Introduktion
Radiocarbon-datering (RD) af en prøve reduceres til at måle 14C- og 13C-indholdet i den, indføre en korrektion af 14C-indholdet for fraktioneringen af carbonisotoper (beregnet ud fra 13C-indholdet) og beregning af radiocarbonalderen. Baseret på kalibreringskurven beregnes prøverens radiocarbonalder til kalenderen. Således bestemmes pålideligheden af radiocarbon-datering af pålideligheden ved beregning af prøverne på radiocarbonalderen og pålideligheden af kalibreringskurven. Den sidstnævnte parameter bestemmes af pålideligheden af radiocarbon- og kalenderalder for prøverne, som blev brugt til at konstruere kalibreringskurven og graden af dens korrespondance med 14C-variationerne i CO2-atmosfæren i det område, i hvilket de daterede prøver blev dannet.
Med pålideligheden af RD-resultater mener vi graden og arten af korrespondancen mellem den estimerede og faktiske alder på de daterede prøver. En direkte eksperimentel vurdering af pålideligheden af RD-resultater er grundlæggende umulig. Dette er et grundlæggende træk ved metoden. Således kan vurderingen af pålideligheden af RD-resultater kun udføres ved "indirekte" metoder. Men de disponible midler til en sådan vurdering er væsentligt begrænset. Vi kan kun navngive et værk, hvor en af de klassiske "indirekte" metoder til vurdering af RD's pålidelighed er relativt korrekt implementeret - de faktorer, der påvirker pålideligheden af datering, identificeres, de fejl, der er introduceret af dem, estimeres, og det samlede bidrag af faktorer til kalenderalderen for de daterede prøver findes. Der er en anden gruppe af klassiske "indirekte" metoder,baseret på analysen af "konvergens" af forskningsresultater. En af metoderne i denne gruppe i forhold til RD har vi fundet.
Metodebeskrivelse
Kalibreringskurven for RD blev beregnet under anvendelse af træprøver med en kendt alder og afspejler afhængigheden af radiocarbonalderen på kalenderen. Det har lokale maxima og minima, trin og relativt stejle sektioner. Det følger heraf, at med en ensartet fordeling af de daterede prøver langs kalenderalderens skala, vil deres distribution langs radiokarbonalderens skala være uensartet. Kalenderalderen for prøverne, på grundlag af hvilken kalibreringskurven blev beregnet, er jævnt fordelt - efter 10 år. Derfor kan vi ud fra kalibreringskurven beregne standarden for frekvenserne for prøvenes radiocarbonalder. Kalibreringskurven for RD og standarden for radiocarbonalderfrekvenserne for prøverne er vist i figur 1.
Figur: 1. Kalibreringskurve for radiocarbon-datering og frekvensstandarden for prøverne på radiocarbonalderen.
Standarden for frekvenserne for prøvenes radiocarbonalder beregnes for intervaller på 100 radiocarbonår. Den resulterende kurve er stærkt differentieret. Frekvenserne spænder fra 2 til 29. Der er forskellige højder og lavheder. Vi kan sammenligne standarden med frekvenserne for radiocarbonalderen for prøver af specifikke prøver for regioner, typer daterede materialer eller laboratorier opnået fra RD-databaser. Ideen bag denne sammenligning er enkel. Hvis pålideligheden af estimatet for prøvekoncentrationens alder og kalibreringskurven er tæt, bør de faktiske frekvenser og referencefrekvenser forventes at falde sammen. I dette tilfælde bestemmes sammenfaldsgraden af graden af overensstemmelse med den faktiske fordeling af kalenderalderen for prøveeksemplerne i skalaen fra kalenderårene til deres ensartede fordeling. Hvis der er signifikante frekvensmatches,så vil dette betyde, at pålideligheden af kalibreringskurven og radiocarbonalderen for prøverne af en bestemt prøve er forskellige. I nogle tilfælde af uoverensstemmelser er det desuden muligt at underbygge hypoteser om deres årsager.
Salgsfremmende video:
Effektiviteten af metoden vises på eksemplet med analysen af tre prøver af data fra RD, som vi kaldte "USA-Canada", "Europe" og "Northern China" Prøverne inkluderer datoer, der falder inden for intervallet 0-5999 BP år. Alle frekvenser for radiocarbonalderen for prøverne blev beregnet i et vindue på 100 VR år.
Prøve "USA-Canada"
USA-Canada-prøven blev samlet fra databasen på webstedet. Der er 22227 datoer i stikprøven: 15452 datoer i USA, 6561 datoer i Canada og 214 datoer i Rusland. Herunder: 1438 datoer for træprøver, 12675 - trækul, 2922 - knogler, 2655 - kalagenben.
Figur: 2. Prøve "USA-Canada". Sammenligning af aldersfrekvenserne for alle prøver i prøven med referencen.
