绝对年代测定

绝对年代测定

为了确定考古或古生物遗址的数值年代，专家们会采用能够提供绝对年代的测定技术。测量绝对年代的方法多种多样，其中包括我们项目采用的两种方法：放射性碳测年法（C-14测年法）和考古地磁学研究。

上述每一种技术，都必须从发掘区域采集特定的可测年样本。例如，对于进行C-14测年而言，源自木材、木炭、骨骼和贝壳等生态遗存的有机残留物至关重要。

相比之下，考古地磁测年法需要截然不同的材料，例如建筑材料、灰泥和炉灶遗存。根据所采用的具体测年方法，这些样本会被送交至具备专业设备操作及实验室设施使用技能的专家处进行分析。

放射性碳测年

放射性碳测年法主要针对碳元素中一种不稳定的放射性同位素——碳-14（¹⁴C）进行检测。

自20世纪中期以来，这项测年技术已成为一项至关重要的手段，被广泛用于估算世界各地众多古生物学和考古学遗址的年代。

所有生物在生存期间都会吸收¹⁴C。一旦生物体死亡，其体内的¹⁴C便会开始以恒定的速率进行衰变。因此，通过测定考古遗存或化石有机残骸（如木材、煤炭、骨骼、贝壳及胶原蛋白等）中残留的稳定碳与放射性碳的比例，便可推算出该生物体自死亡之日起至今所经历的时间跨度。通过这些测得的年代数据，即可进一步推断出相关考古遗址或古生物遗址的整体年代。

目前，本项目已将多份炭样及骨样送交至亚利桑那大学的加速器质谱实验室（AMS）以及 Beta Analytic 实验室进行检测。

考古地磁学研究

考古地磁测年法是考古学家所采用的另一项专业技术，旨在测定遗址的绝对年代。该方法通过检测地球磁场发生的微细变化来实现测年。这些变化包括随时间推移而发生偏移的磁北极指向及其磁场强度。随后，研究人员会将考古材料中记录的磁场排列方向与这些已知的磁场变化序列进行比对。

本项目第一期田野工作所采集的样本目前已进入考古地磁测年阶段。Soler博士正牵头负责此次分析工作。她目前工作于墨西哥国立自治大学（UNAM）地球物理研究所下属的古地磁实验室（考古地磁研究部）。我们期望此次研究成果不仅能为该地区提供一个确切的绝对年代数据，更能进一步明确那些被取样检测的建筑结构究竟是在何时被投入使用的。

但这究竟是什么？

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为了理解这项技术的工作原理，我们首先需要探讨我们的星球及其磁性特征。地球就像一块巨大的磁铁，磁力线从其内部向外辐射。地磁南极大致对应于地理北极，而地磁北极则对应于地理南极。地磁极的确切位置并非固定不变，而是随时间推移逐渐发生漂移。自17世纪中叶以来，人们便已认识到并开始研究地磁场方向与强度的这些变化。如今，这些观测数据被用来绘制一幅长期变化曲线图。该曲线图是对一份表格数据的图形化呈现，记录了地磁北极随时间变化的具体位置。

此外，氧化铁矿物（如赤铁矿、磁铁矿等）也具有磁性。然而，当它们受热达到高温（例如在火灾中达到500至700摄氏度）时，其原有的磁性便会丧失。随着矿物逐渐冷却，其内部磁畴会重新排列，以记录下当时地球磁场的方向。矿物通过这一过程所获得的磁性被称为“热剩磁”，且这些矿物能够长期保留这种磁性。

Thermoremanent magnetization process in stuccoed walls and floors exposed to high temperatures: a) When the stucco is applied, the magnetic minerals it contains can acquire an initial magnetization (Mi), which depend on the shape and grain size; b) When exposed to fire, especially at the Curie temperature (Tc) of magnetic minerals, these lose their initial magnetization; c) Once the minerals are cooled they acquire the direction of earth's magnetic field at the time of cooling. This is called remnant or final magnetization (Mf). Source: Diagram and text modified from Soler Arechalde (2014); stucco wall image from Séjourné (1969)
暴露于高温环境下的灰泥墙面与地面所经历的热剩磁化过程示意图：a) 当灰泥被涂抹施工时，其中所含的磁性矿物可能会获得一种初始磁化强度（Mi），其数值取决于矿物的形状与颗粒大小；b) 当遭遇火灾（特别是受热达到磁性矿物的居里温度 [Tc]）时，这些矿物便会丧失其原有的初始磁化强度；c) 一旦矿物冷却下来，它们便会记录下冷却发生时刻地球磁场的方向。这种磁性被称为“剩磁”或“最终磁化强度”（Mf）。来源：图表与文字改编自 Soler Arechalde (2014)；灰泥墙面图片选自 Séjourné (1969)。

