Métodos de Datación Absolutos: Calibración en Arqueología

Metodología y Técnicas de Investigación Arqueológica

Dra Mariana Carballido Calatayud Dra. Virginia Pineau 31/05/2024

Datación en Arqueología

Datación relativa Datación absoluta más reciente Hace 495 m.a. 510 m.a. datación de ceniza volcánica 520 m.a. más antiguo 545 m.a.

Tipos de Cronología

• TIPOS DE CRONOLOGÍA RELATIVA ABSOLUTA

CRONOLOGÍA RELATIVA : hace referencia al ordenamiento en SECUENCIAS de sucesos CRONOLOGÍA ABSOLUTA : determina AÑOS (determinación numérica) de los sucesos. Existencia de un proceso regular TIEMPO-DEPENDIENTE

Átomo de Carbono 14

6 protones 8 neutrones 6 electrones Gentileza del Laboratorio de Radiocarbono- Metodología y técnicas de la investigación arqueológica

Cronología Relativa y Absoluta

Cronología Relativa

• Estratigrafía
• Dosaje de Nitrógeno, Flúor y Uranio
• Seriación Tipológica
• Seriación de Frecuencias
• Seriación Climática
• Secuencias Polínicas
• Hidratación de Obsidiana
• Racemización de Aminoácidos
• Arqueomagnetismo

Cronología Absoluta

• Cronología Calendaria
• Cronologías de ciclos naturales anuales (Varves, Anillos de árboles) Métodos Radiactivos (radimétricos)
• Radiocarbono o C-14
• Potasio-Argón
• Rubidio-Estroncio
• Serie del Uranio
• Otros
• Termoluminiscencia (TL)
• Luminiscencia ópticamente estimulada (OSL)
• Resonancia Spin Electrón (ESR)

Gentileza del Laboratorio de Radiocarbono- Metodología y técnicas de la investigación arqueológica

Willard F. Libby y el Radiocarbono

WILLARD F. LIBBY (1908-1980)

• Se denomina Carbono-14 o Radiocarbono al método de datación radimétrica para determinar edades absolutas de los últimos 40.000 años

✓ Es el método radimétrico más utilizado en Arqueología, Geociencias e investigaciones de Medio Ambiente ✓ Es aplicable a sustancias organicas, inorganicas e inorganicas producidas por organismos MONACO 1,80€ 0 Frank, Willard LIBBY (1908-1980) met au point la datation au Carbone 14 en 1947 It obtient le Prix Nobel de Chimie en 1960 ITVP 2005 FANTIN ALBUISSON

Hipótesis del Radiocarbono

HIPÓTESIS La relación de los isótopos del C permanece en equilibrio, siempre ha sido constante y conocido el contenido radiocarbónico de los reservorios terrestres. La muestra está en equilibrio con el reservorio en donde se encuentra y deja de intercambiar isótopos del C al momento de su muerte. La concentración de 14C solo disminuye por decaimiento radiactivo. El decaimiento radiactivo es inmutable (independiente de la naturaleza del C de la muestra y de su medioambiente). Gentileza del Laboratorio de Radiocarbono- Metodología y técnicas de la investigación arqueológica

Isótopos de Carbono

Tipos de Isótopos

ESTABLES INESTABLE (radiactivo) Protón (+) Neutrón Electrón (- Carbono-12 Carbono-13 Carbono-14 6 protones 6 protones 6 protones 6 neutrones 7 neutrones 8 neutrones 6 electrones 6 electrones 6 electrones 98,89% 1,10% 1,0 x10-10% Abundancia natural

Importancia en Arqueología

Los isótopos de Carbono (C12, C13,C14) son las estrellas en la arqueología. Los isótopos estables (13C/12C) no se descomponen con el paso del tiempo, por lo que son buenos indicadores para dar cuenta, entre otros aspectos, de la dieta de los grupos, carbono (12C/13C) -base colágeno y apatita- (Clase del 29/05/24). Es posible el estudio de la paleodieta en base a los isótopos estables porque preservamos en nuestros tejidos los mismos átomos de carbono y nitrógeno de los alimentos que consumimos, de ahí la premisa: Somos lo que comemos. Pero .... ¿Qué pasa con el C14?

