(prevzaté z
http://www.infovek.sk/predmety/biologia/skripta/evolucia/5_kap.php
Jedná sa o vysokoškolské skriptá)
...
Metódy absolútneho datovania (
chronometrické metódy)
Prehľad metód z hľadiska rozsahu a datovaného materiálu
Metóda Rozsah
(v rokoch) Datovaný materiál
Stopy po štiepení 108 - 103 vulkan. materiál, sklo, keramika
Draslík-argón 108 - 104? vulkan. materiál, horniny
Rubídium-stroncium 108 - 105 vulkan. materiál, horniny
Uránový rad 106 - 105 uhličitany (napr. koraly)
Tórium-uránový rad 105 - 103 uhličitany, vulkan. horniny, kosti?, dentín?
Spinová rezonancia elektrónov 106 - 103 uhličitany, kremičitany, apatit (zubná sklovina)
Opticky vyvolaná luminiscencia 106 - 105 kremeň, zirkón
Termoluminiscencia 105 - 103 keramika, kremeň, živec, uhličitany
Protaktíniovo-uránový rad cca 105 anorganické a organické uhličitany
Rádiokarbón 105 - 103 organ. materiály (napr. kosť, lastúra, uhlíky); uhličitany
Dendrochronológia 103?- 101 drevo
Hydratácia obsidiánu 105?- 101 obsidián (vulkanické sklo)
Racemizácia aminokyselín 103?- 106? vaječné škrupiny, kosti
Chronometrické metódy možno rozdeliť podľa objektu datovania na priame a nepriame. Priame metódy datujú priamo materiál, o ktorého vek sa zaujímame, nepriame metódy nedatujú priamo skúmanú vzorku, ale iba jej materskú horninu či vrstvy nad ňou a pod ňou.
Priame chronometrické metódy
Paleoprimatológia a paleoantropológia využívajú v podstate dve priame chronometrické metódy - rádiokarbónové datovanie a racemizáciu aminokyselín, ktoré stanovujú vek kostrového materiálu. Sem možno zaradiť aj metódy termoluminiscencie a spinovej rezonancie elektrónov, z ktorých prvá umožňuje datovať aj vypálené kosti a zuby a druhá zubnú sklovinu, v praxi sa však takmer výlučne datujú anorganické materiály a uhličitany.
Rádiokarbónové datovanie
(Radiocarbon dating)
Rádiokarbónové datovanie alebo datovanie 14C spočíva na rozpade atómov 14C sprevádzaných emisiou beta lúčov na dusík 14N. Keďže polčas rozpadu 14C je iba 5730 rokov, musí neustále vznikať, inak by sa na Zemi už nevyskytoval. 14C vzniká vo vrchných vrstvách atmosféry bombardovaním 14N a iných nukleotidov neutrónmi kozmického žiarenia. Vzniknutý 14C oxiduje na oxid uhličitý (14CO2) a prostredníctvom rozličných biochemických reakcií vstupuje do biologických systémov a difúziou sa dostáva do povrchových vôd jazier a morí. V dôsledku toho sú živé organizmy rádioaktívne, čo platí aj pre uhličitany, ktoré vznikli precipitáciou z väčšiny prírodných vodných zdrojov. Keď organizmus zomiera, alebo keď sa tvoria uhličitanové minerály, prerušuje sa aktívny uhlíkový cyklus (rastliny ho prijímajú v CO2, živočíchy v potrave) takže 14C, ktorý obsahujú, sa začína rozpadávať. Porovnaním zvyškového 14C s jeho predpokladaným množstvom zaživa sa vypočítava vek.
Tento odhad trpí na nepresnosti rozličného druhu vyplývajúce zo štatistických chýb v rôznych štádiách procesu datovania (určovania rádioaktivity), z kontaminácie vzoriek mladším alebo starším uhlíkom, alebo z preferovanej inkorporácie jedného izotopu do vzorky pred druhým pri vstupe uhlíka z vonkajšieho prostredia do živého organizmu. Zdroje chýb možno čiastočne eliminovať rozličným spôsobom: predĺžením času skúmania každej vzorky, datovaním viacnásobných vzoriek a meraním obsahu stabilného izotopu 12C na určenie intenzity spomínanej preferovanej inkorporácie. Väčšinu rádiokarbónových údajov sprevádza odhad pravdepodobnej chyby v podobe plus mínus štandardnej odchýlky uvádzanej za vekovým údajom.
