Mağara örneklerinin ESR (elektron spin rezonans) yöntemi ile incelenmesi ve tarihlenmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında Çatalhöyük Arkeolojik Bölgesi çevresinde bulunan mağaralardan alınan mağara çökellerinin ESR yöntemi kullanılarak yaş tayininin yapılması amaçlanmıştır. Bunun için İncesu, İncikini, Damlataş, Hatçeninini ve Obruk-Sızma mağaralarından alınan 8 örnek ve bu örnekler içerisinde belirlenen 33 farklı tabaka çalışılmıştır. ESR deneylerinde kullanılan örnekler asitle yıkama işlemlerinden geçirildikten sonra, IC3 örneği için 10 kGy'e, diğerleri için ise 3 kGy'e kadar çeşitli basamaklarla ışınlanmışlardır. Kaydedilen ESR spektrumlarında gözlenen sinyallerden yalnızca C (g = 2,0007) merkezine ait olan sinyalin değişimi tarihleme amacıyla çalışılmıştır. Bu sinyal için çizilen büyüme eğrilerinden eşdeğer doz (AΣ) değerleri hesaplanmıştır. Örneğin soğurduğu toplam doz hızı (Dtop) ya da yıllık dozun (D) belirlenmesi amacıyla, iç doz hızı ve dış doz hızı ayrı ayrı belirlenmiştir. İncelenen örneklerdeki radyoaktif elementlerin (238U ve 232Th) yoğunlukları İndüktif Eşleşmiş Plazma-Kütle Spektrometrisi (ICP-MS) yöntemi ile belirlenmiş ve bu değerler iç ve dış doz hızı hesaplamalarında kullanılmıştır. Dış doz hızının belirlenmesi için a) taşınabilir gama spektrometresi kullanılarak doğrudan mağara içinde ölçüm, b) mağara ana kayacına ilişkin radyoaktif çekirdek yoğunluğu ve kozmik dozdan kaynaklanan ışıma hızlarının toplamının hesaplanması olmak üzere iki farklı yöntem kullanılmıştır. Belirlenen AΣ değerleri D değerlerine bölünerek her bir örnek için yaş değerleri hesaplan-mıştır. Yaş değerleri ölçüm yoluyla 2,4 ± 0,7 – 416,2 ± 177,0 ky aralığında değişirken, hesaplama yoluyla 10,0 ± 0,5 – 1003,7 ± 213,2 ky aralığında değişmiştir. Ölçüm yoluyla elde edilen değerler, İncesu mağarası için 2,4 ± 0,7 – 100,0 ± 34,4 ky, İncikini mağarası için 31,1 ± 10,8 – 416,2 ± 177,0 ky, Hatçeninini mağarası için 9,0 ± 2,1 – 25,8 ± 6,4 ky, Obruk-Sızma mağarası için 18,2 ± 5,4 – 162,1 ± 54,8 ky aralığında iken, Damlataş (Yollarbaşı) mağarası için 102,3 ± 35,9 ky olarak bulunmuştur. Hesaplama yoluyla elde edilen değerler ise İncesu mağarası için 10,0 ± 0,5 – 374,6 ± 92,3 ky, İncikini mağarası için 70,9 ± 10,3 – 1003,7 ± 213,2 ky, Hatçeninini mağarası için 18,4 ± 3,0 – 52,2 ± 3,3 ky, Obruk-Sızma mağarası için 40,1 ± 3,2 – 287,3 ± 40,0 ky aralığında iken Damlataş (Yollarbaşı) mağarası için 276,9 ± 27,8 ky olarak bulunmuştur.

In this thesis work, it is aimed to date the speleothems collected from the caves around Çatalhöyük Archeological Site by using ESR. For this aim, 8 main samples collected from İncesu, İncikini, Damlataş, Hatçeninini and Obruk-Sızma caves and 33 identical layers determined within these samples were studied. The samples to be used in ESR experiments were irradiated up to 10 kGy for IC3 group and up to 3 kGy for the others after being etched by weak acid solution. Among the observed signals in the measured ESR spectra, only the change of the signal C (g = 2,0007) was studied on in order for dating the samples. The equivalent dose (AΣ) values were calculated using the growth lines of this signal. In order to determine the total dose (Dtot) or annual dose (D) absorbed by the sample, both the internal dose rate and the external dose rate were determined. The concentrations of the radioactive elements (238U and 232Th) within the samples were determined by Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry method (ICP-MS) and results were used for calculating the internal and external dose rates. To determine the external dose rate, two different methods were used: a) in situ measurement in the cave using a portable gamma spectrometer, b) calculation and addition of the irradiation rates generated by the radioactive elements existing in the surrounding sediment of the cave and the by the cosmic dose.The AΣ values were divided to the D values for each sample to calculate the ESR ages. The age results are between 2.4 ± 0.1 – 416.2 ± 88.4 ka for measurement method and between 10.0 ± 0.5 – 1003.7 ± 213.2 ka for calculation method. The age values obtained by in situ measurement are between 2.4 ± 0.1 – 100.0 ± 24.6 ka for İncesu, between 31.1 ± 4.5 – 416.2 ± 88.4 ka for İncikini, between 9.0 ± 1.3 – 25.8 ± 1.6 ka for Hatçeninini, and between 18.2 ± 1.5 – 162.1 ± 22.6 ka for Obruk-Sızma caves, while it is 102.3 ± 10.3 ka for Damlataş (Yollarbaşı). On the other hand, the age values obtained by calculation are between 10.0 ± 0.5 – 374.6 ± 92.3 ka for İncesu, between 70.9 ± 10.3 – 1003.7 ± 213.2 ka for İncikini, between 18.4 ± 3.0 – 52.2 ± 3.3 ka for Hatçeninini, and between 40.1 ± 3.2 – 287.3 ± 40.0 ka for Obruk-Sızma caves while it is 276.9 ± 27.8 ka for Damlataş (Yollarbaşı).