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Datação por Carbono AMS de Carvão ou Madeira

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• Carvão e madeira são duas das amostras mais amplamente testados para datação por radiocarbono.
• A verdadeira idade destes materiais pode ser afectada pelo efeito de madeira velha.
• Contaminantes de amostras de carvão e madeira podem ser artificiais ou naturais.
• Existem vários métodos físicos de pré-tratamento para Madeira e carvão.
• Pré-tratamentos químicos destas amostras envolve lavagens ácidas e alcalinas alternadas.

Carvão e madeira são dois dos materiais mais usados para acelerador de espectrometria de massa (AMS) em datação por radiocarbono. Laboratórios AMS preferem datar por carbono carvão e madeira porque esses materiais não necessitam de pré-tratamento complexos.

Willard Libby, o pioneiro em datação por radiocarbono, identificou carvão vegetal como sendo o material mais confiável para datação por carbono.

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Beta Analytic fornece datação radiométrica e datação por radiocarbono AMS de madeira e carvão vegetal.
Tamanho da amostra necessária para Carvão: 10-50 miligramas (AMS), 20 gramas (radiométrico).
Tamanho da amostra necessária para Madeira: 20-50 miligramas (AMS), 50 gramas (radiométrico)
Embalagem recomendada: Bolsas Ziplock

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Largura de Tempo e o Problema de Madeira Velha

A largura de tempo de um organismo refere-se ao seu crescimento total e o período de intercâmbio com a biosfera. O tempo de largura afecta a maneira que a idade radiocarbono é convertida em idade de calendário para uma amostra. O tempo de largura de madeira depende do número de anéis de árvores tomados para datação por radiocarbono. Fragmentos de carvão, no entanto, podem ter uma largura de tempo que não pode ser quantificada.

Um dos principais pressupostos da datação por radiocarbono é que o tempo da morte do organismo é também o tempo que cessou a troca de carbono com a biosfera. Se este não for o caso, como em madeira, a idade de radiocarbono do organismo na hora da morte não é zero.

Quando datando por radiocarbono um pedaço de madeira ou carvão, o evento datado é o crescimento do anel da árvore. Árvores crescem pela adição de anéis, e estes anéis param de intercambiar carbono com a biosfera uma vez que são baixados. Assim, a idade radiocarbono do cerne e alburno de uma única árvore não será a mesma com o cerne sendo significantemente mais velho que o alburno.

Qualquer amostrar de carvão ou madeira que é datado de carbono terá uma idade aparente , que pode resultar em erros de até centenas de anos a menos que espécies de árvores de vida curta ou galhos de árvores sejam seccionados para datação por radiocarbono.

A idade radiocarbono de uma amostrar pode nos dizer quando o organismo estava vivo e não quando o material desse organismo foi utilizado. O problema “madeira velha” deve ser levado em conta para evitar conclusões erradas quando vinculando artefactos a eventos e contexto.

Uso e reutilização atrasados são processos que também contribuem para o problema da “madeira velha”. Carvão e madeira podem haver sido temperados antes do actual uso da madeira que forneceu a amostra que tem sida datada por radiocarbono. Madeira de lei que são muito resistentes contra decadência poderiam ter sido reutilizadas em outras estruturas em anos posteriores.

Os efeitos destes processos deposicionais podem não ser quantificáveis mas não devem ser negligenciados pois os resultados da datação por carbono 14 podem vir a ser velho demais para o contexto que está sendo datado.

Contaminação da Amostra de Carvão ou Madeira

Os materiais com conteúdo de carbono em torno a uma amostra de carvão ou madeira quando estava ainda enterrado assim como aqueles usados durante a colecta e preservação já podem ter alterado seu conteúdo de carbono 14. Qualquer material que contribui para o teor de carbono de uma amostra é considerado um contaminante.

