6.2. Методы установления возраста археологических объектов. Хронология и периодизация

Любое изложение исторического процесса бессмысленно, если не существует отсчета времени, в котором события протекают и которым они замеряются. Важнейшим приложением к ряду наук, в особенности к археологии, является хронология.

Запишем. (Кадр 10). Хронология – это перечень событий в их временной последовательности.

Обычно различают две ее разновидности — относительную и абсолютную.

Относительная хронология говорит о последовательности событий по отношению друг к другу: «Вася сдал сессию раньше, чем Ваня», «эпоха неолита была позже эпохи палеолита». Относительная хронология дает ответ на вопрос «до или после чего». Она указывает на последовательность во времени слоев, могил, сооружений, следы которых обнаруживаются при раскопках, т.е. что было раньше, а что — позже или одновременно. Причем в этих случаях ничего не говорится ни о точном отрезке времени, разделяющем события, ни об их отношении к общей шкале времени.

Абсолютная хронология обращается к внешней шкале замеров, используя чаще всего понятия времени, принятые в определенной культуре, обществе. Абсолютные даты отвечают на вопрос «когда?». Как правило, ответ на этот вопрос дается в календарных датах.

Отметим. В археологическом профессиональном языке используются термины «нижняя дата» и «верхняя дата», что соответственно означает «ранняя» и «поздняя».

Археология располагает большим разнообразием методов датирования археологических материалов. Их можно разделить на две группы – методы относительного датирования и методы абсолютной датировки.

1. Методы относительной датировки. Основные. (Кадр 11)

Стратиграфический метод – установление последовательности культурных слоев и на этой основе хронологической последовательности артефактов. Относительная хронология зависит от точных и тщательных наблюдений, изучения и интерпретации стратиграфии (вспомним о процессах формирования памятников, постседиментационных процессах его трансформации). (Кадр 12-13)

Сравнительно-типологический метод – установление хронологической последовательности в изменениях формы и других особенностей древних вещей, по возможности в сочетании тех и других (Кадр – картинка с телефонами и с ножами?).

По мере того как археология все шире обращается к естественнонаучным методам определения абсолютного возраста древних объектов, роль методов относительной хронологии становится вспомогательной, однако как дополнение к абсолютным датировкам они еще долго будут важны.

2. Методы абсолютной датировки

Датировка по письменным источникам. Состоит в привлечении письменных данных, имеющих точную хронологическую привязку. Это возможно, если в распоряжении исследователя имеется указание на дату того или иного памятника или изделия (например, данные летописи, дата на найденной монете, надпись на керамической амфоре и т.д.). (Кадр 16). Впрочем, это бывает достаточно редко и не всегда в точности соответствует действительному моменту создания того или иного сооружения или моменту, когда данное изделие оказалось в погребении или в слое поселения.

Естественнонаучные методы датирования (Кадр 17)

- Радиоизотопные методы абсолютного датирования

Средняя скорость самопроизвольного деления ядер радиоактивных элементов — величина постоянная, не зависящая ни от каких внешних условий и своя у каждого радиоактивного элемента. Она измеряется периодом полураспада, т.е. временем, в течение которого распадается половина первоначального количества атомов.

Продолжительность жизни каждого отдельного атома радиоактивных элементов неодинакова. Если бы удалось проследить за отдельными атомами, мы заметили бы, что, скажем, один из них распался в первую же минуту наблюдения, а второй мог бы еще существовать многие годы и десятилетия. Поскольку в каждом образце содержится огромное количество атомов, одни из них распадаются раньше, другие — позже, но в среднем за период полураспада в образце останется ровно половина от их первоначального количества.

Радиоактивные элементы с периодами полураспада в миллионы и миллиарды лет, приемлемые для датировки геологических напластований, не годятся для определения возраста археологических образцов. Здесь нужен интервал от 2 тыс. до 3—4 млн. лет тому назад. Поэтому из геологических радиоизотопных методов археологией используются калий-аргоновый, ториевый-230, и радий-актиниевый. Они позволяют датировать образцы эпохи нижнего палеолита. Но наиболее широкое применение для археологических датировок получил радиоуглеродный метод.

Радиоактивный изотоп углерода с атомным весом 14 (14С) образуется в верхних слоях атмосферы под влиянием космических лучей. Он быстро окисляется и вместе с атмосферной углекислотой усваивается растениями и живыми организмами, вступая, таким образом, в обменный цикл углерода в биосфере. Пока организм или растение живет, количество распавшегося 14С пополняется новым, поступающим из природных источников. Но вот организм умер и перестал усваивать С, а тот углерод, который содержался в организме, продолжает распадаться с постоянной скоростью. Примерно через 5800 лет (период полураспада 14С — 5730 ± 40 лет) в каждой частичке этого мертвого организма (дерева, животного) останется половина первоначального количества атомов. Зная удельную активность 14С в современном образце и сравнивая ее с удельной активностью в ископаемом образце, можно вычислить время, прошедшее с того момента, когда образец вышел из обменного цикла, т. е. умер (животное погибло, дерево срублено и т. д.).

