Chemische Altersdatierung

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Obsidian-Hydrations-Datierung Obsidian ist ein natürlich vorkommendes, vulkanisches Gesteinsglas. Die Dicke der Hydratationsschicht an prähistorischen Artefakten wird als Hilfsmittel zur Datierung herangezogen. Bei der Hydration von Glas (wird zu Vulkangestein) wird unter Bildung von Perlit Wasser bei gleichzeitiger Abfuhr von Alkali-Elementen in das Silicatgerüst eingelagert. Die Wachstumsrate der sich ausbildenden Hydrationsrinde ist vom Chemismus des Obsidians und der Umgebungstemperatur bestimmt. Für die Datierung wird die Rindendicke am Anschliff mikroskopisch oder mit Kernresonanzspektrometrie (Untersuchung vom Verhalten von Atomen in einem Raum, wodurch man die Struktur eines Moleküls ermitteln kann) vermessen. Zudem ist die chemische Zusammensetzung der Probe und die Umgebungstemperatur (Jahresmittel) zu ermitteln. Da man die Herkunft des Obsidians anhand der Beimischung an Spurenelementen bzw. der Isotopenzusammensetzung und des Alters bestimmen kann, können Obsidianartefakte auch wichtige Auskünfte über prähistorischen Tausch oder Handel geben. Unsicherheiten der Methode bestehen im Wesentlichen in der Abschätzung der Verwitterungseffekte im Boden und in der Rekonstruktion der Temperaturgeschichte. Als Material eignen sich neben Obsidian auch künstliche Gläser und Artefakte. Die Datierobergrenze (bis zu einer Millionen Jahre) wird durch die maximal erreichbare Rindendichte von etwa 50 μm vorgegeben, da sich dickere Rinden in Abhängigkeit von anderen Verwitterungsvorgängen von der Probe ablösen können. BEISPIEL: Durch die Datierung von Steinwerkzeugen aus Obsidian, wie Klingen und Pfeilspitzen sind Rückschlüsse über Handel und Verkehr möglich. Die verbreitete Verwendung von Obsidian, wie sie aus Funden in Japan erkennbar wird, lässt angesichts der Tatsache, dass Obsidian nur in bestimmten Gebieten Japans vorkommt, Rückschlüsse auf fünf große Verteilungsgebiete herausarbeiten.

Aminosäureracemisierung Eine andere absolute Datierungsmethode chemischer Art ist biologischen Ursprungs und beruht darauf, dass die im lebenden Gewebe vorhandene linksdrehende L-Aminosäure nach dem Absterben des Organismus durch Umlagerung zweier Molekülgruppen allmählich in die rechtsdrehende D-Form übergeht. Ist die Geschwindigkeit des als Racemisierung bezeichneten Umwandlungsprozesses bekannt, so lässt das Verhältnis der Aminosäure-Formen im abgestorbenen Organismus Rückschlüsse auf seinen Todeszeitpunkt zu. Die Aminosäureracemisierung, auch kurz Eiweißuhr genannt, eignet sich zur Datierung von bis zu 100 000 Jahre alten Knochenresten. Problematisch bei dieser Methode ist allerdings ihre Temperaturabhängigkeit, die zu einem großen Fehler in der Datierung führen kann. BEISPIEL: Altersbestimmungen von Muschelschalen aus Sedimentkernen dienen hierbei der zeitlichen Einordnung der angetroffenene Sedimente und liefern zusätzliche Informationen über Sedimentationsraten (Ablagern/Absetzen von Teilchen aus Flüssigkeiten oder Gasen unter dem Einfluss der Schwerkraft und anderen Kräften. Bei der Sedimentation schichten sich die abgelagerten Teilchen aufgrund ihrer unterschiedlichen Absinkgeschwindigkeiten nach ihrer Dichte und ihrer Größe) an Meeren. In dem Bild symbolisiert der weiße Baustein das H-Atom, der schwarze das C-Atom, der grüne den aromatischen Rest, der rote die Säuregruppe und der lila/pinke die Aminogruppe (NH2). ERKLÄRUNG: Um die räumliche Anordnung der Substituenten (Bindungspartner) in Tetraederform herauszufinden, werden die Substituenten der Priorität nach geordnet. An Aminosäuren sind immer vier verschiedene Subsituenten am C-Atom: ein H, die Aminosäurengruppe (NH2), die Säuregruppe (COOH) und ein aromatischer Rest. Die Priorität verhält sich bei Aminosäuren folgendermaßen: H-->NH2-->COOH-->aromatischer Rest. Man stellt sich das Molekül jetzt so vor, dass der Substituent mit der niedrigsten Priorität (das H) nach hinten und der Substituent mit der höchsten Priorität nach oben zeigt. Nun schaut man sich die weiteren Prioritäten an, steigen sie im Uhrzeigersinn um das Molekül liegt eine D-Form (mit dem Uhrzeigersinn-->rechtsdrehend) vor, steigen sie gegen den Uhzeigersinn, liegt eine L-Form (gegen den Uhrzeigersinn-->linksdrehend) vor. Im Bild ist die linke also die linksdrehende und die rechte die rechtsdrehende Form. Die zwei Arten sind also zwei eindeutig unterscheidbare Moleküle, die nur durch chemischen Zerfall ineinander übergehen können.