Radiocarbon Dating and Dendochronology - Momias Chinchorro

Como sabemos la antiguedad de
las cosas: el método de
radiocarbono
Bernardo Arriaza, IAI, Universidad
de Tarapacá
Octubre 2006
Explora, Conicyt
2006

Cronología
Cronología Relativa
• Estratigrafía
• Seriación
• El flúor (relativo a un ambiente dado)
Cronología Absoluta (Fechados radiocronométricos)
• K/Argón
• Radiocarbono

DEFINICIONES
• Fechados relativos: eventos de acuerdo a
un marco de tiempo o orden estipulado
pero sin una fecha exacta.
• Fechados absolutos: Coloca el evento en
una escala del intervalo de tiempo
específico ej. En años calendarios. Esta
en relación a A.C/ D.C o A.P. (1950)

DEFINICIONES
• La fecha estadística: la probabilidad que
un intervalo caiga en una fecha
determinada.
• Error standard: la dispersión alrededor
de la media.

Isótopos: el mismo número de protones, pero diferentes
número de neutrones nucleares.
Figura tomada de:
http://ejournal.eduprojects.net/Museo12/media/iesbecerrea/introduccionxeoloxia4/partes/carbono14.htm

• La calibración: la relación entre las
diferentes escalas de medidas. Una escala
es relacionada con otra como forma de
estandarización.
• Escala intervalo: intervalos de tiempo
que son de la misma duración.

• Vida media: Es la cantidad de tiempo que le toma
a los átomos de un elemento en decaer a la mitad
del material radioactivo. Carbono es 5730 años.

• Tasa de decaimiento:
Ln (N o /N) = λt
t = τ∗Ln (N o /N)
Vida media (t 1/2 ): N= N 0 /2
•t 1/2 = 5730 yr
λ Constante de decaimiento
• λ= 1.0209*10 -4 /yr
•Vida promedio:
τ=1/λ

Cronología relativa
Estratigrafía
Estratos mas
profundos son más
antiguos

Cronología relativa
• Fluor – Los huesos
incorporan el fluor que
está en el medio
ambiente.
– Se utilizó para
descubrir el fraude de
Piltdown Man a
comienzos de 1900.

Cronología relativa
•SERIACION: Usa
presencia y ausencia
de los artefactos.
Se colocan los
artefactos de acuerdo
a su similitud, de tal
forma que los más
parecidos quedan
juntos y los menos
parecidos más
distantes.
Visual Media
DVD
VHS
Time
16 mm
Frequency
En En arqueología arqueología por por general general se se usa usa con con
la la cerámica. cerámica.
students.washington.edu/sbmoore/February%207%20lecture%20slides.ppt -

Seriación (concepto)
En un contexto determinado (ej. basurales):
1) Modelos aparecen (ej cerámica, radioportatiles,
tipos de CD, etc.)
2) Alcanzan una popularidad (peak)
3) Declinan y desaparecen

Modo de la variación
Frecuencia Frecuencia
Tiempo Tiempo

Seriación de lámparas

Ocurrencia de la
seriación:Ejemplo
Conjunto 16mm VHS DVD
1 X X
2 X
3 X
4 X X
5 X X
6 X
students.washington.edu/sbmoore/February%207%20lecture%20slides.ppt -

Ocurrencia seriación: Ejemplo
• Para seriar: ordene la columna evitando los
vacios.
Assemblage 16mm VHS DVD
3 X
4 X X
5 X X
1 X X
2 X
6 X
students.washington.edu/sbmoore/February%207%20lecture%20slides.ppt -

http://anthro.palomar.edu/time/glossary.htm

Fechados absolutos
Fechados radiocronométricos
• K/Argón
• Radiocarbono

40
K/ 40 Ar
• Vida media 1250 millones de años.
• Es decir la mitad de los isotopos de 40 K.
cambian a 40 Ar en 125o millones de años.
• Y tomara otros 1250 millones de años para que
la otra mitad de la mitad cambie a Ar.
• Es un sistema adecuado para fechar materiales
de una antiguedad de 5–1 millón de años.

Fechados por Radiocarbono

Carbono
• Común en la naturaleza
• Menos común es el Carbono 14 que es 14
veces más pesado que el átomo de
hidrogeno.
• El carbono 14 lo escribimos como 14 C,
donde 14 representa el número másico
(protones más neutrones que están en el
núcleo del átomo).

