A Índia está localizada em uma encruzilhada geográfica crítica para entender a dispersão do Homo sapiens da África e da Ásia e Oceania.
Relatamos aqui evidências de ocupação humana de longo prazo, nos
últimos 80 mil anos, no local de Dhaba, no vale do rio Middle Son, no
centro da Índia.
Uma indústria de ferramentas de pedra imutável é encontrada em Dhaba,
abrangendo a erupção de Toba de ~ 74 ka (ou seja, o Youngest Toba Tuff,
YTT) entre as idades de 79,6 ± 3,2 e 65,2 ± 3,1 ka, com a introdução da
tecnologia microlítica ~ 48 ka.
A indústria lítica de Dhaba se assemelha fortemente a conjuntos de
ferramentas de pedra da Idade Média da Pedra na África (MSA) e da
Arábia, e os artefatos mais antigos da Austrália, sugerindo que é
provavelmente o produto do Homo sapiens quando eles se dispersaram para o leste da África.
Introdução
A Índia é um foco de intenso debate sobre o momento da chegada do Homo sapiens
, a assinatura da cultura material da ocupação humana moderna, a
natureza da substituição de populações arcaicas e o impacto da erupção
vulcânica do YTT de ~ 74 ka nas populações de hominídeos.
Embora o registro de hominina fóssil indiano não exista nesse período
de tempo fundamental, a análise do DNA mitocondrial de populações
contemporâneas da Índia indica que a região foi um importante trampolim
geográfico na colonização da Australásia pelo Homo sapiens1 . No centro desse debate está a questão de saber se o Homo sapiens chegou à Índia antes do evento do acumulado do ano (datado de 40 Ar / 36 Ar a 73,88 ± 0,32 ka 1 e 75,0 ± 0,9 ka 2 ) 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 com uma tecnologia MSA africana não microlítica composta por Levallois e tecnologia pontual 10 , 11 , 12 ou entraram no subcontinente em torno de 50 a 60 ka com a tecnologia microlítica de Howiesons Poort 13 .
Embora esse debate seja crucial para entender a assinatura arqueológica
dos seres humanos modernos em toda a região, a realidade é que muito
poucos locais na Índia são datados para o período crucial entre 80 e 50
ka, portanto, são escassas as evidências confiáveis para testar
hipóteses concorrentes. . Devido ao escasso registro esquelético humano do Pleistoceno entre a África e o sul da Ásia 14 , 15
, o debate sobre o registro do sul da Ásia concentra-se amplamente nas
ferramentas de pedra e no DNA das populações modernas, além de achados
raros, como casca de ovo de avestruz gravada e trabalhada. ferramentas
ósseas de vários locais 13 .
Aqui relatamos descrições detalhadas de uma rica coleção de artefatos
líticos da localidade de Dhaba, situada nas margens do rio Middle Son em
Madhya Pradesh, norte da Índia e composta por três localidades próximas
(Dhaba 1, 2 e 3) 16 , juntamente com as estimativas de idade de luminescência associada.
A localidade de Dhaba fornece uma sequência arqueológica detalhada para
o Vale do Filho Médio, em um intervalo de tempo crucial de 80 a 40 ka, e
está posicionada cronologicamente entre os primeiros sítios
paleolíticos médios / acheulianos tardios de Patpara, Nakjhar Khurd,
Sihawal e Bamburi 1, datado de c.140–> 104 ka 17 , 18
, e as tecnologias 'paleolíticas superiores' baseadas em lâminas
recuperadas dos depósitos de formação de Baghor, datadas anteriormente
de c.39 ka, embora a última idade seja problemática 19 , 20 (consulte Discussão complementar para discussão mais detalhada e Fig. 8 complementar para localizações).
Neste estudo, relatamos idades de luminescência estimulada por
infravermelho (IRSL) para grãos de feldspato rico em potássio
(K-feldspato) coletados de seqüências culturais escavadas em Dhaba.
Usamos as idades do IRSL para enquadrar mudanças cronológicas na
tecnologia lítica neste local e colocar as evidências no contexto do
Paleolítico do Sul da Ásia e na dispersão dos seres humanos modernos de
maneira mais ampla 21 .
A localidade de Dhaba é composta por três escavações arqueológicas
(Dhaba 1, 2 e 3) nas margens norte do rio Son e a oeste de sua
confluência com o rio Rehi (figuras 1 e 2 ) 16 . Cada uma das três escavações arqueológicas consistia em uma vala de degrau colocada em sedimentos de encostas (Tabela 1 ; Figs. 2 e 3 ).
Dhaba 1 (N 24 ° 29 ′ 57,6 ″, E 82 ° 00 ′ 35,0 ″) foi selecionada como o
local mais denso de concentração de artefatos da superfície do
paleolítico médio, com artefatos visivelmente corroídos de sedimentos em
vários pontos da encosta.