自古以来，人们便利用磁性矿物来为地面、墙壁、壁画以及陶器进行着色。正因如此，这些材料往往曾遭受过高温炙烤，而这一经历恰恰使其具备了用于考古测年的价值。随后，考古学家通过将这些矿物的磁化特征与地磁场的“长期变化曲线”进行比对，便能够估算出考古遗址的年代。

哪些类型的材料可用于考古地磁学研究？

能够保留地球磁场排列特征的考古遗迹包括：烤炉、经火焚烧过的地面或墙壁、陶炙盘以及灶台（fogones）。研究人员近期还发现，壁画或灰泥墙体颜料中含有特定矿物成分（例如研磨后的赤铁矿）——同样能够记录下其绘制完成时的磁场排列状况（据 Ana Ma. Soler Arechalde 博士的个人通讯）。

考古地磁样本必须采集自具备严格地层控制的考古发掘现场，因为此类背景信息对于校准并细化任何参考年代的估算结果至关重要。此外，建议结合使用其他绝对测年技术（如放射性碳测年、热释光测年或黑曜石水合测年法），以便与考古地磁分析所得的结果进行相互印证。

考古地磁研究的取样工作

在该项目的第一期发掘工作中，Ana Soler 博士采集了若干样本用于测量遗址的绝对年代。

考古地磁样本的通用采集规程概述如下。这些步骤主要针对采集地面的考古地磁样本。根据不同的考古背景，取样策略也会略有差异。

  1. 样本采集时需使用一种直径为 2.54 厘米、高为 2.1 厘米的圆柱形木块。通常将约十个这样的木块利用非磁性环氧树脂胶粘附在待取样的表面上。随后对每个木块进行编号和标记，以便后续进行定向定位。
考古地磁分析取样
  1. 利用 Brunton 罗盘对样本进行定向定位。同时用防水墨水绘制箭头，以标示该样本相对于地理北极的方向（以角度表示）。利用罗盘自带的倾角仪，计算出样本相对于水平面的倾角（以角度表示）。这些方向和倾角数据将用于在地理坐标系下确定每个样本的磁场方向值。
样本定向定位，2015年
  1.  随后，利用凿子、锤子和抹刀小心地将木块从表面移除，操作时需确保地面或墙壁上的灰泥层（stucco）能够牢固地粘附在木块上。
  2. 附有灰泥层的木块随后会被用棉花包裹起来，并贴上相应的样本编号标签。
  3. 针对每一个“样本组”所采集的木块数量视遗址的具体状况而定，但通常每个样本组会采集 10 到 12 个独立的样本块。
  4. 这些样本随后会在实验室中进行进一步处理，修整至适合放入磁力仪中进行分析的尺寸。
  5. 磁力仪会施加逐级递增的交变磁场，以此测定每个样本块所记录的磁场方向。
  6. 对所有样本块的测量结果应用 Fisher 统计法进行处理，从而确定该样本组的平均磁场方向。最终，将这一平均方向数据与考古地磁场的“长期变化曲线”进行比对（利用贝叶斯统计法），从而得出具有统计学意义的年代测定结果（比对参数包括磁偏角——即相对于磁北极的角度；磁倾角——即相对于水平面的角度）。由于这一年代计算过程基于统计学原理，因此样本数量越大，其年代测定结果的置信区间就越强（可靠性越高）。

样本也可以采取大块样本的形式进行采集。其操作流程与上文所述类似，但对样本块仅需进行一次定向标记。在这种情况下，采集的样本体积较大，以便日后在实验室中更为受控的环境下进行进一步的分割处理。

In the image we observe Dr. Soler extracting a piece of floor, which is marked with orientation and angle to the horizontal plane
Dr. Soler 博士正在提取一块已标记出方位及与水平面夹角的地面样本

别忘了稍后再次访问本页面，以查看这些分析的最终结果！

参考文献

Séjourné, L. 1969. Teotihuacan Métropole de l’Amérique. François Maspero, Paris, pp. 318.

Soler Arechalde, A. M. 2014. Arqueomagnetismo en Mexico 1965-2013. Latinmag Letter 4(4): 1-14.