Univerzitet u Beogradu

Odeljenje za Arheologiju

Datiranje hidratacijom opsidijana

seminarski rad iz predmeta

Osnove metodologije arheoloških istraživanja

Profesor : Student :

dr Jasna Vuković Filip Belevski

Beograd, 4. jun 2012.

2

Uvod

Arheologija se služi izvesnim brojem tehnika datiranja, apsolutnim i relativnim, u svojim

istraživačkim naporima. Datiranje je od ključnog značaja za uspostavljanje neke strukture i

reda među arheološkim materijalom, što je samo po sebi od izuzetne važnosti za što pravilniju

i ustanovljeniju interpretaciju materijala. Sam razvoj metoda datiranja, bilo onih

tradicionalnih ili egzaktno naučnih, svedoči o snalažljivosti i zaobilaznim putevima

zaključivanja koji rešavanje arheoloških problema čine tako fascinantnim zadatkom.

Arheolozi često smetnu sa uma da je geologija još u prvoj polovini dvadesetog veka doživela

revoluciju u oblasti naučnog datiranja, pošto se kao datum početka potpunog preobražaja

datiranja u arheologiji uzima 1950. Međutim, ako se uzme u obzir razvojni put metoda

datiranja tokom devetnaestog veka, radiokarbonski metod ne deluje tako dramatično kako

umeju da ga prikažu. Bilo kako bilo, tek od 1950. godine se posvećuje posebna pažnja

naučnim metodima datiranja, pa tada i prvi put apsolutni datumi postaju stvarnost za

praistorjisku arheologiju. Kao jedan od takvih egzaktnih naučnih metoda predstavljeno je

arheološkoj zajednici u jedno vreme krajnje revolucionarnog duha, 1960. godine, datiranje

hidratacijom opsidijana. Ovaj metod je rezultat istraživanja koje su 1948. započela dva

geologa, Irving Fridman i Robert Smit, smatrajući da opsidijan ima potencijal da, preko

merenja njegovog hidratacionog oboda, obezbedi hronometričke datume. Mada, po nekima

datiranje hidratacijom opsidijana ne može se označiti kao apsolutan metod. Arheometrista

Martin Ejtken, autoritet u svom polju, uspostavlja jasnu razliku između apsolutnih i izvedenih

metoda datiranja.1

“Pravi smisao apsolutnog datiranja jeste u tome što je ono nezavisno od ma koje druge

hronologije ili tehnike datiranja, što je zasnovano samo na trenutno meriljivim veličinama.”

( Aitken 1990, 2 )2

Dok izvedeni metodi mogu poslužiti za datiranje jedino tako što će se njihovi rezultati

porediti s vremenskom lestvicom ili referentnom krivom koje su ustanovljenje drugim

metodama3. Na primer, rezultati radiokarbonskog datiranja se često uzimaju kao referentna

vrednost.

1 Greene, K., 2003., 237.2 Greene, K., 2003., 215.3 Greene, K., 2003., 237.

3

No, kako god se ovaj metod označivao, od izuzetnog je značaja za istraživanje praistorije i do

danas je ostao omiljen među arheolozima zbog svoje relativne sigurnosti i povoljnosti.

Sadržaj

4

1. Opsidijan………………………………………………………….5

2. Proces hidratacije…………………………………………………7

3. Merenje hidratacije………………………………………………..9

4. Ograničenja datiranja hidratacijom opsidijana………………….11

5. Literatura…………………………………………………………12

5

Opsidijan

Opsidijan je vulkansko staklo, tj. vulkanska stena izgrađena skoro potpuno od staklaste

materije, koje se formira brzim hlađenjem lave obogaćene silikon-dioksidom.

Najčešće se nalazi na krajevima riolitske lave, gde se hlađenje lave odvija posebno brzo.

Opsidijan je poput minerala, ali nije pravi mineral jer nema strukturu kristalne rešetke.