¿Cómo funciona el radiocarbono 14
• Es un “reloj” que comienza
a funcionar cuando muere
un organismo.
• El sistema funciona de
acuerdo a un simple sistema
de la naturaleza cuando la
capa superior de la
atmosfera es bombardea por
rayos cósmicos.
• El nitrogeno de la atmosfera
es golpeado por los rayos
cósmicos y transformado en
isotopos inestables de
carbono – el carbono 14
( 14 C).

14
N + n => 14 C + p
Donde n es un neutrón y p es un protón
t ½
= 5730 años

• Enseguida el carbono-14 reacciona con el
oxígeno de la atmósfera para formar el dióxido
de carbono- 14 (CO 2 ). Este se mezcla
uniformemente con el dióxido de carbono
presente en la atmósfera.
• En otras palabras, una vez que el 14 C ha sido
formado, se comporta como carbono ordinario
( 12 C) y se combina, en forma natural, con
oxígeno produciendo dióxido de carbono
( 14 CO2).
• Las plantas utilizan y asimilan el dióxido de
carbono-14 mezclado con el dióxido de carbono
normal.

• El carbono ordinario ( 12 C) esta presente
en el dióxido de carbono del aire que
respiramos.
• Este cumple un ciclo vital en todos los
seres vivos como plantas y animales y así
tanto una planta, la raíz de un árbol, un
hueso, un pedazo de madera todos
contienen carbono. Es decir todo
material viviente contiene carbono-14.

• El carbono 12 como 14 están presentes en
las plantas y animales.
• Si se mide la proporción de átomos de
14
C/ 12 C, ya sea en un organismo vivo o en
el aire, este valor seria constante e igual
a 1. Es decir estarían en partes iguales.
• Lo interesante es que una vez que el 14 C
ha sido formado, éste comienza a
degradarse o a decaer radioactivamente
nuevamente en 14 N.

• Además, cuando un animal o una planta muere, deja de
asimilar carbono 14 y se activa el “reloj” del
radiocarbono, ya que los átomos de 14 C que decaen no son
reemplazados nuevamente por otros del exterior.
• De esta forma la cantidad de 14 C va disminuyendo
(decayendo) paulatinamente y se va volviendo cada vez
más pequeña con el paso del tiempo. Cuanto mas antigua
menos 14C.
• Es decir, una vez que el organismo muere la proporción o
razón de 14 C/ 12 C se hace más pequeña con el correr del
tiempo.
• En otras palabras, tenemos un reloj que comienza a
funcionar en el momento que algo muere.
• Obviamente, esto funciona solamente en cosas que alguna
vez tuvieron carbono.

•La medición de la
proporción de
radiactividad del
carbono-14 en
cualquier fracción de
materia orgánica
(huesos, plantas,
maderos, etc)
entrega una medida
del tiempo
transcurrido desde
que dejó de existir
como materia
viviente.

Muestras

Materiales orgánicos

Ejemplos:
Fechados del Santo sudario
(Radiocarbon Dating of the Shroud of Turin)
by
P. E. Damon, 1 D. J. Donahue, 2 B. H. Gore, 1 A. L. Hatheway, 2 A. J. T.
Jull, 1 T. W. Linick, 2 P. J. Sercel, 2 L. J. Toolin, 1 C.R. Bronk, 3 E. T.
Hall, 3
R. E. M. Hedges, 3 R. Housley, 3 I. A. Law, 3 C. Perry, 3 G. Bonani, 4 S.
Trumbore, 5 W. Woelfli, 4 J. C. Ambers, 6 S. G. E. Bowman, 6 M. N.
Leese 6 & M. S. Tite 6
Nature, Vol. 337, No. 6208, pp. 611-615, 16th February, 1989

Damon et al 1989
• Pequeñas muestras del Santo Sudario fueron
fechadas por acelerador de espectrometria
de masa en los laboratorios de Arizona,
Oxford y Zurich. Como control se usaron
tres muestras cuyas edades habían sido
independientemente determinadas. Los
resultados proporcionan evidencia
conclusiva que el sudario de Turin es
medieval.

FIG.1 Promedio de las
fechas radiocarbónicas con
±1 Dev. Standard de error,
del Santo Sudario con
muestras de control
otorgadas por tres
laboratorios (A, Arizona; O,
Oxford; Z, Zurich).
La muestra 1 es el sudario,
Muestras 2-4 son las
muestras de control. Note
que la escala no es continua.
Edad en años A.P. (años
antes de 1950). La edad del
sudario es determinada en
1260-1390 D.C. con un
intervalo de confidencia de
95%.

