Hydratation d'obsidienne: un moyen bon marché pour dater la fabrication d'outils en pierre - sauf ...

Rencontres d'hydratation en obsidienne (ou OHD) est un technique de datation scientifique, qui utilise la compréhension de la nature géochimique du verre volcanique (un silicate) appelé obsidienne pour fournir des dates relatives et absolues sur les artefacts. L'obsidienne affleure partout dans le monde et était préférentiellement utilisée par les fabricants d'outils en pierre car elle est très facile à travailler avec, il est très net lorsqu'il est cassé, et il est disponible dans une variété de couleurs vives, noir, orange, rouge, vert et clair.

Faits en bref: Rencontres d'hydratation en obsidienne

L'obsidienne contient de l'eau emprisonnée pendant sa formation. Dans son état naturel, il a un croûte épaisse formé par la diffusion de l'eau dans l'atmosphère lors de son premier refroidissement - le terme technique est "couche hydratée." Lorsqu'une nouvelle surface d'obsidienne est exposée à l'atmosphère, comme lorsqu'elle est faire un outil en pierre, plus d'eau est absorbée et l'écorce recommence à croître. Cette nouvelle croûte est visible et peut être mesurée sous un grossissement puissant (40–80x).

Les écorces préhistoriques peuvent varier de moins de 1 micron (µm) à plus de 50 µm, selon la durée de l'exposition. En mesurant l'épaisseur, on peut facilement déterminer si un artefact particulier est plus ancien qu'un autre (âge relatif). Si la vitesse à laquelle l'eau diffuse dans le verre pour ce morceau particulier d'obsidienne est connue (c'est la partie délicate), vous pouvez utiliser OHD pour déterminer la âge absolu d'objets. La relation est d'une simplicité désarmante: âge = DX2, où l'âge est en années, D est une constante et X est l'épaisseur de l'écorce d'hydratation en microns.

C'est presque un pari sûr que tous ceux qui ont déjà fabriqué des outils en pierre et connaissaient l'obsidienne et où le trouver, l'ont utilisé: comme un verre, il se brise de manière prévisible et crée des arêtes extrêmement tranchantes. La fabrication d'outils en pierre à partir d'obsidienne brute brise la croûte et commence le comptage de l'horloge d'obsidienne. La mesure de la croissance de la croûte depuis la rupture peut se faire avec un équipement qui existe probablement déjà dans la plupart des laboratoires. Cela semble parfait, n'est-ce pas?

Le problème est que la constante (ce D sournois là-haut) doit combiner au moins trois autres facteurs qui sont connus pour affecter le taux de croissance de la croûte: température, pression de vapeur d'eau et verre chimie.

La température locale fluctue quotidiennement, de façon saisonnière et sur des échelles de temps plus longues dans toutes les régions de la planète. Les archéologues le reconnaissent et ont commencé à créer un modèle de température d'hydratation efficace (EHT) pour suivre et tenir compte de la effets de la température sur l'hydratation, en fonction de la température moyenne annuelle, de la plage de températures annuelle et de la température diurne intervalle. Parfois, les chercheurs ajoutent un facteur de correction de profondeur pour tenir compte de la température des objets enterrés, en supposant que les conditions souterraines sont significativement différentes de celles de la surface - mais les effets n'ont pas été trop étudiés encore.

Les effets de la variation de la pression de vapeur d'eau dans le climat où un artefact d'obsidienne a été trouvé n'ont pas été étudiés de manière aussi intensive que les effets de la température. En général, la vapeur d'eau varie avec l'altitude, vous pouvez donc généralement supposer que la vapeur d'eau est constante au sein d'un site ou d'une région. Mais OHD est gênant dans des régions comme le Andes montagnes d'Amérique du Sud, où les gens ont apporté leurs artefacts d'obsidienne à travers d'énormes changements d'altitude, des régions côtières du niveau de la mer aux montagnes de 4 000 mètres (12 000 pieds) et plus.

