En utilisant Dating radiocarbone pour déterminer l'âge des artefacts à base de fer
Dawn Ueda et Tom Brown à côté du spectromètre de masse d'accélérateur au laboratoire Lawrence Livermore. (Photo gracieuseté du Centre d'accélérateur Spectrométrie de masse au Lawrence Livermore National Laboratory.)
Au cours des 40 dernières années, il y a eu une augmentation sensible du nombre de chercheurs qui ont porté leurs recherches sur les organisations industrielles début, un champ d'étude qui est venu à être connu sous le nom Archaeotechnology. Les archéologues ont mené des travaux sur le terrain axée sur l'étude des anciennes technologies dans un contexte culturel et ont tiré sur les analyses de laboratoire mis au point par les scientifiques de matériaux comme une partie de leur programme d'interprétation. Documents pour ce département sont sollicités et / ou examinés par Michael Notis, professeur et directeur du Laboratoire Archéométallurgie (www.Lehigh.edu/
Figure a. fer corrodé de l'épave mer de Java.
Figure b. chinois arrowhead Warring States dating à environ 400-200 av Dawn Ueda et Tom Brown à côté du spectromètre de masse d'accélérateur au laboratoire Lawrence Livermore. (Photo gracieuseté du Centre d'accélérateur Spectrométrie de masse au Lawrence Livermore National Laboratory.)
Figure c. Un fer forgé couperet romain.
Figure d. Grande lance de Burkina Faso, l'Afrique.
Figure e. Presse-papier fait en retravaillant le fer du Château Himeji au Japon.
INTRODUCTION
Une méthode bien connue pour la datation est basée sur l'utilisation des techniques isotopiques. Inclus sont des réactions telles que la transformation de l'uranium à plomb utilisé pour les dates qui vont de 1 milliard d'années à 4,5 milliards d'années. Cependant, peut-être la technique isotopique plus connue est celle de radiocarbone [par exemple carbone 14 (14 C)] datation, qui est utilisé pour couvrir les périodes de il y a plusieurs centaines d'années à environ 50.000 ans.
Datation au carbone MATÉRIAUX DE FER À BASE
Techniques et leurs limites
Le compteur bêta Yale, cependant, nécessaire des quantités importantes de carbone par rapport aux montants qui étaient généralement disponibles à partir des artefacts sans consommer ou de les endommager. La quantité de carbone nécessaire est de 1 g, ce qui équivaut à 50 g d'un acier au carbone de 2,0% ou en fonte, ou 1000 g d'un fer à carbone de 0,1%, en supposant 100% des rendements dans le procédé expérimental d'extraction du carbone.
La datation au radiocarbone de Rust
En dépit de la gamme complexe des montants possibles et morphologies du cémentite, la stabilité thermodynamique du carbure de fer est nettement supérieure à celle du fer. Ainsi, comme le fer rouille, la phase de carbure sera plus stable que la matrice et restera derrière. La question devient alors l'une des cinétique: Combien de temps cela prendra-t-il pour le carbure à oxydent par rapport à la matrice de fer? Tant que le carbone reste dans la rouille, sous quelque forme que ce sera potentiellement disponible pour la datation au radiocarbone.
Bien que peu semble avoir été publié à ce sujet, Knox 12 a signalé la détection de carbure de fer dans l'oxyde restant d'un 2.800 ans poignard en acier iranien corrodé.
métallographie optique a montré explicitement la présence de carbures de fer « non modifiés » dans la rouille de cet objet. Sont également présents dans la microstructure étaient pseudomorphoses de carbures, qui avait été réduit par la corrosion des régions carbonées qui étaient « probablement un mélange intime d'oxyde et de carbone amorphe. » Plus récemment, Notis 13 a réussi à faire des cartes de carbone dans les anciens échantillons d'acier rouillés en utilisant electronprobe techniques de microanalyse à l'Université Lehigh et a observé de bonnes images de carbone dans les microstructures.
