РАДИОУГЛЕРОДНАЯ ДАТИРОВКА ПАМЯТНИКОВ ДРЕВНЕГО И СРЕДНЕГО ЦАРСТВ

Джорджио Бонани(1), Херберт Хаас(2), Захи Хавасс(3), Марк Ленер(4), Шауки Нахла(5), Джон Нолан(6), Роберт Венке(7), Вилли Вёлфли(8)

РАДИОУГЛЕРОДНАЯ ДАТИРОВКА ПАМЯТНИКОВ ДРЕВНЕГО И СРЕДНЕГО ЦАРСТВ

Перевод и комментарии О.В. Кругляков

Из памятников Древнего и Среднего Царств, в промежуток между 1984 и 1995 было собрано более 450 органических образцов. Выбирались образцы наиболее пригодные для датировки. Цель состояла в том, чтобы установить радиоуглеродный возраст образцов, собранных из «безопасного контекста» осторожными методами, принятыми при сборе образцов для радиоуглеродного анализа. Полученный возраст образцов был сопоставлен с исторической хронологией, принятой по восстановленным письменным документам.

Сбор образцов

Радиоуглеродная датировка династических памятников Египта возвращает нас к самым истокам этого метода. ВФ Либби включал три образца времён Древнего и Среднего Царств в исходный набор тестовых образцов известного возраста для калибровки метода (Arnold and Libby 1949). За последовавшие двадцать лет по примеру Либби аналогичные образцы были проанализированы многочисленными лабораториями; и у опубликованных результатов часто не наблюдалось близких совпадений с исторической хронологией. Назрела необходимость пристального изучения этих несовпадений.

Американский Научно-исследовательский Центр в Египте (ARCE) в 1984 осуществил при финансовой поддержке Фонда Эдгара Кейси первое из двух мероприятий, о которых здесь идёт речь.

Интерес Фонда к проблемам датирования базировался на гипотезе Кейси о том, что пирамиды Гизы построены в 10500 году до Н.Э.

Пирамиды Гизы - мемориалы царей 4-й Династии, чьё правление датируется египтологами приблизительно 2500 годом до Н.Э. Наша работа, т.о., сконцентрировалась преимущественно вокруг памятников Древнего Царства. Результаты подтверждали последовательность возведения памятников и их возраст как они были установлены историками, но совпадение результатов радиоуглеродных анализов и исторических дат было только приблизительным и оставлявшим возможность разночтения двух хронологий. Эти результаты были опубликованы в Haas et al. в 1987 году. Было необходимо собрать дополнительные данные и, поэтому, в 1995 году был начат второй цикл исследований. Его целью стало подтверждение и уточнение, или опровержение различий в хронологиях. Поддержка этого второго цикла, названного «Pyramids Radiocarbon Dating Project», осуществлялась Дейвидом Х.Кохом.

На полевых работах мы искали органические материалы, которые однозначно были связаны со строительством памятников.

Храмы и пирамиды строились из мадбриков (саманных кирпичей), давших нам траву, солому и фрагменты тростника, подмешивавшиеся в глину и почву перед формовкой. В каменных же строениях обнаружить подходящие материалы было большой удачей. В большинстве подобных памятников каменные строительные блоки выравнивались и скреплялись между собой при помощи производившегося на месте раствора. При его производстве требовались костры, для обжига гипса, или известняка. К отожжённым минералам в раствор примешивалась зола костров вместе со случайными фрагментами древесного угля.

Обычно материалом для датирования являются очень небольшие (1-2 мм) фрагменты. При изучении памятников мы проверяли швы между каменными блоками в поисках раствора и чёрных частиц древесного угля в нём.

В ходе отбора проб для обоих мероприятий (1984 и 1995 годов) велись подробные записи и были сделаны фотоснимки большинства точек отбора.

В 1984 году на каждую пробу заполнялся лист данных. Образцам последовательно присваивались номера, которым предшествовал префикс «ARCE» (Американский Научно-исследовательский Центр в Египте, обеспечивавший материально-техническую поддержку мероприятия). В 1995 в графы книги вносились подробные данные об образце и месте его происхождения. Пробы обозначались трехзначными номерами без префикса.

