C14-metoden

[Pontus af Uma]

Hej. Jag är en A-kursare i Arkeologi och håller nu på med Stenåldern och tidig bronsålder. Har kollat upp olika geologiska perioder, för att veta om Floran och faunan och hur lanskapet såg ut. Men jag blev fundersam..

I förra momentet hade vi bland annat om olika metoder att datera där bland C14-metoden. Men nu när jag lästa på NE.se så stod det:

"Äldre dryas varade under perioden 12 200-12 000 kol-14-år före nutid, vilket ungefär motsvarar 12 000-11 750 f.Kr."

Vad jag förstod om C14-metoden var att nutid räknas som år 1950.  Vad jag trodde var att fick man fram att ett föremål var 1300 BP ± 50 år räknade man att föremålet var från 600 - 700-talet.

Men om det som står på NE är rätt verkar det inte stämma. Ni som kan mer om Arkeologi kanske kan förklara om det är något jag missat. Blir bara lite förvirrad, men sen har jag ju bara läst Arkeologi i 1,5 månad.

[tty]

Nej det stämmer ungefär. C14-år och kalenderår avviker mer och mer ju längre tillbaka man kommer, och just vid Dryas 2 så råkar rcybp (radiocarbon year before present, d v s före 1950) och kalenderår före kristus att i det närmaste överensstämma, d v s skillnaden är ca 2000 år. Själv skulle jag i och för sig snarare vilja datera DR 2 till ca 12100-12300 f. kr., men det är en annan histria. 

[Boreas]

Sen får man kalibrera för den lokala jordstrålning/radioaktivitet eftersom delningshastigheten ändras under olik bestrålning...

[tty]

Förvisso finns det en hel del saker man måste korrigera för vid C14-datering, men förändringar i sönderfallshastigheten hör inte dit.

[Åsa M L]

Så för att summera:
Kol14-år anger en ålder på ett kolhaltigt föremål endast uträknat från kol14-isotopens halveringstid. I både gammal och ny litteratur anges detta med BP (Before Present = år 1950 e Kr). Ibland subtraherade man detta och angav åldern b.c. (before christ). Det ligger ingen avancerad uträkning bakom detta annat än: ålder kol14-år - 1950 =....

Kalibrering av C14-åldern började införas på bred front från 1980-talet ung, men vissa var och är konservativa i frågan. Kalibrering innebär att man justerar utifrån en mycket ojämn kurva för variationer av C14 i atmosfären under förhistorien - vilket räknats ut utifrån dateringar på årsringar av gammalt trä där man har haft ett facit. En kalibrerad ålder ska anges B.C. - ibland slarvar vissa och anger okalibrerad ålder i B.C. istället för b.c. Denna ålder är mer korrekt. För järnåldern är skillnaden inte särskilt märkbar, för bronsåldern måste man generellt plussa på ett par hundra år på en okalibrerad datering. Under mellanneolitikum blir skillnaden ca 500 år och i mesolitikum kan skillnaden mellan gamla okalibrerade och nya kalibrerade dateringar ligga mellan 1000-2000 år. Kalibrering har medfört att vi ser att vissa perioder varar mycket längre än man tidigare trott.

Ett internationellt erkänt kalibreringsprogram har skapats av Oxford. Det heter OxCal och kan laddas ned gratis från nätet. Där kan man roa sig med att kalibrera gamla okalibrerade dateringar i litteraturen om man vill kunna jämföra gamla undersökningar med nya.

[Mats Hansson]

Kalibrering av C14-åldern började införas på bred front från 1980-talet ung, men vissa var och är konservativa i frågan.

Har noterat att inom t.ex. kvartärgeologin används okalibrerade värden även i nyare rapporter (inte minst i kurvdiagram m.m.), trots att man där ofta rör sig med stora tidsintervaller där kalibreringen verkligen gör skillnad. Tror inte detta är enbart av konservatism, utan ett sätt att kunna jämföra geologiska dateringar gjorda världen över med C14, under många års forskning, både före och efter det att kalibreringen gjorde sitt intåg. Med kalibrering så inför man samtidigt en möjlig felkälla, måste man komma ihåg. (Tänk om dagens kalibreringkurvor är felaktiga?) Det har ju funnits lite olika kalibreringskurvor under resans gång, och dessa finslipas väl fortfarande allteftersom det kommer mer dendrokronologiska analyser från olika håll i världen.
Okalibrerade värden, däremot, är ju i princip ren fysik/kemi och ändrar sig ju inte, förutsatt att mätningen gjorts rätt rent tekniskt och proverna inte är kontaminerade.
Någon geovetare får väl rätta mig om jag missuppfattat deras ovilja till kalibrering.

