METODE DE DATARE SI RECONSTITUIRE A CLIMEI IN CUATERNAR - Biostratigrafia, Dendrocronologia, radiocarbonului, varvelor

METODE DE DATARE SI RECONSTITUIRE A CLIMEI IN

CUATERNAR

Biostratigrafia

Biostratigrafia, ca metoda de datare si reconstituire a mediului, utilizeaza fenomenul ireversibil din evolutia biologica. Principiul metodei, in faza initiala, se baza pe analiza asociatiilor de faune succesive, mai exact aparitia si disparitia acestora in anumite etaje. in ultima vreme se incearca a se preciza gradele evolutive ale diverselor linii prin metode statistice. Atunci cand se cunosc suficient de bine fenomenele evolutive se obtine o buna rezolutie biostratigrafica.

Complicatiile insa nu sunt excluse, pentru ca diferite linii de specii raman si se conserva uneori mii de ani si chiar milioane de ani in regiuni cu o morfologie speciala, inseamna ca nu vom putea lua in calcul decat acele specii care sunt semnificative, in sensul ca li se cunoaste momentul aparitiei si cel al disparitiei lor, iar aceste fenomene au putere de generalizare pentru o regiune si ea bine stabilita ca areal.

In acelasi timp, exista linii biologice global stabile, cu o mare variabilitate morfologica potentiala, dar care nu se exprima decat in parte, sub forma ecofenotipurilor adaptate la condiitiile regionale si momentane de mediu. J. Chaline spune ca aceste specii prezinta variatii ecofenotipice interactive. Altfel spus, la conditii de mediu diferite de la o perioada la alta, astfel de specii au o morfologie asemanatoare, care se repeta pe intreaga cupa stratigrafica. In aceste conditii speciile respective pot sa ofere indicatii ecologice si paleoclimatice, in schimb nu reprezinta repere biostratigrafice importante in sens cronologic.

De asemenea, se intalnesc linii biologice care prezinta evolutii graduale de ritm de altfel variabile. Tot J. Chaline considera ca acest gradualism filetic ar rezulta de cele mai multe ori si din heterocronia dezvoltarii, adica extensiunea de-a lungul timpului a proceselor ontogenetice care regleaza constitutia indivizilor.

Desigur ca aceste linii evolutive continue sunt potrivite si cautate in studiile biostratigrafice de mare finete, cu conditia decelarii gradelor evolutive ce vor fi definite statistic prin parametrii cantitativi.

Metoda aceasta poate adesea suplini sau cel putin completa metodele fizice, uneori dificil de aplicat. Cel mai bine se aplica pentru Pliocenul superior si Pleistocenul inferior si mediu, in timp ce pentru Pleistocenul superior este mai dificil de aplicat din cauza ca evolutia biologica este deja mai putin marcanta pentru mamifere pentru a servi la cronometrie.

Dendrocronologia {dendron = 'copac'; chronos = 'timp'; logos- 'studiu').

Dendrocronologia, ca metoda de datare, a aparut abia la inceputul secolului nostru, fiind pentru prima data descrisa de americanul Andrew E. Douglass.

Metoda se fondeaza pe cresterea sezoniera a arborilor si prin numararea cercurilor concentrice succesive numite inele anuale. S-a remarcat ca largimea si forma inelelor anuale de Pinus aristata variaza de la un an la altul si in functie de locul unde au crescut arborii respectivi.

A. E. Douglass a intuit ca aceste variatii sunt datorate diferentelor climatice de-a lungul timpului, specifice regiunii, si au fost inregistrate in mod asemanator de toti copacii unei anumite specii.

Se pare ca A. Douglass nu a fost primul care a facut astfel de consideratii, pentru ca Leonardo da Vinci sugera ca in Italia grosimea inelelor anuale era legata de cantitatea precipitatiilor, ceea ce inseamna ca il putem considera un precursor al dendrocronologiei.

Observatiile au inceput in America cu Pinus aristata, pentru ca aceasta specie are o mare longevitate (pana la 9.000 de ani), fara ca sa fie neglijat nici giganticul Sequoia.

Fig. 2 - Principalele elemente constitutive si descriptive ale unui trunchi de arbore (dupa P.R. Giot si L. Langouet, 1984)

Studiul atent al largimii inelelor anuale, formate succesiv intr-o perioada indelungata, a dus la obtinerea imaginii simplificate si tipizate inregistrata in fiecare an de copac, in functie de conditiile de mediu in care s-au format inelele: in anii mai uscati inele mai stramte si dimpotriva in anii ploiosi inele mai largi (fig. 2). Precizarea trasaturilor particulare si ale morfologiei generale ale inelelor din fiecare an a permis racordarea unor secvente anuale imprimate pe bucati de lemn provenite de la exemplare diferite ale unei anumite specii de copac. Se vor preciza chiar anumiti ani reper, cu parametrii bine precizati si in general usor de recunoscut prin forma inelelor. Mai multi ani dintr-o anumita perioada, cu caracteristici distincte pot forma o 'serie semnata''sau o serie conventionala(fig. 3).

Fig. 3 - Elaborarea unei secvente lungi (D) prin corelarea secventelor A,B,C, (dupa P.R. Giot si L. Langouet, 1984)

Prin urmare, la exemplarele izolate supuse datarii se vor cauta aceste serii semnate, iar prin compararea si racordarea lor pe diverse esantioane vom putea stabili o serie temporala mai lunga si ne vom inscrie, de fapt, in principiile dendrocronologiei.

In practica, doua secvente nu sunt niciodata perfect identice, vorbindu-se de similitudini care sunt evaluate in termeni statistici. In acest sens s-a definit chiar un coeficient de coincidenta care se refera la raportul numarului de intervale avand variatii de acelasi sens (diminuari sau cresteri ale inelelor) si numarul total de intervale comune. Doua secvente sunt considerate similare si sincrone daca coeficientul de coincidenta este mai mare de 65%.

Dendrocronologia stabileste o scara a morfologiei inelelor de crestere proprie unei anumite specii, valabila pentru o regiune cu oarecare uniformitate climatica. In general, genurile de arbori nu inregistreaza in mod similar anumite componente climatice. Unele sunt sensibile la insolatie, altele la uscaciune, temperatura etc.

Pentru ca o datare dendrocronologica sa aiba sorti de izbanda trebuie sa fie indeplinite in prealabil cateva conditii de baza:

a)      numarul esantioanelor sa fie suficient pentru injghebarea unei secvente potrivite
(8-15 esantioane);

b)     esantioanele trebuie sa contina cel putin 50 de inele anuale, dar de regula sunt de
dorit cel putin 100 de inele;

c) lemnul sau carbunele este bine sa conserve in conditii optime inelele de crestere.
Precursorul dendrocronologiei europene poate sa fie considerat germanul B.

Huber.in Europa, genul Quercus a furnizat cea mai lunga scara de referinta de 7.200 de ani. Aceasta scara a permis datari absolute, ea fiind compusa de fapt din mai multe subscari obtinute intre Irlanda si Elvetia, trecand prin Germania de Nord si Germania renano-

danubiana. Au fost datate cu aceasta scara asezari din Evul mediu, epoca bronzului, neolitic, prin studiul carbunilor gasiti in stratele arheologice (fig.4).

Fig. 4 - Secvente dendrocronologice din America si Europa (dupa P.R. Giot si L. Langouet, 1984)

Metodei dendrocronologice i s-au adus cateva obiectii:

a) caracterul regional de valabilitate al unei scari elaborate si dificultatea precizarii ariei in care se circumscrie;

b)      arborii nu reactioneaza intotdeauna la stimulii climatici, uneori observandu-se
consecintele unor variatii ale mediului cu intarziere. Asa de exemplu, forma anumitor inele
poate sa reprezinte cumulul unor stimuli reziduali din anul precedent. Un ger local
persistent dintr-un an poate avea consecinte ce pot fi resimtite cativa ani dupa aceea;

c)       principiul fundamental de la care pleaca dendrocronologia - acela al unui mediu
ecologic al arborilor - este adesea mai mult sau mai putin real, pentru ca nu se are in vedere
uneori influenta activitatii umane asupra dezvoltarii anumitor specii de copaci, a cauzelor
biologice accidentale precum diverse maladii, insecte etc. care pot modifica ritmul de
crestere al inelelor anuale.

Eliminand, pe cat posibil, aceste slabiciuni ale metodei, trebuie sa spunem ca dendrocronologia ramane o buna metoda de masurare a timpului. Valabilitatea sa a fost unanim recunoscuta si rezultatele oferite au folosit la importante corectii aduse metodei ¹⁴C.

Acest lucru a fost posibil atunci cand scoala americana a facut cercetari dendrocronologice in mod paralel cu cele de ¹⁴C pe Pinus aristata. La inceput s-a sperat intr-o buna concordanta a datelor, dar s-au constatat, foarte repede, grave anomalii venite din partea ¹⁴C. Un fapt si mai ingrijorator 1-a constituit ca anomalia nu avea un caracter liniar. De aceea, pentru corijarea datelor fizice de ¹⁴C au fost necesare tabele de corectie care permiteau convertirea unei varste oferite de un anumit laborator de radiocarbon in data reala, zisa data dendrocronologica sau calendar. Datele ¹⁴C corectate sunt cunoscute in acest caz si sub numele de varste ¹⁴C calibrate.

S-a observat, de exemplu, ca o data ¹⁴C de 5.000 B.C. corespunde la o data reala dendrocronologica de 4.300 B.C; o alta varsta ¹⁴C cuprinsa intre 2000 - 2300 B.C. este de fapt de 2300 - 4000 B.C. etc.

3. Metoda varvelor (suedezul 'varving' - vargat, dungat)

Metoda varvelor a fost prima metoda riguroasa pentru elaborarea unei scari cronologice absolute care a premers metodele izotopice. Parintele ei poate sa fie considerat suedezul Gerhard de Geer, care in jurul anului 1880, in urma unei vizite la o cariera in regiunea Stockholm, i-a fost atrasa atentia de aspectul sedimentului compus dintr-o alternanta de strate fine de natura nisipoasa si argiloasa. El vedea in fiecare ciclu de strate de argila si nisip un depozit anual, astfel ca la deschiderea Congresului International de Geologie de la Stockholm din anul 1910 propunea deja o noua metoda - geocronologia. Obiectul metodei il constituia cronologia absoluta, care pleca de la aceste depozite anuale pe care le-a numit 'varve' datorita aspectului lor dungat.

Varvele sunt deci strate sedimentate regulat, formate din argile de culoare inchisa sau deschisa, adesea nisipoasa, depuse de-a lungul unui an intr-un ciclu de vara si altul de iarna. Pentru anotimpul de vara culoarea este cenusiu deschis sau brun, iar pentru anotimpul de iarna nuanta este mai inchisa. Aceasta diferenta de culoare se datoreste materialului organic de tip planctonic, care in timpul iernii este mai concentrat, datorita aportului mai mic de minerale.

Scara de timp, pe baza de varve, stabilita pentru Suedia cuprinde ultimii 15.000 de ani si reprezinta inca si azi o foarte importanta referinta cronologica pentru partea finala a epocii glaciare si holocenului.

Studiul varvelor a fost aplicat si la alte tipuri de depozite. Asa de exemplu, in lacurile din zonele calcaroase. Vara se depun cristale de calcit sub forma unei depuneri laminare deschisa la culoare, iar iarna se sedimenteaza un strat mai inchis la culoare, datorita substantei organice mai abundenta. In unele lacuri, depunerile diferentiate de oxizi de fier (culoare deschisa) si a unor sulfuri de fier (culoare inchisa) amintesc de depozite de tip varve.

Critica metodei varvelor se refera la tendinta de corelare a unor secvente la mari distante, avandu-se in vedere ca posibilitatea unor conexiuni pertinente la distante de cea 40 km este de numai 20%, iar pentru distante mai mari de 60 km de numai 5%. De asemenea, definirea anului zero care difera de la G. de Geer la alti autori. Recent s-a precizat anul zero intr-o varva din nordul Suediei la Doviken.

METODE FIZICE DE DATARE CU AJUTORUL IZOTOPILOR RADIOACTIVI

Fenomenele fizico-chimice au fost utilizate tot mai mult in stabilirea unei cronometrii a evenimentelor petrecute in evolutia geologica a planetei. Important in aceste datari este de a gasi un fapt marcant, care poate sa fie pus in corelatie cu evenimentele geologice sau arheologice, o stare initiala repetabila de la care se poate masura timpul scurs pana in prezent.

4. Metoda radiocarbonului sau a carbonului 14

In cazul metodei radiocarbonului evenimentul marcant il reprezinta moartea individului, moment de la care cantitatea de C₁₄, absorbita in timpul vietii, se va diminua progresiv, in functie de timpul scurs.

Metoda radiocarbonului a fost descoperita in anul 1950 de Williard E. Libby, pentru care avea sa primeasca in anul 1960 premiul Nobel.

W. Libby, prin studiile din Laboratorul Institutului de studii nucleare din Chicago, cercetand efectul razelor cosmice in atmosfera pamantului, a observat formarea unui izotop radioactiv al carbonului - C_M, care se produce permanent datorita bombardamentului razelor cosmice asupra atomilor de azot, la o rata fixa de 2,4 atomi pe secunda la fiecare cm² din suprafata terestra. Aceasta rata depinde totusi de intensitatea radiatiei cosmice si de cea a campului magnetic terestru (CMT). Un aspect important este ca in general cantitatea de C₁₄ care se formeaza este intr-un echilibru permanent cu cea dezintegrata. Atomii de C₁₄ reactioneaza rapid cu oxigenul atmosferic, iar compusul chimic rezultat (C¹⁴O₂) se va dispersa uniform in biosfera si hidrosfera.

