Rehydroxyleringsdatering

Rehydroxylation [RHX]-datering är en utvecklande metod för att datera keramik av bränd lera . Det är baserat på det faktum att efter att ett keramiskt prov avlägsnats från ugnen vid tillverkningstillfället, börjar det omedelbart att rekombinera kemiskt med fukt från omgivningen. Denna reaktion återinkorporerar hydroxylgrupper (OH) i det keramiska materialet och beskrivs som rehydroxylering (RHX). RHX-processen ger en ökning av provets vikt. Denna viktökning ger ett exakt mått på omfattningen av rehydroxylering. Dateringsklockan tillhandahålls av den experimentella upptäckten att RHX-reaktionen följer en exakt kinetisk lag: viktökningen ökar som den fjärde roten av tiden som har förflutit sedan avfyrningen. Denna så kallade maktlag och RHX-metoden som följer av den upptäcktes av forskare från University of Manchester och University of Edinburgh .

Konceptet med RHX-datering uttalades först 2003 av Wilson och medarbetare som noterade att "resultat ... föreslår en ny metod för arkeologisk datering av keramik". RHX-metoden beskrevs sedan i detalj 2009 för tegel- och kakelmaterial, och i relation till keramik 2011.

RHX-dejting är ännu inte rutinmässigt eller kommersiellt tillgänglig. Det är föremål för ett antal forsknings- och valideringsstudier i flera länder.

Makt-lag kinetik

Enligt RHX kraftlag, om vikten av en keramik av bränd lera ökar som ett resultat av RHX med 0,1 % på 1 år från bränning, är viktökningen 0,2 % på 16 år, 0,3 % på 81 år och 0,4 % i 256 år (och så vidare). RHX-metoden beror på giltigheten av denna lag för att beskriva långvarig RHX viktökning på arkeologiska tidsskalor. Det finns nu starkt stöd för kraftlagsbeteende från analyser av långsiktiga fuktexpansionsdata i tegelkeramik, av vilka en del nu sträcker sig över mer än 60 år. Fuktexpansion och viktökning är kända för att vara proportionella mot varandra för ett specificerat material vid vilken som helst specificerad bränningstemperatur.

Dejtingmetod

En liten bit av keramiken tas först bort, vägs och värms upp till 500 °C, vilket effektivt torkar ut den helt. Mängden vatten som går förlorad i uttorkningsprocessen (och därmed mängden vatten som vunnits sedan keramiken skapades) mäts med en mikrovåg . När provet har tagits bort från ugnen övervakas provet för att bestämma den exakta hastigheten med vilken det kombineras med atmosfärisk fukt. När den RHX-hastigheten har bestämts är det möjligt att beräkna exakt hur länge sedan den togs bort från ugnen. Om datumet för bränningen av en viss keramik var känt från en annan källa, skulle metoden kunna användas omvänt för att bestämma medeltemperaturen i objektets miljö sedan bränningen.

Tekniska problem

RHX-hastigheten är i stort sett okänslig för den omgivande luftfuktigheten eftersom RHX-reaktionen sker extremt långsamt och endast små mängder vatten krävs för att mata den. Tillräckligt med vatten finns tillgängligt i praktiskt taget alla terrestra miljöer. Varken systematiska eller övergående förändringar i fuktighet har en effekt på långvarig rehydroxyleringskinetik, även om de påverkar momentana gravimetriska mätningar eller introducerar systematiska fel (dvs genom kapillärkondensation ).

Hastigheten för återhydroxylering påverkas av den omgivande temperaturen. Sålunda, vid beräkning av datum måste forskare kunna uppskatta provets temperaturhistorik. Beräkningsmetoden baseras på temperaturdata för platsen, med justeringar för gravdjup och långvarig temperaturvariation från historiska register. Denna information används för att uppskatta en effektiv livstidstemperatur eller ELT som sedan används i dateringsberäkningen. ELT är i allmänhet nära (men inte exakt samma som) den långsiktiga årliga medeltemperaturen för ytluften. För södra England är det cirka 11 °C.

Varje händelse som involverar exponering för extrem värme kan återställa "klockan" genom att dehydroxylera provet, som om det precis var ute ur ugnen. Till exempel gav en medeltida tegelsten undersökt av Wilson och medarbetare ett dateringsresultat på 66 år. I själva verket hade denna tegelsten avhydroxylerats av den intensiva hettan av brandbombningar och bränder under andra världskriget .

Den huvudsakliga tillämpningen av RHX-tekniken är hittills arkeologisk keramik. Ändå innehåller det mesta arkeologiska materialet komponenter som orsakar antingen extra massökning eller ytterligare massförlust under RHX-mätningsprocessen. Dessa komponenter kan vara en inneboende del av föremålet, till exempel material som tillsatts som härdning, eller föreningar som har inkorporerats i föremålet under användning, till exempel organiska rester, eller föreningar som har kommit in i föremålet under nedgrävning eller konservering.

Forskning

RHX-tekniken var produkten av en treårig studie av forskare vid University of Manchester och University of Edinburgh, ledd av Moira Wilson. Även om det bara har etablerats på tegel och kakel som är upp till 2 000 år gamla, fortsätter forskningen att avgöra om RHX kan användas korrekt på alla brända lermaterial, till exempel lergods upp till 10 000 år gamla.

Det ursprungliga arbetet av Wilson och hans medarbetare utfördes på byggmaterial, tegel och kakel. Att överföra metoden till keramik har medfört ytterligare utmaningar men initiala resultat har visat att keramik har samma "inre klocka" som tegelstenar. Flera andra studier har försökt replikera RHX-tekniken, men med hjälp av arkeologisk keramik. Dessa studier har stött på problem med komponenter i keramiken som orsakar antingen tilläggsmassaökning eller ytterligare massförlust under RHX-mätningsprocessen. Kvaliteten på data som genererats av grupperna Manchester och Edinburgh har berott på analys av brända lermaterial som inte innehåller dessa komponenter. Ansträngningar för att framgångsrikt replikera det ursprungliga verket och övervinna utmaningarna från arkeologisk keramik pågår i flera akademiska institutioner över hela världen.