Metody paleolitického výzkumu Ondřej Mlejnek Brno, ÚAM FF MU, 8.4.2014 C:\Users\uživatel\Documents\Ostatní\logo_mu.tiff http://www.schoolsin.eu/wp-content/uploads/Brno-petrov.jpg Fáze archeologického výzkumu §1.) Prospekce §2.) Exkavace §3.) Zpracování • Prospekční metody §Povrchový sběr §Užití pedologické tyče §Sondáže §Archeologický dohled u stavebních prací §Studium sprašových profilů • Povrchový sběr •- základní metoda paleolitické prospekce •- omezen jen na přístupné plochy (zoraná pole) •- existuje metodologie sběrů (M. Kuna, D. Kolbinger) •- využití závěru krajinné archeologie (M. Gojda) •- sídelní archeologie (Svoboda, Škrdla, Mlejnek) •- definování krajinných typů (Svoboda, A-D) •- využití moderních GIS (Surfer, Grass, QGIS, Google Earth, MapSource…) •- vytváření predikčních modelů •- objevování nových lokalit na tomto základě • Povrchové sběry sbery2 Povrchový sběr • C:\Users\uživatel\Documents\Archeologie\Doktorát\Foto\povrchový sběr.JPG Povrchový sběr • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\ondraticeGPS_upravene2.JPG Sondáže •- vrty pedologickou sondážní tyčí •- sondy rýčem •- sondy pomocí těžké techniky • •jedná se o destruktivní výzkum – jen oprávněné organizace v odůvodněných případech • Sondáž rýčem Ctvrte01 Sondáž těžkou technikou • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\IMG_1719.JPG C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\IMG_1713.JPG Archeologický dohled •běžně u postpaleolitu •u paleolitu vzácně •spíše u známých lokalit •obvykle dohled jen po hranici spraše •perspektivní do budoucna •viz památková péče, metodika ve vývoji • • • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\IMG_1735.JPG Studium sprašových profilů •souvisí s archeologickým dohledem •studium stratigrafie •hl. cihelny a pískovny •Dolní Věstonice (Kalendář věků), Červený kopec, Dědice atd. • Exkavace Před výzkumem •- před započetím výzkumu zajistit technické zajištění (souhlas nájemce, souhlas majitele pozemku, voda na plavení sedimentu, ubytování brigádníků, transport, pitná voda, jídlo, WC, nástroje – lopaty, rýče, kbelíky, síta, špachtle, štětce, technika – totální stanice, počítač, tiskárna, fotoaparát, připravené formuláře nebo čárové kódy, jiné vybavení – sáčky, papíry, samolepky, fixy, HCl …) •- finanční zajištění výzkumu (grant, inverstor, finanční prostředky instituce, sponzoři) •- připravit metodologii výzkumu (viz Dibble, Marean, McPherron) • Zázemí výzkumu Tva11 1367_680 Zázemí výzkumu mamut 1 Tva05 Metodika výzkumu •Skrývka ornice rýči a lopatami •Výzkum v sektorech 0,5 x 0,5 m, vrstvy špachtlovány po cca 4 cm (asi 1 kbelík – 10 l) •Zaměřování všech kbelíků, větších artefaktů (nad 2 cm), kousků barviva, kostí a uhlíků pomocí totální stanice, čepele zaměřovány dvěma body •Systém náhodně vybírá kbelíky, ze kterých se odebírá sediment na vzorky •Zaměření stratigrafických hranic pomocí totální stanice •Odebírání vzorků na datování a na přírodovědné analýzy (viz později) Metodika výzkumu •Ke každému zaměřenému předmětu byl přidělen štítek s čárovým kódem a náhodnou kombinací 5 písmen (vygeneroval počítač) – viz www.oldstoneage.com •V čárovém kódu zakódovány všechny potřebné informace (druh předmětu, geologická a kulturní vrstva, 3D zaměření, datum) •Fotografická dokumentace výzkumu, koncentrací nálezů a průběhu vrstev •Všechny kbelíky prosívány na sucho a následně plaveny na sítech 3x3 mm pro EUP. 2x2 mm pro MUP a LUP •Preparace vrstev pomocí špachtlí, nožů a štětců •Zvláštní