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放射测年法:地质年龄的天然“计时器”

(2012-06-26 10:55:51)
标签:

杂谈

分类: 化学

 

上海今年高考试题中出现“铝铍测年法”、“钾氩测年法”概念,它们连同高中化学教材中涉及到的碳十四断代法,都属于放射测年法之类,下面简介之。

放射测年法是利用测定被测定物中某些放射性元素与其衰变产物的比率,之后应用这种放射性元素半衰期计算年代的方法。

1 、碳十四测年法

14 C 断代方法由美国芝加哥大学利比( Libby )教授于 1949 年提出的。自然界存在三种碳的同位素,其中14C在自然界交换循环中,始终保持一个定值,只有动植物死亡后,14 C 得不到交换补充, 14 C 含量就按放射性衰变规律减少,经过 5730 年减少为原来的一半。因此可以计算出生物与大气停止交换的年代 ,即推算出生物死亡的年代。所以,一切死亡的生物体中的残存有机物以及未经风化的骨片、贝壳等都可用 14 C 来测定年代。 

碳十四测年法可测定 1000— 50000 年内的考古样品,样品年龄愈老,愈接近此极限值,测量误差愈大。

2、钾氩测年法

钾氩测年法是根据岩石中天然40K向稳定的40Ar衰变中40Ar40K的比值测定岩石的地质年代。天然钾中40K是长寿同位素,有130万年的半衰期。利用质谱计等仪器可测定岩石中40Ar和剩余的40K的比率,按此比率可计算出矿物晶体或含钾岩石的起始年龄。

测量时要求样品中40Ar在矿物形成后就成为封闭体系,没有逸出过。石头年代轻了,反而测不准。目前世界上不少考古遗址多用钾氩测年法,但中国的考古遗址中缺少这一方法所需的火山灰。我国对北京猿人的生存年代重新考察与测量,是应用了“铝铍测年法”。

3、铝铍测年法

这种方法的测量对象是石英,当宇宙射线打到地面时,会将石英中的硅原子和氧原子打破,生成铝和铍的同位素。在地表时,由于宇宙射线持续轰击生成同位素,石英中这两种同位素的比值固定。当石英被埋入地下,这两种同位素都停止生成并开始衰变,由于它们的半衰期不同,其比值就会发生变化。只要测出一块石头中这两种同位素的含量,就能推算出它被埋入地下的时间。

铝铍埋藏测年法是古人类研究领域在最近几年刚刚开始采用的一种新方法,我国从2004年开始用这一方法对北京猿人发现地周口店的样品进行研究,得出北京猿人生存年代距今约77万年的最新测定结果,一下子把北京猿人的历史提早了二十多万年。

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