Proben Kontaminanten und Vorbehandlung

  • Kontaminanten von Radiokarbon Datierungsproben können natürlichen oder künstlichen Ursprungs sein.
  • Wenn Kontaminanten nicht entfernt werden, entstehen ungenaue Befunde.
  • Die physische Vorbehandlung entfernt Kontaminanten ohne Chemikalien.
  • Die chemische Aufbereitung beinhaltet Säure und Laugen Spülungen, um Kontaminanten zu lösen und um den gewünschten Teil der Probe zu erhalten.

Eine der grundlegenden Annahmen bei der C-14 Datierung ist, dass die zu analysierende Probe nur den radioaktiven Zerfall und über die Jahre hinweg keinen anderen Prozess durchgemacht hat, nachdem sie die Interaktion mit der Biosphäre eingestellt hat.

Diese Annahme trifft allerdings selten zu. Die archäologischen Artefakte und geologischen Einzelproben, die an unser Labor für eine Datierung eingesandt werden, wurden in der Regel zusammen mit anderen Materialien vergraben. Diese Materialien können den C-14 Gehalt einer Probe verändern. Jedes Kohlenstoff enthaltende Material, dass den C-14 Anteil der Probe beeinflusst, ist deshalb ein Kontaminant.

Wichtige Anmerkung zur Vorbehandlung – Sie müssen die an den Proben vorzunehmenden Methoden der Vorbehandlungen kennen, da diese den Befund unmittelbar beeinflussen können. Daher bieten wir Ihnen an, dass Sie sich mit uns in Verbindung setzen, um mit uns über die Methoden der Vorbehandlung zu sprechen und uns zu bitten, Sie nach der Vorbehandlung, jedoch vor der Datierung, über die vorgenommenen Vorbehandlungen zu informieren.

Vor der Radiokarbon-Datierung durchlaufen Materialien wie Kohle, Holz, Torf und Textilien in der Regel das Säure-Alkali-Säure (AAA)-Verfahren. Mehr dazu

Vor der Radiokarbon-Datierung werden Materialien wie Sedimente und Bodenproben in der Regel einem Säure Bad unterzogen. (keine Lauge). Mehr dazu

Vor der Vorbehandlung wird an Schalen, oder anderen Materialien, die auf Basis ihres anorganischen Kohlenstoffs (Karbonat) datiert werden, eine Säureätzung vorgenommen. Mehr dazu

Verunreinigungsquellen

radiocarbon lab pretreatment

Das Auftreten einer Kontamination kann natürlichen oder künstlichen Ursprungs sein. Die natürliche Kontamination bezieht sich auf die Einführung von Verunreinigungen in die Probe durch die umgebenden Materialien. So können z.B. Knochenproben durch die Gegenwart von Kalkstein oder organischen Säuren (Huminsäuren oder Fulvinsäuren) im Boden kontaminiert werden, falls diese Teil der Ausgrabungsstätte waren. Ein weiteres Beispiel für eine natürliche Kontamination ist das Eindringen von Pflanzenwurzeln in Holz, Kohle oder Erdboden.

Als künstliche Kontamination bezeichnet man die Zuführung von Verunreinigungen durch den Menschen während der Probenentnahme, der Arbeit an der Ausgrabungsstätte oder des Verpackens von Proben. Auch das Etikettieren von Knochenprobe mit Hilfe eines tierischen Klebers ist ein Beispiel für eine künstliche Kontamination. Andere Kontaminanten, die der Probe während der Probenentnahme oder während des Verpackens zugeführt werden könnten sind: Biozide, Konservierungschemikalien wie Polyvinylacetat und Polyethylenglykol, Zigarettenasche, und die Etikette und Verpackungen, die aus Papier hergestellt wurden.

Wie beeinflussen Verunreinigungen die Radiokarbon Datierungsbefunde?

Kontaminierte Proben liefern grundsätzlich ungenaue Befunde. Die Auswirkungen eines durch Verunreinigungen beeinträchtigten Befundes hängen von der Art der Verunreinigung, ihrem Grad und dem relativen Alter der Proben zur Verunreinigung ab.

Kalkstein ist geologischen Ursprungs und somit viel älter als jede archäologische Probe; deshalb würde der Kontakt mit Kalkstein eine zu datierende Probe immer älter machen, als ihr wahres Alter.

Humin- und Fulvinsäuren sind natürlicherweise im Erdboden enthalten, wo der mikrobielle Abbau von Pflanzen und Tieren stattfindet. Ob der Einfluss dieser organischen Säuren die Probe älter oder jünger erscheinen lassen, hängt davon ab, wie alt der Organismus war, aus dem die Säuren entstanden sind.

Wenn Wurzeln oder Pflanzen in Holz, Kohle, Erde, oder Knochen eindringen, wird diesen folglich jüngerer Kohlenstoff hinzugefügt. Diese Situation lässt die Proben jünger als ihr wahres Alter erscheinen.