pravidla pro výzkum v jeskyni Metodika výzkumu •V případě absence totální stanice lze použít i nivelační přístroj a souřadnice na osách x a y měřit metrem od jednoho zaměřeného bodu. •Podobně lze při absenci nivelačního přístroje odečítat s pomocí olovničky, provázku a metru i relativní výšku. •Při absenci čtečky čárových kódů lze použít formulářovou metodu. V případě, kdy jsme všechny formuláře vyplňovali podvojně, bylo méně chyb než při použití metody čárových kódů. •Je nutné předem připravit formuláře pro každý typ nálezů a odebíraných vzorků. Skrývání plochy • DSC03810 DSC03812 Preparace nálezové vrstvy DSC03826 spachtlovani Lisen18 • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\IMG_1708.JPG C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\IMG_1706.JPG Plavení sedimentu DSC03887 pod09 MCR Lisen10 • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\P7280663.JPG Zaměřování • DSC03823 totalka databaze ps-scan-2010-10-19 • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\P7180387.JPG Fotografická dokumentace • DSC03851 DSC03853 DSC03865 DSC03965 • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\P7180376.JPG C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2012\Foto\P7180382.JPG Makroskopické studium profilu DSC03911 jar0510 • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2011\obr.4.jpg C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2011\obr.4b.jpg Zpracování výzkumu •- analýza štípané industrie (suroviny- A. Přichystal, technologie – P. Škrdla, typologie – M. Oliva, traseologie – S. Krásná, A. Dušková) •- prostorové analýzy (horizontální a vertikální distribuce, skládačky – refits) •- laboratorní přírodovědné analýzy – určení kostí zvířat, případně lidí (paleoantropologie), zooarcheologie (M. Rašková, G. Dreslerová). mikrofauna, malakofauna, paleobotanika, palynologie, mikromorfologie, datování • • C:\Users\Ondra\Documents\Archeologie\Výzkum\Výzkum Ondratice\2011\obr.3.jpg Konzervace a popis nálezů •Konzervace zejména v případě kostěných nálezů •V případě ŠI slepení zlomených kusů, popis nálezů, inventarizace, předání do instituce oprávněné spravovat archeologické sbírky • obr Publikace výsledků •nálezová zpráva (uloženo na AÚ AV ČR) •předběžná stručná zpráva o výzkumu (Přehled výzkumů) •článek o předběžném zpracování části výzkumu (odborná periodika – AMM, PV, AR, PA, Anthropologie, IANSA) •souhrnné zpracování výzkumu – studie v odborném periodiku (JAS, JHE, PNAS, Nature, Science), příp. monografie • Publikace výsledků PV50 [USEMAP] PV46 Přestávka • • http://4.bp.blogspot.com/_6wjEnha9Uf4/TP_371UOOoI/AAAAAAAACMU/qM1ioBkJvto/s1600/cave.jpg http://artintheschool.files.wordpress.com/2009/07/090629_cartoon_8_a14213_p465.gif Přírodovědné metody v pleistocénní archeologii •Datovací metody (archeologické, geologické, fyzikálně-chemické, chemické) •Paleobotanika (palynologie, analýza makrozbytků, antrakologie, analýza fytolitů) •Paleontologie (makrofauna, mikrofauna, malakozoologie, studování sezonality, analýza stopových prvků v kostech) •Antropologie (fyzická, kulturní, etnologie) •Geologie (mikromorfologie, chemické analýzy půdy, stratigrafické metody) • Datovací metody •Archeologické (typologie, technologie) •Geologické (stratigrafie, terasové systémy, paleontologie, paleobotanika, teplotní křivky, varvy, paleomagnetika) •Fyzikálně-chemické (radiometrické, na základě poškození zářením, na základě poměru izotopů kyslíku) •Chemické (racemizace, obsah prvků v kostech, hydratace