cemetery, with iconography studied by Deetz and Dethlefsen
  • 相对年代测定确定了文物或遗址的年龄,与其他文物或遗址的年龄相同,但不产生精确的日期。
  • 绝对年代测定法是一种为物品和职业确定具体年代的方法,直到20世纪才开始用于考古学。

地层学与叠加定律

地层学是考古学家用来确定年代的最古老的相对年代方法。地层学是建立在叠加定律的基础上的——就像层饼一样,最底层必须先形成。

换句话说,在遗址上层发现的文物比在下层发现的文物沉积得更晚。对遗址进行交叉定年,将一个地点的地质地层与另一个地点的地质地层进行比较,并以此方式推断相对年龄,仍然是当今使用的一种重要定年策略,主要是当遗址太老,绝对日期没有多大意义时。

与地层学规则(或叠加定律)最相关的学者可能是地质学家查尔斯·莱尔。地层学的基础在今天看来相当直观,但它的应用对于考古学理论来说,却不亚于惊天动地。例如,JJA Worsae利用这一法律来证明三岁制。

系列化

另一方面,系列化是一种天才之举。系列化(或序列定年)最早使用,很可能是由考古学家威廉·弗林德斯·佩特里爵士在1899年发明的,它基于人工制品随时间变化的思想。就像凯迪拉克的尾鳍一样,人工制品的风格和特征会随着时间的推移而改变,开始流行,然后逐渐流行。

通常,序列化是以图形方式操作的。系列化的标准图形结果是一系列“战列舰曲线”,这些曲线是表示在垂直轴上绘制的百分比的水平条。绘制几条曲线可以让考古学家为整个遗址或一组遗址建立一个相对的年代表。

有关系列化工作原理的详细信息,请参见系列化:逐步说明。系列化被认为是统计学在考古学中的首次应用。这肯定不是最后一次。

最著名的系列化研究可能是Deetz和Dethlefsen的研究死亡之头、小天使、瓮和柳树,研究新英格兰墓地墓碑上的变化风格。该方法仍然是墓地研究的标准。

绝对年代测定是考古学家的一项突破,它能够将一个特定的年代标注在一件物品或一组物品上。直到20世纪,随着它的多重发展,只有相对的日期才能有把握地确定。自世纪之交以来,人们发现了几种测量经过时间的方法。

年代标记

第一种也是最简单的绝对年代测定方法是使用刻有日期的物体,如硬币或与历史事件或文件相关的物体。例如,由于每个罗马皇帝在其王国时期的货币上都有自己的头像,并且皇帝王国的日期可以从历史记录中得知,因此可以通过识别所描绘的皇帝来识别货币的铸造日期。考古学的许多最初努力都源于历史文献——例如,Schliemann寻找荷马的特洛伊城,Layard寻找圣经中的尼尼微人——在特定地点的背景下,一件与该地点有明显联系并印有日期或其他识别线索的物品非常有用。

但肯定有缺点。在单一地点或社会背景之外,硬币的日期是无用的。而且,在我们过去的某些时期之外,根本没有按时间顺序确定年代的物体,也没有必要的历史深度和细节来帮助按时间顺序确定文明的年代。没有这些,考古学家对各个社会的时代一无所知。直到树木年代学的发明。

树木年轮与树木年代学

天文学家安德鲁·埃利科特·道格拉斯(Andrew Ellicott Douglass)首先在美国西南部发明了利用树木年轮数据确定年代的树木年轮学。1901年,道格拉斯开始研究树木年轮生长作为太阳周期的指标。道格拉斯相信太阳耀斑会影响气候,因此一棵树在一年内可能获得的生长量。他的研究最终证明树木年轮宽度随年降雨量而变化。不仅如此,它还因区域而异,因此特定物种和区域内的所有树木在雨季和旱年都会表现出相同的相对生长。然后,每棵树都包含其寿命长度的降雨记录,以密度、微量元素含量、稳定同位素组成和年轮宽度表示。

道格拉斯利用当地的松树,建立了一个450年的树木年轮变异记录。克拉克·威斯勒(Clark Wissler)是一位研究西南部土著群体的人类学家,他认识到了这种年代测定的潜力,并从普埃布罗遗址带来了道格拉斯亚化石木材。

不幸的是,普韦布洛斯的木材不符合道格拉斯的记录,在接下来的12年里,他们徒劳地寻找一个连接环的模式,建立了第二个585年的史前序列。1929年,他们在亚利桑那州的Show Low附近发现了一块烧焦的原木,它连接了这两种模式。现在可以为美国西南部的考古遗址指定一个超过1000年的日历日期。