Pošto nemaju kristala, opsidijanske oštrice mogu doseći molekularnu tankoću.

Zbog toga se ponekad klasifikuje kao mineraloid. Po sastavu je veoma sličan granitu ili

riolitu, takođe vulkanskim stenama. Opsidijan je metastabilan na zemljinoj površini, što znači

da se staklo vremenom kristalizuje. Iz tog razloga ne postoji opsidijan stariji od doba krede.

Prisustvo vode, tj. hidratacija znatno ubrzava proces raspadanja opsidijana. Boja zavisi od

hemijskog sastava, iliti koliki je procenat nečistoća prisutan. Na primer, gvožđe i magnezijum

obično daju opsidijanu tamnozelenu do smeđu ili crnu boju.4

Opsidijan je bio izuzetno cenjen materijal u kamenom dobu. Praistorijski čovek je bez sumnje

bio impresioniran prirodno oštrim ivicama fragmenta ovog vulkanskog stakla.

Uz malo poteškoća, praistorijski zanatlija je sa komadom opsidijana kao materijalom za

pripremu bifasa mogao da napravi čitav niz alatki. Skupovi odbitaka opsidijana često umeju

da kolektivno predstave ceo spisak oblika oruđa sa kojima su arheolozi upoznati : noževi,

strugači, testere, burgije, raznorazne vrste oštrica itd. Pored toga što je korišćen kao materijal

za proizvodnju alata, unutarnja lepota ovog sjajnog stakla, koja se kreće od transparentno

zelene do neprozirno crne, je inspirisala zanatlije kamenog doba da izrađuju lične ornamente:

pirsinge za nos i uši, priveske i ostale predmete dekorativnog karaktera. Upravo su ti estetski

kvaliteti uzrokovali upotrebu opsidijanskih artefakata u ceremonijalnim i religijskim

aktivnostima. U Srednjoj Americi, velike ceremonijalne oštrice od opsidijana su korištene u

obredima ljudskog žrtvovanja.

Gde god se može doći do kopanog opsidijana plitkim rudarenjem ili površinskim

sakupljanjem, arheolog će nepogrešivo naći i dokaze njegove upotrebe od strane

praistorijskog čoveka. Artefakti pravljeni od opsidijana se mogu sresti u zapadnim delovima

Severne i Južne Amerike, Istočnoj Africi, Bliskom Istoku, Novom Zelandu, Uskršnjim

Ostrvima, Japanu i pojedinim delovima Centralne Evrope. U ovim predelima, opsidijan je

4 http://sh.wikipedia.org/wiki/Opsidijan, 8.6.2012.

6

često svepristuan u istoj meri koliko i grnčarija, pa i samim tim potencijalno isto toliko bitan

za datiranje5. Pogodna okolnost je to što svaki vulkan proizvodi različit oblik opsidijana, pa to

daje mogućnost arheolozima da pomno prate poreklo artefakata izrađenih od ovog vulkanskog

stakla.

5 Michels, J., 1973., 201-202.

7

Proces hidratacije

Datiranje opsidijanskih artefakata se zasniva na činjenici da sveže napravljena površina na

komadu opsidijana upija atmosferičnu vodu iz svog okruženja, što dovodi do formiranja

merljivog sloja hidratacije. Ovaj sloj je nevidljiv golom oku i ne treba ga brkati sa patinom

koja nastaje na površini mnogih materijala kao rezultat različitih hemijskih procesa, najčešće

oksidacije6. Većina opsidijna prirodno sadrži između 0.1 i 0.3% vode.

Površina opsidijana ima jaku sklonost prema vodi što najbolje pokazuje činjenica da se proces

hidratacije nastavlja sve dok novonastala površina ne sadrži otprilike 3.5% vode, tj. dok

debljina oboda hidratacije ne iznosi 3 mikrona. To predstavlja tačku zasićenja. Debljina oboda

hidratacije se može izmeriti posmatranjem petrografskog šlifa, isečenog u vertikali prema

površini, pod mikroskopom. Jasno vidljiv front ralzivanja vode u telo opsidijana se može

primetiti naglom promenom u indeksu prelamanja na unutrašnjoj ivici hidratacionog oboda7.

