AMS dating sediment

La datazione al radiocarbonio di sedimenti o terreno

Quantità raccomandata (può essere inferiore per AMS – si prega di contattarci)
1-10 grammi di sedimenti, gyttja o torba sedimentaria
Contenitore consigliato
Bustine con zip (avvolgere prima in un foglio di alluminio i campioni molto piccoli e/o che possono essere polverizzati durante la spedizione)
Si raccomanda di inviare i campioni in scatole rigide quando possibile (invece di utilizzare buste imbottite) per preservarne l’integrità.
Si consiglia di consultare il laboratorio di Beta Analytic prima di inviare campioni di sedimenti.

Nota – Le tariffe applicate includono le misurazioni d13C, i report di garanzia di qualità, la calibrazione agli anni solari (dove applicabile) e l’accesso online 24/7 alle analisi in corso ed ai risultati.

Pretrattamenti – I sedimenti sono sistemi complessi contenenti carbonio che si presentano in diverse forme e dimensioni e possono provenire da fonti differenti. Si prega di contattarci per discutere l’obbiettivo del proprio studio per garantire che il pretrattamento più appropriato sia applicato ai sedimenti. È possibile richiedere di essere contattati dal laboratorio dopo i pretrattamenti per discutere le opzioni per l’analisi.

Campioni Umidi – Non è necessario essiccare il campione. Tuttavia, conoscere il peso secco permette una migliore stima della quantità di materiale da inviare. Se si desidera essiccare i campioni, si raccomanda un’esposizione a 90-100 °C per 4-24 ore.

È possibile inviare campioni umidi o congelati per la datazione al radiocarbonio. Il laboratorio avvia immediatamente le analisi alla ricezione del campione, in modo che l’umidità non provochi contaminazione. Si prega di rimuovere l’acqua in eccesso, avvolgere i campioni nella plastica (ad es. pellicola per alimenti) per limitare il contatto con l’aria, inserirli in una busta con zip ed inviarli al laboratorio.

Macrofossili – A causa della complessa geochimica del suolo, in alcuni casi è preferibile datare i macrofossili estratti. In assenza di macrofossili, la datazione al radiocarbonio può essere effettuata sull’intera frazione organica dei sedimenti, sulla frazione umica (solubile in una base) o sull’umina (insolubile in una base).

Report – Se si sceglie di analizzare i macrofossili, il materiale riportato sul documento finale sarà “plant material”. Se si sceglie di analizzare i sedimenti, il materiale sarà “bulk organic carbon” o “total acid insoluble organics” a seconda delle frazioni analizzate.

Identificazione dei macrofossili – Al momento, Beta Analytic non offre il servizio di identificazione dei macrofossili.

È possibile datare i campioni di sedimenti in tre modi diversi:

Datazione della “frazione organica” – Il campione datato è la frazione organica rimasta dopo il setacciamento dei sedimenti a < 180 micron, per rimuovere eventuali radici o macrofossili, ed il seguente lavaggio acido per rimuovere i carbonati.

Datazione della “frazione solubile in soluzione basica” o frazione umica – I sedimenti sono setacciati a < 180 micron per rimuovere eventuali radici o macrofossili. Viene effettuato un lavaggio acido per rimuovere i carbonati e quindi un trattamento basico per rendere solubili gli acidi umici, che vengono quindi precipitati per la datazione con AMS.

Datazione della “frazione insolubile in soluzione basica” o frazione di umina – I sedimenti sono setacciati a < 180 micron per rimuovere eventuali radici o macrofossili. Viene effettuato un lavaggio acido per rimuovere i carbonati e quindi un trattamento basico per rendere solubili gli acidi umici, che vengono eliminati. La restante frazione insolubile in soluzione basica viene quindi datata.

Per i campioni di sedimenti, il laboratorio applica flottazione in acqua seguita da setacciatura progressiva a 225, 180 e 125 micron per verificare la possibilità di estrarre macrofossili. I macrofossili possono includere carbone, legno, piante, ossa, conchiglie e semi.

