DATOWANIE BEZWZGLĘDNE
Mimo wielkiej użyteczności metod datowania względnego, ostatecznym celem archeologów jest poznanie rzeczywistego wieku zabytków, stanowisk i artefaktów- wieku określonego w latach astronomicznych. Aby do tego dojść, potrzebne są metody datowania bezwzględnego. Omówię je za chwilę, zaczynając od sposobów tradycyjnych, kończąc zaś na nowoczesnych technikach naukowych.
KALENDARZE I CHRONOLOGIE HISTORYCZNE
Przy datowaniu historycznym istotna jest znajomość sposobu liczenia czasu w starożytności, stosowanych kalendarzy, jak również możliwość przetłumaczenia podawanych w przekazach dat na obowiązujący obecnie system. Nawet dokładne, podające wiele dat przekazy mogą mieć jedynie względne znaczenie w datowaniu, jeśli nie umiemy powiązać ich z żadną zrozumiałą dla nas datą kalendarzową. Aby sekwencja dat w starożytnym kalendarzu mogła służyć do datowania bezwzględnego, musimy mieć chociaż jeden ,,punkt zaczepienia”, pozwalający na umieszczenie jej w odpowiednim miejscu w naszej sekwencji chronologicznej (wg systemu n.e. /p.n.e.). Taka możliwość dają między innymi zjawiska astronomiczne, których występowanie w przeszłości możemy odtworzyć z dużą dokładnością.
Wydarzenia astronomiczne były obserwowane i odnotowywane w wielu starożytnych cywilizacjach.
Rekonstrukcja chronologii historycznych opiera się na analizie starożytnych przekazów pisanych, takich jak wykazy królów i dynastii (jak np. podany w dziele Manetona Aegyptiaca stosowany- chociaż z pewnymi zastrzeżeniami- do dziś przez historyków starożytnego Egiptu podział na 30 dynastii z zaznaczeniem długości ich panowania), określenia roczne władców i listy eponimów, annały i kroniki. Wykorzystując źródła pisane musimy mieć świadomość, że zawarte w nich dane mogą być nieprawdziwe i należy podchodzić do nich krytycznie. Zgodnie z obecnym stanem wiedzy trudno byłoby potraktować poważnie informacje, że biblijny Sem żył 600 lat, a władcy mezopotamscy jeszcze dłużej.
Rekonstrukcja chronologii, długości panowania dynastii i poszczególnych władców pozwala niekiedy na bezwzględne datowanie odsłanianych przez archeologów pozostałości dawnych kultur. Znajdowane w materiale archeologicznym przekazy pisane (np. inskrypcje fundacyjne wymieniające imię konkretnego króla, napisy standardowe władców na cegłach w budowlach mezopotamskich, inskrybowane dary wotywne złożone w świątyni itd.) umożliwiają- dzięki odniesieniu do wypracowanej uprzednio sekwencji chronologicznej- datowanie bezwzględne czasu powstania poszczególnych budowli, zabytków czy warstw. Ustalenia chronologiczne oparte na przekazach historycznych w wielu przypadkach pozwalają na datowanie pozostałości archeologicznych także na tych stanowiskach, na których nie występują źródła pisane. Dotyczy to m.in. informacji na temat budowy świątyń i innych budowli, których szczątki odnajdujemy, czy też zniszczeń będących konsekwencją wspominanych w źródłach pisanych wojen, najazdów, trzęsień ziemi czy wybuchów wulkanów (jak to miało miejsce w przypadku Pompejów, których zagłada została opisana przez Pliniusza Młodszego), które możemy z dużą dozą prawdopodobieństwa przypisać konkretnym, odsłanianym przez nas warstwom.
CYKLE ROCZNE: WARWY I PIERŚCIENIE PRZYROSTOWE DRZEW
Przed pojawieniem się radiometrycznych metod datowania po drugiej wojnie światowej najdokładniejszą metodą datowania bezwzględnego było liczenie pierścieni przyrostowych drzew i osadów warwowych. Metodę tą można było wykorzystywać jednak tylko we dwóch regionach świata: warwy w Skandynawii, a pierścienie drzew na amerykańskim Południowym Zachodzie. Obecnie, o ile liczenie osadów warwowych ma ograniczone zastosowanie, o tyle liczenie pierścieni przyrostowych drzew stało się, dzięki wytrwałej pracy badawczej, konkurencja dla datowania radiowęglowego jako główna metoda datowania dla okresu ostatnich kilku tysięcy lat w wielu częściach Europy, Ameryki Północnej i Japonii.