Dhaba 2 (N 24 ° 29′55,4 ″, E 82 ° 00′24,5 ″) e Dhaba 3 (N 24 ° 29′56,1
″, E 82 ° 00′22,5 ″) foram selecionados para escavação devido à
existência de acumulações de erosão de artefatos paleolíticos médios e
uma densa concentração de micro-lâminas criptocristalinas e pequenos
artefatos de flocos mais altos na encosta de Dhaba 3. As escavações em
Dhaba 1 e Dhaba 2 são aproximadamente 600 e ~ 900 m a oeste da
confluência do rio Rehi-Son, respectivamente.
As trincheiras foram escavadas em sedimentos coluviais e aluviais
sobrejacentes ao arenito proterozóico e às rochas do xisto do Supergrupo
Vindhyan 22 , 23 .
Depósitos substanciais de YTT quimicamente identificados estão expostos
a cerca de 700 m a leste de Dhaba: em Ghogara, na margem norte do rio
Son 24 , 25 , e em seções de penhasco na margem leste do rio Rehi 26 , 27 , 28 .
Fig.
1: Sítios arqueológicos mencionados no texto sobrepostos em um modelo
de elevação digital das massas terrestres da Eurásia e do Sul da Ásia a
−60 m de nível do mar, consistentes com o MIS3 / 4.
Os dados topográficos e batimétricos foram obtidos no GEBCO 2014 Grid, versão 20150318, http://www.gebco.net . Acima: Sítios arqueológicos associados a humanos modernos entre a África e a Austrália com data> 50 ka. 1. Panga ya Saidi; 2. Mumba; 3. Porc Epic; 4. Nazlet Khater; 5. Al Wusta; 6. Jubbah; 7. Qafzeh; 8. Skhul; 9. Dhofar; 10. Jebel Faya; 11. Katoati; 12. Mehtakheri; 13. Dhaba; 14. Jwalapuram; 15. Caverna Denisova; 16. Tam Pa Ling; 17. Caverna Fuyan; 18. Lida Ajer; 19. Madjedbebe.
Abaixo: Localização dos principais locais da Índia e rotas de dispersão
modeladas (linhas e setas laranja tracejadas) de oeste para leste,
depois de Field e colegas 21 .
um perfil de Dhaba 1 mostrando a localização das idades do IRSL e dos fragmentos de criptophra. Os 7,88 m superiores de Dhaba 1a não são mostrados.
Observe que todos os cacos de vidro são encontrados no limite entre a
camada rica em argila marrom-amarela e a camada de lodo marrom-amarelada
clara sobreposta e estão entre colchetes com idades de 78 e 71 ka.b Registro de sedimentos Dhaba 1.c Registro do sedimento Dhaba 2 e idade do IRSL.d Registro do sedimento Dhaba 3 e idade do IRSL.
Cl = argila, Si = silte, Sa = areia (F, M e C são finas, médias e
grossas, respectivamente), Gr = cascalho, mbs = metros abaixo da
superfície. As referências alfabéticas são para camadas estratigráficas. Consulte a Tabela Suplementar 1 para obter descrições sedimentares detalhadas.
As trincheiras de degraus expõem areias, lodos e argilas aluviais alteradas pedogenicamente (Fig. 3 , Tabela Suplementar 1 ). Os topos das valas de degraus em Dhaba 1 e 2 estão ~ 16 m acima do nível do rio.
A vala em Dhaba 1 revela uma seqüência crescente de argilas de várzea,
silte e areia com arenito angular e seixos de xisto, nódulos
carbonáticos e rizólitos. Esses sedimentos de várzea cobrem o calcário angular, arenito e rochas de xisto derivadas da rocha subjacente (Fig. 3 ).
A vala em Dhaba 2 expõe argilas de várzea, silte e areias contendo
nódulos de carbonato e algumas pedras angulares que se sobrepõem à rocha
de xisto.
Dhaba 3 fica a ~ 1 km a oeste da confluência do rio Rehi-Son e consiste
em uma vala de ~ 3 m de profundidade ~ 21 m acima do nível do rio que é
cavada na encosta voltada para sudeste de uma colina composta de lodos,
areias e cascalhos coluviais sobreposição de arenito em decomposição e
rocha firme de xisto.
A espessura estimada dos sedimentos coluviais no topo da colina é de ~ 5 m. A vala expõe areias silvestres e cascalho de seixos com arenitos angulares e clastos de xisto.
A colina é separada de um arenito vizinho e da cordilheira de xisto,
que se eleva a oeste a mais de 40 m acima do nível do rio, por ravinas
que drenam sul e sudeste que se alimentam de um canal que, por sua vez,
deságua no rio Son . Um terraço holoceno de ~ 10 m de altura, composto por areias e silte, fica na margem norte do rio Son 16 , 28 .
Este terraço cobre grandes rochas angulares de quartzito que são
expostas intermitentemente por ~ 100 m ao longo da beira do rio. Alguns desses pedregulhos mostram a remoção de grandes flocos usando percussão de martelo duro; possivelmente para a fabricação de cutelos acheulianos de quartzito que foram recuperados em alguns locais da região. As localidades de Dhaba juntas fornecem evidências de ocupação humana de longo prazo nos últimos ~ 80 mil anos.
