Г.А.Вагнер.
Определение возраста молодых пород и артефактов.
Физические и химические часы в геологии четвертичного периода
и в археологии

Избранные фрагменты из готовящегося русского издания


 

Глава   2  МАТЕРИАЛЫ

    2.1 Вулканические породы
        2.1.1 Базальты
        2.1.2 Обсидиановые потоки
        2.1.3 Тефра
        2.1.4 Ксенолиты и обожженные (прокаленные) контакты
        2.1.5 Сульфиды полиметаллов
    2.2   Импактиты
        2.2.1 Тектиты
        2.2.2 Импактные стекла
        2.2.3 Эжектиты
    2.3   Разломные брекчии и псевдотахилиты
    2.4   Фульгуриты
    2.5   Осадки
        2.5.1 Лессы
        2.5.2 Песок (эоловый)
        2.5.3 Пески (акватические)
        2.5.4 Аллювий
        2.5.5 Коллювий и делювий
        2.5.6 Озерные отложения
        2.5.7 Ледниковые отложения
        2.5.8 Археологические отложения
        2.5.9 Известковые отложения пещер
        2.5.10 Травертины
        2.5.11 Глубоководные осадки
        2.5.12 Морские фосфориты
    2.6   Продукты выветривания
        2.6.1 Почвы
        2.6.2 Каличе и калькрет
        2.6.3 Пустынный загар
        2.6.4 Корки выветривания и патина
        2.6.5 Фронты диффузии
    2.7   Неорганические артефакты
        2.7.1 Каменные артефакты (общие замечания)
        2.7.2 Флинт и кремень (silex)
        2.7.3 Обсидиан
        2.7.4 Тектитовые стекла
        2.7.5 Петроглифы
        2.7.6 Строительный раствор
        2.7.7 Керамика и кирпичи
        2.7.8 Обжиговые печи, обожженная почва и камни
        2.7.9 Искуственнык стекла
        2.7.10 Витрифицированные форты
        2.7.11 Металлургические шлаки
        2.7.12 Свинцовые краски и сплавы
    2.8   Растительные остатки
        2.8.1 Древесина
        2.8.2 Древесный уголь
        2.8.3 Семена и зерна
        2.8.4 Пыльца и споры
        2.8.5 Фитолиты
        2.8.6 Бумага и текстильные остатки
        2.8.7 Торф и сапропель
        2.8.8 Органические остатки в сосудах, на каменных орудиях и наскальных рисунках
        2.8.9 Вино
        2.8.10 Диатомовые водоросли
    2.9   Животные остатки
        2.9.1 Кости и рога
        2.9.2 Зубы
        2.9.3 Кораллы
        2.9.4 Фораминиферы
        2.9.5 Раковины моллюсков
        2.9.6 Яичная скорлупа
    2.10  Вода и лед
        2.10.1 Океаническая вода
        2.10.2 Подземнвые воды
        2.10.3 Ледниковый лед
 
В этой главе будут перечислены  геологические, археологические и исторические материалы, которые могут быть датированы с применением методов,  составляющих содержание этой книги. Такое введение позволит читателю не только ознакомиться с методами, но и практически использовать книгу,  отталкиваясь от интересующих его объектов и их характерных особенностей. Будет кратко рассмотрена хронологическая значимость отдельных материалов и указаны методы их датирования, очерчены также их возможности и ограничения, особенно возрастные рамки, в которых эти методики могут быть применены. В последующих главах будет дано детальное описание методов датирования с указанием оптимальной стратегии отбора проб для исследования.
       

2.5.8   Археологические отложения

Под археологическими отложениями понимают осадки, сформировавшиеся под влиянием деятельности человека. В этом смысле археоосадки рассматриваются как подгруппа геологических осадков, в формирование которых помимо природных процессов определенный вклад внесен цивилизациями, а  содержащиеся в них артефакты рассматриваются как часть осадка. Археологические осадки обычно привлекают мало внимания со стороны археологов. Только в самое последнее время их стали все чаще рассматривать в качестве важного источника информации. Они незаменимы при реконструкции физических и биологических условий среды в местах стоянок человека. Они могут быть полезными и при решении хронологических вопросов, а также играют важную роль при изучении мест стоянок,  равно как и при реконструкции ландшафтов. Отложения (<40кл), богатые органическими компонентами, могут быть датированы с помощью радиоуглеродного метода 14C(Разд. 5.4). Неорганические отложения, выведенные на освещаемую поверхность или на небольшую глубину в результате какой-либо деятельности человека, например при ходьбе, пригодны для люминесцентного датирования (Разд. 7.1 и 7.2). В связи с высокой светочувствительностью метод ОСЛ является особенно многообещающим при датировании археологических осадков (100 л -100 кл).

