«МЕТОДЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В АРХЕОЛОГИИ Учебно-методический комплекс Документ подготовлен в рамках реализации Программы развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования ...»

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Новосибирский национальный исследовательский государственный

университет» (Новосибирский государственный университет, НГУ)

Гуманитарный факультет

кафедра археологии и этнографии

МЕТОДЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В АРХЕОЛОГИИ

Учебно-методический комплекс Документ подготовлен в рамках реализации Программы развития государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Новосибирский государственный университет» на 2009-2018 годы.

1 Методы естественных наук в археологии. Учебно-методический комплекс / Сост.:

канд. биол. наук, Н.А. Рудая. Новосибирск: Новосибирский государственный университет, 2011.– с 50.

Учебно-методический комплекс содержит рабочую программу курса, рекомендации по организации самостоятельной работы студентов, выполнению практических заданий, банк контролирующих материалов, банк обучающих материалов.

Пособие предназначено для студентов кафедры археологии и этнографии 2-го курса гуманитарного факультета НГУ.

Рекомендовано учебно-методическим советом гуманитарного факультета.

Рецензент:

© Рудая Н.А., © Новосибирский государственный университет,

РАЗДЕЛ 1. ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Программа дисциплины «Методы естественных наук в археологии» составлена в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки бакалавра по направлению «История», специальность «Археология», а также задачами, стоящими перед Новосибирским государственным университетом по реализации Программы развития НГУ.

Автор: Рудая Наталия Алексеевна, кандидат биологических наук Факультет гуманитарный Кафедра археологии и этнографии 1.1. Цели освоения дисциплины Дисциплина «Методы естественных наук в археологии» имеет целью ознакомить студентов-археологов с многообразием методов естественнонаучных дисциплин, применяемых при археологических исследованиях. За исключением последних пяти тысячелетий человеческие сообщества не оставили никаких письменных свидетельств своего существования, так что для установления исторических, экономических и социальных аспектов развития человечества археологам остается основываться только на исследовании материальных остатков минувших эпох. Важной задачей является извлечь как можно больше сведений из этих остатков, и в решении этой задачи огромную роль играют методы естественнонаучных дисциплин.

В ходе освоения дисциплины студенты-археологи должны ознакомиться с основными естественнонаучными методами, применяемыми в археологии, а также методиками пробоотбора и проподготовки археологических образцов для различных видов естественнонаучных анализов.

1.2. Место дисциплины в структуре образовательной программы Дисциплина «Методы естественных наук в археологии» входит в общеобразовательный цикл и относится к базовым общеобразовательным дисциплинам по основной образовательной программе ВПО по направлению История, специальность Археология (квалификация выпускника бакалавр). Для изучения дисциплины необходимы знания, умения и компетенции, полученные студентами, как в средней общеобразовательной школе, так и после прослушивания теоретических курсов «Введение в специальность», «Археология первобытного общества» и читающегося параллельно лекционного курса «Археология палеолита». Курс «Методы естественных наук в археологии» является важной предшествующей дисциплиной для всех естественнонаучных дисциплин, которые будут преподаваться студентам-археологам впоследствии.

1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

- основные группы методов естественнонаучных дисциплин, применяемых в археологии;

- хроностратиграфические подразделения четвертичного периода.

- археологическую периодизацию четвертичного периода и ее соотношение с международной стратиграфической схемой;

- физические, химические, геологические, географические и биологические закономерности, на которых основан тот или иной метод;

- суть каждого изучаемого метода;

- преимущества и ограничения каждого естественнонаучного метода, применяемого в археологии.

- определять какой именно метод следует применить при исследовании данного археологического объекта для решения поставленной задачи;

- ориентироваться в новейшей естественнонаучной литературе, анализировать проблематику и методологию научного исследования;

- отбирать и подготавливать материал для исследования археологических объектов методами естественных наук.

- методами археологической разведки и картирования.

- основными практическими приемами работы с GPS и ГИС.

- методиками отбора археологических образцов для исследования их естественнонаучными методами.

1.4. Структура и содержание дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетные единицы, 36 часов аудиторных и 36 часов самостоятельной работы.

Раздел дисциплины Место естественных наук в ряду наук. Роль естественных методов в археологических исследованиях.

Классификация методов.

Аэрофотосъемка, геофизические методы разведки: электрические, магнитометрические;

сейсморазведка, фосфатный анализ.

генетический методы в археологии.

Физическая основа датирования – естественная радиоактивность.

использованием благородных газов радиогенного происхождения.

Радиоуглеродное датирование Дендрохронологический метод в археологии.

Электронный спиновый резонанс Палеофаунистические методы (териологический, малакологический).

1.5. Образовательные технологии При реализации различных видов учебной работы дисциплины «Методы естественных наук в археологии» используются современные образовательные технологии.

Лекционный курс обеспечен компьютерными презентациями по всем темам. При подготовке к семинарским занятиям студенты также готовят презентации, используя научную литературу и Интернет-ресурсы.

Одним из вариантов контроля уровня знаний и навыков самостоятельной работы студентов является проведение научной конференции. Студенты готовят рефераты и доклады (5-7 минут) по заданным темам или на свободную тему, укладывающуюся в смысловые рамки дисциплины. Для подготовки доклада студенты используют как рекомендованную в общем списке литературу, так и проводят большую самостоятельную работу по поиску специализированной литературы и Интернет-ресурсов. На обсуждение каждого доклада отводится пять минут, во время которых студенты задают докладчику вопросы, участвуют в дискуссии, высказывают свое мнение.

Список тем докладов (рефератов) для научной конференции:

1. Деревянные города России: летопись годичных колец деревьев.

Троя Гомера (применение радиоуглеродного метода для датирования слоев памятника).

3. Самая скандальная фальсификация в археологии: Пилтдаунский человек.

Митохондриальная Ева: генетика на службе археологии.

5. Расшифрован ли геном неандертальца?

Поиск затонувших объектов: подводная археология.

7. Почему четвертичный период называют антропогеном?

Загадка гоминид из ущелья Олдувей (применение калий-аргонового датирования).

10. Путешествие радиоактивного углерода – от образования до исчезновения (особенности радиоуглеродного датирования различных органических объектов).

11. Естественнонаучные методы исследования керамики.

12. Куда исчезла мамонтовая фауна?

13. Что могут рассказать лишайники о возрасте археологических объектов?

14. Возникновение земледелия: естественнонаучные доказательства.

Периодизация четвертичного периода и основные события в «жизни» рода Homo.

Еще одной образовательной технологией при реализации дисциплины является проведение внеаудиторной экскурсии в Центр коллективного пользования СО РАН «Геохронология кайнозоя» при Институте археологии и этнографии СО РАН, Институте геологии и минералогии СО РАН и Институте ядерной физики СО РАН.

В ходе экскурсии студенты посещают лабораторию ускорительной массспектроскопии, лабораторию пробоподготовки и стабильных изотопов, палинологическую лабораторию, палеомагнитную лабораторию, радиоуглеродную лабораторию, лабораторию термолюминесцентного датирования и лабораторию дендрохронологического анализа. Сотрудники ЦКП «Геохронология кайнозоя» готовят студентам обстоятельные сообщения о возможностях использования лабораторных ресурсов для нужд археологии, а также о методах первичной подготовки археологического материла для лабораторного исследования. Немаловажным также является и то, что студенты имеют возможность попробовать самостоятельно поработать с некоторыми приборами и химикатами. Для самостоятельной работы студентов предоставляются современные микроскопы и стереоскопы.

1.6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Для оценки текущего контроля успеваемости студентов по дисциплине «Методы естественных наук в археологии» проводится письменное тестирование. Текст тестов приведен ниже в разделе 5. Студентам предлагаются два варианта тестов.

1.7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.

а) основная литература:

Агаджанян А.К. Комплексные биостратиграфические исследования новейших отложений: Учеб.-метод. пособие / Новосиб. гос. ун-т, Ин-т археол. и.этногр. СО РАН.

Новосибирск, 2010.

Вагнер Г. «Научные методы датирования в геологии, археологии и истории»

Москва: Техносфера, 2006.

Демкин В. А. Палеопочвоведение и археология. Пущино. НЦ РАН. 213 с.

Демкин В.А., Борисов А.В., Алексеев А.О., Демкина Т.С., Алексеева Т.В., Хомутова Т.Э. Археологическое почвоведение: новые подходы в изучении истории природы и общества. в кн: Почвоведение: История. Социология. Методология. М.: Наука.

2005.

Дергачева М.И. Археологическое почвоведение. Новосибирск. СО РАН. 1997.227 с.

Естественнонаучные методы в полевой археологии, М.: Ин-т Археологии РАН, 1998.

Кулик Н.А., Постнов А.В. Геология, петрография и минералогия в археологических исследованиях. Новосибирск: НГУ, 2009. 102 с.

Методические проблемы реконструкций в археологии и палеоэкологии.

Новосибирск, 1989.

Методы наук о Земле и Человеке в археологических исследованиях: Комплексное учебно-метод. Пособие. Новосибирский гос. Ун-т, Ин-т археологии и этнографии СО РАН. Новосибирск, 2010.

Панов В.С., Сущенцева Н.Н., Срывкина Ю.В., Гольдберг Е.Л. Анализ стабильных изотопов углерода, азота и кислорода в органическом веществе и карбонатах: Учеб.метод. пособие / Новосиб. гос. ун-т, Ин-т археол. и.этногр. СО РАН. Новосибирск, 2010.

Рудая Н.А. Палинологический анализ: Учеб.-метод. пособие / Новосиб. гос. ун-т, Ин-т археол. и.этногр. СО РАН. Новосибирск, 2010.

б) дополнительная литература:

Авилова Л. И. Орловская Л. Б. Радиоуглеродный метод и проблемы датирования бронзового века // КСИА. - Вып. 214. - 2003. - С. 9-20.

Александровская Е. И. Александровский А. Л. Историко-географическая антропохимия / РАН. ИГ- Библиогр.: с. 195- Андраш Д. В. Роль микробиологическог анализа в оценке степени сохранности археологических памятников: (археологической органики) // Музейнi читання 2000. Киев. - 2001. - С. 165- Аскарова А. Н. Кравцова О. А., Азимзянов И. Р., Измайлов И. Л. Методы исторического, антропологического и молекулярно-генетического анализа в изучении этнической истории татарского народа // АЕНТ. - Кн. 2. - 2004. - С. 147- Бушмакин А. Ф. Проблема определение состава древнего металла по продуктам коррозии // Комплексные общества Центр. Евразии в III-I тыс. до н. э. - Челябинск. -. - С. 339-342. - Рус., англ Васильев А. Г. Копейкин В. В., Морозов П. А. Георадар в подводных археологических исследованиях // ДБ. - № 5. - 2002. - С. 64-69. - рез. Англ Воробьева Г.А., Бердникова Н.Е. Картография для археологов: Учеб.-метод.

