Rehüdratiseerumise dateerimine

Rehüdratiseerumise dateerimine (inglise Rehydroxylation dating ehk RHX dating) on keraamika ja põletatud saviainese uurimismeetod, mis võimaldab mitmesuguste arheoloogiliste leidude (põletatud keraamika, katusekivid ja tellised) dateerimist. Dateerimismeetod töötati välja Suurbritannia Manchesteri ja Edinburghi ülikooli teadlaste koostöös 2009. aastal kolmeaastase töö tulemusena. Uurimuse avalikustaja ja peamine eestvedaja oli dr Moira A. Wilson Manchesteri Ülikoolist. Uurimisrühma kuulusid veel William D. Hoff, Bernard Mckay, Ian M. Betts, Christopher Hall, Margaret A. Carter, Ceren Ince ja Shaun D. Savage. Dateerimise võimalikkuse tingib asjaolu, et savi, mida on kord põletatud, hakkab oma struktuuri siduma hüdroksüülrühma (OH) keskkonna niiskust. Kuumutades keraamika või muu objekti taas algse põletamistemperatuurini, saab mõõta eraldunud vee massi ja seejärel määrata vee sidumise kiiruse konstanti. Dateerimine on täpne ajavahemikus, kus on tehtud süstemaatilisi ülesmärkmeid kliimast, mis võimaldab hinnata keskmist temperatuuri ja niiskust. Roomlaste impeeriumist kaasajani on dateerimine olnud väga täpne. Dateerimiseks leitakse ja kinnitatakse eksperimentaalselt ka kineetiline konstant, mis kirjeldab massi suurenemist lineaarselt t¼. Näiteks suureneb pärast põletamist mass vastavalt 0,1% 1 aasta möödudes, 0,2% 16 aasta, 0,3% 81 aasta, 0,4% 264 aasta möödudes jne. Looduses esinevate savide mineraalsest koostisest põhiosa moodustavad kaoliniit, illiit ja kloriit. Kloriidil baseeruvate rohesavide puhul on meetodi rakendus raskendatud, kuna põletamistemperatuuridel hakkavad moodustuma teised veevaese keskkonna mineraalid. Rohesavid ei ole ka oma omadustelt head katusekivide ja telliste tootmiseks. Kaoliniidi ja illiidi mineraalidest koosnevate savide puhul toimub rehüdratiseerumisprotsess hästi pärast 450–550 °C juures põletamist. Rehüdratiseerumise dateerimise meetod on üsna lihtsasti rakendatav. Instrumentidest on vaja täppiskaalu, mis võimaldab mõõta täpsusega 1,0 × 10–9 kilogrammi (μg) ehk miljondik grammi, ja kuumutusahju. Lisaks on vaja teha mõõtmisi kontrollitud temperatuuri ja suhtelise niiskuse tingimustes. Temperatuuri ja niiskuse tingimused peaksid olema ligilähedased keskkonnale, kus on põletatud saviaines paiknenud pärast põletamist. Need andmed saadakse klimatoloogilistest mudelitest, mis on kujundatud vastava piirkonna kohta. Rehüdratiseerumisprotsess jaguneb omakorda kaheks nii värskelt põletatud keraamika kui ka taaskuumutatud keraamika puhul. Esimene, kiirem protsess, vältab esimese paari tunni jooksul pärast kuumutamist ja seob endaga palju rohkem niiskust kui teine protsess, mis vältab edaspidi. Dateerimisprotsessi jaoks on aga tähtis vaid teine etapp, kuna esimene vältab nii lühikest aega, et suures skaalas, kus hinnatakse vanuseid aastate täpsuses, ei mängi see rolli. Kuigi protsentuaalselt võib esimene protsess moodustada arvestatava osa niiskusest, saab selle taaskuumutamisjärgse seirega tuvastada ja seeläbi eemaldada arvutusprotsessist. Lihtsustatult on dateerimisprotsess järgmine. Esmalt valmistatakse ette kontrollitav keraamikatükk, see kaalutakse ja kuumutatakse temperatuurini 