Carbonul este componenta de baza a tesuturilor organice. il regasim in tesuturile plantelor prin procesul de fotosinteza, in celula existand aproape in aceeasi proportie ca in atmosfera. Carbonul asimilat de plante este preluat, prin consumul acestora de animale si de om. Un proces similar are loc in oceane, aici insa CO₂ este luat de organisme si introdus in schimbul de reactii ce au ca rezultat dizolvarea carbonatilor si bicarbonatilor.

Proportia C₁₄, constanta si permanenta in organismele vii, dupa moartea individului va diminua progresiv in functie de rata specifica a acestui element, care este in general de 1% la 83 de ani. Acest proces va continua pana la epuizarea totala a C₁₄. Comparand concentratia din mostra cu cea a organismului viu, se poate determina varsta fosilei respective

O alta caracteristica a C₁₄ este perioada de injumatatire. Se stie ca dupa 5710 ani ( 40 ani) concentratia sa intr-un esantion de substanta organica s-a redus la jumatate.

Datorita timpului de injumatatire, datarea prin dozajul radiocarbonului nu este aplicabila in prezent mostrelor de varsta mai mare de 50.000 de ani.

Varsta obtinuta prin metoda ¹⁴C se poate exprima astazi in ani B.P. (Before present) si ani B.C. (Before Christ), deci inainte de prezent sau inainte de Hristos. O varsta B.P. se poate transforma in varsta B.C. prin scaderea a 1950 ani si invers, o varsta B.C. se transforma in varsta B.P. prin adaugarea a 1950 ani. Anul 1950 este deci an reper in acest sens.

In vederea operatiei de datare, trebuie sa alegem esantioane necontaminate de carbonul vechi provenit dintr-un depozit de carbonat de calciu, sau de carbonul actual provenit din acizii humusului din sol. Cand este inevitabila alegerea unor probe contaminate in acest mod, se impune tratarea lor speciala in laborator cu alcali (pentru indepartarea acizilor humici) si acizi (pentru inlaturarea carbonatului de calciu).

Materialele care se preteaza cel mai bine la datare cu radiocarbon sunt carbunii de lemn rezultati din activitatea omului preistoric si lemnul bine conservat in conditii speciale. Avantajul lor in raport cu alte materiale organice, cum ar fi turba si pielea, este ca sunt mai greu contaminabile, iar cantitatea necesara datarii este infima - 1 gr carbune de lemn.

Rezultate fiabile ofera, de asemenea, metoda ¹⁴C prin datarea cochiliilor (10 gr material necesar) si a oaselor (50-1000 gr pentru os ars si 100-2000 gr pentru os nears). Posibilitatea datarii oaselor prin ¹⁴C este extrem de importanta pentru preistorie, pentru ca ele reprezinta resturi culinare in multe asezari arheologice. Rezultatele pe astfel de materiale au capatat mai mare amploare dupa ce s-a stabilit ca extragerea colagenului poate sa fie folosita in precizarea mai exacta a varstei.

Resturile organice continute in ceramica si carbonul asociat cu fierul ofera posibilitatea unor rezultate incurajatoare si foarte interesante, dar utilizarea practica necesita eforturi mari de preparare si esantioane mari (cca 500 gr in cazul fierului).

Rezultate foarte bune poate da si continutul organic al sedimentelor, cu conditia sa se evite orice contaminare posibila (asa cum s-au datat formatiunile pingo din imprejurimile localitatii Norfolk - Marea Britanie). In ultima vreme, printre materialele databile cu ¹⁴C au fost incluse si solurile fosile sau paleosolurile. Cantitatea de material necesara pentru o astfel de datare este de 200-1000 gr. Trebuie avut in vedere insa ca un sol fosil a incetat schimbul de materie organica cu atmosfera la sfarsitul etapei calde careia ii apartine sau in timpul careia s-a format, in timp ce evolutia compusilor organici continua acest proces. Varsta estimata pentru un paleosol este deci numai apropiata de cea a substantei organice pe care o contine.

Exactitatea datarii ¹⁴C depinde foarte mult de corectitudinea colectarii si a conservarii mostrei pentru datare. Este cu totul neindicata colectarea probelor de carbune sau os in pungi de hartie sau de plastic. Cel mai nimerit si eficace este impachetarea materialului in folie de staniol sterilizat. Oasele sau carbunele nu trebuie spalate sau curatate prea mult de sediment, evitandu-se pe cat posibil contactul lor cu mediul inconjurator actual.

Datorita unor posibile contaminari, exista o eroare care, pentru mostre de pana la 10.000 de ani variaza intre 50-250 ani, iar pentru cele de pana la 50.000 ani ajung chiar la 2.000 de ani. Pentru a se evita astfel de erori, se impun calibrari in primul rand cu datele dendrocronologice.

Intrucat limita practica a dozajului radiocarbonului este de aproximativ 50.000 de ani, s-a incercat gasirea unor solutii pentru extinderea acestei limite. Hugo de Vries a aratat ca s-ar putea ajunge la 70.000 de ani prin imbogatirea izotopica cu C₁₄, fata de continutul initial al mostrei, intr-o coloana de difuzie termica, intocmai ca in cazul combustibililor nucleari. Tehnica este destul de sensibila la contaminare.

Rezultate incurajatoare in acest sens s-au obtinut la laboratoarele din Groningen (Olanda) si Washington (U.S.A.), unde, printr-un tratament de-a lungul a 4-5 saptamani, s-au castigat cea 15.000 de ani in plus la limita metodei ¹⁴C.

In anul 1977, R. A. Miller a propus o noua formula legata de metoda radiocarbonului. Cu ajutorul unui spectometru de masa se incearca numararea directa a atomilor de radiocarbon, fara sa se mai astepte dezintegrarea lor. Experimental a fost folosita o mostra de carbune de cateva zeci de miligrame, dar s-a ajuns chiar la folosirea unor esantioane de numai un miligram. O separare completa este posibila, dar inlaturarea

totala a contaminarii ramane inca o problema de viitor. Asa de exemplu, un esantion de 100.000 de ani, contaminat cu 10 ppm este intinerit cu 10% si este, prin urmare, datat la 90.000 de ani.

Avantajele acestei metode cronometrice, in comparatie cu cea a dozajului radiocarbonului, consta in reducerea substantiala a greutatii mostrei (sunt suficiente 1-15 mg), iar precizia este deosebita. Daca pentru 5.000 de ani, datati conventional prin ¹⁴C se obtine o eroare de 150 de ani prin asa-zisa metoda a miligeum-ului, propusa de R.A. Miller, aproximatia se reduce la 10 ani.

Limita cronologica a acestei metode noi de numarare a atomilor de C₁₄ pare sa fie teoretic de 100.000 de ani, dar in mod practic s-a ajuns doar la 70.000 ani. Timpul necesar pentru realizarea studiului unei probe este de numai cca 6 minute, dar costul cercetarilor ramane totusi destul de ridicat.

5. Metoda potasiu-argon

Principiul metodei geocronometrica potasiu-argon se bazeaza pe radioactivitatea izotopului 40 de potasiu natural, din care ia nastere calciu 40 prin activitatea P' si argon 40 prin capturarea electronului si activitatea (3⁺.

In anul 1930, C.F.V. Weizsacker emite pentru prima data ipoteza masurarii concentratiei de argon 40 din minerale ca metoda de masurare a varstei acestora. Primele datari vor aparea 20 de ani mai tarziu si sunt datorate lui W. Gentner, care a pus la punct o buna metoda de extractie a argonului. Folosirea metodei potasiu-argon in arheologie si in general in evolutia omului incepe spre anul 1960, cand J.F. Evernden si G.H. Curtis imping primele aparitii ale omului spre un milion de ani.

Metoda este aplicabila pentru ca potasiu se gaseste in cantitate relativ mare in mineralele din scoarta pamantului, in medie de 2,8% (in obsidian aproape 3%). Concentratia sa este redusa gradat pe masura cresterii aportului in argon. Perioada de injumatatire a izotopului atinge l,25xlO⁹ ani (=1.250.000.000 ani). De asemenea, metoda este viabila si datorita detectiei extrem de facile a argonului cu ajutorul spectrometrului de masa.

In functie de posibilitatea de detectie a concentratiilor minime a elementelor K/Ar se pot data materiale si sub varsta de 1 milion de ani. in general, metoda este utilizabila pentru varste cuprinse intre 3,8 si 0,8 milioane ani.

in esenta sa, metoda K/Ar este de sorginte geologica, dar cu o deosebita intrebuintare si pentru siturile arheologice din depozitele vulcanice, in special de varsta pliocena si din Pleistocenul inferior, pentru care metoda este capabila sa furnizeze o scara cronologica, in special pentru evolutia celor mai timpurii hominide.

Esantioanele pentru datare prin aceasta metoda sunt constituite din cateva grame de roca magmatica (mai ales granite) sau lave si alte produse vulcanice care nu au suferit procese de alterare. Pentru evolutia omului, metoda este folositoare in acele situatii in care fosilele umane se gasesc incluse direct in produsele vulcanice sau depozitele arheologice sunt de natura fluvio-lacustra dar sunt prinse intre strate vulcanice, in special cenusa vulcanica consolidata (cinerite).

Succesul metodei K/Ar tine de rata constanta a dezintegrarii radioactive a K₄₀, independenta de mediul fizic sau chimic, de faptul ca, la momentul formarii, in mineral nu exista argon radiogenetic, ci o cantitate de argon in compozitie izotopica similara cu cea a argonului atmosferic, de faptul ca in momentul masurarii raportul K/Ar este rezultatul doar al dezintegrarii radioactive a K₄₀.

O contributie practica a avut metoda K/Ar in datarea lui Homo habilis de la Koobi Fora de pe malul lacului Turkana (Kenia). Varsta obtinuta prin aceasta metoda de 1,82-1,6

milioane ani a fost confirmata prin metoda bazata pe urmele de fisiune (1,86 0,04 milioane ani) si prin metoda ⁴⁰Ar/³⁹Ar (1,88 0,02 milioane ani).

6. Metode de datare bazate pe dezechilibrele radioactive din familia uraniului

Asa cum am vazut, metoda radiocarbonului cu greu depaseste varsta de 60.000 de ani, cu toate tehnicile noi folosite pentru masurarea C₁₄ din mostra datata cu ajutorul acceleratorului. Din aceasta cauza, prin metoda ¹⁴C nu vom putea obtine o imagine reala, completa asupra evenimentelor care s-au derulat in ultimul mare ciclu climatic de circa 120.000 de ani, adica de la ultimul interglaciar pana la limita efectiva de datare prin metoda radiocarbonului. Raman in jur de 50.000 de ani nedatabili prin aceasta metoda. Ca sa nu mai amintim ca intre limita inferioara de datare prin metoda potasiu-argon de circa 800.000 de ani si cea maxima a ¹⁴C, de cel mult 75.000 de ani ramane un spatiu de timp extrem de lung greu reperabil din punct de vedere cronologic. Acest interval poate sa reprezinte domeniul de aplicare al metodei dezechilibrelor din familia uraniului, care in general acopera ultimii 300.000 de ani.

Principiul metodei pleaca de la existenta celor trei izotopi ai uraniului: ²³⁸U care prin dezintegrare radioactiva da nastere la ²³⁴U si ²³⁵U. in structura primara a pamantului se intalnesc ²³⁸U si ²³⁵U, ele fiind considerate radionuclide primitive. Uraniul 235 are o viata mai scurta decat uraniul 238 (7,13 x 10⁸ pentru ²³⁵U si 4,49 x IO⁹ pentru ²³⁸U), raportul dintre acesti izotopi descrescand de-a lungul timpului. in schimb, ²³⁴U, rezultat din ²³⁸U, are perioada foarte scurta in raport cu aceasta -2,48 x 10⁵ ani.

Izotopi ²³⁸U si ²³⁵U, ca urmare a proceselor de dezintegrare specifica, inainte de a ajunge sa formeze izotopi stabili de plumb 206 si respectiv plumb 207, trec printr-o succesiune de elemente chimice diferite, precum protoactinium (Pa), thorium (Th), actinium (Ac), radium (Ra), radon (Rn), polonium (Po), bismuth (Bi). Succesiunea acestor elemente sta in fapt la originea metodei reactiei in lant a uraniului.

in consecinta, elementele care deriva din uraniu vor avea perioade mai scurte si se vor supune unui echilibru radioactiv (echilibru secular). Prin urmare, in procesul datarii se va urmari permanent comparatia intre cantitatea de uraniu si cea finala, de plumb stabil care se acumuleaza in procesul dezintegrarii. Pentru aceasta, se va vorbi la un moment dat de cupluri ²³⁸U/²³⁰Th sau ²³⁵U/²³¹Pa.

Asa de exemplu, ²³⁰Th are o perioada de 75.200, ceea ce inseamna ca, incepand cu aceasta data, intr-un cristal de aragonit cantitatea de ²³⁰Th va fi egala cu jumatate din cea a U si incepand cu 150.400 de ani va fi de 3/4 din cea a uraniului 238.

La fel se procedeaza pentru metoda ²³¹Pa/²³⁵U, numai ca pentru protoactinium perioada de injumatatire este de numai 32.500 ani, ceea ce face posibila datarea unor materiale de pana la 150.000 de ani, pe cand in cazul metodei ^23OTh/²³⁴U se obtin varste de 300.000 de ani.

Domeniile de aplicabilitate ale metodei sunt urmatoarele:

Prin studiul coralilor s-au putut preciza variatiile nivelului marin in ultimii
120.000 de ani. La inceputul acestei varste, deci la inceputul ultimului interglaciar, nivelul
de referinta a fost de +6 m. Din pacate coralii nu se dezvolta decat in marile calde.