Вследствие изменчивости содержания 14С в атмосфере проводится т.н. калибровка радиоуглеродных данных. Кроме того, известно, что результаты датировок по 14C дают вполне удовлетворительную точность лишь до VIII-IX тысячелетий до н. э.; для более древних периодов их точность заметно снижается, а ранее 40–50 тыс. лет они вообще не применяются, поскольку 14C в исследуемом органическом веществе распадается почти полностью.

- Метод дендрохронологии.

Дендрохронология – определение возраста деревьев по кольцам годичного прироста. Толщина каждого кольца на самых различных деревьях четко отражает ту климатическую ситуацию, которая имело место либо в год формирования конкретного кольца, либо в год ему предшествующий. Климатические условия проявляются достаточно однородно на огромных территориях, что и явилось основным определяющим фактором в характере колец у бесчисленных древесных стволов той или иной географической области. Благоприятен климат для роста дерева (влажно и жарко), и дерево отреагирует толстым кольцом. Надвигаются критические условия для жизни дерева (сухо и холодно), и годичное кольцо будет тонким, еле заметным на срезе ствола.

Конечно, сопоставляются между собой не сами деревья или их стволы, а графически выраженные кривые их роста, в основе которых лежат замеры годичных колец. Последовательно шаг за шагом «сцепляя» друг с другом эти кривые прироста, характерные для срубленных в разное время деревьев, дендрологи смогли в конечном итоге составить великое множество более или менее протяженных дендрохронологических шкал — от нескольких сотен до тысяч лет.

Радиоуглеродным методом и методом дендрохронологии методы абсолютного датирования не исчерпываются. Существуют также метод датировки по остаточной намагниченности, датировка по термолюминесценции, калий-аргоновый метод, датирование по гидратации обсидиана и т.д. и т.п. К сожалению, у нас нет времени подробно останавливаться на каждом из них, рассмотрим некоторые из них в самых общих чертах.

(Кадр 19) Метод ленточных глин. Связан с подсчетом годичных слоев осадков, отлагавшихся в озере за один сезон в тех районах, где они замерзали на зиму. В местах с холодным климатом весенняя оттепель сопровождается половодьем на реках, которое несет с собой большое количество грубых частиц, затем оседающих в озерах и эстуариях. Летом поступление воды ограничивается количеством осадков, поэтому отлагается более тонкий ил. Этот процесс прекращается с осенними заморозками. Годичные ленты отложений называются ленточными глинами, или варвами; с учетом того, что каждая из них соответствует году, можно подсчитать возраст наносов. Как и годичные кольца деревьев, ленточные глины изменяются от года к году, в зависимости от быстроты оттепели, количества летних осадков, зимнего снега и т.д. При сравнении ленточных глин в разных местах можно выявить одинаковые образцы там, где отложения частично совпадают по времени. Применение метода для археологического датирования остается довольно ограниченным, поскольку памятники должны быть связаны с геологическими изменениями (ледниковые морены, изменение уровня Балтийского моря и т.д.). На сегодняшний день он применяется главным образом при датировке позднего плейстоцена.

(Кадр 20). Определение датировок по остаточной намагниченности (называемое также археомагнитным или палеомагнитным датированием) основано на фиксации магнитного поля, возникшего в прошлом в породе. Многие горные породы, в основном вулканические и некоторые богатые железом осадочные, содержат магнитные минералы. Частицы этих минералов располагаются в соответствии с магнитным полем Земли и при образовании горной породы фиксируются именно в такой магнитной ориентации. В вулканических породах магнитные минералы сохраняют такую магнитную ориентацию, какая была у них в момент остывания породы до температуры 700°С. Поскольку направление и интенсивность магнитного поля Земли постепенно изменяются, определение характеристик этого поля в древних отложениях может свидетельствовать, когда сформировалось то или иное отложение. После извлечения образца породы и установления его исходной ориентации этот образец отправляют на исследование в специальную лабораторию. Для целей археологии наиболее пригодны образцы из очажных ям, относящихся ко времени от 70 000 лет назад до наших дней, но в принципе данный метод может применяться для датирования отложений возрастом до нескольких миллионов лет.

При образовании осадочной породы крохотные частицы магнитного железа, находящиеся в каждой песчинке, также выстраиваются в соответствии с направлением магнитного поля Земли. Когда слои осадков цементируются в твердую породу, такое расположение сохраняется навсегда. Определение магнитной полярности осадочных пород особенно полезно при датировании некоторых природных сред.

