TOKAT BALLICA MAĞARASI SU ALTI NUMUNELERİNİN IRSL YÖNTEMİ İLE EŞDEĞER DOZ TESBİTİ

SDÜ FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ FEN DERGİSİ (E-DERGİ). 2007, 2(2), 180-187 TOKAT BALLICA MAĞARASI SU ALTI NUMUNELERİNİN IRSL YÖNTEMİ İLE EŞDEĞER DOZ TESBİTİ Mustafa Hicabi BÖLÜKDEMİR, Şeref OKUDUCU Gazi Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü, 06500 Teknikokullar/Ankara e-mail : , Alınış: 09 Ağustos 2007, Kabul: 24 Ekim 2007 Özet: Optik Uyarmalı Lüminesans yöntemi özellikle 1985’den beri arkeolojik ve jeolojik numunelerin eşdeğer doz tespitinde ve tarihlendirilmesinde yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Bu yöntemde, feldspat numuneler için en uygun uyarma dalgaboyu infrared’dir ve bu durumda işlem İnfrared Uyarmalı Lüminesans (IRSL) olarak adlandırılır. Tarihlendirme işleminin en önemli adımlarından birisi eşdeğer doz (Paleodoz-Toplam doz) ölçümüdür. Bu çalışmada, içinde doğal oksijenli ortam üreten Tokat-Ballıca Mağarasından alınan numunelerin eşdeğer doz ölçümleri tek tablet ilave doz (SAAD) ve tek tablet yeniden oluşturma ilave doz (SARA) yöntemleri kullanılarak hesaplanmıştır. Çevresel şartların, tarihlendirme işlemlerinde önemli bir parametre olduğu sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: OSL, IRSL, feldispat THE DETERMINATION OF EQUIVALENT DOSE WITH IRSL METHOD FOR UNDERWATER SAMPLES FROM TOKAT-BALLICA CAVE Abstract: Particularly since 1985, Optically Stimulated Luminescence Technique has been intensively used in determination of equivalent dose and dating of archeological and geological materials. In this method, the most suitable wavelength is infrared to stimulate the feldspar sediments, and in this case it is called Infrared Stimulated Luminescence (IRSL). One of the most important steps in dating is the measurement of equivalent dose (Paleodose). In this study, equivalent dose determination of sediment obtained from Tokat-Ballıca Cave that is formed medium with natural oxygen itself is calculated using Single Aliquot Additive Dose (SAAD) and Single Aliquot Regeneration Additive Dose (SARA) processes. The conclusion is drawn that the environmental conditions is an important parameter for the determination of equivalent dose in dating. Key words: OSL, IRSL, feldspar GİRİŞ Organik ve inorganik malzemelerin tarihlendirilmesi için çeşitli yöntemler vardır. Doğal ve yapay olarak türemiş, çevresel olaylarla ilişkili materyallerin tarihlendirilmesi için organik olmayan malzemelerle çalışmak önemlidir, bu nedenle yeni ve farklı yöntemler geliştirilmiştir (TANIR vd. 2000, 2002). Doğal veya yapay olarak türemiş çevresel olaylarla ilişkili materyallerin oluşum zamanının belirlenmesi, pek çok bilim dalının araştırmalarında büyük önem taşır (LIRITSIZ 2000). Optik Uyarmalı Lüminesans (OSL) çalışmaları 1950’li yıllara kadar dayanmaktadır, fakat 181 M. H. BÖLÜKDEMİR, Ş. OKUDUCU Jeolojik ve arkeolojik eserlerin tarihlendirilmesinde kullanımı HUNTLEY vd. (1985) tarafından sunulan çalışma ile yoğunlaşmıştır. Bu yeni yöntem Termolüminesans (TL) ve Electron Spin Rezonans (ESR) ile aynı sınıfa dahil olup benzer özellikler gösterir ve doğal bir radyasyon dozimetresi gibi kullanılabilen bir tekniktir. Bir obje gömüldüğünde, toprakta doğal olarak bulunan 40 K , 232Th , 238U gibi radyoizotoplardan veya kozmik ışınlardan gelen radyasyonun etkisinde kalır. Soğurulan radyasyon dozu, normal atomik bölgelerdeki elektronların serbest kalmasına neden olur. Bu elektronlar başka yerlerde tuzaklanarak, düzenli olması gereken yapıda bozulmalar oluştururlar. Bu tuzaklanmış elektronların