Aplicarea metodei la cochiajul marin a permis datari folositoare in arheologie.

Stalagmitele, care sunt formate din carbonati puri si se prezinta sub forma unor
calcare regulate, pot sa fie datate prin ^23OTh/²³⁴U. Cum, printre altele, compozitia izotopica a
oxigenului din carbonatii care formeaza stalagmitele este in functie de temperatura din
mediul inconjurator grotei, s-a reconstituit in Franta o curba continua a variatiilor de
temperatura intre 130.000 si 90.000 de ani.

In arheologie, s-a incercat datarea planseelor stalagmitice care uneori sunt plasate intre diferite locuiri paleolitice. Pentru ca totusi planseele stalagmitice nu prezinta aceeasi puritate chimica ca stalagmitele, datorita aportului de argila, rezultatele sunt inca contradictorii.

Metoda urmelor de fisiune

Fenomenul de fisiune spontana a uraniului 238 a fost observata pentru prima data in anul 1940 de catre K.A. Pertzhak si G.N. Flerov. Uraniul 238 prin fisiune da nastere la doi atomi care vor fi asvarliti violent in directii opuse lasand urme latente de 10-20 i lungime. Acest proces avea sa fie relevat in anul 1962 de catre P.B. Price si R.M. Walker.

Densitatea urmelor de fisiune este in functie de continutul de uraniu in minerale (rocile vulcanice) si de timp. Inseamna ca un mineral inregistreaza o suma de evenimente de fisiune si prin urmare se creeaza un geocronometru potential. Cunoscand concentrarea in uraniu a mineralului initial, se poate calcula varsta esantionului.

Principiul de datare a metodei este urmatorul: cand cristalele sunt incalzite, urmele de fisiune dispar, ceea ce inseamna ca orologiul atomic este repus la zero. Numararea urmelor de fisiune se face dupa realizarea unor lame subtiri cu ajutorul microscopului. Uneori se procedeaza la atacul mostrei cu diferite solutii chimice acide care au rolul de a usura observarea urmelor de fisiune. Asa de exemplu, in cazul obsidianului se produce un atac cu acid fluorhidric in concentrare de 48,5% timp de 60 de secunde la 23 C.

Prin aceasta metoda se pot data toate mineralele care contin ²³⁸U, capabile de a inregistra urmele de fisiune, cum ar fi zirconul, apatitul ca si alte minerale grele. De asemenea, se pot data sticlele vulcanice, cenusele vitroase, perlitul vitros si bineinteles obsidianul.

Rocile de acest fel, gasite in stratele arheologice, devin databile daca ele au suferit un proces de ardere declansat de activitatile umane. Astfel de procese se intampla mai frecvent cu obsidianul prins in vetrele preistorice. De asemenea, vestigiile omului preistoric cuprinse in stratele care sunt prinse intre orizonturi vulcanice fac obiectul de datare prin aceasta metoda. Ne referim mai ales la depozitele plio-pleistocene.

Metoda paleomagnetica

Metoda de datare paleomagnetica se bazeaza pe proprietatea anumitor roci vulcanice sau sedimentare de a se comporta ca busole fosile, adica de a fixa in structura lor directia si sensul campului magnetic al momentului formarii lor. In trecutul geologic s-au produs numeroase schimbari ale sensului campului magnetic. In functie de aceste miscari ale polului magnetic s-au pus in evidenta perioade normale (identice cu actualul) si inverse.

Metoda paleomagnetismului a fost descoperita inca din 1905, cand Brunhes a observat ca o serie de argile din Cantai, de la Pontfarein posedau un magnetism remanent care parea sa fie in sens opus campului magnetic terestru actual.

Printre diferitele minerale care constituie rocile numai un numar redus sunt susceptibile de a inregistra magnetismul remanent si de a conserva o 'memorie' a istoriei magnetice a momentului depunerii lor sau inglobarii intr-o roca vulcanica printr-o orientare specifica in functie de campul magnetic al timpului respectiv. Acestea sunt hematitul (Fe₂O₃), magnetitul (Fe₃O₄), goethitul (FeOOH) si pyrrhotitul, in fapt o sulfura de fier.

In prezent se cunosc mai multe zone de polaritate normala si inversa succedate de la cele mai vechi spre cele mai recente astfel: zona inversa Gilbert (mai mult de 5 milioane ani pana la cca 3,3 milioane ani), zona normala Gauss (intre circa 3,3 milioane ani si 2,5 milioane ani), zona inversa Matuyama (intre 2,5 milioane ani si 730.000 ani) si zona

normala Brunhes (intre 730.000 ani si actual). Evenimentele apar ca date anormale in cadrul zonelor de polaritate, ele putand cuprinde uneori etape scurte de circa 20.000-30 000 de ani In zona de polaritate Gilbert se cunosc evenimentele Nunivak, Cochti si probabil unul mai vechi decat ele; in zona Gauss s-au relevat evenimentele Mammoth si Kaena- in zona de polaritate Matuyama sunt mentionate evenimentele Reunion I si II, Olduvai si Jaramillo iar in zona Brunhes, cum este si firesc, s-au precizat ceva mai multe evenimente - Levantin Jamaica, Blake, Mungo si Laschamp. In stratigrafia cuaternarului si in evolutia omului toarte des invocat apare evenimentul sau episodul Olduvai dintre 1,8 si 1,6 milioane ani (fig.5).

Paleomagnetismul nu este o metoda de datare directa. Nu este posibil de a distinge, numai pe baza paleomagnetismului, un esantion pozitiv sau normal din perioada Brunhes de un altul din zona de polaritate Gauss. Prin urmare, este necesara cuplarea metodei paleomagnetismului cu cea a potasiului-argon sau a urmelor de fisiune.

Unitatile magnetostratigrafice care sunt zone si subzone (evenimente) de polaritate pot fi transpuse intr-o schema cronostratigrafica in cronozone si subcronozone (sau cronoevenimente).

Daca initial paleomagnetismul se determina mai usor doar in rocile eruptive, in prezent acest lucru este realizabil si in roci sedimentare depuse lent. Pe langa argilele sedimentate in mediu lacustru si oceanic, azi se spera mult din datarile paleomagnetice facute in loess.

Prin metoda paleomagnetica s-a precizat ca, in sedimentul de la Vrica, limita plio-pleistocena se situeaza cu circa 3 m deasupra unui subcron de polaritate normala atribuit evenimentului Olduvai, datat la 1,65 milioane ani. Limita Brunhes-Matuyama, datata la 0,73 milioane ani este considerata ca marcheaza limita dintre Pleistocenul inferior si mediu.

in concluzie, chiar daca metoda paleomagnetica nu permite datari directe, ofera largi sanse pentru analogii cronologice dintre secventele sedimentare cuaternare.

9. Metoda arheomagnetica

Metoda arheomagnetica se bazeaza, la randul sau, pe aceleasi fenomene ca si metoda paleomagnetica. Primul dintre ele, de ordin geofizic, consta in variatia campului magnetic terestru (C.M.T.), in diretie si intensitate, de-a lungul timpului, ceea ce confera metodei caracterul evolutiv care sta la baza principiului sau. Al doilea fenomen este de natura fizico-chimica si rezida din proprietatea unor minerale incluse argilelor (hematitul si magnetitul) de a dobandi, atunci cand sunt afectate de un moment termic care depaseste anumite praguri specifice acestor elemente, un magnetism remanent (mai exact termoremanent) notat T.R.M. inseamna ca incalzirea unor argile in asezarile preistorice reprezinta faptul marcant necesar, altfel spus momentul de referinta pentru datarea vestigiilor respective.

Indiscutabil, pionierul acestei metode este Emile Thellier, dar trebuie sa spunem ca alaturi de el, in laboratoarele din Franta a lucrat cu succes romanca I. Bucur, publicand chiar un articol intitulat 'La datation par rarcheomagnetism' in cunoscuta si apreciata revista 'Dossiers de 1'Archeologie'.

Dupa 1934, E.Thellier a prelevat numeroase structuri arheologice nederanjate (cuptoare de ars ceramica, vetre din locuinte preistorice si protoistorice) bine datate prin alte metode si a reconstituit variatiile seculare ale oblicitatii si declinatiei, unghiurile care caracterizeaza orientarea campului magnetic terestru in spatiu si la suprafata pamantului. Toate aceste date i-au permis sa defineasca apoi campul magnetic terestru dintr-un anumit punct.

Etalonari precise au fost facute in Franta, Marea Britanie si S.U.A. in Franta centrul de referinta este Parisul, datele fiind validate in jurul sau pe o raza de 700 km.

Trasaturile campului magnetic terestru in trecut pot sa fie reconstituite gratie proprietatilor magnetice ale anumitor oxizi de fier, precum hematitul si magnetitul. Argilele sunt materialele cele mai importante care intra in constitutia cuptoarelor de ars ceramica, a vetrelor din locuintele omului din timpurile mai mult sau mai putin indepartate. Oxizii de fier ajung in astfel de constructii la 7%.

Magnetismul global al argilei nearse este nul, directiile magnetice ale mineralelor fiind repartizate haotic, fara nici o tendinta de orientare, dovedind ca pozitia lor se datoreste hazardului. La temperaturi suficient de crescute (565C pentru magnetit si 675C pentru

hematit) se naste o agitatie termica in reteaua cristalina, ceea ce va permite oxizilor de fier sa se orienteze dupa directia campului magnetic al momentului respectiv precum acul unei busole. Odata cu racirea cuptorului sau vetrei, directia magnetismului ramane imprimata. in acest fel se creaza un magnetism termoremanent (T.R.M.) coliniar la campul magnetic terestru din zilele noastre. in consecinta, toate argilele incalzite la cel putin 700C sunt susceptibile de a conserva magnetismul termoremanent.

Desigur ca un cuptor ars, o vatra, pentru a fi datate prin metoda arheomagnetica, nu trebuie sa fi suferit nici o deplasare fata de momentul cand s-a produs arderea lor.

Esantionajul materialului pentru datarea arheomagnetica nu este foarte simplu. Blocul de argila arsa este inchis intr-un cub de ipsos. La inceput, esantionul este inconjurat de un cadru rigid antimagnetic si demontabil. Fata sa superioara este calata orizontal cu ajutorul unei nivele cu bula. Pentru reperajul directiei nordului geografic este necesara precizarea directiei soarelului la o anumita ora GMT (cu un teodolit, un echer si umbra unui fir cu plumb) si a nordului magnetic cu o busola foarte precisa. Toate aceste date se inscriu pe fata orizontala a blocului de ipsos.

Pentru viitorul metodei arheomagnetice, este necesar sa se instaleze o adevarata solidaritate stiintifica intre arheolog si analist in vederea precizarii unei strategii exacte a extragerii sistematice a probelor din structurile arse in loc. O proba datata bine printr-o alta metoda poate deveni un reper pentru datarea unor probe viitoare prin metoda arheomagnetica.

Cercetarile din ultima vreme au permis obtinerea unui spor de precizie in anumite situatii datate prin arheomagnetism, erorile fiind reduse uneori la sub 20 de ani.

De asemenea, exista speranta ca, pe langa datarea cuptoarelor si vetrelor, in viitor sa poata fi datate prin arheomagnetism fundurile de vase de ceramica, partile superioare ale amforelor, zgura, stalpii caramidariilor, caramizile, tiglele, mortarul, monedele etc. Aceasta inseamna ca se incearca gasirea mijloacelor tehnice in vederea datarii nu numai a structurilor fixe ci si a celor purtate.

10. Metoda hidratarii obsidianului

Primele incercari de datare prin metoda hidratarii obsidianului s-au facut spre jumatatea secolului nostru cand I. Friedman si R.L. Smith comunicau unele masuratori efectuate pe esantioane din America. Descrierea principiului o face in 1959 D. Clark, care a incercat sa defineasca o lege matematica a evolutiei fenomenului hidratarii obsidianului in functie de timpul scurs.

Obsidianul este o sticla vulcanica, cu structura vitroasa sau hialina, care se formeaza atunci cand lava se raceste in mediu acvatic. Structura vitroasa are consecinte asupra aspectului macroscopic al obsidianului, dintre care cea mai importanta a fost pentru omul preistoric spartura concoidala, cea care conferea utilajului litic calitati deosebite. De asemenea, fractura obsidianului da rupturi si margini extrem de taioase, ceea ce 1-a facut utilizabil in prelucrarea unor unelte specifice, precum racloare, lame retusate, percutoare etc, dar nu de putine ori a fost folosit pentru realizarea pandantivelor, statuetelor etc.

in prezenta apei, stratul superficial al obsidianului se hidrateaza, ingrosandu-se progresiv cu trecerea timpului. Hidratarea stratului superficial poate sa ajunga la 3,5%.

Desigur ca pentru datarea artefactelor din obsidian sunt luate in studiu fracturile de origine umana. Asa de exemplu retusele unei unelte sau arme din obsidian sunt un fapt semnificativ pentru datare, ca si fasonarea unei suprafete pentru obtinerea unui pandantiv sau statueta.

Trebuie sa mentionam ca hidratarea obsidianului nu are nimic comun cu patina care rezulta din procese chimice sau de descompunere sub influenta directa a mediului

inconjurator. Hidratarea este pentru obsidian un fenomen singular, pentru ca acest proces nu il vom intalni la alte roci bogate in silice, precum silexul, cuartul, jaspul etc.

