DSCN4062

METODY BADAŃ

(m.in. kwarc, skalenie, kalcyt) wydziela dodatkowe promieniowanie, które nic powtarza się podczas następnych ogrzewań. To promieniowanie, słabo widoczne okiem ludzkim, jest nazywane światłem jarzenia, czyli termoluminescencją. Jest to właśnie emisja energii nagromadzonej w sieciach krystalicznych minerałów pod wpływem promieniowania jonizującego.

Intensywność termoluminescencji zależy od ilości otrzymanego przez minerał promieniowania, czyli tzw. dawki geologicznej oraz od podatności danego minerału. Dawka geologiczna jest to ilość promieniowania, którą minerał otrzyma! w czasie jaki upłynął od ostatniego momentu pozbycia się zasobu termoluminescencji, czyli „zerowania”.

Mierząc dawkę geologiczną i dawkę roczną, czyli ilość promieniowania jaką

w ciągu roku minerał otrzymuje od otoczenia, obliczyć można czas, w jakim

promieniowanie to działało, czyli czas jaki upłynął od ostatniego momentu

„zerowania”:    •

▼

,    , dawka geologiczna w radach

czas w latach = —-— -_;———

dawka roczna w radach/rok

W warunkach naturalnych „zerowanie” nastąpić może pod wpływem światła słonecznego, głównie nadfiolkowego, pod wpływem silnego ogrzania, np. wylewu lawy, przepalenia, wysokiego ciśnienia, tarcia, a także pod wpływem czynników chemicznych i podczas krystalizacji minerałów. Datować można więc moment sedymentacji eolicznej, czas powstawania nacieków w jaskiniach, a w archeologii moment wypalenia ceramiki.

Pierwsze próby zastosowania metody TL do datowania osadów czynione były w latach 50-tych obecnego wieku, w 60-tych opracowana została standardowa metoda datowania ceramiki na potrzeby archeologii. Następnie datowaniem osadów czwartorzędowych zajęli się M. Pfószyński w Warszawie, W.N. Szełkoplas i G.W. Morozow w Kijowie, i za nimi inni badacze z różnych ośrodków (H. Prószyńska-Bordas 1983, A.G. Wintle, D.J. Huntley 1982, A. Bluszcz w: M.F. Pazdur, red. 1986a).

Dawkę geologiczną określa się pośrednio mierząc tzw. „dawkę ekwiwalentną”, czyli ilość promieniowania sztucznego /? lub y źródła o znanej mocy, potrzebną do otrzymania w próbce efektu termoluminescencji równego termoluminescencji naturalnej (ryc. 33.8). Wykres termoluminescencji naturalnej pokazujący ilość emitowanego światła zależnie od wzrostu temperatury porównuje się z wykresem termoluminescencji uzyskanej w laboratorium przez napromieniowanie sztuczne kilkoma różnymi dawkami. Wtórnego napromieniowania dokonuje się po uprzedniej redukcji TL w próbce przez naświetlanie.

Druga metoda, tzw. addytywna, wyznaczenia dawki geologicznej polega na dodatkowym napromieniowaniu w laboratorium próbki naturalnej kilkoma dawkami i pomiarze naturalnej TL i TL zwiększonej przez znane dawki dodatkowe. Dawkę geologiczną wyznacza się ekstrapolując liniową zależność TL od dawki pochłoniętej i odczytując ją na zerowej wartości TL.

Ryc. 33.8. Przykład krzywych jarzenia próbki lessu A — TL naturalna, B — TL po 8 godzinach naświetlania lampą rtęciową; TL po naświetlaniu zredukowanej próbki) 0) różnymi dawkami promieniowania: C — 17 Gy, D — 34 Gy, E — 51 Gy, F — 68 Gy. G — 85 Gy; H — bieg własny aparatu(wg II. Prószyńskicj-Bordas. W. Stańskicj-Prószyńskiej 1984)

Problem w interpretacji stanowi wybranie odpowiednich do porównania odcinków krzywych jarzenia, czyli odpowiedniej temperatury, co jest szczególnie trudne w przypadku polimincralnych osadów dających skomplikowany wykres, gdyż różne minerały dają „piki” w różnych temperaturach. W laboratoriach pomiaru TL dokonuje się na różnych frakcjach granulometrycznych lub po wyseparowaniu wybranego minerału. Wyniki uzyskane dla różnych frakcji i różnych minerałów z tej samej próbki różnią się między sobą ze względu na zmienną podatność na działanie promieniowania jonizującego.

Roczna dawka promieniowania jest wyznaczana za pomocą bezpośredniego pomiaru metodą dozymetryczną przy użyciu dawkomierzy, czyli substancji o dużej czułości termoluminescencyjnej, przy czym pomiaru dokonywać można w terenie lub — z mniejszą dokładnością — w laboratorium. Drugi sposób polega na oznaczeniu zawartości izotopów promieniotwórczych w próbce metodami chemicznymi lub spektrometrycznie.

Przy obliczeniach dawki rocznej uwzględnia się związane z różną przenikliwością zróżnicowanie działania wszystkich trzech rodzajów promieniowania: ot, P, y, wysyłanego w różnych ilościach głównie przez naturalne izotopy radioaktywne z rodziny uranu i toru oraz radioaktywny potas.

Źródłem błędów w metodzie TL są nie tylko problemy związane z przeprowadzaniem pomiarów w laboratorium, lecz także czynniki przyrodni-czo-fizyczne, np.:

— Jak wykazały doświadczenia i badania osadów współczesnych, nie zawsze „zerowanie” jest całkowite. Niektóre laboratoria podejmują próby określenia resztkowego zasobu TL jaki miał badany osad w momencie sedymentacji.