un état propre de l'échantillon de métal; b-état corrodé extrêmement échantillon; c- état rouillée échantillon de métal; d-pré-AMS procédé; Procédé e-AMS; f-charbon; g-réplique; h-retravaillant avec du charbon; i-après A.D. 180
VUE D'ENSEMBLE DES RÉSULTATS DE NOUVELLES
couperet en fer forgé, Roman: Cette lame de hachoir en fer forgé avec poignée (figure c) a été acheté chez Edgar L. Owen à une vente aux enchères spéciale d'outils de fer époque romaine (www.edgarlowen.com). La pièce a été rapporté être de l'époque romaine romaine ou tard. La date de radiocarbone obtenue pour le couperet était conforme à la date de fabrication présumée.
clous en fer forgé, Roman: Un grand nombre de clous en fer forgé ont été récupérés dans les années 1960 de la forteresse romaine légionnaire à Inchtuthil (qui était seulement de 83-87 après Jésus-Christ). Les clous auraient été faites dans la forêt voisine de Dean à Beauport Park, East Sussex, Grande-Bretagne dans l'une des plus grandes raffineries de fer dans l'histoire de l'Empire romain. Les clous ont été achetés à travers un catalogue par Harlan J. Berk, Ltd. (www.harlanjberk.com). La date de radiocarbone obtenue à partir de l'ongle Inchtuthil était conforme à la date de fabrication présumée.
époque romaine pointe de flèche: Une pointe de flèche époque romaine de la fin de la période romaine ou croisé a également été acheté auprès d'Alex G. Malloy. La date de radiocarbone obtenue pour la pointe de flèche est conforme à la date de fabrication présumée.
Japonais tanto tang: Il y a quelques années, un vieux couteau a été donné à un swordmaker japonais (Yoshihara Yoshino) à reforgée et utilisé pour réparer et remettre à neuf autres lames de la même période. La soie (extrémité arrière du couteau) est inscrit à la date de notre ère 1539. Le swordmaker démantelé le tanto, en gardant la lame pour les travaux de réparation et de donner la queue comme un cadeau. La date de radiocarbone obtenue pour la soie tanto était conforme à la date de fabrication présumée.
objets du château Himeji (chien pincée, gros clou, petit support, ongles moyen et ongles reforgée): Il y a eu des fortifications Himeji depuis AD 1333. Le château d'aujourd'hui a été construit en l'an 1580 par Toyotomi Hideyoshi et agrandi quelques années plus tard (AD 1600- 1609) par Ikeda Terumasa pour le shogunat Tokugawa. Le château de cinq étages a été à la maison à 48 seigneurs successifs. Tout en cours de restauration il y a environ de 35 ans, des matériaux à base de fer ont été retirés du château au Japon.
Les auteurs ont pu obtenir quatre pièces du château, plus un clou et un presse-papier (voir la figure e) qui avait été reforgée (légèrement, en utilisant à feu doux) à partir de matériaux du château.
Dans ces articles datation au radiocarbone, trois pièces se sont révélés être en conformité avec le bâtiment d'origine du château (chien pincée, gros clou, petit support) et l'autre (ongles moyen) pour être conforme à un remodelage plus tard. Le clou reforgée semblait être âgé de près de 2000 ans, et, par conséquent, doit avoir été réchauffés en utilisant du charbon ou d'un mélange de charbon et de charbon. Depuis le charbon a été utilisé, la date de fabrication originale pour ce clou ne peut pas être déterminée en utilisant la datation au radiocarbone.