A ocupação abrange a erupção de Toba e a indústria de ferramentas de
pedra não mostra mudanças significativas na tecnologia até a introdução
da tecnologia microlítica ~ 48 ka.
A indústria lítica de Dhaba se parece muito com as assembléias de
ferramentas de pedra da Idade da Pedra da África, Arábia e Austrália,
aqui interpretadas como o produto do Homo sapiens à medida que se dispersavam para o leste da África.
Resultados
Cronologia IRSL
Treze amostras de sedimentos da localidade de Dhaba foram datadas
usando um método IRSL pós-infravermelho de temperatura elevada múltipla
(MET-pIRIR) 29 , descrito em Métodos abaixo. As idades mais antigas são para Dhaba 1 (Tabela Suplementar 2 ) e são estratigraficamente consistentes com um depósito superior e inferior, que manipula a encosta íngreme. A unidade inferior tem idades IRSL de 78,0 ± 2,9 e 79,6 ± 3,2 ka (Fig. 3a ), enquanto a unidade superior possui idades IRSL de 70,6 ± 3,9 e 65,2 ± 3,1 ka (Tabela Suplementar 2 ).
O Dhaba 2 foi depositado entre 55,0 ± 2,7 e 37,1 ± 2,1 ka (Fig. 3c ), enquanto o Dhaba 3 tem idades entre 55,1 ± 2,4 e 26,9 ± 3,8 ka (Fig. 3d ).
A sequência de Dhaba, portanto, começou a acumular-se imediatamente
antes do evento do YTT, com apenas uma pequena probabilidade de ocorrer
posteriormente, levando em consideração as incertezas da idade (valores
de p <0 73="" 75="" a="" assumindo="" de="" e="" erup="" idade="" ka="" o="" ou="" para="" respectivamente="" span="" uma="" verdadeira="">
A deposição de sedimentos continuou até perto do tempo do Último Máximo
Glacial, tornando-a uma localidade única no sul da Ásia, com uma
sequência industrial que se estende desde antes do evento do YTT até a
transição microlítica.
É interessante notar que seis fragmentos de vidro foram encontrados em
Dhaba 1 em depósitos datados entre 79,6 ± 3,2 e 65,2 ± 3,1 ka (Fig. 3a , consulte a Nota Suplementar 1 e a Tabela Suplementar 4 ), o que é consistente com a data conhecida do evento YTT e a presença generalizada do YTT na Índia e no Vale do Filho Médio 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 30 .
No entanto, não podemos descartar a contaminação por agência humana
como uma possível fonte desses poucos fragmentos em Dhaba 1, dada a
presença de depósitos espessos do YTT em locais próximos que foram
visitados por alguns dos mesmos pesquisadores.
Artefatos de pedra
A sequência de artefatos de pedra nas três escavações de Dhaba se
estende por 55 mil anos, de cerca de 80 a 25 ka, com vários pulsos
distintos no descarte de artefatos (Tabela Suplementar 1 ). A sequência é caracterizada por três principais fases tecnológicas (Tabela 1 ).
A assembléia Dhaba 1 acumulou entre 80 e 65 ka e contém uma assembléia
de núcleo Levallois predominantemente recorrente que inclui núcleos de
Levallois recorrentes centrípetos, bidirecionais e unidirecionais,
flocos de Levallois, pontos de Levallois, lâminas de Levallois, entalhes
e raspadores (Fig. 4 , Figs. Suplementares 5 , 7 ); essas ferramentas são fabricadas quase que exclusivamente em chert, lama e calcário silicificado (Fig. 5a ). Núcleos multiplataforma e bidirecional e flocos de redirecionamento também estão presentes.
Os flocos mostram padrões de cicatrizes de flocos predominantemente
fortemente radiais e fracamente radiais, consistentes com a redução do
núcleo centrípeto (Fig. 5b , Figs. 5 , 7 ). O ocre vermelho também está presente na assembléia Dhaba 1 (Fig. 4f, g ).
Fig. 4: Principais tipos de artefatos em Dhaba, de 80 a 25 ka.
a - c Flocos de Levallois, Dhaba 1 e 2. d , e Lâminas de Levallois, Dhaba 1. f , g Ochre, Dhaba 1. h , i Núcleos de microdados, Dhaba 3. j Raspador entalhado, Dhaba 1. k - m pontos Levallois, Dhaba 1 e 2. n , o Microdados de ágata e de caroço, Dhaba 3. p - s Núcleos recorrentes de Levallois, Dhaba 1–3.t , u Micrólitos com suporte, Dhaba 3. As setas brancas indicam as direções da cicatriz. Setas pretas com círculos indicam pontos de impacto.
Fig.
5: Principais matérias-primas e mudanças tecnológicas em Dhaba, de 80 a
25 ka (esquerda para a direita = mais nova para mais antiga).
a Matéria-prima muda como proporção de todos os artefatos por estrato (qui-quadrado de Pearson = 892,4; N = 9; N = 3512; p = <0 span=""> b
Alterações nas proporções do padrão de cicatriz para todos os flocos
completos por estrato (Qui-quadrado de Pearson = 37,02; df = 9; N = 797; p = <0 span="" unilateral=""> Os padrões de cicatrizes bidirecionais se originam das extremidades proximal (plataforma) e distal do núcleo ou floco. Os padrões proximais de cicatrizes são originários apenas da extremidade proximal / da plataforma.
