Как определяют возраст окаменелостей?
Как определить возраст ископаемого? Сколько тысяч или миллионов лет назад жил найденный организм? Как определили, какому периоду принадлежит формация? У геологов и палеонтологов есть два основных метода датирования: относительный и абсолютный. Относительный метод быстрее, но менее точный. При относительной датировке используются уже изученные организмы, породы и формации. Для абсолютной датировки нужна лаборатория, чтобы изучить находку. Зная скорость распада определённых изотопов, и насколько они распались, мы можем достаточно точно определить возраст организма или, что чаще, породы, в которой он был обнаружен.
Относительный метод
Относительный метод датирования используется, когда мы знаем что и где нашли. Например, мы нашли зуб тираннозавра из формации Хелл Крик. Нам не нужна лаборатория для установки точного возраста. Нам известно, когда жил тираннозавр, и какой период охватывает формация Хелл Крик.
Но что делать, если перед нами неисследованные слои горных пород? В этом случае к нам на помощь приходят так называемые индексные окаменелости. Как правило, это специфичные организмы, свойственные только определённому периоду. Их возраст уже определён абсолютным методом. Например, брахиоподы являются ценными индексными окаменелостями. Благодаря этим беспозвоночным мы можем определить не только возраст пород, но и физико-географическую обстановку изучаемой области. Так, найденные в 2014 году на берегу реки Шидерты брахиоподы подсказали исследователям, что возраст пород 345-400 млн лет, а область представляла из себя тёплое море со среднегодовой температурой от +5 до +25 градусов. Соответственно, остатки других организмов, найденные в одном слое с этими брахиоподами, будут также датироваться девонским периодом.
Можно использовать и несколько индексов. Представим, что мы нашли формацию, в которой сохранились уже известные нам брахиоподы, с возрастом 345-400 млн лет. В тех же слоях рядом с брахиоподами мы находим и трилобитов, датируемых 410-390 млн лет назад. Несложная арифметика и мы получаем возраст формации от 400 до 390 млн лет.
Также в относительном методе датирования стоит помнить, что слои накладываются последовательно. Если мы нашли окаменелости, возраст которых знаем, то слой над ними будет моложе, а слой под ним – старше.
Абсолютный метод
Точное определение возраста окаменелостей при абсолютном методе датирования происходит при помощи радиометрии (радиоизотопное датирование). В радиометрии используются различные радиоактивные изотопы, которые работают как часы. Равномерный радиоактивный распад изотопов может помочь нам установить очень точный возраст пород различных геологических эпох. От орудий наших предков до точного возраста самой планеты.
Чаще всего в определении возраста ископаемого нам помогают вулканические породы, которые накладываются слоями. Установив датировки для вулканических слоёв под и над окаменелостью, мы можем указать возраст найденных остатков.
Сложность абсолютного метода в том, что мы не всегда можем найти нужный нам изотоп для той или иной эпохи. Например, когда речь заходит о радиоизотопном методе датирования, первым в голову приходит радиоуглеродный анализ. Но он очень редко используется для датирования окаменелостей, степень его точности хороша для остатков моложе 60 000 лет. За это время изотоп C-14 проходит 10 циклов полураспада и уменьшается в 1000 раз.
Период полураспада — это время, за которое из некоторого количества изотопов распадается половина. Для изотопа C-14 — это 5730 ± 40 лет. То есть за 5730 лет изотоп распадается наполовину, ещё за 5730 лет наполовину распадается оставшаяся его часть и так далее.
Но что делать, если нам нужно установить возраст в миллионы и сотни миллионов лет? Для этого существуют другие методы, в которых используются другие изотопы.
Уран-свинцовый анализ предполагает использование изотопов урана: уран-235 или уран-238. Уран-свинцовый метод один из самых старых и хорошо изученных способов датировать породы возрастом в сотни миллионов и миллиарды лет. Точность данного метода очень велика, для пород возрастом 2 млрд лет погрешность будет ± 2 млн лет (0,1%). Одно из преимуществ данного метода, это большой охват возраста. Полураспад урана-235 с его превращением в свинец-207 имеет период в 700 млн лет, а урана-238 в свинец-206 – 4,5 млрд лет. Иногда используется уран-торий-свинцовый метод с изотопом торий-232. Превращение тория-232 в свинец-208 имеет период в 14 млрд лет.
Свинец-свинцовый анализ изучает наличие трёх изотопов в породах: свинец-206, свинец-207 и свинец-204. Используется данный метод для определения возраста метеоритов и пород, утративших изотопы уран-235 и уран-238. Благодаря свинец-свинцовому методу определили возраст Земли. Соотношение свинца-207 к свинцу-206, как результатов распада урана-235 и урана-238 соответственно, в породах Земли и метеоритах подсказало дату образования планеты. На сегодняшний день самая точная цифра – 4.567.200.000 ± 600.000 лет.