obsidiánu) Stratigrafie •1699 Niels Stensen – zákon o ukládání •Studium vrstev - čím níže, tím starší a naopak – stratigrafické systémy na základě sprašových profilů •Pokusy o korelaci sprašových profilů (systém pedokomplexů) •Paleopedologie a mikromorfologie – studium fosilních půd •Systémy říčních teras – čím vyšší, tím starší •Systémy mořských teras (eustatické kolísání hladiny) •Varvy – vrstvičky v jezerních sedimentech, podobně solná chronologie • Teplotní křivky •Teplotní křivky sestavené podle množství slunečního svitu •Milankovičova teplotní křivka (1920) – astronomicky vypočítaná křivka klimatických cyklů •Woerkomova teplotní křivka (1953) – zdokonalení astronomických výpočtů •Emilianiho teplotní křivka (1966) – teplotní křivka sestavená na základě sedimentů z Karibského moře podle poměru izotopů kyslíku u dírkovců Paleomagnetika •Přepólování magnetických pólů před 780 tisíci lety (Brunhes x Matuyama), kratší epizody přepólování i jindy (Jaramillo, Olduvay) •Drobné odchylky magnetických pólu v čase je možné studovat v sedimentech na orientaci hematitových a magnetitových částeček (paleomagnetické datování) • Radiometrické datování – 14C & AMS •AMS - Accelerator mass spectrometry – měří se poměr 14C a 12C a stanovuje se stáří v radiokarbonových letech (BP), tj. vztažené k roku 1950 AD (nebo 2000 AD) •Poločas rozpadu izotopu 14C je 5730 let, závisí ale na obsahu plynů v atmosféře, variacích geomagnetického pole atd., proto se kalibruje (vrtná jádra z ledovců, hlubokomořských a jezerních sedimentů) •Vzorky – uhlíky po spáleném dřevu, dřevo, spálené kosti, kostní kolagen, tj. jakékoli zdroje uhlíku •Odběr vzorků – zamezit kontaminaci recentním uhlíkem, odběr pomocí čistého nástroje, do alobalu, vysušit •Filtrace, ultrafiltrace vzorků (ABOX – Oxford) •Datace 14C (konvenční): je třeba 3-5 g čistého uhlíku; naproti tomu pro AMS stačí mikrogramy •Limit metody dnes udáván 50-60 000 let, po roce 30 000 již ale není zcela spolehlivá, problematika radiokarbonových plateau •Výsledek je v radiokarbonových rocích, BP nebo BC; BP dříve konvenčně stanoveno od roku 1950, dnes 2000 (b2k) •Potřeba kalibrace dat: Kalibrační programy (CaPal, OxCal), kalibrační sety (INTCAL09, HULU), výsledky cal BP • • • • • intcal-1 icon1 OxCal IntCal09 calibration curve OxCal 4 software summed calibration probabilities climate data is delta O18 from NGRIP on GICC05 time scale Ostatní radiometrické metody •Kalcium 41Ca – pouze metoda AMS, poločas 130,000 let, až do 1 mil, méně přesné, např. u kostí •Berilium 10Be – AMS, poločas rozpadu 1,500,000 let, až do 15 mil, sedimenty a led, nepřesné •Využití radioaktivní nerovnováhy – rozpadové řady – např. Uran-thorium, Draslík(potaš)-argon, fluor - fosfor atd. – např. na datování sopečných sedimentů, datování sintrů atd. Až do 10 mil let • ESR, OSL, TL •ESL - Electron Spin Resonance - měří se množství uranu, který se akumuluje po uložení zubu v sedimentu •OSL - Optically stimulated luminescence - měří se dávka vyzářeného záření, po zakrytí před sluncem se v krystalické strukture křemene zachycují elektrony, po osvícení se elektrony uvolní a změří se signál, Může být ovlivněna redepozicí sedimentů, což částečně eliminuje metoda „single grain“, odběr za tmy do kovových trubek. •TL - spálené artefakty (SiO2), zahřejeme a měříme emisi záření, stejný princip jako u OSL, je třeba vyříznout krychli o hraně 0,5 cm, nutné znát radioaktivitu pozadí a vlhkost sedimentu • DSC03908 Tva31 Δ18O stage •poměr 18O a 16O v