Как определить возраст отложений в археологии и зачем нужны некалиброванные даты.

В археологии, как и в геологии, очень важно определить возраст и последовательность слоев в разрезе. Статья Hellstrom, Pickering, 2015, уделяет внимание методам абсолютного датирования по уран-торию и уран-свинцу. Урановые методы относительно недавно вошли в повседневную практику в работе с четвертичными отложениями, а раньше они были на вооружении геологов, работающих с древнейшими породами. В методе много допущений и слабых мест, больше чем в традиционном радиоуглероде. Но уран-ториевый метод дает возможность датировать образцы древнее 40-50 тысяч, что для радиоуглерода предел. Проблема определения возраста тех отложений, куда радиоуглерод не достает (а это почти весь четвертичный период кроме голоцена и конца позднего плейстоцена), всегда была нашей головной болью.

В данной статье кратко рассказано про особенности метода и даны рекомендации, какой материал лучше всего подходит для датирования. Прежде всего, нужно различить открытую и закрытую системы. В открытой системе уран и продукты его разложения мигрируют из образца в окружающую среду, в закрытой остаются на месте. Лучший материал для метода карбонатный, причем предпочтительны карбонаты не органического происхождения, такие как пещерные натеки. К сожалению, такой материал как кости и раковины, наиболее часто встречающиеся в археологических стоянках, для урановых методов плохо подходят. Вещество фоссилий замещается, и мобильные элементы уранового ряда уходят или приходят по своим законам; возраст здесь практически невозможно вычислить, хотя можно восстановить некоторые геологические условия. Зато в пещерных отложениях археологи очень довольны, имея в запасе урановый метод. Допустим, наскальный рисунок затек карбонатной корочкой. По возрасту этого карбоната можно определить минимально возможное время создания рисунка.

Другие методы датирования и их применение в археологии тоже не обойдены вниманием. В статье Roberts et al., 2015 рассказывается про оптические методы. Это добротная методическая работа с подробным описанием основ метода и приборов, примерно как в энциклопедии. Сейчас термолюминисцентный метод широко вошел в геологическую практику (см выше), он позволяет расширить возможности датирования, как для более древних отложений, недоступных для радиоуглерода, так и для отложений, бедных органикой. Метод основан на времени, когда в последний раз зерна некоторых минералов (кварц, полевой шпат) подвергались воздействию света.

Авторы статьи отмечают, что археология стояла у истоков метода. До того, как додумались использовать песок в обычной рыхлой породе, исследования велись на археологических объектах, и определялось время последнего нагрева материала. Таким образом, можно было установить когда именно был обожжен горшок, от которого в раскопе остались черепки, или когда бросали в костер кусок кремня, чтобы расколоть его на острые обломки, пригодные для изготовления каменных орудий.

Сейчас в археологии термолюм тоже переключается на определение возраста осадочной породы под и над культурным слоем. В этом авторы видят основные перспективы метода, к которому относятся с должным почтением, говоря о его скором золотом юбилее и важности для всех четвертичных исследований.

И, конечно же, в таком энциклопедическом специальном выпуске, было выделено место для радиоуглерода. Статья Wood, 2015, называется «From revolution to convention: the past, present and future of radiocarbon dating» (от революции до обыденности, прошлое, настоящее и будущее радиоуглеродного датирования). В статье говорится, что в методе произошла незаметная внутренняя революция, отчего подготовка образца к анализу упростилась, размеры образцы кардинально уменьшились и стоимость снизилась. Теперь в исследованиях абсолютно преобладает АМС, что еще недавно считалось экзотикой. Работа Вуда, однако, сосредтоточена не на особенностях метода, а на количистве публикаций.

Автор сделал подсчет, сколько статей на какие темы выходят в научных журналах. Оказалось, что в статьях по методике абсолютно преобладает отдел предварительной обработки. То есть, специалисты озабочены погрешностями образцов, которые поступают к ним на анализ, например, внутри семени может образоваться карбонатная корочка, и это нужно проверять, поверхность ископаемой древесины может быть пропитана раствором с молодым углеродом, и ее нужно снимать, и проч. Чаще всего археологи и геологи сами проводят предварительную обработку и определение остатка (семена какого растения, корешки, древесина, мох) и решают, подходит образец для анализа или нет. Дело лаборатории получить плату за образец и выдать цифру возраста. Однако специалисты озабочены тем, чтобы данные пошли в дело, и чтобы результаты их труда не засоряли науку. Поэтому они и дают советы, как именно нужно выбирать образец.