Калий-аргоновый анализ хорош тем, что калий встречается во многих материалах: слюде, глинистых минералах, вулканических осадках, эвапоритах. Из-за длительного периода полураспада, калий-аргоновый метод используется для датировки окаменелостей возрастом более 100 000 лет.
Это далеко не все способы определить возраст находки, как относительные, так и абсолютные. У нас не возникает сложностей, когда требуется датировать окаменелость, вид и место обнаружения которой известны. Сложнее, когда образец утратил или вовсе не имеет точных данных о месте обнаружения. Это относится к старым музейным экспонатам, находкам палеонтологов-любителей или изъятым у чёрных копателей окаменелостям.
Источник
Как ученые определяют возраст археологических находок
Когда мы слышим об археологических находках в России или других странах, у многих возникает вполне логичный вопрос: каким образом ученые определяют возраст артефактов? Для этого используются различные методы: дендрохронология, геохронологическая летопись, радиоизотопное датирование и так далее.
Ученые применяют относительные и абсолютные способы. В первом случае при датировке учитывается информация о сделанных ранее подобных находках, во втором – выполняется ряд сложных исследований в лабораторных условиях. Подробнее о том, как специалисты определяют возраст археологических находок, мы расскажем в этой статье.
Дендрохронология
Метод дендрохронологии позволяет узнать возраст деревянных фрагментов. Он предусматривает подсчет годичных колец при поперечном распиле ствола. Этот способ датировки часто используется с другими методами, например, радиоуглеродным.
Дендрохронология помимо определения возраста археологических находок помогает реконструировать климатические и гидрологические изменения на территории, где росло дерево. В процессе исследований ученые учитывают ширину и плотность годичных колец.
Геохронология
Для определения возраста окаменелостей используется геохронология. Она бывает относительной и абсолютной. Первая позволяет зафиксировать последовательность образования горных пород. Она базируется на том, что каждый вышележащий исследуемый слой моложе нижних. Абсолютная геохронология основывается на определении времени распада радиоактивных изотопов. Последние входят в состав минералов.
Радиоизотопное датирование
Чтобы определить возраст археологической находки, ученые часто используют радиоизотопное датирование. Оно предполагает подсчет количества изотопов, которые успели распасться за период существования исследуемого образца. Этот метод используется не только в археологии, но и в палеонтологии и геологии. Именно он позволил сделать большую часть датировок различных событий в истории планеты.
Спорность точности определения возраста археологических находок этим методом обусловлена тем, что исследуемые объекты обмениваются входящими в их состав веществами с окружающей средой. Из-за этого сложно узнать изначальное содержание изотопов.
Спектральный анализ
Атомный и молекулярный спектральный анализ используется для определения химического состава находки. Он позволяет обнаружить все компоненты, из которых состоит объект.
Анализ предполагает изучение спектров взаимодействия исследуемой материи с излучением. Масса образцов может составлять менее 10 г.
Палеомагнетизм
При помощи палеомагнетизма ученые определяют возраст предметов из керамики, полученных путем обжига. Погрешность датирования – десяток лет.
Палеомагнетизм основан на исследовании магнитных полей. При высоких температурах глина, входящая в состав керамических изделий, намагничивается. В процессе остывания она «запоминает» направление, а также интенсивность магнитного поля в данный момент.
Кому доверить археологические работы
Если вы хотите выполнить археологическое обследование земельного участка или произвести раскопки, обратитесь в ООО «Прогресс». С полным спектром услуг можно ознакомиться на сайте.
ООО «Прогресс» специализированная организация, которая выполняет весь спектр археологических работ, направленных на соблюдение законодательства в области охраны объектов культурного наследия.
Источник
Как археологи определяют возраст находок?
Дело в том, что в местах, где живут люди, слой почвы постоянно повышается – в связи со стройками, земляными работами и прочими элементами человеческой деятельности. Это наслоение и называется культурным слоем, которое похоже на слоенный пирог. И каждый слой в нем – отражение определенного периода жизни города.
В нем сохраняются древние сооружения, строительный, хозяйственный мусор, следы пожаров. Более того, земля может рассказать нам о судьбе конкретной семьи. При раскопках древнерусских городищ часто можно обнаружить сгоревший дом с его хозяевами, не успевшими вовремя спастись.
