Radiokohlenstoff Datierung von Sediment und Erde

Die Datierung von Sedimentproben kann auf drei verschiedene Weisen vorgenommen werden:

Datierung des „Gesamtorganischen Anteils” – Die Datierung wird an dem organischen Anteil vorgenommen, welcher übrig bleibt, nachdem das Sediment durch ein < 180 Mikron Sieb gesiebt wurde und die übrig gebliebenen Wurzeln und Makrofossilien in Säure gewaschen und alle Karbonate entfernt wurden.

Datierung des „Alkali löslichen Anteils” oder des Huminsäureanteil – Das Sediment wird zu < 180 Mikrons gesiebt, um jedwede Wurzeln oder Makrofossilien zu entfernen. Es wird in Säure gewaschen, um die Karbonate zu entfernen. Dann wird es mit Alkali behandelt, um die Huminsäuren zu lösen, diese setzen sich ab und werden AMS datiert.

Datierung des „Alkali unlöslichen Anteils” oder des Huminanteil – Das Sediment wird auf < 180 Mikron gesiebt, um jegliche Wurzeln oder Makrofossilien zu entfernen. Es wird dann in Säure gewaschen, um die Karbonate zu entfernen. Danach erfolgt eine Alkalibehandlung, um die Huminsäuren zu lösen, die dann abgespült werden. Der verbliebene, Alkali-unlösliche Anteil wird datiert.

Bitte beachten: Unser Labor nimmt keine Bestimmung der in dem Sediment vorgefundenen Makrofossilien vor. Die Bestimmung von Makrofossilien erfordert hoch spezialisierte Wissenschaftler, z.B. Paleobotaniker für Pflanzen, forensische Archäologen für Knochen oder Paläontologen für Schalen.

Wegen der möglichen Verunreinigungen im Sediment ist es allgemein besser, die in ihm vorhandenen Makrofossilien zu datieren. Die meisten Makrofossilien können (1) mit Säure behandelt werden, um Karbonate zu entfernen und (2) mit Alkali, um die Huminsäuren zu eliminieren, die im Sediment enthalten sein können. Huminsäuren entstehen durch den Zerfall von Pflanzen. Diese Huminsäuren können durch Regen- oder Grundwasser im Sediment auf und ab bewegt werden, daher kann in einem Sedimentprofil Kohlenstoff enthalten sein, der älter oder jünger als die Sedimentschicht ist.

In den meisten Fällen bewegen sich Huminsäuren nach unten und lassen die darunter liegende Sedimentschicht jünger erscheinen (manchmal nur mit geringen, aber manchmal auch mit großem Verzerrungspotenzial). Oft passiert dies bei Sedimenten, die reich an organischen Stoffen sind (schwarze oder dunkelbraune Färbung), sowie bei Sedimenten, die nicht sehr gut entwässert sind und aus Wasseransammlungen (Sümpfe, Moore, usw.) stammen. In Gegenden mit geringen Niederschlagsmengen, das Sediment also gut entwässert ist oder wenig Kohlenstoff aufweist (hellbraune oder graue Sedimente) sind Huminsäuren kein allzu großes Problem. Wenn man bei solchen Proben das Sediment und das darin gefundene Pflanzenmaterial datiert, sind die Daten normalerweise sehr ähnlich, folglich stellt die Huminsäure manchmal wirklich kein zu berücksichtigendes Problem dar.

Wenn Sedimente älter erscheinen als pflanzliche Fraktionen (Makrofossilien), kann dies zwei mögliche Gründe haben:

(1) Pflanzenreste sind eingedrungen (in ältere Sedimente eingewachsen, möglicherweise aufgrund von Erosion oder langen Zeiträumen mit geringer oder keiner Bodenentwicklung) oder

(2) Das Sediment hat den Großteil, oder den gesamten Kohlenstoff während seiner Bildung von älteren Quellen erhalten (Bearbeitung oder Verlagerung von bereits abgelagerten Sedimenten aufgrund von Überflutung, Massenbewegungen oder anderen physikalischen Prozessen aus oberen Schichten).

Im Allgemeinen sind die Pflanzendaten zuverlässiger, da diese ein einzigartigeres Zeitgeschehen aufzeigen. Im Vergleich zu der Zeit, die Sediment braucht, um zu entstehen, sind Pflanzen wesentlich kurzlebiger.