пособие / Иркутск: Изд-во «Оттиск», 2007.

Дэвлет Е. Г. Исследование техники выполнения и датирование наскальных изображений методами естественных наук // OPUS. - № 1-2. - 2002. - С. 87- Дэвлет Е. Г. Росписи на скалах: состав пигментов и цветовая палитра // Первобытная археология: Человек и искусство. - Новосибирск. - 2002. - С. 134- Журбин И. В. Археология и геофизика: принципы комплексных исследований // РА. - № 3. - 2004. - С. 79-88.

Зайцева О.В., Пушкарев А.А. Тахеометрическая съемка в археологических исследованиях: Учеб.-метод. пособие / Новосиб. гос. ун-т, Томск. гос. Ун-т. Новосибирск, 2009.

Зайков В.В.Юность геоархеологии. Екатиренбург, 2010.

Зелинский А. В. Возможности метода электрометрии для оперативной реконструкции планировки археологических памятников: (по материалам исследований городища Иднакар в 1997 г.) // Archaeologia Permica. - Вып. 1. - Ижевск. - 1999. - С. 282Иванов И.В., Хохлова О.С. Археологическое почвоведение: задачи, методы исследования, дискуссионные проблемы. в кн.: Почвоведение: История. Социология.

Методология. М.: Наука. 2005. с. 330-335.

Клейн Л.С. Археология спорит с физикой // Природа, Ковалевская В. Б. Какую математику выбирает археолог? // Археолог: детектив и мыслитель. - СПб. - 2004. - С. 124-137. - Рез. англ Комплексные общества Центр. Евразии в III-I тыс. до н. э. - Челябинск. - Ларичев В. Е. Вергунов Е. Г. Применение GPS-технологий в астроархеологических исследованиях памятников Сибири // История и культура Востока Азии. - Т. 1. Новосибирск. - 2002. - С. 217- Методические подходы к использованию биологических индикаторов в палеоэкологии/ научн.ред. Л.Б.Назарова. - Казань: Казан.Федер.ун-т, Методы естественных наук в археологических реконструкциях. Новосибирск, 1995.

252 с.

Постнов А. В. Вергунов Е. Г. Применение спутниковых навигационных приёмников при проведении археологических исследоваий // ИТГИ. - Вып. 5. - 2003. - С.

67- Сингатулин Р. А. Стереофотограмметрические методы в полевых археологических исследованиях // АЕНТ. - Кн. 2. - 2004. - С. 179-186.

Сингатулин Р.А. Применение метода инфракрасной стереофотограмметрии для разведки и идентификации археологических следов и остатков сооружений в условиях современной городской застройки // АЗ. - Вып. 3. - 2003. - С. 183-187.

Смекалов С. Л. Федоров Д. Л. Геоинформационные технологии в археологических исследованиях- Библиогр.: с. 98- Черемисин Д. В. Седельникова Н. В., Баринова Е. С. Скальные поверхности, лишайники и петроглифы Юго-Восточного Алтая: изучение в рамках интеграционного проекта СО РАН // Археология Южной Сибири. - Новосибирск. - 2003. - С. 118-124. – Черных Е. Н. Биокосмические "часы" археологии // История и антиистория. - М. С. 290-309.

Шапова Ю.Л. Естественно-научные методы в археологии: Учеб. пособие. М., 1988.

Юшкин Н.П. Археоминералогия: становление и перспективы //Археоминералогия и ранняя история минералогии. Сыктывкар: ИГ Коми НЦ УрО РАН, 2005. С. 5–6.

Яхин Р. Г. Возможность определения типов ионизирующих излучений и из энергетических характеристик по данным исследований археологических находок органического происхождения // АЕНТ. - Кн. 2. - 2004. - С. 133-146.

Anschuetz K. F. et al. (2001). An Archaeology of Landscapes: Perspectives and Directions, Journal of Archaeological Research, 9 (2).

Anschuetz K. F. et al. (2001). An Archaeology of Landscapes: Perspectives and Directions, Journal of Archaeological Research, 9 (2).

Branch N, Canti, M, Clark, P and Turney C. Environmental Archaeology: Theoretical and Practical Approaches. Hodder Arnold education, 2005.

Butzer K.W. (1982). Archaeology as Human Ecology, Cambridge University Press, Dimbleby G.W. The Palynology of Archaeological Sites. - London, Academic Press, 1985.

Fry G.L. et al. (2004). Locating archaeological sites in the landscape: a hierarchical approach based on landscape indicators, Landscape and Urban Planning, 67, 97-107.

Geoarcheology: exploration, environments, resources. London: GS, Special publications.

№ 165, 1999. P. 180. (ed. Pollard A.M.).

Katsianis M. et al. (2008). A 3D digital workflow for archaeological intra-site, Journal of Archaeological Science, 35, 655-667.

Kvamme K. L. (1999). Recent directions and developments in geographical information systems, Journal of Archaeological Research, 7 (2), 164-167.

O'Connor T., Evans J.G. Environmental Archaeology: Principles and Methods. (2nd edition). Stroud, Sutton Publishing, 2005.

Rapp Jr. G. R. & C.L. Hill (1998). Geoarchaeology: The Earth-science approach to archaeological interpretation, Yale University Press, New Haven.

в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

http://www.archaeology.ru/sci_methods/sc_index.html http://archaeology.about.com/od/methods/Methods_of_Archaeological_Science.htm Ассоциация геоархелогов:

http://www.envarch.net/ http://sapiens.revues.org/ 1.8. Материально-техническое обеспечение дисциплины Оборудование (оборудованные аудитории), аудиовизуальные, технические и компьютерные средства обучения, наглядные пособия. Лекционный курс обеспечен необходимым оборудованием (компьютер, мультимедийный проектор).

Практическая часть курса обеспечена новейшим лабораторным оборудованием для пробоподготовки археологических образцов для различных видов анализов. Для практических занятий студентов, изучающих дисциплину «Методы естественных наук в археологии», приготовлена также аудитория, оборудованная микроскопами и стереоскопами в ЦКП «Геохронология кайнозоя».

Рецензент (ы) _ Программа одобрена на заседании Ученого совета Гуманитарного факультета

РАЗДЕЛ 2. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ

РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

На лекциях преподаватель рассматривает вопросы программы курса, составленной в соответствии с государственным образовательным стандартом. Из-за недостаточного количества аудиторных часов некоторые темы не удается осветить в полном объеме, поэтому преподаватель, по своему усмотрению, некоторые вопросы выносит на самостоятельную работу студентов, рекомендуя ту или иную литературу.

Кроме этого, для лучшего усвоения материала и систематизации знаний по дисциплине, студентам необходимо постоянно разбирать материалы лекций по конспектам и учебным пособиям. В случае необходимости обращаться к преподавателю за консультацией. Полный список литературы по дисциплине приведен в пункте 1.7.

«Учебно-методическое обеспечение дисциплины». В целом, на один час аудиторных занятий отводится один час самостоятельной работы.

Виды самостоятельной работы студентов по дисциплине «Методы естественных наук в археологии»:

- для овладения знаниями: чтение текста (учебника, дополнительной литературы);

составление плана текста; конспектирование текста; работа со словарями и справочниками; исследовательская работа; использование аудио- и видеозаписей;

компьютерной техники, Интернет и др.;

- для закрепления и систематизации знаний: работа с конспектом лекции;

повторная работа над учебным материалом (учебника, дополнительной литературы, аудио- и видеозаписей); составление таблиц для систематизации учебного материала;

аналитическая обработка текста (аннотирование, рецензирование, реферирование, конспект анализ и др.); подготовка сообщений к выступлению на конференции;

подготовка рефератов, докладов; тестирование и др. Для подготовки рефератов студентам необходимо использовать не только рекомендованную литературу, но и осуществлять поиск информации по выбранной тебе самостоятельно, используя библиотечные каталоги и Интернет-ресурсы.

РАЗДЕЛ 3. МОДУЛЬНАЯ БАЛЛЬНО-РЕЙТИНГОВАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ

КАЧЕСТВА ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Освоение дисциплины «Методы естественных наук в археологии» предполагает модульно-рейтинговое обучение, то есть учебный процесс строится по модульному принципу и успеваемость студентов оценивается по рейтинговой системе.

Модульное построение учебного процесса направлено на формирование у студентов познавательной активности в течение всего периода обучения. В качестве основы модульно-рейтингового обучения предлагаются:

- системный подход к изучению дисциплины;

- повышение активности учебной работы студентов в течение семестра;

- расширение и углубление систематической индивидуальной самостоятельной - развитие у студентов навыков самоконтроля;

- более точная и объективная оценка знаний и уровня профессиональной - повышение эффективности труда преподавателей и студентов;

- дифференциация студентов по уровню знаний и уровню овладения основами профессионального мастерства с целью объективного отбора для обучения на отделениях магистратуры;

Основные функции студентов в модульно-рейтинговой системе:

- обязаны посещать занятия, выполнять в полном объеме все виды работ, предусмотренные УМК;

- могут ознакомиться с содержанием рабочих программ учебных дисциплин с целью организации самостоятельной работы по освоению учебной дисциплины - имеют право получить информацию о своем рейтинге у преподавателя или в деканате;

- выполняют все виды учебной работы (включая самостоятельную работу) в течение периода изучения дисциплины и отчитываются в их выполнении в сроки, установленные в рабочих программах учебных дисциплин.

Требования, предъявляемые к студентам при освоении дисциплины «Методы естественных наук в археологии» с использованием рейтинговой системы, шкала перевода 100-балльной оценки в 5-балльную доводятся до студентов преподавателем на первом лекционном занятии и не будут меняться в процессе изучения дисциплины.

Максимальная сумма баллов, которую может набрать студент за семестр в ходе текущего контроля – 100. Минимальная сумма баллов, соответствующая положительному результату освоения дисциплины -– 60 (студент считается освоившим дисциплину). При изучении студентом учебной дисциплины рейтинговые баллы распределяются по дисциплинарным модулям в зависимости от их значимости и трудоемкости. Рейтинговая оценка по дисциплинарному модулю складывается из количества баллов, набранных за текущую работу и полученных при промежуточном контроле.