Fechas
• 691 ± 31 (660-722 A.P)
• 660-1950 = 1290
• 722-1950 = 1228
• ====================
• 68% Calibradas en años calendarios
1273 - 1288 DC
• 95%
1262-1312, 1353-1384 cal DC

Fechados Radiocarbono
Años radiocarbónicos: usa el 1950 como referencia.
Supuestos
•Producción constante de 14 C en la parte
superior de la atmósfera.
•Una concetración estable de carbón
radioactivo en parte baja de la atmósfera
• Decaimiento constante 14 C a 14 N

Ejemplos
• Unas semillas
analizadas dieron
una fecha de:
3800 A.P + 80 años
• En años calendarios la
fecha es:
3800-1950 = 1850 A.C.
• Usando un sigma el
rango de la fecha es :
1770-1930 años A.C.

ALGUNOS PROBLEMAS
•Radiocarbono no es estable
•Libby Half life: 5,568 años. El valor actual
es 5,730 años.
Solución: calibración de las fechas con los
anillos de los arboles
Other problems of 14C
•Técnica destructiva
•Se necesitan 1 a 4 gramos de
carbon limpio
•Rango: 40-60,000 años

PROGRAMAS
COMPUTACIONALES PARA
CALIBRAR FECHADOS
•Calib 4.1 Stuiver and Reimer, 1986
•OxCal v 3.5 University of Oxford

Como reportar las fechas de
C14
Cal AP o Cal AC or Cal DC
Método de Intervalo (Method A) Using Stuiver and deducting 24 years for S. Am.
Sample 14C 1sigma max cal age (intercepts) min cal age
M1T7C1 4520+/90 Cal A.C. 3559 (3326,3318,3314,3227,3173,3160,3118,3109,3104) 3023
Probabilidad (Metodo B)
Muestra 14C edad Range Calibrado 68.2% probability
M1T7C1 4520 +/- 90 Cal AC 3370-3090 66.9%
Cal AC 3060-3040 1.3%

Curva de Calibracion
Radiocarbon determination
5000BP
4800BP
4600BP
4400BP
4200BP
4000BP
Atmospheric data from Stuiver et al. (1998); OxCal v3.5 Bronk Ramsey (2000); cub r:4 sd:12 prob usp[chron]
Morro 1 T7 C1 : 4520±90BP
68.2% probability
3370BC (66.9%) 3090BC
3060BC ( 1.3%) 3040BC
95.4% probability
3500BC (95.4%) 2900BC
4000CalBC 3500CalBC 3000CalBC 2500CalBC
Calibrated date

Dendocronología (anillos)
Supuestos:
Escala es absoluta (años calendarios)
Problemas:
•La cronología más larga puede llegar a 10Ka
•Hay que contar los anillos, errores humanos

Photo: Leonard Miller
Bristlecone Pine

After Smiley and Ahlstrom, 1998:35

After Schweingruber 1989:51

Chinchorro 1 T1C1
Chinchorro 1 T1C2
Morro 1-6 T13
Morro 1-6 T27
Morro 1 T28C8
Morro-1 T28C22
Morro 1-6 T39
Morro 1-6 T53
Morro 1 T23C5
Morro 1-6 T23
Morro 1 T21C1
Morro 1-6 T9
Maestranza 1 C1
MNHN #11040
MNHN #10988
MNHN #10955
Morro 1 T19
Morro 1 T23C7
PLM 8
MNHN Caja #72
Morro 1-5 (MI)
Morro-1 T7C6
Morro 1 T7C5
Morro 1 T25C5
Morro 1 T7 C1
Morro-1 T7 C4
PLM 8 #3524
Maestranza 1 C4
Arica
Morro 1 T1C4
Maderas Enco C1
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Years B.C.
Morro 1 T28C9
Morro 1 T25C6
Morro 1 T23C12
Morro 1 T10B (VEG.)
Morro 1 T10B (BONE)
Morro 1 T1C5
4000
4500
5000
5500
6000
IG. 5. Minimum, median and maximum calibrated dates (arranged by types of mummies).

http://www.sciencecourseware.org/VirtualDating/files/RC0/RC_0.html
Gracias
http://www.radiocarbon.com/

Linlks: movie
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