Nota: Il nostro laboratorio non effettua l’identificazione del tipo esatto di macrofossili trovati nei sedimenti. L’identificazione dei macrofossili deve essere effettuata da scienziati altamente specializzati, come paleobotanici per le piante, archeologi forensi per le ossa o paleontologi per le conchiglie.

In genere, è preferibile datare i macrofossili presenti nei sedimenti, anziché i sedimenti stessi, a causa dei possibili contaminanti presenti in questi ultimi. La maggior parte dei macrofossili può essere trattata con (1) acido per rimuovere i carbonati, e con (2) una base per rimuovere gli acidi umici che potrebbero trovarsi nei sedimenti. Gli acidi umici provengono dalla decomposizione delle piante. I sedimenti e l’acqua piovana o le falde acquifere possono trasportare gli acidi umici verso l’alto o verso il basso attraverso il profilo sedimentario, infiltrando in uno strato di sedimenti carbonio più recente o antico.

Nella maggior parte dei casi, gli acidi umici si spostano verso il basso e fanno sembrare il sedimento sottostante più giovane (con una deviazione a volte ridotta, a volte molto ampia). Questo si applica in particolare ai sedimenti ricchi di materia organica (di colore nero o marrone scuro) ed ai sedimenti che non sono stati drenati bene o provengono da aree con acqua stagnante (paludi, torbiere, ecc.). Nelle aree che presentano scarse precipitazioni, per i sedimenti ben drenati o con ridotto contenuto di carbonio (hanno colore grigio o marrone chiaro), gli acidi umici non dovrebbero costituire un problema. Per tali campioni, la datazione dei sedimenti e del materiale vegetale che contengono presenta risultati molto simili, poiché spesso gli acidi umici non rappresentano un problema.

Quando i sedimenti presentano un’età maggiore rispetto alle piante (macrofossili), le cause possibili sono solitamente:

(1) i residui di piante sono di natura intrusiva (cresciuti nei sedimenti più vecchi, ad esempio a causa dell’erosione o di lunghi periodi di sviluppo del suolo assente o ridotto), o

(2) durante la loro formazione i sedimenti hanno ottenuto tutto il carbonio (o parte di esso) da una fonte più antica (riassestamento o rideposizione di sedimenti già depositati per ascensione a causa di alluvioni, movimenti di massa o altri processi fisici).

In generale le date delle piante sono più affidabili poiché rappresentano tipicamente un evento più unico nel tempo. Le piante hanno una vita relativamente breve rispetto al tempo necessario per la formazione dei sedimenti.

Spesso viene datata la frazione di CaCO3 dei sedimenti, ma questo può presentare problemi se l’origine del carbonato presente dei sedimenti non è conosciuta con certezza. Il carbonato presente nei sedimenti può provenire dal naturale sviluppo di noduli di carbonato nel sedimento (carbonati pedogenici) o dal movimento di carbonati disciolti da formazioni geologiche (come calcare, marna e altri minerali che contengono carbonato) che si ridepositano quindi nel sedimento.

La geochimica dei sedimenti è molto complessa e può variare da zona a zona, anche a piccole distanze. Di solito si raccomanda, dove possibile, di datare i macrofossili contenuti nei sedimenti, a condizione che il ricercatore ritenga che i macrofossili si trovino “in-situ” e non provengano dagli strati sovrastanti (come ad esempio le radici).

Se vengono individuati dei macrofossili, il laboratorio informa i ricercatori in modo che possano decidere se datare i macrofossili o i sedimenti. In alcuni casi, è preferibile datare entrambi separatamente, per individuare quali forniscano una data migliore (più affidabile). Questa informazione può essere utile nella datazione di una carota di grandi dimensioni o di una serie di carote.