Ce qui est encore plus difficile à expliquer est le différentiel chimie du verre chez les obsidiennes. Certaines obsidiennes s'hydratent plus rapidement que d'autres, même dans le même environnement de dépôt. Vous pouvez obsidienne source (c'est-à-dire identifier l'affleurement naturel où un morceau d'obsidienne a été trouvé), et ainsi vous pouvez corriger cette variation en mesurant les taux dans la source et en les utilisant pour créer une hydratation spécifique à la source courbes. Mais, puisque la quantité d'eau dans l'obsidienne peut varier même au sein des nodules d'obsidienne provenant d'une seule source, ce contenu peut affecter de manière significative les estimations d'âge.

La méthodologie pour ajuster les étalonnages de la variabilité du climat est une technologie émergente au 21e siècle. De nouvelles méthodes évaluent de manière critique les profils de profondeur de l'hydrogène sur les surfaces hydratées en utilisant la spectrométrie de masse des ions secondaires (SIMS) ou la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. La structure interne de la teneur en eau de l'obsidienne a été identifiée comme une variable très influente qui contrôle le taux de diffusion de l'eau à température ambiante. Il a également été constaté que de telles structures, comme la teneur en eau, varient au sein des sources de carrière reconnues.

Associée à une méthodologie de mesure plus précise, la technique a le potentiel d'augmenter la fiabilité des OHD, et fournir une fenêtre sur l'évaluation des conditions climatiques locales, en particulier la paléo-température régimes.

Obsidienne un taux mesurable de croissance de la croûte est reconnu depuis les années 1960. En 1966, les géologues Irving Friedman, Robert L. Smith et William D. Longtemps publié la première étude, les résultats de l'hydratation expérimentale de l'obsidienne des montagnes Valles du Nouveau-Mexique.

Depuis lors, des progrès importants ont été réalisés dans les impacts reconnus de la vapeur d'eau, de la température et de la chimie du verre, identifiant et expliquant une grande partie des variation, créant des techniques de résolution plus élevées pour mesurer l'écorce et définir le profil de diffusion, et inventer et améliorer de nouveaux modèles pour l'EFH et des études sur le mécanisme de la diffusion. Malgré ses limites, les dates d'hydratation de l'obsidienne sont beaucoup moins chères que le radiocarbone, et c'est une pratique de datation standard dans de nombreuses régions du monde aujourd'hui.

• Liritzis, Ioannis et Nikolaos Laskaris. "Cinquante ans de datation d'hydratation d'obsidienne en archéologie." Journal des solides non cristallins 357.10 (2011): 2011–23. Impression.
• Nakazawa, Yuichi. "L'importance de la datation de l'hydratation en obsidienne dans l'évaluation de l'intégrité de l'Holocène Midden, Hokkaido, Nord du Japon." Quaternaire International 397 (2016): 474–83. Impression.
• Nakazawa, Yuichi et al. "Une comparaison systématique des mesures d'hydratation en obsidienne: la première application de la micro-image avec spectrométrie de masse à ions secondaires à l'obsidienne préhistorique." Quaternaire International (2018). Impression.
• Rogers, Alexander K. et Daron Duke. "Manque de fiabilité de la méthode d'hydratation induite en obsidienne avec les protocoles abrégés de trempage à chaud." Journal of Archaeological Science 52 (2014): 428–35. Impression.
• Rogers, Alexander K. et Christopher M. Stevenson. "Protocoles pour l'hydratation en laboratoire de l'obsidienne et leur effet sur la précision du taux d'hydratation: une étude de simulation de Monte Carlo." Journal of Archaeological Science: Rapports 16 (2017): 117–26. Impression.
• Stevenson, Christopher M., Alexander K. Rogers et Michael D. Glascock. "Variabilité de la teneur en eau structurale en obsidienne et son importance dans la datation d'hydratation des artefacts culturels." Journal of Archaeological Science: Rapports 23 (2019): 231–42. Impression.
• Tripcevich, Nicholas, Jelmer W. Eerkens et Tim R. Charpentier. "Hydratation d'obsidienne à haute altitude: carrière archaïque à la source de Chivay, sud du Pérou." Journal of Archaeological Science 39.5 (2012): 1360–67. Impression.