I arkeologin, däremot, så vill man ju oftast direkt relatera till kända historiska dateringar och det blir snabbt ohållbart att "tänka okalibrerat", i alla fall när man som Åsa säger kommer ner till bronsålder och stenålder.

/Mats

[Åsa M L]

Har noterat att inom t.ex. kvartärgeologin används okalibrerade värden även i nyare rapporter (inte minst i kurvdiagram m.m.), trots att man där ofta rör sig med stora tidsintervaller där kalibreringen verkligen gör skillnad. Tror inte detta är enbart av konservatism, utan ett sätt att kunna jämföra geologiska dateringar gjorda världen över med C14, under många års forskning, både före och efter det att kalibreringen gjorde sitt intåg.

För geologer som vanligen rör sig med mycket grovt uppskattade processer räcker det vanligen utmärkt med okalibrerade värden - och som du säger underlättar det jämförelser. Samtidigt vill kvartärgeologer ofta relatera det de ser med mänsklig påverkan som blir påtaglig under holocen. Det kan bli bedrövligt fel ibland när de vill diskutera jordbrukets införande i Anatolien om de inte kalibrerar sina värden.

Med kalibrering så inför man samtidigt en möjlig felkälla, måste man komma ihåg. (Tänk om dagens kalibreringkurvor är felaktiga?) Det har ju funnits lite olika kalibreringskurvor under resans gång, och dessa finslipas väl fortfarande allteftersom det kommer mer dendrokronologiska analyser från olika håll i världen.
Okalibrerade värden, däremot, är ju i princip ren fysik/kemi och ändrar sig ju inte, förutsatt att mätningen gjorts rätt rent tekniskt och proverna inte är kontaminerade.
Någon geovetare får väl rätta mig om jag missuppfattat deras ovilja till kalibrering.

De kalibreringskurvor som finns idag är mycket bra och justeringar som görs är långt mindre problematiska än de bevisligen helt felvisande okalibrerade dateringarna. De program som man använder idag tar olika geografiska regioner i beaktande också.

Bara för att okalibrerade värden är "rena" betyder ju inte att de är rätt! Jag har ofta mött åsikten hos äldre arkeologer att de inte vill införa ytterligare en felkälla. Så på något vis är det bättre att använda felktiga värden som anger att en period varar i 300 år, än mer korrekta värden som anger en period på 500-600 år... Sett i antal generationer är detta en viktig skillnad. Och som sagt, kvartärgeologer behöver relatera sina upptäckter med människans närvaro ofta - de behandlar en period som är så kort i geologiska mått mätt att den knappt märks mot andra geologiska sekvenser. Jag tror problemet är att de fått sina metoder från dessa geologiska inriktningar där 1000-2000-5000 år inte gör någon skillnad. Kalibrering gäller endast C14, som är giltigt som dateringsmetod endast för de senaste 30-50.000 år sedan. Inom denna period gör sådana fluktuationer påtaglig skillnad - inte minst när det gäller isens avsmältning, Östersjöns salthalt osv. Att geologer dessutom mest daterar bulk-material, en klump organiskt material från mossar o dyl, är i sig en otroligt mycket större felkälla än kalibrering.

Okalibrerade värden är prydligare, men de är också mer fel. Varför ens bry sig om att datera om man inte gör sitt bästa för att motverka felkällorna...?

[Micke]

Jag måste säga att jag uppskattar den som publicerar värden okalibrerade eftersom det är lätt att själv kalibrera värden med hjälp av t.ex. oxcal och man kan då t.ex. jämföra värden som Sten Florin fick på 50-talet med värden man själv fått tillbaka från Ångströms labbet i förra veckan. Om man vill vara tydlig kan man naturligtvis både publicera de kalibrerade och de okalibrerade värdena så att man också kan få en snabb överblick över resultatet.