Principiul metodei are in vedere faptul ca grosimea stratului hidratat depinde de temperatura mediului in care a zacut artefactul si compozitia chimica a obsidianului, dar nu este influentata de cantitatea de apa din mediul inconjurator. Din pacate, un punct slab al metodei ramane tocmai precizarea temperaturii reale in care a fost conservat esantionul datat de-a lungul timpului. Aceasta temperatura desigur ca a variat diurn, sezonier si secular, uneori foarte mult si nu a ramas independenta fata de adancime. Chiar daca in mod general se considera ca temperatura creste cu 2^o C la un metru adancime, nu putem omite necesitatea stabilirii grosimii stratului care a variat cu timpul, creind un decalaj cronologic deloc neglijabil.

Metoda hidratarii obsidianului ramane totusi foarte putin costisitoare, iar prepararea materialului este destul de simpla. Utilizarea sa este foarte eficace pentru interpolari, pentru ordonarea unor utilaje pe strate culturale, atunci cand s-au produs remanieri sau deranjari ale stratigrafiei, in precizarea utilajelor refolosite in etapele ulterioare, in masura in care sau incercat reamenajari prin retuse si fracturi ale pieselor initiale etc. Au fost determinate uneori pentru anumite obiecte 'doua sau trei varste', mai ales pentru utilaje din obsidian la populatiile precolumbiene din California si Mexic.

Realizarea practica a datarii se bazeaza pe masurarea grosimii stratului hidratat, care este raportata la o scara de timp, stabilita fie cu ajutorul unor evenimente istorice cunoscute, fie prin datarea materialelor din stratul respectiv prin alte metode. S-au obtinut astfel curbe de etalonare pentru diverse tipuri de obsidian.

Asa de exemplu, se stie ca sfarsitul civilizatiei aztece, ca urmare a cuceririi spaniole, s-a produs la Chiconaulta in 1518. S-a observat ca toate obiectele de obsidian provenind de la aceasta civilizatie prezinta grosimea minima a stratului hidratat de 2,7 ),. Prin interpolare s-a ajuns sa se stabileasca o constanta de difuziune de 11,45 u² /1000 de ani pentru obsidianul verde riolitic. Ulterior, s-a relevat ca pentru obsidianul riolitic gri constanta de difuziune este de numai 4,5 i~ /1000 de ani.

Datorita abundentei utilajului pe obsidian mai ales la culturile precolumbiene, metoda hidratarii obsidianului isi gaseste o aplicare larga in America de Nord si Centrala. in ultima vreme insa, aceasta metoda este aplicata cu succes si pe utilajul preistoric din obsidian din regiunea mediteraneeana si din Orientul Mijlociu.

11. Metoda termoluminescentei (T.L.)

Se pare ca fenomenul de termoluminescenta a fost cunoscut de multa vreme, inca din sec. XVII. in 1663, Sir Boyle observa o raza slaba de lumina, atunci cand intr-un mediu obscur era incalzit un diamant. Acest fenomen poate fi considerat grosso-modo ceea ce se cunoste azi sub termenul de termoluminescenta.

Abia in sec. XX, lumina emisa de minerale prin incalzire avea sa fie pusa pe seama iradiatiei pe care acestea au suferit-o. Printre cele mai cunoscute minerale termoluminiscente sunt cuartul, feldspatul, argila, silexul etc.

Azi, sub numele de termoluminiscenta se intelege lumina emisa de anumite minerale cristaline fosforescente prin cresterea temperaturii. Termenul de luminescenta este legat deci de lumina emisa, iar cel de termo rezulta din eliberarea energiei acumulate intr-un obiect prin incalzire. in fapt, metoda se bazeaza in primul rand pe un fenomen de fizica cristalina, in al doilea rand pe radioactivitate. Energia inmagazinata in minerale rezulta din mutatiile naturale ale elementelor radioactive precum uraniul 238, thorium 232 si potasiul

in procesul de datare, importanta este excitatia provocata de radiatiile alfa, beta si gama, pentru ca rolul caldurii nu este decat acela al unui declansator al fenomenului de restituire a energiei luminoase, precum face un detonator pentru explozie.

Atunci cand radiatiile alfa, beta si gama trec prin minerale se formeaza asa zisele capcane sau curse. Mineralele respective pierd astfel o parte din energia lor si dau nastere la ionizari prin desprinderea electronilor de atomii parinti. Cei mai multi din acesti electroni se recombina imediat, dar o parte dintre ei sunt captati in astfel de curse care exista in cristale. Acesti electroni pot ramane blocati in aceste capcane mai mult de un milion de ani, pana ce o sursa de temperatura, suficient de mare (300-500 C) ii va elibera.

Momentul initial, zero, de datare corespunde, de exemplu, pentru ceramica momentului arderii sale, pentru un galet ars momentul arderii sale intr-o vatra preistorica. Acum se vor goli capcanele de electronii captivi. Din acel moment esantionul va acumula progresiv electroni, proportional cu varsta ceramicii sau galetului si cu amplitudinea mineralelor de a capta electroni si in functie de radiatia radioactiva locala.

Ideea termoluminescentei ca metoda de datare apartine din 1953 lui F. Daniel de la Universitatea din Wisconsin (U.S.A.), dar cel care a dezvoltat-o si aplicat-o efectiv a fost Martin Aitken de la Oxford (Anglia). Cercetarile prin termoluminescenta aveau sa capete o mare extindere si in Franta, unde se cunosc laboratoarele Gif/Yvette, Rennes si Clermont-Ferrant.

Pentru calcularea varstei prin termoluminescenta, este necesara cunoasterea dozei anuale (Da) depusa prin radiatii in mineral. Varsta esantionului este egala cu doza arheologica (DA)/doza anuala (Da).

Datarea prin termoluminescenta si-a gasit o larga aplicabilitate, aducand contributii esentiale din punct de vedere cronometric in acele strate in care lipsesc resturile organice pentru a fi datate prin ¹⁴C. Mai mult decat pentru oricare alte materiale, T.L. a fost intrebuintata pentru datarea ceramicii. Nu rareori au fost analizate cuptoarele de ars ceramica, de topit minereuri, materialele de constructie (caramizi, tigle, structuri de pereti incendiati), pietrele din vetre, diverse topoare din metalurgia preistorica, scurgerile vulcanice, operele de arta din pamant ars etc.

Limita cronologica inferioara de aplicare a T.L. este teoretic de circa 200.000 de ani, dar la Universitatea din Bordeax, Max Schvoerer a obtinut pentru un esantion de obsidian de la Afar varsta de 550.000 de ani. In mod curent datarile T.L. merg cu o mare marja de siguranta pana la 40.000 de ani. Asa de exemplu, la Doini Vestolnice s-au datat celebrele figurine din pamant ars din Paleoliticul superior, pentru care s-a obtinut varsta de 33.000 de ani.

Totusi, posibilitatile tehnice ale metodei T.L. sunt o mare speranta in viitor, in sensul ca datarile rezultate vor acoperi acel hiatus de date cronometrice situat intre cea 60.000 de ani (oferiti de ¹⁴C) si 800.000 de ani (prin metoda potasiu-argon). Astfel, au fost datate un micro-granit cu biotit provenind dintr-o vatra paleolitica din Riss la 130.000 de ani, iar doua silexuri arse din stratul atribuit Paleoliticului inferior de la Terra Amata (Franta) au furnizat varsta de 230.000 40.000 B.P.

Mai multe gresii arse gasite in strate magdaleniene au fost datate intre 12.000 si 15.000 B.P. S-a observat cu aceasta ocazie ca ele sunt datate cu 10% mai recent decat prin metoda ¹⁴C. S-a tras astfel concluzia ca la varste superiore, de peste 100.000 de ani, metoda T.L. necesita o corectie.

Prin metoda T.L. se pot data o serie de produse metalurgice. Asa de exemplu tiparele de argila folosite la turnarea unor obiecte de bronz, zgura rezultata din topirea minereurilor. Importante contributii si-a adus insa T.L. la autentificarea unor obiecte de arta din pamant ars, stiut fiind ca asupra multora din ele s-au facut copii si falsuri.

Pietrele arse, asa cum am spus, pot servi ca meterial de datare prin T.L. Nu toate rocile sunt insa compatibile cu aceasta metoda. Cele mai nimerite sunt rocile care contin cuart (cuartite, gresii, granite) ajunse sa fie arse prin utilizarea lor la constructia vetrelor preistorice. Silexul, care bineinteles nu era folosit la semenea amenajari, a fost adesea ars, ca si obsidianul, pentru ameliorarea proprietatilor lor mecanice in vederea realizarii utilajului litic specific. Spre deosebire de silex, jaspurile arse nu sunt medii bune de datare prin T.L., datorita slabei lor sensibilitati la radiatii, care are drept consecinta o emisie termoluminescenta greu de inregistrat. La fel pentru calcare nu s-au reusit rezultate care sa poata sa fie luate in seama, pentru ca detin o importanta cantitate de lumina parazita.

Un fapt extrem de important il constituie acela ca, independent de datarea oferita de T.L., s-a putut indica temperatura la care au fost supuse mostrele respective in perioada preistorica. Asa de exemplu, gresiile magdaleniene de la Etiolle, Marsangy, Pincevent au fost arse la 400-500C.

A.G. Wintle si D.J. Huntley au aratat ca particulele fine transportate prin vant sau apa, expuse la lumina soarelui pierd termoluminescenta lor si nu o recapata, sub efectul iradiatiei naturale, decat incepand cu momentul depunerii lor. Aceasta inseamna ca depozitele eoliene acumulate in oceane sau sub forma loessului si dunelor sunt susceptibile la datare prin T.L. Desigur ca este lesne sa ne imaginam impactul pe care il pot avea astfel de datari asupra precizarii unor procese si fenomene in perioadele glaciare, cand deflatia a fost foarte intensa.

Din punct de vedere practic, cercetatorul care va efectua esantionajul unei probe destinate studiului prin termoluminescenta trebuie sa tina seama de cateva precautii: sa noteze concentrarea in apa a stratului respectiv, sa ia masuri de dozare a mediului, sa fereasca mostra de lumina puternica care poate sa influenteze termoluminescenta potentiala a probei.

12. Metoda Rezonanta paramagnetica electronica (R.P.E.)

Metoda Rezonanta paramagnetica electronica (R.P.E.) mai este cunoscuta, in mediile limbii engleze, sub numele de Electron Spin Resonance (E.S.R.).

Descoperirea acestei metode este atribuita lui Eduard Zeller si se considera ca pleaca de la acelasi principiu cu metoda termoluminescentei (T.L.).

Daca in termoluminescenta se evalueaza cantitatea de electroni prin cantitatea de lumina emisa, dupa ce acestia au fost evacuati prin temperatura, in cazul metodei R.P.E. aceasta cantitate va fi identificata prin masurarea nivelului energiei electronilor acumulati.

Principiul metodei R.P.E. se bazeaza pe faptul ca electronii invartindu-se creeaza un camp magnetic, iar pentru ca electronii sunt asociati in perechi, ei constituie un element neutru. Atunci cand o radiatie asvarle un elecron, apare un camp magnetic. Astfel, atomul care a pierdut un electron va deveni un centru de deficienta, cel care a castigat un electron un centru de exces.

in acest fel, esantionului cercetat, daca este plasat intr-un camp magnetic cunoscut, i se poate pune in evidenta, cu ajutorul unei unde electromagnetice apropiate, cantitatea de electroni modificati, dupa punerea in loc a esantionului.

in mod practic, pentru a se ajunge la datarea mostrei respective, este necesara identificarea dozei anuale de iradiatii si a dozei arheologice prin masurarea inaltimii semnalului curbei rezonantei paramagnetice.

Altfel spus, principiul metodei poate sa fie explicat prin proprietatea radiatiilor naturale (electroni, fotoni y si x, ca si particule a emise mai cu seama de uraniu si derivatele sale continute intr-o mostra) de a produce centrii paramagnetici electronici al caror moment

magnetic, datorat la spinul lor poate sa fie detectat prin spectrometrie R.P.E. Se inregistreaza deci un semnal proportional cu numarul de spini continuti in esantion.

Spinul este proprietatea electronului de a se invarti in jurul axei sale intr-un sens sau altul. Ca o consecinta a rotatiei si a faptului ca au sarcini electrice, electronii poseda momente magnetice, numite spin. Aceasta inseamna ca ei se orienteaza intr-un camp magnetic in acelasi sens cu campul sau in sens opus acestuia.

Daca E. Zeller a datat un prim apatit uranifer din Mexic in 1966, abia dupa aproape 10 ani avea sa fie datat calcitul din stalagmite si oseminte de catre M. Ikeya.

Apatitul, continut in oseminte, datat prin metoda R.P.E., poate acoperi un larg diapazon cronologic, mergand de la circa 10.000 de ani la mai multe milioane de ani. Un excelent mediu de datare prin R.P.E. s-a dovedit a fi emailul dentar, pentru ca, daca tesutul osos al unui ierbivor contine in medie 30% apatit, in emailul dentar el ajunge la aproape

in consecinta, datarile prin R.P.E. par a acoperi un amplu spectru cronologic din preistorie, fiind mai cu seama foarte importante pentru osemintele din stratele paleolitice. Materialele cele mai favorabile datarii, pe langa apatitul din partile dense ale osemintelor si dintilor, sunt calcitul natural din diverse speleoteme, travertine si corali. Emailul vertebratelor fosile ale animalelor continentale, ca si bula timpanica a vertebratelor marine fosile sunt medii favorabile, in care uraniul este inclus uneori din abundenta (de 1 la 100 ppm), in comparatie cu calcitul natural, unde se intalneste in cantitati mult scazute (0,1 la 1 ppm). Din aceasta cauza, limita metodei R.P.E. pentru calcit pare a fi un milion de ani, pe cand pe apatitul din oseminte se ajunge la datari de pana la 5 milioane de ani.