Студенты, не набравшие минимальную сумму баллов для получения положительной оценки по дисциплине, выполняют работы, предусмотренные в учебно-методическом комплексе дисциплины, в соответствии с индивидуальным графиком, согласованным с преподавателем, заведующим кафедрой и утвержденным деканом факультета. Преподаватель обеспечивает студентам возможность контроля и планирования процесса накопления своего рейтинга.

Максимально возможная сумма штрафных баллов, уменьшающих текущий рейтинг студента должна составлять не более 10 баллов рейтинга по дисциплине.

Студенту, не набравшему минимального количества рейтинговых баллов в календарном модуле (60) до итогового контроля, т.е. получившему «неудовлетворительно», предоставляется возможность добора баллов по дисциплинарным модулям в течение времени, определенным деканатом, после окончания изучения дисциплины. При возникновении конфликтных ситуаций, по заявлению студента, отчет по задолженностям может приниматься другим преподавателем (по назначению заведующего кафедрой) или конфликтной комиссией в составе заведующего кафедрой и не менее двух назначенных им преподавателей. Если в течение двух недель студент не набрал необходимого количества баллов для получения положительной оценки, то назначается комиссия по приему академических задолженностей с обязательным участием заведующего кафедрой, срок ликвидации академических задолженностей – январь и июнь текущего учебного года. Результаты ликвидации академических задолженностей также оцениваются в рейтинговых баллах по принятой шкале. Студент, имеющий после пересдачи на комиссии по приему академических задолженностей одну академическую задолженность, переводится на следующий курс условно и должен пройти повторно обучение по данной дисциплине (вместе со студентами, обучающимися на курсе, следующим за очередным, на платной основе).

Примерное распределение рейтинговых баллов по дисциплине « Методы естественных наук и археологии»

Календарный модуль Текущая работа Промежуточный Всего тестирование

СООТВЕТСТВИЕ РЕЙТИНГОВЫХ БАЛЛОВ И АКАДЕМИЧЕСКОЙ ОЦЕНКИ

РАЗДЕЛ 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 1.

Место естественных наук в археологических исследованиях.

Классификация естественнонаучных методов, применяемых в археологии.

Разделение научных дисциплин на естественные, общественные и технические науки. Предмет изучения естественных наук – природа. Подразделения естественных наук. Археология в классификации наук. Предмет археологии. Задачи методов естественных наук в археологии.

Классификация методов: физические, астрономические, химические, геологические, географические, биологические. Функциональное деление методов естественных наук: методы археологической разведки; методы реконструкции природной среды прошлого; методы реконструкции древних технологий; методы датирования.

Вводный обзор основных групп методов.

Физические методы. Задачи археологии, решаемые физическими методами.

Геофизическая разведка археологических объектов. Метод магнитной разведки. Метод электроразведки. Метод электромагнитной разведки. Cейсморазведка.

Физические методы датирования. Mетоды радиометрического датирования.

Радиоуглеродное датирование. Калиево-аргоновое датирование. Урановое датирование.

Датирование по цепной ядерной реакции радиоактивного распада. Методы дозиметрического датирования. Естественная доза облучения. Термолюминесцентный метод (ТЛ). Метод оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ). Электронный спиновый резонанс (ЭСР).

Методы датирования по остаточной намагниченности. Магнитное поле Земли.

Инверсии магнитного поля Земли. Геомагнитные эпизоды (events).

Физические методы изучения самих археологических находок. Минералогический анализ. Изотопный анализ.

Астрономические методы. Астрономическое датирование. Периодические флуктуации температуры. Суточные изменения температуры. Годовые колебания.

Климатические флуктуации. Циклы Миланковича.

Геологические методы. Стратиграфия геологических отложений археологических объектов. Задачи стратиграфии.

Палеонтология. Палеофаунистический (зооархеологический) анализ.

Териологический метод. Орнитологический метод. Ихтиологический метод. УМС – ускорительная масс-спектроскопия для датирования костей животных.

Палеоэнтомологический анализ. Малакологический анализ.

Палеоботанический анализ. Палинологический (спорово-пыльцевой) анализ.

Карпологический метод. Дендрохронологический метод.

Петрографический метод.

Палеопедологические (палеопочвенные) методы. Почва. Погребенные почвенные горизонты.

Химические методы. Фосфатный анализ. Анализ почвенных образцов на ртуть.

Анализ почв на липиды.

Методы химического датирования. Датирование по рацемизации аминокислот.

Датирование по фтору, урану и азоту. Пилтдаунский человек. Метод гидратации обсидиана. Датирование по катионному показателю.

Географические методы. Археологическое картирование. ГИС (геоинформационные системы, GIS) в археологии. GPS-технологии в археологии.

Значение GPS-съемки для археологии.

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 2.

Методы археологической разведки.

Археологическая разведка электропрофилирование. Электрическое вертикальное зондирование (ВЭЗ).

Магниторазведка. Магнитное поле Земли. Цифровые квантовые и протонные магнитометры. Метод планшетов. Метод свободного поиска. Исследование Краскинского городища.

Поиск затонувших объектов. Донный магнитометр. Метод свободного поиска.

Микромагнитная съемка.

Сейсморазведка. Сейсмические волны.

Эхолокация. Сонары и профилографы.

Индикация металлов. Металлоискатели.

Почвенные методы археологической разведки. Почвенные зонды, щупы и буры.

Аэрофотосъемка. Аэрофотоаппараты. Космосъемка. Дешифрирование аэрофотоснимков. Аэроархеология. Cropmarks и soilmarks. Исследования Аркаима с воздуха. История изучения памятника Пор-Бажын (Тува).

Тема 2. Спутниковая навигация и геоинформационные системы GPS навигация. Определение координат с помощью спутниковой системы.

Навигационные спутники. Система NAVSTAR. Факторы, вносящие ошибку в определение местоположения. Дифференциальная коррекция. Основные понятия GPS.

Путевая точка. Траектория. Маршрут. Реверсивный маршрут. Альманах. Эфимерис.

Холодный старт. Теплый старт. Горячий старт. Использование GPS в археологии.

Геоинформационные системы в археологии. Электронные базы данных (БД).

Системы управления базами данных (СУБД). Географическая информационная система (ГИС). Структура и функции ГИС. Составляющие геоинформационных систем.

Аппаратные средства (компьютер). Программное обеспечение. Данные. Операции, осуществляемые ГИС. Ввод данных. Управление данными. Запрос и анализ данных.

Визуализация данных. Выбор программы для построения цифровой карты. Подготовка данных для работы в ArcGis. Приложение ArcMap.

Неогеография. Геопорталы Google Earth, Yahoo Maps, Virtual Earth (Microsoft).

Значение неогеографии для археологии.

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 3.

Методы прямого и непрямого датирования археологических объектов.

Методы датирования: терминология и основы Относительное датирование. Абсолютное (хронометрическое, численное, количественное) датирование. Возраст и дата. Радиоуглеродные годы. Калибровка радиоуглеродных дат. Календарный год. Физическая основа датирования: естественная радиоактивность. Скорость радиоактивности. Радиоактивные элементы. Изотопы стабильные и радиоактивные. Использование радиоактивности для определения возраста.

Типы естественной радиоактивности. Альфа-распад. Бета-распад. Электронный захват.

Спонтанное деление. Происхождение нуклидов. Первичное происхождение нуклидов.

Радиогенное происхождение нуклидов. Космогенное происхождение нуклидов.

Антропогенное (техногенное) происхождение нуклидов. Нуклеогенное происхождение нуклидов.

Погрешности метода хронометрического датирования.

Возрастной интервал применения методов хронометрического датирования.

Четвертичный период. Геологическая и археологическая периодизация четвертичного периода. Особенности абсолютного и относительного датирования четвертичного периода.

Ускорительная масс-спектрометрия. Масс-спектры. Устройство масс-спектрометра.

Пределы абсолютного датирования методом ускорительной масс-спектроскопии.

Радиометрические методы датирования.

Методы датирования с использованием благородных газов радиогенного происхождения. Калий-аргоновый (K-Ar) метод датирования. Уран-гелиевый (U-He) метод датирования. Применение K-Ar метода датирования для археологии. Становление метода. Датирование геологических слоев, вмещающие останки ранних гоминид в ущелье Олдувай (Танзания). К-Ar датирование отложений стоянки Дманиси (Грузия).

Датирование по космогенным нуклидам. Космическое излучение и космогенные нуклиды. Первичное космическое излучение. Вторичное космическое излучение.

Радиоактивные и стабильные нуклиды. Атмосферные нуклиды и нуклиды in situ.

Превращения космогенных нуклидов.

Радиоуглерод. Открытие радиоуглерода. Становление метода радиоуглеродного датирования. Калибровка дат и калибровочные кривые. Причины временных и пространственных колебаний концентрации радиоуглерода. Изотопное фракционирование. Резервуарный эффект. Конвенциональный возраст и калиброванный возраст.

Троя Гомера: применение радиоуглеродного датирования.

Дендрохронологический метод.

Понятие дендрохронологии. История метода. Строение древесины дерева.

Годичные кольца. Оборудование для подсчета годичных колец. Перекрестная датировка.

Абсолютные и относительные дендрохронологические шкалы. Существующие абсолютные дендрохронологические шкалы. Дендрохронологический метод в археологии.

Дендрохронологические исследования в нашей стране. Дендрохронологическая датировка археологических деревянных объектов. Дендрохронологическая шкала Великого Новгорода. Дендрохронологический анализ пазырыкских памятников.

Использование дендрохронологического метода для количественных реконструкций палеоклимата.

Радиационная дозиметрия.

Три дозиметрических метода датирования: термолюминесценция (ТЛ), оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ) и электронный спиновый (парамагнитный) резонанс (ЭСР). Естественная доза облучения.

Термолюминесценция. Применение термолюминесцентного метода для датирования керамики. Применение термолюминесцентного метода для датирования осадков. Возрастной диапазон термолюминесцентного метода. Отбор проб для термолюминесцентного датирования.

Оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ). Виды оптически стимулированной люминесценции: ИКСЛ (с инфракрасным возбуждением) и ЗСЛ (с зеленым возбуждением). Преимущества метода оптически стимулированной люминесценции перед методом термолюминесцентного датирования. Применение ОСЛ датирования. Ошибка метода.