Aplicación del Radiocarbono en Arqueología

En arqueología, el radiocarbono ha proporcionado el método más útil de datación. La mayor ventaja es que puede ser utilizado en cualquier parte y en cualquier clima, mientras se cuente con material de origen orgánico. Sus límites son 40.000 años atrás, y potencialmente hasta 80.000 años utilizando la técnica de la espectrometría del acelerador de partículas (AMS), aunque lo que respecta al otro extremo de la escala temporal, es demasiado impreciso para ser útil en los 400 años del pasado más reciente.

Proceso de Datación con C-14

ATOMO ESTABLE NEUTRONES C-14 Los rayos cósmicos bombardean la superficie de la atmósfera (neutrones) Los animales incorporan, por ingestión, el carbono de las plantas. Los neutrones se fragmentan en la superficie de la atmósfera produciendo pequeñas cantidades de carbono-14 e hidrógeno C 14 0 5 730 años después de la muerte, el cuerpo contiene la mitad de C-14. 16 704 años más tarde, el cuerpo presenta 1/8 menos de C-14. El proceso de fotosíntesis incorpora el átomo radiactivo en las plantas de manera que la proporción "C/ C en estas es similar a la atmosférica. 70 000 años después de la muerte, el cuerpo no contiene C-14.

Incorporación del Carbono 14 en Organismos

¿COMO LLEGA EL CARBONO 14 A LOS ORGANISMOS? Satélite de órbitas nedias/altas Exosfera (+500km) Termosfera (500 km) Aurora boreal Mesosfera (90km) Estratosfera (50 km) Capa de Globo meteorológico 23 Avión subsónico Troposfera (10-12 km) Litosfera Hidrosfera Vegetales, mediante la fotosíntesis absorben CO2 e incorporan C-14 Animales que ingieren plantas y respiran (incorporan C-14). En la alta atmósfera (estratósfera) se produce la generación de C-14 Neutrones térmicos Organismos mueren y activa el reloj se Se cuenta cuánto tiempo ha pasado desde que el organismo dejó de estar en equilibrio con el ambiente donde vive. Medimos cuánto C-14 queda en la muestra. Gentileza del Laboratorio de Radiocarbono- Metodología y técnicas de la investigación arqueológica

Muestras para Datación con Radiocarbono

¿QUÉ MUESTRAS PODEMOS DATAR CON ESTE MÉTODO ? Es aplicable a sustancias orgánicas, inorgánicas e inorgánicas producidas por organismos

• Carbón
• Hueso
• Granos
• Semillas
• Valvas
• Cascarón
• Tejidos

Gentileza del Laboratorio de Radiocarbono- Metodología y técnicas de la investigación arqueológica

Radiocarbono: Desintegración y Medición

RADIOCARBONO El carbono radiactivo se desintegra con una velocidad conocida. Los paleontologos pueden determinar la edad de un fosil midiendo la cantidad de carbono-14 que contiene. C-12 estable Fósil C-14 inestable Una pequeña porción del fosil es incinerada y convertida en gas (dióxido de carbono) El C-14 decae en N-14 despidiendo un electron Los organismos vivos absorben C-14 (carbono radiactivo) durante sus vidas Electron Nitrógeno Un contador de radiación registra el numero de electrones emitidos @ Microsoft Corporation. Reservados todos los derechos. Cada tipo de muestra presenta problemas específicos asociados con su uso para datación, incluyendo contaminación y medioambientales. efectos especiales