Odhad veku vzorky je ovplyvňovaný aj rýchlosťou vzniku 14C v minulosti, túto chybu však možno odstrániť pomocou kalibrácie vzorky presnými dendrochronologickými údajmi vychádzajúcimi z letokruhov stromov. Vek sa zvyčajne vyjadruje v rokoch predo dneškom (B. P. - Before Present), pričom za "dnešok" bol stanovený rok 1950. Pri starostlivom skúmaní vzorky možno dosiahnuť presnosť cca 2 %.
Pri odhade veku netreba čakať na samovoľný rozpad atómov 14C, možno ho urýchliť akcelerátormi v podobe citlivého hmotnostného spektrometra. Táto metóda sa používa aj v rámci metódy 14C. Technika odhadu vyžaduje iba minimálne množstvo vzorky (1 mg a menej), takže ju možno využiť aj pri odhade veku cenného paleontologického a archeologického materiálu, ktorý nebolo možné datovať tradičnou rádiokarbónovou metódou. Keďže na akceleračnú hmotnostnú spektroskopiu (AMS) sa používajú malé vzorky, možno ňou datovať aj drobné kúsky uhlíkov alebo jediné obilné zrnko.
Pomocou techniky AMS sa podarilo vyvrátiť tvrdenia, že H. sapiens sa objavil v Novom svete už pred 50 OOO alebo 100 000 rokmi. Ukázalo sa, že zdanlivo veľmi staré kostry majú iba niekoľko tisíc rokov.
Rádiokarbónovú metódu použili aj v paleoprimatológii na datovanie vyhynutých druhov lemurov na Madagaskare. Ukázalo sa, že ich vek sa pohybuje v rozmedzí 1000-3000 rokov. Vyhynuli teda iba nedávno - zrejme v čase kolonizácie Madagaskaru ľuďmi.
Racemizácia aminokyselín
(Amino acid racemisation)
Táto metóda vychádza z pomalej chemickej konverzie ľavotočivej aminokyseliny prítomnej v živom organizme na jej pravotočivú verziu. Keďže ide skôr o chemický ako o jadrový proces, rýchlosť premeny je veľmi citlivá na podmienky okolitého prostredia. Rýchlosť konverzie aminokyseliny vo vzorke ovplyvňuje nielen teplota, ale aj zloženie materskej horniny, preto je použitie tejto techniky dosť obmedzené a používa sa väčšinou pri datovaní vzoriek z teplotne stabilného prostredia - najmä z jaskýň.
Najvhodnejším materiálom pre túto metódu sa v súčasnosti zdajú vaječné škrupiny vyhynutých a žijúcich druhov pštrosa a sovy, ktoré sa často nachádzajú na archeologických náleziskách. Tento postup sa ukázal ako veľmi užitočný na afrických náleziskách, kde pozostatky raných zástupcov moderného človeka (zvyčajne označovaných ako archaický Homo sapiens) chronologicky spadajú do hiátu medzi rádiokarbónovou a dralíkovo-argónovou metódou, t.j. 40 000 - 200 000 r. V chladnejších oblastiach možno rozsah pôsobnosti tejto metódy rozšíriť až do 1 mil. rokov BP.
Nepriame chronometrické metódy
Draslíkovo-argónové datovanie
(Potassium-argon dating)
Táto metóda sa používa na datovanie vulkanických hornín a minerálov a je dôležitá najmä v paleoprimatológii a paleoantropológii. Vychádza z faktu, že z draslíka 40K nachádzajúceho sa vo voľnej prírode je 1/10 000 rádioaktívna a tá sa pomaly a rovnomerným tempom rozpadáva na stabilné izotopy argónu (40Ar) a vápnika (40C). V prírodných vzorkách je podiel 40K stabilný a vekom vzrastá iba obsah 40Ar. Porovnaním množstva týchto dvoch zložiek možno vypočítať vek vzorky, ak vieme, že polčas rozpadu 40K je 1, 25 miliardy rokov. Argón 40K vo vzorke pochádza najmä z dvoch zdrojov - z rádioaktívneho rozpadu 40K a z atmosféry. V zemskej atmosfére tvorí argón 0,9 objemových percent a pri stanovení množstva rádioaktívneho argónu vo vzorke treba vykonať patričnú korekciu.