atmosféře kolísá vlivem teploty •OIS stupně – oxygen isotopic stage – na základě vzorků z grónského ledovce •MIS stupně – marine isotopic stage - na základě sedimentů z hlubokomořských vrtů NGRIP-1 kortlille 14_marine_core_oxygen_record_odp2000 Tephra •Využívají se specifické vlastnosti vulkanického materiálu z určitých sopek •Campanian Ignimbrite (CI) ca 39 ka cal BP •Spad sopečného tufu zasáhl mj. Kostěnki na Donu, kde vytvořil vrstvu v eolických sedimentech •RESET - Response of Humans to Abrupt Environmental Transitions Neopolitan_volc_prov zel28 Chemické datovací metody •Méně přesné - příliš se nepoužívají – je třeba kalibrovat •Racemizace aminokyselin (hl. kyseliny asparagové), poměr D a L izomerů určuje stáří vzorků (změny v asymertických osách molekul), až do 100,000 let, určováno chromatograficky •Na základě obsahu fluoru, uranu a dusíku – nepřesné, dusík nahrazuje kolagen, až od 100.000 let •Hydratace obsidiánu – měří se tloušťka perlitové vrstvy na obsidiánu, až do 800.000 let • • Paleobotanika •Palynologie: studuje množství pylových zrnek jednotlivých druhů v sedimentu, sestavuje pylová spektra, důležitá je interpretace, pyly ukazují na regionální vegetaci (V. Jankovská) •Nejvíce pylů je v rašelině, naopak ve spraši se pyly dochovávají málo •Pro mladý pleistocén pylové diagramy např. z Bulhar, Jablůnky, Šafárky, nebo Prahy - Podbaby • Paleobotanika •Analýza makrozbytků: pozůstatky semen, skořápek oříšků. Rostlinných vláken…, nutné proplavování sedimentu na jemných sítech •Antrakologie: určování druhů dřevin na základě uhlíků např. z ohnišť, určíme tak dřeviny rostoucí v blízkém okolí (J. Novák) •Analýza fytolitů: fytolity – anorganické částečky z těl rostlin, podle některých z nich lze určit i druh rostliny (L. Petr) • Analýza uhlíků z Želče •Želeč – lokalita z počátku mladého paleolitu, výzkum v roce 2010, ohniště •Výsledky: modřín, borovice lesní, snad smrk, borovice limba, jalovec, vrba •Interpretace: lesostep až lesotundra s ostrůvky modřínových lesů v chráněných místech • Paleontologie •Makrofauna – určení přítomných druhů a kostí, MNI, patologie, tafonomie, interpretace (M. Nývltová Fišáková, R. Musil) •Mikrofauna – hlodavci, obojživelníci, plazi, možnost datování vrstvy (biostratigrafie), nutné používat jemná síta – např. jeskyně (M. Ivanov) •Malakozoologie – určuje schránky měkkýšů (šnekologie) – měkkýši jsou dobrými indikátory mikroklimatu (V. Ložek, Š. Hladilová) Analýzy poměrů stabilních izotopů •Izotopy stroncia •Izotopy stroncia se dostávají do biosféry a do potravního řetězce zvětráváním podložních (krystalických a vyvřelých) hornin. Z vody jsou izotopy transportovány kořenovým systémem do listů rostlin a následně do krevního systému býložravců a následně masožravců. Sr v kostech se váže na PO4- místo vápníku (Ca2+). •Poměr 87Sr/86Sr závisí na geologickém podloží. Podle izotopového složení v kostech sledovaných zvířat a lidí lze rekonstruovat migraci daného zvířete či člověka během jeho života. •Z poměru Zn a Sr lze zjistit výživu zvířete či člověka. Více stroncia a méně zinku je u býložravců. U masožravců je poměr obrácený. • •Izotopy kyslíku •Poměr izotopů kyslíku 18O/16O vypovídá o klimatu během života zvířete a vodě kterou dané zvíře či člověk pil. Izotop 18O se velmi snadno váže do fosforečnanu vápenatého (tvořícího kost) a do fluoroapatitu (tvoří sklovinu zubu). Podle izotopového složení lze zjistit nejen klima v době života zvířete či člověka, tak rovněž lze zjistit migrace v raném