考古学者が化石と遺物の年代をどのように決定するか

考古学者が「3,000年前の遺物」または「180万年前の化石を含む層」と述べるとき、その数字は1つの普遍的な方法ではなく、1つ以上の科学的年代測定技術から得られます。年代測定法は2つのカテゴリーに分かれます。相対年代測定法は、1つの物体または層が別の物体または層より古いまたは新しいかを確立し、絶対（または計時）年代測定法は、測定可能な物理的または化学的プロセスを使用して実際の年代範囲を推定します。これは米国国立公園局によるところです。

相対年代測定法：正確な年ではなく順序を確立する

最も古く最もシンプルな相対年代測定法は層位学であり、これは重ねられた層の法則に基づいています。乱されていないサイトでは、より深い土壌層はその上の層より古いということです。国立公園局によれば、発掘者は堆積した順序と逆の順序で土壌を除去するので、層の順序は科学的テストが実施される前でも相対的なタイムラインを与えます。

考古学者はまた、系列法を使用します。これは陶器、道具、または他の遺物のスタイルを、それらの設計機能が時間とともにどのように変化したかに基づいて一連に配置し、また関連する概念として事後期間（terminus post quem）を使用します。これは層内で最も最近の年代測定可能な物体を使用して、そこで発見された他のすべてのものの最も古い可能な日付を設定します。交差年代測定法は、サイト間での発見物を比較して、それらの相対的な年代学を関連付けます。国立公園局によるところです。

放射性炭素年代測定：最も広く使用されている絶対年代測定法

放射性炭素（炭素14）年代測定が機能するのは、生きている生物は継続的に大気と炭素を交換し、放射性炭素14と安定した炭素12の一定の比率を保つからです。これはオックスフォード大学の考古学および美術史研究所の放射性炭素年代測定サービスを運営する研究室によるところです。有機体が死ぬと、それは炭素を吸収するのを止め、その炭素14は既知の速度で減衰し、科学者は残りの比率から経過時間を計算できます。

この方法は、かつて生きた生物の一部であった材料（骨、木材、炭、貝殻、毛髪または同様の遺骨）にのみ適用されます。石またはメタルには適用されません。ただし有機残渣が付着している場合を除きます。これはオックスフォード研究室および国立公園局の両方で述べられています。炭素14の半減期はナショナル ジオグラフィックによると約5,730年、国立公園局によると約5,700年と記載されています。

使用可能な範囲について、ソースは若干異なる限界を与えています。オックスフォード研究室は、この方法は数百年前から約50,000年まで適用できると述べており、ナショナル ジオグラフィックは、約40,000年以上前のサンプルは日付を付けることが非常に困難になり、約60,000年を超えるものはこの方法でまったく日付を付けることができないと報告しています。生のデータも較正が必要です。これは、大気中の炭素14のレベルが時間とともに変化しており、結果は土壌汚染またはオックスフォード研究室によるところの海洋サンプルで見られる「リザーバー効果」によって歪められる可能性があるからです。

岩石、木材、焼き物粘土の年代測定：その他の絶対年代測定法

考古学的または化石層に関連する火山岩については、科学者はカリウム-アルゴン年代測定法またはその改良版であるアルゴン-アルゴン（40Ar/39Ar）年代測定法を使用します。これはカリウム40がアルゴン40に減衰するのを追跡します。米国地質調査所によるところです。40Ar/39Ar法は、サンプルを放射線照射してカリウムをアルゴン39に変換し、2つの独立した元素ではなく単一のサンプルから2つのアルゴン同位体を測定することを可能にします。これは精度を向上させます。USGSは、このアプローチは、サニディーヌなどのカリウムに富んだ結晶で最も効果的に機能し、約70,000年前の噴火から過去12,000年以内のイベントに適用されていることに注意しています。

木製の遺物と建造物は、樹輪年代測定（dendrochronology）または年輪年代測定（tree-ring dating）を通じて年代測定できます。アリゾナ大学の樹輪研究室によれば、年輪を単純に数えるのは信頼できません。なぜなら、木は局所的に欠落した年輪を生じさせたり、真の成長年輪に似た偽のバンドを生じさせたりすることができるからです。代わりに、専門家は交差年代測定を使用します。これは広い年輪と狭い年輪（年ごとの成長条件を反映する）のパターンを同じ地域から複数の木製サンプル全体にマッチングさせます。これはしばしばスケルトンプロット技術と呼ばれる手法を通じて、各年輪に正確な暦年を割り当てます。

国立公園局によって列挙されている他の絶対年代測定技術には、熱蛍光測定（thermoluminescence）があります。これは焼き物または加熱された石に背景放射線によってトラップされた電子を測定し、材料が実験室で再加熱されるときに光として放出されます。また、黒曜石加水分解があります。これは新しく壊れた黒曜石表面の水吸収層の厚さを測定します。そして平均陶磁器年代測定があります。これは、そこで見つかったさまざまな陶器タイプの既知の生産期間から平均サイト日付を計算します。

考古学者が複数の方法を組み合わせる理由

単一の技術が、すべての材料またはすべての時間範囲をカバーしていません。これが、発掘チームが通常、層位学などの相対年代測定法を、実際に存在する材料に適した1つ以上の絶対年代測定法と組み合わせることが一般的である理由です。有機物残基については放射性炭素、火山性堆積物についてはカリウム-アルゴン、木材については樹輪年代測定、焼き粘土については熱蛍光測定が使用されます。異なる方法からの結果をクロスチェックすること、および存在する場合は歴史的記録に対してクロスチェックすることにより、考古学者はエラーを特定し、サイトまたはオブジェクトについて報告された最終的な年代推定値を狭めることができます。