Археология и естественнонаучные методы. Сб. статей

воздействие дендрохронологии на степень точности, достоверности, а также характера самих календарных дат по ¹⁴С оказалось столь существенным, что резонно будет начать с изложения именно этого аспекта взаимосвязи обоих методов.

Изотопное время и дендрохронология

Из предшествующих разделов читателю известно, что изначальные определения абсолютных дат по ¹⁴С приводятся ныне всеми лабораториями в так называемом конвенционном[14] значении, исходящем из периода полураспада этого изотопа в 5730 ± 40 лет. Однако сам процесс калибровки значений происходит на базе полураспада, установленного еще Либби и равному 5568 ± 25 лет. В последние годы едва ли не все пользователи радиоуглеродной хронологии отдают предпочтение именно калиброванным датам как более соответствующим исторической реальности.

По своему существу конвенционные даты исходят из постулата о неизменном — в течении десятков тысяч лет — содержании изотопа ¹⁴С в атмосфере Земли. Однако первоначально сформулированная эта базовая аксиома оказалась не вполне достоверной. Прежде всего выяснилось, что реальный возраст образцов в сравнении с «конвенционным» отличается более древними значениями; причем это различие возрастает по мере удревнения того периода, к которому относится образец. Кроме того, динамика содержания ¹⁴С в атмосфере Земли не отвечает линейному (неизменному) характеру: ее функция изобилует пиками и провалами. По всей вероятности, выявленная линия графика отражает ту флуктуацию содержания изотопа в земной атмосфере, которая имела место в ходе реального времени.

Проверка данного постулата о неизменности концентрации ¹⁴С была проведена прежде всего и фактически только на материалах «живой» и ископаемой древесины, то есть на тех образцах, что служили базовой основой многолетних дендрошкал. Причем шкалы эти были связаны не только с материалами из археологических памятников, но также с ископаемыми стволами, обнаруженными вне археологических слоев и положенными в основу дендрошкал для палеоклиматических построений. Поэтому метод калибровки ¹⁴С нередко именуют дендропоправкой к конвенционному определению возраста образца.

Действительно, именно дерево содержит в своих годичных кольцах наиболее содержательную и столь существенную для радиоуглеродной хронологии информацию. Здесь, в древесных кольцах сконцентрирована четкая «летопись» реального содержания и изменчивости концентрации изотопа ¹⁴С в атмосфере Земли. И помимо того, по этим кольцам надежнее всего вести отсчет времени с момента прекращения обмена с атмосферным углеродом изотопа ¹⁴С и началом полураспада этого изотопа. Надежнее всего для целей калибровки послужили, конечно же, те деревья Северной Америки, что отличались многотысячелетним возрастом: секвойя и остистая сосна (рис. 6).

Калиброванные датировки

Результаты калиброванных дат отличаются от конвенционных не только более древним возрастом, но и формой выражения. Фигура распределения значений возраста конвенционной даты проста и соответствует дифференциальной кривой нормального распределения (рис. 15). Фигура распределения значений возраста конвенционной даты намного более сложна и, как правило, отличается многовершинностью: ее вершины чаще всего сопряжены с «зубцами» зигзагов калибровочной кривой (рис. 15 а-d). Весьма нередко значения ее вероятности в пределах одной или двух сигм не укладываются в непрерывный отрезок времени, но как бы дробятся на некоторый ряд его составляющих (рис. 15 b-d).

