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Erläuterungen zu den 14C-Ergebnissen
Als Ergebnis der AMS-Messung erhält man das 14C/13C- und das 13C/12C-Verhältnis der Meßprobe. Um aus diesen Werten den 14C-Gehalt und damit das tatsächliche Alter einer Probe zu bestimmen, werden folgend Korrekturen und Berechnungen durchgeführt:

pMC - Wert
Der 14C-Gehalt einer Probe wird in der Einheit pMC (percent Modern Carbon)angegeben. 1957 wurde eine Oxalsäure (NBS-Ox I, auch HOx1 genannt) als Eichsubstanz hergestellt. Dabei wurde festgelegt, daß 95% der 14C-Konzentration dieser Substanz 100 pMC beträgt (dies entspricht der 14C-Konzentration in der Atmosphäre im Jahr 1950). Den pMC-Gehalt einer Meßprobe erhält man durch den Vergleich des 14C/12C-Verhältnisses der Meßprobe mit einer Eichprobe, deren pMC-Gehalt bekannt ist (z.B. NBS-Ox I oder andere Standards).

Konventionelles 14C-Alter (BP)
Die ersten 14C-Messungen in den 50er und 60er Jahren wurden damals unter den Annahmen durchgeführt, daß die 14C-Konzentration in der Atmosphäre in der Vergangenheit immer konstant war (entsprechend dem 14C-Wert von 1950) und mit einer 14C-Halbwertszeit von 5568 Jahren (Libby-Halbwertszeit) ausgewertet. Mit diesen Annahmen wird das sogenannte 14C-Alter, auch konventionelles 14C-Alter genannt, berechnet. Zur Berechnung des konventionellen 14C-Alters gelten zusammengefaßt folgende Vereinbarungen:
  • Der Bezugspunkt für das konventionelle 14C-Alter ist das Jahr 1950 n.Chr. (AD).
  • Man gibt das Alter in Jahren BP (Before Present, Jahre vor 1950) an.
  • 0 BP  =  100 pMC  = 95% NBS-Ox I  =  1950 AD
  • Konventionelle 14C-Alter werden per Definition mit der "falschen" Libby-Halbwertszeit von 5568 Jahren (anstatt 5730 Jahren) berechnet.
  • Der pMC-Wert und damit das konventionelle 14C-Alter wird immer bezogen auf einen δ13C-Wert von -25‰ angeben.

Trotz besseren Wissens (die 14C-Konzentration in der Atmosphäre schwankte in der Vergangenheit um einige Prozent und die wirkliche 14C-Halbwertszeit liegt bei 5730 a) behält man zum besseren Vergleich mit bisherigen Ergebnissen diese Konvention bei.

Kalibrierung auf das Kalenderalter
Das auf diese Weise gewonnene konventionelle 14C-Alter entspricht, wie schon erläutert, aufgrund von 14C-Schwankungen in der Atmosphäre und der "falsch" angenommenen Libby-Halbwertszeit von 5568 Jahren nicht dem tatsächlichen Kalenderalter. Um das tatsächliche Alter der Meßprobe zu erhalten, muß das konventionelle Alter kalibriert werden. Hierfür gibt es sogenannte Kalibrierungskurven, die bis zu einem Alter von 9905 BC (11.850 BP) aus der Bestimmung des konventionellen 14C-Alters von dendrochronologisch vermessenen Baumringen gewonnen werden. Dadurch ist es möglich die Schwankungen der 14C-Konzentration in der Atmosphäre in den letzten Jahrtausenden zu rekonstruieren. Darüber hinaus gehende Kalibrierungsdaten bis zu 20.000 BP erhält man durch 14C-Bestimmung von auszählbaren Warven und marinen Korallen, deren Alter mit der Uran-Thorium-Methode bestimmt wurden. Die letzteren Methoden sind aber mit einer größeren Unsicherheit behaftet. Die Daten der Kalibrierungskurven werden in mehr oder weniger regelmäßigen Abständen (zuletzt 1986, 1993, 1998 und 2004) aktualisiert und erweitert. Zur Standardauswertung wird zur Zeit der Datensatz aus dem Jahr 2004 (IntCal04) verwendet.