věku. • •Izotopy dusíku •Podle poměru izotopů dusíku 15N/14N lze říct zdali zvíře či člověk hladověl či ne. •Nejvíce izotopu dusíku 15N má maso a nejméně obiloviny. Z rostlin mají největší obsah dusíku luštěniny. • •Izotopy uhlíku •Poměr izotopů uhlíku vypovídá o složení potravy. Rozlišuje tzv. C4 a C3 rostliny, tzn. rostliny, které zabudovávají během fotosyntézy izotopy uhlíku 13C a 12C v různém poměru do složitých cukrů. U C3 rostlin izotop uhlíku 13C tvoří –22 až –30 ‰, u C4 je –9 ‰ až –16 ‰. C3 rostliny jsou u nás rostoucí stromy, ovocné stromy či rýže, C4 rostliny jsou všechny obiloviny a traviny. Podle zjištěného izotopového poměru lze zjistit čím se daný jedinec (zvíře a člověk) živil. • •Izotopy síry •Podle poměru izotopů 32S/34S lze zjistit nejen výživu daného jedince ale i migraci. Specifický poměr těchto dvou izotopů je odrazem geologického podloží a mikrobiologické aktivity v půdě a vodě. Velký obsah 34S ukazuje na potravu bohatou na mořské živočichy. • Studium sezonality na řezech zubů •Studuje např. M. Nývltová Fišáková, v Lipsku i na zubech lidí – nestruktivní i nedestruktivní metody •Kořeny zubů se nařežou na tenké plátky a ty se analyzují pod polarizačním mikroskopem, lze studovat i nedestruktivně •Podobně jako u stromů jsou letokruhy, na kořenech zubů lze rozeznat letní a zimní přírůstek, zjistíme tak dobu smrti jedince Studium sezonality na řezech zubů •Letní přírůstek • • • •Zimní přírůstek • Další vybrané analýzy •Teplota spálení kostí – podle barvy, IR spektroskopie, DTA křivek •Genetické analýzy – příbuzenství, určení pohlaví, evoluce, domestikace, migrace… Antropologie •Fyzická antropologie – popis a analýza lidských pozůstatků – pohlaví, rasa, tafonomie … (M. Králík) •Kulturní antropologie – v anglosaském světe je archeologie součástí kulturní antropologie, trochu jiná teoretická východiska a metody (M. Wilding) •Etnologie – etnografické analogie Geologie •Makroskopické studium stratigrafie DSC03911 Geologie •Mikromorfologie (L. Lisá) •Stratigrafické analýzy (přítomnost jednotlivých prvků ve vrstvách) •Sedimentologie (D. Nývlt) Fig_7 Literatura •Prospekce: •Gojda, M. 2000: Archeologie krajiny. Vývoj archetypů kulturní krajiny. Praha. •Kuna, M. 2000: Surfaře artifact studies in the Czech Republic. In: J. L. Bintliff – M. Kuna – N. Venclová (eds.): The future of surfaře artifact survey in Europe, 29-44, Sheffield. • •Exkavace: •Aitken, M. J. 1998: An Introduction to Optical Dating, Oxford. •Dibble, H. L. – Marean, C. W. – Pherron, S. P. 2007: The Use of Barcodes in Excavation Projects. Examples from Mossel Bay (South Africa) and Roc de Marsal (France), The SAA archaeological record, 7/1, 33-38. •McPherron, S. P. – Dibble, H. L. 2002: Using Computers in Archaeology: A Practical Guide, New York. •Šída, P. 2012: Metody terénního výzkumu a vyhodnocení paleolitických a mezolitických situací. Filozofická fakulta Univerzity Hradec Králové, Ústí nad Orlicí. •Škrdla, P. – Tostevin, G. – Nývlt, D. – Lisá, L. – Mlejnek. O. – Přichystal, A – Richter, D. 2009: Tvarožná – Za školou. The Results of 2008 Excavation. Přehled výzkumů 50, 13-26. • •Zpracování výzkumu: •Mlejnek, O. 2013: Paleolit východních svahů Drahanské vrchoviny. Rkp. dizertační práce, ÚAM FF MU Brno. •Neruda, P.-Nerodová, Z. (eds) 2009: Moravký Krumlov IV. Vícevrstevná lokalita ze středního a počátku mladého paleolitu na Moravě. Brno. •Oliva, M. a kol. 2009: Sídliště mamutího lidu u Milovic pod Pálavou. Brno. • Děkuji za pozornost • perscheid16