Något som dock ofta är ett problem är att det ibland är otydligt om värden är kalibrerade eller inte och det verkar ibland finnas en okunskap om vad de olika typerna av värden representerar. Men det värsta av allt är de geologer (oftast) som anger värden som kalibrerade BP värden, det är förvirrande om något för de allra flesta.

De flesta problem skulle dock undvikas om alla tydligt angav om värdet som uppvisas är kalibrerat eller inte och man som minimum alltid publicerar ett okalibrerat värde.

/Micke

[tty]

Såsom varande verksam i gränslandet mellan geologi och arkeologi så föredrar jag faktiskt också okalibrerade värden, och jag håller med om att det är en dödssynd att inte ange om det är okalibrerade eller kalibrerade värden man anger. Detsamma gäller för övrigt om kalibrerade värden utan uppgift om exakt vilken kalibreringsmetod man har använt. Däremot störs jag inte av kalibrerade värden BP - förutsatt att man verkligen anger att det är BP man räknar.

Jag vill också protestera mot att geologiska mätningar skulle vara så grova att ett fel på tusen eller tvåtusen år är betydelselösa. Inom kvartärgeologin är man nu nere på osäkerheter på 100 kalenderår eller mindre under senglacial tid, och även för äldre delar av den senaste istiden så är den geologiska kronologin numera ofta mera detaljerad än den arkeologisk/kulturella.

[Åsa M L]

Jag vill också protestera mot att geologiska mätningar skulle vara så grova att ett fel på tusen eller tvåtusen år är betydelselösa. Inom kvartärgeologin är man nu nere på osäkerheter på 100 kalenderår eller mindre under senglacial tid, och även för äldre delar av den senaste istiden så är den geologiska kronologin numera ofta mera detaljerad än den arkeologisk/kulturella.

Nu förstår jag inte riktigt. Om man använder sig av ett C14-värde som inte är kalibrerat så är en "osäkerhet på 100 kalenderår" ett luftslott. Okalibrerade värden anger C14-år - inte kalenderår. Som sagt, de okalibrerade värdena anger en ålder som utgår från halveringstiden av de instabila isotoperna, medan de kalibrerade värdena utgår från uppmätta variationer i atmosfären för att justera detta värde in i en verklig tideräkning - inte en idealisk.

Vissa sekvenser kan geologin se mycket mer detaljerat än arkeologin, men i många fall kan faktiskt arkeologi vara en extra resurs som finjusterar geologiska förändringar. T ex isens avsmältning och landhöjningen i Skandinavien. Detta är extremt komplexa skeenden och att avgöra när ett visst område steg ovanför havsytan, eller när en vik blev till en sjö är mer problematiskt än många förstår. Jan Risberg och flera andra geologer använder sig därför av arkeologiskt undersökta kustboplatser, med väldaterade material, för att finjustera sina modeller i olika regioner långt bättre än vad borrningar i högmossornas lager kan göra. Arkeologer behöver kvartärgeologi, men kvartärgeologer kan dra en hel del nytta från arkeologin också - inte minst i studiet av ekofakter, diatomeer och makrofossil i slutna kontexter.

Sen håller jag med Micke och övriga om att det är ett oskick att inte tydligt redovisa huruvida värden är kalibrerade eller ej, och enligt vilket system. Bäst är naturligtvis att även inkludera tabeller med okalibrerade värden och C13-halter, samt uppgifter om exakt vad som daterats - hasselnötsskal, träkol eller sälben...

Problemet med okalibrerade värden är att de lätt framstår som mer exakta än de är - de lurar hjärnan.

[Boreas]

Förvisso finns det en hel del saker man måste korrigera för vid C14-datering, men förändringar i sönderfallshastigheten hör inte dit.

I en diskussion om C-13-analyser anförde en tysk kemist att olik strålning kunde påverka halveringstiden på isotoper. Jag minns tyvärr inte om det var radioaktivitet eller magnetism han hänvisade till. Är du viss på att inga av dessa fält inte (alls) påverkar halveringshastigheten av karbon-isotoper?  

