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【原创】同位素在考古学方面的应用

  • qibiao2008
    2009/03/28
    • 私聊

同位素及其它无机质谱

  • 同位素应用于考古――碳十四断代法[/B]
    碳十四测年法又称放射性同位素（碳素）断代法，一般写作14C。14C断代方法由美国芝加哥大学利比（Libby）教授于1949年提出，同时公布了第一批碳十四年代数据，随之得到很快的发展。在国外，14C测年法的成功震动了考古界和地质学界，它使多数国家的史前年代学产生了很大变化，有了一个统一的时间尺度，世界各地的史前考古年代序列由此而逐渐清晰起来，被人们称喻为“放射性碳素的革命”。我国学者夏鼐于1955年开始对14C向国内作介绍，并亲自筹建实验室，60、70年代起此技术在我国较多使用，目前已获得数据万余个。
    14C技术之所以在国际范围内得到普遍推广，是由于其理论完整，又采用了现代精确测试技术。特别是近年来对一些技术的改进，如利用校正曲线使测量结果直接转换成样品实际年龄；样品制样方法和技术提高；加速器质谱仪和微型计算机的使用更增加了其测定结果的精确性。应用范围愈以扩大，它不仅用于考古学中，而且在第四纪晚期地质年代学、古气候、古地理、海洋学等也广泛使用。
    自然界存在三种碳的同位素：12C（98.9%）、13C(1.19%)、14C(10-10%)，前两者比较稳定，而14C属低能量的放射性元素。14C的产生和衰变处于平衡状态，其半衰期为5730±40年（现在仍使用5568±30年）。宇宙射线同地球大气发生作用产生了中子，当热中子击中14N发生核反应并与氧作用便产生了地球上的14C。在大气环境中新生14C很快与氧结合成14CO2，并与原来大气中CO2混合，参加自然界碳的交换循环。植物通过光合作用吸收大气中的CO2，动物又吃植物，因而所有生物都含有14C。生物死后，尸体分解将14C带进土壤或大气中，大气又与海面接触，其中的CO2又与海水中溶解的碳酸盐和CO2进行交换。可见凡是和大气中进行过直接、间接交换的含碳物质都含14C。同时14C又以5730年的半衰期衰变减小；加上碳在自然界的循环交换中相当快，使得14C在世界各地的水平值基本一致。如果生物体一旦死亡，14C得不到补充，其中的14C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t，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14C来测定年代。
    要说明的是，14C测年法基于几个假设条件之上：①假设大气中14C的产生率不变。地球上的交换碳近数万年来基本恒定，但19世纪后半叶工业活动的增加，20世纪原子弹的爆炸形成的工业效应、原子弹效应，已减少了大气中14C的含量。② 假定放射性衰变规律不变，不受任何外界环境的影响，生物样品一旦死亡就停止与碳储存库进行自由交换。半衰期最初为5568年，近年来推算应为5730年。但这个对研究影响不大。③ 地球上各交换库中14C的放射性比重不随时间、地点、物质种类而改变，这个假设经检验基本成立。国际公认14C测年中的B、P起算点是1950年（因为之后人工核爆炸产生的大量14C对大气影响很大），1850—1950年间的样品因工业化过程释放的CO2使得14C测年数据稍偏老。
    14C断代最主要的成就是为史前考古提供了绝对年代，使新石器时代建立了较为完整的年代序列。以我国为例，北京周口店山顶洞人根据其文化面貌,考古学家认为其属于旧石器时代晚期，距今为十万年左右，后经14C测定为距今两万年。浙江河姆渡文化刚开始发现时，它的文化特征、器物制作工艺比较发达，比中原仰韶文化有过之而无不及，后经14C测量，知其距今约六、七千年，磁山——裴李岗文化的年代也依靠14C确定的。北京昌平白浮西周木椁墓1、2、3号墓的木椁经液体闪烁法碳14测定年代为3070±90年，与墓中随葬器物吻合。
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  • 戈壁明珠

    第1楼2009/03/30

    应助达人

    楼主，这个技术已经很成熟，对于一般的年代，这个方法还是可以的，如果很久以前，比如上百万年，好像碳同位素法就不怎么适用了。应该还有最新的。

0
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  • qibiao2008

    第2楼2009/03/30

    ========================
    感谢您的回复！
    非常有兴趣请教更新技术，你可以在此发帖以供大家共同学习交流！

    zongguitang 发表:楼主，这个技术已经很成熟，对于一般的年代，这个方法还是可以的，如果很久以前，比如上百万年，好像碳同位素法就不怎么适用了。应该还有最新的。

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  • chamomail

    第3楼2009/04/09

    谢谢，我才知道，学习了

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