    2.7   Неорганические артефакты

К числу объектов, наиболее часто обнаруживаемых археологами относятся неорганические артефакты. Большинство хронологических схем основано на их типологической классификации и эволюции, что особенно справедливо в применении к керамике. Существует поэтому настоятельная потребность в независимом датировании артефактов. Их пригодность для физических или химических методов датирования существенно варьируется. Плохо поддаются датированию металлические изделия. Ситуация с каменными  орудиями значительно улучшилась в последние годы. Более многообещающими являются все виды объектов, сделанных из обожженной глины, хотя достижимая при этом точность измерения возраста не всегда удовлетворяет предъявляемым к таким исследованиям требованиям.

Следует уточнить значение термина возраст. Рассматривая неорганические артефакты, следует четко различать возраст образования материала, из которого они сделаны, возраст их изготовления, возраст захоронения и, если необходимо, возраст других событий, таких как нагревание или осветление. В зависимости от типа материала и примененной методики удается получить различные значения возраста, даже для одного и того же объекта.

    2.7.1   Каменные артефакты (общие замечания)

Каменные орудия относятся к наиболее важным доисторическим находкам. Их непосредственное датирование особенно желательно для эпохи палеолита, за пределами возрастного интервала, в котором применяется 14С метод. К сожалению, хронометрическое исследование камня вызывает значительные затруднения. Исключениями являются артефакты, изготовленные из кремня и обсидиана, которые будут рассмотрены отдельно. В некоторых случаях, однако, необходимые возрастные определения мозможны. Каменные орудия и черепки, обнаруживаемые среди пепла доисторических очагов и на пожарищах (>100 кл), могли подвергаться сильному нагреву, стирающему треки деления (Разд. 6.1) в апатите, цирконе или титаните, что позволяет определить возраст нагревания. Возраст нагретых силикатов и карбонатов (100 л - 100 кл) может быть определен методом люминесценции (Разд. 7.1 и 7.2). Этот метод имеет также большой потенциал для датирования эпизода последнего облучения светом поверхности пород, что может быть важным для изучения сооружений и каменных инструментов, сделанных из мрамора и силикатов. После захоронения каменных орудий и черепков в почве на их поверхности начинается диффузия фтора (Разд. 8.4). Толщина корок диффузии фтора отражает относительный возраст захоронения. Эта методика может быть применена к поверхностям кремнистых пород (1 - 100 кл), таких как вулканические, плутонические породы и аркозовые песчаники. Каменные артефакты, имеющие на поверхности сколов пустынный загар (1 - 100 кл), могут быть датированы катионным методом (Разд. 8.6). Можно также предполагать возможность датирования каменных орудий путем измерения космогенных нуклидов (Глава 5), если они были внезапно либо вынесены на поверхность Земли, либо были экранированы от космического излучения.

        2.7.2   Кремень и кремнистый сланец (silex)

Термин silex  (мн. число silices) применяется для обозначения плотных, твердых пород, состоящих главным образом из кремнезема. Их представителями являются агаты, халцедоны, кремни, яшмы, кремнистые сланцы, радиоляриты, кремнистые шлаки и др. Их классификация, к сожалению не принятая повсеместно, основана на макроскопических и микроструктурных критериях, равно как и на условиях их геологического залегания. С минералогической точки зрения все они представляют собой сложные соединения, состоящие из скрытокристаллического кварца (с размером зерен <30 мкм) и аморфного кремнезема (> 90% SiO2), смешанными с углеродистыми, органическими и водными соединениями. Кремень  - осадочная горная порода, встречается главным образом в виде конкреций среди известняков и доломитов. Его значительная твердость (6-7 единиц по шкале Мооса) делает кремень важным исходным материалом для изготовления остроугольных орудий труда в течение длительного периода времени от нижнего палеолита до неолита. Систематика культур палеолита основана главным образом на типологии изготовленных кремневых артефактов. Кремень относится к наиболее устойчивым археологическим материалам.