I sedimenti che vengono trattati con una soluzione basica per l’estrazione degli acidi umici (e per cui viene quindi datata la frazione umica o di umina) possono a volte generare risultati problematici che dipendono dalla geochimica locale del terreno. Le estrazioni alcaline rimuovono dai sedimenti tutto il carbonio non legato solubile in una soluzione basica. La fonte di questo carbonio può essere rappresentata da acidi umici e fulvici più recenti o da carbonio antico instabile solubile in soluzione basica.

Spesso, a seconda della concentrazione di argilla e del fatto che acidi umici/fulvici più antichi siano legati alle sue particelle, le estrazioni alcaline possono rimuovere in modo preferenziale il carbonio originale o antico e instabile e lasciare gli acidi umici e fulvici più recenti legati all’argilla, o viceversa.

I ricercatori talvolta presuppongono che con un’estrazione alcalina, l’età dei sedimenti debba sempre diventare più antica e quindi più accurata. Tuttavia, spesso si verifica l’opposto; i sedimenti estratti una soluzione basica presentano una data più recente a causa dei fattori indicati in precedenza.

I consigli di Beta Analytic:

Quando si richiedono estrazioni alcaline e la datazione di frazioni umiche o di umina per i sedimenti, il laboratorio raccomanda al ricercatore di effettuare tre datazioni separate per almeno un campione, prima di datarne un grande numero, premesso che tutti i campioni inviati provengano dalla stessa, unica area di deposito, con la stessa geochimica.

Le tre datazioni suggerite sono: 1 datazione della frazione organica sottoposta a lavaggio acido e setacciatura, 1 datazione della frazione solubile in soluzione basica o frazione umica, e 1 datazione della frazione insolubile in soluzione basica o frazione di umina. Con queste 3 datazioni, un ricercatore può confrontare i risultati e determinare quale dei tre è maggiormente plausibile, quindi utilizzare questa informazione come guida per la datazione degli altri campioni di sedimenti provenienti dalla stessa area.

Se questo non è economicamente possibile, o se il ricercatore ha già datato i sedimenti provenienti da quell’area di raccolta sulla frazione umica o di umina, potrebbe non essere necessario effettuare le 3 datazioni indicate. Spetta ai ricercatori scegliere quello che ritengono sia il meglio per la propria ricerca.

Il laboratorio di Beta Analytic analizza ogni anno migliaia di sedimenti, datando per quasi tutti la frazione organica sottoposta a lavaggio acido e setacciatura. Solo per una piccola percentuale (1-2% al massimo) viene datata su richiesta la frazione solubile/insolubile in soluzione basica. In genere la frazione organica sottoposta a lavaggio acido e setacciatura fornisce la data più precisa, o una data leggermente più recente se nel campione sono presenti acidi umici di recente mobilitazione. L’errore (se presente) ha sempre una sola direzione e di solito non genera un’età troppo antica in un’analisi e troppo recente nella successiva.

Smaltimento dei campioni di sedimenti – Tenere presente che i campioni di sedimenti ricevuti dall’estero e da molti Stati USA devono essere manipolati nel rispetto delle linee guida stabilite dallo US Department of Agriculture, Animal and Plant Health Inspection Service (APHIS). Queste linee guida richiedono che i campioni di sedimenti importati vengano trattati con processi chimici o termici al momento della ricezione e che vengano successivamente smaltiti con incenerimento. I campioni di sedimenti ricevuti dal nostro laboratorio saranno quindi smaltiti con questa procedura e non ci è purtroppo possibile restituirli.

Si raccomanda per questo motivo di inviare esclusivamente la quantità di sedimenti necessaria all’analisi. Possiamo suggerire la quantità di campione necessaria, ma in ogni caso questa non deve superare i 200 grammi. Per la maggior parte dei sedimenti organici inviati al laboratorio per la datazione AMS sono necessari solo 2-4 grammi a seconda della quantità di carbonio presente.

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