Os padrões de cicatrizes fortemente radiais se originam em um padrão
centrípeto em torno das margens do floco ou núcleo, enquanto os padrões
de cicatrizes fracamente radiais são aqueles com cicatrizes que se
originam de vários pontos ao redor do floco ou circunferência do núcleo,
mas são muito poucos em número (<4 centr="" determinar="" forte="" o="" padr="" para="" peto.="" span="" um=""> Os dados de origem são fornecidos como um arquivo de dados de origem.
A tecnologia de Levallois continua a dominar as assembléias de Dhaba 2 e
3 entre cerca de 55 e 47 ka (estratos K e J em Dhaba 3 e estratos I a E
em Dhaba 2) quando a deposição de artefatos atinge o pico. A tecnologia de Levallois está ausente de Dhaba acima do estrato E, datada de 47,5 ± 2,0 ka.
A tecnologia microlítica aparece em c.48 ka no estrato D no Dhaba 2 e
estrato J no Dhaba 3, com microbladas, artefatos apoiados e núcleos de
microblada unidirecionais e bidirecionais, todos aparecendo nesses
estratos (Fig. 4h, i, n, o, tu , Fig. 6 ). O quartzo é a matéria-prima dominante em toda essa fase microlítica, seguida pela ágata (Fig. 5a ).
Os flocos continuam mostrando predominantemente o padrão de cicatrizes
centrípetas de flocos, até a alteração microlítica (estratos 2D e 3G e
3H), quando o padrão de cicatriz proximal e bidirecional se torna a
morfologia dorsal dominante (Fig. 5b ).
Por cerca de 37 ka, o descarte de artefatos cai drasticamente em Dhaba 2
e 3 e muito poucos artefatos microlíticos são encontrados após esse
período (acima dos estratos 3C e 2D).
Ágata e calcedônia são as matérias-primas mais comuns durante todo o
período final de ocupação do local, e os flocos mostram principalmente
orientações bidirecionais e proximais de descamação (Fig. 5b ). As amplas mudanças nas proporções dos tipos de chaves ao longo do tempo mostradas na Tabela 1 são estatisticamente significativas (Qui-quadrado de Pearson = 2109; N = 864; p = <0 span="" unilateral="">
Discussão
As idades de luminescência da localidade de Dhaba contribuem com um
componente ausente importante na sequência cronológica do vale do Filho
Médio, além de um raro vislumbre da natureza das mudanças tecnológicas
na Índia entre 80 e 24 ka. A sequência reflete de perto a de Jwalapuram, no sul da Índia , 31 , 32 , 33
, mostrando uma mudança da tecnologia Levallois recorrente para o
aumento do uso da tecnologia única e multiplataforma e, então, a
fabricação de montagens microlíticas.
As mudanças tecnológicas nos vales do Middle Son e do rio Jurreru
parecem ser passo a passo e envolvem mudanças amplas e estatisticamente
significativas na seleção de matérias-primas, estratégias de retoque (de
raspadores e pontos a artefatos apoiados), mudanças sistemáticas na
tecnologia de redução de núcleo e a introdução de novas formas de
artefatos retocados, como micrólitos apoiados, à medida que a tecnologia
de Levallois desaparece 31 , 32 .
Alguma sobreposição entre Levallois e tecnologia microlítica também
está presente em Dhaba, com a tecnologia microlítica e Levallois
ocorrendo juntas no estrato J de Dhaba 3 (48,6 ± 2,7 ka) e no estrato E
de Dhaba 2 (47,5 ± 2,0 ka).
A sequência de Dhaba apresenta assembléias estratificadas que abrangem o
evento YTT e a transição das indústrias de Levallois para as
microlíticas. Outros sites importantes da Índia também documentam mudanças graduais do Paleolítico Médio ao microlítico, como Bhimbetka 34 e Patne 35
, embora nenhum desses sites tenha sido bem datado usando modernas
técnicas geocronológicas e não se sabe que contém vestígios de YTT .
Descobrimos que a sequência oferecida por Dhaba reforça ainda mais a
noção de que tecnologias semelhantes a MSA estavam presentes na Índia
antes e depois da erupção do YTT 10 , 31 , 36 .
A tecnologia lítica evoluiu de Levallois para os sistemas de redução de
núcleo lamelar e finalmente viu a introdução do microlítico (na forma
de microlâminas apoiadas) provavelmente muito tempo depois que o Homo sapiens apareceu pela primeira vez na região 31 , 32 . Análises genéticas recentes apontam para uma saída humana moderna da África por volta de 70–52 ka 37 , 38
, na qual todos os povos não africanos contemporâneos se ramificaram da
mesma população ancestral que deixou a África, possivelmente com
pequenas contribuições genéticas de uma migração humana moderna anterior
onda 37 , 39 . Evidências fósseis apóiam as dispersões anteriores do Homo sapiens , com nossa espécie presente na Grécia e no Levante entre 200 e 185 ka 40 , 41 , Arábia com ~ 85 ka 42 , China antes de ~ 80 ka 43 e Sudeste da Ásia com 73 a 63 ka 44 , em associação com a tecnologia MSA / Paleolítico Médio (onde artefatos de pedra estão presentes).
