Datació per termoluminiscencia

Archiu:Campaniforme Ciempozuelos (M.A.N. Inv.32252) 01.jpg

Got campaniforme de Ciempozuelos. Sobre materials que s'han calfat, com la ceràmica, es pot aplicar la datació per termoluminiscencia.

La datació per termoluminiscencia és un método de datació absoluta amprat en arqueologia per a determinar l'edat d'elements que hagen segut somesos a calfament, com llars o ceràmicas. També pot utilisar-se per a datar sediments eòlics, fluvials, marins, costers, roques volcàniques i carbonat càlcic precipitat en covas. Es basa en les alteracions que provoquen les radiacions ionizantes (radiació còsmica i radiactivitat de l'entorn) en les estructures cristalines dels mineralés, aumentant la termoluminiscencia d'estos en el temps d'exposició a la radiació. Existixen vàries formes de realisar este tipo de datació, destaquen: tècnica de «pre-dosis», de «gra fi» i de les «inclusions».

Per a poder amprar este ensaig és necessari que l'element que va a ser datat (ceràmica, pedra de forn...) continga minerals termoluminiscentes (normalment cuarzo) i que s'hi haja vist somés a una temperatura superior a 500 °C. En el cas dels sediment, estos han degut estar exposts durant cert temps a la llum del sol. Les mostres analisades deuen tindre una antiguetat d'entre 1.000 i 500 000 anys.

Termoluminiscencia

Archiu:Thermolumine.png

Termoluminiscencia de la fluorita quan és calfada.

Artícul principal → Termoluminiscencia.

La termoluminiscencia és l'emissió de llum per part de certs minerals o substàncies cristalines quan són calfats. Esta emissió no deu confondre's en la produïda per l'incandescència. Per a que es produïxca este fenomen es deuen complir tres requisits: per a que un material siga termoluminiscente ha degut rebre radiació durant un periodo de temps; deu ser un material aïllant o semiconductor; cal calfar el material.

La radiació ionizante provoca en incidir sobre un material que els electrons i els buits poden quedar atrapats en imperfeccions de la ret cristalina (trampes), entre la banda de conducció i la banda de valència. Quant major és el temps d'exposició a la radiació, major és el número d'electrons i buits que poden quedar atrapats en les trampes. En calfar el material o en l'exposició a llum estimulant, els electrons i els buits es «lliberen», tornant al seu estat natural i desfent-se de l'excés d'energia que havien adquirit, emetent fotons.

Es pot representar en una gràfica la variació de l'intensitat de la llum emesa per un material en la temperatura a la que es veu somés, denominada curva de lluentor (Glow curve).

La fluorita, l'apatito o la calcita són eixemples de minerals termoluminiscentes.

Datació

Archiu:FornoDecoracao.JPG

Al hornear la ceràmica els mineralés que la componen perden el seu termoluminiscencia fins que tornen a rebre radiació ionizante.

Archiu:Radiacion ionizante.png

Esquema d'un fragment de ceràmica en un jaciment arqueològic a on es mostren els distints tipos de radiació ionizante que incidixen sobre ella: 1, radiactivitat de l'entorn; 2, radiactivitat emesa per la pròpia ceràmica i 3, rajos còsmics.

La datació per termoluminiscencia partix de la base de que tot cos que ha segut somés a una determinada temperatura o que ha rebut llum solar pert la seua termoluminiscencia en haver lliberat» als electrons de les trampes. Dites trampes tornaran a albergar a electrons a mida que reba de nou radiació. Després, l'edat en anys d'un objecte que ha segut calfat (ceràmica, per eixemple) serà igual a la cantitat de radiació absorbida per l'objecte des del seu horneado dividida per la cantitat de radiació que rep a l'any:

$a=P(Gy)/D(Gy/a)$

A on:

$a$ és l'edat en anys.

$P(Gy)$ és la radiació absorbida en grays des del calfament o exposició a la llum (paleodosis).

$D(Gy/a)$ és la radiació absorbida en un any (dosis anual).

Càlcul de la dosis anual

La dosis absorbida prové de dos fonts, interna i externa.

Dosis interna

La dosis de radiació interna es correspon en emissions de partícules alfa, partícules beta i rajos gamma procedents del urani (O), tori (Th), potassi (K) i rubidi (Rb) radiactius presents en l'element que es vol datar.