Электронный (спиновый) парамагнитный резонанс (ЭПР). Датирование методом ЭПР. Основа метода. Электронный спин и магнитный момент. Парамагнитные центры.

Электронно-спиновый резонанс. Отбор образцов для ЭПР датирования. Применение ЭПР датирования. Погрешность метода.

Сравнение методов прямого датирования: преимущества, недостатки, погрешность.

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 4.

Биологические методы в археологии.

Палеоботанические методы.

Лихенометрия – датирование по приросту слоевища наскальных лишайников.

Использование лишайников для датировки скальных поверхностей. Датирование мегалитов острова Пасхи. Лихенометрическая датировка петроглифов Горного Алтая.

Палеокарпологический метод. Задачи палеокарпологии. Особенности захоронения плодов и семян. Отбор образцов на палеокарпологический анализ. Наиболее перспективные для палеокарпологического изучения породы. Флотация (водная сепарация).

Палинологический метод. Предмет, история развития и основные термины палинологического метода. Объекты палинологического анализа. Пыльца. Споры.

Палиноморфы. Применение палинологического метода для разных типов геологических отложений. Отбор и лабораторная обработка образцов для палинологического анализа.

Спорово-пыльцевые диаграммы. Интерпретация споворо-пыльцевых диаграмм.

Реконструкция растительности и флоры. Реконструкция климата. Применение палинологического анализа для стратиграфии и корреляции геологических отложений.

Палинологический метод в археологии.

Палеофаунистические методы.

Основные термины палеонтологии. Фоссилии и фоссилизация. Диагенез фоссилий.

Типы фоссилий. Ископаемое тело. Отпечаток. Каменное ядро. Инкрустация. Следы жизнедеятельности организмов. Тафоценоз. Ориктоценоз. Танатоценоз. Руководящие формы.

Териологический метод. Микро- и макротериофауна. Ценность териологического метода для археологии. Наиболее диагностичные костные останки. Статистический анализ костных останков. Изучение остатков фауны млекопитающих из культурных слоев археологических памятников. Расселение млекопитающих и их адаптации.

Датирование археологических памятников по териологическим данным.

Палеонтологические виды. Датирование раннепалеолитической стоянки Дманиси (Грузия) по териологическим данным.

Мамонтовая фауна. Верхнеплейстоценовый фаунистический комплекс. Причины образования и исчезновения.

Млекопитающие в хозяйстве древнего человека. Охота. Использование животных для построения жилищ. Орудия и произведения искусства. Доместицированные виды млекопитающих.

Малакологический метод. Биотическая и фациальная приуроченность моллюсков.

Классы моллюсков и их значение для биоиндикации. Реофильная малакофауна.

Лимнофильные виды. Стагнофилы. Палеоклиматические реконструкции на основе малакологического анализа. Определение возраста по моллюскам.

Использование моллюсков древним человеком.

Палеоэнтомологический анализ. Значение палеонтологического метода для археологии.

Другие биологические данные, используемые для хроностратиграфии, прямого датирования и реконструкции природной среды прошлого. Диатомовый анализ.

Хирономидный анализ. Кладоцерный анализ. Остракодный анализ.

Антропологический метод и другие методы изучения останков древнего человека.

Антропология. Антропогенез. Расоведение. Палеоантропология. Разедлы палеонантропологии: остеология и краниология. Палеоэкология, палеопатология и палеодиетология человека. Этапы сбора и подготовки материала для проведения палеоантропологического анализа в полевых условиях.

Антропологическое исследование Пазырыкских мумий.

Антропохимический метод.

Молекулярно-генетический анализ. Митохондриальная ДНК и ее преимущества для молекулярно-генетического анализа. «Митохондриальная Ева». Секвенирование ДНК.

Генетические исследования костей древнего человека Сибири: Homo altaensis.

Изотопный анализ останков человека и животных по углероду и азоту. Отци Тирольский ледовый человек.

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 5.

Геологические методы в археологии.

Стратиграфический метод в археологии.

Выявление культурных отложений, порядок их чередования и установление хронологического соотношения между этими слоями. Границы слоев. Значение стратиграфического метода для хронологии археологического памятника.

Палеопедологические методы в археологии.

Разнообразие подходов палеопедологического изучения археологических памятников. Методика отбора образцов на палеопочвенные анализы. Исследование микроморфологии почв. Оборудование, применяемое при палеопочвенных исследованиях. Почвенные буры и работа с ними.

Палеомагнитный метод в археологии.

Палеомагнитология. История изучения геомагнетизма. Вековые вариации магнитного поля Земли.

Первичная остаточная намагниченность. Седиментационная остаточная намагниченность. Термоостаточная намагниченность. Суммарный вектор остаточной намагниченности.

Вторичная (или "вязкая") остаточная намагниченность. Виды вторичной остаточной намагниченности. Магнитная чистка.

Полевые и лабораторные методы определения первоначального направления вектора остаточной намагниченности. Современные магнитометры.

Палеомагнитный (или археомагнитный) метод датирования. Принципы датирования. Статистические ансамбли. Магнитная шкала времени.

Инверсии магнитных полюсов. Магнитозоны.

Применения археомагнитного метода для датирования археологических объектов.

Магнитная восприимчивость. Удельная магнитная восприимчивость. Корреляция кривых магнитной восприимчивости озерных кернов и геологических разрезов для построения глубинно-возрастных моделей.

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 6.

Физико-химические методы в археологии.

Новейшие физико-химические методы в археологии.

Физико-химические методы: обзор новейших методик.

Химические методы. Фосфатный анализ. Фосфаты – компоненты мягких органических материалов. Фосфатный обмен. Накопление фосфатов в почве в процессе жизнедеятельности человека. Содержание легкорастворимого фосфора в слоях древних поселений. Анализ почвенных образцов на ртуть. Исследование человеческих поселений, жители которых использовали в пищу рыб анадромных видов. Анализ почв на липиды, как на показатель наличия органических веществ.

Методы химического датирования. Датирование по рацемизации аминокислот.

Рацемизация аминокислот. Зеркальные оптические изомеры D и L. «Живой» оптический изомер. Эквимолярная смесь изомеров. Возможности и ограничения метода. Калибровка метода.

Датирование по фтору, урану и азоту. Концентрация азота в протеинах современных и ископаемых костей. Поглощение ископаемыми костями фтора и урана из грунтовых вод. Построение относительной хронологии. Самая крупная архелогическая фальсификация и уран-фторовый метод. Пилтдаунский человек.

Метод гидратации обсидиана. Обсидиан или вулканическое стекло.

Гидратированный слой и зона гидратации обсидиана. Скорость гидратации. Калибровка и ограничение метода.

Датирование наскальных изображений по катионному показателю. Образование патины на поверхности наскальных изображений. Применение и ограничение метода.

Методы исследования керамики.

РАЗДЕЛ 5. БАНК КОНТРОЛИРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПО КУРСУ

«МЕТОДЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В АРХЕОЛОГИИ».

Материалы к разделу 1.6.

Тесты для промежуточной оценки знаний учащихся.

1. В настоящее время к естественным наукам относятся:

А) астрономия Б) математика Г) археология Д) физическая география 2. К физическим методам, применяемым в археологии, относятся:

А) метод магнитной разведки Б) палеомагнитный метод В) малакологический метод Г) фторное датирование Д) Калиево-аргоновое датирование Е) сейсморазведка Ж) аэрофотосъемка З)метод оптически стимулированной люминесценции 3. К биологическим методам, применяемым в археологии, относятся:

А) малакологический метод Б) палеопедологический метод В) петрографический метод Г) карпологический метод Д) палинологический метод Е) дендрохронологический метод Ж) фосфатный анализ З) палеомагнитный метод 4. Антропологический метод позволяет выявить:

А) продолжительности жизни индивидуума Б) механизмы изменения тканей при мумификации В) условия среды обитания древнего человека Г) Возрастной состав популяции древнего человека Д) Особенности питания древнего человека Е) историю происхождения палеонаселения Ж) абсолютные даты существования популяций 5. В чем преимущества исследования митохондриальной ДНК при молекулярногенетическом анализе:

А) мДНК не мутирует Б) мДНК передается только по материнской линии В) мДНК не рекомбинирует, то есть материнская и отцовская мДНК не смешиваются Г) мДНК наследуется по отцовской линии Д) полиморфизм мДНК хорошо изучен у многих живых организмов 6. Для изучения рациона питания древних людей может использоваться изотопный анализ:

7. К методам археологической разведки относятся:

А) изотопное датирование Б) аэрофотосъемка В) магниторазведка Г) термолюминесцентный метод Д) эхолокация 8. Метод планшетов при магниторазведке применяется для:

А) микромагнитной съемки Б) датирования объектов, обладающих отличными от среды магнитными свойствами В) построения магнитных профилей Г) построения карт магнитных аномалий 9. Первый из разведочных методов, примененных в археологии был метод:

А) сейсморазведки Б) магниторазведки В) электроразведки Г) эхолокации Д) индикации металлов 10. При электрическом вертикальном зондировании:

А) установка перемещается по профилю, глубинность установки не меняется Б) установка неподвижна, глубинность установки меняется 11. Для изучения горизонтально-неоднородных геоэлектрических разрезов используется:

А) вертикальное зондирование Б) симметричное электропрофилирование 12. Основной метод работы с аэрофотоснимками:

Б) дешифрирование В) сканирование 13. Преимуществами неогеографии являются:

А) использование географических систем координат Б) применение растрового представления географической информации В) использование картографических систем координат Г) применение векторного представления географической информации Д) использование открытых гипертекстовых форматов для представления геоданных.

14. Для определения координат и высоты GPS приёмника, используются сигналы как минимум:

А) с четырёх спутников Б) с трех спутников В) с шести спутников.

15. Факторы, вносящие ошибку в определение местоположения с использованием GPS приёмника:

А) Избирательный доступ Б) Геометрия спутников В) Переотражение спутникового сигнала.

