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AMS Karbon Datierung von Holz und Holzkohle

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• Holz und Holzkohle sind die am intensivsten getesteten Proben für eine Radiokarbon Datierung.
• Das wahre Alter dieser Materialien kann durch den Altholz Effekt beeinflusst sein.
• Verunreinigungen von Holz- und Holzkohleproben können künstlichen oder natürlichen Ursprungs sein.
• Es gibt verschiedene physikalische Vorbehandlungensmethoden für Holz und Holzkohle.
• Die chemische Vorbehandlung dieser Proben besteht aus abwechselnden Säure-Lauge-Säure und Laugenwaschungen.

Holz und Holzkohle sind die beiden am häufigsten benutzen Materialien für eine Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) Radiokarbon Datierung. AMS Labors bevorzugen es, Holz und Holzkohle zu datieren, weil diese Stoffe keine komplexe Vorbehandlung erfordern.

Willard Libby, der Pionier der Radiokarbon Datierung, identifizierte Holzkohle als zuverlässigstes Material für eine Datierung.

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Beta Analytic bietet eine radiometrische und eine AMS Radiokarbon Datierung von Holz und Holzkohle an.
Erforderliche Probenmenge für Holzkohle: 10-50 Milligramm (AMS), 20 Gramm (radiometrisch).
Erforderliche Probenmenge für Holz: 20-50 Milligramm (AMS), 50 Gramm (radiometrisch) Empfohlenes Behältnis: Druckverschlussbeutel

Um Holzproben von Materialien zu erhalten, die konserviert wurden, sehen Sie sich bitte die weiter unten stehenden Beta Analytics Empfehlungen für den Einsammlungsprozess an.

Wichtige Anmerkung zur Vorbehandlung – Sie müssen an den Proben vorzunehmenden Vorbehandlungsmethoden kennen, da diese den Befund direkt beeinflussen. Sie können sich gerne mit uns in Verbindung setzen, um mehr über die Vorbehandlungsmethoden zu erfahren oder uns bitten Sie nach der Vorbehandlung (jedoch vor der Datierung) zu informieren.

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Lebensspanne und das Altholz Problem

Die Lebensspanne eines Organismus ist die Zeit seines Wachstums und der Interaktion mit der Biosphäre. Dieser Zeitraum beeinflusst die Art und Weise, wie das Alter des Radiokohlenstoffs in ein kalendarisches Alter konvertiert wird. Die Lebensspanne von Holz hängt von der Anzahl der Jahresringe ab, die für eine C14 Datierung verwendet werden. Allerdings können Fragmente von Holzkohle eine Lebensspanne haben, die nicht quantifiziert werden kann.

Eine der Hauptannahmen der Radiokarbon Datierung ist, dass der Zeitpunkt des Absterbens eines Organismus auch der Zeitpunkt ist, an dem er den Austausch von Kohlenstoff mit der Biosphäre einstellt. Wenn dies, wie z. B. beim Holz nicht der Fall ist, dann ist das Radiokohlenstoffalter des Organismus zum Zeitpunkt seines Absterbens nicht gleich Null.

Wenn man Holzkohle oder ein Stück Holz C14 datiert, ist das Ereignis das Wachstum des Baumringes. Bäume wachsen durch das Hinzufügen von Baumringen und diese Ringe stellen den Kohlenstoffaustausch mit der Biosphäre ein, wenn sie von einem neuen Ring überlagert werden. Deshalb ist das Radiokohlenstoffalter, dass aus dem Kern- und Splintholz eines Baumes ermittelt wurde, nicht gleich dem Alter des Baumes, da das Alter des Kernholzes höher als das des Splintholzes ist.

Jede Holz- und Holzkohlenprobe, die datiert wird, weist ein sichtbares Alter auf, was jedoch hunderte von Jahren von der Datierung abweichen kann, es sei denn, es wurden kurzlebige Baumarten oder dünne Zweige für eine Radiokarbon Datierung ausgewählt.

Das Radiokarbon Alter einer Probe kann uns Aufschluss darüber geben, wann der Organismus gelebt hat, aber nicht, wann das Material dieses Organismus benutzt wurde. Um falsche Schlüsse bei der Verbindung von Artefakten zu einem Ereignis zu verhindern, muss das Altholz Problem beachtet werden.

Verzögerte Nutzung und Wiederverwendung sind Prozesse, die auch zum Altholz Problem beitragen. Holzkohle oder Holz könnte vor der eigentlichen Nutzung des Holzstückes, das die zu datierende Probe bildet, abgelagert worden sein. Harthölzer, die sehr widerstandsfähig gegen Verfall sind, könnten in späteren Jahren in anderen Konstruktionen wiederverwendet worden sein.

Die Auswirkungen dieser Ablagerungsprozesse mögen nicht quantifizierbar sein, sollten aber nicht übersehen werden, weil die Befunde der C14 Datierung sich als zu alt für den jeweiligen Kontext herausstellen könnten.