При захоронении на поверхности кремня образуется корка эрозии, или патина, макроскопически отличающаяся от свежих внутренних частей. Предпринимались попытки использовать толщину корок эрозии для датирования поверхностей артефактов. Оказалось, что такой подход весьма проблематичен, из-за многообразного влияния на процесс эрозии особенностей почв и химии процессов (Rottlander 1989). Если артефакты подвергались нагреванию в доисторическое время (что на самом деле относится к большей части артефактов, изготовленных из кремня), для датирования в интервале 1 - 100 кл могут быть использованы методы ТЛ и ЭСР (Разд. 7.1 и 7.3). Индикаторами нагревания могут быть тонкий рисунок трещин, так называемых кракелюр (Рис. 8), изменение цвета, который может иметь белый, красноватый или черный оттенок в зависимости от исходного материала и окислительно-восстановительных условий, а также  трещиноватость (Hahn 1991). Интенсивность ТЛ и ЭСР сигнала также служит индикатором нагревания. Причиной обилия обожженных кремневых артефактов, возможно, является усиление при обжиге  способности кремня к расщеплению (Griffiths et al. 1986).
 

Рис. 8. Изготовленный из кремня артефакт из стоянки Беригуль (Berigoule), Воклюз (Vaucluse), Франция, с явно выраженными кракелюрами. Такой рисунок трещиноватости указывает на сильный нагрев.  1 - см.

        2.7.3   Обсидиан

Доисторические культуры, имевшие доступ к обсидиану (Разд. 2.1.2), либо в результате непосредственной его добычи, либо в результате торгового обмена, широко использовали этот материал, имеющий большую твердость (7 единиц по шкале Мооса; более твердый, чем хром-никель-содержащая сталь). Торговля обсидианом распространялась весьма широко, на тысячи километров от мест его геологических источников. Со времени нижнего палеолита он использовался для изготовления ножей, наконечников стрел, скребков и других острых режущих и колющих изделий. В связи с заметной хрупкостью изделия из обсидиана легко ломались и становились малопригодными для употребления. Следовательно, их часто можно обнаружить в виде сломанных обломков при археологических раскопках. В местах изготовления таких орудий часто находят многочисленные чешуевидные обломки обсидиана, тогда как стержневидные находки менее многочисленны (Рис 9).

        Рис.9. Обсидиановый стержень со стоянки Сехитимин/Карс (Sehitemin/Kars), восточная Анатолия.

При изготовлении доисторических орудий высеканием из больших кусков, образовывались свежие поверхности обсидиана, которые можно датировать (>100 лет - 100 кл) методом гидратации (Разд. 8.2). Этот метод представляется весьма многообещающим, поскольку с его помощью можно исследовать обширные серии образцов, не тратя на это много денег и времени. В процессе производства по неизвестной причине изделия из обсидиана и его обломки часто подвергались нагреванию, однако при их использовании также иногда происходил их случайный или преднамеренный нагрев. При условии, что такое нагревание было достаточно интенсивным для того, чтобы отжечь уже существовавшие треки деления (Разд. 6.1), такое событие (>1 кл) может быть датировано анализом числа треков, образовавшихся позже.

        2.7.4   Тектитовые стекла

Иногда (Разд. 2.2.1) доисторический человек в качестве материала для изготовления колющих и режущих каменных орудий использовал тектиты. Хорошим примером могут служить сделанные из молдавитов орудия, обнаруженные в верхнепалеолитических слоях на стоянке Виллендорф, Вахау (Willendorf, Wachau), Австрия. В Индокитае тектиты известны с бронзового века (Bezborodov 1975). Обнажавшиеся поверхности таких стеклянных артефактов (1 - 100 кл) можно датировать методом гидратации (Разд. 8.2). С другой стороны нагретые орудия, сделанные из тектитов, могут быть датированы методом треков деления (Разд. 6.1).

        2.7.5   Петроглифы

Тонкие корки пустынного загара (Разд. 2.6.3) на поверхности пород прекрасно подходят для изготовления рисунков, сохраняющихся в течение долгого времени. Темный слой слегка нарушался путем гравировки или высекания молотком, в результате чего на поверхности выступали более яркие, свежие внутренние участки материнской породы. Петроглифы, как называют наскальные рисунки такого типа, известны в различных культурах, как, например, знаменитые петроглифы, расположенные вдоль шелкового пути на каракорумском шоссе. При изготовлении этих рисунков на поверхности обнажались свежие участки пород, на которых вновь образовывался пустынный загар. Катионный метод (Разд. 8.6) позволяет датировать такой вторично образованный пустынный загар (1 - 100 кл) и, тем самым, эти рисунки на скалах.

