Introducción
La datación por radiocarbono (RD) de una muestra se reduce a medir el contenido de 14C y 13C en la misma, introduciendo una corrección al contenido de 14C para el fraccionamiento de isótopos de carbono (calculado a partir del contenido de 13C) y calculando la edad del radiocarbono. Según la curva de calibración, la edad de radiocarbono de la muestra se vuelve a calcular en el calendario. Por tanto, la fiabilidad de la datación por radiocarbono está determinada por la fiabilidad del cálculo de la edad por radiocarbono de las muestras y la fiabilidad de la curva de calibración. Este último parámetro está determinado por la confiabilidad de las edades de radiocarbono y calendario de las muestras, que se utilizaron para construir la curva de calibración y el grado de su correspondencia con las variaciones de 14C en el CO2 de la atmósfera de la región en la que se formaron las muestras fechadas.
Por confiabilidad de los resultados de RD, nos referimos al grado y naturaleza de la correspondencia entre la edad estimada y real de las muestras fechadas. Una evaluación experimental directa de la confiabilidad de los resultados de RD es fundamentalmente imposible. Esta es una característica fundamental del método. Por lo tanto, la evaluación de la confiabilidad de los resultados de la DR solo se puede realizar mediante métodos "indirectos". Pero los fondos disponibles para tal evaluación son significativamente limitados. Podemos nombrar solo un trabajo en el que uno de los métodos clásicos "indirectos" para evaluar la confiabilidad del DR se implementa de manera relativamente correcta: se identifican los factores que afectan la confiabilidad de la datación, se estiman los errores introducidos por ellos y se encuentra la contribución total de los factores a la edad calendario de las muestras fechadas. Hay otro grupo de métodos "indirectos" clásicos,basado en el análisis de "convergencia" de los resultados de la investigación. Uno de los métodos de este grupo, en relación al RD, lo hemos encontrado.
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Descripción del método
La curva de calibración del RD se calculó usando muestras de madera con una edad conocida y refleja la dependencia de la edad del radiocarbono en el calendario. Tiene máximos y mínimos locales, escalones y tramos relativamente empinados. De esto se deduce que con una distribución uniforme de las muestras fechadas a lo largo de la escala de edad calendario, su distribución a lo largo de la escala de edad de radiocarbono será desigual. La edad calendario de las muestras, sobre la base de la cual se calculó la curva de calibración, se distribuye uniformemente, después de 10 años. Por lo tanto, a partir de la curva de calibración, podemos calcular el estándar para las frecuencias de la edad de radiocarbono de las muestras. La curva de calibración para el RD y el estándar para las frecuencias de edad de radiocarbono de las muestras se muestran en la Figura 1.
Figura: 1. Curva de calibración de la datación por radiocarbono y patrón de frecuencias de la edad por radiocarbono de las muestras.
El estándar para las frecuencias de la edad de radiocarbono de las muestras se calcula para intervalos de 100 años de radiocarbono. La curva resultante está muy diferenciada. Las frecuencias oscilan entre 2 y 29. Hay distintos altos y bajos. Podemos comparar el estándar con las frecuencias de la edad de radiocarbono de muestras de muestras específicas para regiones, tipos de materiales fechados o laboratorios obtenidos de bases de datos de RD. La idea detrás de esta comparación es simple. Si la confiabilidad de la estimación de la edad del radiocarbono de la muestra y la curva de calibración son cercanas, entonces debe esperarse que las frecuencias real y de referencia coincidan. En este caso, el grado de coincidencia vendrá determinado por el grado de conformidad de la distribución real de la edad natural de las muestras de la muestra en la escala de años naturales con su distribución uniforme. Si hay desajustes de frecuencia importantes,entonces esto significará que la confiabilidad de la curva de calibración y la edad del radiocarbono de las muestras de una muestra en particular son diferentes. Además, para algunos casos de discrepancias, es posible fundamentar hipótesis sobre sus causas.
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La eficiencia del método se muestra en el ejemplo del análisis de tres muestras de datos del RD, que denominamos "EE. UU.-Canadá", "Europa" y "Norte de China". Las muestras incluyen fechas que caen dentro del intervalo 0-5999 años BP. Todas las frecuencias de la edad del radiocarbono de las muestras se calcularon en una ventana de 100 años VR.
Muestra "EE. UU.-Canadá"
La muestra de EE. UU. Y Canadá se compiló a partir de la base de datos del sitio web. Hay 22227 fechas en la muestra: 15452 fechas en EE. UU., 6561 fechas en Canadá y 214 fechas en Rusia. Incluyendo: 1438 fechas de muestras de madera, 12675 - carbón vegetal, 2922 - huesos, 2655 - huesos de calagen.
Figura: 2. Muestra "EE. UU.-Canadá". Comparación de las frecuencias de edad de todas las muestras de la muestra con la referencia.
