C14测年在年青地质中的应用与局限.doc

第 四 纪 地 质 学 指导老师： 李长安教授 学 生： 赵 欣 学 号： 班 级： 研1200202 C14测年方法简介 ——兼论 14C测年技术的诞生及其在我国的发展 赵欣 班级：研1200202班 学号摘要：14C测年作为年轻地质体测年的首选方法，有其独有的特点。本文从采样，样品前处理，试验流程，到最后的注意事项对14C测年方法作了一个简介，并认为要使14C年代数据有价值，挑选合格的样品是最重要的。 关键词：C14测年，样品采集，样品测量 0 引言 20世纪40年代初随着14C的发现、宇宙射线、宇宙射线中子和中子核反应的研究，美国芝加哥大学的Libby教授推断出大气中具备形成14C原子的条件并初步估算了它的自然生产力为0.8个/（cm2.s），因为14C的半衰期（5730±40）远大于大气混合周期（九年），深层海水循环周期（≤2×103 a）和生物碳循环周期（几十年），libby教授认为14C可以在平均寿命之内在全球表面混合均匀。加上14C只在高空产生，处于交换态的含碳物质，一旦脱离交换状态，14C将不再得到补偿，只会按衰变规律逐渐降低，那么测出物质中的14C减少的程度就可以按14C衰变规律公式T=rlnA0/A计算年代 A0　为物质处于交换平衡状态的14C放射性，A为残留物质的14C放射性，r为14C的平均寿命。根据这种思路通过改进自然14C的测定技术，反复计算14C的半衰期，libby等终于在1949年发表了第一批实用14C年代数据，这标志着14C测定年代方法的正式确立。 1955年我国著名考古学家夏鼐教授便首次注意到14C测年技术对考古学研究的重要意义,并于1960年与刘东生教授密切合作，分头筹建我国的两个基本14C实验室。尽管文化大革命使这项工作停顿了几年，但至70年代末14C实验室仍然在我国很多地方建立了起来。 1978年以后超高灵敏加速质谱方法在14C测定中的应用是14C测年的一次飞跃,样品用量少至毫克甚至微克级别，测量时间大大缩短。精度可达1—2%，系统误差可达到0.5%，这促使14C测年的应用广度进一步扩大。 1 14C测年样品的采集 如何选择和采集14C测年样品关系到测出的年代数据是否具有价值。根据14C在高空产生，然后经过碳的交换循环以大致恒定的比例均匀分布于大气圈、生物圈和水圈中的原理，凡是曾与大气发生过交换平衡的含碳物质都可以用作14C测年样品。在选择样品时，我们应遵循以下几项原则 1、样品应具有确定的起始14C/12C值，即样品在形成时应具有与现代碳相近的14C含量，一般陆生动植物体能满足这一要求，但在石灰岩地区水下生长的动植物体由于受死碳的影响以因而起始14C含量偏低。海洋软体动物壳类样品，在中纬度地区的起始14C含量与现代碳相近，但南极地区则显著偏低，这是由各地海水中14C含量并不一致的缘故，又如水下沉积的碳酸盐情况十分复杂，盐湖底碳酸岩沉积曾因与大气充分接触交换，起始14C含量可能与现代碳相近，但一般江河湖海沉积的碳酸盐都回受到搬运而来的碳酸盐岩影响，其14C含量在不同程度上会偏低。诸如此类样品在采样时必须加以研究并做出鉴别。 2、样品应具有原生封闭性，即形成后没有与外界发生过碳交换。埋藏在地下的含碳物质由于腐烂分解，又长期受到地下水的渗透淋漓，很容易受到地下水中含碳物质的污染。通常绝对保持原生封闭性的样品是很少的，但时样品中保留的有机部分，如木质纤维，骨胶原等不容易与外界发生碳交换，即使受到其他含碳物质的污染也可以清除掉，炭化了的木头，泥炭中分解不完全的有机质部分，都是符合或基本符合这一要求的。一般贝壳中的碳酸盐，受到贝壳中有机薄膜的保护，不易与外界发生碳交换，如未经风化也是基本符合原生封闭性这一条件的，总之采样时要多考虑样品是否符合衍生封闭性这一条件。 3、样品要与研究课题密切相关，在很多情况下古文物本身并不是含碳物质，不能作为测年样品，而是采集与文物同层位，同时代的含碳物质作为测年样品来确定古物的年代，如房址中的木、竹用具和草竹编织，灶炕中未烧尽的木炭等都是当时人类活动的遗物，其14C年代能反映出遗址的年代。在采集样品时要注意样品要与研究课题密切相关。 需要采集多少数量的样品取决于样品中可用的含碳量，实验室使用的探测方法和所用探测仪器的大小。一般常规测量方法需要纯碳量约1——10g，专门的小计数器方法也需要100mg以上的纯碳，超高灵敏加速质谱计数法仅需1——100mg的纯碳，但在计算需要采集的样品量时还要考虑下列几点： （1）、看样品能提取出多少适合于14C测定的碳量，例如骨质样品，只能用骨原胶部分的碳； （2）、样品在处理，化学制备过程中会有相当损失； (3)、有时为了比较样品中