Г) Атмосферные феномены 16. Процесс запуска GPS-приемника, который был отключен более 30 минут называется:

А) холодный старт Б) горячий старт 17. Первичная информация, поступающая от каждого спутника и от всего спутникового созвездия в целом называется:

18. Современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений называется:

19. В археологии применяют датирование:

А) относительное Б) абсолютное 20. Промежуток времени в годах между определенным археологическим событием в прошлом и определенным моментом времени в настоящем:

21. Года новой эры обозначают как:

22. Изотопы характеризуются:

А) одинаковым числом нейтронов Б) одинаковым числом протонов В) одинаковым числом электронов Г) разным числом нейтронов 23. К радиогенным нуклидам относят:

24. Четвертичный период охватывает последние:

25. В основе калий-аргонового метода датирования лежит:

А) накопление радиогенного изотопа калия Б) явление радиоактивного превращения изотопа калия в изотоп аргона В) накопление радиогенного изотопа аргона 26. Калий-аргоновым методом можно датировать:

А) Осадочные породы Б) Метаморфические породы В) Вулканические породы 27. Первичное космическое излучение состоит:

А) из высокоэнергичных частиц внеземного происхождения, в основном ядер водорода и гелия.

Б) из субатомных частиц низкой энергии - протонов и нейтронов.

Вариант II.

1. Радиоактивный изотоп углерода:

2. В атмосфере радиоактивный углерод образуется из:

А) водорода 3. Радиоуглеродное датирование разработал:

4. Калибровка радиоуглеродных дат производиться с помощью:

А) абсолютного ТЛ датирования Б) относительного биостратиграфического датирования В) датирования по древесным кольцам Г) палеомагнитного датирования 5. Причины временных колебаний радиоуглерода в атмосфере:

А) изменение солнечной активности Б) резервуарный эффект В) колебания магнитного поля Земли Г) ядерные испытания Д) индустриализация Е) изотопное фракционирование 6. Временные пределы использования радиоуглеродного метода:

Б) от 300 до 40-50 тыс. лет 7. Основные принципы и методы дендрохронологии сформулировал:

8. Последовательность толщин годичных колец деревьев определённой породы в определённой местности, от текущего момента и как можно далее в прошлое это:

А) Перекрестная датировка Б) Дендрохронологическая шкала В) Абсолютная дендрохронологическая шкала Г) Древесный керн 9. К дозиметрическим методам датирования относятся:

А) радиоуглеродный анализ Б) термолюминесцентный метод В) палеомагнитный метод Г) ОСЛ датирование Д) ЭПР (ЭСР) датирование 10. Радиационные дозиметрические методы датирования охватывают диапазон возрастов от:

А) первых сотен до 1 млн лет Б) 300 до 40-50 тыс. лет В) 300-500 лет до 4,5 млн лет 11. Избыток «холодного» света в свечении нагретого непроводящего твердого тела это:

А) оптически стимулированная люминесценция Б) термолюминесценция В) явление парамагнитного резонанса Г) нарушения в кристаллической решетке минерала 12. Фазой возбуждения при термолюминесценции называют:

А) Фазу, в которой под действием тепла или света нетепловая часть энергии, содержащаяся в твердом теле, может излучаться в виде люминесценции Б) Фазу, во время которой тело твердое тело приобретает латентную ТЛ.

13. Электронно-спиновый резонанс возникает:

А) при захвате радиационно-индуцированных свободных зарядов дефектами кристалла Б) при наложении микроволнового излучения перпендикулярно направлению магнитного поля, в которое помещен образец, обладающий парамагнитными центрами В) при возникновении неспаренного электрона на атомной орбите 14. Палеомагнитология изучает:

А) «вязкую» намагниченность пород и минералов Б) первичную остаточную намагниченность пород и минералов В) вторичную остаточную намагниченность пород и минералов 15. Намагниченность, которая образуется в результате выпадения мелких частиц осадочного материала на дно океанов и озер или сноса их при размыве материнских пород, называется:

А) термоостаточная намагниченность Б) седиментационная остаточная намагниченность В) «вязкая» намагниченность 43. Изменения магнитного поля Земли во времени называются:

В) палеомагнитными колебаниями Г) вековыми флуктуациями 16. Интервалы геологического разреза, характеризуемые одинаковой полярностью, называют:

17. В археологии для датировки археомагнитным методом используется:

Б) изделия из железа В) деревянные изделия 18. К палиноморфам относятся:

А) пыльца растений В) цисты динофлагеллят Г) клетки водорослей 19. Пыльцевое зерно это:

А) женский гаметофит семенного растения Б) мужской гаметофит семенного растения 20. Строение какой оболочки пыльцевого зерна имеет диагностическое значение при палинологическом анализе:

21. Палинологический комплекс – это:

А) совокупность спор, пыльцы и других палиноморф определенного таксономического состава и структуры, характеризующая отложения определенного стратиграфического интервала и отличающаяся в качественном и количественном отношении от совокупности палиноморф из подстилающих и покрывающих пород.

Б) совокупность спор, пыльцы и других палиноморф, выделенных при анализе единичной пробы.

22. Палинозона – это:

А) Совокупность одновозрастных разнофациальных отложений, характеризующаяся серией палинокомплексов одного типа, которая отражает определенные климатические условия и отличается от серий палинокомплексов подстилающих и перекрывающих горизонтов.

Б) совокупность слоев горных пород, которая характеризуется определенным палинокомплексом, отличающимся в структурном и таксономическом отношении от подстилающих и перекрывающих слоев, и отражающим соответствующие климатические условия.

23. К палеофаунистическим методам относятся:

А) палинологический метод Б) малакологический метод В) териологический метод Г) карпологический метод 24. При териологических исследованиях мелких млекопитающих наиболее важными для диагностики являются:

А) строение скелета нижних конечностей Б) строение зубной системы В) строение черепа 25. Изучение остатков фауны млекопитающих из культурных слоев археологических памятников позволяет:

А) реконструировать окружающую среду прошлого на основе экологической приуроченности обнаруженных видов Б) датировать археологические памятники В) выявлять типы хозяйства древнего человека 26. Малакологический метод позволяет:

А) выполнять палеоэкологические реконструкции Б) выполнять количественные реконструкции климата В) определять абсолютный возраст Г) устанавливать стратиграфические границы 27. Лихенометрия применяется для:

А) стратиграфической привязки археологического объекта Б) датирования скальных поверхностей В) количественных реконструкций климата.

РАЗДЕЛ 6. БАНК ОБУЧАЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПО КУРСУ

«МЕТОДЫ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК В АРХЕОЛОГИИ».

Материалы к разделу 4.

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 1.

Место естественных наук в археологических исследованиях.

Классификация естественнонаучных методов, применяемых в археологии.

Научные дисциплины условно можно подразделить на 3 большие группы:

естественные науки, общественные науки и технические науки. Предмет изучения естественных наук – природа. К естественным наукам относятся астрономия, физика, химия, геология, физическая география и биология.

Археология в классификации наук попадает в социальные науки, объектом изучения которых является человек, как существо социальное. Археология занимается реконструкцией человеческих сообществ – от первых изготовителей орудий труда до современных обществ. За исключением последних пяти тысячелетий эти сообщества не оставили нам никаких письменных свидетельств своего существования, так что для установления исторических, экономических и социальных аспектов развития человечества археологам остается основываться только на исследовании материальных останков минувших эпох. Важной задачей является извлечь как можно больше сведений из этих останков, и в решении этой задачи огромную роль играют методы естественнонаучных дисциплин.

Методы естественных наук, применяемые в археологии, можно условно разделить на физические, астрономические, химические, геологические, географические и биологические. Методы также подразделяются функционально:

- методы археологической разведки;

- методы реконструкции природной среды прошлого;

- методы реконструкции древних технологий;

- методы датирования.

Вводный обзор основных групп методов.

Физические методы, применяемые в археологии, используются для решения трех основных видов задач.

1. Геофизическая разведка археологических объектов.

Для поиска археологических объектов используются следующие методы:

- метод магнитной разведки.

Магниторазведка основана на измерении магнитного поля Земли и выявление его аномалии, которая определяется естественным изменением структур в верхних слоях грунта и почвы, обусловленным существованием археологического объекта, отличающегося своими магнитными свойствами. Магниторазведка однозначно фиксирует месторасположение объекта, испытавшего термическое воздействие в прошлом.

- метод электроразведки, при котором с помощью тока измеряется сопротивление почвы, зависящее от уровня влажности. Там, где под землей находятся остатки стен, влажность меньше. Замечая, как меняются показания электроприборов, можно составить план древних жилищ, невидимых с поверхности.

- метод электромагнитной разведки.

Для изучения культурного слоя электромагнитная разведка является крупным методологическим достижением, в котором совмещены возможности магнито- и электроразведки, причем независимо от геологического строения изучаемой территории.

При электромагнитной разведке используются металлические детекторы и радарная аппаратура. Испускаемые прибором электромагнитные лучи частично отражаются от границ слоев или поверхности находящихся под землей предметов и принимаются на экране. Самописец, определяя по времени отражения глубину находящихся под землей объектов, вычерчивает профиль ям, жилищных и других углублений до глубины 4 м.

- сейсморазведка основана на изучении упругих свойств археологических объектов, отличных от таких же свойств среды. Археологические объекты и вмещающая их среда по-разному отражают звуковые колебания и регистрируются особыми приборами. В сейсморазведке для археологических целей упругие волны создаются с помощью удара. Этим способом также можно обнаружить могильники, трещины, стены и т. Д.

2. Физические методы датирования:

- методы радиометрического датирования, основанные на определении степени распада содержащихся в археологических остатках радиоактивных элементов. Примером этой категории методов может служить самый известный из них – радиоуглеродное датирование (датировка по изотопу углерода 14С).

- методы дозиметрического датирования, основанные на зависящем от времени накоплении радиационных нарушений в металлах. Среди методов дозиметрического датирования различают: термолюминесцентный метод (ТЛ), метод оптически стимулированной люминесценции (ОСЛ) и электронный спиновый резонанс (ЭСР).

- методы датирования по остаточной намагниченности. Определение возраста по остаточной намагниченности основано на фиксации магнитного поля, возникшего в прошлом в глине, горной породе или каменном артефакте.

3. Физические методы изучения самих археологических находок.

Для установления источника археологической находки применяют минералогический анализ, при котором по некоторым уникальным физическим свойствам минералов входящих в состав находки можно установить источник ее происхождения.

Применяется также изотопный анализ, например, анализ изотопов свинца, который используется для установления из какой руды выплавлен свинец. Это важно, например, для установления источника при выплавке монет, орудий, красок, глазурей, стекол.

Кроме этого, физические методы могут применяться для сохранения и укрепления хрупких археологических находок, например, костей.

Астрономические методы Астрономические методы могут применяться для астрономического датирования, основанного на знаниях об орбитальных параметрах Земли и ее движении вокруг Солнца.

