Въведение
Радиовъглеродно датиране (RD) на проба се свежда до измерване на съдържанието на 14C и 13C в нея, като се въвежда корекция на съдържанието на 14C за фракциониране на въглеродни изотопи (изчислено от 13C съдържание) и изчисляване на възрастта на радиовъглерод. Въз основа на калибровъчната крива възрастта на радиовъглерод на пробата се преизчислява в календара. По този начин надеждността на радиовъглеродното датиране се определя от надеждността на изчисляване на възрастта на радиовъглерод на пробите и надеждността на кривата на калибриране. Последният параметър се определя от надеждността на радиовъглеродните и календарните възрасти на пробите, които са използвани за изграждане на калибровъчната крива и степента на нейното съответствие с 14C вариациите в атмосферата на CO2 в района, в който са формирани датираните проби.
Под надеждността на резултатите от RD имаме предвид степента и естеството на съответствието между прогнозната и действителната възраст на датираните проби. Директната експериментална оценка на надеждността на резултатите от RD е фундаментално невъзможна. Това е основна характеристика на метода. По този начин оценката на надеждността на резултатите от RD може да се извърши само чрез „косвени“методи. Но наличните средства за такава оценка са значително ограничени. Можем да назовем само една работа, в която един от класическите „индиректни“методи за оценка на надеждността на RD е сравнително правилно приложен - факторите, влияещи върху надеждността на датирането, се идентифицират, грешките, въведени от тях, се оценяват и се установява общият принос на факторите за календарната възраст на датираните проби. Съществува друга група от класически „косвени“методи, т.е.на базата на анализа на "конвергенцията" на резултатите от изследванията. Един от методите на тази група във връзка с РД открихме.
Описание на метода
Калибрационната крива на RD е изчислена с помощта на дървесни проби с известна възраст и отразява зависимостта на възрастта на радиовъглерод от календара. Има местни максимуми и минимуми, стъпала и сравнително стръмни участъци. От това следва, че при равномерно разпределение на датираните проби по календарната възрастова скала, разпределението им по радиовъглеродната скала ще бъде неравномерно. Календарната възраст на пробите, въз основа на която е изчислена калибровъчната крива, се разпределя равномерно - след 10 години. Следователно от кривата на калибриране можем да изчислим стандарта за честотите на радиовъглеродната възраст на пробите. Калибрационната крива за RD и стандартът за честотите на радиовъглеродните проби на пробите са показани на фигура 1.
Фигура: 1. Калибровъчна крива на радиовъглеродните датировки и стандарта на честотите на радиовъглеродния век на пробите.
Стандартът за честотите на радиовъглеродната възраст на пробите се изчислява за интервали от 100 радиовъглеродни години. Получената крива е силно диференцирана. Честотите варират от 2 до 29. Има ясно изразени високи и ниски нива. Можем да сравним стандарта с честотите на радиовъглеродната епоха на проби от конкретни проби за региони, видове датирани материали или лаборатории, получени от бази данни RD. Идеята зад това сравнение е проста. Ако надеждността на оценката за възрастта на радиовъглерод на пробата и калибровъчната крива са близки, тогава трябва да се очаква действителните и референтните честоти да съвпадат. В този случай степента на съвпадение ще бъде определена от степента на съответствие на действителното разпределение на календарната възраст на извадките от образци в скалата на календарните години с равномерното им разпределение. Ако има значителни честотни несъответствия,тогава това ще означава, че надеждността на кривата на калибриране и възрастта на радиовъглерод на пробите от определена проба са различни. Освен това за някои случаи на несъответствия е възможно да се обосноват хипотезите за техните причини.
Промоционално видео:
Ефективността на метода е показана на примера на анализа на три извадки от данни от РД, които нарекохме „САЩ-Канада“, „Европа“и „Северен Китай“. Пробите включват дати, които попадат в интервала 0-5999 г. пр. Год. Всички честоти на радиовъглеродната възраст на пробите бяха изчислени в прозорец от 100 VR години.
Проба "САЩ-Канада"
Пробата САЩ-Канада е съставена от базата данни на уебсайта. В извадката има 22227 дати: 15452 дати в САЩ, 6561 дати в Канада и 214 дати в Русия. Включително: 1438 дати от проби от дърво, 12675 - дървени въглища, 2922 - кости, 2655 - калагенни кости.
Фигура: 2. Проба "САЩ-Канада". Сравнение на възрастовите честоти на всички проби в пробата с референтната.