Nikko sanctuaire, un grand support: Le sanctuaire de Nikko a été construit comme un mémorial au chef de guerre, Tokugawa Ieyasu, dont shogunat dirigé le Japon depuis 250 ans. Tokugawa Ieyasu a été inhumé parmi les cèdres imposants de Nikko en 1617 après Jésus-Christ, mais il était son petit-fils, Tokugawa Iemitsu, qui a commencé à travailler en 1634 sur le sanctuaire de notre ère que l'on voit aujourd'hui. Le sanctuaire original a été entièrement reconstruit en 1818 après J.-C. Les auteurs ont obtenu ce qui semble être une attelle de fer, peut-être de l'une des grandes portes du sanctuaire. On a supposé provenir de la construction 1634-1636 de après Jésus-Christ. La date de radiocarbone, cependant, accorde mieux avec la reconstruction de 1818 de notre ère.
ongles Fishbourne, Sussex, Royaume-Uni: Peu de temps après l'invasion romaine de la Grande-Bretagne au premier siècle, une grande villa a été érigée à Fishbourne (juste à l'ouest de Chichester, Sussex, Royaume-Uni). Cela a brûlé à la fin du 3ème siècle et a été désaffectée jusqu'à l'époque saxonne quand il est devenu un cimetière. À l'époque médiévale, il a été rasé, mis en culture, et resta ainsi jusqu'au 19ème siècle. 25 Le clou a été récupéré d'un grand terril présumé d'origine romaine. La date, cependant, accorde mieux avec l'origine saxonne.
fleur moderne: Une fleur moderne a été élaboré au 1986 à l'apr. J.-C. Université de Toronto à l'aide du charbon de bois provenant de jeunes pousses. L'activité mesurée est d'accord au sein de précision avec la concentration atmosphérique attendue mesurée dans les stations de l'atmosphère de l'hémisphère nord. 26 La floraison est donc conforme à la date de fabrication présumée.
Tableau II. Auparavant Dates non publiées radiocarbone pour les matériaux à base de fer
CONCLUSIONS
carbone radioactif, qui est 14 C, se produit naturellement et est formée de manière continue dans l'atmosphère. Comme le rayonnement cosmique de l'espace entre l'atmosphère de la terre, les neutrons sont créés qui ralentissent car ils entrent en collision avec des atomes d'azote. Ces collisions se traduisent par un atome de 14 C et un proton. Le 14 C combine avec l'oxygène pour former du CO et du CO 2 qui alors se mélanger avec la majeure partie de l'atmosphère contenant les autres isotopes stables du carbone (par exemple, 12 C et 13 C). Ces derniers isotopes sont présents dans l'atmosphère en des quantités de 98,9% de 12 C et 1,1% de 13C. Le 14 C existe dans un rapport connu avec ces deux autres formes de carbone telles que le rapport des concentrations d'équilibre dynamique, entre 14 C et 12 C + 13 C, est d'environ un à 1012.
Par le passé, les fers et aciers développés à partir de l'âge du fer à plusieurs centaines il y a quelques années sont relativement simples, au moins en termes d'ajouts délibérés d'alliage. Il convient de noter que était souvent utilisé cependant, le fer météorique, dans des objets anciens et contient des quantités relativement importantes de nickel. Pour cette raison, le fer météorique peut généralement distinguer des matériaux synthétiques.
En principe, donc, il n'y a pas une période dans l'histoire de fer-âge qui ne peut pas être étudiée en utilisant la datation au radiocarbone. Tant que les hypothèses tiennent (le matériau à base de fer est fabriqué en utilisant uniquement le charbon de bois-pas vieux bois contemporain, sans reprise, pas de charbon, pas de flux de calcaire), la datation radiocarbone des matériaux à base de fer a été montré très fiable.
Le premier avertissement qu'un artefact ne convient pas pour la datation par radiocarbone est lorsque plusieurs échantillons sont exécutés et les dates obtenues sont très variables. échantillons remaniés, en particulier ceux retravaillé avec du charbon, sont souvent non homogène par rapport à l'âge du carbone dans le métal en raison de variations de l'absorption. Il est clair que, dans ces conditions, le matériau à base de fer ne convient pas pour la datation par radiocarbone. Heureusement, ces cas sont généralement tout à fait évident à partir des résultats préliminaires.