WARWY
Szwedzki geolog baron Gerard de Geer zauważył w roku 1878, że pewne złoża gliny bywają uwarstwione w sposób bardzo regularny. Stwierdził on, że takie warstwy (po szwedzku: warwy) powstały w jeziorach tworzących się u czoła skandynawskich lodowców w wyniku corocznego topnienia pokrywy lodowej, stale cofającej się od końca epoki plejstocenu, czyli ostatniej epoki lodowcowej. Ich grubość była różna w różnych latach, przy czym gruba warstwa stanowiła efekt roku ciepłego, z obfitszym topnieniem, natomiast cieńsza świadczyła o roku chłodniejszym. Dzięki pomiarom grubości kolejnych warw całej sekwencji i porównywaniu ich z warwami z sąsiednich obszarów możliwe się stało połączenie poszczególnych długich sekwencji w całość.
Była to pierwsza z opracowanych metod geochronologicznych. Znaleziono znaczne złoża iłów wstęgowych (warw) reprezentujące tysiące lat i sięgające wstecz (po połączeniu razem) od współczesności po początek odwrotu lodowców ze Skandynawii około 13 000 lat temu. Metoda ta pozwoliła po raz pierwszy na całkiem wiarygodne oszacowanie daty końca ostatniej epoki lodowcowej, a zatem wniosła wkład do chronologii archeologicznej nie tylko Skandynawii, lecz także i wielu innych części świata.
Porównywalne prace podjęto w Ameryce Północnej, wystąpiły jednak problemy z korelacją danych północnoamerykańskich i północnoeuropejskich (fińskich i szwedzkich). Dla bezpośrednich zastosowań archeologicznych znacznie bardziej użyteczne jest datowanie radiowęglowe i dendrochronologia.
DENDROCHRONOLOGIA
Metoda ta, jedna z najdokładniejszych metod określania wieku bezwzględnego, została rozwinięta na początku XX w. w USA przez amerykańskiego astronoma, A.E. Douglassa. Pod koniec lat 30 została wprowadzona do Europy, gdzie pionierskie prace w tej dziedzinie prowadził niemiecki botanik, B. Huber; jej szybki rozwój rozpoczął się w latach 60, wraz z wprowadzeniem metod statystycznych i zastosowaniem technik komputerowych. Intensywne prace, prowadzone od lat 80 w kilku ośrodkach (AGH Kraków, ASP Warszawa, PŚ Gliwice, UMK Toruń) doprowadziły do opracowania podstaw dendrochronologii także w Polsce. Dendrochronologia ma dziś dwa różne zastosowania: (1) jako użyteczna metoda kalibracji lub korelacji dat radiowęglowych; oraz (2) jako niezależna i pełnoprawna metoda datowania bezwzględnego.
Większość drzew wytwarza każdego roku pierścienie nowego drewna, co łatwo zaobserwować na przekroju ściętego drzewa. Owe pierścienie nie mają stałej grubości. W pojedynczych drzewach mogą się różnić z dwóch powodów. Po pierwsze, stają się coraz cieńsze z wiekiem drzewa. Po drugie, tempo wzrostu każdego drzewa zależne jest od pogody w danym roku. W rejonach suchych opady deszczu ponad średnią roczną dają w efekcie szczególnie gruby pierścień przyrostu drewna. W rejonach o klimacie bardziej umiarkowanym większe znaczenie niż opady będą miały temperatura i nasłonecznienie. Tutaj gwałtowne wiosenne przymrozki mogą spowodować powstanie wąskiego pierścienia przyrostu drewna. To zjawisko zmienności wyglądu pierścieni, dobrze widocznej na przekroju pnia, wykorzystano do zbudowania sekwencji słojów drzew sięgających tysiące lat wstecz. Pierścienie w pniu drzewa układają się w charakterystyczne dla danego okresu serie, które można porównywać z innymi przekrojami drzew czy drewna; na tej
podstawie można stwierdzić, które fragmenty sekwencji są sobie współczesne. Jeżeli badana próbka zawiera również słoje wcześniejsze, można rozbudować naszą sekwencję wstecz. Tak właśnie konstruowano ,,dendrochronologiczne skale czasu”, czyli wykresy- matki wykorzystywane potem do datowania zabytków. Wychodząc od żyjących współcześnie drzew cofano się w czasie, biorąc pod uwagę również materiał pochodzący z wykopalisk. Szczególnie przydatne są tu gatunki długowiecznych drzew, takich jak np. żyjąca w Górach Skalistych, osiągająca wiek około pięciu tysięcy lat sosna oścista, sekwoja czy w naszym klimacie dąb. Na tej podstawie udało się stworzyć nieprzerwane sekwencje słojów sięgające 6700 roku p.n.e. dla Kalifornii, 5300 roku p.n.e. dla Irlandii, 8000 roku p.n.e. dla Niemiec.