Фигура: 3. Проба "САЩ-Канада". Сравнение на високочестотния компонент на възрастовите честоти на всички проби в пробата с референтната.
Фигури 2 и 3 показват сравнение на честотите на възрастта и техния високочестотен компонент на всички проби в пробата със стандарта. Различават се три интервала според степента на качествено съвпадение на кривите. В интервал A (250-1400 BP) години споразумението е добро, в интервал B (4200-5950 BP години) е задоволително. В интервал B (1400-4200 г. пр. Н. Е.) Не се наблюдава съвпадение.
Фигура 4 показва пример за моделиране на точността на радиовъглеродните датировки във възрастовите честоти на всички проби от пробата САЩ и Канада за интервала 250-1350 пр.г. Кривата на моделната честота е сумата от нормализирания нискочестотен компонент на възрастовите честоти на всички проби в пробата и нормализираните референтни честоти. Получено е задоволително съгласие между модела и действителните данни, при условие че 9,2% от датите имат точност, приблизително равна на точността на кривата на калибриране. Нискочестотният компонент на модела е изчислен чрез осредняване на честотите на възрастта на извадката над 5 точки (прозорец от 500 години). Въз основа на това може да се приеме грубо, че точността на останалите 90,8% от датите на извадката не надвишава плюс / минус за първите стотици години. Тъй като нямаме критерий за разграничаване от целия набор от дати на тезикоито имат точност, приблизително равна на точността на кривата на калибриране, последната стойност може да се приеме като действителна точност на RD на определен образец в определен времеви интервал.
Фигура: 4. Проба "САЩ-Канада". Пример за моделиране на точността на радиовъглеродните датировки въз основа на възрастовите честоти на всички проби в диапазона 250-1350 пп.
Честотите на датиране на въглищата качествено съвпадат с референтните честоти на практика през целия интервал на анализ (Фигура 5). Датите на дървото в диапазона от 50-3050 г. пр. Н. Е. Се изместват със 100 пр. Н. Е. В посока на намаляване на радиовъглеродната възраст.
Фигура: 5. Проба "САЩ-Канада". Сравнение на честотата на възрастта на пробите от дърво и дървени въглища със стандарта.
Фигура: 6. Проба "САЩ-Канада". Сравнение на възрастовите честоти на костните и калагенни проби с референтните.
Честотите за датиране на костите напълно съответстват на честотите на датиране на калагена (Фигура 6), но те се изместват спрямо референтните честоти в различни интервали от време с 0-300 п.п.
Фигура 7 показва сравнение на действителните общи честоти на датиране на дървесина, дървени въглища, кости и калаген и честотите, коригирани за размествания във връзка със стандарта. Коригираните честоти по-добре съответстват на референтните честоти.
Фигура: 7. Проба "САЩ-Канада". Сравнение на действителните общи честоти на възрастта на проби от дърво, дървени въглища, кости, калаген и честоти, коригирани за изместване по отношение на стандарта.
Проба "Европа"
Пробата Европа е съставена от данни за радиовъглеродни датировки, публикувани в списание Archaeometry. Пробата включва само онези дати, за които е показано съдържанието в проба 13С. Пробата характеризира цяла Европа. „Центърът на тежестта“на пробата е във Великобритания. В извадката има само 1168 дати. Включително: 83 дати от проби от дърво, 267 - дървени въглища, 216 - кости на животни, 398 - човешки кости, 26 - неидентифицирани кости, 133 - семена, 45 - растителни останки.
Фигура: 8. Проба „Европа“. Сравнение на възрастовите честоти на всички проби в пробата с референтната.
Фигура 8 показва сравнение на честотите на датиране на всички проби в пробата с референтната. Според степента на качествено съвпадение на кривите се разграничават 5 интервала. В интервалите A (50-700 VR години), B (1600-2800 VR години) и D (5300-5950 VR години), споразумението е задоволително. В интервалите B (700-1600 VR години) и D (2800-5300 VR години) формите на кривите не съвпадат. Трябва да се отбележи, че тези интервали се характеризират с високи честоти за запознанства. Виждат се честотните размествания на възрастта на пробите от дървесина и дървени въглища спрямо една спрямо друга и стандартните плюс / минус 100 пр.г. (Фигура 9). Честотите на възрастта на пробите от кости на животни (фигура 10) съвпадат със стандартните само в интервал A (50-1100 пр.г.).