Decaimiento del C14

El carbono radioactivo, producido cuando el nitrógeno 14 es bombardeado por rayos cósmicos en la atmósfera, baja a la tierra y es absorbido por las plantas. Cuando un organismo muere, deja de absorber C14 y el C14 que está presente en el mismo, comienza a desintegrarse. Los laboratorios pueden medir cuánto C14 se ha desintegrado y cuánto queda en la muestra. El C14 decae de manera lenta pero sostenida y revierte en nitrógeno 14. El rango al cual decae, su edad media, es conocido: El C14 tiene una edad media de 5.730 años. Esto significa que la mitad de la cantidad original de C14 en materia orgánica, se habrá desintegrado 5.730 años luego de la muerte del organismo. Luego de alrededor de 40.000 años, la cantidad de C14 remanente será tan pequeña que la muestra no podrá ser datada de manera confiable. Para saber hace cuando un organismo ha muerto, se cuenta la cantidad de radiaciones beta que emite por minuto cada gramo de material. El C14 moderno emite alrededor de 15 radiaciones beta por minuto por gramo de material. Pero el C14 que es de hace 5.730 años, sólo emitirá la mitad (la edad media del C14) por minuto. De modo tal que si una muestra emite 7.5 radiaciones por minuto en un gramo de material, entonces el organismo tendrá 5.730 años

Concentración de C14 a lo largo del tiempo

14C 0 AÑOS: La concentración de 14C es igual a la ambiental del momento 5.730 AÑOS: Solo queda la mitad de la concentración original 57.300 AÑOS: Eliminado el 99,9% del 14C

Validación y Supuestos del Radiocarbono

Fue testeado con objetos de edad conocida a través de registros históricos como madera de una tumba egipcia. Los análisis mostraron que concordaban de manera muy cercana con dicha información. Se asume que: 1) La producción de radiocarbono por la atmósfera ha permanecido constante durante tanto tiempo como para establecer una relación equilibrada entre el rango de C14/C12 en la atmósfera. 2) Ha habido una completa y rápida mezcla de radiocarbono dentro de los varios reservorios de carbono. 3) El rango de isótopos de carbono en la muestra no ha sido alterado excepto por el decaimiento radiocarbónico, y 4) La cantidad total de carbón en cualquier reservorio no ha sido alterada. Además, la vida media del radiocarbono debe ser conocida con suficiente precisión y debe ser posible medir los niveles naturales de radiocarbono para los niveles apropiados de certeza y exactitud. Se ha reconocido que, si los átomos de radiocarbono pudieran ser detectados directamente, más que esperando su decaimiento, se podrían utilizar muestras más pequeñas y se podrían medir fechas más antiguas. Como ejemplo, si una muestra tuviera un solo átomo de radiocarbono, la muestra podría ser ubicada en un espectrómetro de masas y el átomo contado en un contador Geiger.

Espectrómetro de Masas

BEMAS 250g Sección final del acelerador espectrómetro de masas (AMS) de la unidad de acelerador de Radiocarbono de Oxford

Requisitos y Costos para el Envío de Muestras

Cantidad de Muestra Requerida

REQUISITOS PARA EL ENVÍO DE MUESTRAS Aspectos metodológicos y técnicos: Cantidad de muestra requerida para datación C- 14, en buenas condiciones de preservación, seca y libre de restos intrusivos:

	Minimo	Máximo
Carbón vegetal	5 gr	15 gr
Madera, semillas	7 gr	15 gr
Hueso	70 gr	300 gr
Carbonatos (tosca)	50 gr	100 gr
Valvas de moluscos	20 gr	40 gr
Estiércol, turba, etc.	20 gr	40 gr
Sedimentos	200 gr	500 gr
Suelos, paleosuelos (Horiz. A)	200 gr	400 gr

Para el caso deAMS se requieren miligramos de muestra como madera, carbón y 1 gramos de hueso.

Costo por Muestra (Diciembre 2022)

COSTO: al 1º de diciembre de 2022 Para Investigadores pertenecientes a Instituciones Oficiales en Argentina: universidades nacionales, centros, institutos y programas del CONICET, CIC-PBA, etc., o de cualquier otro organismo provincial ó municipal (secretarías, museos, juntas, etc.), el costo por muestra es $ 35.000. Para particulares, el costo por muestra es de $ 70.000. Para autentificaciones, el costo por muestra es de $ 175.000. Para Investigadores Latinoamericanos : doscientos cincuenta dólares americanos (U$A 250). Para Investigadores de otros países: trescientos cincuenta dólares americanos (U$A 350). Gentileza del Laboratorio de Radiocarbono- Metodología y técnicas de la investigación arqueológica