В рубрике применение радиоуглеродных дат, на первом месте стоит археология и на втором месте (почти в два раза меньше публикаций) – мониторинг окружающей среды. Палеонтологические и геологические исследования не столь продуктивны в отношении датировок, может быть, по причине меньшего финансирования. Получается, что именно археология главный заказчик радиоуглеродных дат, и именно к археологам должны быть адресованы призывы аккуратнее выбирать объекты для датирования, и публиковать все исходные данные, включая лабораторный номер, материал образца и радиоуглеродный возраст. Здесь стоит пояснить, почему именно к археологам адресован призыв публиковать исходники, причем целиком, с погрешностями.

После распространения практики калибровки, археологи в массовом порядке переключились на калиброванные даты, в то время как геологи по-прежнему предпочитают исходные, то, что дает лаборатория. Процесс калибровки сейчас значительно упростился, есть специальный сайт, куда надо вбить данные из лаборатории, и программа сама выдает калиброванную (то есть с учетом поправок, и, по идее, более реальную) дату. Но привлекательна такая дата не большей достоверностью, а тем, что калиброванные даты выглядят более древними, что греет душу археолога. Так, без всяких дополнительных усилий, время первого появления человека, где-нибудь, становится древнее на пару тысяч лет. Однако обратно данные не конвертируются, так же как из салата невозможно собрать целые овощи.

Еще у некоторых гуманитариев есть привычка сокращать количество цифр в статье и выдавать среднее значение, вместо разброса 11000-13000, например, они пишут, что событие произошло 12 тысяч лет назад. Автор статьи убедительно показывает, что так делать ни в коем случае нельзя. Надо помещать те значения, которые прислали из лаборатории, в том виде, в каком прислали, а прочие манипуляции размещать дополнительно. Иначе данные становятся не проверяемыми и теряют научную достоверность, что есть напрасное разбазаривание времени, денег и человеческого труда.

Не обойдены вниманием методы климатостратиграфии примененительно к археологии (Edwards et al., 2015). Основной метод здесь, как и в четвертичной геологии, палинологический. В археологии его применять сложнее, чем в стандартных разрезах, из-за сложностей в стартиграфии, высокой вероятности перетурбаций в породе. Собственно для окружения человека, палинология мало что может сказать, кроме того, какие сорняки росли во дворе. По пыльце видно, что викинги завозили в Гренландию сорняки из Европы. Тогда карантинной службы не было, и о неприкосновенности местной флоры и фауны викинги не заботились. Из окрестностей обычно в поселение приносили нечто съедобное, а не цветущие растения с пыльцой, поэтому диету по пыльце восстановить сложно.Цветы могли класть в могилы, что вроде бы (не все верят), отмечено у неандертальцев.

Более востребован споро-пыльцевой анализ для восстановления климата и условий обитания древних людей. В статье приведены примеры изучения пыльцы рядом с поселениями викингов. Очевидно, что массовое расселение викингов было связано с более теплыми, чем ныне, условиями. Палинология это подтверждает, но здесь следует учитывать некоторые характерные особенности. Когда образцы берут на месте фермы, то пыльцы древесных растений там может быть мало, оттого что жители деревья вырубили. Поэтому обязательно нужно изучить дублирующий разрез в более дикой местности.

Интересно проследить взаимоотношения человека и окружающей среды во времени, как менялись леса, развивались пастбища и посевы, изменяя палиноспектр в сторону увеличения содержания злаков и разнотравья. Такие сдвиги происходили иногда в противоположном направлении чем естественный природный процесс.

Edwards, K.J., Fyfe, R.M., Hunt, C.O., Schofield, J.E. 2015. Moving forwards? Palynology and the human dimension. Journal of Archaeological Science, 56, 117-132.

Hellstrom, J., Pickering, R. 2015. Recent advances and future prospects of the U-Th and U-Pb chronometers applicable to archaeology. Journal of Archaeological Science, 56, 32-40.

Roberts, R.G., Jacobs, Z., Li, B., Jankowski, N.R., Cunningham, A.C., Rosenfeld, A.B. 2015. Optical dating in archaeology: thirty years in retrospect and grand challenges for the future. Journal of Archaeological Science, 56, 41-60.

Wood, R. 2015. From revolution to convention: the past, present and future of radiocarbon dating. Journal of Archaeological Science, 56, 61-72.