Datación por termoluminiscencia

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Vaso campaniforme de Ciempozuelos. Sobre materiales que han sufrido calentamiento, como la cerámica, se puede aplicar la datación por termoluminiscencia.

La datación por termoluminiscencia (TL dating) es un método de datación absoluta empleado en arqueología para determinar la edad de elementos que hayan sido sometidos a calentamiento, como hogares o cerámicas.[1] También puede utilizarse para datar sedimentos eólicos, fluviales, marinos, costeros, rocas volcánicas y carbonato cálcico precipitado en cuevas.[2] [3] Se basa en las alteraciones que provocan las radiaciones ionizantes (radiación cósmica y radiactividad del entorno) en las estructuras cristalinas de los minerales, aumentando la termoluminiscencia de estos con el tiempo de exposición a la radiación.[4] Existen tres formas de realizar este tipo de datación: técnica de «pre-dosis», de «grano fino» y de las «inclusiones».[5]

Para poder emplear este ensayo es necesario que el elemento que va a ser datado (cerámica, piedra de horno...) contenga minerales termoluminiscentes (normalmente cuarzo) y que se haya visto sometido a una temperatura superior a 500 °C.[6] [nota 1] En el caso de los sedimentos, estos han debido estar expuestos durante cierto tiempo a la luz del sol.[8] Las muestras analizadas deben tener una antigüedad de entre 1.000 y 500 000 años.[9]

Termoluminiscencia[editar]

Termoluminiscencia de la fluorita cuando es calentada.

La termoluminiscencia es la emisión de luz por parte de ciertos minerales o sustancias cristalinas cuando son calentados.[10] Esta emisión no debe confundirse con la producida por la incandescencia. Para que se produzca este fenómeno se deben de cumplir tres requisitos:[11]

  • para que un material sea termoluminiscente ha debido recibir radiación durante un periodo de tiempo;
  • debe de ser un material aislante o semiconductor;
  • hay que calentar el material.

La radiación ionizante provoca al incidir sobre un material que los electrones y los huecos pueden quedar atrapados en imperfecciones de la red cristalina (trampas), entre la banda de conducción y la banda de valencia.[1] Cuanto mayor es el tiempo de exposición a la radiación, mayor es el número de electrones y huecos que pueden quedar atrapados en las trampas.[1] Al calentar el material o con la exposición a luz estimulante, los electrones y los huecos se «liberan», volviendo a su estado natural y deshaciéndose del exceso de energía que habían adquirido, emitiendo fotones.[12] [13]

Se puede representar en una gráfica la variación de la intensidad de la luz emitida por un material con la temperatura a la que se ve sometido, denominada curva de brillo (Glow curve).[14]

La fluorita, el apatito o la calcita son ejemplos de minerales termoluminiscentes.[15]

Datación[editar]

Al hornear la cerámica los minerales que la componen pierden su termoluminiscencia hasta que vuelven a recibir radiación ionizante.
Esquema de un fragmento de cerámica en un yacimiento arqueológico donde se muestran los distintos tipos de radiación ionizante que inciden sobre ella: 1, radiactividad del entorno; 2, radiactividad emitida por la propia cerámica y 3, rayos cósmicos.

La datación por termoluminiscencia parte de la base de que todo cuerpo que ha sido sometido a una determinada temperatura o que ha recibido luz solar pierde su termoluminiscencia al haber «liberado» a los electrones de las trampas. Dichas trampas volverán a albergar a electrones a medida que reciba de nuevo radiación.[1] Luego, la edad en años de un objeto que ha sido calentado (cerámica, por ejemplo) será igual a la cantidad de radiación absorbida por el objeto desde su horneado dividida por la cantidad de radiacción que recibe al año:[4] [16]

a=P(Gy)/D(Gy/a)

Donde:

a es la edad en años.

P(Gy) es la radiación absorbida desde el calentamiento o exposición a la luz (paleodosis).

D(Gy/a) es la radiación absorbida en un año (dosis anual).

Cálculo de la dosis anual[editar]

La dosis absorbida proviene de dos fuentes, interna y externa.

Dosis interna[editar]

La dosis de radiación interna se corresponde con emisiones de partículas alfa, partículas beta y rayos gamma procedentes del uranio (U), torio (Th), potasio (K) y rubidio (Rb) radiactivos presentes en el elemento que se quiere datar.[4]

Dosis externa[editar]

La dosis externa proviene de los rayos cósmicos y de los núcleos radiactivos presentes en el sedimento. Debido a que las partículas alfa y beta tienen poca capacidad de penetración, a la muestra que se va a datar se le eliminan 2 mm de su superficie, por lo que solo hay que tener en cuenta a los rayos gamma.[4] Se asume que la dosis suministrada por los rayos cósmicos es constante.[4]

Se puede concluir que:

D(Gy/a)=Di+(Drc+Drg)

Donde:

D(Gy/a) es la radiación absorbida en un año (dosis anual).

Di es la dosis interna.

Drc es la dosis externa recibida por rayos cósmicos.

Drg es la dosis externa recibida por rayos gamma.

Para la medición de las dosis interna y externa se utiliza un dosímetro.[17]

Cálculo de la paleodosis[editar]

Esquema de una curva de brillo.