Известно, что 99,9% энергетического баланса на поверхности Земли, а, следовательно, погоду и климат, определяет Солнце. Временные флуктуации инсоляции приводят к периодическим флуктуациям температуры. Вращение Земли вокруг своей оси вызывает суточные изменения температуры, а ее орбитальное движение вокруг Солнца определяет годовые колебания. Климатические флуктуации - это длительные изменения орбиты Земли (20-100 тыс. Лет), которые называются циклы Миланковича и несут ответственность за ледниковые и междледниковые циклы четвертичного периода.

Годовые и долговременные флуктуации оставляют отчетливые следы в геологических и биологических объектах, которые могут быть использованы для датировки.

Кроме этого, предприняты попытки датировать лунные и солнечные затмения по описаниям в древних источниках, сопоставляя их с современными данными о затмениях.

Геологические методы Спектр геологических методов, применяемых в археологии довольно широк, хотя зачастую эти методы относятся к наукам, находящихся на границе между геологией и другими естественными науками.

К геологическим методам относятся:

- стратиграфия геологических отложений археологических объектов;

- палеонтологические методы;

- палеопедологические методы;

- петрографический метод;

- минералогический метод.

Химические методы - фосфатный анализ применяется при палеопедологических исследованиях для исследование образцов грунта на содержание фосфатов.

- анализ почвенных образцов на ртуть также используется в археологии. Высокое содержание ртути в почве – отличительная особенность памятников, жители которых потрошили рыб анадромных видов (тех, что обитают в море, но нерестятся в пресной воде), поскольку их внутренности содержат большое количество ртути, сохраняющейся в почве там, где скапливались эти отбросы.

- анализ почв на липиды (жировые вещества) как на показатель наличия органических отходов.

- датирование по рацемизации аминокислот.

- датирование по фтору, урану и азоту.

- метод гидратации обсидиана.

- датирование по катионному показателю.

Географические методы Географические методы применяются для археологического картирования.

Археологическое картирование - это методика выявления и фиксации в пространстве всех проявлений древних культур.

- ГИС (геоинформационные системы, GIS) в археологии. ГИС — это автоматизированная система обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация. С помощью ГИС можно создавать археологические информационные системы отдельных географических регионов, планов раскопок археологических памятников, изучать древние карты и т.д.Использование ГИС дает возможность не только фиксировать пространственное расположение археологических находок, но и прогнозировать местонахождение памятников на еще не исследованных территориях, основываясь на тенденциях их распространения.

- GPS-технологии в археологии. GPS (Global Positioning System) - глобальная система местоопределения. Состоит из 24 навигационных спутников, вращающихся по орбите вокруг Земли. Спутники передают информацию о точном времени и своем текущем местоположении, которые затем используется GPS-приемниками для расчета текущих координат пользователя на поверхности Земли или в околоземном пространстве методом триангуляции. Эта система круглосуточно обеспечивает определение трехмерных координат (местоположение + высота) в любой точке земного шара.

Значение GPS-съемки для археологии:

• Помогает выявлять и точно фиксировать в современной топооснове древние и современные антропогенные и природные структуры, новые и уже известные археологические объекты, • Помогает разрабатывать маршруты разведок для проверки полученных сведений и точно учитывать площади для археологических исследований, картографирования и моделирования.

• Позволяет создавать объемную компьютерную модель выявленных структур, привязанных к реальному ландшафту.

- Аэрофотосъемка

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 2.

Методы археологической разведки.

Археологическая разведка Первым из геофизических методов, примененных в археологии, был метод электроразведки постоянным током. Суть метода заключается в том, что с помощью тока измеряется сопротивление почвы, зависящее от уровня влажности. Почти во всех случаях применяются симметричные четырехэлектродные установки AMNB с питающими электродами A и B и измерительными M и N. В качестве электродов для питающих линий АВ используют стальные, а для приемных линий MN медные или латунные электроды длиной 0,3—1 м и диаметром 1—3 см. В основе электроразведки лежит метод сопротивлений. Идея метода состоит в том, что электрическое поле, наблюдаемое на поверхности земли (umn) при пропускании электрического тока через заземленные электроды (IAB), зависит от распределения удельного электрического сопротивления в некоторой области разреза вблизи установки. Размер (в т.ч. глубина) этой области зависит от геометрии установки, главным образом от расстояния между питающими (AB) и приемными (MN) электродами (т.н. разноса установки). Поэтому электрические зондирования в методе сопротивлений являются чисто геометрическими: изменяя разнос (геометрию) установки, мы изменяем глубину исследуемой области.

Симметричное электропрофилирование. При этом установка перемещается по профилю, глубинность установки не меняется. Эта методика предназначена для изучения горизонтально-неоднородных геоэлектрических разрезов. На территории перспективной для поиска разбивается система параллельных профилей, по которым симметричная четырехэлектродная установка последовательно перемещается с шагом, равным MN.

Электрическое вертикальное зондирование (ВЭЗ). При использовании этого метода установка неподвижна, глубинность установки (разнос) меняется. С помощью ВЭЗ исследуют изменение удельного сопротивления пород с глубиной. Этим методом изучается погребенный рельеф коренных пород, внутренняя структура земляных оборонительных сооружений, памятники с вертикально неоднородными культурными напластованиями и т.п.

Магниторазведка основана на измерении магнитного поля Земли и выявления его аномальной составляющей, которая определяется естественным изменением структур верхних слоев грунта, обусловленным существованием в них археологических объектов (в том числе и под водой). Археологические объекты характеризуются магнитными свойствами, отличающимися от магнитных свойств вмещающей среды. Магниторазведка однозначно фиксирует месторасположение объекта, испытавшего термическое воздействие в прошлом. Количественная интерпретация аномалий от археологических объектов позволяет определить не только их координаты, но и дать сведения о магнитном моменте, массе, геометрии и глубине залегания. Высокоразрешающая интерпретация магнитных аномалий стала возможна с появлением быстродействующих цифровых квантовых и протонных магнитометров. Их быстродействие позволяет геофизикам перейти от съемок по отдельным профилям к площадным съемкам, которые более информативны.

Метод планшетов. Это специфический вариант магнитной съемки, направленный на изучение мельчайших особенностей магнитного поля. Обследуемая площадь предварительно разбивается на квадратные или прямоугольные участки – планшеты – размерами 10х10 м, 20х20 м, 25х25 м. На каждом планшете выполняется микромагнитная съемка масштаба 1:100, 1:200 или 1:250.

Метод свободного поиска. Оператор с магнитометром обходит выбранный участок по произвольному маршруту без какой-либо намеченной сети. При обходе осуществляются периодические измерения. Маршрут и расстояние между замерами выбираются таким образом, чтобы весь участок оказался перекрытым сетью измерений не реже 1 х 1 м или 2 х 2 м. В случае появления на табло прибора значений, резко отличающихся от фоновых, на аномальном участке сгущается сеть наблюдений до 0,1 – 0, 2 с. В конечном счете, выявляются точки соответствующие экстремумам аномалии. После маркировки экстремумов немагнитными реперами на линии проходящей через экстремумы, выполняется профильная съемка. По результатам профильной съемки строятся графики аномалий и производится их предварительная интерпретация.

Для локализации намагниченных объектов, находящихся на дне водоемов на глубинах до 20-30 используют специально разработанный донный магнитометр, у которого магниточувствительный элемент помещен в немагнитный герметичный бокс, опускаемый под воду. Работа с таким магнитометром осуществляется с немагнитного маломерного плавсредства методом свободного поиска, хотя возможна и микромагнитная съемка по заранее размеченной сети. Применять донный магнитометр целесообразно для поиска относительно крупных объектов.

Сейсморазведка. Это геофизический метод изучения геологических объектов с помощью упругих колебаний — сейсмических волн. Метод основан на том, что скорость распространения сейсмических волн зависят от свойств геологической среды, в которой они распространяются. Методы сейсморазведки наиболее эффективны при изучении подстилающих археологических памятников грунтов, внутреннего строения земляных оборонительных сооружений и для локализации подземных пустот и погребенных архитектурных объектов. Наилучшие результаты достигаются в комплексе с другими геофизическими методами, в частности с вертикальным зондированием и контрольным бурением.

Эхолокация применяется для поиска затонувших объектов, находящихся на дне или в рыхлых отложениях водоемов.

Индикация металлов. Поверхность тысяч неукрепленных поселений в настоящее время распахивается, в большинстве случаев их культурный слой перемешан до такой степени, что исследователь не найдет на глубине, доступной плугу, ни остатков сооружений, ни прослоек, характеризующих тот или иной период жизни на поселении.

Тогда для характеристики памятника остается только собрать разбросанные на поверхности вещи. Поиск таких вещей именуется в археологии сбором подъемного материала. В этом неоценимую помощь может оказать металлоискатель, позволяющий за час-два работы обнаружить скопления шлаков, указывающих на места выплавки металла.

После этого все находки отмечаются на плане памятника.

Аэрофотосъемка - фотографирование местности с воздуха специальным аэрофотоаппаратом, установленным на самолёте, вертолёте, дирижабле, искусственном спутнике Земли или ракете (космосъемка). Основной метод работы с аэрофотоснимками – дешифрирование. Дешифрирование заключается в выявлении и распознавании заснятых объектов, установлении их качественных и количественных характеристик. В настоящее время дешифрирование производится цифровыми методами (ГИС-технологии) Аэроархеология имеет более чем столетнюю историю. Первый археологический объект, который был сфотографирован с воздуха был знаменитый Стоунхендж.

Фотографировали его в 1906 г. С воздушного шара. На аэрофотоснимках видно, что вокруг мегалитов был ров и вал, которые впоследствии были разрушены.

Распознать археологический объект на аэрофотоснимках можно, изучая характер растительности (cropmarks) и особенности почвенного покрова (soilmarks). В первом случае смотрят на особенности роста и созревания сельскохозяйственных культур, например, пшеницы или ячменя. Во рвах и углублениях почвы накапливается больше и растения растут выше и созревают раньше.

GPS навигация. GPS (англ. Global Positioning System ) — спутниковая система навигации (или navigation Satellite Timing and Ranging (NAVSTAR)). Позволяет в любом месте Земли (включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. Для определения трёхмерных координат GPS-приёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Для определения координат и высоты приёмника, используются сигналы как минимум с четырёх спутников. Основой GPS системы являются навигационные спутники, движущиеся вокруг Земли по 6 круговым орбитальным траекториям (по 4 спутника в каждой), на высоте примерно 20 180 км. Спутники излучают сигналы в диапазонах: L1=1575,42 мгц и L2=1227,60 мгц, последние модели также на L5=1176,45 мгц.