Kod mnogih supstanci front razlivanja je postepen ili kos ali u opsidijanu je oštar, sa

odstupanjima od samo 0.07 mikrona u dubini.

Ovi obodi hidratacije su dosta gušći od nehidrirane unutrašnjosti, pa samim tim nehidrirana

zona ima drugačija optička svojstva.

Svaki put kada se sveže odlomljena površina stvori na komadu opsidijana, proces hidratacije

počinje ispočetka. Dubina hidratacije postignuta na bilo kojem artefaktu od opsidijana, dakle,

predstavlja proteklu količinu vremena od kako je neko napravio taj predmet8.

Sad, pod pretpostavkom da se može identifikovati proces koji je napravio izloženu površinu,

moguće je otkriti kada se taj proces odvio. Debljina oboda hidratacije je nelinearna vremenska

funkcija. Stopa hidratacije je pre svega funkcija temperature, mada je hemijski sastav uzorka

takođe bitan faktor. Iz ovog razloga, neophodno je uporediti vrednosti uzoraka u okviru

ograničene geografske oblasti sa uzorkom poznate starosti i sličnog hemijskog sastava.

6 Michels, J., 1973., 203.7 http://archserve.id.ucsb.edu/courses/anth/fagan/anth3/Courseware/Chronology/10_Obsidian_Hydration.html 9.6.2012.8 Michels, J., 1973., 204.

8

Hidratacija se formira različitim stopoma na različitim opsidijanima. U istim uslovima

temperature i vlažnosti neka stakla će hidrirati ubrzano dok će druga jako sporo. Postoji jaka

veza između stope hidratacije i unutarnje vode nađene u staklu. To je voda koja je ostala

zarobljena u opsidijanu u trenutku kada se lava stvrdnula u prirodno staklo.

Prisustvo te unutarnje vode otvara strukturu stakla i dozvoljava atmosferičnoj vodi da se širi

od površine ka unutra i tako stvori obod hidratacije. Što je više vode prisutno unutar artefakta

od opsidijana, brže će hidrirati i brže će se formirati obod.9

9 http://archserve.id.ucsb.edu/courses/anth/fagan/anth3/Courseware/Chronology/10_Obsidian_Hydration.html9.6.2012.

9

Merenje hidratacije

Da bi se preko artefakta napravljenog od opsidijana utvrdio neki datum,

potrebna su tru koraka. To su određivanje:

1. stope hidratacije

2. debljine oboda hidratacije

3. temperature tla i relativne vlažnosti tla na arheološkom lokalitetu.

Stopa hidratacije se određuje za svaki artefakt merenjem količine prisutne unutarnje vode.

Ovo se postiže ili direktnim, infracrvenim spektroskopskim merenjem vulkanskog stakla ili

utvrđivanjem njegove gustine potapanjem u neku tešku tečnost.

Kada je količina vode poznata, određuje se stopa hidratacije.

Optičko merenje hidratacije se vrši na mikroskopskom šlifu pripremljenom u standardnom

petrografskom maniru. Koristeći dijamantsku testeru, istraživač pravi dva paralelna reza u

razmaku od 2mm i dubine 4mm u artefakt. Deo koji je isečen iz artefakta se uklanja i dalje

usitnjava rezačem kamena na otprilike polovinu njegove oprvobitne debljine.10

Nakon toga se cementira na mikroskopski preparat pomoću kuvanog Kanadskog balzama.

Opsidijanski uzorak se onda drugi put usitnjava na manje od 50 mikrona u debljini, da bi se

postigli željeni optički kvaliteti pod emitovanim svetlom. Preparat se onda pere i suši.