Para el cálculo de la paleodosis se ha de calentar a una tasa constante el material a estudiar para luego medir la luz emitida con un fotomultiplicador, con lo que se obtendrá una curva de brillo.[18] Para hallar la paleodosis se pueden emplear varios métodos:[8]

  • Método de la adición de dosis: se divide la muestra en varias partes; en una de ellas se mide la termoluminiscencia natural y en el resto se realizan mediciones de la termoluminiscencia después de someterlas a distintas dosis de radiación en el laboratorio. Después se dibuja una curva que una todos los valores obtenidos y se continua hasta el eje donde se representa la dosis, obteniendo la paleodosis.[19]
  • Método regenerativo: se separan varias fracciones de la muestra para medir su termoluminiscencia. Una vez medida, se las irradia con distintas dosis para volver a medir su termoluminiscencia, obteniendo una curva. Se compara el valor de luminiscencia natural con el mismo valor presente en la curva y obtenemos la paleodosis.[8]
  • Método del blanqueado parcial: se dibujan dos curvas; una de ellas resultado de aplicar el método de la adición y otra con fracciones de muestras que han sido parcialmente «blanqueadas», es decir, que se les ha expuesto a una luz para conseguir que pierdan parte de su luminiscencia original. El punto donde las dos curvas se cruzan nos van a definir la paleodosis.[8]
Gráficos que representan los distintos métodos para calcular la paleodosis: a) Método de la adición de dosis; b) Método regenerativo y c) Método del blanqueado parcial.

Notas[editar]

  1. Otras fuentes indican que la temperatura necesaria ha de ser superior a 300 °C.[7]

Referencias[editar]

  1. a b c d Arribas, J. G.; Calderón, T. y Blasco, C. (1989). «Datación absoluta por termoluminiscencia: un ejemplo de aplicación arqueológica». Trabajos de Prehistoria (CSIC) 46:  pp. 231-246. ISSN 0082-5638. https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:aoB-RlmsNnYJ:tp.revistas.csic.es/index.php/tp/article/download/595/616+dataci%C3%B3n+por+termoluminiscencia&hl=en&gl=es&pid=bl&srcid=ADGEESj8jkrjYmXHHEKlGMMIz_XORwCnMPLXbJI-39pWI8zJkQ9CbMFR_xEbTWXvv_1cTIoeJ8y4ms2t89s1tnaA5JEmV71jobYL-RZKqFJf-l_w6U3lICn-W5IAQHmgHQgI42muRi0D&sig=AHIEtbRiu7i7LVrmzJSzH9ACECrJjEmJYg. 
  2. SEES (2010). «Thermoluminescence (TL) Dating» (en inglés). University of Wollongong. Consultado el 29 de enero de 2013.
  3. (Bahn y Renfrew, 2004, p. 137)
  4. a b c d e Richter, D. (2007). «Advantages and Limitations of Thermoluminescence Dating of Heated Flint from Paleolithic Sites» (en inglés). Geoarchaeology: An International Journal 22 (6):  pp. 671-683. ISSN 1520-6548. http://www.eva.mpg.de/evolution/staff/richter/pdf/07-RichterGeoarchaeology.pdf. 
  5. (Matteini y Moles, 1996, p. 248)
  6. ATLAS. «Técnicas luminiscentes». Departamento de Prehistoria y Arqueología. Universidad de Sevilla. Consultado el 26 de septiembre de 2012.
  7. (Lasky, 2002, p. 96)
  8. a b c d (Burbank, Anderson y 2011, Cap. 3)
  9. USGS. «Thermoluminescence» (en inglés). Consultado el 29 de enero de 2013.
  10. «Thermoluminescence» (en inglés), Encyclopædia Britannica, http://www.britannica.com/EBchecked/topic/591643/thermoluminescence 
  11. (McKeever, 1988, p. 1)
  12. Ramírez Luna, A. (2011). «Fechamiento de Muestras Geológicas por el Método de Termoluminiscencia». 46º Congreso Mexicano de Química (Querétaro). http://quimicanuclear.org/pdf_memorias2011/simposium/angel_ramirez.pdf. 
  13. Valencio, S. A. y Amos, A. J. (1998). «La luminiscencia natural como método de datación en la geología del Cuaternario: aplicaciones en sedimentos de la región del Comahue». Revista de la Asociación Geológica Argentina 53 (1):  pp. 22. ISSN 0004-4822. http://books.google.es/books?id=H53hnpjQKwkC&pg=PA22&lpg=PA22&dq=datacion+termoluminiscencia+sedimentos&source=bl&ots=FXMaSwWdNv&sig=nIZeZWBkZ9PAiUroYSjuLt-QJDo&hl=en&sa=X&ei=IXFNUaC-CcewhAfzn4CgBQ&ved=0CCkQ6AEwADge#v=onepage&q=datacion%20termoluminiscencia%20sedimentos&f=false. 
  14. Mercado Uribe, H. (2007). «La física de las radiaciones y la dosimetría». Cinvestav:  pp. 38-43. ISSN 1870-5499. http://www.cinvestav.mx/Portals/0/SiteDocs/Sec_Difusion/RevistaCinvestav/enero-marzo2007/fisica.pdf. 
  15. UNED. «Tipos de luminiscencia». Consultado el 26 de septiembre de 2012.
  16. Berger, T.. «Thermoluminescence dating: a briek overview» (en inglés). Technische Universität Wien - Atominstitut. Consultado el 26 de septiembre de 2012.
  17. Muñoz Ovalle, I. y Chacama Rodríguez, J. (1988). «Cronología por termoluminiscencia para los periodos intermedio tardío y tardío en la Sierra de Arica». Revista Chungará (20):  pp. 19-45. ISSN 0717-7356. http://www.chungara.cl/Vols/1988/Vol20/Cronologia_por_termoluminiscencia.pdf. 
  18. IPSES. «Brief introduction on TL technique» (en inglés). Consultado el 24 de febrero de 2013.
  19. (Walker, 2005, p. 96)

Bibliografía[editar]