W odróżnieniu do metody radiowęglowej, dendrochronologii nie da się zastosować dla obszaru całego świata z powodu jej dwóch podstawowych ograniczeń:
1. jest nieskuteczna w rejonach tropikalnych, ponieważ tylko w strefie umiarkowanej znaczne różnice między porami roku prowadzą do powstawania jasno zdefiniowanych pierścieni przyrostu rocznego;
2. bezpośrednie datowanie według pierścieni przyrostowych jest ograniczone do drzew, których gatunki dały chronologiczne sekwencje wzorcowe od współczesności wstecz, oraz były użytkowane prze ludzi w przeszłości.
DATOWANIE RADIOWĘGLOWE
Zasadę chronometrii radiowęglowej opracował w latach 40. i 50. amerykański chemik Willard Libby. Metoda ta opiera się na analizie zawartości w badanych próbkach izotopu C14, który powstaje w górnych warstwach atmosfery pod wpływem bombardowania atomów azotu neutronami tworzącymi się na skutek promieniowania kosmicznego. Izotop stanowi niewielką, ale stosunkowo stałą część składową atmosfery ziemskiej. Atomy węgla C14 łączą się z tlenem tworząc dwutlenek węgla, który rozchodzi się w wodzie i atmosferze. Jest on asymilowany przez rośliny i jako pożywienie dostaje się do organizmów zwierzęcych. W czasie życia organizmu poziom C14 pozostaje na mniej więcej tym samym poziomie, gdyż jego ubytek jest stale uzupełniany. Ta równowaga ulega zachwianiu wraz ze śmiercią organizmu i od tej chwili następuje ciągłe zmniejszanie się ilości izotopu w jego szczątkach. Od tego właśnie momentu liczy się czas przy określaniu wieku tą metodą. Metoda służyć może do datowania wszystkich pozostałości organicznych (zarówno roślinnych jak i zwierzęcych, również muszli mięczaków morskich i ślimaków lądowych i skorupek jaj), a także niektórych materiałów nieorganicznych zawierających węgiel (np. nacieków jaskiniowych i zaprawy wapiennej). Minimalna zawartość czystego węgla w próbce konieczna do wykonania pomiaru waha się w zależności od zastosowanej aparatury i postulowanej dokładności wyniku od dziesiętnych części miligrama do około 5 gramów. Możliwe jest również datowanie materii organicznej zawartej w ceramice; w tym przypadku masa próbki powinna być nie mniejsza niż 1kg.
Rozpad izotopu C14 odbywa się z określoną, stałą prędkością- a więc porównanie ilości C14 zawartego w naszej próbce do jego ilości w żywych organizmach prowadzi do określenia czasu, jaki upłynął od śmierci organizmu, którego szczątki poddajemy badaniu. Czas połowicznego rozpadu określony przez Libby'ego wynosił 5568 ± 30 lat. Obecnie, zgodnie z wynikami nowych obliczeń przyjmuje się, że okres ten wynosi 5730 ± 40 lat. Pomimo to uzgodniono, że do obliczeń będzie nadal używana wartość podana przez Libby'ego, co powoduje zniżenie wieku radiowęglowego o około 3%. Błąd ten można łatwo usunąć, mnożąc podany wiek radiowęglowy obliczony według średniej Libby'ego prze współczynnik 1,03.
Dokładność oznaczenia zawartości C14 w badanej próbce zależy od rodzaju, masy i wieku próbki (także od jej zawartości i stanu zachowania substancji organicznej) oraz jakości zastosowanej aparatury pomiarowej. Istotne znaczenie ma zapewnienie stabilnych warunków pracy urządzeń
(napięcie prądu, temperatury i wilgotności w pomieszczeniu, gdzie znajdują się urządzenia pomiarowe), a także czas dokonywania pomiaru.