Figur: 3. Prøve "USA-Canada". Sammenligning af højfrekvenskomponenten i aldersfrekvenserne for alle prøver i prøven med referencen
Figur 2 og 3 viser en sammenligning af aldersfrekvenser og deres højfrekvente komponent af alle prøver i prøven med standarden. Tre intervaller adskilles i henhold til graden af kvalitativ sammenfald af kurverne. I intervallet A (250-1400 BP år) er aftalen god, i intervallet B (4200-5950 BP år) er den tilfredsstillende. I intervallet B (1400-4200 BP år) ses ingen tilfældighed.
Figur 4 viser et eksempel på modellering af nøjagtigheden af radiocarbon-datering ved aldersfrekvenserne for alle prøver fra prøven fra USA og Canada i intervallet 250-1350 BP år. Modelfrekvenskurven er summen af den normaliserede lavfrekvenskomponent i aldersfrekvenserne for alle prøver i prøven og de normaliserede referencefrekvenser. Der blev opnået en tilfredsstillende aftale mellem modellen og de faktiske data, forudsat at 9,2% af datoerne har en nøjagtighed, der var omtrent lig med nøjagtigheden af kalibreringskurven. Lavfrekvenskomponenten i modellen blev beregnet ved gennemsnit af frekvenserne i prøvenes alder over 5 point (vindue på 500 år). Baseret på dette kan det groft antages, at nøjagtigheden af de resterende 90,8% af prøvedatoer ikke overstiger plus / minus de første hundreder af år. Da vi ikke har et kriterium for at skelne fra hele datosættetsom har en nøjagtighed, der er tilnærmelsesvis lig med nøjagtigheden af kalibreringskurven, kan sidstnævnte værdi tages som den faktiske nøjagtighed af RD for en bestemt prøve i et bestemt tidsinterval.
Figur: 4. Prøve "USA-Canada". Et eksempel på modellering af nøjagtigheden af radiocarbon-datering baseret på aldersfrekvenserne for alle prøver i området 250-1350 BP.
Dateringsfrekvenserne af kul falder sammen kvalitativt med referencefrekvenserne praktisk talt over hele analyseintervallet (figur 5). Træets datoer i intervallet 50-3050 BP år forskydes med 100 BP år i retning af faldende radiocarbonalder.
Figur: 5. Prøve "USA-Canada". Sammenligning af frekvenserne i alderen på træ- og trækulprøver med standarden.
Figur: 6. Prøve "USA-Canada". Sammenligning af aldersfrekvenserne af knogler og kalagenprøver med referencen.
Ben-dateringsfrekvenser svarer fuldstændigt til kalagen-dateringsfrekvenserne (figur 6), men de forskydes i forhold til referencefrekvenserne i forskellige tidsintervaller med 0-300 BP år i retning af stigende radiocarbonalder.
Figur 7 viser en sammenligning af de faktiske samlede frekvenser for datering af træ, trækul, knogler og kalagen og frekvenser korrigeret for forskydninger i forhold til standarden. De korrigerede frekvenser matcher bedre referencefrekvenserne.
Figur: 7. Prøve "USA-Canada". Sammenligning af de faktiske samlede frekvenser i alderen for prøver af træ, trækul, knogler, kalagen og frekvenser korrigeret for skift med hensyn til standarden.
Prøve "Europa"
Europa-prøven blev samlet ud fra radiocarbon-datingsdata, der blev offentliggjort i tidsskriftet Archaeometry. Prøven inkluderer kun de datoer, for hvilke indholdet i prøve 13C vises. Prøven karakteriserer hele Europa. "Tyngdepunktet" for prøven er i England. Der er kun 1168 datoer i prøven. Herunder: 83 datoer for træprøver, 267 - trækul, 216 - dyreknogler, 398 - menneskelige knogler, 26 - uidentificerede knogler, 133 - frø, 45 - planterester.
Figur: 8. Prøve "Europa". Sammenligning af aldersfrekvenserne for alle prøver i prøven med referencen.
Figur 8 viser en sammenligning af dateringsfrekvenserne for alle prøver i prøven med referencen. I henhold til graden af kvalitativ sammenfald af kurverne skelnes der 5 intervaller. I intervallerne A (50-700 VR år), B (1600-2800 VR år) og D (5300-5950 VR år) er aftalen tilfredsstillende. I intervallerne B (700-1600 VR år) og D (2800-5300 VR år) falder kurvernes form ikke sammen. Det skal bemærkes, at disse intervaller er kendetegnet ved høje dateringsfrekvenser. Frekvensændringerne i alderen på træ- og kulprøver i forhold til hinanden og standarden med plus / minus 100 BP år ses (figur 9). Frekvenserne for alderen på dyre knogleprøver (figur 10) er sammenfaldende med standarden kun i intervallet A (50-1100 BP år).