利用树木年代学确定历法速率是一个将已知的光环和暗环模式与道格拉斯及其继任者记录的模式相匹配的问题。树木年代学在美国西南部扩展到公元前322年,在记录中增加了越来越古老的考古样本。欧洲和爱琴海有树木年代学记录,国际树木年轮数据库有来自21个不同国家的贡献。

树木年代学的主要缺点是它依赖于具有年轮的相对长寿的植被的存在。其次,年降雨量是一个区域性气候事件,因此西南部的树木年轮日期在世界其他地区没有用处。

将放射性碳年代测定的发明称为一场革命当然并不夸张。它最终提供了第一个可以在全世界应用的通用计时刻度。由Willard Libby和他的学生和同事James R. Arnold和Ernest C. Anderson在20世纪40年代发明的,放射性碳年代测定是曼哈顿项目的产物,并且是在芝加哥大学冶金实验室开发的。

从本质上讲,放射性碳年代测定是以生物中碳14的含量作为测量标准。所有生物的碳14含量与大气中的碳14含量保持平衡,直至死亡。当一个有机体死亡时,其中可用的C14量开始以5730年的半衰期衰减;i、 例如,生物体中1/2的C14需要5730年才能腐烂。将死亡生物体中的C14含量与大气中的可用水平进行比较,可以估算出该生物体的死亡时间。因此,例如,如果一棵树被用作结构的支撑物,那么可以使用该树停止活动的日期(即被砍伐的日期)来确定建筑的施工日期。

可用于放射性碳年代测定的生物包括木炭、木材、海洋贝壳、人类或动物骨骼、鹿角、泥炭;事实上,在其生命周期中含有碳的大部分物质都可以使用,前提是它们被保存在考古记录中。最远的背面C14可以使用约10个半衰期,或57000年;最新的、相对可靠的数据结束于工业革命,当时人类忙于破坏大气中自然数量的碳。进一步的限制,如现代环境污染的普遍性,要求在不同的相关样本上采集多个日期(称为一套),以允许估计的日期范围。更多信息请参见放射性碳年代测定的主要文章。

校准:调整摆动

自利比和他的同事发明放射性碳年代测定技术以来的几十年里,对该技术的改进和校准既改善了该技术,也暴露了其弱点。可以通过查看树木年轮数据来完成日期校准,该年轮的C14含量与特定样本中的相同,从而提供样本的已知日期。这类调查已经确定了数据曲线中的波动,例如在美国的古代时期结束时,大气C14波动,增加了校准的复杂性。校准曲线方面的重要研究人员包括贝尔法斯特女王大学计时中心的Paula Reimer和Gerry McCormac。

在利比·阿诺德·安德森(Libby Arnold Anderson)在芝加哥工作后的第一个十年里,对C14测年法进行了第一次修改。原始C14测年方法的一个局限性是它测量当前的放射性排放;加速器质谱测定法对原子本身进行计数,使样品尺寸比传统的C14样品小1000倍。

尽管C14断代法既不是第一个也不是最后一个绝对断代法,但它显然是最具革命性的断代方法,有人说它帮助考古学领域迎来了一个新的科学时期。

自从1949年发现放射性碳年代测定法以来,科学已经跃升到使用原子行为来测定物体年代的概念上,并创造了大量的新方法。下面是对许多新方法中的一些方法的简要描述:单击链接了解更多信息。

钾氩

钾氩定年法与放射性碳定年法一样,依赖于测量放射性排放。钾氩法测定火山物质的年代,对5万至20亿年前的遗址很有用。它最初是在奥杜瓦峡谷使用的。最近的一项修改是最近在庞贝城使用的氩-氩定年法。

裂变径迹测年

裂变径迹测年法是由三位美国物理学家在20世纪60年代中期发明的,他们注意到微米大小的损伤径迹是在含有微量铀的矿物和玻璃中产生的。这些痕迹以固定的速度积累,适合于2万到20亿年前的日期。(这一描述来自莱斯大学地质年代学研究室。)裂变径迹测年法在周口店使用。一种更敏感的裂变径迹测年方法叫做阿尔法反冲。

黑曜石水合作用

黑曜石水合作用利用火山玻璃上的外皮生长速度来确定日期;在新的断裂后,覆盖新断裂的外皮以恒定速率生长。约会的限制是身体上的;要制造出一个可检测的外壳需要几个世纪,而超过50微米的外壳往往会破碎。新西兰奥克兰大学黑曜岩水合实验室详细描述了这一方法。黑曜石水合作用经常用于中美洲遗址,如Copan。