     2.7.6   Строительный раствор

Строительный раствор изготавливается из известняка (CaCO3). Вначале в результате обжига известняк разлагается на углекислый газ - СО2 и негашеную известь - CaO. Последняя затем гасится водой  c образованием Са(ОН)2. При высыхании тестообразная гашеная известь реагирует с атмосферным СО2, образуя СаСО3 строительного раствора. Эта реакция является очень важным шагом для 14С метода датирования (Разд. 5.4), поскольку в строительный раствор при этом попадает современный ему углерод. В строительном растворе, произведенном таким образом, весь неорганический углерод берется из атмосферного СО2 . При условии, что после затвердевания раствора никакого обмена с углеродом атмосферы не происходит, время строительства такого здания можно определить по степени уменьшения в результате распада количества 14С в строительном растворе (>100 лет). Диффузия кальция из строительного раствора в кирпич может наблюдаться в виде своеобразного фронта и, таким образом, является подходящим способом определения возраста кирпичной кладки (70 лет - 4 кл). Для датирования новообразованного СаСО3 в строительном растворе можно использовать, хотя до сих пор это не применялось, ТЛ (Разд. 7.1) и ЭСР (Разд. 7.3) методы.
 

    2.7.7   Керамика и кирпичи

Технология изготовления керамических изделий имеет почти 10000-летнюю историю. Высокая хрупкость керамических изделий приводит к тому, что они быстро выходят из строя, так что вскоре после изготовления их осколки оказываются в земле. Производство керамических изделий подвержено быстрым стилистическим изменениям. Обе эти характеристики - кратковременность существования и типологическое непостоянство, так же как и обилие находок черепков керамических изделий позволяет считать керамику исключительно ценными археологическим объектом для хронологического исследования, и независимого абсолютного хронометрического датирования.
Метод ТЛ (Разд. 7.1) позволяет датировать время обжига, т.е. время изготовления керамики (>100 лет). Для этого используют тонкозернистую фракцию и включения кварца. Ясно, что разрешение в 6-10 % является недостаточным для решения большинства хронологических проблем, однако существует много примеров, когда датирование керамики и обожженного кирпича может дать полноценные и успешные результаты, несмотря на низкую точность таких определений. Для доказательства истинности предположительно древнего возраста керамических изделий (Рис.10) хорошо подходит метод ТЛ. Метод ОСЛ (Разд. 7.2) был успешно применен к примеси кварца в керамических черепках (>100 лет), причем при этом была достигнута более высокая точность определения, чем при использовании метода ТЛ. При обнаружении остатков мякины и хлебных зерен в керамических изделиях для датирования керамики (>100 лет) можно использовать 14С метод (Разд. 5.4). На практике, вследствие низкого содержания органического углерода в керамике такое применение этого метода возможно только при использовании ускорительной масс-спектрометрии (AMS). Проводились эксперименты по датированию керамики методом треков альфа-частиц (ядер отдачи) во  включениях мусковита (Разд. 6.2). Керамические глины обжигаются обычно при температурах 700 - 800шС, а при их охлаждении до температур ниже точки Кюри преобладающее при этом магнитное поле фиксируется в них виде термоостаточной намагниченности. Археомагнитное датирование (Глава 9) керамических изделий использует величину и -  в тех случаях, когда известно положение объектов во время обжига - направление магнитного поля. Определенная таким образом дата соответствует времени изготовления объекта. Высушенные на воздухе и обожженные кирпичи, поверхности которых были покрыты содержащим кальций связующим веществом (строительный раствор, гипс или штукатурка) являются подходящими материалами для применения метода диффузии кальция (Разд. 8.5). Этим способом датируется не сам материал, а время возведения из него кирпичной кладки.

 

        Рис. 10. Доколумбова чаша после того, как из нее была отобрана проба (небольшое отверстие в темной части дна) для проверки аутентичности методом ТЛ. Измерения позволили подтвердить возраст, полученный на основании изучения стиля этого изделия (около 1000 лет).