Figur: 9. Prøve "Europa". Sammenligning af frekvenserne i alderen på træ- og trækulprøver med standarden.
Figur: 10. Prøve "Europa". Sammenligning af frekvenserne i alderen på dyre knogleprøver med standarden.
Prøve "Nordkina"
Nordkinesisk prøve blev udarbejdet fra databasen på webstedet. Prøven inkluderer alle datoer for arkæologiske steder i det nordvestlige (Xinjiang Uygur autonome region) og det nordøstlige Kina (Heilongjiang, Jilin, Liaoning provinser og det indre Mongoliet autonome region) opnået i Beijing laboratorier. I alt 601 datoer. Herunder: 169 træprøver, 234 - trækul, 137 - planterester (frø, halm, rør, rådne træ, bark). De resterende prøver er repræsenteret af dyre- og menneskeben, hud, uld og skaller.
Figur: 11. Prøve "Nordkina". Sammenligning af frekvenserne i alderen for alle prøver af prøven og planten forbliver med standarden.
Figur 11 viser en sammenligning af aldersfrekvenserne for alle prøver fra Nordkinesisk prøve og planterester med referencen. Kvalitativt observeres sammenfaldet af kurvernes former kun i intervallet A (1200-2000 BP år). Frekvenserne for alderen på træ- og trækulprøver svarer kun til hinanden i intervallet 2800-4200 år og svarer ikke til standarden (figur 12). Efter en forskydning i frekvenserne i alderen på træ og kul med minus 100 BP år, blev der opnået en tilfredsstillende aftale mellem deres sum og referencekurven (figur 13).
Figur: 12. Prøve "Nordkina". Sammenligning af frekvenserne i alderen på træ- og trækulprøver med standarden.
Figur: 13. Prøve "Nordkina". Sammenligning af aldersfrekvenser (reduceret med 100 år) af træ- og trækulprøver med standarden.
Evaluering af pålideligheden af kalibreringskurven
Fra uoverensstemmelsen mellem referencefrekvenserne og de faktiske frekvenser for radiocarbonalderen for en bestemt prøve i et bestemt interval af radiocarbonårene følger det, at pålideligheden er lav inden for intervallet af radiocarbonalderen for prøven og / eller kalibreringskurven. Ved at analysere et tilstrækkeligt stort antal prøver er det muligt statistisk at identificere "mistænkelige" intervaller i kalibreringskurven. Ved hjælp af analysen af tre prøver som eksempel kan et sådant interval benævnes - ca. 1700-1900 VR år (figur 3, interval B1; figur 8, interval B1). Det kan antages, at inden for dette interval er det kalibreringskurven, der har en lav pålidelighed.
konklusioner
Baseret på resultaterne af analysen af tre prøver af prøvernes radiocarbonalder ved vores foreslåede metode, kan der drages metodologiske og praktiske konklusioner.
Metodologiske konklusioner
Metoden til vurdering af pålideligheden af resultaterne af radiocarbon-datering, baseret på sammenligning af referencefrekvensen for radiocarbonalderen med frekvenserne for radiocarbonalderen for prøver fra prøver fra RD-databaserne, er enkel, uafhængig og yderst effektiv. For at anvende metoden er det ikke påkrævet at involvere priori-data for RD. Baseret på det er det muligt:
- fordeling i frekvenserne for radiocarbonalderen for prøver af specifikke prøver, tidsintervaller og deres placering i henhold til graden af overensstemmelse med referencefrekvenserne;
- vurdering af nøjagtigheden ved bestemmelse af prøverne med hensyn til kulbrinte på basis af modellering;
- identifikation af systemiske skift i alderen for prøver af forskellige materialer;
- identifikation af områder på kalibreringskurven, der er kendetegnet ved relativt lav pålidelighed.
Ved anvendelse af metoden kan klassiske procedurer til statistisk behandling af dataarray anvendes.
Praktiske konklusioner
Radiocarbon-datering er generelt ret brugbar. To spørgsmål forbliver åbne - den objektive pålidelighed af datering og påvirkning af subjektive faktorer på dateresultaterne. Fejlen ved bestemmelse af radiocarbonalderen for prøverne fra prøven USA-Canada baseret på simuleringsresultaterne i intervallet 250-1350 BP år er plus / minus de første hundreder af år. I andre intervaller er dateringsfejlen højere end i intervallet 250-1350 BP år. Datoerne for forskellige materialer forskydes i forhold til hinanden med op til 300 BP år, hvilket også giver en fejl på plus / minus de første hundreder af år. Fejlene ved bestemmelse af radiocarbonalderen for prøverne fra prøverne fra Europa og Nordkina svarer omtrent til fejlene i Canada-prøven. I intervallet 1700-1900 VR år kan kalibreringskurven have lav selvtillid.