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地球磁场如何为古代考古文物的年代确定提供新方法

约旦沙漠Tel Tifdan露出地表的全景图,在那里出土的文物用于研究地球磁场

Tel Tifdan的全景图,加州大学圣地亚哥分校和约旦考古学家在这里挖掘出了可以追溯到陶器新石器时代的陶瓷陶器碎片。照片由汤姆·利维提供。

考古学家传统依靠及时发现有机遗骸进行放射性碳测年查明的新发现,但往往这些都不是在遗址距今5000多年前发现的。因此,对地中海东部地区全新世(最近的约1万年)的遗址进行年代测定是有问题的-领先的考古学家和地球物理学家扩大了用古地磁年代法评估古代文物年龄的可能性。

在的最新一期*发表文章国家科学院的诉讼程序(PNAS)上,研究人员从海洋和人类学系的加州大学圣迭戈的斯克里普斯海洋研究所的大学填补了一些在地球磁场的记录区域的空白。要做到这一点,他们使用的文物从新石器时代大约8200至5500年前跨越。

地球磁场在过去发生了显著的变化,这对相关现象产生了影响,比如地球深部的过程和生命的进化,”斯克里普斯地球物理学家Lisa Tauxe说。“它过去行为的精确数据集也提供了一个年代测定工具,但到目前为止,我们几乎没有证据表明在黎凡特地区新石器时代和更早时期的磁场变化。”

陶克斯与加州大学圣地亚哥分校的考古学家托马斯·e·利维以及来自意大利、约旦和以色列的研究人员合作,利用来自约旦法伊南地区的新石器时代陶瓷和燧石的数据,扩大了对这一时期地球磁场变化的了解。

在他们的论文中,研究人员对来自约旦四个考古地点的129个样本的古地球磁场强度(考古强度)提出了新的、高质量的约束条件,这些样本的时间跨度从公元前7752年到公元前5069年,是黎凡特、现代土耳其和古代美索不达米亚最古老的记录。大多数人工制品的数据来自于过去20年里利维和约旦考古学家穆罕默德·纳贾尔(Mohammad Najjar)的挖掘工作。

“这Neolithic covered in this research was a period of major changes in human history, notably in the transition from foraging to farming and sedentary societies,” explained Levy, director of the Qualcomm Institute’s Center for Cyber-Archaeology and Sustainability (CCAS), and co-director of the Scripps Center for Marine Archaeology (SCMA). “The Faynan copper-ore district in southern Jordan provides a unique ‘landscape’ spanning settlements that represent all the phases of the Neolithic.”

利维说:“考古这个项目是引人注目,因为它表明archaeointensity可以应用于年龄限制的壁炉领域之一的新石器时代革命在中东,前一时期广泛使用陶瓷、传统上用于这种方法。”

托克斯指出:“我们的研究结果表明,过去1年的地中海东部最弱的磁场发生一个公元前7600左右,当它是今天的磁场的一半。现场恢复其强度在接下来的600多年较快的速度,然后逐渐减弱,直到5200 BCE。”这些区域的读数与全球地磁模型是一致的。

“这new research from Jordan contributes to lengthening what researchers refer to as the Levantine Archaeomagnetic Curve,” noted Tel Aviv University archaeology professor Erez Ben-Yosef, a senior author of the paper and UC San Diego alumnus (MA ’08, PhD ’10). “The research pushes archaeointensity dating back to the Neolithic period and adds approximately 4,000 years to record.”

在PNAS本文重点研究的中间预陶器石器B期间CA的峰9300-8300之前存在(BP)在Ghweir我,附近常年春天村落遗址。考古人员还调查了其他预陶器遗址的发现,包括旺地Fidan的人及联系电话Tifdan - 当居民开始使用原始的铜矿石,以使该被换整个南部地中海东部区域小珠和颜料。

研究人员还调查了新石器时代(约8300 - 6500 BP)的陶器发现,当时社会开始试验陶器生产,这是第一次储存食物的关键元素。

斯克里普斯的陶克斯观察到:“来自这些文物的考古强度新数据帮助我们填补了空白,并改善了考古地磁曲线的分辨率,提高了我们对东方半岛地区过去地球磁场变化的理解。”

该小组还研究,以衡量archaeointensity有前途的材料:火石。虽然陶器和其他几种粘土材料在考古地磁研究中得到了广泛的研究,但使用烧过的燧石(燧石)的情况要少得多,尽管在旧石器时代、新石器时代,甚至在青铜器时代,燧石是最常见的工具制造原料。在那个时期,细粒硅质岩石被烧制以改善其剥落特性:加热有助于材料中的裂缝扩展,使其更容易制造石器。

“我们检索燔燧从我们的一个专用于生产的燧石工具,如珠的制造中使用的锥子和蛀虫室开挖,”考古学家Levy说。“托克斯教授和Anita迪基娅拉(在斯克里普斯实验室访问学者)能够分析燧石材料,并获得archaeointensity数据 - 第一次,它已经显示出很好的燧石,不仅仅是陶瓷标本的工作”

用烧过燧石的成功可以大大提高材料的使用在未来archaeomagnetic研究,尤其是从第一次使用火来陶器的发明史前时期。

“这Faynan石器景观用于测试archaeointensity方法,”添加托克斯的活力提供了一个理想室外实验室。“这使我们能够产生一些最早的数据在地中海东部地区。”

为了比较来自约旦的考古强度的新结果,研究人员还对这些文物进行了放射性碳年代测定——得出了年代9,750和7000年前。期间小archaeomagnetic数据时存在的村庄变成了一个新的结算类型,植物和动物被驯化,以及地中海饮食引起的。

根据最新的研究结果,陶克斯、莱维和本-优素福相信,当放射性碳年代测定法无法获得或使用不足时,古地磁法现在可以被证明是一种有价值的工具。“我们确信,我们的结果,结合正在进行的研究,将改善古地磁作为一种独立和可靠的年代测定工具的使用,”陶克斯说。“它还将有助于加强古地磁全球和区域场模型。”

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*狄Chiara的,A,托克斯,L,利维,TE,纳贾尔,M Florindo,F,和Ben-约瑟夫,E,从陶器前到陶器新石器时代的地球磁场强度,约旦国家科学院的诉讼程序《美国科学院学报》(PNAS), 2021年8月。


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