DATAZIONI ARCHEOLOGICHE RADIOCARBONIO PALEOMAGNETISMO TERMOLUMINESCENZA A cura della Prof.ssa Simonetta Pellacchia Liceo scientifico «V. Volterra»- Fabriano a.s. 2017-2018

I principali sistemi per datare un reperto archeologico Per avere informazioni sul periodo in cui non ci sono testimonianze scritte, è necessario saper “leggere” gli indizi lasciati dall’uomo o dagli eventi naturali nei reperti o sul territorio e ricostruire l’evento avvenuto migliaia di anni prima. Vi sono vari metodi, da quello del confronto stilistico del manufatto alle analisi chimiche e fisiche di vario genere.

Paleomagnetismo e radiocarbonio a confronto

Metodo del radiocarbonio Metodo del magnetismo La quantità dipendente dal tempo è la radioattività specifica del campione preso in esame È un metodo valido su tutto il pianeta Possono essere datati con questo metodo composti organici e solo qualche materiale inorganico Le quantità che variano col tempo sono la direzione e l’intensità del campo magnetico terrestre È un metodo valido su particolari regioni ampie al max 500.000 kmq (Circa la sup. della Spagna) Possono essere datati con questo metodo materiali contenenti ossidi di ferro con proprietà ferromagnetiche

Metodo del radiocarbonio Messo a punto dopo la fine della seconda Guerra Mondiale (1949) dal chimico-fisico americano Willard Frank Libby [ premio Nobel per la Chimica nel 1960 per questa scoperta] È un metodo che permette la datazione dei reperti organici risalenti a non oltre 40.000 anni. Il carbonio è un elemento indispensabile per la vita ed è presente in tutte le componenti organiche. Esso possiede tre isotopi: due stabili (C-12 e C-13) e uno radioattivo (C-14) e differiscono tra loro per il numero di neutroni.

Metodo del radiocarbonio È un metodo progettato per misurare la radioattività residua. Alla base del metodo sta l’osservazione che il carbonio C-14 viene assorbito dai vegetali assieme al carbonio C-12 e C-13 sotto forma di anidride carbonica e che quindi viene a far parte dei composti che costituiscono gli organismi vegetali di cui si nutrono gli animali. Il C-14 si forma continuamente nell’alta atmosfera per effetto dei neutroni dei raggi cosmici sugli atomi di Azoto-14. Nell’atmosfera la proporzione tra C-12, C-13 e C-14 è costante e anche negli esseri viventi tale rapporto rimane costante.

Metodo del radiocarbonio Alla morte degli organismi, lo scambio con la biosfera termina e il loro contenuto di C-14 inizia a diminuire ad un tasso determinato dalla legge del decadimento radioattivo. Più precisamente, dopo 5568 anni (periodo di dimezzamento), la quantità di C-14 è ridotta alla metà di quella presente nell’organismo al momento della morte. Dopo circa 40.000 anni le radiazioni emesse dall’organismo sono così deboli da non potersi più definire.

Metodo del radiocarbonio

Metodo del magnetismo Per permettere questo tipo di datazione il materiale deve contenere ossidi di ferro con proprietà ferromagnetiche, tipicamente magnetite ed ematite Essere stato riscaldato a temperature di almeno 300-400 °C

Metodo del magnetismo Materiali databili Magnetite ed ematite si trovano in molte rocce e sedimenti, le più alte concentrazioni si trovano nelle argille cotte nelle quali la magnetizzazione di tali materiali risulta estremamente stabile nel tempo. Altri materiali idonei sono le rocce vulcaniche a raffreddamento rapido (lave, basalti). In generale i materiali sottoposti a temperature > 900-1000 °C capaci di indurre processi di vetrificazione risultano intensamente magnetizzati e quindi databili.

Metodo del magnetismo Strutture databili Materiali databili Forni e fornaci per la cottura di ceramiche e laterizi Focolari e strutture che hanno sofferto incendi Sepolture destinate alla cremazione in terreni argillosi Strutture di combustione associate a terme Materiali databili Mattoni Sedimenti argillosi

Metodo del magnetismo Datazione basata sulle archeo direzioni Datazione basata sulle archeo intensità Indicata per strutture di combustione Applicabile anche ai prodotti di cottura delle strutture Possono datarsi unicamente materiali la cui posizione nello spazio è rimasta invariata rispetto a quando furono scaldati Possono estendersi a materiali che si presentano come frammenti sciolti o slegati dalle strutture di appartenenza

Metodo del magnetismo Ogni datazione deve basarsi su una serie di campioni costituita da 10-15 esemplari prelevati in distribuzioni uniformi e conservati su supporti non magnetici Prima di separare i campioni (blocchetti, cilindri …) dalle strutture di appartenenza è necessario determinarne l’orientazione.

Problemi della datazione magnetica Metodo del magnetismo Problemi della datazione magnetica Durante le ere geologiche il campo magnetico terrestre ha subito numerose inversioni di polarità (inversione della polarità magnetica) mentre la posizione dell’asse é rimasta sostanzialmente invariata. L’inversione si manifesta con la diminuzione dell’intensità del campo magnetico fino allo zero, seguita da un aumento in polarità inversa. Gli intervalli di tempo tra le inversioni di polarità appaiono irregolari.

