ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2013, № 1, с. 111-119
УДК. 550.383.32
АРХЕОМАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ДАТИРОВАНИЕ ОБОЖЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ГЛИНЫ МЕТОДОМ РЕГИДРОКСИЛАЦИИ
© 2013 г. К. С. Бураков|, И. Е. Начасова
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва E-mail: k.s.burakov@mail.ru Поступила в редакцию 16.05.2012 г.
Проведены археомагнитные исследования и датирование методом регидроксилации изделий из обожженной глины из трех регионов: Великобритании, Испании и Причерноморья с целью уточнения датировки материалов археологических памятников, использующихся для проведения ар-хеомагнитных исследований с целью получения данных об элементах главного геомагнитного поля в последние несколько тысячелетий. Археомагнитные исследования позволили обнаружить источники отклонения получаемых датировок при работе методом регидроксилации от истинных значений. Это процессы выветривания (превращение магнетита в гидроокислы) и вторичное намагничивание (например, намагничивание при пожаре). Предложены способы коррекции влияния этих факторов при датировании для приближения к истинным значениям. Данные о напряженности геомагнитного поля, полученные по намагниченности исследуемого материала, были использованы в качестве независимых критериев правильности его датирования. Применение метода регид-роксилации открывает возможность получения данных о температуре в районе археологических памятников в прошлые века в случае проведения исследований на уверенно датированных обожженных объектах из глины.
DOI: 10.7868/S0002333712120022
ВВЕДЕНИЕ
Палео- и археомагнитные исследования дают возможность получить данные о древнем магнитном поле Земли. Одной из главных его характеристик являются вариации. Наиболее подробную информацию об изменении элементов геомагнитного поля во времени и пространстве, можно получить в результате проведения археомагнит-ных исследований, объектом которых является намагниченность обожженных материалов археологических памятников, имеющих ферромагнитную фракцию.
Особую ценность археомагнитные исследования представляют для получения данных о напряженности древнего геомагнитного поля. В настоящее время только изучение намагниченности обожженных материалов дает возможность получить определения напряженности магнитного поля Земли в древности, точность которых можно уверенно оценить.
Метод определения параметров древнего геомагнитного поля по термонамагниченности обожженного материала был разработан в середине прошлого столетия Е. и О. Телье [Телье, Телье, 1959]. В дальнейшем рассмотрению точности получаемых определений, оценке возможных иска-
жений и путей их учета был посвящен целый ряд работ мирового сообщества исследователей древнего главного магнитного поля Земли. Для получения определений элементов геомагнитного поля с наименьшим отклонением от истинных значений авторами разработан метод коррекции на магнитную анизотропию и химические изменения, происходящие в ходе лабораторных нагревов при работе с помощью метода Телье, исследован феномен химического выветривания несущих информацию о магнитном поле магнетитовых частиц, в процессе которого они покрываются пленкой из гидроокислов железа, определены признаки выветривания магнетита и степень выветривания магнитной фракции в керамике археологических памятников для учета искажающих факторов при определении параметров древнего геомагнитного поля [Бураков, 1981; Бураков, Начасова, 1985; Бураков и др., 2005; Начасова, Бураков, 2009]. Проведенные исследования позволили существенно уменьшить отклонения получаемых определений от истинных значений древнего геомагнитного поля.
Авторами получены данные об изменении напряженности геомагнитного поля в последние несколько тысячелетий для районов Иберийского полуострова, Кавказа, Восточного Средизем-
номорья и Причерноморья, Средней Азии и Сибири [Бураков и др., 2000; 2005; 2006; 2007; Нача-сова, 1998; Начасова, Бураков, 1995; 2008; 20096; 2011; Начасова и др., 2002; 2007а; 20076; 2008]. Установлено, что имеют место вариации напряженности геомагнитного поля различной продолжительности от десятков лет до тысячелетий. Для исследования временной и пространственной изменчивости характерных черт вариаций геомагнитного поля необходимо иметь как можно более точную картину изменения поля.
Наряду с точностью получения данных о напряженности геомагнитного поля определяющим моментом точности полученной картины изменения геомагнитного поля является точность и достоверность привязки полученных данных к шкале времени.
