Datierungsmethoden

Bei der Altersbestimmung von archäologischen Funden gibt es verschiedene Datierungsmethoden, die man in zwei große Gruppen unterteilen kann, relative und absolute Altersbestimmung.

Relative Datierungsmethoden

Relative Datierung durch Stratigraphien

Archäologisches Schichtprofil in einer Stadt (Augsburg)

Im Regelfall gilt als Leitprinzip, dass untere Schichten eher abgelagert worden sind als obere, und somit ältere Schichten unter jüngeren zu finden sind (Stratigraphisches Prinzip). Ähnlich wie bei relativen Altersbestimmungen der Geologie wird nur die Abfolge der Schichten festgestellt, ohne das tatsächliche Alter zu messen.

Ausnahmen kommen etwa bei Umlagerungen oder Überschiebungen vor: So könnte in einem archäologischen Befund älteres Material durch Umschichtungen bei Bauarbeiten oder durch Erosion an einem Hang über jüngerem Material abgelagert worden sein. In der Geologie kommen vergleichbare Ereignisse vor: Ein Gesteinsblock wird durch tektonische Prozesse angehoben, und über einen (nicht angehobenen) jüngeren geschoben. Derartige Prozesse sind selten und durch Aufnahme eines Gesamtbildes identifizierbar.

Relative Datierung durch Fundzusammensetzungen

Die zeitliche Änderung von Gegenstandsformen, verwendeten Materialien oder Handwerkstechniken führt dazu, dass sich die Zusammensetzung der Fundgegenstände in geschlossenen Funden wie Gräbern, Abfallgruben oder Depotfunden in charakteristischer Weise verändert. Eine solche relativchronologische Abfolge lässt sich mit Kombinationsstatistiken oder in einer Seriation darstellen.

Veränderliche prozentuale Anteile von Artefakttypen können auch für die relative Chronologie ganzer archäologischer Kulturen oder Zeithorizonte ausschlaggebend sein. Für die relative Datierung ist also nicht die Anwesenheit oder das Fehlen eines einzelnen Objekts entscheidend, sondern seine relative Häufigkeit. Modellhaft lässt sich das so begründen, dass eine Form in einer Zeitstufe erfunden wird aber noch selten ist, in der nächsten Stufe ist sie dann allgemein bekannt und wird viel benutzt und in der nächsten wird sie bereits langsam von einer neuen Form verdrängt.

Chorologische Methoden

Eine chorologische Methode, die bei der Auswertung von Gräberfeldern erfolgreich sein kann, ist die so genannte Horizontalstratigraphie. Wenn in einem Bestattungsplatz unterschiedliche Regionen zu unterschiedlichen Zeiten benutzt wurden, sind auch chronologisch relevante Grabbeigaben einer gewissen Zeit nur in der zugehörigen Region des Gräberfeldes zu finden. Die Kartierung der Beigaben auf dem Gräberfeldplan erlaubt es dann, unterschiedliche Belegungsphasen im Kartenbild zu erkennen.

Archäologie und Geologie

Wenn Funde von Frühmenschen (Hominiden) oder ihren Erzeugnissen in geologischen Schichten eingebettet sind, lassen sie sich über diese datieren. Überreste aus fossilführenden Schichten lassen sich daher mit Hilfe von Leitfossilien genauer einordnen. Auch Grossereignisse, die charakteristische überregionale Merkmale erzeugen, können den Vergleich von Schichten oder Gesteinen ermöglichen. Zum Beispiel hat sich eine Iridium-Schicht, die beim Aufprall eines großen Meteoriten entstanden ist, weltweit in alle Gesteine der damaligen Zeit eingelagert. Auch Ablagerungen von Vulkanasche lassen sich manchmal großräumig einer konkreten Eruption, wie etwa der des Vulkans vom Laacher See zuweisen.

Absolute archäologisch-geologische Datierungsmethoden

In der Archäologie werden zahlreiche absolute Datierungsmethoden verwendet. Diese beruhen auf unterschiedlichen Ansätzen. Welche dieser Ansätze anwendbar und sinnvoll sind, entscheidet sich im Einzelfall des jeweiligen Befundes.

