Kormeghatározás a faanyag segítségével

Dendrokronológia

Az eljárás azon alapszik, hogy az évszakos klímában élő fás szárú növények szállítószövet nyalábjai évgyűrűkbe rendeződnek. A dendrokronológia az egyetlen olyan kormeghatározási módszer, amely hosszú távon képes abszolút dátumozást biztosítani egy év pontossággal. Az eredmény eléréséhez a fák gyűrűs szerkezetét vizsgálják.

Lehet, hogy nem egyértelmű, de meghökkentő mennyiségű információ nyerhető ki ezen gyűrűk vizsgálatából. Ez a kutatási módszer jóval távolabb mutat annál, minthogy "csak" megállapítsuk vele, hány éves volt a fa, mikor meghalt. A dendrokronológiai adatok felhasználhatók paleoklimatológia (őséghajlattan), paleoökológia (őskörnyezettan) vizsgálatokra, ezen kívül használható  különböző régészeti leletek, mint például művészeti alkotások épületek kormeghatározására. Lenyűgöző, hogy egy gyakorlott szem a vizsgálat során konkrétan vissza tud tekinteni a múltba. Az eddigi dendrokronológiai módszeren alapuló kormeghatározási rekord a Föld északi féltekéjén mintegy 13.900 évre nyúlik vissza.

Mindez nem lenne lehetséges, ha nem létezne a fák gyűrűs szerkezete.

De mik is pontosan ezek a gyűrűk, miből keletkeznek?

A gyűrűk kialakulása a szállítószövet nyalábok növekedésének éves évszakos ritmusának következtében alakulnak ki. A vegetációs periódus elején tavasszal, nyár elején a kambiumgyűrű külső oldalán egy friss háncs-, míg a belsőn egy új faréteg alakul ki, amely vékonyfalú, nagy üregű, tág elemekből áll, hogy az intenzív anyagcsere során felhasznált vizet és oldott tápanyagokat könnyen, gyorsan szállíthassa.

A tenyészidőszak második felében, nyár végén, ősszel a növekedés és az anyagcsere lassul, ekkor nagy szilárdságú, vastag falú, szűk üregű elemek képződnek, amelyeknek elsősorban a szár szilárddá tétele a feladata. Egy-egy évgyűrűt az egy tenyészidőszak alatt képződött világos színű tavaszi és sötét színű őszi rész épít fel. Normális körülmények között évente egy gyűrű keletkezik. A gyűrűk színük alapján szemmel láthatóan elkülönülnek, ami alapján meghatározható a növény kora.

Az évgyűrűk szállítószövet nyalábjainak vastagsága, szerkezete az adott év csapadék- és hőmérsékleti viszonyaitól függően különbözik. Ezek vizsgálata alapján következtethetünk a keletkezési év hőmérsékleti és csapadékviszonyaira. Különböző, időben egymást részben átfedő faminták összeillesztésével igen hosszú évgyűrű idősorok állíthatók elő.

Jelenkori kiindulópontként általában egy élőfa szolgál, aminek egy sajátságos évgyűrű sorozatához illeszthető egy másik, korábban elpusztult fa évgyűrű sora, ehhez egy korábbi, ahhoz egy még korábbi stb. Az illesztésnél általában a faminta kezdő évgyűrűsorához keresnek néhány évtizedes átfedéssel illeszkedő idősebb famintát. A faminták lehetnek épületfák, régészeti, geológiai feltárással felszínre hozott faanyagok, amelyek kormeghatározásánál gyakran alkalmazzák a C-14-es módszert.

C-14-es módszer, azaz radiokarbon kormeghatározás

Radiometriai módszer szerves anyagok korának meghatározására, amelyet 1948-9-ben Willard Libby, amerikai kémikus dolgozott ki.
A módszer alapja, hogy az instabil 14-es tömegszámú szén (C14) atomok (radiokarbon) folyamatosan keletkeznek a felső légkörben a nitrogénatomokból a kozmikus sugárzás neutronjai miatt, a következő reakció alapján:

14N + n => 14C + p

(Vagyis a nitrogén 14-es, "normál" izotópja "befog" egy neutront és kibocsát egy protont, miközben 14-es tömegszámú, sugárzó szén izotóppá alakul.) 
A keletkezett szén gyorsan szén-dioxiddá oxidálódik és bekerül a szénkörforgásba a fotoszintézisen és a táplálékláncon keresztül. Aránya mindaddíg állandó az élőlényekben, amíg anyagcserét folytatnak (vagyis amíg élnek). Haláluk után a C14 mennyiség és vele együtt a sugárzás intenzitása kb. 5600 éves felezési idővel csökkenni kezd. (Vagyis kb. 5600 év alatt felére, újabb 5600 év alatt negyedére csökken, stb.)

A radiokarbon kormeghatározás elvét az alábbi ábra szemlélteti:

A C14bomlási folyamata a következő:

14C => 14N + b

(Vagyis a 14-es tömegszámú, instabil szén izotóp egy béta részecske - elektron - kisugárzása közben stabil 14-es tömegszámú nitrogénné alakul.)
A folyamat szemléltetése az Érdekességeknél "A sugárzásról - érthetőbben" cím alatt látható.
A C14 aránya a természetben 0.00000000010%, vagyis egy C14 atom jut minden 1.000.000.000.000 C12 atomra az élő anyagban. 
A módszer 50-60000 éves időtartamig használható. Az ennél régebbi minták sugárzása már olyan kis mértékű, amely a műszerek méréshatára alatt van.

A módszer pontosságát ismert korú szerves mintákkal tesztelték. Például olyan fák maradványaival, amelyeket egyéb ismert korú régészeti mintákkal együtt találtak. 

Az évgyűrűk vastagságának, szerkezetének, sűrűségének és kémiai összetételének elemzése lehetővé teszi az éghajlat változásának nyomon követését az idősoron. Az így készített évgyűrű-éghajlati idősorok természetesen csak a faanyag származási területére vonatkozóan szolgáltatnak adatokat. Súlyos módszertani hiba lenne különböző területek famintáinak egy idősorba rendezésével próbálkozni. Ilyen esetben többnyire az átfedés sem biztosítható.

forrás: vilaglex.hu , http://tamop412a.ttk.pte.hu - Az őskörnyezeti rekonstrukció alapjai, módszerei (Kovács János) 

Tetszett a cikk?