KALIBROWANIE DAT RADIOWĘGLOWYCH
Jedno z podstawowych założeń metody radiowęglowej okazało się nie całkiem słuszne. Libby przyjmował, że zawartość izotopu C14 w atmosferze była zawsze stała. Obecnie wiemy jednak, że jest ona zmienna, głównie z powodu wahań ziemskiego pola magnetycznego. Wykryto tę nieścisłość dzięki dendrochronologii. Dendrochronologia dostarczyła także środków do korekty, czyli kalibracji dat radiowęglowych.
Dane radiowęglowe uzyskane z rocznych pierścieni przyrostowych drzew pokazują, że dla okresu wcześniejszego niż rok 1000 p.n.e. daty wyrażone w latach radiowęglowych coraz bardziej odbiegają od rzeczywistych dat astronomicznych. Innymi słowy, przed rokiem 1000 p.n.e. drzewa (i wszystkie inne organizmy) były wystawione na większą koncentrację C14 niż ma to miejsce dzisiaj. Badając systematycznie daty radiwęglowe z chronologicznych sekwencji wzorcowych sosny ościstej i dębu naukowcy byli w stanie dokonać syntezy i nanieść na wykres zestawienie dat radiowęglowych i dendrochronologicznych (w latach astronomicznych), uzyskując krzywe kalibracji sięgające wstecz do około roku 7000 p.n.e. Czasopismo ,,Radiocarbon” publikuje najbardziej aktualne krzywe; pozwalają one archeologom kalibrować datę radiowęglową przez odczytanie odpowiedniej wartości z wykresu. Mówiąc ogólnie, wiek radiowęglowy odchyla się coraz bardziej od astronomicznego w miarę cofania się od roku 1000 p.n.e. wstecz, a już około roku 5000 p.n.e. wiek radiowęglowy jest w zestawieniu z astronomicznym o 900 lat za niski.
DATOWANIE POTASOWO-ARGONOWE
Metoda potasowo-argonowa używana jest przez geologów do datowania skał liczących sobie setki lub tysiące milionów lat. Jest to także jedna z najodpowiedniejszych technik do datowania stanowisk wczesnych hominidów w Afryce, pochodzących sprzed blisko 5 000 000 lat. W przypadku skał wulkanicznych można nią datować tylko te, których wiek przekracza 100 000 lat.
Datowanie potasowo-argonowe, podobnie jak metoda radiowęglowa, opiera się na zjawisku rozpadu promieniotwórczego. W tym przypadku chodzi o bardzo powolny, lecz stały rozpad promieniotwórczego izotopu potasu K40 do postaci trwałego gazowego izotopu argonu Ar40 w skałach wulkanicznych. Znając szybkość rozpadu K40 (czas jego połowicznego rozpadu wynosi 1 miliard 330 milionów lat) i zmierzywszy ilość Ar40 uwięzionego w 10-gramowej próbce skał, uzyskujemy szacunkową datę ich formowania się. Bardziej czuły wariant tej metody, zadowalający się jeszcze mniejszą próbką, znany jest jako datowanie za pomocą fuzji laserowej argon-argon. Trwały izotop potasu k39 jest przekształcany w ar39 w drodze bombardowania próbki, którą chcemy wydatować, strumieniem neutronów. Oba izotopy argonu mogą być następnie zmierzone, po ich uwolnieniu w wyniku fuzji laserowej, przez spektrometr masowy. Ponieważ proporcja K40/K39 w skałach jest stała, wiek znaleziska może być określony na podstawie proporcji Ar40/Ar39. Jak przy wszystkich radiometrycznych metodach datowania, istotne jest wykrycie czynnika ustawiającego zegar archeologiczny w pozycji zerowej. W omawianym przypadku byłoby to uformowanie się skały w wyniku aktywności wulkanicznej, uwalniającej cały znajdujący się tam wcześniej argon.
Główne ograniczenie tej metody polega na tym, że może być użyta jedynie do datowania znalezisk przykrytych przez skałę wulkaniczną, oraz że rzadko za jej pomocą udaje się osiągnąć dokładność wyższą niż ± 10%. Niemniej datowanie potasowo-argonowe stało się kluczowym narzędziem na obszarach, gdzie występuje odpowiedni materiał wulkaniczny.
