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Hidratación de obsidiana: una técnica de citas económica pero problemática

Hidratación de obsidiana: una técnica de citas económica pero problemática

Datación de hidratación de obsidiana (o OHD) es una técnica de datación científica, que utiliza la comprensión de la naturaleza geoquímica del vidrio volcánico (un silicato) llamado obsidiana para proporcionar fechas relativas y absolutas en los artefactos. Afloramientos de obsidiana en todo el mundo, y fue utilizado preferentemente por los fabricantes de herramientas de piedra porque es muy fácil de trabajar, es muy afilado 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: temperatura ambiente, presión de vapor de agua y la química del propio vidrio volcánico.
  • 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 formada por la difusión del agua a 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 comienza a crecer nuevamente. Esa nueva corteza es visible y se puede medir con un aumento de alta potencia (40-80x).

Las cortezas prehistóricas pueden variar de menos de 1 micrón (µm) a 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 esa porción particular de obsidiana (esa es la parte difícil), puede usar OHD para determinar la edad absoluta de los objetos. La relación es muy simple: edad = DX2, donde la edad es en años, D es una constante y X es el grosor de la corteza de hidratación en micras.

Definiendo la constante

Obsidiana, vidrio volcánico natural exhibiendo corteza, Montgomery Pass, Condado de Mineral, Nevada. John Cancalosi / Oxford Scientific / Getty Images

Es casi una apuesta segura que todos los que hicieron herramientas de piedra y sabían sobre obsidiana y dónde encontrarla, la usaron: como un vidrio, se rompe de maneras predecibles y crea bordes extremadamente afilados. Hacer herramientas de piedra con obsidiana cruda rompe la corteza y comienza a contar el reloj de obsidiana. La medición del crecimiento de la corteza desde la ruptura 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 D disimulada allá arriba) tiene que combinar al menos otros tres factores que se sabe que afectan la tasa de crecimiento de la corteza: temperatura, presión de vapor de agua y química del vidrio.

La temperatura local fluctúa diariamente, estacionalmente y en escalas de tiempo más largas en todas las regiones del planeta. Los arqueólogos reconocen esto y comenzaron a crear un modelo de temperatura efectiva de hidratación (EHT) para rastrear y explicar los efectos de la temperatura sobre 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, suponiendo que las condiciones subterráneas son significativamente diferentes a las de la superficie, pero los efectos aún no se han investigado demasiado.

Vapor de agua y química

Los efectos de la variación en la presión de 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 puede suponer que el vapor de agua es constante dentro de un sitio o región. Pero OHD es problemático en regiones como las montañas de los Andes de América del Sur, donde las personas llevaron sus artefactos de obsidiana a través de enormes cambios en las altitudes, desde las regiones costeras a nivel del mar hasta las montañas altas de 4,000 metros (12,000 pies) y más.

Aún más difícil de explicar es la química diferencial del vidrio en obsidianas. Algunas obsidianas se hidratan más rápido que otras, incluso dentro del mismo entorno deposicional. Puede obtener obsidiana (es decir, identificar el afloramiento natural donde se encontró una pieza de obsidiana), y así puede corregir esa variación midiendo las tasas en la fuente y utilizándolas 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 climática es una tecnología emergente en el siglo XXI. Los nuevos métodos evalúan críticamente los perfiles de profundidad de hidrógeno en las superficies hidratadas mediante espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) o espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier. La estructura interna del contenido de agua en obsidiana se ha identificado como una variable altamente influyente 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 para la evaluación de las condiciones climáticas locales, en particular los regímenes de paleo-temperatura.

Historia de obsidiana

La tasa medible de crecimiento de la corteza de Obsidian ha sido reconocida 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 reconocidos impactos del vapor de agua, la temperatura y la química del vidrio, identificando y contabilizando gran parte de la variación, creando técnicas de mayor resolución para medir la corteza y definir el perfil de difusión, e inventar y mejorar 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 el radiocarbono, y es una práctica de datación estándar en muchas regiones del mundo de hoy.

Fuentes

  • Liritzis, Ioannis y Nikolaos Laskaris. "Cincuenta años de datación de hidratación de obsidiana en arqueología". Diario de sólidos no cristalinos 357.10 (2011): 2011-23. Impresión.
  • Nakazawa, Yuichi. "El significado de la datación por hidratación de obsidiana en la evaluación de la integridad del holoceno Midden, Hokkaido, norte de Japón". Cuaternario Internacional 397 (2016): 474-83. Impresión.
  • Nakazawa, Yuichi y col. "Una comparación sistemática de las mediciones de hidratación de obsidiana: la primera aplicación de microimagen con espectrometría de masas de iones secundarios a la obsidiana prehistórica". Cuaternario Internacional(2018) Impresión.
  • Rogers, Alexander K. y Daron Duke. "Falta de fiabilidad del método de hidratación de obsidiana inducida con protocolos abreviados de remojo en caliente". Revista de ciencia arqueológica 52 (2014): 428-35. Impresión.
  • Rogers, Alexander K. y Christopher M. Stevenson. "Protocolos para la hidratación en laboratorio de obsidiana y su efecto sobre la precisión de la tasa de hidratación: un estudio de simulación de Monte Carlo". Revista de Ciencia Arqueológica: Informes 16 (2017): 117-26. Impresión.
  • Stevenson, Christopher M., Alexander K. Rogers y Michael D. Glascock. "Variabilidad en el contenido de agua estructural de obsidiana y su importancia en la datación por hidratación de artefactos culturales". Revista de Ciencia Arqueológica: Informes 23 (2019): 231-42. Impresión.
  • Tripcevich, Nicholas, Jelmer W. Eerkens y Tim R. Carpenter. "Hidratación de obsidiana a gran altura: cantera arcaica en la fuente de Chivay, sur de Perú". Revista de ciencia arqueológica 39.5 (2012): 1360-67. Impresión.