sayısı, mineralin aldığı nükleer radyasyon dozuyla orantılıdır. Lüminesans şiddeti de örnek tarafından soğurulan nükleer radyasyon dozuyla orantılıdır. Mineral bir şekilde uyarılırsa elektronlar bu tuzaklardan serbest hale geçerler. Bu uyarma TL’de ısı ile OSL’ de ışık ile sağlanır. Mineralin gömülme süresi ne kadar uzun ise o kadar çok radyasyona maruz kalmıştır. Bu yöntemle tarihlendirmede amaç, örneğin aldığı nükleer radyasyon dozunu bularak en son gün ışığa maruz kaldığı tarihi bulmaktır. HÜTT vd. (1988) ilk kez infrared ışığın ( 880 m 80 nm ) feldspatlardaki lüminesansı ölçmek için kullanılabileceğini ortaya çıkarmıştır. SPOONER vd. (1990)’de infrared uyarımı ile sadece feldspatlardan lüminesans üretildiğini, kuvarslarda lüminesans oluşturulamadığını açıklanmıştır. FULLER vd. (1994) tarafından yapılan bir çalışmada farklı yaklaşımlar kullanılarak yaşları farklı yöntemlerle belirlenmiş örneklere infrared uyarmalı lüminesans (IRSL) uygulanmış ve TL’den daha iyi sonuçlar elde edildiği görülmüştür. İnfrared diyot sistemleri, lazer sistemlerine göre ölçüm cihazına ve ölçümlere kolaylık getirmiştir. IRSL, kuvarslardan lüminesans ölçmek için uygun olmamasına rağmen kuvars örneklerin saflığını test etmek için uygulanmıştır (BOTTER-JENSEN 1993). Güneş ışığına maruz kalmamış, tarihlendirme çalışmalarında kullanmak için uygun malzeme olan örnekler arasında; okyanusa ve göle ait, lös, alüvyon, çamur, kum veya kumsal çökeltiler ve kendiliğinden bir buzulun buzu içine katılmış toz, nehirlere ait tortular vb. vardır (DULLER 1994, FULLER 1994). Bu örneklerin farklı bölgelerden alınmasına rağmen, yaş tayini çalışmalarındaki TL’nin sıcaklığa bağlı değişimi genellikle her örnek için aynıdır (LIRITZIS 2000). Sedimentlerin lüminesans ile tarihlendirilmeleri iki temel büyüklüğün ölçülmesine dayanır: 1) Eşdeğer doz, 2) Yıllık Doz. Eşdeğer doz, numunenin son güneş ışığına maruz kaldığı andan bugüne kadar aldığı toplam nükleer radyasyon dozunu tanımlar ve yıllık doz numunenin bir yılda maruz kalabileceği dozu tanımlar. Eşdeğer dozun tespit edilebilmesi için farklı yöntemler geliştirilmiştir ve bu konudaki çalışmalar devam etmektedir. Çünkü kullanılan yöntemlerin kendilerine özgü avantaj ve dezavantajları mevcuttur. Bu konuda WINTLE (1997), DULLER (1991), MURRAY vd. (1997), MURRAY & ROBERTS (1998), MURRAY & WINTLE (2000), ZHAO vd. (2002) bazı çalışmalar gerçekleştirmiştir. Eşdeğer dozun tespitinde, 1991 yılından itibaren ileri sürülen tek-tablet kullanımı (DULLER 1991, MEJDAHL & BOTTER-JENSEN 1994), standart yöntemlerin dezavantajlarını kısmen ortadan kaldırdığı için özellikle lüminesansı zayıf olan numuneler için daha avantajlı görünmektedir. Bu yöntemde tüm işlemler sadece tek bir tablet kullanımına SDÜ FEN EDEBİYAT FAKÜLTESİ FEN DERGİSİ (E-DERGİ). 2007, 2(2), 180-187 182 dayandırıldığından, tabletten tablete farklılıklar gösteren lüminesans hassasiyet değişimlerini ve normalizasyon gereksinimini ortadan kaldırır. Ancak MEJDAHL & BOTTER-JENSEN (1994) tarafından geliştirilen Tek Tablet Yeniden oluşturma İlave Doz (SARA) Yöntemi (Single Aliquot Regeneration Additive Dose) eşdeğer doz tespitine farklı bir yaklaşım getirmektedir. SARA yöntemi 3–4 örnek hazırlanarak uygulandığından gerçek bir tek tablet kullanımı işleminden farklıdır. Bu çalışmada, numuneler Tokat iline 36 km mesafedeki Ballıca Mağarasından alınmıştır ve burası ilk olarak Ankara Mağara Araştırma Derneği (MAD)’nin Speleelogları tarafından 1987 yılının Kasım ayında incelenmiştir (Tokat Turizm Müdürlüğü Arşivinden, MAD Bülteni, Sayı 6, Kasım 1991). Oldukça u (...truncated)