Draslíkovo-argónové datovanie sa zvyčajne aplikuje na minerály separované z vulkanických tufov (stvrdnutého napadaného popola zo sopečného výbuchu), ktoré sa veľmi často nachádzajú medzi fosilifernými (skamenelinonosnými) usadeninami čiže sedimentmi vznikajúcich veľmi rýchlo pri teplotách dostatočne vysokých na to, aby sa z nich okamžite stratil všetok pôvodný argón rádioaktívneho pôvodu.
Hlavné neistoty pri tomto datovaní vznikajú z chýb pri meraní draslíka a rádioaktívneho argónu, ďalej z kontaminácie vzorky starším materiálom, z výskytu argónu v datovanom materiáli, ktorý nie je produktom rádioaktívneho rozpadu draslíka (nadbytočný argón), a z unikania argónu zo vzorky. Posledná okolnosť spôsobuje vážne ťažkosti v prípade lávových prúdov, ktoré sú zmenené zvetrávaním alebo inými geochemickými procesmi.
Údaje draslíkovo-argónového datovania sa zvyčajne vyjadrujú v miliónoch rokov spolu s odhadovanou pravdepodobnou chybou. V prípade kvalitnej vzorky robia chyby jedno až tri percentá z odhadovaného veku. Keďže toto datovanie možno použiť iba na datovanie stratigrafických vrstiev, medzi ktorými sa skamenelina nachádza, získavajú sa iba hraničné hodnoty a paleontológovia musia brať do úvahy aj trvanie jednotlivých udalostí medzi datovanými vrstvami. Treba napr. zistiť, či šlo o viac alebo menej plynulé usadzovanie, alebo bol medzi jednotlivými fázami sedimentácie nejaký hiát.
Pre pochopenie nálezov fosílnych primátov a hominidov je táto metóda dôležitejšia ako iné datovacie metódy. Používa sa na stanovenie hraníc medzi geologickými obdobiami a medzi jednotlivými epochami treťohorného obdobia, takže umožňuje zistiť približný vek mnohých skamenelín primátov štúdiom fosílnych zvyškov, s ktorými sú asociované. Vo východnej Afrike a aj inde, kde sa vulkanizmus a usadzovanie odohrali v tom istom čase, je možné presne stanoviť vek skamenelín primátov datovaním tufov vo fosiliferných vrstvách. Taký postup bol mimoriadne úspešný v prípade pliocénnych a pleistocénnych skamenelín hominidov na náleziskách Koobi Fora a Západná Turkana v Keni a Omo a Hadar v Etiópii.
Dôležitým variantom K-Ar metódy je datovanie 40Ar/39Ar, pri ktorom sa vzorka ožaruje radiáciou, aby z 39K vznikol 39Ar. Potom sa argón extrahuje sériou postupov za postupného zvyšovania teploty. Tento variant má tú výhodu, že draslík (vypočítaný z obsahu 39Ar) sa meria na tej istej vzorke ako 40Ar a vek možno vypočítať z každej frakcie plynu.
Najelegantnejším a najracionálnejším postupom datovania 40Ar/39Ar je metóda fúzie jediného kryštálu, ktorá využíva na uvoľnenie argónu laser taviaci vopred ožiarené zlomky kryštálu. Zohrievaním veľmi malej plochy sa silne redukuje množstvo argónu z pozadia (argón atmosferického pôvodu), takže možno presne zmerať vek jediného kryštáliku.
Draslíkovo-argónové datovanie možno konfrontovať krížovým testom s rubídiovo-stronciovým (Rb-Sr) datovaním vulkanických materiálov, ale robí sa to iba zriedka.
Draslíkovo-argónové datovanie sa využíva aj v technickom postupe nazývanom tefrochronológia (tephrochronology). Ak vrstva vulkanického popola určitej stratigrafickej sekvencie datovanej spomínanou metódou stuhne a vznikne tuf, identifikácia tohto tufu v inej stratigrafickej situácii ju umožňuje datovať.