Dosis externa

La dosis externa prové dels rajos còsmics i dels núcleus radiactius presents en el sediment. Degut a que les partícules alfa i beta tenen poca capacitat de penetració, a la mostra que es va a datar se li pot eliminar 2 mm de la seua superfície, per lo que solament cal tindre en conte als rajos gamma. S'assumix que la dosis suministrada pels rajos còsmics és constant.

Es pot concloure que:

$D(Gy/a)=Di+(Drc+Drg)$

A on:

$D(Gy/a)$ és la radiació absorbida en un any (dosis anual).

$Di$ és la dosis interna.

$Drc$ és la dosis externa rebuda per rajos còsmics.

$Drg$ és la dosis externa rebuda per rajos gamma.

Per a la medició de les dosis interna i externa es poden utilisar dosímetros.

Càlcul de la paleodosis

Archiu:Curva-brillo.png

Esquema d'una curva de lluentor.

Per al càlcul de la paleodosis s'ha de calfar a una taxa constant el material a estudiar per a després medir la llum emesa en un fotomultiplicador, en lo que s'obtindrà una curva de lluentor. Per a trobar la paleodosis es poden amprar varis métodos: Método de l'adició de dosis: es dividix la mostra en vàries parts; en una d'elles es medix la termoluminiscencia natural i en el restant es realisen medicions de la termoluminiscencia despuix de sometre-les a distintes dosis de radiació en el laboratori. Despuix es dibuixa una curva que una tots els valors obtinguts i es contínua fins a l'eix a on es representa la dosis, obtenint la paleodosis.

Método regeneratiu: se separen vàries fraccions de la mostra per a medir la seua termoluminiscencia. Una volta medida, li les irradia en distintes dosis per a tornar a medir la seua termoluminiscencia, obtenint una curva. Es compara el valor de lluminiscència natural en el mateix valor present en la curva i obtenim la paleodosis. Método del blanquejat parcial: es dibuixen dos curves; una d'elles resultat d'aplicar el método de l'adició i una atra en fraccions de mostres que han segut parcialment «blanquejades», és dir, que se'ls ha expost a una llum per a conseguir que perguen part de la seua lluminiscència original. El punt a on les dos curves es creuen nos van a definir la paleodosis.

Archiu:Termoluminiscencia.png

Gràfics que representen els distints métodos per a calcular la paleodosis: a) Método de l'adició de dosis; b) Método regeneratiu i c) Método del blanquejat parcial.

Vore també

• Datació potassi-argón
• Datació urani-tori
• Dendrocronología
• Varva

Bibliografia

• (2004) «4. ¿Quàn? Métodos de Datació i Cronologia», Arqueologia, 2ª edició, Edicions AKAL, pp. 576. ISBN 9788446002345.

• Burbank, D. W. i Anderson, R. S. (2011). Tectonic Geomorphology (en anglés), John Wiley & Sons, pp. 480. ISBN 9781444345049.

• Francisco Fernández (1992). «La datació per termoluminiscencia», Rodà, I. (ed.). Ciències, metodologia i tècniques aplicades a l'arqueologia (en és), Universitat Autònoma de Barcelona, pp. 292. ISBN 9788479292935.

• González Martínez (1999). Fechamiento arqueològic i geològic per termoluminiscencia (tesis doctoral) (en és), Universitat Autònoma Metropolitana, pp. 133.

• Lasky, L. (2002). La noció del temps, 1ª edició (en és), Plaça i Valdés, pp. 107. ISBN 9789707220805.

• Matteini, M. i Moles, A. (1996). «25. Termoluminiscencia», Ciència i restauració (en en), Fuenterrabía: Nerea, pp. 312. ISBN 9788489520493.

• McKeever, S. W. S. (1988). Thermoluminescence of solids (en anglés), Cambridge University Press, pp. 392. ISBN 9780521368117.

• Musílek, L. i Kubelík, M. (2000). «Thermoluminiscence Dating», Creagh, D.C. i Bradley, D.A. (ed.). Radiation in Art and Archeometry (en anglés), Elsevier, pp. 520. ISBN 9780080540191.

• Villegas Casares, W. A.; Acereto Escoffié, P. O. i Vargas Quiñones, M. E. (2006). Anàlisis Ultravioleta-Visible. La teoria i la pràctica en l'eixercici professional (en és), Universitat Autònoma de Yucatán, pp. 83. ISBN 9789706981165.

• Walker, M. (2005). Quaternary Dating Methods (en anglés), John Wiley & Sons, pp. 304. ISBN 9780470869284.