DATOWANIE METODĄ SZEREGU URANOWEGO
Metoda ta oparta jest na rozpadzie promieniotwórczych izotopów uranu. Okazała się szczególnie użyteczna dla okresu od 500 do 50 tysięcy lat temu, to znaczy okresu znajdującego się poza zasięgiem datowania radiowęglowego. W Europie, gdzie występuje niewiele skał wulkanicznych nadających się do datowania metodą potasowo-argonową, datowanie metodą szeregu uranowego może się okazać pierwszą z metod badania stanowisk zamieszkanych przez wczesnych ludzi.
Dwa radioaktywne izotopy uranu (U238 i U235) rozpadają się etapami na pierwiastki pochodne. Dwa z nich, tor (Th230, zwany także jonon, pochodny U238) i protaktyn (Pa231, pochodny U235), same także rozpadają się, z okresem połowicznego rozpadu użytecznym dla datowania. Zasadniczym punktem jest to, że macierzyste izotopy uranu rozpuszczają się w wodzie, natomiast ich pochodne- nie. To np. oznacza, że tylko izotopy uranu są obecne w wodzie przesączającej się do wapiennych jaskiń. Gdy węglan wapnia rozpuszczony w wodzie razem z zanieczyszczeniami uranowymi wytrąca się jako trawertyn na ścianach i podłodze jaskini, wtedy właśnie rusza zegar archeologiczny. W chwili swego uformowania trawertyn zawiera jedynie rozpuszczalne w wodzie U238 i U235: jest natomiast wolny od nierozpuszczalnych izotopów Th230 i Pa231. Ilość pochodnych izotopów wzrasta więc z czasem, w miarę połowicznego rozpadu uranu, a zmierzenie proporcji pochodny-macierzysty (zazwyczaj jest to Th230/U238) może określić wiek trawertynu.
Izotopy mierzy się przez zliczenie ich promieniownia alfa; każdy izotop emituje promieniowanie alfa o charakterystycznej częstotliwości. W sprzyjających okolicznościach metoda ta umożliwia datowanie z błędem standardowym ± 12 000 lat dla próbki liczącej 150 000 lat i około ± 25 000 lat dla próbki liczącej 400 000 lat. Rząd wielkości błędu może być poważnie obniżony przy zastosowaniu spektrometrii masowej produktów jonizacji termicznej, użytej bezpośrednio do zmierzenia ilości obecnego w próbce izotopu. Takie daty wysokiej precyzji może cechować błąd standardowy mniejszy niż 1000 lat dla próbki ocenionej na 100 000 lat.
Metoda ta jest stosowana do datowania skał bogatych w węglan wapnia oraz do datowania zębów.
DATOWANIE METODĄ TRAKOWĄ
Datowanie na podstawie śladów rozszczepienia uranu jest kolejną metodą opartą na działaniu zegara archeologicznego. Tym razem chodzi o spontaniczne rozszczepienie izotopu uranu U238 obecnego w wielu skałach i minerałach, w obsydianie i innych szkliwach wulkanicznych, meteorytach szklistych (tektytach), szkle i inkluzjach mineralnych w ceramice. Tak jak w przypadku metody potasowo-argonowej- z której zastosowaniem czasowo się pokrywa- metoda ta pozwala datować odpowiednie skały zawierające znaleziska archeologiczne.
Metoda trakowa okazała się najbardziej użyteczna dla stanowisk z okresu wczesnego paleolitu, zwłaszcza tam, gdzie nie można zastosować metody potasowo-argonowej. Może również służyć do niezależnej kontroli wyników datowania.
DATOWANIE METODĄ TERMOLUMINESCENCYJNĄ
Metoda termoluminescencyjna (TL) ma dwie przewagi nad metoda radiowęglową: można nią datować ceramikę oraz można nią datować materiały nieorganiczne (jak np. przepalony kamień) mające więcej niż 50 tys. lat. Jednak jej dokładność jest mniejsza niż metody radiowęglowej.
Datowanie tą metodą jest możliwe dzięki obecności w ceramice ziaren kwarcu i skaleni, a także śladowych ilości pierwiastków promieniotwórczych w samej ceramice oraz w jej otoczeniu. Ziarna minerałów o strukturze krystalicznej mają zdolność do magazynowania części energii promieniowania emitowanego przez pierwiastki promieniotwórcze. Intensywność tego promieniowania jest stała w czasie, a więc pochłonięta energia wzrasta w stałym tempie, o jednakowe ilości w ciągu roku. Wiek próbki otrzymuje się więc przez podzielenie dawki pochłoniętej przez dawkę roczną.