Takmer všetky vulkanické tufy možno vzájomne odlíšiť na základe chemickej analýzy ich obsahu (t.j. sopečného skla a rozličných kryštálikov). Ide o to, že každý popol je produktom unikátnej zmesi procesov prebiehajúcich pred aj počas erupcie, ku ktorým patrí napr. čiastočné tavenie sa povrchu hornín, pobyt v magmatickom ložisku a kryštalizácia.
Niektoré vrstvy vulkanického popola sa tiahnu celé tisíce kilometrov, takže možno dávať do súvisu vrstvy usadenín rozličných panví. Napríklad východoafrické tefry identifikované najprv v Turkanskej kotline (lokality Omo, Koobi Fora a Západná Turkana) sa neskôr podarilo identifikovať v mnohých iných oblastiach, napr. v údolí rieky Awaš, približne 1100 km smerom na severovýchod, ako aj na morskom dne v Adenskom zálive a v Somálskej kotline. Vzájomné porovnanie tufov umožňuje nielen stratigraficky zjednotiť aj veľmi vzdialené náleziská skamenelín, ale aj aplikovať paleoklimatické informácie z jadier vyvŕtaných z morského dna s hominidnými lokalitami na súši.
Keďže napr. geologická formácia Koobi Fora obsahuje až 58 odlišných tufov, vďaka draslíkovo-argónovému a argónovo-argónovému datovaniu sa podarilo ukončiť dlhodobé diskusie o veku tzv. KBS tufu. Lebka KNM-ER 1470 (najnovšie sa pripisuje druhu Homo rudolfensis) sa našla pod tufom KBS a podľa predbežných K-Ar údajov sa jej vek odhadoval na 2,6 mil. rokov BP. Pri neskoršej revízii všetky použité metódy potvrdili menší vek tufu - s hodnotou 1,88 + 0,02 mil. rokov BP.
Datovanie sledovaním stôp po štiepení
(Fission-track dating)
Tento typ datovania spočíva na samovoľnom štiepení uránu 238U, pri ktorom vzniká v okolí miesta uránového atómu stopa po jeho poškodení. Použitie tejto metódy v paleoantropológii spočíva na jej aplikovaní na vulkanické horniny a minerály. Keď vznikajú, nie sú v nich nijaké stopy po štiepení. Počet stôp vzrastá v priebehu času - a to rýchlosťou závislou od obsahu uránu. Meraním jeho obsahu a hustoty stôp možno vypočítať vek vzorky.
Na datovanie touto metódou sa najčastejšie využíva zirkonit. Za normálnych okolností obsahuje viac uránu ako iné vulkanické materiály, pričom všetky vzniknuté stopy sú výnimočne stabilné a zirkonit je tiež veľmi odolný voči zvetrávaniu. Okrem toho niekedy možno datovať aj jednotlivé zrnká zirkonitu, pričom vulkanické zirkóny možno identifikovať na základe ostrého obrysu kryštálu. Touto metódou sa datujú aj iné materiály vrátane apatitu, biotitu a vulkanických skiel, akým je obsidián.
Keďže stopy po štiepení sú dlhé iba 10 mikrometrov, zväčšujú sa a potom sa sledujú v optickom mikroskope. Na datovanie sa využíva vnútorný povrch zrnka, ktorý treba najprv odkryť brúsením a leštením, potom sa povrch leptá chemicky a nakoniec sa počíta počet čiar v stanovenej oblasti. Koncentrácia 238U sa meria ožarovaním vzorky známym počtom neutrónov, ktoré indukujú štiepenie 235U (ale nie 238U); vzorka sa potom preleští a preleptá a počíta sa obsah uránu z hustoty nových stôp.
Jednou z dôležitých aplikácii metódy sledovania stôp po štiepení je krížový test draslíkovo-argónových údajov z východoafrických hominidných lokalít.
Datovanie metódami uránového radu
(Uranium disequilibrium dating)
Počas rozpadu rádioaktívnych izotopov uránu voľne sa nachádzajúcich v prírode (235U a 238U) až na stabilné izotopy olova, sprevádzanom vyžarovaním častíc alfa a beta, vzniká niekoľko odlišných prvkov. Tak napr. 234U je tretím dcérskym izotopom a 230Th štvrtým dcérskym izotopom rodičovského izotopu 238U, pričom protaktínium 231Pa je druhým dcérskym produktom 235U. Minerál s obsahom uránu bude po čase obsahovať každý element zo série vznikajúcej rozpadom, a to v koncentrácii zodpovedajúcej polčasu rozpadu každého prvku. Tento stav sa nazýva ekvilíbrium rádioaktivity.