13. Racemizarea amino-acizilor

Se cunoaste de multa vreme existenta materiei organice in materialele fosile de varsta uneori impresionanata. In deceniul al Vl-lea al secolui nostru P.H.Abelson a demonstrat prezenta amino-acizilor in diferite fosile, sugerand chiar ca viteza de degradare a proteinelor ar putea deveni o metoda de datare.

Din pacate, aceasta posibilitate teoretica de datare s-a amanat pentru ca s-a constatat ca influenta conditiilor de conservare este mult mai importanta decat cea a varstei materialului ce urmeaza a fi studiat. S-a ajuns la concluzia ca numai o reactie de degradare relativ lenta care sa ramana putin sensibila la conditiile mediului chimic poate sa fie utilizata in geocronologie. Era cazul reactiei de racemizare a amino-acizilor.

Principiul metodei rezulta din faptul ca amino-acizii pot prezenta asimetrie in structura lor. Atunci cand sunt de origine organica (vegetala sau animala) vor prezenta o asimetrie totala la stanga si vor polariza lumina in aceasta parte. in acest caz vom vorbi de molecule levogire. Din contra, cand sunt de origine minerala vor fi formate din molecule levogire si destrogire si vor polariza lumina la dreapta. Starea de echilibru este cea spre care tinde materia animala sau vegetala fosilizata. Aceasta inseamna ca, dupa moartea animalului, un anumit numar de molecule vor deveni dextrogire, pana la atingerea unui echilibru, care reprezinta starea de racemizare sau de amestec. Transformarile acestea depind in principal de timp, dar si de o serie de alti factori. Prin urmare, tinand cont de o serie de parametrii si factori perturbatori, masurarea raportului dintre moleculele levogire si dextrogire va permite calcularea varstei de fosilizare a esantionului.

Nu trebuie omis faptul ca fiecare amino-acid are un ritm propriu de racemizare. Acidul aspartic, care are o viteza de racemizare destul de rapida a fost utilizat pentru datare prin aceasta metoda.

Toate reactiile respective depind de factori diversi, analiza compozitiei in amino-acizi a unui material nu va permite calcularea varstei sale. In schimb, studiul racenizarii unuia sau mai multor amino-acizi existenti intr-o mostra da posibilitatea calcularii varstei.

Racemizarea, fiind o reactie chimica, ramane totusi dependenta de o serie de factori: temperatura, prezenta apei si valoarea Ph. Cresterea temperaturii are ca rezultat intensificarea vitezei de racemizare. Este necesara o evaluare precisa si cat se poate de exacta a temperaturii pentru extrapolarea unei constante a vitezei de racemizare. O eroare de un grad in aprecierea temperaturii atrage o eroare de 20% in precizarea acestei constante. in situatia in care pentru fosilele dintr-un depozit nu se poate preciza temperatura, singura solutie este de a incerca obtinerea unei calibrari printr-o alta metoda, cum ar fi de exemplu ¹⁴C.

Se afirma ca pentru depozitele care au suferit fluctuatii de temperatura interglaciare si glaciare, temperatura medie a zacamantului nu ar fi foarte dificil de definit. De asemenea, sedimentele marine au inregistrat variatii de temperatura in fundul oceanelor de numai 23C, iar sedimentele holocene sunt calculate in functie de temperatura actuala.

Privind influenta apei asupra posibilitatilor de datare prin metoda amino-acizilor, s-a stabilit rolul ei foarte important. Hidroliza, racemizarea si levigarea afecteaza proteinele si amino-acizii. Nu incape indoiala ca racemizarea amino-acizilor liberi sau legati sub forma de proteine necesita prezenta apei. Este cunoscut ca oasele fosile includ in compozitia lor suficienta apa (5-10%) pentru a facilita recemizarea. Atunci cand oasele sunt uscate la peste 100C, racemizarea scade profund, pentru ca la 157C sa inceteze practic complet.

Prezenta apei antreneaza insa si hidroliza proteinelor, ceea ce are ca rezultat o anumita cantitate de amino-acizi liberi. Deoarece viteza de racenizare este mai mare la amino-acizii liberi fata de cei legati, amino-acizii liberi pot sa fie antrenati in afara esantionului si vor fi levigati de excesul de apa in care zace mostra. In consecinta, se modifica procentul global al racemizarii.

in privinta Ph, s-a stabilit ca la o valoare a sa intre 5-8 si o temperatura de 25C recemizarea este independenta de valoarea Ph.

Metoda racemizarii amino-acizilor este cel mai adesea intrebuintata pentru datarea oaselor fosile. Matricea carbonatata sau apatitul din os protejeaza colagenul de variatiile Ph si umiditatea mediului inconjurator. Pentru datare sunt suficiente doar cateva grame de os. Prin datarea oaselor au fost obtinute varste intre 400 si 110.000 de ani. Au fost datate, de exemplu, scheletele paleo-indienilor din California, ajungandu-se la concluzia ca omul era prezent pe acest continent in jurul anului 50.000.

Sedimentele marine au fost, de asemenea, datate cu ajutorul acestei metode, amino-acizii crescand procentual in astfel de depozite odata cu adancimea coloanei sedimentare. Amino-acizii din sedimentele marine provin din descompunerea organismelor vii sau fragmentele de diverse cochilii.

Datari prin racemizarea amino-acizilor s-au incercat, cu rezultate promitatoare, pe coprolite si pe carbunele de lemn din asezarile preistorice. Pentru geologie sunt de retinut posibilitatile de stabilire a varstei unor formatiuni de precipitatie chimica, precum aragonitul, oolitele, fosforitele.

in concluzie, metoda racemizarii amino-acizilor isi gaseste largi posibilitati de aplicare in paleontologie, preistorie si protoistorie. Marele avantaj al metodei, fata de alte metode de datare consta din utilizarea unei foarte mici cantitati de material, in jur de 25 grame pentru sediment si 10 grame pentru os, aspect extrem de important pentru mostrele rare.

14. Tephrocronologia

Produsele vulcanice sunt de doua feluri: scurgeri de lava si depozite piroclastice sau tephra.

Tephra cuprinde atat fragmentele vulcanice de marimi diferite, de la dimensiuni plurimetrice la micrometrice, cat si amestecurile dense de solide fine, lichide si gaze asvarlite cu mare viteza (peste 100 km/h). Depunerea lor in strate continui, la distante uneori impresionante (cum este cazul cenusei vulcanice), reprezinta repere stratigrafice (sau tephrostratigrafice) care pot sa fie datate cu precizie printr-o serie de metode fizico-chimice. Avandu-se in vedere ca cenusele vulcanice au uneori extensiune planetara (au fost intalnite chiar in forajele oceanice sub forma unui strat continuu), datarea lor se constituie intr-o metoda de sine statatoare numita tephrocronologia.

Produsele tephra degajate de Santorin au fost intalnite in carotele din Mediterana orientala. Dupa doua eruptii puternice datate la 30.000 si 18.000 B.P., vulcanul Santorin va constitui o insula (Stronghyli sau probabil Atlantida), leagan ulterior al civilizatiei minoice. in anul 1400 B.C. va avea loc o eruptie catastrofala ce va afunda insula care era amplasata pe o caldeira de peste 80 km². Atunci, circa 30 km³ de tephra au fost dispersati pana la 600 km la est de vulcan. O alta eruptie, a vulcanului Toba din Sumatra, in urma cu 75.000 de ani, a acoperit o suprafata de circa 20.000 km² din Oceanul Indian.

Cenusele vulcanice se intalnesc si in ghetarii din Antarctica sau din Oceanul Arctic. De exemplu, cenusele emise in martie 1982 de vucanul El Chichon din Mexic au atins destul de repede Groenlanda, in luna iunie a aceluiasi an, deci aproape instantaneu pe scara geologica.

Desigur problema eruptiilor vulcanice trebuie privita, in context preistoric sau arheologic, nu numai ca posibila forma de datare a produselor respective sau a unor strate, ci si in sensul influentei unor astfel de fenomene asupra mediului populatiilor umane, vegetale sau animale din imediata apropiere a vulcanilor respectivi si aceasta cu atat mai mult cu cat aceste procese pot sa fie fixate cu precizie in timp.

15. Teoria lui Milankovici

Daca acceptam ca glaciatiunile au fost determinate sau cel putin puternic influentate de cauze cosmice, trebuie sa luam in considerare un fapt de necontestat ca radiatia solara a suferit schimbari in intensitate intr-un punct dat. Aceste inegalitati sau perturbatii au uneori periodicitati de mii de ani si depind de o seire de factori, precum oblicitatea eclipticii, excentricitatea orbitei etc. M. Milankovici a luat in calcul trei cicluri de durata inegala: ciclu de inclinare a axei pamantului (cea 40.000 de ani), dupa care vara din emisfera nordica debuteaza la afeliu, atunci cand distanta Soare-Pamant este maxima, ciclul excentricitatii orbitei (cea 100.000 de ani) care influenteaza durata anotimpurilor si contrastele lor, fiind un element decisiv din punct de vedere climatic si ciclu de precesiune a echinoctilor (miscare lenta de la est spre vest a punctelor de echinoctiu ale pamantului, care determina revenirea anotimpurilor inaintea indeplinirii revolutiei aparente a Soarelui), de circa 20.000 de ani. in acest fel, analizad combinarea efectelor celor trei cicluri, Milankovici, a stabilit la cererea marelui climatolog W. Koppen, o curba teoretica a evoiutiei solare din ultimul milion de ani numita tabelul lui Milankovici pe intervale de 5.000 de ani.

Datele numerice obtinute au fost reprezentate grafic, ceea ce a permis in final transformarea unitatilor canonice (obtinute din ecuatile folosite in calcularea radiatie

primite, substituind 1 pentru valoarea constantei solare si 100.000 pentru anul sideral = 526.000 minute) in grade de temperatura (pentru transformarea unitatilor canonice in grame calorii s-a avut in vedere ca 1946 grame calorii / cm² / minut = constanta solara).

Formulele propuse de Milankovici au mers pana acolo incat au reusit sa coreleze schimbarile radiatiei cu miscarile liniei zapezii. El a precizat, de asemenea, ca temperatura scade cu 1C pentru fiecare 150 de metri de altitudine in timpul anotimpului cald.

Scaderea radiatiei din timpul verii a avut ca efect reducerea topirii ghetii si coborarea treptata a liniei zapezilor vesnice, prin pastrarea ghetarilor existenti care influentau, la randul lor, microclimatul si contribuiau la accentuarea frigului.

in regiunile montane cantitatea de precipitatii crestea pana la o anumita altitudine, dupa care incepea sa scada. Totodata precipitatiile sub forma de zapada se intensificau la altitudini ridicate. Deci se putea deosebi un nivel maxim al precipitatiilor sub forma de ploaie, de un altul, aflat deasupra, sub forma de zapada (in Alpi este la 1200-1650 m si respectiv 2400 m). in Muntii Alpi linia zapezilor este cu cca 600 m deasupra nivelului caderii maxime de zapada.

Daca temperatura in anotimpul de vara descreste, iar cea din anotimpul de iarna ramane neschimbata, limita zapezii va cobora. La o scadere de 3,3C, linia zapezii va ajunge la nivelul caderii maxime de zapada si deci cantitatea de zapada inglobata in ghetari va sporii mult. De asemenea, aportul de gheata este mult marit in timpul iernilor blande, 75% din ninsori producandu-se la temperatura intre +4 si -4C.

Initial curba de insolatie estivala a fost calculata de Milankovici pentru latitudinea nordica de 65, iar ulterior si pentru 60 si 55 latitudine nordica.

Dupa Milankovici maximul wurmian s-a produs la 70.000 de ani, cand radiatia calorica primita atunci la 65 a fost echivalata cu cea primita azi la 72, adica cu 850 km mai la nord.

M. Milankovici avea sa extinda calculele sale si pentru latitudinile de 15, 45 si 75 din emisfera nordica.

Teoria sa a fost emisa in mai multe reprize - 1920, 1930, 1941 - fiind imbratisata de Penk si Bruckner si chiar de Koppen si cum am mai spus, de Wegener. Azi este mult dezvoltata mai cu seama la Universitatea Louvain la Neuve de catre A.L. Berger unde i s-a adus un plus de precizie si accesbilitate.

16. Stratigrafia izotopica ¹⁸O/¹⁶O

Precursorul metodei izotopice a oxigenului este considerat C. Emiliani, incepand din anul 1955, cand a propus chiar numerotarea stadiilor izotopice recunoscute in carotele din Caraibe si nordul Oceanului Atlantic.

Principiul stratigrafiei izotopice pleaca de la un eveniment izotopic care corespunde unei modificari geochimice din ocean, cu conditia respectarii catorva factori esentiali:

puterea de generalizare la scara globului, mai exact in toate oceanele planetei;

evenimentul izotopic sa fie de scurta durata;

posibilitatea de a fi circumscris intr-o scara a timpului fara ambiguitate (exemplu
scara paleomagnetica, biostratigrafica etc).

Variatia raportului ¹⁸O/¹⁶O din foraminiferele culese din carotele extrase din sedimentele marine reflecta in general variatiile volumului calotelor glaciare.

Un fapt esential rezulta din aceea ca efectul izotopic obtinut din acumularea foraminiferrelor este universal si in plus este de scurta durata, fiind databil pe curbele izotopice.