Навигационная информация может быть принята антенной (обычно в условиях прямой видимости спутников) и обработана при помощи GPS-приёмника. Информация в C/A коде (стандартной точности), передаваемая с помощью L1, распространяется свободно, бесплатно, без ограничений на использование.

24 спутника обеспечивают 100% работоспособность системы в любой точке земного шара, но не всегда могут обеспечить уверенный приём и хороший расчёт позиции. Поэтому, для увеличения точности позиции и резерва на случай сбоев, общее число спутников на орбите поддерживается в большем количестве. Максимальное возможное число одновременно работающих спутников в системе GPS ограничено 32.

Кроме космического сегмента существует еще и наземный сегмент. Наземный сегмент контролируется Министерством Обороны США (у системы NAVSTAR). Он состоит из пяти контрольно-измерительных станций, которые находятся на Гавайях, на Кваджалейне, на острове Вознесения, в Диего-Гарсия и Колорадо-Спрингс, четырех станций связи и центра управления всей системой, расположенного на авиабазе в Шривере, штат Колорадо.

Факторы, вносящие ошибку в определение местоположения:

- «Избирательный доступ" - это преднамеренное уменьшение точности гражданских GPS-навигаторов, осуществляемое Министерством обороны США. Он приводит к уменьшению точности максимум до 100 метров. - отключен в 2000 г.

- Геометрия спутников, т.е. Как они расположены относительно друг друга и GPSприемника. Геометрия спутников становится особенно важной при использовании GPSприемника в автомобиле, среди высоких зданий, в горах или в глубоких ущельях.

- Переотражение спутникового сигнала от различных объектов.

Другие факторы: например, задержка прохождения сигнала из-за различных атмосферных феноменов. Или ошибка хода часов приемника.

- Точность гражданских GPS -приемников может быть увеличена до 4 м и более (в ряде случаев - до 1 м) с помощью дифференциальной GPS (DGPS).

Дифференциальная коррекция - это метод, который значительно увеличивает точность собираемых GPS-приемником данных. Используя такой метод, можно определить местоположение буквально до сантиметров. В этом случае один приемник расположен в точке с известными координатами (базовая станция), а второй приемник собирает данные в точке с неизвестными координатами (ваш передвижной приемник). Так как координаты базовой станции известны, то она может вычислить ошибки, содержащиеся в спутниковом сигнале. То есть базовая станция может уточнить координаты спутников и передать скорректированные данные вашему подвижному приемнику.

Уточненные данные называются дифференциальными коррекциями и используются для точного определения месторасположения. Дифференциальные коррекции передаются с базовой станции на ваш приемник посредством радиосвязи.

Задача структуризации археологических данных с целью поиска и анализа информации существовала с момента появления археологии как науки. Бумажные каталоги на определенном этапе сменились электронными базами данных (БД).

Системы управления базами данных (СУБД) позволили оперировать большими объемами информации, вести поиск и сортировать данные по большому количеству критериев. Это привело к созданию баз данных разного профиля: появились административные и исследовательские регистры памятников, музейные каталоги, базы данных по раскопкам (находки с атрибутами, взаиморасположение в слоях и т.д.), базы по вещевому материалу, надписям, результатам анализов, библиографическим и библиотечным каталогам и т.д.

Географическая информационная система (ГИС) - современная компьютерная технология для картографирования и анализа объектов реального мира, происходящих и прогнозируемых событий и явлений. Привязка археологических данных к местности стимулировала широкое привлечение ГИС. ГИС — это автоматизированная система обработки пространственно-временных данных, основой интеграции которых служит географическая информация. По структуре ГИС является СУБД, имеющей географическую привязку данных к определенной точке на местности и встроенную систему пространственного анализа. ГИС объединяет традиционные операции при работе с базами данных - запрос и статистический анализ - с преимуществами полноценной визуализации и географического (пространственного) анализа, которые предоставляет карта. Таким образом, ГИС можно определить как систему сбора, обработки, графического представления (визуализации) и анализа пространственно-распределенных данных. А также, ГИС можно рассматривать как библиотеку или склад, в котором по полочкам аккуратно разложены легко доступные для просмотра документы.

С помощью ГИС можно создавать археологические информационные системы отдельных географических регионов, планов раскопок археологических памятников, изучать древние карты и т.д.

Данные в геоинформационных системах хранятся в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе их географического положения.

Геоинформационные системы могут работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных.

Неогеография — новое поколение средств и методов работы с геопространственной информацией, отличающееся от предыдущих (карт и ГИС) тремя основными признаками:

- использованием географических, а не картографических, систем координат;

- применением растрового, а не векторного представления географической информации в качестве основного;

Использованием открытых гипертекстовых форматов представления геоданных.

Классическими примерами технологий нового поколения являются геопорталы Google Earth, Yahoo Maps, Virtual Earth (Microsoft).

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 3.

Методы прямого и непрямого датирования археологических объектов.

Методы датирования: терминология и основы При относительном датировании применяются методы, которые устанавливают точный хронологический порядок событий: до/после, моложе/старше и ранний/средний/поздний. Классические методы стратиграфии, применяемые для относительных датировок, позволяют устанавливать последовательность событий в прошлом на основе изучения литологических особенностей и ископаемых остатков в породах.

При увеличении пространственного расстояния между событиями при относительной хронологии возрастает ошибка определения. Для этого события, датированные методами относительного датирования, должны быть сопоставлены с хронометрической шкалой времени.

Хронометрическое датирование включает методы, которые помогают точно датировать события. Обычно эти даты приводятся в единицах времени – год (лет), тыс.

лет или млн. лет. Для целей хронометрического датирования используется радиоактивность, кинетика химических реакций, вариации магнитного поля Земли и процессы, вызываемые изменениями климата.

Хронометрический возраст определяется как промежуток времени в годах между определенным археологическим событием в прошлом и определенным моментом времени в настоящем. Между моментом измерения возраста и настоящим моментом тоже существует некоторый промежуток времени, который следует прибавлять к измеренному значению возраста. Если речь идет о миллионах лет, этот временной интервал значения не имеет, т.к. Незначителен по сравнению с ошибкой определения возраста. Но если речь идет об объекте более близкого нам возраста ошибки в определении возраста могут быть сопоставимыми или даже меньше, чем время, прошедшее с момента определения возраста. В таких случаях удобнее говорить не о возрасте, а о дате, точно привязанной к календарю.

Даты приводятся в виде года: «BC» - Before Christ (до Рождества Христова) – года до новой эры; «AD» – Anno Domini (после Рождества Христова) – года новой эры.

Радиоуглеродные годы могут быть короче или длиннее календарного. Поэтому значения 14С возраста нуждаются в калибровке. По договоренности радиоуглеродные значения возраста приводятся как число лет до настоящего времени. Календарный год, вычисленный с помощью калибровки из радиоуглеродного, помечается символом «cal»

или «кал.», и приводится либо как “cal AD” - календарный год нашей эры, “cal BC” календарный год до н.э., или как возраст «cal BP» (Before Present). Пометка “BP” определяет «настоящее время» как 1950 г. н.э. (время зарождения хронометрических исследований).

Физическое явление радиоактивности является основой хронометрических исследований. Скорость радиоактивности определяется только свойствами ядер и поэтому не зависит от параметров среды, таких как температура, давление и химический состав. В этом уникальное преимущество радиометрических методов дативарония по сравнению с другими. Радиоактивными элементами в строгом смысле являются все элементы, идущие в таблице Менделеева после свинца (включая висмут), а также элементы технеций и прометий. Следующие элементы содержат в природных смесях хотя бы один радиоактивный изотоп: калий, кальций, ванадий, германий, дубний, селен, рубидий, цирконий, молибден, кадмий, индий, теллур, лантан, неодим, самарий, гадолиний, лютеций, гафний, вольфрам, рений, осмий, платина, висмут, торий, уран. Радиоактивный изотоп углерода образуется из атмосферного азота под действием космических лучей.

Использование радиоактивности для определения возраста заранее предполагает, что ни материнский, ни дочерний нуклид не исчезают и не появляются иначе как в результате самого процесса радиоактивного распада, т.е. При условии существования закрытой системы. Если образующийся радиогенный нуклид также нестабилен, то он тоже в свою очередь распадается и образуется цепочка распада, заканчивающаяся в итоге формированием стабильного конечного звена.

В природе встречаются различные виды радиоактивных нуклидов и многие из них могут быть использованы для хронометрии. В зависимости от их происхождения их можно подразделить на разные категории.

- первичное происхождение: нуклид сохранился с момента нуклеосинтеза, то есть он появился раньше, чем появилась Земля. Такие нуклиды имеют очень большие периоды полураспада (калий, уран).

- радиогенное происхождение: нуклид образовался радиогенным путем в цепях распада урана и тория. Эти нуклиды имеют периоды полураспада менее 250 тыс.лет (свинец, радий, торий).

- космогенное происхождение: нуклид образуется в результате взаимодействие космического излучении с атмосферой или поверхностью Земли. Космогенные нуклиды имеют различные периоды полураспада (углерод, гелий).

- антропогенное (техногенное) происхождение: нуклид образуется на атомных электростанциях и при ядерных взрывах (водород).

- нуклеогенное происхождение: нуклид образуется в ядерных реакциях, индуцированных нейтронами, образующимися в природных реакциях (аллюминий).

Погрешности метода хронометрического датирования. Любое измерение имеет некоторую погрешность. Измеренная величина (х) представляет собой только некоторое приближение к искомой величине, являющейся и остающееся неизвестной. Возможное отклонение измеренной величины от ее истинного значения оценивается через погрешность, или «ошибку» измерения. Погрешность ± (сигма) определяет интервал от (х-) до (х+) в окрестностях измеренного значения х, так что истинное значение величины х находится с некоторой заданной вероятностью внутри этого интервала (доверительного интервала). Погрешность является неотъемлемой и обязательной составляющей сообщаемых результатов измерений в виде х±. Возраст без указания ошибки определения имеет нулевую вероятность.

Радиометрические методы датирования.

Методы датирования с использованием благородных газов радиогенного происхождения На образовании радиогенных нуклидов благородных газов основано два хронометрических метода: калий-аргоновый (K-Ar) и уран-гелиевый (U-He).