Как же происходит сама датировка? По сути, путем сравнения со слоями других памятников, про которые больше известно, скажем из письменных источников, по найденным находкам, которые характерны для определенного периода, а также по структуре и цвету и составу почвы.
Например, в городах Волжской Болгарии, переживших монголо-татарское нашествие, домонгольский слой по составу, а часто и по цвету отличен от более позднего слоя. Кроме того, стратиграфия позволяет установить хронологическую последовательность, поскольку в непотревоженном культурном слое нижние слои древнее верхних.
Поэтому так важен именно нетронутый культурный слой. Тот, что был разрушен при строительстве или черными копателями не только не годен к стратиграфическому анализу, но и вообще не сможет рассказать об истории этого места, поскольку все культурные слои и, соответственно, исторические периоды будут перемешаны. К сожалению, разрушенные культурные слои – довольно частая картина.
Для данного метода характерно сопоставление археологических данных с письменными источниками, описывающими жизнь на изучаемой территории или быт определенного народа. Разумеется, если они есть. Сравнительный метод практически бесполезен для датировки дописьменных культур, особенно в случае отсутствия рядом с ними древних письменных цивилизаций.
В эту же категорию можно отнести и способ датировки по художественным особенностям изделий и изображений. Например, для отдельных периодов и культур существовали свои творческие особенности, будь то особый узор, техника изготовления и прочее. При нахождении общих правил распознавания таких стилистических признаков, датировать предметы можно достаточно точно.
Для абсолютной датировки археологами применяется радиоуглеродный анализ, который отталкивается от содержания в органических предметах радиоактивного углерода C-14.
Все живые организмы, которые усваивают обычный углерод из атмосферы, вместе с ним вбирают и радиоактивный углерод С-14. Поэтому, прижизненная концентрация радиоуглерода практически одинакова, как у деревьев и растений, так в человеческих и животных телах. Но после смерти в органике начинается процесс разрушения усвоенного радиоуглерода. Если сравнить дерево, срубленное 5000 лет назад, с современным деревом, то окажется, что в старой древесине содержание изотопа С-14 ровно в два раза меньше. Таким образом, радиоуглеродным методом можно определять возраст углеродосодержащего вещества до 70-100 тысяч лет, но не больше. Для более «древних» находок, скажем, для датировки костей динозавров, применяются другие изотопы, например, бериллий-10.
Несмотря на то, что радиоуглеродный анализ позволяет с точностью определить время смерти органики, у него есть свои минусы и их немало. Первый недостаток заключается в том, что он датирует только органическое вещество, а не время создание из него исторического артефакта. Например, в случае икон, он может датировать материал, из которого она сделана, но для изготовления качественной подделки можно подобрать и старинный материал. Грубо говоря, возраст доски еще не говорит о возрасте картины.
Другой недостаток данного метода в том, что результат может быть искажен, если образец был сильно загрязнен углеродосодержащими материалами более позднего периода. В этом случае, определение возраста может дать огромные ошибки. Погрешность метода в настоящее время находится в пределах 70-300 лет, на первых порах исследования она была намного больше.
Именно на вероятность подобной ошибки ссылаются сторонники подлинности знаменитой Туринской плащаницы, которую также подвергли радиоуглеродному анализу. В результате она была датирована интервалом от 1260 до 1390 года. Скептики сразу объявили ее средневековой подделкой, на что ее защитники выдвинули предположение о загрязнении плащаницы углеродом при пожаре XVI века. Кстати, для проверки верности результатов одновременно с плащаницей анализировали три другие образца тканей: плащ Людовика IX из XIII века, саван из египетского погребения, сотканный около 1100 года, и ткань, укутывавшая египетскую мумию, датируемую приблизительно 200 годом. Во всех трех случаях лабораторные результаты совпали с исходными данными.
Одной из самых распространенных находок в археологии большинства периодов является керамика. Сегодня ее можно датировать с точностью до десятков лет, определив время обжига, последнего растапливания печи и так далее. Это возможно благодаря палеомагнитному методу, основанному на изменчивости магнитного поля Земли и на свойстве материалов намагничиваться при высоких температурах под его воздействием. Так, при переходе железосодержащих веществ из жидкого состояния в твердое, в образующихся минералах сохраняется так называемая остаточная намагниченность. При этом ее вектор будет совпадать с ориентацией магнитного поля Земли в момент образования минерала. Полученные сведения о состоянии магнитного поля земли на момент обжига соотносят с геохронологическими шкалами, составленными при помощи палеонтологических, радиометрических и других данных, и получают результат.
Основной минус палеомагнитного метода в том, что для точных данных, нужно, чтобы объект исследования после обжига не перемещался, а это условие выполнимо лишь в редких случаях.
Источник