Descobertas recentes de Madjedbebe, no norte da Austrália, também
documentam uma presença humana moderna no extremo leste da rota de
dispersão do 'arco sul' em 65 ± 6 ka 45 , indicando que grupos de Homo sapiens provavelmente colonizaram o sul da Ásia antes dessa época.
As fortes conexões entre os genomas humanos modernos aborígines e do
sul da Ásia são consistentes com a dispersão pelo sul da Ásia 1 , 46 , 47 , 48 e uma mistura com os denisovanos em algum lugar ao longo dessa rota 49 , 50 .
A presença do núcleo centrípeto e da tecnologia de ponto retocado - e a
ausência de tecnologia microlítica - no norte da Austrália a cerca de
65 ka tornam as conexões com o sudeste da Ásia, Índia e África Oriental
muito mais fortes do que o proposto anteriormente 11 , 42 .
Essas tecnologias co-ocorrem em locais do leste da África datados entre
cerca de 100 e 47 ka, sugerindo que provavelmente eram degraus ao longo
da rota de dispersão do arco sul 11 .
Esta hipótese é ainda apoiada por comparações quantitativas de
tecnologias essenciais ao longo desta rota que apontam para a
continuidade tecnológica entre África e Austrália 10 , 11 , 31 .A
dispersão humana moderna fora da África e, mais importante, a leste da
Arábia, deve, portanto, ter ocorrido antes de ~ 65 ka; portanto,
evidências culturais e fósseis de locais que datam deste período serão
importantes para testes futuros dessa hipótese, apesar do fato de a
população contrações e rotatividade também podem ter ocorrido. A
localidade de Dhaba serve como uma ponte importante que liga regiões com
arqueologia semelhante ao leste e oeste.
Métodos
Escavação
Dhabas
1–3 foram escavados sob licença no Serviço Arqueológico da Índia (nº
F.1 / 36/2008-EE). Todas as trincheiras foram escavadas simultaneamente
por várias equipes em poços de 1 × 1 m dispostas como trincheiras
descendo a ladeira em cada localidade. Trincheiras de escavação foram
colocadas em áreas onde artefatos estavam corroendo da encosta em alta
densidade. O Dhaba 1 foi escavado em 4 degraus inferiores e 1a foi
escavada em 12 degraus superiores, cobrindo uma elevação total de 9 a 22
m acima do nível do rio. O Dhaba 2 foi escavado em seis etapas,
cobrindo uma altitude total de 21 a 28 m acima do nível do rio. A vala
de Dhaba 3 está localizada 25 a 30 m acima do nível do rio e tinha 18 m
de comprimento. Cada poço foi escavado em espetos com profundidade de ~
10 cm, com os níveis obtidos após cada espeto usando um nível de linha.
Todos os sedimentos escavados foram passados por uma peneira de 5 mm e
todos os artefatos foram recuperados.O peso da matriz removida durante a
escavação foi registrado e todos os achados foram colocados em sacos
plásticos com selo de clipe e rotulados com detalhes de proveniência.
Análise de artefato
Todos
os artefatos foram lavados e levados ao laboratório de arqueologia do
Departamento de História Antiga, Cultura e Arqueologia da Universidade
de Allahabad para análise. Cada
artefato foi classificado primeiro em categorias tecnológicas, como
núcleo, flocos, flocos e pedaços retocados e categorias tipológicas
atribuídas, quando apropriado. Todos os artefatos receberam números de amostras individuais, pesados, medidos com pinças digitais e fotografados. Todas
as informações foram inseridas em um banco de dados relacional,
juntamente com informações detalhadas de proveniência de cada artefato. Os protocolos de medição de artefatos seguem os descritos em Clarkson et al. 31 . Todos
os núcleos foram digitalizados em três dimensões usando um scanner a
laser NextEngine e um conjunto selecionado de medições de núcleos,
realizadas para cada 31. Artefatos selecionados foram ilustrados usando técnicas e protocolos de ilustração arqueológica convencionais.
Namoro IRSL
As amostras de sedimentos foram coletadas martelando tubos de plástico opacos (5 cm de diâmetro) na face da seção limpa. Os
tubos foram removidos e embrulhados em plástico à prova de luz para
transporte ao Laboratório de Datação por Luminescência da Universidade
de Wollongong. Sob
iluminação vermelha escura de laboratório, cada amostra foi tratada
usando procedimentos padrão para extrair grãos do tamanho de areia de
K-feldspato 51 , 52 . As amostras foram tratadas rotineiramente com soluções de ácido HCl e H 2 O 2para
remover carbonatos e matéria orgânica, respectivamente, e depois secos.