Fig. 6 - Etapele climatice din Pleistocen inregistrate prin variatiile 8 ¹⁸O din foraminifere in forajele adanci DSDP, 552A (B) si in carota profunda V₂₈.₂₃₉ din Pacific (C). Schema corelata arata ansamblul variatiilor pe 3,5 milioane ani. Sagetile indica etape importante de 2,4 milioane ani si 0,8 milioane ani. in stanga (A), in dreapta (D), scara paleomagnetica: B-Bruhnes, J-Jaramillio, O-Olduvai, R-Reunion, M-Matuyama, G-Gauss, K-Kaena, G-Gilbert (dupa C. Vergnaud-Grazini, 1987)

Critica metodei are in vedere timpul de amestec relativ lent al apelor oceanice, viteza variabila de sedimentare intre o regiune si alta, bioturbatiile, precizia esantionajului etc.

Totusi, raportul ¹⁸O/¹⁶O din carbonatii depusi in Cuaternar este suficient de bine datat si reprezinta un real sprijin in stratigrafia acestei perioade (fig. 6)

in stratigrafia izotopica, in ultima vreme, se vorbeste si de izotopii ¹³C/¹²C, fara ca aceasta metoda sa ajunga la datari de finete.

Caracterul universal al rezultateloor obtinute a fost verificat in diverse carote din toate oceanele, compozitia izotopica a oxigenului din foraminifere fiind identica in a demonstra schimbari similare ale volumului ghetarilor.

in prezent, s-a ajuns la corelarea datelor obtinute din carote extrase din diverse bazine marine si oceanice in vederea conturarii unei imagini globale a datelor si detaliilor privind variatiile climatice, mergadu-se la variatii de ordinul catorva mii de ani (se are in vedere si timpul necesar de amestec oceanic de circa 1.000 de ani, ca limitator al precizilor cronostratigrafice ale metodei). in acest fel s-a obtinut o curba izotopica a oxigenului extrem de pertinenta pentru ultimii 300.000 de ani, dar date interesante exista si pentru varste mai mari. Astfel, conform metodei izotopice a oxigenului data de 0,8 milioane ani corespunde unei schimbari climatice importante. Pleistocenul superior este definit de un ciclu glaciar-interglaciar de durata de circa 100.000 de ani si de o amplitudine deosebita. Curba izotopica a Pleistocenului superior este exprimata de stadiile izotopice 2, 3 si 4, ceea ce ar echivala cu trei stadii glaciare (fig. 7) si stadiul 5 specific mai ales eemianului.

17. Granulometria si morfoscopia pietrei

Sedimentele cuaternare au o origine diversa din punct de vedere calitativ si cantitativ. Cunoasterea naturii lor, a modului de formare, evolutie si depunere depind de o serie de factori care se impart in trei grupe: mediul geologic, climatul si omul.

a. Mediul geologic este de importanta majora prin rolul substratului mai cu seama
in depozitele de pestera si adaposturile sub stanca.

b. Climatul. In perioadele reci se produc mai multe fenomene, cum ar fi gelifractia,
solifluxiunea, disolutia, eroziunea, aportul eolian etc; in perioadele calde sau temperate au
loc procese precum alterarea, formarea planseelor stalagmitice si solurilor cu cruste
calcaroase superficiale, dizolvarea calcarelor.

c. Omul. Influenta omului, chiar daca la prima vedere nu o banuim, in asezarile
arheologice este esentiala, mai cu seama in cele din pestera si adaposturile sub stanca. Omul
poate influenta sedimentarea prin insasi amenajarea locuirii sale sub forma unor cabane sau
corturi, introducerea in aceste locuri a diverselor materiale (carbuni, piei), a pietrelor pentru
anumite amenajari de pavaje, a crengilor, a materialului litic intrebuintat in debitaj (silex,
cuartit etc), prin intretinerea focului, a introducerii in procesul de sedimentare a resturilor
sale culinare.

Granulometria permite cunoasterea frecventei cu care participa grauncioarele intr-un depozit sedimentar, in functie de dimensiunile lor.

Consideratiile de ordin stratigrafie pornesc desigur de la observatiile directe din teren care vor reprezenta baza cercetarilor de laborator. Astfel, se vor delimita nivelele observate si vor fi transpuse pe hartie milimetrica, mentionandu-se limitele lor, textura, structura, culoarea sedimentului, dupa Munsel Soil Color, se mentioneaza lentilele din alte sedimente, vetrele, pavajele de pietre etc.

Esantionajul reprezinta o operatiune foarte importanta pentru viitorul studiu de laborator. in asezarile arheologice el se efectueaza de responsabilul de sapatura sau de geolog prin prelevarea mostrelor din fiecarte strat, inclusiv din cele mai subtiri sau lenticulare. Daca este posibil, proba va fi colectata in agregate si cand este necesar cu mentionarea orientarii in strat a blocului care constituie proba respectiva. Cantitatea materialului din fiecare esantion este in functie de natura analizei si a sedimentului din strat. Se vor alege pentru prelevare acele zone din profil care sunt cele mai caracteristice si nederanjate de factorii perturbatori ai procesului de sedimentare. Proba trebuie astfel extrasa incat sa existe o evaluare reala a fractiunii grosiere in raport cu cea fina in cadrul analizei de laborator.

Pe teren se face separarea fractiunii grosiere de cea fina cu ajutorul unei site cu ochiurile de 2 mm. Prin cantarire se face un prim raport procentual intre aceste doua mari grupe: fractiunea fina si grosiera (tab. 1).

Urmeaza apoi diferentierile pe categorii dimensionale si definirea fractiunilor din cadrul acestor doua mari grupe. Pentru aceasta fractiunea fina va intra in studiul de laborator unde se vor separa nisipurile grosiere, fine, luturile si argilele. Fractiunea grosiera se va diferentia printr-un sistem de site si masuratori specifice.

in final se va face procentajul in fuctie de greutate si numar, dupa care se va reprezenta grafic. Graficul va cuprinde pe ordonata diferitele strate, niveluri si orizonturi, iar pe abscisa procentele cumulate de fiecare fractiune. Rezultatele obtinute dau o imagine a compozitiei granulometrice si implicit asupra proceselor care au determinat sedimentarea depozitului.

Prezenta, raritatea sau absenta unei categorii granulometrice permite estimarea intensitatii unui anumit tip de climat si agent de transport al materialului. De exemplu,

prezenta pietrisurilor poate sa fie legata de o faza climatica riguroasa, cu procese de gelifractie majore. Din contra, existenta in cantitati mari a fractiunii fine poate reprezenta un argument in favoarea fenomenelor eoliene.

Tabelul 1 - Proportia relativa a diferitelor fractiuni.

Dupa separarea pietrelor, sunt reluate cele intre 3-10 cm si introduse in studiul morfoscopic, impartindu-se dupa forma lor in cinci categorii:

a)          poliedre: pietrisuri sferice sau aproape sferice;

b)         prisme: pietrisuri prismatice, cilindrice si aproape cilindrice;

c)          plachete groase: pietrisuri cu doua fete paralele si cu cea mai mare grosime
superioara cu un sfert latimii maxime;

d)         plachete subtiri: pietrisuri cu doua fete paralele si cu cea mai mare grosime
inferioara cu un sfert latimii maxime;

e)          plachete gelive: pietrisuri in plachete, foarte subtiri, cu una din margini ascutite
care s-ar datora ruperii prin inghet-dezghet.

Toate aceste forme au semnificatia lor climatica pentru momentul cand au fost depuse in sedimentul sau depozitul studiat.

De asemenea, vom observa ca unele pietre prezinta un grad mai ridicat sau mai slab de coroziune ca urmare a intensitatii unui anumit agent. La fel, se vorbeste de un indice de tocire si porozitate cu semnificatii climatice.

Studiul morfoscopic urmareste punerea in evidenta a formei grauncioarelor (mai ales cele de cuart), starea de uzura a grauncioarelor (tocirea, rotunjirea), starea suprafetei (lucioasa, ciupita, mata) care caracterizeaza natura transportului (eolian, fluviatil, marin), ca si procesele de pedogeneza.

Granulometria si construirea diagramelor cumulative trebuie realizata atat pe verticala, cat si pe orizontala depozitului. in acest fel, se vor obtine date diferentiate intre intrarea intr-o pestera si interiorul ei, intre zonele mai intens locuite si cele mai putin afectate de procesele antropice. Aceasta presupune ca acest gen de analize trebuie sa cuprinda probe pentru fiecare strat din cat mai multe zone ale sale pentru a se obtine o imagine globala a perioadei cand s-a produs sedimentarea stratului respectiv. Prin cercetarea tuturor stratelor in acest fel, vom realiza o reconstituire in timp a modului cum

s-a desavarsit sedimentarea intregului depozit, cu trasaturile particulare ale fiecarei etape de sedimentare.

18. Metode de cercetare a paleosolurilor cuaternare (Paleopedologia)

Solurile fosile sau paleosolurile (numite uneori si soluri ingropate) conserva cu certitudine dovezi interesante pentru reconstituirea mediului in Cuaternar si poseda semnificatii stratigrafice importante. In Germania se numesc Bodencomplex, iar in Cehia si Slovacia sunt cunoscute sub denumirea de Pedocomplex.

Prin paleopedologie se urmareste reconstituirea fazelor pedologice care s-au succedat sub influenta unui anumit climat si deci a unui covor vegetal specific. Dificultatea consta in faptul ca orice noua faza se grefeaza pe faze mai vechi care s-au materializat in urma unor cicluri climatice diferite. De asemenea, aceste procese sunt uneori deranjate de fenomene de remaniere care au demantelat o parte din sol si deci au facut sa dispara dovezile fazelor climatice care au creat un anumit tip de depozit si de document pedogenetic.

Solurile fosile reprezinta perioada de stabilitate climatica in care depunerile de material s-au intrerupt si prin urmare factorii de pedogeneza au actionat asupra materialului parental cu intensitate suficienta pentru formarea unui sol. Ele sunt deci contemporane perioadelor de ameliorare a climei de tip interglaciar sau interstadial.

Solurile fosile au inregistrat in profilul lor schimbarile bioclimatice. Unele soluri s-au format in conditii bioclimatice care nu s-au schimbat pe tot timpul perioadei de solificare. Ele se numesc monogenetice si au orizonturile de suprafata mai bine dezvoltate. Majoritatea solurilor fosile au inregistrat insa in profilele lor schimbari repetate in procesele de spalare, alterare si activitate biologica - deci sunt poligenetice si sunt consecinta unor climate diverse (fig.8).

Desigur ca nu se poate vorbi de un unic tip de sol interglaciar. Exista diferite tipuri de soluri interglaciare, in functie de fiecare regiune si zona geografica. Asa de exemplu, in Europa Centrala se intalnesc soluri interglaciare de tipul solurilor silvestre podzolite sau podzolice, soluri pseudogleice, in timp ce in Italia mai raspandite sunt solurile de climat mediteraneean, cu un puternic orizont argilo-iluvial.

Solurile interstadiale se caracterizeaza prin profile mai putin dezvoltate, ca urmare a timpului redus in care s-au desfasurat procesele de pedogeneza. Asa de exemplu, in Europa Centrala sunt specifice pentru diferite interstadiale solurile cu profilul fara diferentiere texturala neta, de tipul cernoziomurilor, solurilor brune, solurilor gleice arctice etc.

Fiecare din solurile fosile se vor fi format fie concomitent cu depunerea materialului - soluri sinsedimentare, fie ulterior depunerii materialului - soluripostsedimentare.

Cercetarile paleopedologice au relevat faptul ca secventele de soluri, care se intercaleaza depozitelor de loess, in multe cazuri sunt formate nu numai dintr-un singur sol, ci din mai multe care se succed pe verticala. Solurile respective sunt uneori separate, alteori nu, prin strate subtiri formate din material mai slab solificat.

Identificarea unui paleosol se bazeaza pe precizarea tuturor trasaturilor pedologice in stransa corelatie cu procesele de sedimentare. Pe teren, identificarea solului fosil nu poate sa fie decat aproximativa, uneori chiar eronata daca se sprijina doar pe astfel de observatii, de cele mai multe ori printr-o exagerata evaluare a culorii, chiar daca aceasta nu este lipsita in totalitate de semnificatie.

Descrierea pe teren a paleosolurilor este necesar sa tina seama de toate particularitatile orizonturilor pedologice. in laborator, solul fosil este supus unor observatii specifice care trebuie sa continuie consideratiile din teren ale pedologului. Asa sunt lamele subtiri cercetate la microscopul polarizant, care precizeaza materialul original si transformarile suferite de acesta, identifica si ierarhizeaza trasaturile pedologice formate in situ. Examenul in laborator mai cuprinde observatii spatiale la microscopul electronic cu baleiaj a anumitor constituienti (exemplu grauncioarele de cuart). De altfel, micromorfologia ocupa azi un loc fundamental in paleopedologie. Prin micromorfologie se stabilesc trasaturile sedimentului care poarta indicii privind originea materialului, modul de sedimentare, transformarile suferite de sediment dupa depunerea sa, trasaturile antropice imprimate in sol, schimbarile climei etc.

De asemenea, la fel de importante sunt analizele granulometrice pentru a defini materialul parental si procesele de iluviere, analizele fizico-chimice, precum pH, capacitatea de schimb, cationii etc. Nu lipsesc nici analizele materiei organice, dar, intrucat aceasta este adesea carbonizata, se dozeaza carbonul total, precum si analizele mineralogice si chimice totale.

Culoarea diferita a solurilor demonstreaza originea lor diversa. Culoarea are origini variate, cele mai frecvente datorandu-se materiei organice si oxizilor de fier si mangan si mai putin grauncioarelor de cuart. Culorile rosu, galben si brun sunt datorate oxizilor si hidroxizilor de fier. Hematitul este responsabil de culoarea rosie, goethitul de cea galbena,

iar combinatia formelor hidratate de oxizi de fier si produse organice produce culoarea bruna.