Таким образом, каждая проба по графе «field nr.» может быть привязана к конкретному мероприятию (1984/1995) благодаря этим двум чётким системам нумерации.

Пробы упаковывались прямо в полевых условиях, и не вскрывались вплоть до доставки в лабораторию.

«Свободные» фрагменты древесного угля запечатывались в контейнеры для фотоплёнки или пластиковые флаконы. Кусочки раствора и фрагменты саманных кирпичей заворачивались в алюминиевую фольгу (или пластиковую обёртку) и укладывались в пластиковый мешок. К каждому пакету с образцом прилагалась этикетка с полными данными о его происхождении.

В «кампанию» 1984 года Роберт Венке и Марк Ленер собрали 76 образцов. Полевой сезон начался 12 декабря 1983 и завершился 22 марта 1984. Детали исследования этих образцов опубликованы в Haas et al. (1987).

В сезоне 1995 года Роберт Венке, Джон Нолан, Марк Ленер, и Херберт Хаас участвовали в сборе образцов, который продолжался с 26 декабря 1994 года до 27 февраля 1995. Краткое изложение результатов этого полевого сезона области опубликовано в Lehner et al. (1999).

Подготовка образцов

Весной 1984 года все образцы были отправлены в Southern Methodist University (SMU) в Далласе, штат Техас, в лабораторию радио-датировки; в течение лета и далее для датирования были отобраны 64 образца, и была проведена их предварительная обработка. Древесный уголь и волокнистые образцы (трава, солома, и тростник), подверглись обычной обработке «кислота-щёлочь-кислота».

Более ранние попытки датировки египетских памятников по образцам аналогичных материалов показали, что целостность древесного угля совершенно нарушалась даже при малой концентрации химических реагентов. Чтобы по возможности сохранять максимум материала образца, обработка щёлочью велась слабыми растворами едкого натра (0.05% - 0.1%).

Как правило, проводилось последовательно от трёх до пяти таких воздействий, пока не прекращали проявляться типичные кислотные реакции.

Растворением образцов саманных кирпичей в дистиллированной воде и мокрым просеиванием полученного жидкого раствора производилось извлечение их волокнистого заполнения. А фрагменты раствора растворялись в разбавленной хлористоводородной кислоте, и этот постепенный процесс продолжался несколько дней. Через некоторое время осевшие песок, ил и тому подобное удаляли, а уголь всплывал.

Тридцать четыре образца оказались достаточных для стандартного процесса датировки размеров (более 0,8 г предварительно обработанного органического материала) и их датировали в лаборатории SMU, а тридцать образцов весом 2-400 мг были отправлены в лабораторию ETH для AMS датировки.

Там предварительно обработанный материал пиролизовали (пиролиз – термическое разложение органических и неорганических природных соединений) при температуре около 800°С в бедной азотом атмосфере. Пиролизированный углерод измельчали, смешивали с серебряной пудрой и напрессовывали на медный диск, который служил подложкой при измерениях (Bonani et al., 1984).

В 1995 году было собрано 353 образца. К концу работ по сбору они были разделены на три группы:

1)для датировки обычным методом в Desert Research Institute (DRI), Лас-Вегасе, Невада (7 образцов),

2) для AMS датировки в лаборатории ETH в Цюрихе (163 образца),

3) образцы с более низким приоритетом, хранящиеся в резервной группе.

Образцы, подлежащие датированию, отправлялись непосредственно в соответствующие лаборатории. Предварительная обработка велась на этих объектах независимо. Обычные образцы получали обработку в деталях аналогичную описанной выше.

На ETH образцы получали традиционную обработку «кислота-щелочь- кислота» (0,5 М HCl при 60°C в течение 1 ч, 0,1 М КОН при 60°С в течение 1 ч. и 0,5 М HCl при 60°С в течение 1 часа). Между этими этапами материал промывали до pH7 сверхчистой дистиллированной водой и затем сушили в печи при 60°С.

