Kalibrierung von C-14 Datierungsergebnissen

  • Die Kalibrierung der Ergebnisse ist für die Konvertierung der BP Ergebnisse in Kalenderjahre wichtig.
  • Ein Kalibrierungsvorbehalt – das datierte Material hat für zehn bis zwanzig Jahre gelebt.
  • Ein Beispielsbericht einer Beta Analytic Kalibrierung eines Radiokohlenstoffalter in Kalenderjahre ist nachfolgend dargestellt.

Um BP Ergebnisse in Kalenderjahre konvertieren zu können, werden Kalibrierungen am Radiokohlenstoffalter vorgenommen. Die kurzfristige Differenz zwischen den beiden wird von Fluktuationen der heliomagnetischen Modulation, der galaktischen kosmischen Strahlung und seit kurzem durch weiträumige Verbrennung von fossilen Stoffen und Atombombentests verursacht. Geomagnetische Veränderungen sind die möglich Ursache für längerfristige Differenzen.

Korrekturparameter

Die Parameter, die für die Korrekturen verwendet werden, sind durch die präzise Analyse von Hunderten Proben, die von Baumringen bekannten Alters von Eiche, Sequoia und Tanne bis zu 12.000 BP ermittelt worden. Darüber hinaus wird bei Ergebnissen bis zu 42.000 BP eine Korrelation unter Verwendung von mehreren Nachweislinien vorgenommen. Diese älteren Daten sind immer subjektiv und sollten zurückhaltend beurteilt werden.

Für die Kalenderkalibrierung wird das Pretoria Kalibrierungsverfahren Programm (Radiocarbon, Ausg. 35, Nr.2, 1993, S. 317) gewählt. Es verwendet als Kalibrierungskurven Splines durch die Baumringdaten, was einen großen Teil der statistischen Streuung der tatsächlichen Datenpunkte eleminiert. Die Spline Kalibrierung erlaubt durch die Anwendung eines quantifizierten Closeness-of-fit Parameter auf die gemessenen Datenpunkte die Anpassung der gemittelten Kurve. Die verwendete Kalibrierungsdatenbank ist INTCAL13. Die Referenzen für die Kalibrierung sind unten auf jeder Grafikseite aufgeführt.

Kalibrierungsergebnisse

Jedes Ergebnis wird auf einem eigenen Ausdruck in Textform und Grafikform zur Verfügung gestellt (siehe nachfolgendes Beispiel). Auf den Ausdrucken der Kalibrierungskurven stellen die gefüllten Balken 1-Sigma Statistiken (68 % Wahrscheinlichkeit) und die hohlen Balken 2-Sigma Statistiken (95 % Wahrscheinlichkeit) dar.

Meereskarbonat Proben, die um den dC13 korrigiert wurden, sind auch vor der Kalibrierung um die globalen und lokalen geographischen Reservoir Effekte (wie in Radiocarbon, Ausgabe 35, Nummer 1, 1993 veröffentlicht) berichtigt worden. Meereskarbonate, die nicht um dC13 korrigiert wurden, sind zusätzlich zu den Reservoir Korrekturen um einen angenommenen Wert von 0 % angepasst worden.

Gewöhnlich sind die Reservoir Korrekturen für Süßwasserkarbonate unbekannt und werden im Allgemeinen nicht für diese Kalibrierungen berechnet. Fehlt ein gemessenes dC13 Verhältnis, wird für Süßwasserkarbonate ein typischer Wert von -5 % angenommen. Die bei jeder Kalibrierung verwendeten Variablen sind unter dem Titel jeder Kalibrierungsseite aufgelistet.

Archaeology Sample Report

Vorbehalt

Die Kalibrierungen gehen davon aus, dass das datierte Material für exakt zehn oder zwanzig Jahre gelebt hat, z.B. eine Sammlung von 10 oder 20 einzelnen Baumringen, die von dem äußeren Teil eines Baums genommen wurden, der gefällt wurde, um die zu datierende Probe zu liefern.

Bei anderen Materialien sind die von dem Computerprogramm vorgegebenen kalibrierten maximalen und minimalen Altersbereiche unsicher. Daher muss bei einer gesamten Probe die Möglichkeit eines Altholzeffekts sowie der mögliche Einschluss von jüngerem Material in Betracht gezogen werden. Da die große Mehrheit der datierten Proben möglicherweise nicht das Zehn/Zwanzig-Jahre Kriterium erfüllen und zusätzlich ein Altholzeffekt oder ein Einschluss von jüngerem Kohlenstoff nicht ausgeschlossen werden kann, sollten Dendrokalibrierungsergebnisse nur für illustrative Zwecke verwendet werden.

Im Fall von Karbonaten ist die Reservoir Korrektur theoretisch und die lokalen Variationen sind real, hoch variabel und hängen vom Probenursprung ab.

Kalibrierung unter Verwendung der INTCAL13 Datenbank

Beta Analytic verwendet seit dem Februar 2014 die INTCAL13 Datenbank, um das Radiokohlenstoffalter in Kalenderjahre umzurechnen. In den Jahren davor verwendete das Labor die INTCAL09 Datenbank.

Das Kalibrierungsprogramm von Beta Analytic beachtet in der Kalibrierungskurve die Fehler jeder einzelnen Baumring Bestimmung und wendet dann das mathematische “Spline Fit” Verfahren nach Verwendung der Mathematik für Kalibrierungsszenarien auf die Daten an – Ein vereinfachter Ansatz zur Kalibrierung von C14 Daten, Talma, A.S., Vogel, J.C., 1993, Radiocarbon 35 (2): 317-322).

Die anderen Kalibrierungsprogramme verwenden eine einfache lineare Regression, die die einzelnen Baumringfehler nicht berücksichtigen, was bedeutet, dass im Wesentlichen die einzelne Präzision der Kalibrierungsmessungen in ihren Rundungsprogrammen nicht berücksichtigt werden.

Die erstellten Kalibrierungsdatensätze und -kurven gehen davon aus, dass in jedem Fall das datierte Material von einer kurzlebigen Spezies stammt oder das sie mindestens 10 Jahre oder mehr Wachstumsringe darstellt und dass die Probe keine Mischung ist. Für die meisten Wissenschaftler oder Proben ist einer oder mehrere dieser Faktoren üblicherweise nicht sehr gut bekannt. Daher werden in den meisten Fällen Kalibrierung gebotenen ´Wahrscheinlichkeitsverteilungen’ verwendet, mit dem Effekt, dass die Interpretation der Daten “zu präzise” ist.

Die für das C-14 Alter (+/- X BP) angegebenen Abweichungen, die dann bei der Kalibrierung verwendet werden, sind streng auf die determinierten Irrtümer (die Zählfehler der Probe, moderner C-14 Standard und Hintergrund) beschränkt. Unbestimmte Irrtümer, wie die Probenhomogenität, Integrität, Position der Wachstumsringe (mögliche Altholzeffekte), gemischte Holzalter usw. sind nicht quantifizierbar und werden dem genannten Messirrtum einen unbekannten Betrag zufügen. Da diese Faktoren nicht quantifiziert werden können, werden diese bei der Kalibrierung und den nachfolgenden Wahrscheinlichkeitsverteilungen bei deren Erstellung nicht berechnet. Aus diesem Grund liefert Beta Analytic für Kalibrierungen auch keine Wahrscheinlichkeitsverteilungen. Die Wahrscheinlichkeitsverteilungen funktionieren nur bei sehr eingeschränkten und gut definierten Probenarten unter strengster Kontrolle der Umstände während der Probennahme und den oben genannten Einschränkungen.