[tty]

Halveringstiden styrs helt av krafterna i atomkärnan (stark växelverkan). Dessa är så starka relativt övriga växelverkansformer (elektromagnetisk, svag och gravitationsväxelverkan) att dessa nästan alltid är försumbara. Tryck och temperatur kan visserligen påverka en atomkärna, men då talar vi om miljöer typ centrum av en stjärna.

[Boreas]

Karbon-isotopers sönderfallshastighet, kalibrering och reservoareffekter - fortfarande problematisk:

http://www.pasthorizonspr.com/index.php/archives/03/2013/fish-based-diets-cause-archaeological-dating-problems
 

[Kungsune]

De kalibrerade värdena bygger ju på kunskapen om fluktuationer över tid och rum i c-14 nivå på bakgrundsstrålningen. Skulle vi vara betjänta av att göra lokala jämförelser (kalibreringar) mot dendrokronologiskt material i större utsträckning eller skulle det bara göra marginell skillnad? Hur är det med fornlämningslokaler som ligger på uranhaltig mark? Visar de generellt yngre dateringar och i så fall hur mycket?

[Boreas]

Jag vet inte vad en tysk wikipediasida har med saken att göra? Vad jag menade var förstås att det du skrev om C14-dateringar var konstigt och inte korrekt.

Den visar att osäkerheten är större än man tidigare trott  - av ett antal olika faktorer. Du var själv inne på samma sak i diskussionen om Sandbyborg...

Den tyska web-sidan ger en rätt bra översikt av dom faktorer man nu får ta hänsyn för - som grundvatten, radioaktivitet, solstormar och karbongehelt i luft, etc. I endera fall kan även födan en människa eller ett djur har ätit slå ut på en karbon-test - tro det eller ej.

Vi har diskuterat C-14-metoden på andra trådar, sen något år tillbaka. Sen dess har det tydligen kommit ytterligare kunskaper till. Vad gäller obrända vs. brända ben kommenterar engelska wiki saken så här:

Unburnt bone was once thought to be a poor candidate for radiocarbon dating, but is now possible to test it accurately.

Precisionen kräver dock att man tillräckligt koll på alla parameter - och ett tillräckligt referensgrundlag.

I fallet från Janakkala (2013) har man - av en eller annan orsak - valt att ta provet från ett tydligt exponerat och nerbrutet överarmsben, hellre än från en mer skyddad och solid del av skelettet, typ tand/käke.

Hursomhelst är förutsättningarna för att få pålitliga och noggranna resultat rätt krävande.

The constituents of bone include proteins, which contain carbon; bone's structural strength comes from calcium hydroxyapatite, which is easily contaminated with carbonates from ground water. Removing the carbonates also destroys the calcium hydroxyapatite, and so it is usual to date bone using the remaining protein fraction after washing away the calcium hydroxyapatite and contaminating carbonates. This protein component is called collagen.

Collagen is sometimes degraded, in which case it may be necessary to separate the proteins into individual amino acids and measure their respective ratios and 14-C activity. It is possible to detect if there has been any degradation of the sample by comparing the relative volume of each amino acid with the known profile for bone.

If so, separating the amino acids may be necessary to allow independent testing of each one—agreement between the results of several different amino acids indicates that the dating is reliable. Hydroxyproline, one of the constituent amino acids in bone, was once thought to be a reliable indicator as it was not known to occur except in bone, but it has since been detected in groundwater.

For burnt bone, testability depends on the conditions under which the bone was burnt.

http://en.wikipedia.org/wiki/Radiocarbon_dating

Uppgiften blir knappast lättare när avståndet till en normal sönderfallscykel (ca. 5.700 år) blir stort - och sönderfallet får mätas och kalibreras inom små marginer - där ramen är 10-15% av en hel cykel.

Berättar inte problemen med säkra mätningar från Sandbyborg också något om det?

[AndreasE]

Kommer inte ihåg vad diskussionen rörande Sandbyborg handlade om - men rent generellt så är C14-dateringar idag en rutinanalys. Att det finns olika aspekter att ta hänsyn till (kalibreringskurvor, depåeffekter beroende på kost osv) är alla laboratorier som utför C14-dateringar väl införstådda med. Sedan kan ett laboratorium bara analysera det prov de får in. Att proverna består av relevant material från goda kontexter är arkeologernas ansvar.