Semnificatia climatica a acestor culori este mai dificil de interpretat. Este admis ca rubefactia este rezultatul climatelor calde, umede, cu un anotimp uscat cand are loc deshidratarea hidroxizilor de fier. Galbenul indica un climat constant umed, un climat devenit mai umed si racoros care a antrenat diminuarea evapotranspiratiei.

19. Metode si tehnici de studiu a fenomenelor carstice si depozitelor din pesteri

La mijlocul secolului trecut s-a constat ca relieful regiunii Carst din fosta Iugoslavie prezinta forme originale si extrem de caracteristice. S-a putut demonstra relativ usor ca acest relief tipic este determinat in principal de doi factori: substratul calcaros si factorul modelator, adica dizolvarea. Numele regiunii avea insa sa-si lase puternic amprenta asupra noii discipline, influentandu-i chiar denumirea - relief carstic, mai exact carstologia.

Prin urmare, carstologia, intr-o acceptiune actuala, mai larga, este disciplina care se ocupa cu relieful format pe roci solubile sub influenta agentului de dizolvare - apa. Ea studiaza atat formele de suprafata - exocarstice, cat si pe cele din interiorul scoartei -endocarstul.

Speologia, in schimb, este o stiinta sintetica, care se ocupa cu studiul pesterilor. Ea include speologia fizica care se intereseaza de evolutia si formele din pesteri (speleotemele), biospeologia care studiaza vietuitoarele care traiesc in pesteri, antropospeologia a carei menire este studiul relatiei omului cu pestera etc.

Calcarul este o roca sedimentara care ia nastere in procese chimice, biogene si organogene. El apare uneori ca roca metamorfica, sub forma de marmura. Din volumul total al rocilor sedimentare ale scoartei Pamantului, circa un miliard de km³, adica a sasea parte, o reprezinta rocile carbonatice, iar calcarului ii revin 300 milioane km³, fiind urmat de dolomit.

Dioxidul de carbon, care se gaseste in aerul atmosferic, trece intr-o anumita cantitate in apa si da nastere la acidul carbonic. Acidul carbonic ataca calcarul pe care il transforma in dicarbonat de calciu. Dicarbonatul de calciu este solubil in apa.

Reactia este urmatoarea:

CaCO₃ + CO₂ ► HX> = Ca(CO₃H)₂

(calcar) (dioxid de (apa) (dicarbonat de

carbon / calciu, solubil)

H₂CO₃

(acid carbonic)

Atunci cand apa gaseste o fisura in calcar, ea va patrunde si va incepe sa dizolve peretii. Cu cat fisura va fi adancita si se va patrunde in profunzime in zone unde temperatura este mai scazuta, cu atat apa va deveni mai agresiva. Totodata, in adancime si

pe fisuri va creste presiunea, care va contribui, la randul ei, la cresterea puterii de dizolvare. Treptat, fisurile din calcar se vor transforma in goluri din ce in ce mai mari, cu conditia ca apa sa curga si sa nu stagneze pentru ca astfel ajunge la saturatie.

Fig.10 - Corelarea datelor granulometrice, culoarea sedimentului dupa Munsel Soil Color si diagrama polinica sintetica din pestera Gura Cheii Rasnov

(dupa M. Carciumaru si V. Glavan, 1975)

Un caz aparte de patrundere a apei in calcar il reprezinta raurile. Locul unde un rau dispare in masivul de calcar se numeste insurgenta. Insurgenta este de mai multe de feluri: de pestera, ponor (cand pierderea se face pe fetele de stratificatie, impenetrabile pentru om), sorb (atunci cand deasupra locului de pierdere se aduna o coloana de apa ce exercita presiune asupra punctului de captare). Vom avea sorburi fluviatile si lacustre.

Iesirea la zi a apelor care au strabatut un masiv de calcar se numeste exurgenta. Atunci cand pentru un izvor carstic se cunoaste si punctul de insurgenta, iesirea apei la zi se numeste resurgenta.

Pe arheolog il intereseaza desigur mai putin modul de formare a pesterilor si mai mult faptul ca pestera a reprezentat adesea adapost pentru omul preistoric, iar vestigiile sale s-au conservat in depozitele sedimentare din golurile subterane.

Natura depozitelor sedimentare in pesterile fosile este destul de diversa. Sedimentele organice primare sunt in general usor de determinat. Resturile vegetale, de exemplu, se aglomereaza mai ales la intrarile pesterilor, dejectiile unor animale vertebrate (lilieci, ursi de pestera etc), care isi gasesc adapost in pestera si abandoneaza dejectiile lor, in multe situatii, in locuri caracteristice.

in general, materialele organice se mineralizeaza progresiv, se combina cu acumularile fero-manganice conservate la suprafata anumitor blocuri, cu materialele fosfatice sau nitratii mobili.

Din punct de vedere sedimentologic, intr-o pestera ne vom confrunta frecvent cu urmatoarele tipuri:

. depunerile stalagmitice care formeaza planseul sau peretii galeriilor;

. cimentul de calcit care impregneaza anumite niveluri elastice sau detritice si care
se poate prezenta sub o forma grosiera si una luto-nisipoasa.

Nivelurile luto-nisipoase includ planseele stalagmitice, care conserva uneori pasii omului preistoric, nisipurile fine cimentate in nodule aplatizate in 'palete' grezoase, care se intalnesc in cadrul depozitelor; luturi rosii concretionate; mond-milch, rezidurile de decalcifiere care pot sa fie observate pe peretii pesterii si in care zac adesea fosile, noduli insolubili sau reziduri fine; argile, in cazul calcarelor argiloase si dolomitelor.

in depozitul sedimentar al pesterii, de cele mai multe ori, un procent insemnat este detinut de elemetele elastice de tipul grohotisurilor (fig. 9). Cand ele rezulta dintr-un transport orizontal al apelor curente, pot sa se prezinte ca aluviuni grosiere, ceea ce implica o circulatie destul de rapida; nisipuri medii si fine, argile acumulate in regim umed; argile foarte fine care se prezinta stratificate ca si varvele in care se suprapun un nivel rosiatic de granulometrie fina si unul alb mai grosier, ca urmare a variatiilor sezoniere de alimentare a unui mediu lacustru.

Studiul depozitelor de pestera se face cu metodele cunoscute de natura granulometrica, metodele paleoclimatice de sorginte paleontologica etc, urmarindu-se corelarea diferitelor faciesuri sedimentare cu o anumita evolutie climatica (fig 10). in general acesta este un demers de o mare complexitate, care trebuie sa aiba in vedere foarte multi factori genetici si perturbatori ai retelei carstice, de a separa efectele spatiale si mostenirile din reteaua carstica in general eterogena.

20. Palinologia

Termenul de palinologie, provenind din limba greaca (pale=faina; palyno=a imprastia), a fost introdus in 1945 de catre H.A. Hyde si D.A. Williams, botanisti britanici specializati in alergologie.

Morfologia polenului si a sporilor caracterizeaza fiecare specie vegetala, permitand identificarea plantei genitoare. Polenul si spori sunt diseminati de curentii de aer (in cazul

plantelor anemogame), de catre animale (la plantele zoogame), insecte (la plantele entomogame) sau de catre apa. Ajunsi pe suprafata solului, constituie asa zisa ploaie polinica. inseamna ca o prima trasatura a polenului o reprezinta calitatea lui de a se raspandi relativ uniform in jurul plantei care 1-a produs.

Structura invelisului graunciorului de polen cuprinde doua straturi: exina la exterior (alcatuita din sporopolenina) si intina (formata din celuloza). Sporopolenina este deosebit de rezistenta fata de factori distructivi. Rezistenta sa deosebita este a doua calitate a polenului care, alaturi de raspandirea usoara in jurul genitorului, precum si abundenta in care sunt fabricati de plante, confera metodei palinologice atuurile necesare reconstituirii covorului vegetal din etapa cand s-a produs sedimentarea materialului sporo-polinic.

Daca la inceput palinologia a fost intrebuintata pentru a reconstutui trecutul vegetatiei (mai ales a padurilor cuaternare), ulterior ea a fost adoptata si de alte domenii de cercetare, cum ar fi geologia istorica, stratigrafia, paleoclimatologia, geomorfologia, pedologia, arheologia, prospectiunile petroliere si carbonifere, alergologia etc.

Aplicatiile cele mai importante ale palinologiei sunt trasarea evolutiei taxonilor vegetali si implicit a evolutiei comunitatilor de plante, iar, de aici, a habitatelor, datarea relativa a sedimentelor, precizarea evolutiei vegetatiei, a influentelor omului asupra mediului ambiant etc.

Palinologia arheologica urmareste studiul polenului si sporilor din sedimentele arheologice, in vederea punerii in paralel a diferitelor tipuri de vegetatie si a industriilor umane, precum si cu scopul cunosterii directe a unora din activitatile economice desfasurate de omul preistoric.

Prima aplicare a palinologiei in arheologie (in 1925) apartine lui Lennhart von Post, iar aplicarea sistematica a acestei metode in arheologie o datoram cercetatoarei franceze Arlette Leroi-Gourhan prin organizarea din 1955 a primului laborator de acest fel la Musee de l'Homme din Paris. La noi primele incercari de aplicare a palinologiei in arheologie apar in 1967 si se vor intensifica odata cu transferarea, in 1970, a primului laborator palinologic destinat arheologiei, de la centrul Academiei din Craiova la Institutul de arheologie din Bucuresti.

Prelevarea probelor pentru analiza sporopolinica este unul din demersurile importante, care trebuie facuta in exclusivitate de palinolog, iar, in cazul arheopalinologiei, in prezenta arheologului in vederea discutarii situatiilor specifice disciplinei. Este, de asemenea, preferabil ca esantionajul palinologic sa se faca concomitent cu cele sedimentologice, micromorfologice sau de alta natura.

in afara de aceasta, sunt necesare cateva principii de baza in timpul prelevarii mostrelor polinice:

precizarea unui profil de referinta, care trebuie, pe cat este posibil, sa cuprinda
intreaga succesiune stratigrafica;

stabilirea, impreuna cu arheologul, a secventelor de importanta majora pentru
studiul succesiunii culturale;

mentionarea pentru fiecare proba a tuturor informatiilor cu privire la stratigrafia
geologica, pedologica, arheologica care rezulta din teren;

colectarea esnatioanelor de jos in sus la intervale alese in functie de interesul
analizei polinice, fara a se preleva o proba din doua strate diferite sedimentologic
sau cultural;

evitarea tuturor contaminarilor posibile ale mostrelor culese.

Prepararea probelor in laborator implica atacul acestora cu diversi acizi sau baze, la rece sau prin fierbere, in scopul de a indeparta fractiunea minerala si a conserva pe cea organica si in special polenul si sporii. Preparatul obtinut se aplica pe o lama si se acopera cu o lamela in vederea studiului la microscop pentru determinarea, numararea si masurarea

Fig. 11-Diagrama polinica din pestera Bordul Mare de la Ohaba Ponor corelata cu stratele de cultura si situatia stratigrafica (dupa M. Carciumaru, 1973)

grauncioarelor de polen din fiecare gen sau specie. Pentru determinare, palinologul beneficieaza de atlase speciale si de o colectie de referinta cu polen actual si chiar fosil. O statistica reala implica numararea a cel putin 200-300 grauncioare de polen, nesocotind si sporii. Frecventele procentuale ale taxonilor identificati intr-un esantion reprezinta spectrul polinic al nivelului de la care s-a extras proba. Succesiunea pe verticala a spectrelor polinice constituie diagrama sporopolinica , ea sintetizand toate rezultatele analizei si incluzand stratigrafia coloanei cercetate, scara adancimilor, succesiunea culturala a stratelor, curba AP/NAP sau suma AP/T (suma polenului de arbori raportata la procentele totale ale sporilor si polenului), curbele individuale ale fiecarui taxon determinat, fazele climatice precizate de rezultatul analizei etc. (fig. 11)

In afara de acest mod de prezentare a tuturor datelor, exista diagramele sintetice, construite pe grupe ecologice de plante, care releva mai bine variatiile majore ale peisajului si climatului (fig. 12); diagramele circulare (fig 13), pentru relevarea influentelor antropice histograme pentru relevarea proceselor de cultivare a anumitor plante (fig. 14) etc.

DIFERITE I6RBUR!

Fig. 12 - Diagrama polinica sintetica a sedimentului din pestera Bordul Mare de la Ohaba Ponor (dupa M. Carciumaru, 1973; 1980)

La baza interpretarii diagramelor polinice sta ideea ca spectrele polinice fosile reflecta vegetatia timpurilor trcetute aproximativ in aceeasi masura in care spectrele polinice recente oglindesc vegetatia actuala. Trebuie insa sa se aiba in vedere multitudinea factorilor perturbatori care pot interveni in chip diferit, distorsionand imaginea vegetatiei actuale. Palinologul are in atentie productivitatea diferita a speciilor, greutatea specifica a polenului si posibilitatea de a fi transportat la distante mari, rezistenta diversa a speciilor la factorii distructivi, morfologia generala si topografia regiunii care pot influenta diseminarea polenului si sporilor, posibila contaminare a unor mostre, remanierea unor strate etc.

Cunoscand ecologia speciilor actuale si apicand principiul actualismului, pot fi decelate perioadele de incalzire sau de racire a climei (mai cu seama pentru Pleistocen) si in acest fel se pot preciza oscilatiile climatice care vor contribui la faurirea unei imagini globale a evolutiei intregului depozit in cadrul unei scari paleoclimatice. Astfel se va ajunge la cunoasterea cadrului climatic in care s-au desfasurat diverse culturi materiale. Avand in vedere universalitatea proceselor climatice fata de specificitatea, uneori chiar foarte localizata a aspectelor tipologice ale culturii materiale, arheopalinologia va reprezenta un instrument de datare mai precis, de precizare a sincronismului unor culturi.