Figura: 3. Muestra "EE. UU.-Canadá". Comparación del componente de alta frecuencia de las frecuencias de edad de todas las muestras de la muestra con la referencia.
Las figuras 2 y 3 muestran una comparación de las frecuencias de edad y su componente de alta frecuencia de todas las muestras de la muestra con el estándar. Se distinguen tres intervalos según el grado de coincidencia cualitativa de las curvas. En el intervalo A (250-1400 años AP) la concordancia es buena, en el intervalo B (4200-5950 años AP) es satisfactoria. En el intervalo B (1400-4200 años AP), no se observa coincidencia.
La Figura 4 muestra un ejemplo de modelado de la precisión de la datación por radiocarbono en las frecuencias de edad de todas las muestras de la muestra de Estados Unidos y Canadá para el intervalo 250-1350 años AP. La curva de frecuencia del modelo es la suma del componente de baja frecuencia normalizado de las frecuencias de edad de todas las muestras de la muestra y las frecuencias de referencia normalizadas. Se obtuvo una concordancia satisfactoria entre el modelo y los datos reales, siempre que el 9.2% de las fechas tengan una precisión aproximadamente igual a la precisión de la curva de calibración. El componente de baja frecuencia del modelo se calculó promediando las frecuencias de la edad de la muestra sobre 5 puntos (ventana de 500 años). En base a esto, se puede suponer aproximadamente que la precisión del 90,8% restante de las fechas de la muestra no excede más / menos los primeros cientos de años. Dado que no tenemos un criterio para distinguir del conjunto completo de fechas de aquellosque tienen una precisión aproximadamente igual a la precisión de la curva de calibración, este último valor puede tomarse como la precisión real de la RD de una muestra particular en un intervalo de tiempo particular.
Figura: 4. Muestra "EE. UU.-Canadá". Un ejemplo de modelado de la precisión de la datación por radiocarbono basado en las frecuencias de edad de todas las muestras en el rango de 250-1350 BP.
Las frecuencias de datación del carbón coinciden cualitativamente con las frecuencias de referencia prácticamente en todo el intervalo de análisis (Figura 5). Las fechas del árbol en el rango de 50-3050 años BP se desplazan en 100 años BP en la dirección de disminución de la edad del radiocarbono.
Figura: 5. Muestra "EE. UU.-Canadá". Comparación de las frecuencias de la edad de las muestras de madera y carbón vegetal con el estándar.
Figura: 6. Muestra "EE. UU.-Canadá". Comparación de las frecuencias de edad de las muestras de hueso y calagen con la referencia.
Las frecuencias de datación de huesos son totalmente consistentes con las frecuencias de datación de calagen (Figura 6), sin embargo, se han desplazado en relación con las frecuencias de referencia en diferentes intervalos de tiempo de 0 a 300 años BP en la dirección de una edad de radiocarbono creciente.
La Figura 7 muestra una comparación de las frecuencias totales reales de datación de madera, carbón vegetal, huesos y calagen y frecuencias corregidas por cambios con respecto al estándar. Las frecuencias corregidas coinciden mejor con las frecuencias de referencia.
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Figura: 7. Muestra "EE. UU.-Canadá". Comparación de las frecuencias totales reales de la edad de las muestras de madera, carbón vegetal, huesos, calagen y frecuencias corregidas por cambios con respecto al estándar.
Muestra "Europa"
La muestra de Europa se compiló a partir de datos de datación por radiocarbono publicados en la revista Archaeometry. La muestra incluye solo aquellas fechas para las que se muestra el contenido de la muestra 13C. La muestra caracteriza a toda Europa. El "centro de gravedad" de la muestra se encuentra en el Reino Unido. Solo hay 1168 fechas en la muestra. Incluyendo: 83 fechas de muestras de madera, 267 - carbón vegetal, 216 - huesos de animales, 398 - huesos humanos, 26 - huesos no identificados, 133 - semillas, 45 - restos de plantas.
Figura: 8. Muestra "Europa". Comparación de las frecuencias de edad de todas las muestras de la muestra con la referencia.
La Figura 8 muestra una comparación de las frecuencias de datación de todas las muestras de la muestra con la referencia. Según el grado de coincidencia cualitativa de las curvas, se distinguen 5 intervalos. En los intervalos A (50-700 años VR), B (1600-2800 años VR) y D (5300-5950 años VR), el acuerdo es satisfactorio. En los intervalos B (700-1600 años VR) y D (2800-5300 años VR), las formas de las curvas no coinciden. Cabe señalar que estos intervalos se caracterizan por una alta frecuencia de datación. Se observan los cambios de frecuencia de la edad de las muestras de madera y carbón entre sí y el estándar en más / menos 100 años BP (Figura 9). Las frecuencias de la edad de las muestras de huesos de animales (Figura 10) coinciden con el estándar solo en el intervalo A (50-1100 años BP).