Датирование исследуемого материала может осуществляться различными методами. Это и датирование археологами — исследователями памятника, и радиокарбоновое датирование, и ар-хеомагнитное датирование, и датирование по пористости материала. Два последних вида датирования были предложены авторами и применялись в целом ряде работ, в том числе при исследовании керамики многослойных археологических памятников Испании "Cendres Cave", "La Motilla del Azuer", "Эль Молон", "Ubeda"[Бура-ков и др., 2005; Начасова и др., 2002; 2007; Начасова, Бураков, 2011]. Каждый из этих методов датирования имеет целый ряд погрешностей и ограничений. Так керамические изделия могут подвергаться вторичным нагревам и обжигам. Момент последнего обжига материала может отличаться от времени создания археологического объекта, из которого отобран материал. В том случае, если археологический объект подвергался пожарам, остаточная намагниченность материала из этого объекта будет содержать информацию о магнитном поле времени последнего пожара. Ра-диокарбоновая датировка относится к определенному слою культурных отложений, время накопления которого может быть довольно продолжительным, что не позволяет построить подробную картину вариаций геомагнитного поля. Датирование по пористости материала полезно при временной привязке этапов многослойного памятника в случае имеющейся неопределенности, точность его невелика и этот метод практически используется как вспомогательный. Археомагнитное датирование материалов археологических памятников — обожженных глин (кирпичей, керамики, черепицы, печей и т.п.), осуществляется путем сопоставления параметров древнего геомагнитного поля (склонения D, наклонения I и напряженности B), определенных по остаточной термонамагниченности образцов, отобранных из датируемого объекта, с известными для данного региона кривыми вариаций D, I и
B на рассматриваемом временном интервале. Точность такого датирования определяется, с одной стороны точностью определения параметров геомагнитного поля по материалу датируемого объекта, с другой — точностью построения калибровочных (построенных для региона) кривых вариаций, т.е. точностью определения параметров геомагнитного поля, точностью датирования и подробностью распределения на временной шкале археологических материалов, используемых для построения калибровочных кривых. К сожалению, существующие ряды данных об элементах геомагнитного поля, построенные к настоящему времени, нуждаются в существенной доработке. Случаев, когда имеются кривые изменения всех трех элементов геомагнитного поля, мало.
Для построения картины изменения древнего геомагнитного поля, исследования его вариаций необходимо получение независимых критериев правильности временной привязки исследуемых материалов.
Получение как можно более точных датировок материалов археологических памятников весьма важно как для исследования магнитного поля Земли, т.е. процессов, происходящих в ядре Земли, так и для развития исследований истории человеческих культур, что определяет большой интерес к различным методам датирования, комплексное применение которых позволяет существенно увеличить точность и достоверность получаемых датировок.
ДАТИРОВАНИЕ МЕТОДОМ РЕГИДРОКСИЛАЦИИ
В Инженерной школе аэрокосмической и гражданской механики Манчестера группой исследователей под руководством М.А. Вильсон [Wilson et al., 2009] разрабатывается метод датирования обожженного керамического материала археологических памятников (метод rehydroxyla-tion).
Метод регидроксилации основан на том, что глинистые минералы, такие как монтмориллонит, каолинит, иллит, при обжиге глины теряют входящие в их состав молекулы воды и вновь вступают в химическую реакцию с атмосферной влагой после обжига. В результате этой реакции вес керамики очень медленно увеличивается за время ее существования. Накопленная со временем вода легко удаляется при повторном нагреве до температуры 450—550°С. Скорость накопления такой воды не зависит от влажности окружающей среды, но зависит от температуры.
Для определения возраста керамики нужно определить вес накопленной за время ее существования влаги и скорость ее накопления.
Результаты исследования материалов археологически памятников из Лондона, Малаги и Гранады, Керчи и Тамани: определений времени обжига методом регидроксилации и напряженности геомагнитного поля во время обжига. Даты до нашей эры обозначены значком "—". Данные о температуре в районах отбора материала по прямым наблюдениям и напряженность геомагнитного поля по обсерваторным данным, выделены курсивом. Ошибка определения температуры, полученного методом регидроксилации, вычислена с учетом пределов датировки объекта и точности определения коэффициента к
№ образца, объект Археологическая дата объекта Дата, полученная по методу регидроксилации Температура Tk, °C Геомагнитное поле B, мкТл
3s Малага, Castillo de Gibralfaro неизвестна 1901 ± 15 18.5 41.5 ± 0.3 42.7
6s Малага, Castillo de Gibralfaro » 1958 ± 2 18.5 38.9 ± 0.3 42.1
7s Малага, Castillo de Gibralfaro » 1715±35 18.5 46.5 ± 0.1
1s Малага, Castillo de Gibralfaro » 790 ± 250 1935 18.5 43.6 ± 0.2 41.9
121, Гранада, Alhambra, кирпич 16-17 вв 1535 ± 35 15.5 53.9 ± 0.6
1b Лондон, кирпич из римской мозаики мощения 75 ± 75 -385 11.8 ± 0.4 11 63.7 ± 2.8
1063 Пантикапей, обмазка печи 190 ± 10 -880 12.5 ± 0.3 11.1 65.5 ± 0.94
610 Гермонасса, керамика 860 ± 60 -1450 16.9 ± 0.3 11.1 94.5 ± 0.4
123, Гранада, Cartuja, кирпич из печи 100 ± 10 -10050 22.6 ± 0.3 53.3 ± 0.8
125 Гранада, Cartuja, керамика 90 ± 10 -11210 22.95 ± 0.4 55.4 ± 0.6
3b, Гринв
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.