        2.7.8   Печи, обожженная почва и камни

Нагретые глиняные объекты, такие как стены печей, материал их футеровки (рис. 11), обожженные остатки глины и обожженные горизонты почвы,  могут использоваться для целей датирования таким  же образом, как и керамические изделия. Особый интерес представляют нагретые камни и остатки археометаллургических печей, которые во всех иных случаях вряд ли могут быть датированы. Обычно вид обожженных землистых материалов, похожий на красный кирпич, указывает на высокие температуры  в печи. Использование ТЛ метода (Разд. 7.1) позволяет определить время последнего нагревания (> 400oС). В случае обожженных пород используются зерна кварца и полевого шпата. Тот факт, что печи и очаги, в отличие от керамических  черепков часто находятся на своем собственном месте (in situ), т.е. что они сохраняют то же положение, что при их активном использовании, позволяет применять метод археомагнитного датирования (Глава 9). Это позволяет использовать не только величину термоостаточного намагничивания, но также его склонение и наклонение. Однако при этом следует удостовериться, что исследованные пробы действительно испытали воздействие высоких температур обжига (> 500шС).

        Рис. 11. Печь и материал футеровки на древнеримской вилле вблизи Бад-Кройцнаха (Bad Kreuznach), Германия. Дата последнего использования печи для обжига была определена ТЛ методом (Wagner 1980b)

       2.7.9   Искусственные стекла

Древние стекла имеют широко варьирующий химический состав, так как они могли производиться из различного сырья. Большая часть стекол относится к группе щелочно-известковистых. Классическим сырьем, используемыми для производства стекла, являются зольные шлаки (поташ) и кварцевый песок. Помимо богатых натрием и калием зольных шлаков в древности для производства стекла уже использовали соду. Высокое содержание щелочей приводит к снижению температуры плавления шихты. Различные оттенки стекла достигались в результате добавления различных красящих веществ. Помимо небольшого количества бусин времени Шестой династии Египта, с середины второго тысячелетия до новой эры известны сосуды, изготовленные из искусственного стекла в Месопотамии (египетские стеклянные сосуды известны с несколько более позднего времени). Технология изготовления стекла предположительно возникла из методики глазурования. С Ближнего Востока искусство изготовления стекол распространилось на район Средиземноморья. В Северной Италии стеклянные изделия известны с пятого века до новой эры. Производство стекла получило мощное развитие во время Римской империи и затем снова в средневековье.

Под влиянием влаги древние стекла испытывают более или менее сильное влияние процессов эрозии. В корках эрозии на поверхности стекол (>100 лет) образуются прослои стекла (Разд. 8.3), количество которых возможно соответствует длительности его захоронения. Очевидно, что для таких исследований лучше всего подходят средневековые и современные стекла. Для определения возраста искусственного стекла (>10 лет) предпринимались также попытки использовать метод гидратации (Разд. 8.2). Для датирования искусственных стекол (>1 кл) в принципе возможно применение метода треков деления (Разд. 6.1), хотя этот метод является весьма трудоемким, стекла имеют обычно относительно небольшой возраст,  и  малое содержание  урана. Тем не менее, урановое стекло (Рис. 12), производимое в Богемии с середины 19 столетия и содержащее до 1% урана, вполне подходит для определения возраста этим методом.

        Рис.12. Ваза  из богемского стекла девятнадцатого века с желто-зеленой люминесценцией в связи с присутствием в нем примерно 1 % окиси урана.
 

        2.7.10   Витрифицированные форты

В Западной и Южной Европе имеются многочисленные оборонительные сооружения, известные как витрифицированные форты. Обычно их сооружение связывают с кельтскими племенами. Каменные булыжники, из которых сложены их стены, частично расплавлены и пустоты между ними заполнены стекловатым шлаком. Предположительно они возникли при разрушительных пожарах, уничтоживших строения, возведенные из камней и дерева. Стекловатое вещество сильно гетерогенное по составу, содержит многочисленные остатки кристаллических пород; его формирование происходило при температурах более 1000шС. Датирование фазы стекла и остатков нагретых пород может быть проведено ТЛ методом (Разд. 7.1).

        2.7.11   Металлургические шлаки

Шлаки зачастую являются единственными остатками, свидетельствующими об археометаллургической деятельности человека. Они представляют собой важный источник информации о действительных достижениях пиротехнологии. Установление их временной привязки, однако, вызывает серьезные затруднения, поскольку стратиграфическая ситуация в местах расположения металлургических производств зачастую бывает нарушена. Находки древесного угля, которые часто встречаются вместе со шлаками, могут быть датированы 14С методом (Разд. 5.4). При этом необходимо тщательное исследование, чтобы избежать неясности с временным соотношением между углями и шлаками, поскольку плавление руд могло осуществляться на одном и том же месте в течение долгого времени. (Подробнее о радиоуглеродном датировании металлургических провинций см. статью Е.Н.Черных и Н.Б.Черных во второй части книги. - Прим. пер.). Однако часто мельчайшие остатки древесного угля бывают заключены внутри самих шлаков, что позволяет датировать древесину, используемую в качестве топлива, с помощью 14С  AMS метода измерения. С другой стороны, анализ самого материала шлаков позволяет проводить непосредственное датирование самой археометаллургической деятельности. Предпринимались попытки применить к шлакам ТЛ метод датирования (радел 7.1). В принципе для этих целей может быть использовано стекло, а также фазы фаялита и пироксена, присутствующие в шлаках. К сожалению, опыты датирования компонентов шлаков находятся на самой начальной стадии. Более многообещающим является ТЛ датирование нагретых включений кварца или реликтов обожженной глины, прилипших к шлаку.