热释光定年

热释光(称为TL)测年法是1960年左右由物理学家发明的,它的基础是所有矿物中的电子在受热后都会发光。它适用于大约300至100000年前,是测定陶瓷容器年代的天然材料。TL日期最近成为关于确定澳大利亚第一次人类殖民时期的争议焦点。还有其他几种形式的发光测年<同样,但它们至今没有TL那么频繁地被使用;有关更多信息,请参见发光测年页面。

古地磁

古地磁和古地磁年代测定技术依赖于地球磁场随时间变化的事实。最初的数据库是由对行星两极运动感兴趣的地质学家创建的,考古学家在20世纪60年代首次使用这些数据库。Jeffrey Eighmy在科罗拉多州立大学的考古计量实验室提供了该方法的细节及其在美国西南部的具体应用。

氧化碳比

该方法是一种化学程序,使用动力系统公式来确定环境背景的影响(系统理论),由道格拉斯·弗里克和考古咨询团队开发。OCR最近已用于Watson制动器的制造。

消旋定年

外消旋定年法是一种通过测量碳蛋白氨基酸的衰变率来确定一次活的有机组织的日期的方法。所有生物都有蛋白质;蛋白质是由氨基酸组成的。除了一种氨基酸(甘氨酸)之外,所有这些氨基酸都有两种不同的手性形式(彼此的镜像)。生物体存活时,其蛋白质仅由“左旋”(laevo,或L)氨基酸组成,但一旦生物体死亡,左旋氨基酸会慢慢转变为右旋(右旋或D)氨基酸。一旦形成,D氨基酸本身就以同样的速度缓慢地转变为L形式。简言之,外消旋定年法使用这种化学反应的速度来估计生物体死亡后经过的时间长度。有关更多详细信息,请参阅外消旋化日期测定

消旋作用可用于测定5000年至1000000年之间的物体的年代,最近还用于测定帕克菲尔德沉积物的年代,这是欧洲西北部人类居住的最早记录。

在本系列中,我们讨论了考古学家用来确定其遗址占用日期的各种方法。正如你所读到的,有几种不同的方法来确定网站年表,它们都有各自的用途。然而,他们都有一个共同点,那就是他们不能独立自主。

我们讨论过的每一种方法,以及我们没有讨论过的每一种方法,都可能出于某种原因提供错误的日期。

  • 放射性碳样品很容易被啮齿动物的洞穴或在采集过程中污染。
  • 热释光日期可能会在占领结束后很长一段时间内因偶然加热而延迟。
  • 现场地层学可能受到地震的干扰,或者与职业无关的人类或动物挖掘会干扰沉积物。
  • 系列化也可能由于某种原因而出现偏差。例如,在我们的样本中,我们使用78 rpm记录的优势作为垃圾场相对年龄的指标。比如说,一位加利福尼亚人在1993年的地震中丢失了她整个1930年代的爵士乐收藏品,这些碎片最终被填埋在1985年开放的垃圾填埋场。心碎,是的;垃圾填埋场的准确日期,no。
  • 如果居住者使用残余木材在火灾中燃烧或建造房屋,则树木年代学得出的数据可能会产生误导。
  • 黑曜石水合作用计数在新的休息后开始;如果文物在占领后被破坏,获得的日期可能不正确。
  • 即使是按时间顺序排列的标记也可能具有欺骗性。收藏是人类的一种特质;在伊利诺伊州的皮奥里亚发现了一枚罗马硬币,这座农场式的房子被烧成了平地,这可能并不意味着这座房子是凯撒·奥古斯都统治时期建造的。

解决与语境的冲突

那么考古学家如何解决这些问题呢?有四种方式:上下文、上下文、上下文和交叉约会。自20世纪70年代早期迈克尔·希弗(Michael Schiffer)的工作以来,考古学家逐渐认识到理解遗址环境的关键意义。对遗址形成过程的研究,理解了今天你所看到的创建遗址的过程,教会了我们一些惊人的事情。从上图可以看出,这是我们研究的一个非常关键的方面。但这是另一个特点。

其次,永远不要依赖一种约会方法。如果可能的话,考古学家会记下几个日期,然后用另一种形式的日期交叉核对。这可能只是将一组放射性碳日期与收集到的人工制品的日期进行比较,或者使用TL日期来确认钾氩读数。

我们相信,可以肯定地说,绝对约会方法的出现彻底改变了我们的职业,使我们的职业从对古典历史的浪漫沉思转向对人类行为的科学研究。

  • 发表于 2021-09-16 06:32
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  • 分类:历史

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