V podmienkach ekvilíbria rádioaktivity je rádioaktivita každého z produktov rozpadu série rovnaká. Rovnováhu systému porušujú procesy zvetrávania, rozdielnej adsorbcie, kryštalizácie minerálov, ako aj rozličné biologické udalosti. Stupeň porušenia rovnováhy je mierkou času, ktorý uplynul od rozpadu série.
Datovanie pomocou uránového radu, najmä typu závisiaceho od pomeru 234U a 238U sa aplikuje na uhličitany suchozemského pôvodu, napr. jaskynného kalcitu. Polčas tohto procesu je 248 000 rokov, takže táto metóda má rozsah približne 1 mil. rokov.
Pri datovaní anorganických uhličitanov sa využíva aj príbuzná tóriovo-uránová metóda (230Th/234U). Podobne ako metódy uránového radu závisí od vysokej rozpustnosti uránu vo vode. Povrchové a podzemné vody presakujúce do vápencových jaskýň zvyčajne obsahujú urán, ale nie jeho dcérske izotopy, ako napr. 230Th, ktoré sú pomerne nerozpustné. Keď však kryštáliky kalcitu precipitujú v podobe stalaktitov a stalagmitov na stenách a na dnách jaskýň, začína sa v nich hromadiť 230 Th ako produkt rozpadu 234U a 238U až dovtedy, kým sa nedosiahne rovnováha. Mierkou času, ktorý uplynul od začiatku formovania sa kryštálov, je pomer 230Th a 234U.
Metóda 23OTh/234U je významná v prípade vzoriek mladších ako 300 000 rokov BP. Aplikuje sa v prípade jaskynných európskych nálezísk, ktoré kedysi obýval archaický Homo sapiens, najmä vtedy, keď nie sú k dispozícii vulkanické horniny vhodné na draslíkovo-argónové datovanie. Medzi náleziská, kde sa aplikovala táto metóda, patrí Bilzingsleben (Nemecko), Vértesszöllös (Maďarsko) a Pontnewydd (Wales), výsledky datovania sa pohybujú v rozmedzí 500 000 - 200 000 rokov BP.
Datovanie jaskynných archeologických artefaktov metódou uránového radu môžu znehodnocovať najmä problémy so stanovením poradia skúmaných kalcitových usadenín, najmä ak sa zo stien jaskyne odlamujú kúsky kameňa a dochádza k premiešaniu vrstiev. Datovaný kalcit môže byť tiež kontaminovaný uránom z povrchu nad jaskyňou, napr. v podobe prachových čiastočiek alebo uránu vyplaveného z uhličitanu po vyzrážaní. Z týchto dôvodov treba datovať viacero vrstiev usadenín a výsledky treba testovať použitím iných metód.
Termoluminiscencia, opticky stimulovaná luminiscencia a spinová rezonancia elektrónov
(Termoluminiscence, optically stimulated luminiscence and electron spin resonance)
Podstata týchto metód je rovnaká: meria sa počet elektrónov zachytených na porušených miestach mriežkovej štruktúry minerálov. Tieto defekty vznikajú rozpadom malých množstiev rádioaktívnych prvkov vo vnútri minerálov, ako je draslík, tórium a urán. Počet zachytených elektrónov v priebehu času vzrastá v dôsledku pôsobenia radiácie, takže kryštál funguje ako dozimeter. Iba po uvoľnení elektrónov z "pasce" sa hodiny resetujú na nulu.
V termoluminiscenčnej metóde (TL) sa akumulovaná dávka radiácie na mriežke kryštálu meria zohriatím vzorky na vysokú teplotu, takže dochádza k vyžiareniu zachytených elektrónov. Pri uvoľňovaní sa z mriežky vyžarujú svetlo označované ako termoluminiscencia. Jej intenzita je proporcionálna s počtom zachytených elektrónov. Vek materiálu sa stanovuje ako podiel ročnej dózy z celkovej naakumulovanej dózy. Ročná dóza sa stanovuje meraním množstva uránu, tória a draslíka vo vzorke a v materskej hornine, ktorá ju obklopuje, alebo umelým ožarovaním vzorky a meraním jej termoluminiscencie. Pri podobnej metóde nazývanej opticky stimulovaná luminiscencia sa na vyžiarenie elektrónov namiesto vysokej teploty používa svetlo.