Geochronologische Datierungen mittels Isotopenzerfall

Viele Methoden zur Altersbestimmung in der Geologie liefern nur sehr grobe Absolutdaten. So waren etwa die heute ausgestorbenen Radionuklide ²⁶Al oder ⁵³Mn bei der Entstehung des Sonnensystems noch vorhanden. Mit diesen Methoden können z.B. das Entstehungsalter von Meteoriten oder einzelner Bestandteilen von Meteoriten relativ zueinander bestimmt werden. Erst durch Kalibrieren dieser relativen Datierungsmethoden mit absoluten Datierungsmethoden wie der Uran-Blei-Datierung können dann auch absolute Alter angegeben werden. Bei den radiometrischen Methoden mit nicht ausgestorbenen Radionukliden wird gemessen, wie hoch der Anteil natürlich vorkommender radioaktiver Elemente und eventuell ihrer Zerfallsprodukte ist. Da die Halbwertszeit der radioaktiven Elemente bekannt ist, kann daraus das Alter berechnet werden.

Für das Alter von Gesteinen benötigt man Elemente mit sehr langen Halbwertszeiten. Dafür eignen sich unter anderem folgende Methoden (Halbwertszeit in Klammern, siehe auch Geochronologie):

• Uran ²³⁸U → Blei ²⁰⁶Pb (4,5 Milliarden Jahre, Uran-Blei-Datierung)
• Uran ²³⁵U → Blei ²⁰⁷Pb (704 Millionen Jahre, Uran-Blei-Datierung)
• Thorium ²³²Th → Blei ²⁰⁸Pb (14 Milliarden Jahre)
• Rubidium ⁸⁷Rb → Strontium ⁸⁷Sr (48,8 Milliarden Jahre)
• Samarium ¹⁴⁷Sm → Neodym ¹⁴³Nd (106 Milliarden Jahre)
• Kalium ⁴⁰K → Argon ⁴⁰Ar (1,25 Milliarden Jahre, Kalium-Argon-Datierung)

Eine Besonderheit stellt die Aluminium-Beryllium-Methode dar, da sie vergleichend den Zerfall zweier Radioisotope nutzt, die nicht im Tochter-/Mutterisotopverhältnis stehen. Diese Methode wird auch zur Bestimmung des Alters von fossilen Hominiden-Knochen genutzt. Die Altersbestimmung erfolgt über das Aluminiumisotop ²⁶Al und das Berylliumisotop ¹⁰Be im Mineral Quarz basiert auf dem (bekannten) Verhältnis von ²⁶Al und ¹⁰Be, die beide durch kosmische Strahlung (Neutronen-Spallation, Myonen-Einfang) an der Oberfläche von Steinen/Mineralen entstehen. Das Verhältnis ist abhängig u. a. von der Höhenlage, der geomagnetischen Breite, der Strahlungsgeometrie und einer möglichen Schwächung der Strahlung durch Abschirmungen (z. B. Bedeckung) ^[1].

In der Regel werden bei geologischen Datierungen sogenannte Isochronendiagramme verwendet. Vorteil dieser Technik ist es, dass die anfängliche Konzentration und Isotopenverhältnisse der Tochterelemente nicht bekannt sein müssen, man erhält sie vielmehr als ein weiteres Resultat, zusätzlich zum Alter der Probe. Des weiteren hat die Isochrontechnik den Vorteil dass zuverlässig ausgeschlossen werden kann, dass eventuelle Störungen durch Umgebungseinflüsse das gemessene Alter verfälscht haben könnten.

Der eigentliche Vorteil der radiometrischen Datierungsmethoden beruht darauf, dass die Bindungsenergien der Atomkerne um etliche Größenordnungen größer sind als die thermischen Energien der Umgebung in welcher potentielle Proben (meist Gesteine) überhaupt existieren können. Eine Beeinflussung der Zerfallsraten (Halbwertszeiten) durch Umgebungseinflüsse kann deshalb ausgeschlossen werden, so dass die radiometrischen Alter - besonders wenn sie unter Verwendung der Isochronmethode gewonnen wurden - als sehr zuverlässig gelten.

Eine weitere absolute Datierungsmethode ist die Fission-Track-Methode. Hier werden die durch die beim radioaktiven Zerfall (z. B. spontaner Zerfall von Uran oder Zerfall von ⁴⁰K zu ⁴⁰Ar) entstandenen hochenergetischen Zerfallsprodukte erzeugten Kristallschäden entlang deren Flugbahnen durch Anätzen unter dem Mikroskop sichtbar gemacht und abgezählt.

Weitere geochronologische Methoden

Bei der Warvenchronologie werden Warven, jährliche Sedimentablagerungen in Seen, ausgezählt. Der Boden bekommt durch diese Ablagerungen ein Streifenmuster. Insbesondere für Gegenden mit starker Schneeschmelze ist dieses Verfahren geeignet. Für die Eifelregion gibt es eine Chronologie der letzten 23.000 Jahre ^[2], für einen japanischen See für 45.000 Jahre und für den Lago Grande di Monticchio in Süditalien sogar für die letzten 76.000 Jahre.

