碳14同位素測定的年代距今100萬年以后
一、碳14同位素測定的年代距今100萬年以后
碳——14測年法是如何測定古代遺存的年齡呢?
原來,宇宙射線在大氣中能夠產生放射性碳——14,并能與氧結合成二氧化碳形后進入所有活組織,先為植物吸收,后為動物納入。只要植物或動物生存著,它們就會持續不斷地吸收碳——14,在機體內保持一定的水平。而當有機體死亡后,即會停止呼吸碳——14,其組織內的碳——14便以5730年的半衰期開始衰變并逐漸消失。對于任何含碳物質,只要測定剩下的放射性碳——14的含量,就可推斷其年代。
碳——14測年法分為常規碳——14測年法和加速器質譜碳——14測年法兩種。當時,Libby發明的就是常規碳——14測年法,1950年以來,這種方法的技術與應用在全球有了顯著進展,但它的局限性也很明顯,即必須使用大量的樣品和較長的測量時間。于是,加速器質譜碳——14測年技術發展起來了。
加速器質譜碳——14測年法具有明顯的獨特優點。一是樣品用量少,只需1~5毫克樣品就可以了,如一小片織物、骨屑、古陶瓷器表面或氣孔中的微量碳粉都可測量;而常規碳——14測年法則需1~5克樣品,相差3個數量級。二是靈敏度高,其測量同位素比值的靈敏度可達10-15至10-16;而常規碳——14測年法則與之相差5~7個數量級。三是測量時間短,測量現代碳若要達到1%的精度,只需10~20分鐘;而常規碳——14測年法卻需12~20小時。
正是由于加速器質譜碳——14測年法具有上述優點,自其問世以來,一直為考古學家、古人類學家和地質學家所重視,并得到了廣泛的應用。可以說,對測定5000年以內的文物樣品,加速器質譜碳——14測年法是測定精度最高的一種。
14C的半衰期為5730年,14C的應用主要有兩個方面:一是在考古學中測定生物死亡年代,即放射性測年法;二是以14C標記化合物為示蹤劑,探索化學和生命科學中的微觀運動。
所以錯了
二、放射性碳14可以測量哪些物質的年代
植物纖維布料可以,化學纖維只能測石油的原始物
三、我國考古第一次用碳14測年法是什么時候?
盡管存在著這樣那樣的問題,但是碳十四測年仍然是考古學上使用最廣泛、最有效和最可靠的測年方法。目前,我國已經公布了上千個考古標本測定數據,測定的準確度越來越高,其水平已經居于世界的前列。正是鑒于碳十四測年技術在考古學研究中所發揮的獨特而巨大的作用,所以,夏商周斷代工程對碳十四測年技術寄托著厚望。從1998年開始,中國社科院考古所和北京大學考古系,分別在兩個實驗室中開始了碳十四測年工作,這標志著構建夏商周文明整體框架的關鍵性工作由此正式開始。為了確保測試結果的精確度,仇士華、陳鐵梅、原思訓等碳十四測年專家們親赴考古工地,與考古學家一起進行小規模試掘。經測年專家對二里頭遺址進行碳十四年代測定、擬合,并與考古分期成果相互整合后,所推定的二里頭遺址的年范圍是公元前1880年至前1521年,其時間跨度為359年。
四、如何用碳-14鑒定年代?
自然界存在3種碳的同位素,它們的重量比例是12:13:14,分別用碳-12、碳-13、碳-14來表示。前二者是穩定同位素。碳-14則有放射性。它在大氣中存在,在大氣高空層中,因宇宙射線中子和大氣氮核作用而生成。它在大氣中與氧結合成C4O2分子,與二氧化碳(CO2)的化學性能是相同的。因此,它與二氧化碳混合一起,參予自然界的碳交換運動。它因光合作用而被植物吸收、并貯存在植物之中。人和動物需要食用植物,于是也在人體和動物體內存留。生物在存活期間,他們不斷地從大氣中獲取這種放射性碳。但是任何一種動物或植物一旦死亡,它就停止吸收,而且會使存留體內的這種放射性碳不斷減少。大約在5730年間,它的含量可以衰減一半。因此,物理學家將5730年稱為半衰期。由此可知,只要用儀器測出樹木、谷物、人骨、獸骨等生物遺骸中現有的碳-14含量,與它原始的碳-14水平相比,就可以推算出它們在多少年前死亡,進而可以推斷與它們共存的遺存(諸如建筑遺址、墓葬或其它遺物)距今已有多少年了。
碳14的半衰期為5730年,也就是說經過5730年后原來碳14的含量只剩下一半了,再過5730年后就只剩一半的一半,雖然碳14不斷地在衰減,但是新的碳14也在大氣圈外層源源不斷地產生,基本上可以“收支平衡”,使得大氣圈內地碳14總體含量保持不變13.56dpm/g carbon。大家可以想象一下,植物通過光和作用吸收二氧化碳,動物吃植物,還要呼吸。所以每個活著地生命體內的碳元素總在與外界進行交換,從而也保持了空氣中基本的水平。一旦生命體死去了以后,它再也無法吸收新的碳14,而體內的碳14又在衰減。前面我們講過放射性元素的衰變是時間的函數,碳14也不例外。不論刮風還是下雨,經過5730年后一半的碳14就會衰變為氮并釋放出β粒子(一個電子)。所以我們就可以根據死亡生命體內碳14的含量得出其死亡的年齡。
經過5個半衰期之后,也就是不到三萬年,碳14就會衰減到一半的一半的一半的一半的一半,呵呵,大概只有原來的1%了,再往后碳就變成死碳了,也就是說很難找到碳14的蹤跡。因此碳十四測年的范圍就很窄了只有大概五萬年而已 .
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