V prípade metódy spinovej rezonancie elektrónov (ESR) sa počet zachytených elektrónov vo vzorke nestanovuje ich vyžiarením prostredníctvom vysokej teploty, ale meraním mikrovlnnej radiácie, ktorú absorbujú. Pasca so zachyteným elektrónom funguje ako paramagnetické centrum so statickým magnetickým poľom. Ak sa zachytené elektróny dostanú do mikrovlnnej frekvencie elektromagnetického poľa, oscilujú v smere a proti smeru poľa. Pritom sa energia aplikovaného poľa pohlcuje podľa počtu zachytených elektrónov (čiže počtu pascí) a koreluje s vekom vzorky. Výhoda ESR pred TL je tá, že vzorka pri ESR môže byť hodnotená opakovane, kým pri TL možno vzorku datovať iba raz.
TL a ESR merajú čas, ktorý uplynul od posledného uvoľňovania elektrónových pascí - keď sa "hodiny" vzorky nastavili na nulu. V prípade vypálených pazúrikových artefaktov sa to stáva vtedy, keď sa sa materiál prvý raz zohreje - napr. v ohnisku. To isté robí vystavenie sa slnečným lúčom v prípade sedimentov pri ich transporte a usadzovaní. Vypálené pazúriky z paleolitických vrstiev, sprašové usadeniny, jaskynné sedimenty, kosti a zuby - to všetko sú materiály, ktoré možno datovať týmito metódami. Sú síce menej presné ako rádiokarbónová metóda, majú však väčší rozsah pôsobnosti a možno ich použiť aj na datovanie anorganických materiálov. Veľkú pozornosť však treba venovať odberu rádioaktívnych prvkov z ich prirodzeného prostredia.
Metóda TL zohrala dôležitú úlohu pri kontroverzii v otázke vzťahov medzi neandertálcami a anatomicky modernými ľuďmi. Datovanie vypálených pazúrikov nájdených v jaskyni Kebara a Qafzeh v Izraeli podporuje - podľa niektorých paleoantropológov - hypotézu, že blízkovýchodní neandertálci nie sú priamymi predchodcami moderného človeka, lebo sa dostali na Blízky východ o niekoľko desiatok tisícročí neskôr. (Tento argument je však zrejme iba dôkazom toho, kto sa dostal do spomínanej oblasti skôr, a nie dôkazom evolučných vzťahov medzi obidvoma skupinami.)
Dendrochronológia
(Dendrochronology)
Mimoriadne presnou chronometrickou metódou je dendrochronológia, ktorá dovoľuje určovať vek väčších drevených predmetov s presnosťou jedného roka. Stačí spočítať letokruhy na priereze kmeňa stromu a porovnať typické opakujúce sa vzory na nadväzujúcich kmeňoch rôznych generácií. Jej aplikácia v paleoantropológii je však veľmi obmedzená.
Dendrochronológia je založená na štyroch podmienkach:
1. Počas rastu stromu pribúda na jeho kmeni každý rok jeden letokruh.
2. Veľkosť (hrúbka) letokruhu v určitom roku kolíše podľa meniacich sa podmienok životného prostredia, napr. podľa množstva dážďa alebo teploty.
3. Každá sekvencia letokruhov s premenlivou hrúbkou zahrnujúca dlhšie obdobie je unikátna.
4. Všetky stromy v určitej oblasti reagujú na zmeny prostredia rovnakou hrúbkou svojich letokruhov.
Postupné sledovanie nadväznosti letokruhov umožňuje datovanie až na niekoľko tisícročí. Napríklad podľa letokruhov jedných z najstarších stromov na svete - štyritisícročných borovíc osinatých z kalifornských White Mountains - sa podarilo bádateľom zostaviť kalendár siahajúci 8 200 rokov do minulosti.
Varvová analýza
(Varvic analysis) Táto metóda vypracovaná Gerardom de Geerom na datovanie škandinávskej ľadovej doby sa podobá dendrochronológii, namiesto letokruhov sa však sčítavajú ročné prírastky usadenín v ľadovcových jazerách. Pre antropológiu však nemá bezprostredný význam, lebo človek prakticky nikdy nesídlil priamo pri ľadovci.