Bei der Analyse von Eisbohrkernen werden die Schichten gezählt, die jedes Jahr durch den Schneefall gebildet werden.

Die Magnetostratigraphie nutzt die Tatsache, dass das Erdmagnetfeld sich im Lauf der Zeit oft umgepolt hat. Dieses Muster lässt sich in den Gesteinen wiederfinden und auszählen.

Absolute archäologische Datierungsmethoden

Radiokohlenstoffdatierung

Schwankungen des C14-Anteils in der Atmosphäre über der Zeit

Zur Altersbestimmung menschlicher Hinterlassenschaften in der Archäologie sind meist Ausgangsisotopen mit kürzeren Halbwertzeiten erforderlich als in der Geologie. Hier wird vorwiegend die Radiokohlenstoffdatierung von organischen Materialien angewandt. Bei der Radiokohlenstoffdatierung wird der Gehalt an radioaktivem Kohlenstoff ¹⁴C, der eine Halbwertszeit von 5.730 Jahren hat, gemessen. Damit sind Altersbestimmungen bis zu 50.000 Jahren möglich. Bei älteren Proben ist der ¹⁴C-Anteil bereits zu gering, um noch gemessen werden zu können. Eine Schwierigkeit dieser Methode ist, dass der Anteil von ¹⁴C in der Erdatmosphäre nicht konstant ist. Diese Schwankungen können beispielsweise mit Hilfe der Dendrochronologie ermittelt werden.

Dendrochronologie

Hohlbohrer für Dendrochronologie-beprobung, links zwei Bohrkerne

Die Dendrochronologie ermöglicht es, mittels charakteristischer Jahrringe einiger Baumarten, z. B. Eichen, Datierungen vorzunehmen, die auf das Jahr genau sein können. Daher lässt sich bei guter Erhaltung die Errichtungszeit von Bauten mit erhaltenen Hölzern, etwa von Pfahlbauten oder Brunnen, die Bauzeit von Schiffen oder die Herstellung von Särgen bestimmen.

Münzdatierungen

Bei der Münzdatierung liefern die Münzen einen terminus post quem. Das bedeutet, dass ein Fund erst in die Erde gelangt sein kann, nachdem das (jüngste) Geldstück aus diesem Fund geprägt wurde. Dabei steht zunächst nicht fest, wie lange nach der Prägung der Münze dies geschehen ist.

Archäologische Funde (Importe)

Ein besonders aufwändiger Import aus der Hallstattzeit - Der Krater von Vix

Archäologische Funde einer Kultur können auch durch absolut datierte Importgegenstände aus anderen Kulturen datiert werden. Beispiele dafür sind etwa griechische Keramik oder Bronzegefäße in Fürstengräbern der späten Hallstattzeit in Ostfrankreich und Südwestdeutschland oder Römische Importe in der Kaiserzeit in der Germania Magna.

Weitere Methoden

Einige Methoden eignen sich für relativ spezielle Anwendungsgebiete. Die Thermolumineszenzmethode etwa dient zur naturwissenschaftlichen Altersbestimmung von Keramik.

Zusammenführung von relativer und absoluter Chronologie

Im Regelfall sollte zunächst eine relative Chronologieabfolge erstellt werden, welche erst in einem zweiten Schritt mit absoluten Daten zusammengeführt wird. Wird dieses Prinzip missachtet, führt dies bei einer zu ungenauen oder fehlerhaften Absolutdatierung zu einer falschen Relativdatierung.

Quellen

1. ↑ Heuel-Fabianek, B. in: Strahlenschutz Praxis, 3/2003, S. 69
2. ↑ Brauer, A. (1994): Weichselzeitliche Seesedimente des Holzmaares - Warvenchronologie des Hochglazials und Nachweis von Klimaschwankungen. documenta naturae Nr. 85 (1994)

Literatur

• Mebus A. Geyh: Handbuch der physikalischen und chemischen Altersbestimmung. Wissenschaftliche Buchgesellschaft, Darmstadt 2005, ISBN 3-534-17959-5.
• Manfred Reitz: Auf der Fährte der Zeit. Mit naturwissenschaftlichen Methoden vergangene Rätsel entschlüsseln. Verlag Wiley-VCH, Weinheim 2003, ISBN 3-527-30711-7.
• Rolf C. A. Rottländer: Einführung in die naturwissenschaftlichen Methoden in der Archäologie. Verlag Archaeologica Venatoria, Tübingen 1983, ISBN 3-921618-19-3.

Siehe auch

• Isotopenuntersuchung
• radiometrische Datierung

Weblinks