500 °C neljaks tunniks. Seejärel tehakse esmane kontrollkaalumine täppiskaaluga, et määrata kaotatud niiskuse mass, mis oli juba seotud keraamikaga. Järgneb kontrollitud tingimustes teiseetapilise rehüdratiseerumise täpsem määramine 2–4 päeva jooksul, saamaks keraamilise ainesele iseloomulik OH-rühma sidumise aktiivsus. Kui konstant on täpsemalt välja arvutatud, saab selle kaudu teha juba täiendavad arvutused, et määrata konkreetse keraamika viimase põletamise ajajärk. Dateerimist võivad segada või raskendada mõned asjaolud. Põhilised segavad tegurid on ebastabiilne kliima ja ajutised temperatuurihüpped, mis võivad olla tingitud suurtest põlengutest. Arvestama peab eri parameetreid, mis võivad kaasneda just arheoloogiliste leidudega, mis on selle dateerimisprotsessi peamine valdkond. Nii on tähtis keskmise temperatuuri hindamisel arvestada, kas aines on olnud maapinnas, kui sügaval ja kas sellega kaasnesid ka orgaaniliste ühendite struktuuri lisandumine. Üheks dateerimise oluliseks segavaks teguriks on temperatuurihüpped, mis võivad olla tingitud suurest põlengust või sõjategevusest. Kuna eelmainitud juhtudel tekkivad temperatuurid kuumutavad savil põhinevat ainest, vabaneb sealt ka sinna seotud niiskus, nullides dateerimise võimalikkuse. Selliselt võib aga teada saada, millal uuritav hoone maha põles. Tulenevalt temperatuurihüpetest peab arvestama alati võimalikkusega, et kui dateerimisel tuleb loodetust hoopis noorem vanus, ei pruugi tegemist olla metoodikaveaga. Meetodiga on kindlaks määratud kuni 2000 aasta vanuseid ehitusmaterjale ja nendest valmistatud objekte, kuid uurimistöö jätkub. Uuritakse võimalusi dateerida ka teist laadi põletatud savi, näiteks terrakota dateerimist pikemate ajavahemike vältel. Paar tuhat aastat kestnud rehüdratiseerumisprotsessi käigus seotud niiskuse kogus moodustab tavaliselt 1–2% kogu proovi massist. See on märkimisväärselt väiksem, kui oleks hinnanguline rehüdratiseerumispotentsiaal, mis on põletatud saviainesel. Seega oleks pikema aja, näiteks kuni 10 000 aasta vältel toimunud hüdratiseerumist võimalik teoreetiliselt dateerida. Wilson, Moira A.; Carter, Margaret A.; Hall, Christopher; Hoff, William D.; Ince, Ceren; Wilson, Moira A.; Savage, Shaun D.; McKay, Bernard; Betts, Ian M. (8 August 2009) Dating fired-clay ceramics using long-term power law rehydroxylation kinetics Wilson, Moira A.; Hoff, William D.; Hall, Cristopher; McKay, Bernard & Hiley, A. (2003). "Kinetics of moisture expansion in fired clay ceramics: a (time) 1/4 law" Savage, Shaun D.; Wilson, Moira A.; Carter, Margaret A.; Hoff, William D.; Hall, Cristopher. & McKay, Bernard (2008). "Moisture expansion and mass gain in fired clay ceramics: a two-stage (time) 1/4 process". Hall, Christopher; Hamilton,Andrea; Wilson Moira A. "The influence of temperature on rehydroxylation [RHX] kinetics in archaeological pottery". Journal of Archaeological Science. Volume 40, Issue 1, January 2013, Pages 305–312 University of Manchester, "Fire And Water Reveal New Archaeological Dating Method" , (May 25, 2009) Heide, K. & Földvari, M. (2006) "High temperature mass spectrometric gas-release studies of kaolinite Al2 (Si 2 O 5 (OH) 4 ) decomposition"