Technika datovania

Veľa metód určovania veku objektov je založených na princípe prirodzenej rádioaktivity. Na možnosť takéhoto merania upozornil Pierre Curie roku 1902.

Ide o chemické metódy. Vek sa vypočítava z koncentrácie materských a dcérskych prvkov alebo izotopov. Atómy rádioaktívnych izotopov (nestabilné formy niektorých chemických prvkov) sa časom spontánne rozpadajú (atóm izotopu sa mení na atóm iného prvku a súčasne vyžiari alfa alebo beta častice – tzv. radiácia). Hodnota rozpadu izotopu je konštantná a je nazvaná polčas rozpadu, čo je vlastne čas, ktorý je potrebný na rozpad polovice atómov izotopu. Polčas rozpadu teda predstavuje akési zabudované hodiny, ktoré sú vytvorené rádioaktívnym izotopom začleneným do štruktúry objektu. Z celkového množstva asi 230 známych prírodných rádionuklidov podstatná časť rádioaktivity pochádza od rádionuklidov draslíka ⁴⁰K, uránu ²³⁸U a thória ²³²Th.

Vek sa určuje meraním pomeru množstva izotopu a jeho rozpadového produktu (táto metóda sa používa pri rádiometrickom určovaní veku hornín). Existuje viacero rádiometrických metód, najvýznamnejšie z nich sú uránovo-olovená (²³⁸U → ²⁰⁶Pb alebo ²³⁵U → ²⁰⁷Pb) a tóriovo-olovená metóda ²³²Th - ²⁰⁸Pb. Ďalšie z rádiometrických metód sú káliovo-argónová (⁴⁰K → ⁴⁰Ar), rubídium-stronciová (⁸⁷Rb → ⁸⁷Sr). Pre archeológiu má najväčší význam metóda rádiouhlíková, ktorá je založená na rozpade ¹⁴C získaného premenou vzdušného dusíka na uhlík ¹⁴N → ¹⁴C.

Ďalšia metóda zahŕňa skúmanie priamych účinkov rádioaktívneho rozpadu v zrnách minerálov, tzv. metóda stôp štiepenia (fission tracks). Napríklad pri rozpade atómov izotopu uránu ²³⁸U sa vytvárajú v štruktúre nerastu poruchové stopy alebo štiepne dráhy vyžarujúce častice. Rádioaktivita sa využíva aj pri luminiscenčnej technike datovania: meria sa akumulácia „zadržaných“ elektrónov v objektoch vystavených prírodnému žiareniu.

Medzi nevýhody týchto metód, ktoré je potrebné zohľadniť pri interpretácii je najmä možné „omladenie“ veku skúmanej vzorky otvorením systému a difúziou prvkov a ich izotopov, k čomu môže dôjsť v dôsledku, tektonických, geochemických a metamorfných procesov. Presnosť rádiometrických analýz dosahuje asi 5% (chyba pri určení polčasu rozpadu asi 3%, analytická chyba asi 2%).

Rádiouhlíková metóda sa používa pri určovaní veku objektov organického pôvodu, obsahujúcich uhlík (C). Jej princíp spočíva v meraní pomerov izotopov uhlíka zabudovaných v tkanivách organizmov. Rádioaktívny izotop uhlíka vzniká pri reakcií vzdušného dusíka ¹⁴N → ¹⁴C, za prispenia kozmického žiarenia. Izotop uhlíka ¹⁴C absorbujú do svojich buniek všetky živé organizmy a s ním absorbujú taktiež stabilné izotopy ¹²C a ¹³C. Prísun uhlíka sa skončí po smrti organizmu a existujúci ¹⁴C sa postupne stráca vďaka rádioaktívnemu rozpadu (polčas rozpadu uhlíka ¹⁴C je približne 5730 rokov). Vek sa zisťuje meraním zostávajúceho ¹⁴C v pomere k celkovému množstvu uhlíka. Má primárne využitite v archeológií, pretože umožňuje datovať vzorky maximálne 50 – 70 000 rokov staré.

Existujú však aj metódy, ktoré sa principiálne neopierajú o rádioaktivitu. Patrí k nim archeomagnetometrické, častejšie označované ako paleomagnetické určovnie veku, ktoré je založené na občasných zmenách v zemskom magnetickom poli. Pomocou týchto metód možno približne datovať niektoré udalosti v pliocéne a kvartéri.

Ďalšou z magnetických metód je tzv. magnetostratigrafia, ktorá sa zameriava na štúdium stupníc založených na zmenách polarity zemského magnetizmu. Táto metóda však podáva iba výsledky relatívnych vekov. Magnetostratigrafická škála však už bola kalibrovaná aj rádiometrickými metódami a možno ju za priaznivých okolností používať napríklad na datovanie kontinentálnych sedimentov, ktoré nie je možné inak datovať biostratigrafickými metódami pre chýbanie vhodných fosílií.

Dendrochronológia je metóda, pri ktorej sa stanovuje vek dreva na základe počtu letokruhov. Využívajú sa poznatky o tom, že rast stromov podlieha zmenám klimatických faktorov počas roka (napríklad obdobie dažďov a obdobie sucha). Jednotlivé vzorky sa zosavujú do prekrývajúcich sa radov, na základe ktorých sú vytvárané dendrochronologické škály. Tento typ datovania je vhodný hlavne pre archeológiu, keďže nájdené drevo má prevažne holocénny vek. Dendrochronológia nie je použiteľná v pásme dažďových lesov, kde stromy nemajú letokruhy. Tento typ datovania má len regionálny charakter. Na Slovensku existujú dendrochronologické laboratória v Bratislave (Katedra archeológie FiFUK) a vo Zvolene (Katedra fyziky, elektrotechniky a aplikovanej mechaniky TU vo Zvolene), v Česku je výskumných pracovísk niekoľko – 4 dendrochronologické laboratóriá (Dendrochronologická laboratoř Ústavu nauky o dřevě Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity, Dendrochronologická laboratoř Botanického ústavu AV ČR, Dendrochronologická laboratoř Archeologického ústavu AV ČR a Dendrochronologická laboratoř Biologické fakulty Jihočeské univerzity) a 2 súkromné laboratóriá (Jaroslav Dobrý - Praha, Josef Kyncl - Brno).

Stratigrafické metódy sa opierajú o zakládne princípy geológie ako pravidlo superpozície a rovnakých skamenelín. Veľmi veľkú presnosť datovania dosiahla najmä biostratigrafia. Pre kvartérnu geológiu je okrem toho typická varvová stratigrafia, ktorá skúma striedanie tmavých a svetlých vrstiev jazerných ľadovcových sedimentov.