Hidratación con obsidiana: una técnica de datación económica pero problemática

Afloramiento de obsidiana en la falla de San Andrés, California

Afloramiento de obsidiana cerca de la falla de San Andrés en Red Hill, un volcán de Salton Butte cerca de Calipatria, California. David McNew / Getty Images Noticias / Getty Images





Datación por hidratación de obsidiana. (u OHD) es un tecnica de datacion cientifica , que utiliza la comprensión de la naturaleza geoquímica del vidrio volcánico (un silicato ) llamó obsidiana para proporcionar fechas relativas y absolutas en los artefactos. La obsidiana aflora en todo el mundo y fue utilizada preferentemente por los fabricantes de herramientas de piedra porque es muy fácil trabajar con ella, es muy afilada cuando se rompe y viene en una variedad de colores vivos, negro, naranja, rojo, verde y transparente. .

Datos rápidos: Datación de hidratación de obsidiana

  • La datación por hidratación de obsidiana (OHD) es una técnica de datación científica que utiliza la naturaleza geoquímica única de los vidrios volcánicos.
  • El método se basa en el crecimiento medido y predecible de una corteza que se forma en el vidrio cuando se expone por primera vez a la atmósfera.
  • Los problemas son que el crecimiento de la corteza depende de tres factores: la temperatura ambiente, la presión del vapor de agua y la química del vidrio volcánico en sí.
  • Las mejoras recientes en la medición y los avances analíticos en la absorción de agua prometen resolver algunos de los problemas.

Cómo y por qué funciona la datación por hidratación de obsidiana

La obsidiana contiene agua atrapada en ella durante su formación. En su estado natural tiene una corteza gruesa formado por la difusión del agua en la atmósfera cuando se enfrió por primera vez; el término técnico es 'capa hidratada'. Cuando una superficie fresca de obsidiana se expone a la atmósfera, como cuando se rompe para hacer una herramienta de piedra , se absorbe más agua y la corteza vuelve a crecer. Esa nueva corteza es visible y se puede medir con un aumento de alta potencia (40–80x).



Las cortezas prehistóricas pueden variar desde menos de 1 micra (µm) hasta más de 50 µm, dependiendo del tiempo de exposición. Al medir el grosor, se puede determinar fácilmente si un artefacto en particular es más antiguo que otro ( edad relativa ). Si se conoce la velocidad a la que el agua se difunde en el vaso para ese trozo de obsidiana en particular (esa es la parte difícil), puede usar OHD para determinar la edad absoluta de objetos La relación es asombrosamente simple: Edad = DX2, donde la Edad está en años, D es una constante y X es el espesor de la corteza de hidratación en micrones.

Definición de la constante

Obsidiana de Montgomery Pass, Nevada

Obsidiana, vidrio volcánico natural que exhibe corteza, Montgomery Pass, Mineral County, Nevada. John Cancalosi / Oxford Scientific / Getty Images



Es casi una apuesta segura que todos los que alguna vez fabricaron herramientas de piedra y sabían sobre la obsidiana y dónde encontrarla, la usaron: como un vidrio, se rompe de manera predecible y crea bordes sumamente afilados. Al hacer herramientas de piedra con obsidiana en bruto, se rompe la corteza y se inicia la cuenta del reloj de obsidiana. La medición del crecimiento de la corteza desde que se rompe se puede hacer con un equipo que probablemente ya existe en la mayoría de los laboratorios. Suena perfecto ¿no?

El problema es que la constante (esa disimulada D allí arriba) tiene que combinar al menos otros tres factores que se sabe que afectan la tasa de crecimiento de la corteza: la temperatura, la presión del vapor de agua y la química del vidrio.

La temperatura local fluctúa diariamente, estacionalmente y en escalas de tiempo más largas en cada región del planeta. Los arqueólogos reconocen esto y comenzaron a crear un modelo de temperatura de hidratación efectiva (EHT) para rastrear y tener en cuenta los efectos de la temperatura en la hidratación, en función de la temperatura media anual, el rango de temperatura anual y el rango de temperatura diurna. A veces, los académicos agregan un factor de corrección de profundidad para tener en cuenta la temperatura de los artefactos enterrados, asumiendo que las condiciones subterráneas son significativamente diferentes a las de la superficie, pero los efectos no se han investigado demasiado hasta el momento.

Vapor de agua y química

Los efectos de la variación en la presión del vapor de agua en el clima donde se ha encontrado un artefacto de obsidiana no se han estudiado tan intensamente como los efectos de la temperatura. En general, el vapor de agua varía con la elevación, por lo que normalmente se puede suponer que el vapor de agua es constante dentro de un sitio o región. Pero OHD es problemático en regiones como el Andes montañas de América del Sur, donde la gente traía sus artefactos de obsidiana a través enormes cambios en las altitudes , desde las regiones costeras a nivel del mar hasta las montañas de 4.000 metros (12.000 pies) de altura y más.



Aún más difícil de explicar es diferencial química del vidrio en obsidianas. Algunas obsidianas se hidratan más rápido que otras, incluso dentro del mismo entorno de depósito. Puedes obsidiana fuente (es decir, identifique el afloramiento natural donde se encontró una pieza de obsidiana), y así puede corregir esa variación midiendo las tasas en la fuente y usándolas para crear curvas de hidratación específicas de la fuente. Pero, dado que la cantidad de agua dentro de la obsidiana puede variar incluso dentro de los nódulos de obsidiana de una sola fuente, ese contenido puede afectar significativamente las estimaciones de edad.

Investigación de la estructura del agua

La metodología para ajustar las calibraciones a la variabilidad del clima es una tecnología emergente en el siglo XXI. Los nuevos métodos evalúan críticamente los perfiles de profundidad del hidrógeno en las superficies hidratadas utilizando espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) o espectroscopia infrarroja transformada de Fourier. La estructura interna del contenido de agua en la obsidiana se ha identificado como una variable de gran influencia que controla la velocidad de difusión del agua a temperatura ambiente. También se ha encontrado que tales estructuras, como el contenido de agua, varían dentro de las fuentes de cantera reconocidas.



Junto con una metodología de medición más precisa, la técnica tiene el potencial de aumentar la confiabilidad de OHD y proporcionar una ventana a la evaluación de las condiciones climáticas locales, en particular, los regímenes de temperatura paleo.

Historia de la obsidiana

de obsidiana tasa medible de crecimiento de la corteza se ha reconocido desde la década de 1960. En 1966, los geólogos Irving Friedman, Robert L. Smith y William D. Long publicaron el primer estudio, los resultados de la hidratación experimental de obsidiana de las Montañas Valles de Nuevo México.



Desde entonces, se han realizado avances significativos en los impactos reconocidos del vapor de agua, la temperatura y la química del vidrio, identificando y explicando gran parte de la variación, creando técnicas de mayor resolución para medir la corteza y definir el perfil de difusión, e inventando y mejorando nuevos modelos para EFH y estudios sobre el mecanismo de difusión. A pesar de sus limitaciones, las fechas de hidratación de obsidiana son mucho menos costosas que las de radiocarbono, y es una práctica de datación estándar en muchas regiones del mundo en la actualidad.

Fuentes