Kalibrationsausdruck
Im Erlanger AMS-Labor wird routinemäßig bei der Auswertung eine Kalibration des gemessenen 14C-Alters mit angeboten. Diese Form der Auswertung ist natürlich nur dann zulässig, falls das zu untersuchende Material Kohlenstoff und damit 14C in vergleichbarer Form wie die zur Kalibrierung herangezogenen dendrochronologisch bestimmten Baumhölzer aufgenommen hat. Dies ist aber für die meisten terrestrischen Materialien der Fall. Im Folgenden ist ein Ausdruck des Kalibrationsprogamms für die Meßprobe „Beispiel“ dargestellt und erläutert:

Kalibrationsausdruck

Die Probe wurde gemessen zu 3575 ± 45 BP (Radiokarbonjahren).

Das entspricht dem kalibrierten Alter in folgenden Bereichen:

Mit 68.3 % Wahrscheinlichkeit (1 Sigma):

2010 BC - 1999 BC
1976 BC - 1880 BC
1838 BC - 1829 BC

Mit 95.4 % Wahrscheinlichkeit (2 Sigma):

2033 BC - 1857 BC
1844 BC - 1771 BC

1. Das gemessene konventionelle 14C-Alter, welches in einer Gaußverteilung um den Mittelwert liegt. (3575 ± 45 BP).

2. Die Kalibrierungskurve aus dem dazugehörigen Bereich mit Fehlerbalken.

3. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung des Kalenderalters als Ergebnis einer sogenannten Faltung des gaußverteilten konventionellen Alters und der Kalibrierungskurve.

4. Der markierte dunkelgraue Bereich der sich durch die Faltung der Gaußverteilung mit einer Halbwertsbreite von 1σ ( ±45 BP ) und der hellgraue Bereich mit einer Breite von 2σ ( ±90 BP )ergibt. Diese Bereiche geben an mit welcher statistischen Sicherheit ein kalibriertes Kalenderalter zum angegebenen Kalenderalter gehört. Im angeführten Beispiel heißt das: Mit einer Wahrscheinlichkeit von 68,3% (1σ) liegt das Alter der Probe "Beispiel" mit der Lab-Code Nummer Erl-1000; im Altersbereich von 2010-1999, 1976-1880 oder 1838-1829 BC. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 95,4% (2σ) liegt das Alter der Probe in dem Bereich von 2033-1857 BC oder 1844-1771 BC. Somit zerfällt das zu bestimmende Alter möglicherweise in mehreren Altersbereiche.

Zur Veröffentlichung einer  14C-Messung verwendet man folgende Daten:

  • Labcode der Probe: Erl-1000
  • 14C-Alter mit dazugehörigem 1σ Fehler: 3575 ± 45 BP
  • und der zur Korrektur verwendete δ13C-Wert.
Die Ergebnisse aus der Kalibration sind eine Interpretation der Ergebnisse, da sich gegebenenfalls die Kalibrationskurve in der Zukunft noch ändern kann bzw. die Gültigkeit der Kalibrationsvoraussetzungen vom Probenlieferanten selbst eingeschätzt werden muß.


δ13C-Korrektur
Aufgrund des Massenunterschieds der Kohlenstoffisotope kommt es bei Diffusionsvorgängen und nicht vollständig ablaufenden chemischen Umsetzungen, wie zum Beispiel bei der Assimilierung von CO2 bei der Photosynthese, zu sogenannten Fraktionierungseffekten. Bei der Aufnahme von CO2 durch Pflanzen wird z.B. das leichtere Kohlenstoffisotop 12C bevorzugt aufgenommen. Da die beiden Isotope 13C und 12C nicht radioaktiv und damit stabil sind, kann dieser Fraktionierungseffekt über deren Isotopenverhältnis bestimmt werden. Die gemessene Abweichung dieses 13C/12C-Isotopenverhältnisses der Probe von einem Standard (PDB) ist als δ13C wie folgt definiert:

Formel

PDB ist hierbei die Kurzbezeichnung eines Belmniten (Kalkstein) der Peedee Formation und wird definitionsgemäß mit einem δ13C von 0‰ angegeben. Sein tatsächliches Verhältnis 13C/12C beträgt 0,0112372. Holz und die meisten Pflanzen in den gemäßigten Breiten besitzen einen δ13C-Wert von ca. -25‰. Zum besseren Vergleich und zur Kalibration von 14C-Ergebnissen wurde daher festgelegt, daß sich alle Radiokarbonergebnisse auf einen Referenzwert von δ13C = -25‰ beziehen. Da sich diese beschriebenen Isotopenfraktionierungseffekte auch auf das 14C/13C-Verhältnis einer Meßprobe auswirken, wird diese Messung entsprechend dem tatsächlichen gemessenen δ13C auf den vereinbarten Wert von -25‰ korrigiert.