考古學家如何確定工藝品和歷史遺址的年代

沒有單一儀器能告訴考古學家一塊骨頭、陶片或埋藏的牆有多古老。相反，研究人員依靠一套測年方法工具箱，大致分為相對測年（按照物體的先後順序排列，但不給出具體年份）和絕對測年（分配數值年齡範圍）。所選方法取決於哪些材料保存下來以及遺址預期的年代有多遠。

相對測年：讀取地層堆積的順序

最常見的相對測年方法是地層學。根據耶魯大學的人文領域檔案資料庫（HRAF），它假定地層堆積物中的土壤層層層堆積，因此下層比上層更古老。通過繪製發現物體的層位，考古學家可以確定工藝品之間的相對序列，甚至在已知任何絕對年代之前。

HRAF還列出了另外兩種相對技術：序列法（追蹤工藝品（如陶器裝飾）隨時間的風格變化），以及氟定年法（測量埋藏骨骼中氟的化學吸收）。這兩種方法都不能自行產生日曆日期；它們只是顯示哪些發現來得較早或較晚。

放射性碳定年：計算放射性鐘

放射性碳定年是有機遺物最著名的絕對測年方法。牛津放射性碳加速器單位解釋道，放射性碳（碳-14）在大氣中形成，並在生物有機體的整個生命週期中被吸收；一旦生物死亡，它就停止更新碳，其所含的放射性碳開始以已知速率衰變。通過測量樣品中放射性碳與穩定碳的比率，研究人員計算生物死亡已經過了多久。該單位指出這個原始數據「不是真正的日曆年代」，必須根據已知年代的材料進行校準，以糾正大氣中放射性碳水平過去的變化。因為該方法依賴於有機碳，它不能直接測定石頭、金屬或陶器的年代，除非這些物體上保存有有機殘留物。

該技術是由芝加哥大學化學家威拉德·利比開發的，他於1946年提出了這一技術，並因此獲得了1960年諾貝爾化學獎，根據《國家地理》雜誌。來源描述了該方法的略有不同的外部限制：牛津單位指出該技術涵蓋幾百年到大約50,000年的材料，而《國家地理》報導說對於超過40,000年的樣品，準確度下降，該方法在大約60,000年之後根本無法使用。兩個來源都指出，污染——來自土壤、保護化學物質或在某些情況下核試驗落塵——可以扭曲結果，必須在測量前移除。

樹輪測年：作為自然日曆的樹輪

樹輪測年為樹木的年生長環分配日曆日期。美國國家公園管理局描述該方法為將未知木材樣品的環紋圖案與根據已知年代樹木建立的既定區域年表進行匹配。精度取決於氣候：降雨量不均勻的地區的樹木產生的年輪寬度逐年變化明顯，這使其圖案更容易精確匹配，而在持續濕潤溫帶環境中生長的樹木環紋更均勻，更難以測年。公園管理局還提醒，一個有測年的樹輪只顯示該木材何時生長，而不一定是樹木何時被砍倒或在建築中使用，因為木材有時在樹木死亡後多年才被重複使用。

發光測年：陶器、燒製黏土和埋藏沉積物

熱發光（TL）測年測量自晶體材料（如陶器或熔岩）最後一次被加熱以來，或自埋藏沉積物最後一次暴露於陽光以來所經過的時間。來自周圍環境的放射線導致電子隨著時間的推移被困在晶體內的缺陷中；在實驗室中加熱樣品會以可測量的光閃的形式釋放這些電子，光的強度反映累積的輻射劑量。將該劑量除以發現地點的已知年度輻射水平，得出年代估計。該方法對陶瓷、燒製燧石、熔岩流和沉積物有效，但它會破壞部分樣品，對當地背景輻射的變化敏感，並且可能只能區分古代和現代材料，而不能產生精確年份。

HRAF指出考古學家還使用鉀-氬和氬-氬測年法，它們測量火山岩中的同位素比率，以及考古磁學測年法，它在燒製材料中追蹤地球磁場的移動。因為每種方法都有其自己的誤差範圍和材料要求，遺址很少用單一技術測年；研究人員通常將地層排序與一種或多種絕對方法結合起來，以縮小年齡範圍並相互檢查結果。