Sehr oft wird der CaCO3 (Kalziumkarbonat) Anteil von Sedimenten datiert, wenn allerdings der Ursprung des Kohlenstoffs im Sediment nicht hinreichend geklärt ist, kann dies problematisch sein. Die Karbonate im Sediment können von einer natürlichen Entwicklung von Karbonatherden im Sediment (sogenannte pedogene Karbonate) stammen oder aus der Bewegung von Karbonaten, die sich aus geologischen Formationen gelöst haben (wie Kalkstein, Mergel oder andere karbonathaltigen Mineralien) und sich dann im Sediment wieder ablagerten.

Die Geochemie von Sedimenten ist sehr komplex und kann sich sogar auf kurzen Entfernungen von Bereich zu Bereich verändern. Normalerweise wird empfohlen, sofern möglich, die gefundenen Makrofossilien zu datieren, vorausgesetzt der Wissenschaftler nimmt an, dass die Makrofossilien “in situ” sind und nicht von den überlagernden Lagen eingewachsen sind (wie z.B. Wurzeln).

Wenn Makrofossilien gefunden werden, wird unser Labor den Wissenschaftler informieren und dieser kann dann entscheiden, ob die Makrofossilien oder das Sediment datiert werden sollen. In manchen Fällen ist es weise, beides getrennt zu datieren, damit man feststellen kann, ob die Makrofossilien oder das Sediment das beste (zuverlässigste) Datum liefern. Wenn ein großer Kern oder eine Abfolge von Kernen datiert werden, kann dies eine nützliche Information sein.

Sedimente werden mit Alkali behandelt, um Huminsäuren zu extrahieren (dieser Huminsäure- oder Huminanteil wird datiert). Diese Säure kann manchmal, abhängig von der örtlichen Boden-Geochemie, problematische Ergebnisse produzieren. Die Alkaliextraktion entfernt den ungebundenen und Alkali löslichen Kohlenstoff aus dem Sediment. Die Quellen dieses Kohlenstoffes können jüngere humine und fulvine Säuren oder alter und labiler Kohlenstoff sein, der Alkali löslich ist.

Abhängig von der Lehmkonzentration und ob jüngere oder ältere humine/fulvine Säuren an die Lehmpartikel gebunden sind, entfernen die Alkali Extraktionen vornehmlich den originalen oder älteren labilen Kohlenstoff und hinterlassen die jüngeren und Lehm gebundenen huminen und fulvinen Säuren, oder umgekehrt.

Wissenschaftler nehmen manchmal an, dass durch die Durchführung einer Alkali Extraktion das Alter des Sediments immer älter und dadurch genauer werden kann. Allerdings passiert in vielen Fällen das Gegenteil: Das Alkali extrahierte Sediment ergibt wegen der oben genannten Faktoren ein jüngeres Datum.

Beta Analytic Empfehlungen:

Wenn Alkali Extraktionen und eine Datierung an Humin, Huminanteil oder Sediment gewünscht wird, empfiehlt unser Labor drei Datierungen für eine Probe in Betracht zu ziehen, bevor man weitere Proben datiert. Vorausgesetzt alle Proben stammen von derselben Ausgrabungsstelle mit der gleichen Geochemie.

Die empfohlenen drei Daten sind: – 1 Datum für den Säure gewaschenen und gesiebten Gesamtanteil an organischen Stoffen, 1 Datum für den Alkali löslichen oder Huminsäureanteil und 1 Datum für den Alkali unlöslichen oder Huminanteil. Wenn man alle drei Daten hat, kann der Wissenschaftler die Ergebnisse vergleichen und erkennen, ob der eine oder andere Anteil mehr Sinn ergibt und man diesen dann als Vorlage für die Datierung der anderen Sedimentproben aus diesem Gebiet verwenden kann.

Wenn dies finanziell nicht möglich ist oder wenn der Wissenschaftler vorher Sedimente im Gebiet der Sammlung anhand der Huminsäure- und Huminanteilen datiert hat, sind diese drei Daten nicht erforderlich. Es liegt in der Verantwortung des Wissenschaftlers zu bestimmen, was das Beste für seine Forschung ist.

Das Beta Analytic Labor analysiert im Jahr Tausende von Sedimentdaten und fast alle von diesen auf der Basis des Säure gewaschenen und gesiebten Gesamtanteils an organischen Stoffen. Nur ein sehr kleiner Prozentsatz (1% – 2%) wird auf Anfrage auf der Basis der Alkali löslichen/unlöslichen Anteile vorgenommen. Allgemein ergibt der Säure gewaschene und gesiebte Gesamtanteil der organischen Stoffe das genauste Datum oder ein Datum, dass etwas jünger ist, wenn jüngste mobilisierte Huminsäuren vorhanden sind. Der Irrtum (sofern vorhanden) geht immer nur in eine Richtung und ergibt normalerweise kein Alter, dass in einer Analyse zu alt und in der nächsten zu jung ist.