Hydratácia obsidiánu
(Obsidian hydration) Medzi chronometrické metódy patrí aj obsidiánová metóda. Funguje na tom princípe, že sklovitá hmota obsidiánu (je to vlastne vulkanické sklo) prijíma povrchom vlhkosť - nastáva hydratácia povrchových vrstiev. Ak ide o kus obsidiánu opracovaný ľudskou rukou (teda obsidiánový nástroj), podľa hĺbky hydratácie opracovanej časti určujeme čas, ktorý uplynul od výroby nástroja. Hranica účinnosti tejto metódy je približne 800 000 rokov BP.
5.1.2 METÓDY RELATÍVNEHO DATOVANIA
Stratigrafia (Stratigraphy)
Stratigrafia - náuka o postupnosti vrstiev a útvarov, o ich zložení a vlastnostiach - nachádza uplatnenie najmä v geológii, paleontológii a v archeológii.
Geológovia sa snažia vyčítať dejiny Zeme napísané v jej horninách. Horniny a pôda (ktorá môže časom stvrdnúť na horninu) sa ukladajú pri riečnych záplavách, erózii pohorí, prachových búrkach, sopečných výbuchoch - týmto udalostiam však často vďačíme aj za zachovanie paleontologických a archeologických objektov. Prostredie, v ktorom sa zachovávajú tieto objekty, označujeme ako materská hornina. Pôda sa buď usadzuje vo výrazných vrstvách, alebo sa tieto vrstvy tvoria až neskôr, pričom niektoré vrstvy sa usadzujú vo vode, iné na suchu. Svoj podiel môžu pri tom zohrať aj rastliny rastúce v pôde, lebo vrstvy môžu vznikať aj ako dôsledok špecifického chemického a biologického pôsobenia rastlín získavajúcich z pôdy živiny. Každá vrstva zeme reprezentuje iný časový úsek.
Pri stratigrafii platí, že najčerstvejšie (najneskôr) usadená vrstva je na povrchu pôdy, smerom do hĺbky sa dostávame k čoraz starším vrstvám. Archeológovia, paleontológovia a paleoantropológovia využívajú tento fakt na zaradenie svojich nálezísk do relatívnej chronologickej sekvencie - skrátene relatívnej chronológie. Hlavnou zásadou je, že čím je niečo hlbšie, tým je to staršie.
Nevýhodou relatívnej chronológie je fakt, že vieme síce zostaviť poradie, v akom sa udiali určité kultúrne alebo prírodné udalosti, ale nevieme, kedy sa to stalo. Preto sa údaje relatívnej chronológie korelujú s výsledkami chronometrického datovania.
Na stratigrafiu tesne nadväzuje biostratigrafia, ktorá sleduje výskyt tých skupín organizmov, ktoré existujú iba krátko. Voláme ich vedúce fosílie (vedúce skameneliny). V súvrstviach vytvárajú určité zóny, ktoré zodpovedajú dĺžke prežívania určitého typického druhu. Ak nájdeme vo vrstve neznámeho veku takúto vedúcu skamenelinu a z iných prameňov poznáme obdobie, v ktorom žila, získame vlastne vek skúmanej vrstvy.
Palynologické datovanie
(Palynology)
Pri stratigrafickom datovaní rašelín a jemnozrnných usadenín pomáha peľová analýza - náplň palynológie. Vietor roznáša rovnako dnes, ako v dávnej minulosti obrovské množstvá drobulinkých peľových zrniečok zo stromov, tráv a iných kvitnúcich rastlín, ako aj spór papraďorastov. Ak zapadnú do vhodného prostredia, rašeliny alebo bahna stojatých vôd, môžu tam pretrvať celé veky - až milióny rokov.
Podľa tvaru peľového zrnka sa dá pomerne ľahko určiť jeho materská rastlina. Zo zastúpenia jednotlivých druhov rastlín možno potom usudzovať na podnebie a prevládajúce počasie vtedajšej krajiny a aj odhadnúť obdobie, kedy sa usadzovanie peľu udialo.