Затем образцы сжигались до СО2 в течение двух часов при 950°С в вакуумированных и герметичных кварцевых тубах вместе с оксидом меди и серебряной проволокой. Наконец, очищенный диоксид углерода (СО2) восстанавливали в атмосфере водорода до нитяного графита над кобальтовым катализатором, как описано Vogel et al. (1987, 1984).

Напрессованные на медные диски эти графит-кобальтовые смеси использовали в качестве мишеней для ионной пушки.

Процедуры измерения 14C

Углеродистое содержимое образцов при стандартной датировке преобразовывалось в бензол. Моменты 14С бета-распадов определялись с помощью подсчёта сцинтилляционных вспышек в жидкости. Процедура получения результатов высокой точности описана у Haas (1979); Devine and Haas (1987); Haas и Trigg (1991), Polach et al. (1987). Расчеты углеродных возрастов выполнялись стандартным методом, описанным в Stuiver and Polach (1977).

В 1984 году отношения 14C / 12C и 13C / 12C у датированных в AMS образцов были определены относительно подобных отношений у вторичных стандартных образцов угля, подготовленных так же, как и неизвестные образцы. Вторичные стандартные образцы были нормированы к стандартам «NBS щавелевой кислоты I» с высокой точностью счёта бета-распадов (Bonani et al., 1984). Отношения 14C / 12C и 13C / 12C для партии образцов 1995 года определяли по сравнению со стандартными значениями «NBS oxalic acid I» соответственно (Bonani et al.1987).

Фон задавался химически чистыми образцами, подготовленными из антрацита (мертвого углерода) так же как неизвестные.

Каждый образец (неизвестные, стандартные, и чистые) одной серии обмеривался несколько раз (типично – 3-4 раза*1). Общее время обмера образца было ограничено в пределах 30-40 минут, которое давало статистическую погрешность около 1-2% для образцов 1985 года и 0,5-0,6% для образцов 1995 года. Для определения обычных радиоуглеродных эпох использовалась процедура оценки, описанная Стьювером и Полахом (1977).

Отчет о возрасте образцов

Отчёт представлен в двух приложениях. В «Приложении 1» - образцы из каждого отдельного памятника размещены в последовательности их отбора, то есть под полевым номером. Датировки в пределах каждой группы проверялись для проверки предположения вероятности принадлежности их к одному и тому же событию, а именно - к строительству данного памятника. Для этого теста использовался критерий «Хи-квадрат»*2. Его числовое значение и связанная вероятность в процентах приведены под таблицей образцов из каждого памятника.

Там же приведены средневзвешенное*3 значение возраста, значение среднего квадратичного отклонения «1sigma» и отклонения «variance».

В составе некоторых памятников оказались образцы с возрастом гораздо большим, или гораздо меньшим, чем средневзвешенный. Чтобы исключить из обзора данные образцов, которые, вероятно, примешались из «другого контекста», было использовано «просеивание» результатов. Чтобы сигнализировать о явных промахах использовалась деление разности между средневзвешенным значением всех возрастов и индивидуальными возрастами образцов на корень квадратный из 2 и ошибку в датировке. В результате были последовательно удалены все значения возрастов (в таблицах соотв. строки отмечены «*» и «+»), где результат вычисления превышал число 5.0.

Иногда некоторые образцы группой демонстрируют отчетливо другой возраст. В подобных случаях такие образцы описаны отдельно и с отдельной статистикой.

1- точка отбора образца,

2- образцы полевого сезона 1984 года,

3- образцы полевого сезона 1995 года,

4– промах (слишком «молодая» дата), обозначенный (*)в конце строки.

5– промах (слишком «старая» дата), обозначенный (+) в конце строки

6- средневзвешенное значение возраста по всем образцам, значение ошибки «1sigma», значение дисперсии средневзвешенного значения возраста, не учитывающего только грубые промахи в сторону завышения возраста.

7-средневзвешенное значение возраста по всем образцам, значение ошибки «1sigma», значение дисперсии средневзвешенного значения возраста, не учитывающего только грубые промахи в сторону завышения и занижения возраста.

