Testing the New Applications of Luminescence Dating in Archaeology

Abstract

With recent major improvements in luminescence dating resulting from new developments in methodology and instrumentation, luminescence dating has become a much more powerful chronometric tool. These new developments have been widely used in geological applications, but there are very few publications testing their applicability in archaeology. This study aims to test the applicability of two major new techniques in luminescence dating to archaeological problems. In the first part, we report the first application of using the stable infrared stimulated luminescence signal measured at elevated temperature (290oC) to pottery samples from Pella, Jordan. The average Optically Stimulated Luminescence (OSL) age is 2850±220 (n=35) years, with the overall uncertainty dominated by systematic uncertainties; this agrees well with the range of 14C ages of 2970 to 3270 cal. years BP for the same destruction horizon. The method is also applied to the dating of young heated artefacts from three different archaeological sites in Denmark, one from the early Pre-Roman Iron Age 200 BC to AD 100, and two from the Viking period between AD 800 and 1200. No previous radiometric dating has been reported for these sites. Quartz OSL ages were derived to support the archaeological associations, and compared to the new feldspar ages. On average, there may be a small overestimation of feldspar ages compared to those from quartz, but if so it is only of significance for the heated stone samples. The second part of the research investigated of the application of OSL dating to sediment deposition in the arid zone directly resulting from human activities (well digging and construction of irrigation channels). Quartz and feldspar luminescence signals were both measured to provide two estimates of luminescence ages, and both ages are in agreement with each other, and with the archaeological assumption of the site age. In the last part, a very recently developed technique, rock-surface dating, was applied to a three rocks sampled from the Jibal al-Gadiwiyt kite structure in southern Jordan. By examining the resetting of OSL with depth and time, this approach was able to provide detailed information about the burial and light-exposure history of the rock. The derived construction and burial ages (based on rock-surface dating but confirmed by sediment dating) are ~10,000 years; considerably older than the archaeologically assumed age of 6000 years. By using a variety of archaeological sites, this study demonstrates the immediate usefulness and future potential of recent developments in OSL dating. The accuracy of these and other luminescence dating methods, and the ability of luminescence to date otherwise undateable material, opens up many new and exciting opportunities in archaeology for the future.

Neueste Verbesserungen der Lumineszenzdatierung. Dank neuer Entwicklungen der Methodik und Instrumentierung ist die Lumineszenzdatierung zu einem noch weit leistungsfähigeren Werkzeug der Chronometrie geworden. Die neuen Entwicklungen wurden weithin für geologische Materialien verwendet, jedoch befassen sich nur wenige Studien mit der Frage der Anwendbarkeit dieser letzten Entwicklungen in der Archäologie. Die vorliegende Untersuchung hat zum Ziel, Anwendbarkeit der neuen Techniken der Lumineszenzdatierung in der Archäologie zu testen. Im ersten Teil berichten wird über die erste Anwendung des bei hoher Temperatur (290°C) gemessenen stabilen infrarot-stimulierten Lumineszenzsignals auf Keramikproben. Das mittlere OSL-Alter (mittels Optisch Stimulierter Lumineszenz ermitteltes Alter) wurde mit 2850 ± 220 bestimmt, wobei die allgemeine Unsicherheit von systematischen Unsicherheiten dominiert wird; dies steht in Einklang mit dem Bereich der 14C- Alter zwischen 2970 und 3270 kalib. Jahre (cal years) für denselben Zerstörungshorizon Die Methode wurde auch für die Datierung junger, erhitzter Artefakte aus Dänemark verwendet. Es wurden Proben aus drei verschiedenen Ausgrabungsstätten in Dänemark genommen: eine aus der frühen vorrömischen Eisenzeit (200 v. Chr. bis 100 n. Chr.) und zwei aus der Wikingerzeit (zwischen 800 und 1200 n. Chr.). Berichte über frühere Strahlungsmessungen an diesen Stätten liegen nicht vor. Es wurden Quarz-OSL- Alter ermittelt und mit Feldspat-Altersbestimmungen verglichen. Es gibt Hinweise darauf, dass die mögliche Überbewertung der Feldspat-Alter verglichen mit Quarz nur für die erhitzten Gesteinsproben von Bedeutung ist. Im zweiten Teil wurde die Anwendung der OSL-Datierung auf durch menschliche Aktivitäten verursachte aride Sedimentablagerungen untersucht. Quarz und Feldspate wurden mit Standardmethoden der Lumineszenzdatierung gemessen. Beide Altersbestimmungen stehen im Einklang mit der archäologischen Altersannahme für die Ausgrabungsstätte. Schließlich befasste sich die Studie mit der Technik zur Datierung von Gesteinsoberflächen anhand einer Desert Kite Structure (Trockenmauerbauwerk in der Wüste)im Südosten Jordaniens. Das Wissen über die Geschichte dieser Bauwerke ist bruchstückhaft und die Anwendung einer Datierungsmethode fällt schwer, weil die 14C-Datierung wegen des Fehlens von organischem Material nicht verfügbar ist; ebenso fehlen Artefakte, die für eine entsprechende Datierung verwendet werden könnten.