Fluórový test
(Fluoric test)
Pomerne jednoduchou metódou na porovnávanie relatívneho veku kostí a zubov je fluórový test. Jeho princíp spočíva v tom, že kosti a zuby prijímajú počas svojho pobytu v pôde fluór rozpustený v spodnej vode. Čím je tkanivo staršie, tým viac fluóru obsahuje - fluór sa z kostí už nestráca. Množstvo fluóru v spodnej vode sa však mení z miesta na miesto, preto možno porovnávať iba vzájomný vek nálezov z jednej lokality.
Paleomagnetická stratigrafia
(Palaeomagnetic polarity stratigraphy)
Túto datovaciu metódu možno použiť iba po jej overení (kalibrácii) inou metódou. Jej podstatou je sledovanie polarity zemského magnetického poľa, ktoré siaha od pólu k pólu. V priebehu geologických období sa nepravidelne mení, takže dnešný stav (keď je kladný pól na severnej pologuli a záporný na južnej) sa zmení na opačný. Stav pradávneho magnetického poľa zaznamenáva orientácia magnetických častíc v mineráloch sedimentárnych hornín bohatých na železo. Táto orientácia svedčí o polarite zemského magnetického poľa v čase vzniku horniny - teda jej tuhnutia. Smer magnetického poľa sa meria magnetometrom.
Pri skúmaní dávneho geomagnetizmu zisťujeme jeho intenzitu a smer - obidve sa v minulosti menili a menia sa aj dnes. Zemské póly sa nielen vzájomne vymieňajú, ale aj putujú. Ich putovanie za posledných 500 rokov sa prejavilo v štyridsaťstupňovej vodorovnej odchýlke (inklinácii) a v asi dvadsaťstupňovej zvislej odchýlke (deklinácii).
Ak sa datujú draslíkovo-argónovou metódou lávy, u ktorých sa zmerala ich magnetická polarita, získava sa časová škála zmien polarity za posledných približne 12 miliónov rokov. Vďaka štúdiu magnetických anomálií morského dna sa pôsobnosť tejto metódy rozšírila až do mezozoika (druhohôr).
Dávne zmeny polarity zemského magnetického poľa zachytené vo vzorkách určitej stratigrafickej sekvencie sa porovnávajú s časovou škálou známych paleomagnetických udalostí. Keďže väčšina vrstiev hornín nie je súvislá, ich približný vek sa odhaduje pomocou skamenelín alebo prostredníctvom izotopového datovania a až potom sa paleomagnetické údaje "napasujú" na správne časové obdobie.
Zmeny polarity môžu byť pre rozličné organizmy otázkou života a smrti. Samotné presúvanie nie je nijako nebezpečné, horšie je však to, že zemský magnetizmus sa môže pritom zoslabovať na polovicu až na štvrtinu pôvodnej hodnoty. Teda geomagnetický "dáždnik" prepúšťa na Zem viac kozmických lúčov, takže stúpa radiácia. Obdobie zvýšenej radiácie môže trvať 1 000 až 5 000 rokov a môže byť príčinou biologickej katastrofy alebo - naopak - náhleho vzrastu rýchlosti evolúcie. Mikroskameneliny z morského dna ukazujú skôr na prvú možnosť, mnohé z nich pri zmene polarity náhle vymreli.
Zmeny polarity rozdeľujeme podľa dĺžky trvania. Obdobia rovnakej polarity dlhšie ako 200 000 rokov nazývame epochy a označujeme ich menami vedcov, ktorí prispeli k štúdiu geomagnetizmu. Boli to B. Brunhes, M. Matuyama, K. F. Gauss a W. Colbert. Obdobia s trvaním od 20 000 do 20O 000 rokov sú udalosti a označujeme ich zvyčajne podľa lokalít prvého zistenia. Tretiu skupinu tvoria superkrátke intervaly pod 20 000 rokov, označujeme ich ako výkyvy. Dĺžku mnohých z nich zatiaľ presne nepoznáme.
Iné metódy
Na relatívne datovanie slúžia aj iné metódy, napr. kolísanie výšky morskej hladiny, vznik riečnych terás postupne sa zarezávajúcich do podkladu, použitie archeologických artefaktov v úlohe vedúcich skamenelín atď. V antropológii však nemajú podstatnejší význam.
Známejší
Súčasť inventára