Фигура: 9. Проба „Европа“. Сравнение на честотата на възрастта на пробите от дърво и дървени въглища със стандарта.
Фигура: 10. Проба „Европа“. Сравнение на честотите на възрастта на пробите от кости на животни със стандарта.
Проба "Северен Китай"
Пробата в Северен Китай е съставена от базата данни на уебсайта. Пробата включва всички дати на археологически обекти в Северозападен (Автономна област Синцзян Уйгур) и Североизточен Китай (Хейлундзян, Джилин, провинции Ляонин и автономна област Вътрешна Монголия), получени в лабораториите на Пекин. Общо 601 дати. Включително: 169 проби от дървесина, 234 - дървени въглища, 137 - растителни остатъци (семена, слама, тръстика, гнило дърво, кора). Останалите проби са представени от животински и човешки кости, кожа, вълна и черупки.
Фигура: 11. Проба "Северен Китай". Сравнение на честотата на възрастта на всички образци от пробата и растителните останки със стандарта.
Фигура 11 показва сравнение на възрастовите честоти на всички проби от пробата в Северен Китай и растителните остатъци с референтната. Качествено, съвпадението на формите на кривите се наблюдава само в интервала А (1200-2000 пр. Г.). Честотите на възрастта на пробите от дървесина и дървени въглища съответстват една на друга само в интервала 2800-4200 години и не съответстват на стандарта (фигура 12). След изместване на честотите на възрастта на дървесината и въглищата с минус 100 п.п.
Фигура: 12. Проба "Северен Китай". Сравнение на честотата на възрастта на пробите от дърво и дървени въглища със стандарта.
Фигура: 13. Проба "Северен Китай". Сравнение на възрастовите честоти (намалени със 100 години) на проби от дърво и дървени въглища със стандарта.
Оценка на надеждността на кривата на калибриране
От несъответствието между референтните честоти и действителните честоти на възрастта на радиовъглерод на определена проба в определен интервал от радиовъглеродни години, следва, че надеждността е ниска в интервала от възрастта на радиовъглерод на пробата и / или кривата на калибриране. Чрез анализ на достатъчно голям брой проби е възможно статистически да се идентифицират „подозрителните“интервали на кривата на калибриране. Като се използва анализът на три проби като пример, може да се назове един такъв интервал - приблизително 1700-1900 VR години (Фигура 3, интервал В1; Фигура 8, интервал В1). Може да се предположи, че в този интервал калибрационната крива е с ниска надеждност.
заключения
Въз основа на резултатите от анализа на три проби от възрастта на въглеводороди на пробите по нашия предложен метод могат да се направят методологически и практически изводи.
Методологически изводи
Методът за оценка на надеждността на резултатите от радиовъглеродните датировки, основан на сравняването на референтната честота на радиовъглеродната възраст с честотите на радиовъглеродната възраст на проби от проби от базите данни на RD, е прост, независим и високоефективен. За да се приложи методът, не се изисква да се включват априорни данни за RD. Въз основа на него е възможно:
- разпределение в честотите на радиовъглеродната възраст на проби от конкретни проби, времеви интервали и тяхното класиране според степента на съответствие с референтните честоти;
- оценка на точността на определяне на радиовъглеродната възраст на пробите въз основа на моделиране;
- идентифициране на системни промени в епохата на проби от различни материали;
- идентифициране на области на калибровъчната крива със сравнително ниска степен на сигурност.
При прилагането на метода могат да се използват класически процедури за статистическа обработка на масиви от данни.
Практически изводи
Радиовъглеродните датировки като цяло са доста работещи. Остават отворени два въпроса - обективната надеждност на датирането и влиянието на субективните фактори върху резултатите от запознанствата. Грешката при определяне на възрастта на радиовъглерод на пробите от пробата "САЩ и Канада" въз основа на резултатите от моделирането в интервала от 250-1350 години BP е плюс / минус за първите стотици години. В други интервали грешката на датиране е по-голяма, отколкото в интервала 250-1350 BP години. Датите на различните материали са изместени една спрямо друга с до 300 години BP, което също дава грешка плюс / минус първите стотици години. Грешките при определяне на възрастта на въглеводороди на пробите от пробите от Европа и Северен Китай приблизително съответстват на грешките на пробата от Канада. В диапазона от 1700-1900 VR години, кривата на калибриране може да има ниска степен на сигурност.