Problemi della datazione magnetica Metodo del magnetismo Problemi della datazione magnetica La direzione del campo magnetico terrestre non cambia in modo prevedibile, cioè secondo certe leggi, e comunque non in modo uguale in tutto il mondo. Gli scienziati iniziarono a registrare tali variazioni, con crescente precisione, per mezzo di osservazioni dirette con aghi magnetici sospesi, solo dal 1580 a Londra, dal 1640 a Roma, dal 1680 a Parigi. Per tempi anteriori bisogna stabilire per ciascuna regione l’andamento delle variazioni secolari.

Problemi della datazione magnetica Metodo del magnetismo Problemi della datazione magnetica E per fare ciò si devono misurare campioni indisturbati dal momento della cottura, prelevati dalla regione stessa. Nel 1979 è stata stilata la scala cronologica geomagnetica per il Cenozoico, qui a fianco

Problemi della datazione magnetica Metodo del magnetismo Problemi della datazione magnetica Una volta stabilita la curva di riferimento delle variazioni secolari, questa può essere usata per dedurne la data di strutture in situ di argilla cotta di data sconosciuta o incerta. Se vi è una revisione delle date di riferimento che sono servite a costruire le curve standard, questo comporta una revisione delle datazioni fatte su di essa.

Vantaggi rispetto alla datazione al radiocarbonio Metodo del magnetismo Vantaggi rispetto alla datazione al radiocarbonio Cosa offre in più rispetto ad una datazione al radiocarbonio, quella magnetica? In via teorica, maggiore precisione in periodi nei quali le variazioni della direzione del campo magnetico sono rapide, come dal 1600 in avanti, è possibile avere un errore di +- 10 anni su campioni ben conservati e ben cotti per analisi sui Fori Romani del III e IV sec. a.C. l’errore arriva a circa 25 anni

Vantaggi rispetto alla datazione al radiocarbonio Metodo del magnetismo Vantaggi rispetto alla datazione al radiocarbonio Cosa offre in più rispetto ad una datazione al radiocarbonio, quella magnetica? Q È possibile estendere la datazione ad una larga gamma di contesti archeologici, sebbene le argille cotte indisturbate non siano necessariamente più comuni di legni o carboni ben conservati. I dati magnetici così ottenuti hanno di per sé interesse per i geofisici in ordine all’origine del magnetismo terrestre

Vantaggi rispetto alla datazione al radiocarbonio Metodo del magnetismo Vantaggi rispetto alla datazione al radiocarbonio Cosa offre in più rispetto ad una datazione al radiocarbonio, quella magnetica? Q Inoltre la determinazione dell’intensità antica del campo magnetico terrestre – che indica una lenta costante decrescita durante gli ultimi 2000 anni – porta alla conoscenza delle variazioni dell’intensità dei raggi cosmici, responsabili della produzione di radiocarbonio nell’alta atmosfera.

Metodo della termoluminescenza La  Termoluminescenza è un fenomeno fisico di emissione luminosa, da parte dei cristalli di una sostanza. Il fenomeno fu descritto per primo da Robert Boyle (1627-1691) nella seconda metà del XVII secolo. Si tratta di una tecnica distruttiva che permette di datare i reperti di natura inorganica, costituiti da argilla cotta (vasi, calchi per statue, laterizi ecc.), vetri, ossidiane (vetri vulcanici) e malte. Con questo tipo di datazione è possibile arrivare anche a datare reperti di 500.000 anni fa e oltre. Ovvero, tutto ciò che contiene dell’argilla, o della terra in genere, ed è stato cotto a temperature di almeno 500 C°.

Metodo della termoluminescenza L’analisi consiste nel prelevare una quantità di campione e riscaldarlo nuovamente ad una temperatura superiore a 500 °C: così si può rilevare la quantità di termoluminescenza per mezzo di fotomoltiplicatori. Questa quantità dipende dal tempo trascorso dalla cottura, oltre che dalla quantità di irraggiamento subito (per cui i parametri di riferimento possono variare da luogo a luogo) e dal tipo di materiale presente nell'impasto. Va inoltre tenuto conto di altri eventuali riscaldamenti subiti dal manufatto (per esempio per un incendio). I campioni non vanno inoltre sottoposti a sorgenti di radioattività artificiale.

Metodo della termoluminescenza La tecnica è applicabile, oltre che alla ceramica, alla terra o alle pietre di un focolare, alle terre di fusione dei bronzi, alle sculture o decorazioni architettoniche in terracotta, ai mattoni, oppure ancora alla lava solidificata di un'antica eruzione. Per i forni da vasaio consente la datazione solo dell'ultimo utilizzo. La termoluminescenza permette di datare anche oggetti non archeologici, ad esempio permette di conoscere quando un meteorite è arrivato sulla Terra , di datare i sedimenti di origine eolica o lacustri.

Grazie per l’attenzione Fine Grazie per l’attenzione