Fig. 13 - Diagrame circulare reprezentand continutul de polen de conifere in raport cu suma polenului de arbori, pentru 4 probe din asezarea Dudesti-Vinca de la Padea (dupa M. Carciumaru, 1979)

Fig. 14 - Histograme reprezentand raporturile dintre polenul de arbori (AP) si polenul de cereale de la Tarpesti (dupa S. Marinescu-Bilcu, M. Carciumaru, A. Muraru, 1981)

Analiza polinica dintr-un strat arheologic aduce de cele mai multe ori informatii pretioase asupra etapelor de defrisare a padurii, amploarea acestor procese si speciile sacrificate, asupra cresterii animalelor prin prezenta mai numeroasa a polenului de plante ruderale, cultivarea unor plante, delimitarea ariilor de trierat, taierea regulata a ramurilor unor arbori in perioada infrunzirii in scopul stocarii acestora pentru nutret, practici funerare ce constau din depunerea anumitor flori in morminte etc.

in concluzie, palinologia arheologica reprezinta una dintre modalitatile indispensabile cunoasterii cronologiei si evolutiei omului in mediul sau inconjurator. Nu

trebuie uitat insa ca fiecare asezare arheologica constituie un caz particular ca tip, varsta, situare geografica, frecventare de catre om etc.

Phitolitele (Opalphitolitele)

Acasta metoda a fost lansata de scoala americana.

Phitolitele sunt particule de silice impregnate in membrana celulelor din diferite parti (frunze, tulpina, radacina) ale plantei. Aceasta structura silicioasa microscopica nu dispare odata cu descompunerea naturala a plantei. Amprenta si, deci, forma celulei in care s-au imprimat particule de silice se conserva dupa moartea plantei respective ceea ce va permite identificare tesutului de origine si, prin urmare, familia sau genul purtatorului celulei respective.

Din pacate, determinarile de phitolite sunt foarte dificile, pentru ca formele lor sunt comune, foarte vagi, neclare, fara ornamentatii particulare si greu de atribuit unei anumite specii.

Impregnarile silicioase existente in anumite plante sunt responsabile de lustrul lasat de cereale pe secerile care folosesc armaturi cu lame si lamele de silex. Trebuie sa se aiba insa in vedere ca simpla prezenta a lustrului nu implica neaparat cultivarea si practicare agriculturii, pentru ca si alte plante decat cerealele pot produce procese similare.

Carpologia

Carpologia este disciplina care se ocupa cu studiul resturilor fosile de seminte si fructe pastrate in stratele arheologice. Prin studiul semintelor sunt posibile consideratii importante din punct de vedere economic, prin reconstituirea catorva trasaturi fundamentale ale vietii societatilor umane primitive, cum ar fi unele componente din alimentatia lor, ca si anumite consideratii asupra practicilor agricole.

Primele preocupari in domeniul carpologiei au cuprins studiul semintelor uscate descoperite in mormintele din Egiptul faraonic, publicate de C. Kunth inca din 1826. Ele au fost de fapt cercetate de O. Heer, care avea sa se ocupe si sa publice in 1866 cercetarile sale asupra semintelor din palafitele elvetiene, care vor sta in continuare la originea dezvoltarii preocuparilor de carpologie.

Semintele se conserva in stratele arheologice in mai multe feluri:

- carbonizate se intalnesc cel mai adesea. Carbonizarea intervine accidental,
printr-un incendiu sau prin prajirea lor odata cu utilizarea unor plante sub forma de
combustibil;

imbibate cu apa intr-un mediu anaerob, in permanenta umed. Este cazul palafitelor,
epavelor cu cereale si alte specii etc. Avantajul situatiilor de acest fel este exceptionala
conservare a semintelor si in general a resturilor organice;

mineralizate se gasesc mai ales atunci cand in cadrul sedimentului sau stratului
respectiv a existat o circulatie mai mult sau mai putin regulata de apa incarcata cu saruri
minerale. Un caz particular de acest fel sunt latrinele din stratele urbane, in care se produce
precipitarea substantelor dizolvate (de exemplu, fosfatul de calciu) in tesuturile vegetale
care asigura fosilizarea semintelor si celorlalte resturi de origine vegetala;

amprente de seminte sau chiar de spice intregi, cu toate ca ele sunt accidentale. Ele
se intalnesc in pasta ceramicii, in chirpicii locuintelor si chiar in figurinele antropomorfe si
zoomorfe. Prin arderea pastei, semintele sunt distruse si ramane doar negativul formei sale,
dupa care cu plastilina sau alte substante se obtin formele pozitive ale acestora.

Fig. 15 - Plantele identificate prin studii carpologice in stratele preistorice si protoistorice din Romania (dupa M. Carciumaru, 1997)

in acelasi timp, o serie de factori climatici influenteaza conservarea semintelor:

superariditatea, care se manifesta in unele zone climatice aride, precum Egiptul,
sub forma calda si Groenlanda, sub forma rece, datorita aerului foarte uscat, conserva
vestigiile vegetale;

inghetul, cum ar fi in Siberia, poate, de asemenea, sa conserve semintele in bune
conditii.

in afara de contextele mentionate, semintele mai pot fi recuperate dintr-o serie de situatii:

cadavrele, cum s-a intamplat in Europa de Nord la Tollund si Grauballe si mumiile
din Egipt sau America (populatiile precolumbiene), care contin adesea resturi vegetale si in
special seminte.

coprolitele nu sunt, de asemenea, lipsite uneori de seminte.

Esantioanele vor fi prelevate, cel putin la inceput, din cat mai diverse contexte oferite de depozitul respectiv. Desigur ca tipul de sediment, natura si structura stratului si, nu in ultimul rand, obiectivele urmarite, vor fi elemente de care sa se tina permanent seama in vederea stabilirii volumului probei recoltate. Asa de exemplu, dintr-un mediu uscat se ajunge la 50 kg, pe cand din palafite sunt suficienti 10 cm³ de sediment. Mostrele respective vor fi apoi trecute prin cateva site cu ochiuri diferite de 2 mm; 0,5 mm si 0,25 mm sub un jet de apa. in ultimii ani se intrebuinteaza un sistem de flotare care consta in amestecarea violenta a sedimentului cu ajutorul unei pompe de aer intr-un lichid cu densitate crescuta, care sa permita ridicarea la suprafata a semintelor eliberate din sediment cu greutate specifica mica in raport cu componenta minerala.

in continuare se face trierea in laborator a semintelor sub apa pentru cele imbibate initial si in mediul uscat pentru celelalte. Ele vor fi clasate pe specii, masurate, dupa care se fac consideratiile paleobotanice necesare.

Contributiile paleobotanice constau in mai buna cunoastere a istoriei unei anumite specii vegetale, privind originea, evolutia, repartitia sa geografica influentata sau nu de procesele antropice, ca si a datelor obtinute asupra fenomenelor de domesticire (fig. 15).

in schimb, contributiile de natura paleoetnobotanica se refera la reconstituirea activitatilor umane legate de exploatarea plantei respective, adica a impactului omului asupra mediului, comportamentul paleosocioeconomic prin observatii amanuntite asupra semintelor si transformarile inregistrate de acestea. Se urmareste totodata relevarea trasaturilor alimentatiei vegetale, participarea fiecarei specii in hrana omului, a proprietatilor artizanale sau medicale a unora dintre ele, practicile culinare utilizate prin cercetarea rezidurilor de preparare, a tehnicilor folosite la recoltare si modul de conservare a semintelor, decorticarea sau nu a anumitor specii.

23. Antracologia

Cu multi ani in urma, E.Piette si H.Breuil isi manifestau interesul pentru studiul resturilor vegetale carbonizate, descoperite mai cu seama in vetrele preistorice, pentru reconstituirea mediului vegetal al omului din acele vremuri.

Mult timp, prepararea lamelor subtiri din carbunii friabili, descoperiti in stratele arheologice, a fost o frina in dezvoltarea cunostintelor in acest sens. Tehnicile moderne, prin folosirea microscopului optic cu reflexie au simplificat mult cercetarea antracologica si rezultatele nu au intirziat de a se multiplica.

Cercetarea antracologica implica trei faze distincte:

a)   -prelevarea esantioanelorpe santier;

b)   - observarea mostrelor la microscop;

c)   - interpretarea datelor.

- Prelevarea esantioanelorpe santierul arheologic.

in functie de atentia cu care sunt extrase probele din stratele arheologice, depinde calitatea datelor care vor permite consideratiile de natura paleoclimatica sau paleoeconomica prin studiul antracologic. Cantitatea de carbune prelevat trebuie sa fie cat mai cuprinzatoare si nu neaparat selectiva.

Recuperarea carbunilor se efectueaza sub un usor jet de apa la care este supus sedimentul dintr-un strat, intr-o sita de 2-5 mm marimea ochiurilor. Fragmentele de carbune colectate vor fi uscate departe de orice sursa prea puternica de caldura, pentru a nu se distruge structura interna a carbunelui de lemn. Vor fi prelevate toate resturile de carbune, chiar si cele mai mici de 2 mm, in masura in care ele pot prezenta celule caracteristice, care sa permita identificarea speciei. Se impune evitarea pe cat posibil fragmentarea carbunelui in timpul prelevarii probei, pentru ca analiza repetata a unui esantion prea fragmentat conduce la concluzii ecologice si botanice eronate. in acest fel, repartitia spatiala a carbunelui intr-un start arheologic nu este supusa hazardului, iar demersul antracologic va contribui substantial la cercetarea arheologica complexa, la imbogatirea interpretarii paleoecologice, intr-un cuvant la o interpretare etnoarheologica.

- Determinarea speciei prin observarea mostrelor la microscop

Principiul de determinare este simplu, constand din recunoasterea diferitelor elemente ale structurii pe trei planuri anatomice ale carbunelui. Celulele lemnoase vor fi observate din plan transversal, longitudinal-tangential si longitudinal-radial pentru determinarea cat mai exacta a speciei (fig.16).

Transversal

Raclai

Fig. 16 - Localizarea planurilor lemnoase in arbori (dupa S.T Thiebaut, J.-L. Vernet, 1987)

Atunci cand se folosea microscopul cu transmisie erau necesare lame subtiri din toate aceste planuri. Pe masura ce s-a introdus microscopul optic cu reflexie, realizarea acestor trei planuri se face simplu, prin fracturarea carbunelui si plasarea sa sub obiectiv

pentru fiecare plan. Microscopul electronic cu baleiaj este mai putin utilizat pentru astfel de cercetari. Totusi, intrebuintarea sa in anumite cazuri aduce un plus de profunzime a imaginii si a unor detalii altfel invizibile (fig. 17).

Plan transversal

Plan tangential

Punctuatia razei vaselor

Fig. 17 - Schematizarea principalelor sctructuri anatomice pe fiecare plan al lemnului

(dupa S.T Thiebaut, J.-L. Vernet, 1987)

Imaginile obtinute vor fi comparate cu cele din atlase sau esantioane a caror apartenenta este cunoscuta. Practic, determinarea unei mostre dureaza doar cateva minute. Unele din probele determinate pot sa fie utilizate in continuare pentru datari ¹⁴C.

3. - Interpretarea rezultatelor

Una din problemele dificile, in cazul interpretarii rezultatelor, o reprezinta stabilirea numarului necesar de esantione de carbune care trebuie sa fie luate in studiu. Conventional, s-a stabilit, pentru ca rezultatele sa fie corecte, cca 250 de fragmente cu o talie superioara la 5 mm dintr-un acelasi strat.

Pe baza determinarii esantioanelor respective, se trece la construirea diagramelor pe specii, in functie de procentajele fiecarei specii. Problema care se ridica este in ce masura fiecare procent al unei specii reprezinta intr-adevar un exemplar al speciei respective, sau mai multe procente provin dintr-un acelasi exemplar de carbune care s-a fragmentat anterior esationajului. Prin urmare, valoarea paleoecologica a diagramei antracologice devine discutabila.

O incercare de remediere a unui astfel de neajuns vizeaza studiul masei de carbune din fiecare specie si nu numarul de esantioane.

Avantajele antracologiei fata de metoda palinologica sunt ca elimina transportul pe verticala a esantionelor, determinarea facila pana la specie si chiar subspecie. In plus, interpretarile etnologice sunt mai directe, in sensul ca lemnul intr-un strat arheologic, dintr-o anumita specie, implica o actiune constienta si chiar preferinta omului pentru specia respectiva.

24. Paleontologie-Arheozoologie

In multe asezari preistorice se gasesc resturi osoase ale animalelor care au trait in timpul sedimentarii stratelor respective. De timpuriu s-a incercat stabilirea contemporaneitatii dintre omul fosil si fauna care il insotea in stratele cercetate, s-au creat chiar primele scari cronologice (s-a vorbit de o varsta a renului) care reflectau succesiunea faunelor reci si calde si s-au precizat raporturile dintre om si lumea animala ca sursa de hrana si materie prima pentru arme, podoabe sau ca model de reprezentare artistica in cadrul artei rupestre sau mobiliere.

In prezent, studiul continutului animal din depozitele cuaternare a cunoscut o mare diversificare si superspecializare, care a implicat chiar aparitia, daca nu a unor discipline bine individualizate, oricum a unor specialisti pentru fiecare categorie.

Vom incerca sa descriem sintetic fiecare din aceste categorii sau domenii de cercetare.