Еще более существенным для понимания и оценки возможностей метода калибровки является, во- первых, его ограниченность во времени и, во-вторых, разный характер калибровочной кривой в зависимости от временного отрезка. Здесь уместным будет остановиться на шести примерах калибровки дат, попадающих в различные хронологические периоды 10000-летнего отрезка времени, — от 4000 ± 50 ВР до 14000 ± 50 ВР (рис. 15 а-f)[15], то есть весьма существенного для ряда историко-археологических периодов. Не требует особых комментариев отчетливо заметное на графиках изменение калибровочной кривой по мере удревнения ее возраста. По существу ее эффект, хотя и в разной мере, но весьма существен лишь для пределов 10000-11000 лет от наших дней. Однако уже на рубеже 12-тысячелетнего возраста калибровочная кривая утрачивает четкость (рис. 15f), и это становится особенно заметным на подходе к хронологической грани в 13000 лет(рис. 15 е). Порог в 14000 лет в сущности ставит окончательную точку на возможностях калибровки: сама «кривая» превращается в «прямую», а фигура распределения калиброванных значений возраста уже полностью отвечает по своей форме графику нормального распределения, столь характерного для конвенционных дат (рис. 15 f).

Основной причиной описанного явления, безусловно, послужило стремительное падение массы надежного материала для построения корректных дендрошкал по мере удаления от современности и возраста анализируемых образцов. В периоды 4000 и даже 7000-летней давности калибровочные кривые строятся на весьма многочисленных дендроматериалах и огромном числе радиоуглеродных определений. По этой причине «лента» калибровочной кривой здесь узка и ее основа представляется достаточно надежной (рис. 15 а, b). Однако на последующих ступенях погружения хронологических изысканий в древнейшие периоды исходного материала для таких построений становится все меньше и меньше, а число определений ¹⁴С по древесным кольцам катастрофически сокращается. В конечном итоге «лента» калибровочной кривой расширяется и выпрямляется, отчего быстро возрастает ее ненадежность (рис. 15 d-f).

Пробоотбор: качественный аспект

В подавляющем большинстве случаев пробы для радиокарбонового датирования археологи извлекают из культурных слоев поселений, а также из инвентаря могил древних некрополей. Процедура пробоотбора для археологического датирования всегда предполагает учет качественных и количественных характеристик собранных образцов.

В любом случае радиоуглеродная дата с той или иной степенью достоверности определяет лишь возраст конкретного анализируемого и содержащего органику предмета, но не того исторического события, с которым она может быть прямо либо только косвенно сопряжена. Следовательно, чтобы перенести значение полученной даты на некоторое историческое событие (сюжет) необходимо иметь уверенность в тесной связи датированного предмета с интересующим исследователя событием. Это первое и необходимое условие для корректной трактовки результатов данного метода, и условие это резонно относить к качественной характеристике анализируемой пробы.

Например, при датировке могилы чаще всего используют анализ углерода, извлеченного из костей погребенного, либо из древесных углей или же обнаруженного в могиле тлена дерева. В подавляющем большинстве случаев для археолога ясно, что в погребальную камеру все эти предметы попали одновременно, однако значение для датировки могилы каждого из образцов может быть весьма неравноценным. При прочих равных анализ костной ткани покойника кажется всегда более предпочтительным. По отношению ко времени захоронения возраст дерева или угля может быть более ранним: далеко не всегда удается достоверно определить на какое число лет раньше было срублено данное дерево, либо к какой части этого ствола относятся его фрагменты. Отклонения могут быть чрезвычайно существенными, скажем, в том случае, если кусок многолетнего дерева в могиле относился не к заболони ствола (его внешней части) с последним, внешним кольцом, но к его срединной части, где кольца могут быть на пару сотен лет моложе года рубки.

В каком-то отношении гораздо большее число «подводных камней» ожидает исследователя при отборе проб из культурного слоя древнего поселка. Здесь далеко не всегда бывает ясным первоначальное положение того предмета, в котором археолог предполагает образец для датировки. Сам предмет во время жизни поселка мог быть перемещен его обитателями не только по горизонтали, но и по вертикали, к примеру, во время рытья ям или котлованов под некие сооружения и т. п. Искусственно произведенные древними людьми вертикальные перемещения слоев и предметов могут чрезвычайно существенно влиять на оценку их относительной датировки по отношению к иным комплексам и наслоениям поселка. Иногда