Diferentes fracções de tamanho de grão na gama de 90-212? M foram
obtidas por peneirao seca, e os K-ricos grãos de feldspato separada
usando uma solução líquida pesada de politungstato de sódio com uma
densidade de 2,58 g / cm 3
. Os grãos separados foram condicionados usando ácido HF a 10% por ~ 40
min para limpar as superfícies dos grãos e reduzir a espessura da
camada irradiada por alfa ao redor da superfície dos grãos. As medições
IRSL dos grãos de K-feldspato foram feitas em um leitor automático Risø
TL-DA-20 equipado com diodos IR (875 nm) para estimulação, que forneceu ~
135 mW / cm 2 de potência total à posição da amostra 53 . As irradiações foram realizadas no interior do leitor usando um sensor de 90 Sr /Fonte beta de 90
Y. Os sinais IRSL foram detectados usando um tubo fotomultiplicador com
a luminescência estimulada passando através de um pacote de filtros
contendo os filtros Schott BG-39 e Corning 7–59, que fornece uma janela
de transmissão azul (320-480 nm). Alíquotas contendo várias centenas de
grãos (~ 5 mm de diâmetro) foram preparadas montando os grãos como uma
monocamada em um disco de alumínio com 9,8 mm de diâmetro usando o óleo
de silicone "Silkospray" como adesivo. As
taxas de dose foram determinados a partir de medições de campo da taxa
de dose gama, medições laboratoriais da taxa de dose beta utilizando as
amostras de sedimento recuperado de cada orifício de tubo, e publicado
estimativas da taxa de dose de raios cósmicos e a taxa de dose interna
(devido a 40 K e 87 Rb contidos nos grãos de K-feldspato). Os dados de dosimetria para todas as amostras estão resumidos na Tabela Suplementar 2.
As taxas de dose gama foram medidas usando um espectrômetro portátil de
raios gama Exploranium GR-320, que é equipado com um cristal NaI (Tl)
de 3 polegadas de diâmetro calibrado para concentrações de U, Th e K
usando a instalação CSIRO em North Ryde. Em cada local da amostra, foram
realizadas 3-4 medições de 900 s de duração da taxa de dose gama no
conteúdo de água do campo. A taxa externa de dose beta foi medida por
baixo nível de contagem beta usando um sistema Risø GM-25-5 multicounter
54 e referenciada ao padrão Nussloch Loess (Nussi) 55.
Esses componentes externos da taxa total de dose foram ajustados para o
teor de água da amostra, assumindo um valor de 7 ± 2% para todas as
amostras (com base no teor de água medido (em campo) de cada amostra,
que variou de 2 a 5%, e tornando um subsídio para a coleta de amostras
durante a estação seca e a secagem parcial das seções expostas antes da
coleta); a incerteza atribuída captura o intervalo provável de valores
médios de tempo para todo o período de enterro da amostra. A menor
contribuição dos raios cósmicos foi estimada a partir da profundidade do
enterro e do conteúdo de água de cada amostra e da latitude, longitude e
altitude dos locais de Dhaba 56 . A taxa de dose interna foi estimada assumindo 40 K e 87Concentrações de Rb de 13 ± 1% e 400 ± 100 ppm, respectivamente 57 , 58 , 59 . O procedimento MET-pIRIR 29 , 60 , 61 , 62 foi aplicado para determinar a dose equivalente ( D e
) de nossas amostras. Os sinais IRSL das doses regenerativas e de teste
foram medidos aumentando a temperatura de estimulação de 50 para 300 ° C
em etapas de 50 ° C. Um pré-aquecimento a 320 ° C por 60 s foi aplicado
após doses regenerativas e de teste. No final das medições de IRSL para
cada dose de teste, um alvejante de IV 'quente' a 325 ° C por 100 s foi
realizado para minimizar o sinal residual que precede o próximo ciclo
de medição. O procedimento experimental completo está resumido na Tabela
Suplementar 3 . As
curvas típicas de decaimento IRSL e MET-pIRIR e curvas de resposta à
dose (DRCs) para uma alíquota da amostra Dhab1-OSL4 são mostradas na
Figura Suplementar 1a, b
, respectivamente. As intensidades dos sinais IRSL e MET-pIRIR para
todas as amostras são muito brilhantes e estão na ordem de ~ 10 5 contagens s -1
. Diferentes DRCs corrigidos pela sensibilidade foram observados para o
IRSL e vários sinais MET-pIRIR. Essas curvas foram ajustadas usando uma
única função exponencial de saturação, que produz doses de saturação
características de 480, 430, 443, 463, 415 e 308 Gy para os sinais de
50, 100, 150, 200, 250 e 300 ° C, respectivamente. Esses resultados
indicam que uma dose natural de até ~ 800 Gy pode ser obtida para as
amostras de Dhaba usando o método MET-pIRIR. Testamos
a aplicabilidade do procedimento MET-pIRIR nas amostras de Dhaba usando
vários critérios de rotina (por exemplo, recuperação, taxa de
reciclagem, recuperação de dose, desbotamento anômalo e dose residual) 61 , 62