Примечания к «Приложению 1»

+ промах (слишком «старая» дата)

*промах (слишком «молодая» дата)

1) данные приведены без оценки

2) большинство образцов объединены: большой разброс данных не способствует дальнейшему анализу

3) образец и часть каната, обнаруженные под развалинами

4) на уровне современной откопанной поверхности

5) возможна поздняя последующая деятельность

6) свободные обломки, контекст неизвестен

7) возможно не относится к храму

8) данные не анализировались

9) для обоих образцов - возможность поздней последующей деятельности в обломках пирамиды, данные далее не анализировались,

10) данные показывают более старые органические включения в глине, использованной для получения кирпича

Результаты калибровки показаны в «Приложении 2». Для этой публикации все калибровки выполнены программой, разработанной в ETH и описанной в Niklaus et al. (1992). Калибровочная программа использует самые последние данные о древесных кольцах, опубликованные Stuiver et al. (1998). Памятники приведены в той же последовательности, что в первом приложении. Для привязки к традиционному периоду правления царя - строителя памятника использовалась хронология Клейтона (1994).

1– диапазон возраста памятника(BC, Before Christ, т.е., до нашей эры ) в соответствии с историческими источниками,

2– данные о возрасте из приложения 1 (BP, Before Present, т.е. до наших дней),

3- данные о диапазонах возрастов, полученные в результате калибровки (BC, Before Christ, т.е., до нашей эры ) с вероятностью…

4- данные о диапазонах возрастов, полученные в результате калибровки (BC, Before Christ, т.е., до нашей эры ) с вероятностью…

В калибровке использованы вычисленные (Приложение 1) значения радиоуглеродного возраста и ошибки; в качестве значения ошибки выбрано большее из пары, среднее квадратичное отклонении «1sigma» и отклонение «variance».

Почти для всех памятников калибровка даёт несколько вероятных возрастных диапазонов, вплоть до пяти, для большинства памятников IV Династии. Приводим все диапазоны, полученные как из расчёта для 1-сигма, как и из расчёта для 2-сигма. Статистический вес каждого диапазона указан в процентах, сумма же всех диапазонов составляет 100 процентов.

В таблице показаны возрасты памятников после калибровки. Все диапазоны даны в пределах ± «1sigma» относительно осреднённого результата.

Протяжённость черных областей соответствует диапазонам возраста BC, а их толщина пропорциональна статистическому весу областей. Для сравнения диапазоны возраста памятников в соответствии с историческими источниками показаны штрихованными прямоугольниками.

Применение стандартного отклонения «2-sigma» к результатам датировки памятника расширяет диапазоны, но наблюдаемые между двумя хронологиями различия, меняет незначительно.

Полные результаты исследований в «Приложении 1» и «Приложении 2»

***

Оригинал публикации: Radiocarbon Dates Of Old And Middle Kingdom Monuments In Egypt, Article in Radiocarbon 43(3):1297-1320 · January 2001

https://journals.uair.arizona.edu/index.php/radiocarbon/article/viewFile/3874/3299

***

Комментарии к статистической обработке результатов анализа

1. Радиоуглеродный возраст каждого из отобранных образцов приборно определялся несколько раз (n раз). Затем, по имеющим некоторый разброс значений результатам вычислялись среднеарифметическое значение возраста Аср и среднеквадратичное отклонение σi («1-sigma») возраста каждого образца. Результат каждой из этих вычислительных операций представлен индивидуально в каждой из строк таблиц приложения1. Например, здесь в первой строке уже показанной выше таблицы (для пирамиды царя Тети) — осреднённый по нескольким обмерам возраст первого образца A=4161лет ± 57 лет:

2. Значениями каждого из среднеквадратичных отклонений σi определяется в пределах полного набора всех образцов данного памятника так называемый «вес» Wi каждого из значений радиоуглеродного возраста, т.е., степень значимости датировки каждого образца. Вес Wi - величина обратно пропорциональная квадрату среднеквадратичного отклонения (т.е., обратно пропорциональная дисперсии) для каждого образца:

Wi=1/ σi²

3. Для получения средневзвешенного значения возраста Аmean (для группы образцов из данного памятника) сумма произведений возраста каждого образца и его веса делится на сумму весов.