Przy pobieraniu próbki należy zwrócić uwagę na to, by pochodziła ona z jednolitego wypełniska. Wynik datowania może być nieprawidłowy, jeśli w sąsiedztwie próbki, w promieniu około 50 cm, znajduje się ziemia lub skały, mury, duże kamienie czy resztki innych konstrukcji o innym poziomie radioaktywności niż otaczające depozyty. Do datowania tą metodą nie nadają się próbki z powierzchni lub zalegające płycej niż na głębokości 50 cm. Wybrane do badań fragmenty nie powinny być cieńsze niż 5-6 mm, a ich rozmiary poprzeczne powinny przekraczać 25 cm.
METODA OPTYCZNA
Podobne założenia wykorzystano we wprowadzonej w latach osiemdziesiątych i pozostającej nadal w stadium eksperymentalnym metodzie optycznej. Jest ona przede wszystkim używana do datowania minerałów posiadających siatkę krystaliczną, wystawionych w przeszłości na oddziaływanie promieni słonecznych, które w tym przypadku spełniają tę samą rolę co wysoka temperatura. Po pobraniu próbki jej wiek może być określony w laboratorium poprzez skierowanie na nią mocnego, odpowiednio dobranego światła emitowanego przez laser i zmierzenie powstającej w rezultacie emisji promieniowania, zwanej w tym przypadku luminescencją. Wyniki zastosowania metody świadczą, że może ona być z powodzeniem stosowana do datowania złóż eolitycznych.
METODA ELEKTRONOWEGO REZONANSU PARAMAGNETYCZNEGO (SPINOWEGO)
Kolejną metodą pokrewną termoluminescencji jest opracowana w latach 70., pozostająca jeszcze w fazie eksperymentów metoda elektronowego rezonansu paramagnetycznego (spinowego), zwana w skrócie ERP lub ERS. Polega na określeniu pochłoniętej dawki promieniowania metodą bezpośrednią. W tym przypadku elektrony nie są uwalniane, a jedynie liczone, co powoduje możliwość powtórzenia eksperymentu. Do datowania nadają się niektóre minerały (np. kalcyt, dolomit, kwarc, popiół wulkaniczny), zęby i muszle; wymagane jest jedynie kilkaset miligramów substancji. Zasięg datowania zależy od koncentracji pierwiastków promieniotwórczych- np. od kilkuset lat w przypadku czystego kalcytu do około miliona lat dla stalagmitu; ocenia się, że w sprzyjających warunkach może on wynosić kilka milionów lat. Uzyskiwana dokładność jest na razie mniejsza niż w przypadku metody termoluminescencyjnej.
ULTRADŹWIĘKOWE DATOWANIE KOŚCI
Stosowane jest od lat 60. XX w. Możliwe jest dzięki zjawisku polegającym na tym, że w miarę długości przebywania kości w ziemi i postępującej ich mineralizacji, zmniejsza się szybkość rozchodzenia się w nich ultradźwięków. Z powodu tempa tych zmian metoda ma ograniczony zasięg czasowy; po 500 latach prędkość rozchodzenia się dźwięku spada o połowę, a dla kości liczących około 5000 lat zmniejsza się ona do wielkości wykraczających poza możliwości pomiaru. Metoda ta (rzadko obecnie stosowana) nie niszczy próbek.
KALIBROWANE METODY DATOWANIA WZGLĘDNEGO
HYDRATACJA (UWODNIENIE) OBSYDIANU
Metoda wykorzystywana jest do datowania artefaktów wykonanych z obsydianu. Świeżo odsłonięta powierzchnia obsydianu zaczyna absorbować z atmosfery wodę, co powoduje stopniowe tworzenie się cienkiej powłoki uwodnionego obsydianu, której grubość można zmierzyć pod mikroskopem. Grubość ta zależy od składu chemicznego minerału i otaczającej ziemi, temperatury i działania promieni słonecznych oraz upływu czasu. Dlatego przyrost powłoki nie jest stały, a jego szybkość należy określać oddzielnie dla poszczególnych regionów i rodzajów obsydianu pochodzących z różnych złóż. W związku z tym konieczna jest kalibracja innymi metodami. Zasięg chronologiczny wynosi od kilku tysięcy do miliona lat. Dokładność datowania wynosi 10- 30%. Metodę tę można wykorzystywać również do datowania względnego znalezisk na poszczególnych stanowiskach czy też w określonym regionie.