. Testes da taxa de reciclagem e recuperação (isto é, a taxa entre as
respostas do sinal de uma dose regenerativa zero e a dose natural) foram
investigados com base na construção de DRCs para a estimativa de D e
. As taxas de reciclagem para todas as amostras caíram dentro da faixa
de 1,0 ± 0,1 e os valores de recuperação foram principalmente <5 aceit="" considerados="" font="" veis.=""> Para
o teste de dose residual, quatro alíquotas de cada uma das nove
amostras foram branqueadas por um simulador solar Dr Hönle (modelo
UVACUBE 400) por ~ 4 h. As doses residuais associadas aos sinais de
MET-pIRIR foram então medidas; os resultados para Dhab2-OSL4 são
mostrados na figura complementar 1c
. O sinal IRSL a 50 ° C possui a menor dose residual (~ 2 Gy), que
aumenta à medida que a temperatura de estimulação é aumentada. Uma dose
residual de ~ 18 Gy foi obtida para o sinal de 250 ° C e a dose residual
mais alta (~ 29 Gy) foi observada para o sinal de 300 ° C. As doses
residuais para o sinal de 250 ° C são resumidas para cada amostra na
Tabela Suplementar 2 ; o tamanho da dose residual representa 5-10% da dose correspondente D evalor do sinal de 250 ° C para as amostras de Dhaba. Não há mudança sistemática no tamanho da dose residual com D e
para nossas amostras, o que sugere que as armadilhas não bleachable
associadas ao sinal residual podem ter sido saturadas. Uma simples
subtração da dose residual do valor aparente de D e pode resultar na subestimação do valor verdadeiro de D e se o sinal residual for relativamente grande comparado com o sinal bleachable 63.
Para estimar a proporção de sinal residual para sinal bleachable em
nossas amostras, 12 alíquotas de Dhab1-OSL2, Dhab1-OSL3 e Dhab2-OSL1
foram aquecidas a 450 ° C para esvaziar as armadilhas da fonte
associadas aos sinais residuais e bleachable. Essas alíquotas receberam
subsequentemente doses regenerativas diferentes (165, 330 e 496 Gy) e
depois foram branqueadas usando o simulador solar por 4 h antes de medir
o sinal residual usando o procedimento MET-pIRIR. Os sinais residuais
medidos das diferentes doses regenerativas foram comparados com os
sinais regenerativos totais nas mesmas doses. O sinal residual
corresponde a apenas ~ 5% do sinal total, o que é comparável à dose
residual como proporção do D e medido. Dado
o tamanho pequeno do sinal residual em relação ao sinal bleachable, a
abordagem simples de subtração da dose deve fornecer resultados
satisfatórios. Também
testamos a validade da correção da subtração da dose e o desempenho do
procedimento MET-pIRIR usando um teste de recuperação da dose. Quatro
alíquotas da amostra Dhab2-OSL4 foram branqueadas primeiro pelo
simulador solar por 4 h e, em seguida, receberam uma dose de 220 Gy, que
foi medida como uma dose 'desconhecida' usando o procedimento
MET-pIRIR. As razões da dose medida para a dose dada para os sinais IRSL e MET-pIRIR são mostradas na Fig. 1d complementar . Depois de corrigir as doses residuais mostradas na Fig. 1c complementar,
taxas de recuperação da dose de ~ 0,9 foram obtidas para os sinais de
50 e 100 ° C e taxas de 1,02 ± 0,02, 1,03 ± 0,02, 1,02 ± 0,02 e 1,01 ±
0,03 para o MET-pIRIR de 150, 200, 250 e 300 ° C sinais,
respectivamente. Os resultados deste teste de recuperação de dose
sugerem, portanto, que a combinação de MET-pIRIR e procedimentos simples
de subtração de dose pode recuperar uma dose consistente com a dose
conhecida dada às nossas amostras, por isso adotamos esses procedimentos
para estimar os valores finais de D e e idades para as amostras de Dhaba. Estudos anteriores de sinais pIRIR mostraram que a taxa de desbotamento anômala ( valor g
) depende da temperatura de estimulação, com taxas de desbotamento
insignificantes observadas para sinais de MET-pIRIR a 200 ° C e acima de
29 , 60 , 61 , 62
. Portanto, nenhuma correção de desbotamento é necessária para idades
estimadas a partir dos sinais MET-pIRIR de alta temperatura. Para testar
diretamente a ausência de desbotamento significativo para as amostras
estudadas aqui, realizamos testes de desbotamento anômalos em grãos de
K-feldspato das amostras Dhab2-OSL1 e Dhab3-OSL1 usando um procedimento
de medição de alíquota única semelhante ao descrito por Auclair et al. 64 , mas com base no procedimento de medição MET-pIRIR na tabela complementar3 . Os valores g calculados para os sinais IRSL e MET-pIRIR (Fig. 1e complementar )
mostram que a taxa de desbotamento é mais alta para o sinal IRSL a 50 °
C (3,2 ± 0,4 e 4,1 ± 0,7% por década para Dhab2-OSL1 e Dhab3 -OSL1,
respectivamente) e diminui à medida que a temperatura de estimulação é