(Кадр 21). Два других современных метода датирования — метод электронно-спинового резонанса и термолюминесцентный метод — основаны на измерении числа электронов, содержащихся в дефектах атомной структуры минерала. Эти методы особенно полезны при датировании различных неорганических материалов, найденных на стоянках доисторических предков человека, например, обгорелых кремней, извлеченных из древних очагов.

Термолюминесцентный метод датировки связан с измерением световой энергии, излучаемой при нагревании определенных объектов минерального происхождения, которые когда-то уже подвергались нагреванию. Некоторые распространенные минералы (стекло, глина, керамика, полевой шпат, алмазы, кальциты и др.) с течением времени накапливают энергию ионизирующего излучения, а затем, при резком нагреве, отдают ее в виде светового излучения (вспышек света). Чем старше образец, тем больше вспышек будет зафиксировано. Энергия испускаемого света говорит о том, когда произошло нагревание. Метод применяется по отношению к обожженным глиняным черепкам, глиняным статуэткам, древним печам и т. д. В идеальных условиях, метод позволяет датировать образцы возрастом от 100 до 80 000 лет, с погрешностью в 7-15 %. С точки зрения физического обоснования, сам метод считается достаточно точным и надежным. Однако необходимо принимать во внимание ряд важных факторов. К примеру, в результате данного анализа определяется не просто дата изготовления образца, а дата его последнего нагрева до высокой температуры. А это могли быть как обжиг, так и пожар, или просто долгое нахождение образца на открытом солнцу месте.

Датирование по рацемизации аминокислот может применяться для определения возраста органических веществ, в первую очередь – сохранившихся в костях протеинов. Метод основан на том, что «левые» аминокислоты, из которых построены белки всех живых организмов, после смерти постепенно рацемизируются, то есть превращаются в смесь «правых» и «левых» форм. Метод применим только к образцам очень хорошей сохранности, в которых сохранилось достаточное количество первичного органического вещества. Другая сложность заключается в том, что скорость рацемизации напрямую зависит от температуры. Поэтому, например, для образцов из умеренных широт метод имеет разрешающую способность порядка 20-30 тыс. лет, но применим лишь для молодых отложений (не старше 2 млн лет); в полярных районах метод позволяет датировать более старые образцы (до 5-6 млн лет), но с меньшей точностью (ошибка порядка 100 тыс. лет).

Коллагеновый анализ основывается на том, что кость животных в основном состоит из фосфата кальция, соединенного с двумя органическими составляющими — жиром и костным протеином, или коллагеном. После смерти жир разлагается и быстро улетучивается. Коллаген существует значительно дольше, хотя его количество постепенно сокращается. Оно может быть измерено при помощи анализа содержания азота. Скорость распада не является постоянной величиной, но кости разного возраста, найденные в одном месте, можно отличить по содержанию азота. Коллагеновый анализ, как правило, применяется в комплексе со фторным и радиометрическим анализами, как, например, в случае с черепами из Пилтдауна и Сванскомба.

Метод гидратации обсидиана. Ряд родственных по своей природе методов датирования основан на том, что на многих материалах за время, пока они находятся в земле, образуется отличающийся от них химически и физически наружный слой — патина. Например, поверхность на свежем сколе обсидиана (вулканического стекла) абсорбирует воду из атмосферы, вследствие чего на ней образуется слой гидратированного кремнезема: толщина этого слоя зависит от температуры и особенностей состава самого обсидиана. Если установлена интенсивность гидратации данного сорта обсидиана в местных условиях, можно определить дату образца в интервале между 120 000 назад и нашим временем. Измерение толщины гидратного слоя производится оптически – с использованием поляризационного микроскопа.

Одним из немногих методов датирования, применимых при изучении некоторых разновидностей памятников наскального искусства, является датирование по катионному показателю. В некоторых регионах на скалах образуется поверхностная патина (темный блестящий налет из окислов металлов, возникающий со временем от внешних воздействий). В этой патине содержится более или менее постоянная концентрация оксида титана и постепенно уменьшающаяся концентрация оксидов кальция и калия, поскольку эти последние легче растворяются в воде. Соответственно, измерив количество этих веществ в патине, покрывающей наскальное изображение, и вычислив, какое время требовалось для сложения данной их пропорции, можно определить его дату. Считается, что для каждого региона характерна также своя интенсивность выщелачивания скальной породы, что может служить для целей датирования. Эксперименты в области использования этого метода углубили нижнюю хронологическую границу сферы его применения на несколько сотен тысяч лет.

На основе данных, полученных с помощью методов относительной и абсолютной датировки, выстраивается археологическая периодизация.

Археологическая периодизация.

Подготовить самостоятельно