Contaminantes naturais de madeira e carvão vegetal são aqueles introduzidos no ambiente pós-deposicionais como acido húmico e fúlvico no solo. Estes são ácidos produzidos pela degradação microbiana tecidos vegetais e animais. Intrusões radiculares também introduzem carbono moderno em amostras de madeira e carvão. Calcário também é outro possível contaminante dependendo do local da escavação.

Contaminantes artificiais para amostras de madeira e carvão vegetal são aqueles introduzidos por negligencia ou desconhecimento das pessoas colectando e processando as amostras. Contaminantes artificiais incluem cinzas de cigarro, cabelos e fibras, papel de embalagem, óleo, graxa, e até mesmo cola.

Efeito de Contaminação sobre Resultados de Datação por Carbono

O efeito da contaminação em amostras de madeira e carvão submetido a datação AMS por radiocarbono depende do tipo de contaminante, o grau de contaminação e a idade relativa das amostras e dos contaminantes.

Se calcário não foi removido antes da datação AMS por radiocarbono, os resultados serão consideravelmente mais velhos que a verdadeira idade da madeira ou carvão porque calcário, sendo geológico na origem, será muito mais velho que qualquer amostrar arqueológica.

Ácidos húmicos e fúlvicos podem se anexar na superfície da madeira e carvão vegetal e intercambiar carbono em um processo chamado adsorção. Esta ocorrência pode fazer a idade radiocarbono da amostra muito jovem ou muito velha dependendo da idade do organismo que produziu os ácidos orgânicos. Penetração de raízes nas amostras de carvao ou madeira também introduzem carbono moderno para eles.

Em geral, contaminantes de idade infinita adicionam número considerável de anos para a verdadeira idade de uma amostra de carvao ou madeira, enquanto que carbono moderno faz qualquer amostra significativamente mais jovem.

A fim de obter resultados precisos, laboratórios AMS realizam pré-tratamento em todas as amostras de madeira e carvao vegetal antes de submete-los a datação por radiocarbono.

Pré-tratamento Físico de Madeira ou Carvão

A remoção de contaminação, sem o uso de químicos cai sob pré-tratamento físico. Pré-tratamento físico feito em madeira e carvao em laboratórios AMS envolve a remoção de radículas de plantas, usando uma pinça, limpeza por raspado da superfície com um bisturi e redução de tamanho da amostra.

Laboratórios AMS usam um martelo ou talhadeira para lascar madeira, que também pode ser pulverizada em serragem em moinhos. Um analista de laboratório AMS esmaga amostras de carvao em uma placa de petri ou com um morteiro e pilão. Redução de tamanho é feita para aumentar a superfície da amostra para pré-tratamentos sucessivos.

Pré-tratamento Químico de Madeira ou Carvão

Pré-tratamento químico é feito antes da datação AMS por carbono 14 para garantir que todos os possíveis contaminantes foram removidos antes da análise.

Diferentes laboratórios AMS podem ter pequenas variações nos seus procedimentos de pré-tratamento químico de carvao ou madeira, mas a maioria das vezes eles usam os mesmos químicos. Concentrações químicas, temperaturas, tempos de exposição, e número de repetições dependem muito da condição e natureza da amostra apresentada.

Analistas de laboratórios AMS lavam amostras de madeira e carvao com ácido clorídrico (HCl) quente para eliminar carbonatos, seguido de um alcali como hidróxido de sódio (NaOH) para remover os ácidos orgânicos remanescentes. O último passo é um enxaugue ácido final para neutralizar o alcali antes da secagem da amostra.

Há também casos quando as amostras de madeira ou carvao só são lavadas com ácido. Isto é feito quando a fonte de carbono é solúvel em um alcalóide. O resultado da datação por carbono, no entanto, reflete conteúdo orgânico total.

Para amostras de madeira que sejam muito velhas ou muito contaminadas, os analistas de laboratórios AMS adicionam uma etapa de extracção de celulose após o tratamento ácido-alcalino-ácido. Extracção de celulose é feita por imersão da amostra em uma solução de clorito de sódio (NaClO2) em pH e temperatura controlados.