RACEMIZACJA AMINOKWASÓW
Metoda racemizacji, zastosowana po raz pierwszy we wczesnych latach 70. i nadal pozostająca w fazie eksperymentalnej, używana jest w celu datowania kości ludzkich i zwierzęcych. Do badania potrzeba zaledwie 10 g materiału kostnego. Specjalne znaczenie tej metody opiera się na tym, że można ją zastosować do badania materiałów, których wiek wykracza poza zasięg datowania metodą radiowęglową.
U podstaw tej metody leży fakt, że aminokwasy, z których zbudowane są wszystkie białka obecne w organizmach żywych, mogą istnieć w dwóch konfiguracjach chemicznych, stanowiących swoje lustrzane odbicia, zwanych enancjomerami (izomerami). Enancjomery różnią się w swej strukturze chemicznej, co daje się obserwować w świetle spolaryzowanym. Te, które skręcają płaszczyznę w polaryzacji światła w lewo, to enancjomery lewoskrętne lub izomery L; te, które skręcają ją w prawo, to enancjomery prawoskrętne lub izomery D.
Aminokwasy obecne w białkach żywych organizmów zawierają tylko izomery L. Po śmierci organizmu jego białka zaczynają się zmieniać w stałym tempie (racemizacja) w izomery D. Tempo racemizacji jest zależne od temperatury .Datując metodą radiowęglową nadające się do tego kości z danego stanowiska i mierząc względne proporcje izomerów L i D, powinno się dać ustalić, jakie jest lokalne tempo racemizacji. Tego rodzaju kalibracja jest następnie używana do datowania próbek kości z wcześniejszych warstw na stanowisku, poza zasięgiem datowania radiowęglowego.
STOSUNEK KATIONÓW I DATOWANIE SZTUKI NASKALNEJ
W latach 80. opracowano nową technikę, dzięki której po raz pierwszy można było datować ryty naskalne i która potencjalnie można by było zastosować do paleolitycznych artefaktów pokrytych warstwą szkliwa w skutek długotrwałej ekspozycji na działanie pyłu pustynnego.
W warunkach pustynnych na powierzchni skał wystawionych na działanie pyłu tworzy się szkliwo pustyniowe. Jest ono złożone z minerałów wchodzących w skład gliny, z tlenków oraz wodorotlenków magnezu i żelaza, pierwiastków śladowych i niewielkiej ilości materii organicznej. Oryginalna metoda datowania polega na tym, że kationy pewnych pierwiastków są łatwiej rozpuszczalne niż te, które należą do innych pierwiastków. Są one wypłukiwane ze szkliwa na skale gwałtowniej niż pierwiastki słabiej rozpuszczalne, a ich zawartość z czasem spada. Opisana metoda wymaga zmierzenia ilościowego stosunku ruchomych kationów do bardziej stabilnych. Zakłada się, że stosunek ten spada wykładniczo z upływem czasu, dając krzywą rozpadu. Jednak pionierzy tej techniki, Richard Dorn ze współpracownikami, nie twierdzą, że rozpad zachodzi tu ze stałą prędkością, tak jak ma to miejsce w procesach rozpadu promieniotwórczego.
DATOWANIE ARCHEOMAGNETYCZNE
W metodzie tej wykorzystuje się dwa zjawiska: ciągłe zmiany kierunku linii sił pola magnetycznego Ziemi, co ma związek z przemieszczaniem się bieguna magnetycznego oraz fakt, że cząsteczki żelaza zawarte w glinie i niektórych innych skałach poddanych działaniu wysokich temperatur (650-700°C) ,,zapamiętują” kierunek linii pola charakterystyczny dla momentu ich stygnięcia. Dzięki porównaniu kierunku linii sił pola magnetycznego w przedmiotach glinianych, których wiek określono niezależnie innymi metodami, można nakreślić wzorcowe sekwencje tych zmian, które następnie służą do datowania znalezisk. Na razie jest to metoda o niewielkiej przydatności w archeologii ze względu na jej lokalny charakter. Poważnym ograniczeniem tej metody jest również fakt, że można ją stosować wyłącznie do przedmiotów nie ruszanych z miejsca. Tą metodą możemy więc datować na przykład pozostawioną w piecu ceramikę, przepaloną na skutek pożaru glinianą polepę czy wyłożone gliną palenisko.