        2.7.12   Свинцовые краски и сплавы

Свинцовые белила (PbCO3) были наиболее важным белым пигментом вплоть до недавнего времени, когда в двадцатом столетии им на смену пришли титановые белила (TiO2). Поэтому современные фальсификаторы старинных произведений живописи сознательно используют свинцовые белила. Чтобы определить, моложе примерно 100 лет или древнее краски, содержащие свинец, или свинцовые сплавы можно использовать радиоактивный изотоп свинца 210Pb (Разд. 4.1.6) - промежуточный член ряда распада  238U, и, таким образом, изобличить современных  фальсификаторов.

        2.8    Растительные остатки

Геологические пласты зачастую содержат более или менее разложившиеся растительные остатки, благодаря которым можно сделать заключение о палеоклиматических и палеоэкологических условиях, существовавших во время их отложения. В некоторых видах осадков, например в торфе, растительный компонент доминирует. Наиболее примечательным материалом растительного происхождения в культурных слоях является древесный уголь. Остатки растений обнаруживаются также на древних свалках бытовых отходов, в виде остатков пищи в сосудах, в кухонных очагах и пепле. Фрагменты древесины сохраняются в деревянных конструкциях и ямах, вырытых для установки столбов. Остатки растений представляют большой интерес для археологии и истории архитектуры. Обычно для их датирования используют 14С метод (Разд. 5.4). В таких случаях следует иметь в виду, что полученные возрастные данные относятся к материалу, из которого состоит изученный образец, а не обязательно ко времени того или иного геологического или археологического события.
 
 

        2.8.1   Древесина

Древесина состоит из целлюлозы, углеводов и лигнина. При датировани древесины, особенно древесных стволов, следует иметь в виду, что деревья представляют собой долгоживущие растения, которые могут расти многие сотни лет. Каждый год, пока они растут, на них появляются дополнительные кольца. Ежегодное прибавление колец позволяет при определении их возраста использовать метод дендрохронологии (Разд. 10.1.2). В Центральной Европе обычно датируются дубы и сосны (<12 кл). Эта методика требует наличия, по крайней мере, 100 последовательных колец. В связи с недостижимой для других методов точностью измерения (до одного года) этот метод является основой для создания календаря голоцена. Древесина (< 40 кл) может быть также датирована 14С методом (Разд. 5.4).В конце каждого годового периода роста последнее годичное кольцо изолируется от дальнейшего обмена с атмосферой, так что 14С возраст каждого кольца определяет год его образования. Это явление, известное как -эффект старого дерева- может вызвать существенные неопределенности, например, в случае, если необходимо определить возраст сооружения по результатам исследования лесоматериала, из которого оно было построено. Если в исследуемой древесине (<11 кл) можно наблюдать хотя бы 50 последовательных годичных колец, то для ее датирования можно применить более точный 14С  метод датирования по отдельным кольцам, тщательно сопоставляя полученные при этом результаты. Органическое вещество древесины содержит небольшие количества аминокислот, поэтому были предприняты попытки его датирования (10-100 кл) методом  рацемизации (Разд. 8.8).

        2.8.2   Древесный уголь

В археологических слоях часто находят древесный уголь. Он хорошо подходит для определения возраста 14С методом (Разд. 5.4). Однако, эффект старого дерева (см. выше) может приводить к значительным неопределенностям, если археологическая сторона исследования определяется только результатами датирования обломков древесного угля. После сжигания более древние внутренние части ствола дерева остаются в виде древесного угля, что может ошибочно дать значения возраста, на несколько сотен лет более древние, чем это должно быть. Чтобы оценить возможность такого рода ошибки можно посоветовать определить, какого рода древесина была использована для изготовления угля. Обожженные молодые веточки являются более предпочтительными, чем массивные куски дерева.
 