aumentada. As taxas de desbotamento para o sinal de 200 ° C são <1 250="" 300="" a="" ado="" alcan="" altas.="" c="" cada="" com="" consistentes="" d="" de="" desbotado="" desbotamento="" desprez="" duas="" e="" estimula="" font="" mais="" medidos="" n="" nas="" o="" os="" ou="" para="" por="" que="" s="" seja="" sinais="" sugerindo="" temperaturas="" vel="" zero=""> Com base nos testes de desempenho acima, o procedimento MET-pIRIR foi usado para medir os valores de D e para todas as amostras. Os valores D e obtidos para cada um dos sinais MET-pIRIR são plotados em relação à temperatura de estimulação ( gráficos D e T) para cada uma das amostras de Dhaba 1, 2 e 3 nas Figs Suplementares. 2 - 4 , respectivamente. Também aplicamos uma correção de desvanecimento 65 aos valores de D e com base nos valores de g na Fig. 1e . Os valores de d e com correção de desbotamento são mostrados como quadrados vermelhos nas Figs Suplementares. 2 -4 . Após aplicar a correção de desbotamento, os valores de d e corrigidos para desbotamento para
os sinais de 150 e 200 ° C são consistentes com os obtidos em
temperaturas mais altas (> 200 ° C), que apresentam taxas de
desbotamento desprezíveis. Isso apóia ainda mais nossa proposição de que
o procedimento MET-pIRIR pode acessar um sinal não esmaecido para as
amostras estudadas aqui e, portanto, os valores e idades D e
obtidos a partir dos sinais de temperatura elevada devem ser
confiáveis. Mais importante, como os sinais medidos em diferentes
temperaturas são branqueados a taxas significativamente diferentes (Fig.
1c complementar ), a consistência em D evalores
em uma ampla faixa de temperaturas de estimulação (ou seja, 150–300 °
C) indicam que nossas amostras foram suficientemente branqueadas antes
da deposição. A temperaturas de estimulação inferiores (50 e 100 ° C), a
D e
os valores estão subestimados, mesmo após a correcção de
desvanecimento, o que é consistente com a subestimativa da dose
observada a 50 e 100 ° C no teste de recuperação da dose (Recurso Fig. 1d ) . Dada a dose muito inferior residual do sinal de 250 ° C, em comparação com o sinal C 300 ° (Recurso Fig. 1c ), consideramos que as D e
os valores obtidos utilizando o sinal de 250 ° C como o mais fiável
para as amostras Dhaba. As idades finais foram, portanto, baseadas nos valores de D e incertezas associadas estimadas a partir do sinal MET-pIRIR a 250 ° C (Tabela Suplementar 2 ).
Todos os dados relevantes usados neste artigo estão disponíveis pelos autores. Amostras
de datação de solo e IRSL são realizadas na Escola de Ciências da Terra
e do Meio Ambiente da Universidade de Wollongong, na Austrália, e no
Departamento de Arqueologia do Instituto Max Planck de Ciências da
História Humana, na Alemanha. Todos
os artefatos de pedra são realizados no Departamento de História
Antiga, Cultura e Arqueologia da Universidade de Allahabad, na Índia. Os dados de origem subjacentes à Fig. 5 são fornecidos como um arquivo de dados de origem.
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Agradecemos
ao Archaeological Survey of India pela permissão para realizar o
trabalho de campo, ao Instituto Americano de Estudos Indianos por
facilitar esta pesquisa e à equipe internacional por suas contribuições
para as escavações, especialmente M. Haslam, A. Crowther e J. Bora. Agradecemos
a K. Douka por fornecer comentários sobre um rascunho deste documento e
a L. Lewis por realizarem o trabalho de laboratório de criptografia. Esta
pesquisa foi apoiada por doações da British Academy (MP, NB), do
Leverhulme Trust (MP, NB), da Universidade de Wollongong (BL), do
Conselho Europeu de Pesquisa (MP); o Conselho de Pesquisa Australiano (BL, CC, RGR); o Instituto McDonald de Pesquisa Arqueológica (MP, M. Haslam); e a Sociedade Max Planck (NB, MP).
Informação sobre o autor
Afiliações
Escola de Ciências Sociais, Universidade de Queensland, Santa Lúcia, QLD, 4072, Austrália
Chris Clarkson
, Clair Harris
Nicole Boivin
& Michael Petraglia
Centro
de Excelência do Australian Research Council (ARC) para a
biodiversidade e o patrimônio australiano, Universidade de Wollongong,
Wollongong, NSW, 2522, Austrália
Chris Clarkson
Bo Li
Richard G. Roberts
& Kasih Norman
Departamento
de Arqueologia, Instituto Max Planck para a Ciência da História Humana,
Kahlaische Strasse 10, Jena, 07745, Alemanha
Chris Clarkson
Nicole Boivin
& Michael Petraglia
Centro
para Ciência Arqueológica, Escola da Terra, Ciências Atmosféricas e da
Vida, Universidade de Wollongong, Wollongong, NSW, 2522, Austrália
Bo Li
& Richard G. Roberts
Instituto de Pesquisa no Deserto, Reno, Nevada, 89512, EUA
Christina M. Neudorf
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