В K-Ar-методе используется явление радиоактивного превращения изотопа 40К в изотоп 40Ar, а в U-He – накопление радиогенного изотопа гелия 4Не, который образуется в процессе альфа-распада элементов уранового и ториевого рядов. Благородные газы инертны в химическом отношении и не входят в кристаллические структуры.

Следовательно, в процессе минерализации дочерние нуклиды (аргон и гелий) не участвуют. Таким образом, количество радиогенного компонента, образовавшееся или накопленного в образце, напрямую связано со временем, прошедшим с момента образования кристалла.

При достаточном нагревании любой благородный газ, содержащийся в этом кристалле, будет полностью удален, возвращая тем самым «часы», основанные на радиогенном образовании благородных газов, в исходное положение.

Применение K-Ar метода ограничено вулканическими породами и минералами.

Наши знания о ранних гоминидах, их эволюции в местах обитания и расселении из Африки основываются на определении возраста таких разрезов калий-аргоновым методом. Одним из самых известных мест с останками ранних гоминид является ущелье Олдувай в Танзании.

Датирование по космогенным нуклидам На Землю постоянно падает поток космических лучей, которые взаимодействуют с атмосферой и достигают земной поверхности в сильно ослабленном и измененном виде.

Первичное космическое излучение состоит из высокоэнергичных частиц внеземного происхождения, в основном ядер H и He. Первичные частицы почти полностью поглощаются в верхних слоях атмосферы, реагируя при столкновении с атомами N и O.

Происходящие ядерные реакции рождают вторичное космическое излучение, состоящее из субатомных частиц более низкой энергии. Эти частицы (протоны и нейтроны) сталкиваются с ядрами атмосферных газов и замедляются, теряя энергию.

Некоторая часть космических лучей достигают земной поверхности, где останавливается, поглощаясь в горных породах.

В ядерных реакциях образуются как радиоактивные, так и стабильные нуклиды.

Для задач датировки интересны радиоактивные космогенные изотопы водорода, бериллия, углерода, алюминия, кремния, хлора, аргона, кальция и криптона.

Для того чтобы нуклид мог быть использован в датировании, необходимо точно знать скорость его образования, что достигается как экспериментальными исследованиями, так и теоретическими расчетами.

Атмосферные космогенные нуклиды (3Н, 10Bе, 14С, 26Al, 32Si, 36Cl, 39Ar, 81Kr) образуются в ядерных реакциях космических лучей с атмосферными атомами, преимущественно с азотом, кислородом и аргоном. Включаясь в цикл переноса, эти изотопы могут проникать далее в другие резервуары: в биосферу, гидросферу и литосферу. Концентрация радиоактивных космогенных нуклидов в атмосфере удерживается на некотором уровне, соответствующем равновесию между образованием, распадом и уходом в другие резервуары. В этих резервуарах ситуация иная чем в атмосфере – космогенные изотопы там не образуются, а только поступают извне и распадаются. Когда суммарный приток и распад компенсируют друг друга, поддерживается равновесная концентрация космогенного нуклида. Но если поступление в резервуар прекращается (например, со смертью организма или отложением осадка) содержание изотопа в ней начнет убывать за счет радиоактивного распада.

Процесс имеет строгую временную зависимость (период полураспада), поэтому, если известно остаточное содержание изотопа, можно датировать момент отделения подсистемы (например, смерть организма), т.е. возраст.

Дендрохронологический метод.

Дендрохронологический метод. Дендрохронология занимается изучением хронологических последовательностей ежегодного прироста колец деревьев. Корректное применение метода позволяет установить точное положение каждого кольца на спиле древесины и истинный год, в который оно произрастало.

Впервые сформулировал и широко применил на практике основные принципы и методы дендрохронологии в начале XX в. Американский астроном Эндрю Дуглас.

Сезонное различие условий произрастания деревьев приводит к тому, что древесина, нарастающая зимой и летом, отличается своими характеристиками, в том числе плотностью и цветом. Визуально это проявляется в том, что древесный ствол на поперечном распиле имеет чётко видимую структуру в виде набора концентрических колец. Каждое кольцо соответствует одному году жизни дерева («зимний» слой тоньше и визуально просто отделяет одно «летнее» кольцо от другого). С использованием измерительного стола, оснащенного подвижной платформой, на которую укрепляют образец, и неподвижно закрепленным бинокулярным микроскопом подсчитывают число и ширину годичных колец, затем проводят статистическую обработку данных и получают обобщенные синхронизированные кривые роста годичных колец.

На основании исследования образцов древесины, датировка которых заведомо известна, строится дендрохронологическая шкала — последовательность толщин годичных колец деревьев определённой породы в определённой местности, от текущего момента и как можно далее в прошлое. Для близких к современности периодов используются измерения годичных колец живых деревьев, имеющих достаточно большой возраст.

Для того, чтобы продлить шкалу датировок на временной промежуток свыше пределов жизни одного дерева, используют «перекрёстную датировку». Её суть заключается в увязывании воедино следующих друг за другом поколений деревьев, годы жизни которых перекрываются.

C помощью дендрохронологического метода можно построить абсолютные и относительные шкалы датировок. Если известно точное (абсолютное) время жизни одного из поколений деревьев, участвующих в датировке, то получившаяся шкала будет абсолютной. С помощью абсолютной шкалы датировок можно определять возраст деревянных предметов практически со 100%-ной надёжностью.

В некоторых случаях удаётся построить фрагменты дендрохронологической шкалы, опираясь на фрагменты древесины, датированные иным образом (например, радиоуглеродным методом). В таких случаях получившаяся шкала будет уже не абсолютной, а относительной. Достоверность датирования с помощью относительных шкал находится в зависимости от достоверности датирования «опорных» образцов.

Дендрохронологический метод используется в археологии с 20-х годов, как в России, так и в Европе и США. В нашей стране активный интерес к дендрохронологии возник в 50-60-е годы, благодаря уникальным раскопкам Больших пазырыкских курганов Саяно-Алтайского региона.

Радиационная дозиметрия.

Существует три дозиметрических метода датирования:

-Термолюминесценция (ТЛ) - Оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ) - Электронный спиновый резонанс (ЭСР) Они основаны на зависящем от времени накоплении радиационных нарушений в минералах. В природе всегда присутствует небольшой уровень ионизирующего излучения, связанного с естественной радиоактивностью и космическим излучением.

Взаимодействие между этим излучением и атомами минералов приводит к постепенно усиливающимся радиационным нарушениям. Степень нарушений является мерой естественной дозы облучения (Natural Dose - ND), которую минерал получил с тех пор, когда он был образован или когда его хронометрическая система была запущена последний раз. Минерал используется как природный дозиметр облучения. Если естественная доза облучения прочитана посредством измерений дозиметрическим методом и при условии, что известна мощность естественной дозы (Natural Dose Rate NDR), то есть доза за единицу времени, то есть возможность рассчитать возраст t (T = ND/NDR). Доза измеряется в Грэях (Гр). Мощность дозы измеряется в Гр/сек. Для естественной мощности дозы чаще используют Гр/тыс. Лет.

Термолюминесценция – это избыток «холодного» света (люминесценции) в свечении нагретого непроводящего твердого тела. Она вызывается радиационными нарушениями, накопленными в кристаллической решетке. Ее интенсивность зависит от дозы облучения и представляет собой инструмент для определения возраста.

Для термолюминесценции необходимо существование дефектов в кристаллах, которые служат ловушками для положительных и отрицательных зарядов, возникающих под действием ионизирующего излучения в атомах структурной решетки. То есть тело во время облучения может кроме тепловой энергии принимать и сохранять энергию ионизирующего излучения. Фаза, во время которой твердое тело приобретает латентную ТЛ, называют фазой возбуждения. Под действием тепла или света нетепловая часть энергии, содержащаяся в твердом теле, может излучаться в виде люминесценции (фаза стимуляции).

Чем старше образец, тем больше будет фиксироваться «вспышек» света.

Первыми археологическими материалами, на которых был проверен новый метод, были керамика и кирпичи. В течение 1960-70х годов его главным применением было датирование керамики, но с 1980 г. стал применяться для датирования осадков. ТЛ датирование выходит далеко за пределы радиоуглеродного метода и имеет возрастной диапазон от нескольких сотен до 1 млн. лет.

Оптически стимулированная люминесценция (ОСЛ) тесно связана с явлением термолюминесценции. Только в отличие от ТЛ электроны удаляются из своих ловушек не термически, а оптически. Метод ОСЛ датирования активно развивается и обладает рядом физических преимуществ перед методом ТЛ, так как позволяет датировать от 0 до тысяч лет, обладает большей точностью (5-10%), требует меньше материала для датирования и в отличие от радиоуглеродного метода позволяет датировать неорганический материал. ОСЛ-метод применяют для датирования дюн, лессов, песков, коллювиальных и аллювиальных алевритов, археологических отложений, тефры и керамики.

Электронный (спиновый) парамагнитный резонанс (ЭПР) – это явление резонансного поглощения электромагнитного излучения парамагнитными частицами, помещенными в постоянное магнитное поле. Датирование методом ЭПР основано на накоплении в минералах радиационно-индуцированных парамагнитных центров, то есть центров, возникших при действии ионизирующего излучения. Возрастные пределы датирования методом ЭПР охватывают от нескольких сотен лет до 106 лет. Ошибка метода составляет 10-20 %.

ДИСЦИПЛИНАРНЫЙ МОДУЛЬ 4.

Биологические методы в археологии.

Палеоботанические методы.

Лихенометрия — использование лишайников для датировки скальных поверхностей. Как только обнажается скальная поверхность, на нее попадают споры различных организмов. Большая их часть погибает, не встретив подходящих условий для жизни. Однако споры некоторых лишайников прорастают и образуют талломы, увеличивающиеся с каждым годом. Измеряя размеры наибольших талломов и зная ежегодный прирост, можно построить график увеличения диаметра таллома и соответственно вычислить время обнажения скальной породы. Некоторые лишайники имеют возраст 4000 лет.

Палеокарпологический метод основан на определении ископаемых плодов, семян, мегаспор, листьев, хвои, шишек и других остатков растений, объединяемых общим названием «карпоиды».

Задачи палеокарпологии:

- Восстановление физико-географической обстановки прошлого - Реконструкция фитоценозов прошлого - Реконструкция климатов прошлого - Определение геологического возраста пород и их генезис - Особенности захоронения растительных остатков В случае если семена и плоды быстро изолируются от губительного воздействия кислорода и микроорганизмов, они могут сохраняться на протяжении сотен тысяч и многих миллионов лет.