        2.8.3   Семена и зерна

Семена и зерна, встречающиеся в пластах неолита не содержащих керамических предметов, свидетельствуют о развитии сельского хозяйства на Ближнем Востоке в то время. Точное определение возраста начала этой активности, и ее распространение в другие зоны в течение долгого времени исследовалось с применением 14С метода (Разд. 5.4). Преимуществом таких растительных материалов является то, что они ежегодно возобновляются. Применение AMS метода позволяет проводить анализ единичных зерен и,  тем самым, делает возможной независимую проверку археологической стратиграфической датировки, которая могла быть искажена процессами биотурбации.
 
 

        2.8.6   Бумага и текстильные остатки

Растительные ткани текстильных изделий являются подходящим объектом для определения их возраста 14С методом (Разд. 5.4), поскольку сырье, из которого они изготовлялись, представляло собой ткани растений, имеющих короткий период жизни, и перерабатываемое в течение нескольких лет после сбора урожая. Следовательно, 14С возраст этих тканей соответствует моменту выработки этого текстиля. Что касается бумаги, следует допускать вероятность того, что при ее производстве могла использоваться макулатура и хлопчатное тряпье, поэтому в зависимости от способа производства бумаги, ее 14С возраст может быть заметно завышен.
 

        2.8.8   Органические остатки в сосудах, на каменных орудиях и наскальных рисунках

Керамические сосуды и каменные орудия, контактировавшие с органическими материалами в процессе их изготовления или использования, обычно сохраняют небольшие их следы на своей поверхности. Возможны остатки как животного (кровь, мышечные волокна, волосы, перья, жиры), так и растительного (смола, крахмал и остатки растений) происхождения. Органические материалы обычно довольно устойчивы к вторичным изменениям. Поскольку эти пробы, как правило, невелики датирование таких органических остатков (<40 кл) требует применения 14С  AMS метода (Разд. 5.4).

        2.8.9   Вино

Вино, хранящееся в бочках и бутылках, изолируется от дальнейшего обмена с биосферой и гидросферой, так что в принципе можно определить возраст вина по результатам изучения распада трития (Разд. 5.1).Но, как и в случае с грунтовыми водами, применение такого метода осложняется сильным влиянием антропогенного фактора, приводящего к заметному увеличению содержания трития в атмосфере и гидросфере. Тем не менее, для проб вина можно проследить общее уменьшение содержания трития - равно как и радиоуглерода, образованного при термоядерных взрывах, начиная с 1960-х годов. Таким образом, для этого периода времени непрямые определения возраста изготовления вина представляются вполне возможными.
 

        2.9    Животные остатки

Ископаемые останки животных встречаются почти исключительно в виде частей известковистых или апатитовых скелетов, ассоциированных с большим или меньшим количеством органического вещества. Они встречаются как в морских, так и в континентальных четвертичных осадках. Часто археологические слои содержат кости и зубы. Наблюдается огромный интерес к хронометрическому датированию ископаемых останков животных, в большинстве случаев фокусирующийся на вопросах хронологии, но, тем не менее, относящийся также и к возрасту самой находки, например, окаменевших костей гоминид. Помимо окаменелостей, зубы могут быть также датированы in vivo.

        2.9.1   Кости и рога

Кости живых позвоночных животных примерно на 25 - 30 % состоят из органического материала, это, главным образом, протеин коллаген. Неорганическая составляющая этих костей состоит из карбоната - гидроксилапатита, углеродсодержащего фосфата кальция. После смерти и последующего захоронения в осадках начинается процесс гидролитической деградации органических компонентов. Благодаря довольно высокой пористости костей неорганические компоненты, входящие в их состав, находятся в состоянии химического обмена с осадочной средой. Эти процессы сильно зависят от древней химической и гидрологической среды, так же как и от температуры. Обнаруживаемые в горизонтах палеолита кости, зачастую представляющие собой остатки добычи древних охотников, представляют непосредственный интерес для датирования. Кроме того, возраст останков человека напрямую связан с восстановлением истории эволюции гоминид. Поэтому кости представляют собой обычный и важный для датирования материал.

В течение долгого времени кости (< 40 кл) рассматривались как объект, мало пригодный для 14С датирования (Разд. 5.4). Они содержат преимущественно углерод, входящий в состав неорганических соединений, который может вступать в реакции обмена с грунтовыми водами. Углерод, связанный в костях в составе органических соединений, несмотря на процессы диагенеза почти не подвержен процессам обмена. Методика AMS имеет преимущество по сравнению с методикой измерения b-активности, поскольку позволяет исследовать отдельные органические компоненты, а не недифференцированный  коллаген.