Verunreinigungen von Holz- oder Holzkohlenproben

Die Struktur des C14 Gehaltes einer Holz- oder Holzkohlenprobe kann durch die Materialien, die die Proben vor deren Ausgrabung umgeben haben, schon verändert worden sein. Ebenso können die Materialien, die beim Einsammeln und der Konservierung der Proben verwendet werden, den C14 Gehalt verändern. Daher gilt jedes Material, dass Auswirkungen auf den C14 Gehalt einer Probe gehabt haben oder haben könnten, als Verunreinigung.

Natürliche Verunreinigungen von Holz und Holzkohle stammen aus dem Postablagerungsmilieu der Proben, wie beispielsweise Humid- oder Fulvinsäuren des Erdreichs. Dies sind Säuren, die durch den mikrobiellen Abbau von pflanzlichen und tierischen Geweben entstehen. Auch in die Holz- und Holzkohleproben eingedrungene Wurzeln können jüngeres C14 eingetragen haben. Kalkstein kann in Abhängigkeit von der Ausgrabungsstätte ebenfalls eine mögliche Verunreinigung darstellen.

Künstliche Verunreinigungen von Holz- und Holzkohleproben entstehen durch die Nachlässigkeit oder Unachtsamkeit der am Einsammeln oder der Weitergabe von Proben beteiligten Menschen,. Künstliche Verunreinigungen sind zum Beispiel Tabakasche, Haare und Fasern, Verpackungsmaterial, Öl, Fett und sogar Kleber.

Die Auswirkungen von Kontaminationen auf die Befunde der C14-Datierung

Die Auswirkungen einer Verunreinigung von Holz- und Holzkohleproben, die für eine AMS Radiokarbon Datierung eingesendet wurden, hängt von der Art der Verunreinigung, ihrem Grad und dem relativen Alter der Proben und zur Verunreinigung ab.

Wenn vor der AMS Radiokarbon Datierung Kalkstein nicht entfernt wurde, dann werden die Befunde beachtlich älter sein als das tatsächliche Alter des Holzes oder der Holzkohle, weil Kalkstein, welcher geologischen Ursprungs ist, grundsätzlich viel älter ist als jede archäologische Probe ist.

Humin- und Fulvinsäuren können an der Oberfläche von Holz und Holzkohle anhaften und in Folge deren Kohlenstoff verändern, dieser Prozess wird als Adsorption bezeichnet. Diese kann das C14-Alter, je nachdem wie alt der Organismus war, der die organischen Säuren produziert hat, entweder jünger oder älter erscheinen lassen. In die Holz- oder Holzkohleproben eingedrungene Wurzeln fügen den Proben jüngeren Kohlenstoff zu.

Allgemein gilt: Unendlich alte Verunreiniger fügen dem wahren Alter einer Holz- oder Holzkohleprobe eine beachtliche Anzahl an Jahren hinzu, während junger Kohlenstoff jede Probe bedeutend jünger macht.

Um präzise Befunde zu erhalten, führen die AMS Labore eine Vorbehandlung an allen für eine Radiokarbon Datierung vorgesehenen Holz- oder Holzkohleproben eine Vorbehandlung aus

Die physikalische Vorbehandlung von Holz und Holzkohle

Die Entfernung einer Kontamination ohne den Einsatz von Chemikalien fällt unter die Kategorie physikalische Vorbehandlung. Zu der physikalischen Vorbehandlung, die an Holz oder Holzkohle in AMS Laboren angewendet wird, gehören das Entfernen von Wurzeln durch den Einsatz von Pinzetten, das Säubern durch das Abkratzen der Oberfläche mit einem Skalpell und die Zerkleinerung der Proben.

AMS Labore benutzen einen Hammer oder einen Meißel, um das Holz zu splittern, diese Splitter können dann in Mühlen pulverisiert werden. Ein AMS Labormitarbeiter mahlt dann die Holzkohleproben in einem Mörser und füllt diese dann auf eine Petrischale. Die Zerkleinerung wird vorgenommen, um die Oberfläche der Probe für die weitere Vorbehandlung zu vergrößern.

Chemische Vorbehandlung von Holz und Holzkohle

Die chemische Vorbehandlung wird vor der AMS C14 Datierung vorgenommen, um vor der Analyse alle möglichen Verunreinigungen ausschließen zu können.

Die AMS Labors wenden leichte Varianten bei der chemischen Vorbehandlung von Holz oder Holzkohle an, aber sie benutzen oft die gleichen Chemikalien. Die chemischen Konzentrationen, Temperaturen, Anwendungszeiten und die Anzahl der Wiederholungen hängen sehr von der Beschaffenheit der eingesandten Probe ab.

AMS Labormitarbeiter waschen die Holz- und Holzkohleproben mit heißer Hydrochlorid Säure (HCl), um die Karbonate zu entfernen. Danach erfolgt eine Waschung mit Sodium Hydroxid (NaOH), um die verbliebenen organischen Säuren zu entfernen. Der letzte Schritt ist das Abspülen mit Säure, um vor der Trocknung der Probe die Lauge zu neutralisieren.