Amean =( A1 * W1 + A2 * W2 + …+Ai * Wi + An* Wn)/(W1 + W2 +…+ Wi +Wn)

Результирующее среднеквадратичное отклонение S для средневзвешенного возраста Amean (по группе образцов из данного памятника) определяется как квадратный корень из дисперсии σ², то есть 1sigma, или S :

S =√ (1/ (W1 + W2 +…+ Wi +Wn))

Здесь используются средневзвешенные значения измеренных данных. Значит, проявляется некоторая погрешность в значении дисперсии каждого возраста. И такие погрешности измерений могут оказаться недооценёнными, поскольку не учитываются все источники ошибок при расчёте дисперсии каждого результата. Поэтому дисперсию средневзвешенного значения возраста необходимо скорректировать, чтобы учесть, что Хи-квадрат (критерий нормальности распределения) слишком велик. Отклонение variance, как корень из исправленной дисперсии вычислялся так:

variance =√ (Chi square * S²)

Результаты этих вычислений представлены в строчках под таблицей:

Средневзвешенный возраст Аmean=4046 лет ± 35лет (variance), помним, что в качестве погрешности из пары «1sigma» и «variance» выбиралась бОльшая.

----------------------

-из-за загрязнённости образца,

-из-за попадания в группу данного памятника образца из другого исторического контекста,

-из-за человеческого фактора,

-из-за сбоя в измерительной аппаратуре,

и других тому подобных неприятных случайностей измерение радиоуглеродного возраста может дать неожиданный выброс от средневзвешенного значения далеко в сторону занижения, или завышения. В статистике такие выбросы называются промахами.

Для выявления промахов в возрастах индивидуальных образцов группы разность между средневзвешенным значением всех возрастов и индивидуальными возрастами образцов делили на произведение корня квадратного из 2 и ошибки в датировке:

(Amean - Ai)/(1,414* σi) ≤ 5

А затем, из статистики удалили все значения возрастов, где результат вычисления превысил 5.0. В таблицах строки с такими возрастами отмечены «*» и «+».

***

Дополнительные замечания от авторов датировок.

Соответствие датировок

Для гробниц 1-й Династии в Северной Саккаре у нас есть прекрасное соответствие между «историческими» датировками, предшествующими (1985 года) и нашими радиоуглеродными датировками тростникового материала. Такие же прекрасные соответствия между нашими радиоуглеродными и «историческими» датировками и для образцов Среднего Царства. Восемь калиброванных дат по соломе из пирамиды Сенусерта-II (1897-1878 BC) колеблются в диапазоне от «на 103 года старше» до «на 78 лет младше» «исторического» времени его правления. Четыре же из датировок Сенусерта-II имели отклонение всего в 30, 24, 14, и три года. А по древесному углю получились значительно более давние даты (см. ниже «Проблема СТАРОЙ ДРЕВЕСИНЫ»).

Проблема «СТАРОЙ ДРЕВЕСИНЫ»

Народ древнего Египта был расселён в узких границах слабо покрытой деревьями Нильской долины. И всё же, похоже, что к началу века пирамид египтяне уже издавна интенсивно использовали древесину в качестве топлива. Из-за малого количества доступной древесины и её большого расхода египтяне вынуждены были, насколько это возможно, многократно повторно её использовать. Некоторое количество повторных применений приходилось на сжигание, например, при приготовлении строительных растворов. Если деревянный обломок к моменту сжигания был уже столетним, радиоуглеродный возраст получившегося древесного угля должен оказаться на столетие больше, чем раствор, для которого он был сожжён. Думается, маловероятно, что строители пирамид убеждённо использовали именно столетнюю древесину в качестве топлива при приготовлении раствора. Результаты 1984 года оставили нас со слишком малым количеством данных, чтобы постановить, что историческая хронология Древнего царства имела ошибку почти в 400 лет, но мы, по крайней мере, допускали такую возможность. С другой стороны, если бы по некой причине ошибочными оказались наши радиоуглеродные оценки, мы должны были бы допустить, что многие другие датировки, полученные из египетских («исторических») материалов были также подозрительны. Вот это нас и подтолкнуло к повторным, более углублённым исследованиям 1995 года.