Диагенетическое извлечение урана ископаемыми костями - приводящее к 100-кратному увеличению его концентрации по сравнению с костями in vivo - происходит после смерти организмов при их захоронении в осадках (Millard and Hedges 1995). Вопрос о том, какому времени соответствует такой вторичный захват урана, является критическим для всех методов датирования, основанных на использовании этого элемента. Наиболее популярным является представление об относительно быстром увеличении содержания урана, достигающем состояния насыщения (модель раннего захвата). Для костей (<350 кл) из геохимически и биологически неактивных сухих осадков можно ожидать получение достоверных значений 230Th/ 234U возраста (Разд. 4.1.1). Полезно провести проверку  230Th/ 234 значений возраста, применив 231Pa/235U метод датирования (<150 кл; Разд. 4.1.3). К некоторым костям четвертичного и третичного периодов был применен  U-He  метод датирования (Разд. 3.2). ЭСР метод датирования (Разд. 7.3) в применении к костям (1-100 кл) все еще находится в стадии испытаний, и не существует никаких сомнений в его меньшей пригодности к костям по сравнению с зубной эмалью, что объясняется, прежде всего, относительно низким содержанием в костях минерального вещества. В результате развития методов AMS становится технически возможным измерять содержание 41Са (Разд. 5.10) в костях, что может в итоге привести к созданию полезного метода датирования. После отмирания организмов коллаген разлагается с образованием свободных аминокислот, которые могут затем подвергнуться процессам рацемизации (Разд. 8.8). Возраст костей (от современного до 1 млн. лет) может быть в таком случае определен из степени рацемизации. В настоящее время измерение соотношений между фтором - ураном - азотом (Разд. 8.7) в костях имеет подчиненное значение. Тем не менее, имеется более тысячи определений  F, U и N  в ископаемых и современных пробах скелетов, в результате чего была установлена их относительная возрастная последовательность.

        2.9.2   Зубы

Датирование зубов позволяет проводить интересные исследования в применении к среднему и нижнему палеолиту, так же как и к четвертичной геологии. Зубная эмаль состоит почти полностью из гидроксилапатита [Ca5(PO4)3(OH)]. Зубной цемент и дентин содержат больше органического вещества. Как и в случае костей, почти весь содержащийся в ископаемых зубах уран,  захвачен уже после захоронения. Поэтому проблемы, связанные с временной привязкой захвата урана для зубов аналогичны, хотя и не так явно выражены из-за меньшей их пористости. Зубы, главным образом зубы позвоночных животных, могут быть датированы по измерению отношений 230Th/ 234U (Разд. 4.1.1; <350 кл) и 231Pa/235U (Разд. 4.1.3;<150 кл). Следует добавить, что согласованность обоих значений возраста снимает проблему неопределенности, связанную с захватом урана из окружающей среды. Масс-спектрометрическое определение отношения 230Th/ 234U позволяет датировать как дентиновую, так и эмалевую фракции одних и тех же зубов.  Такая процедура увеличивает достоверность возрастных измерений. Минерал гидроксилапатит, входящий в состав зубной эмали может быть датирован  (1 - несколько сот кл) методом ЭСР (Разд. 7.3), тогда как цемент и дентин не подходят для данного метода из-за большего содержания в них органического вещества. Метод рацемизации аминокислот (Разд. 8.8) применим к исследованию ископаемых зубов возрастом до 3 млн.лет. D - аспарагиновая кислота современных зубов подходит для определения возраста отдельных индивидов. Определение содержания фтора - урана - азота (Разд. 8.7) в зубах представляет малый интерес.
 

        2.9.6   Яичная скорлупа

Скорлупа яиц, откладываемых нелетающими птицами, такими как африканские страусы или эму, обычно встречаются в местах палеолитических стоянок в Африке, Азии и Австралии. Эти яйца служили источником пищи. Из их скорлупы изготавливали сосуды для воды и бусы. Помимо археологического значения, яичная скорлупа позволяет проводить палеоэкологические реконструкции. В своем карбонатном веществе она содержит около 3% органической составляющей. Для целей 14С датирования  (Разд. 5.4) могут быть использованы как неорганические, так и органические соединения углерода. Органическое вещество, прежде всего протеин, можно также использовать для датирования методом рацемизации (Разд. 8.8).