Люминесцентное датирование относится к группе методов определения того, как давно минеральные зерна в последний раз подвергались воздействию солнечного света или достаточного нагревания. Это полезно для геологов и археологов , которые хотят знать, когда произошло такое событие. Он использует различные методы для стимуляции и измерения люминесценции .
Он включает в себя такие методы, как оптически стимулированная люминесценция (OSL), инфракрасная стимулированная люминесценция (IRSL) и термолюминесцентное датирование (TL). «Оптическое датирование» обычно относится к OSL и IRSL, но не к TL.
Все отложения и почвы содержат следовые количества радиоактивных изотопов таких элементов, как калий , уран , торий , рубидий . Они медленно распадаются со временем, и производимое ими ионизирующее излучение поглощается минеральными зернами в отложениях, такими как кварц и калиевый полевой шпат .. Излучение заставляет заряд оставаться внутри зерен в структурно нестабильных «электронных ловушках». Захваченный заряд накапливается с течением времени со скоростью, определяемой уровнем фонового излучения в месте захоронения образца. Стимуляция этих минеральных зерен с помощью света (синего или зеленого для OSL; инфракрасного для IRSL) или тепла (для TL) вызывает испускание люминесцентного сигнала по мере высвобождения накопленной нестабильной энергии электронов, интенсивность которого варьируется в зависимости от количества излучение, поглощаемое при захоронении, и специфические свойства минерала.
Большинство методов люминесцентного датирования основаны на предположении, что зерна минералов были достаточно «обесцвеченными» во время датирования события. Например, для кварца короткого дневного света в диапазоне от 1 до 100 секунд перед захоронением достаточно, чтобы эффективно «сбросить» часы датирования OSL. [1] Это обычно, но не всегда, происходит с эоловыми отложениями, такими как песчаные дюны и лёссы , а также с некоторыми водными отложениями. Возраст одиночного кварца OSL обычно можно определить от 100 до 350 000 лет назад, и он может быть надежным при использовании подходящих методов и проведении надлежащих проверок. [2]Методы IRSL на основе полевого шпата могут расширить диапазон данных до миллиона лет, поскольку полевые шпаты обычно имеют значительно более высокие уровни дозового насыщения, чем кварц, хотя сначала необходимо решить проблемы, связанные с аномальным выцветанием. [1] Возраст может быть получен за пределами этих диапазонов, но к ним следует относиться с осторожностью. Неопределенность даты OSL обычно составляет 5-10% от возраста образца. [3]
Существует два разных метода датирования OSL: многократная аликвотная доза и однократная аликвотная регенеративная доза (SAR). При многократных аликвотных испытаниях несколько песчинок стимулируются одновременно, и полученная люминесцентная характеристика усредняется. [4] Проблема с этим методом заключается в том, что оператор не знает отдельных цифр, которые усредняются, и поэтому, если в образце есть частично предварительно отбеленные зерна, это может дать преувеличенный возраст. [4] В отличие от метода множественных аликвот, метод SAR проверяет возраст захоронения отдельных песчинок, которые затем наносятся на график. Смешанные отложения могут быть идентифицированы и учтены при определении возраста. [4]
Концепция использования люминесцентного датирования в археологическом контексте была впервые предложена в 1953 году Фаррингтоном Дэниэлсом, Чарльзом А. Бойдом и Дональдом Ф. Сондерсом, которые думали, что термолюминесцентная реакция черепков керамики может датировать последний случай нагревания. [5] Экспериментальные испытания археологической керамики были проведены несколько лет спустя, в 1960 г., Грёглер и др. [6] В течение следующих нескольких десятилетий исследования термолюминесценции были сосредоточены на нагретой глиняной посуде и керамике, обожженных кремнях, отложениях обожженных очагов, печных камнях из сожженных курганов и других нагретых предметах. [3]