Проблема ДРЕВНЕГО ЦАРСТВА

Если радиоуглеродные датировки Среднего Царства хороши, почему датировки Древнего столь проблематичны? Строители пирамид часто повторно использовали старый культурный материал, возможно из экономии, или, чтобы сознательно подчеркнуть преемственную связь между их царём и его предшественниками. Под пирамидой царя 3-й Династии Джосера ранние исследователи обнаруживали более 40000 каменных сосудов. На этих сосудах встречались имена большинства царей 1-й и 2-й Династий, а имя Джосера обнаружилось только на одном. Может быть, Джосер собрал и повторно использовал двухсотлетние вазы - приношения из гробниц Северной Саккары? Аменемхет-I (1991-1962 BC), царь 12-ой Династии, оставил ясное свидетельство вторичного использования подобного типа. Он взял части молелен при гробницах Древнего Царства и при-пирамидальных храмов (включая храмы пирамид Гизы) и забутовал ими сердцевину своей пирамиды в Лиште.

Радиоуглеродные датировки трёх из восьми образцов, взятых при наших раскопках в Потерянном Городе («Стена Ворона» и посёлок строителей около неё), - почти прямые проекции исторических дат Менкаура: 2532- 2504 BC. Другие пять датировок - на 350 – 100 лет старше. Результаты радиоуглеродного анализа образцов из зоны Потерянного Города имеют такой же широкий разброс по возрасту древесного угля, как и у пирамид. Многие даты – старше, чем их «историческая» оценка. Жители (Потерянного Города) очень похожим способом использовали свои собственные развалины в течение 85 (или около того) лет, пока они строили пирамиды.

Выводы

Возможно, было бы преждевременным не обращать внимания на старую «древесную» проблему в нашем исследовании 1984 года. Радиоуглеродное датирование способно сообщить нам только момент, когда дерево умерло, но не когда оно в последний раз было использовано. Дерево, особенно в сухом климате Египта, может пролежать столетия, прежде чем окажется сожжённым. Кроме того, в любом живом лесу, или роще, найдутся и старые деревья, и очень молодые побеги. Само дерево тоже будет иметь и старые части (внутренние кольца), и очень молодые части (внешние кольца и небольшие ветки).

Может быть, наш радиоуглеродный анализ отражают обезлесение Египта времён Древнего Царства? Может быть, строители пирамид использовали любую древесину, которую они могли добыть? Разве они должны были только собирать древесный мусор для обжигания тонн известняка при получении раствора, ковки медных долот и выпечки хлеба для тысяч набранных рабочих? Гигантские каменные пирамиды раннего Древнего Царства отмечают собой главный момент истощения египетских запасов дельной древесины.

Всё названное вкупе и может быть причиной широкого разброса в «исторически» неблагоприятных результатах радиоуглеродного анализа образцов Древнего Царства. Пока многочисленные «старо-древесные» эффекты создают трудности в получении оценки возраста пирамид, «Радиоуглеродный Проект Датировки Пирамид» Дэйвида Коха, кроме прочего, заставляет нас задуматься о лесной экологии, процессах формирования территории, о древней промышленности и ее воздействии на окружающую среду, а в сумме - об обществе и экономике, которая оставила египетские пирамиды как знаки для всего позднего человечества.

Оригинал публикации: http://www.aeraweb.org/projects/how-old-are-the-pyramids/

***

РАДИОУГЛЕРОДНАЯ ДАТИРОВКА ПАМЯТНИКОВ ДРЕВНЕГО И СРЕДНЕГО ЦАРСТВ. Результаты

Приложение 1, Не калиброванные даты «before present»

Приложение 2, Калиброванные даты «bafore Christ»

***