Figura: 9. Muestra "Europa". Comparación de las frecuencias de la edad de las muestras de madera y carbón vegetal con el estándar.
Figura: 10. Muestra "Europa". Comparación de las frecuencias de la edad de las muestras de huesos de animales con el estándar.
Muestra "Norte de China"
La muestra del norte de China se compiló a partir de la base de datos del sitio web. La muestra incluye todas las fechas de sitios arqueológicos en el noroeste (Región Autónoma Uygur de Xinjiang) y el Noreste de China (Heilongjiang, Jilin, Provincias de Liaoning y Región Autónoma de Mongolia Interior) obtenidas en los laboratorios de Beijing. Un total de 601 fechas. Incluyendo: 169 muestras de madera, 234 - carbón vegetal, 137 - residuos vegetales (semillas, paja, juncos, madera podrida, corteza). Las muestras restantes están representadas por huesos, piel, lana y conchas de animales y humanos.
Figura: 11. Muestra "China del Norte". La comparación de las frecuencias de la edad de todas las muestras de la muestra y la planta se mantiene con el estándar.
La Figura 11 muestra una comparación de las frecuencias de edad de todas las muestras de la muestra del norte de China y los residuos vegetales con la referencia. Cualitativamente, la coincidencia de las formas de las curvas se observa solo en el intervalo A (1200-2000 años AP). Las frecuencias de la edad de las muestras de madera y carbón vegetal corresponden entre sí solo en el intervalo de 2800-4200 años y no corresponden al estándar (Figura 12). Después de un cambio en las frecuencias de la edad de la madera y el carbón en menos 100 años BP, se obtuvo una concordancia satisfactoria entre su suma y la curva de referencia (Figura 13).
Figura: 12. Muestra "China del Norte". Comparación de las frecuencias de la edad de las muestras de madera y carbón vegetal con el estándar.
Figura: 13. Muestra "China del Norte". Comparación de frecuencias de edad (reducidas en 100 años) de muestras de madera y carbón con el estándar.
Evaluación de la fiabilidad de la curva de calibración
De la discrepancia entre las frecuencias de referencia y las frecuencias reales de la edad de radiocarbono de una muestra particular en un intervalo particular de años de radiocarbono, se deduce que la confiabilidad es baja dentro del intervalo de la edad de radiocarbono de la muestra y / o la curva de calibración. Al analizar una cantidad suficientemente grande de muestras, es posible identificar estadísticamente intervalos "sospechosos" de la curva de calibración. Utilizando el análisis de tres muestras como ejemplo, se puede nombrar uno de esos intervalos: aproximadamente 1700-1900 años VR (Figura 3, intervalo B1; Figura 8, intervalo B1). Se puede suponer que dentro de este intervalo es la curva de calibración la que tiene una confiabilidad baja.
conclusiones
Con base en los resultados del análisis de tres muestras de la edad de radiocarbono de las muestras por nuestro método propuesto, se pueden sacar conclusiones metodológicas y prácticas.
Conclusiones metodológicas
El método para evaluar la confiabilidad de los resultados de la datación por radiocarbono, basado en comparar la frecuencia de referencia de la edad del radiocarbono con las frecuencias de la edad del radiocarbono de muestras de las bases de datos de RD, es simple, independiente y altamente eficiente. Para aplicar el método, no se requiere involucrar datos a priori para el RD. Basado en él, es posible:
- asignación en las frecuencias de la edad de radiocarbono de muestras de muestras específicas, intervalos de tiempo y su clasificación según el grado de cumplimiento de las frecuencias de referencia;
- evaluación de la precisión de la determinación de la edad de radiocarbono de muestras basada en modelos;
- identificación de cambios sistémicos en la antigüedad de muestras de diversos materiales;
- identificación de áreas en la curva de calibración caracterizadas por una confiabilidad relativamente baja.
Al aplicar el método, se pueden utilizar procedimientos clásicos para el procesamiento estadístico de matrices de datos.
Conclusiones practicas
La datación por radiocarbono suele ser bastante viable. Quedan abiertas dos cuestiones: la fiabilidad objetiva de la datación y la influencia de factores subjetivos en los resultados de la datación. El error en la determinación de la edad de radiocarbono de las muestras de la muestra "EE. UU.-Canadá" basado en los resultados del modelado en el intervalo de 250-1350 años BP es más / menos los primeros cientos de años. En otros intervalos, el error de datación es mayor que en el intervalo de 250-1350 años AP. Las fechas de varios materiales se desplazan entre sí en hasta 300 años AP, lo que también da un error de más / menos los primeros cientos de años. Los errores en la determinación de la edad del radiocarbono de las muestras de Europa y el norte de China corresponden aproximadamente a los errores de la muestra de Canadá. En el rango de 1700-1900 años VR, la curva de calibración puede tener poca confianza.