Es gibt auch Fälle, in denen die Holz- und Holzkohleproben nur mit Säure gewaschen werden. Dies wird gemacht, wenn sich die Kohlenstoffquelle in einer Lauge auflösen würde. Allerdings gibt der Karbon Datierungsbefund den kompletten organischen Anteil wieder.

Bei Holzproben, die entweder zu alt oder zu kontaminiert sind, führen AMS Labormitarbeiter noch einen Zellulose-Extraktions-Schritt nach der Säure-Lauge-Säure Behandlung hinzu. Die Zellulose-Extraktion wird durch Eintauchen der Probe in Natriumchlorid (NaClO2)-Lösung unter kontrollierter Temperatur und pH-Wert durchgeführt.

AMS Datierung von Holz aus Materialien, die konserviert wurden

Das Sammeln von konservierten Holzproben kann komplex sein. Ein Beispiel für ein solches Material ist Holz von Schiffen. Am besten ist es, Proben in Bereichen zu entnehmen, die keine Anzeichen von Rissen aufweisen, da Zusatzstoffe wie Kreosot(gegen Seepocken oder Holzwürmer), die für den Schiffsbau benutzt wurden, das Alter des Holzes verfälschen würden.

Empfehlungen und Tipps zum Entnehmen von Proben:

1 – Wählen Sie einen Bereich der Probe aus, der keine Anzeichen von Schimmel oder Insektenaktivität aufweist. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Bereich nicht mit Schellack, Öl, Klebstoff oder anderen Konservierungsmittel behandelt wurde.

2 - Idealerweise sollte das Holz aus dem äußersten Abschnitt des Stückes entnommen werden, um sicherzustellen, dass die äußersten Jahresringe datiert werden können und die Befunde den ungefähren Zeitpunkt des Absterbens des Baumes so genau wie physikalisch möglich (das abgeleitete Alter der Herstellung) wiedergeben.

3 – Besorgen Sie sich zwei (2) neue Holzbohrer. Die empfohlenen Größen betragen ungefähr 5/32" für die erste Bohrung und 1/8" für die zweite Bohrung. Reinigen Sie die Holzbohrer vor der Benutzung. Benutzen Sie Aceton, um jegliches Maschinenöl zu entfernen und lassen Sie die Bohrköpfe dann an der Luft trocknen. Alternativ können Sie die Bohraufsätze auch reinigen, in dem Sie die Bohrer in Propan brennen lassen, bis die Bohrer glühend rot sind. Danach an der Luft abkühlen lassen.

4 – Bohren Sie ein ~ 5/32" Inch großes Loch ca. 1/4" bis 3/8" tief und entfernen Sie die Späne. Wenn das Holz geschimmelt ist, kann es erforderlich sein, tiefer zu bohren. Versuchen Sie das Holz zu erreichen, das von jeglicher Oberflächenkontamination isoliert war.

5 – Legen Sie das Objekt auf die Seite und legen Sie ein Stück Aluminiumfolie unter den zu bohrenden Bereich. Eine handelsübliche Aluminiumfolie ist dafür vollkommen ausreichend und erfordert keine Säuberung.

6 – Bohren Sie das zweite Loch mit dem ~ 1/8" Bohrer in die Mitte des ~ 5/32" Lochs und lassen Sie dabei die Späne auf die Aluminiumfolie fallen. Es ist normalerweise am besten für die zweite Bohrung einen Bohrer mit niedriger Drehzahl zu verwenden, damit das Holz nicht pulverisiert wird. Es ist besser Holzspäne als Sägemehl einzusenden.

Sammeln Sie so ca. 100-200 Milligramm Holzspäne. Abhängig von der Dichte des Holzes, ist das in etwa die Menge von Holzspänen, die einem Radiergummi am Ende eines Nr. 2 Bleistifts oder eine Menge, die ungefähr ein Viertel der Größe eines Zahnstochers entspricht.

7 – Sobald sich die Späne auf der Aluminiumfolie gesammelt haben, falten Sie die Folie zu einem kleinen Beutel. Etikettieren Sie diesen Beutel mit einem Permanent-Tinten-Stift (Sharpie).Schreiben Sie einen passenden Namen oder eine Code-Nummer, von der Sie möchten, dass diese später im Befundreport auftaucht, auf den Beutel. Bevor Sie die Probe an das Labor schicken packen Sie diesen Aluminiumbeutel in einen Druckverschlussbeutel ein. Markieren Sie den Druckverschlussbeutel mit dem gleichen Namen oder Nummer wie den Aluminiumbeutel.

8 – Wenn Sie Proben an das Labor einsenden wollen, empfehlen wir Ihnen einen Kurierdienst wie FedEx, UPS, DHL, TNT (etc.), die eine Sendungsverfolgung anbieten. Verwenden Sie einfach die Versandart, die für Sie am bequemsten ist.

Bitte e-mailen Sie uns den Versandservice und die Paketnummer an lab@radiocarbon.com Wenn Sie wollen, dass wir die Lieferung Ihrer Proben an unser Labor oder zu einem unserer Versand Service überwachen (die Anschrift gibts hier).