Datación termoluminiscente

La datación por termoluminiscencia  es un método físico de datación de objetos de origen mineral mediante la medición de la energía acumulada durante la existencia de una muestra en sus cristales bajo la influencia de un fondo de radiación natural, que se emite en forma de luz cuando se calienta la muestra ( termoluminiscencia ). ).

Descripción general del método

El método de datación termoluminiscente ( TMD ) se basa en la capacidad de algunos materiales ( vidrio , arcilla , cerámica , feldespato , diamantes , calcitas , etc. ) forma de radiación de luz (destellos Sveta). Cuanto más antigua sea la muestra, más destellos se registrarán. Si la muestra en algún momento fue sometida a un fuerte calentamiento o irradiación solar prolongada (blanqueamiento), la señal acumulada inicial se borra y el tiempo debe contarse a partir de este episodio.

Para calibrar el método, se estima el fondo de radiación en un área determinada y la intensidad local de los rayos cósmicos.

En condiciones ideales, el método permite datar muestras desde varios cientos hasta alrededor de 1 millón de años con un error de alrededor del 10 %, que en algunos casos puede reducirse significativamente [1] .

Física

Bajo la influencia de un fondo de radiación externo (incluido el que se forma durante la descomposición de los elementos radiactivos de las rocas, la radiación cósmica ), se forman electrones libres y huecos y los electrones son capturados en trampas de electrones. La presencia de trampas de electrones está asociada con defectos en la red cristalina , que siempre están presentes en los cristales reales ; cuantos más defectos haya en el cristal, más electrones se podrán capturar en las trampas. Cuando se calienta a una temperatura de unos 500 °C, los electrones atrapados se liberan de las trampas y se produce la recombinación de electrones y huecos en el centro de emisión con la emisión de fotones de radiación visible [2] . Este fenómeno se llama termoluminiscencia .

Historia

Por primera vez, el fenómeno de la termoluminiscencia fue observado por Robert Boyle en 1664 , es decir, allá por el siglo XVII .

En la ciencia moderna, la primera mención de su uso para la datación se produce en una revisión de Ferington Daniels y otros [3] , publicada en 1953 .

Las primeras aplicaciones prácticas se remontan a la década de 1960 [4] [5] . En años posteriores, las publicaciones sobre este tema son bastante frecuentes [6] [7] .

Aplicación

En términos de aplicación, el método de datación termoluminiscente es más simple que, por ejemplo, el método de radiocarbono y, por lo tanto, más económico. Se utiliza en geología  , en particular, para determinar la edad de calizas [5] , rocas volcánicas , impactitas , fulguritas , loess , dunas y arenas acuáticas , limos [1] . En arqueología , se utiliza para datar cerámicas antiguas [8] y otros productos de arcilla cocida, como terracota [9] , hornos, ladrillos, así como herramientas de sílex cocidas y piedras de hogar, vidrio artificial y escoria [1] .

Las propiedades de los cristales para acumular radiación ionizante también se utilizan en dosímetros termoluminiscentes para detectar radiación ionizante .

Restricciones

Desde el punto de vista de la justificación física, el método en sí se considera suficientemente preciso y fiable. Sin embargo, se deben tener en cuenta los siguientes factores:

  1. La cantidad de energía luminosa acumulada de un mineral se ve afectada por el número de defectos en la red cristalina y, en consecuencia, el número de trampas de electrones. Diferentes sustancias tienen diferentes números. Por lo tanto, muestras hechas al mismo tiempo y encontradas en el mismo lugar, debido al diferente número de trampas de electrones, pueden dar un nivel diferente de emisividad, por lo que los resultados de datación pueden variar.
  2. Dado que el método implica una calibración obligatoria , que se basa en el principio de la invariancia de la radiación de fondo, la precisión de la datación se ve afectada por el nivel de radiación del área en la que se realiza la investigación. Si el objeto bajo estudio se movió a distancias considerables (es decir, el nivel del fondo de radiación del área circundante cambió) o entró en contacto con otros objetos con un mayor nivel de radiación (por ejemplo, agua subterránea ), o el área misma estuvo expuesta a la radiación (por ejemplo, por un accidente en una central nuclear ), lo que reduce la fiabilidad de los resultados obtenidos.
  3. El método de datación termoluminiscente en realidad no determina la fecha de fabricación de la muestra, sino la fecha de su último calentamiento a alta temperatura. Y podría ser tanto tiro como fuego , o simplemente una larga permanencia de una muestra en un lugar abierto al sol.
  4. Durante el análisis, debido a la exposición a altas temperaturas, la muestra mineral en estudio se destruye (a diferencia, por ejemplo, del análisis de luminiscencia óptica , en el que el nivel de emisividad se mide después de una iluminación intensa de una sustancia).

Véase también

Enlaces

Literatura

  1. Wagner G. A. Métodos científicos de datación en geología, arqueología e historia. — M.: Tecnosfera, 2006.

Notas

  1. ↑ 1 2 3 Wagner G. A. Métodos científicos de datación en geología, arqueología e historia. - M. : Tecnosfera, 2006.
  2. ↑ Tait M. La influencia de las ciencias naturales en la arqueología  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - 1972. - T. 107 , núm. 1 . - S. 125-140 . - doi : 10.3367/UFNr.0107.197205e.0125 . Archivado desde el original el 8 de agosto de 2014.
  3. ↑ Daniels F. et al. La termoluminiscencia como herramienta de investigación   // Ciencia . - 1953. - vol. 117 , edición. 3040 . - P. 343-349 . -doi : 10.1126 / ciencia.117.3040.34 . Archivado desde el original el 3 de junio de 2022.
  4. ↑ Ralph EK, Han MC Datación de cerámica por termoluminiscencia   // Nature . - 1966. - Vol. 210 . - pág. 245-247 . -doi : 10.1038/ 210245a0 .
  5. ↑ 1 2 Termoluminiscencia de materiales geológicos  (inglés) / Ed. por DJ McDoughall. N.Y .: Academic Press , 1968.
  6. ↑ Datación  por termoluminiscencia de Aitken MJ . — Londres: Prensa Académica, 1985.
  7. ↑ Seminario especializado en datación por termoluminiscencia [Oxford, julio de 1978]  / Ed. por T. Hackens, V. Mejdahl. - Oxford: Laboratorio de investigación de arqueología e historia del arte, 1979. - 509 p. — (PACTO). — ISBN 2-8017-0226-9 .
  8. ↑ Aitken MJ, Zimmerman DW, Fleming SJ Datación termoluminiscente de cerámica antigua   // Naturaleza . - 1968. - vol. 219 . - Pág. 442-445 . -doi : 10.1038/ 219442a0 .
  9. ↑ Determinación de la edad de las terracotas de la civilización Nok