Najzad, uzorak se pričvršćava još jednim nanošenjem Kanadskog balzama i stavljanjem pod

drugo, prekrivajuće mikroskopsko staklo. Onda, koristeći se mikroskopom, optički se meri

obod hidratacije na petrografskom šlifu. Sloj hidratacije se meri na uvećanju od osamsto puta

preko Watson image splitter-a11. To je najprecizniji optički instrument koji može biti korišćen

u ovakvom merenju. Faktor greške mu je otprilike 0.1 mikron.

Da bi se podesila eksperimentalna stopa hidratacije prema uslovima na lokalitetu, temperatura

tla i relativna vlažnost tla moraju biti precizno utvrđene. Na kratkotrajnim projektima, okolni

uslovi se procenjuju iz meteoroloških zapisa. Na izučavanjima koja traju duže od godinu

10 Michels, J., 1973., 205.11 http://archserve.id.ucsb.edu/courses/anth/fagan/anth3/Courseware/Chronology/10_Obsidian_Hydration.html10.6.2012.

10

dana, pribegava se ukopavanju toplotnih ćelija na lokalitetu. Ove male kapsule se postavljaju

na više različitih dubina, čiji je tipičan raspon od 5cm do 100cm ispod površine tla.

Otprilike osam ćelija je potrebno da bi se ustanovila kriva za temperaturu i relativnu vlažnost

na određenom lokalitetu. Kada je izvršeno ovako temeljno proučavanje okolnih uslova

lokaliteta gde su nađeni opsidijanski artefakti, u kojem kod kontekstu da se nađu neće biti

nepoznat.

11

Ograničenja datiranja hidratacijom opsidijana

Ovaj metod datiranja ostaje favorit i do danas, pre svega zbog svoje relativne pouzdanosti i

neskupoće. Međutim korisnost ove tehnike ima svoja ograničenja:

Stopa hidratacije nije uniformna vrednost širom sveta. Postoje varijacije u temperaturi

tokom vremena od jednog lokaliteta do drugog. Efekti temperature su posebno teški za

utvrditi. Takođe, postoje varijacije u hemijskoj strukturi uzorka. Uzorci sa različitih

izvora hidriraju različitom stopom. Vlaga je još jedan izvor varijabilnosti.

Količina vlage prisutna na lokalitetu itekako može da utiče na stopu hidratacije uzorka

opsidijana. Neophodno je stvoriti kalibracijsku krivu za svaki lokalitet ili oblast koja

se izučava, a to nažalost nije uvek moguće.

Ponovna upotreba nekog artefakta može da istraživače dovede do pogrešnog datuma.

Na primer, jedna osoba napravi alat od opsidijana koji koristi za skidanje kože sa

ubijenog jelena. Pošto je završila sa upotrebom, alat se odbacuje. Nekoliko stotina

godina posle, druga osoba nalazi tu alatku, naoštrava je, i koristi je da bi skinuo koru

sa grane drveta pa je kasnije takođe odbacuje. Nekoliko hilada godina posle, arheolog

pronalazi tu alatku i odnosi je u labaratoriju da bi je datirao. Pronađena je na lokalitetu

koji je bio radionica strela. Međutim, umesto da datira površinu na alatu koja je

korištena za skidanje kore, datira se ona korištena za kožu jelena nekoliko stotina

godina ranije.

Arheolog bi, naveden ovim pogrešnim datiranjem, došao do zaključka da je

proizvodnja strela započeta nekoliko vekova ranije nego što je očekivano.12

12 http://archserve.id.ucsb.edu/courses/anth/fagan/anth3/Courseware/Chronology/10_Obsidian_Hydration.html10.6.2012.

12

Literatura

Greene, Kevin (2003). Archaeology: An Introduction

Michels, Joseph W. (1973).Dating methods in Archeology

http://archserve.id.ucsb.edu/courses/anth/fagan/anth3/Courseware/Chronology/

10_Obsidian_Hydration.html