Der Grad der Kontamination wirkt sich auf das Ausmaß der Ungenauigkeit einer C-14 Datierung aus. Im Allgemeinen gilt, dass eine sehr alte Verunreinigung eine Probe wesentlich älter erscheinen lässt und eine moderne Verunreinigung eine Probe wesentlich jünger erscheinen lässt. Vor einer Analyse muss immer ein Verfahren angewandt werden, um alle möglichen Verunreinigungen zu entfernen, egal ob man eine radiometrische Methode oder die Massen Spektrometrie für eine Radiokarbon Datierung verwenden möchte. Dieses Verfahren nennt man Vorbehandlung.

radiocarbon lab pretreatment

Radiokarbon Datierungsproben und ihre Vorbehandlung

C-14 Datierungslabors erhalten verschiedenste Materialien für eine Analyse, aber nicht alle Teile der Proben können verwendet werden. Es ist anzumerken, dass die Radiokarbon-Datierung nur auf Materialien anwendbar ist, die einst Teil eines lebenden Organismus waren. Knochen, Muscheln, Holz, Holzkohle, Torf, Leinen, Wolle, und Pergament sind die häufigsten Materialien, die für eine C-14 Datierung eingeschickt werden. Metall und Steine können nicht direkt datiert werden, es sei denn, sie beinhalten organische Materialien.

Es gibt keine Standard-Vorbehandlungsmethode, die man auf alle zu datierenden Proben anwenden kann. Welche Vorbehandlung man anwendet hängt von der Art der Probe und ihren möglichen Verunreinigungen ab. Deshalb müssen C-14 Datierungslabors vor der Analyse über die Umweltbedingungen und Konservierungstechniken, der die Probe ausgesetzt wurde, informiert werden.

In der Regel gibt es zwei Arten von Vorbehandlungen, die an Proben vorgenommenen werden —eine physikalische und eine chemische.

Die physikalische Vorbehandlung von Proben für die Kohlenstoffdatierung

Die physikalische Vorbehandlung von Proben für eine C-14 Datierung besteht aus der Entfernung von Verunreinigungen, ohne das hierfür Chemikalien verwendet werden. Danach wird die Probe zerkleinert.

Mit Hilfe von Zangen und Pinzetten werden während der physikalischen Vorbehandlung Wurzelfasern von der Probe entfernt. Dies ist ein einfaches Verfahren und gilt für die meisten Proben die an C-14 Datierungslabore eingeschickt werden. Eine Ausnahme sind allerdings Torfproben, die getrocknet wurden und man somit die Wurzelfasern nicht leicht von dem Rest der Probe unterscheiden kann.

Eine andere an Proben vorgenommene physikalische Vorbehandlung ist das Entfernen von Verunreinigungen durch das Abschaben der äußeren Schichten mit einem geeigneten Werkzeug. Chirurgische Skalpelle werden verwendet, um Verunreinigungen von Holzkohle zu kratzen, während Dentalbohrer bei großen Knochen eingesetzt werden. Ein zahnärztlicher Bohrer oder ein Carborundum Papier werden bei der Vorbehandlung von Schalen verwendet.

Wenn die sichtbaren Verunreinigungen entfernt wurden, werden die Proben dann durch ein geeignetes Verfahren zerkleinert, um die Oberfläche vor einer weiteren Vorbehandlung zu vergrößern. Schalen, Steine und Knochen werden mit einem Mörser und Stößel pulverisiert. Holzkohle wird häufig in einer Petrischale zerkleinert. Holzproben werden gehämmert, gemeißelt oder in einer Mühle zu Sägemehl gemahlen. Das C-14 Datierungspersonal bearbeitet Bodenproben durch Nasssiebung zu einem Brei; lediglich die feinen Partikel oder Makrofossilien werden C-14 datiert.

Die chemische Vorbehandlung von Proben für die Kohlenstoff-Datierung

Durch die chemische Vorbehandlung werden weitere Verunreinigungen von der Proben entfernt. C-14 Datierungslabors benutzen nicht unbedingt die gleichen Verfahren oder chemischen Konzentrationen während der Vorbehandlung, da sie den Zustand der Proben zum Zeitpunkt der Einsendung berücksichtigen müssen. Die meisten Labors benutzen allerdings die gleichen Chemikalien.

Verbreitete chemische Vorbehandlungsmethoden

In der Regel durchlaufen Kohle, Holz, Torf und Textilien vor der C-14 Datierung das Säure-Alkali-Säure-Verfahren. Diese Vorbehandlung beinhaltet das Waschen der Proben mit heißer Salzsäure (HCl), gefolgt von einem Natriumhydroxid (NaOH) Bad. Vor der Trocknung wird die Probe noch einmal in HCl Säure gewaschen. C-14 Datierungslabors wenden dieses Verfahren auch bei alten oder stark kontaminierten Holzproben an.

Danach erfolgt eine Cellulose-Extraktion. Es kommt auch vor, dass C-14 Datierungslabors das Säure-Alkali-Säure-Verfahren nicht anwenden und die Proben nur in Säure waschen. Dies wird bei Proben gemacht, deren C-14 Anteile sich in einer Lauge auflösen würden.

Zur Extraktion des Kollagens werden Knochen wiederholt mit kalter HCl vorbehandelt, da das Kollagen für die C-14 Datierung benötigt wird. Danach folgt eine alkalische Waschung, die dazu dient, die sekundären organischen Säuren zu entfernen. Diese alkalische Waschung wird allerdings ausgelassen, wenn die Probe nicht gut erhalten ist und weitere Waschungen alle organischen Substanzen vernichten würden.

An Schalenproben oder anderen kalkhaltigen Materialien werden vor der C-14 Datierung Säureätzungen durchgeführt.