铀系法断代

关键字： 铀系法 断代

利用铀系、钍系子体放射性在样品中的不平衡性测定年代的技术的总称。它是建立第四纪年代学和对旧石器时代古人类遗址进行断代的有效手段之一。

铀-238、铀-235、钍-232三个长寿命放射性同位素在自然界分布广泛。它们各自经过一系列的衰变，最后分别变成稳定的铅-206，铅-207，铅-208。如果一个长寿命的放射性同位素母体，在封闭体系内经过一段足够长的时间(与寿命最长的子体的半衰期相比)，最后各个子体的放射性强度都会达到同母体一样的水平，称为母体和子体间达到放射性平衡。如果经过物理的或化学的运动，母子体发生迁移分离，在新的体系中又要趋向于达到新的平衡。这种迁移情况是经常发生的。例如，一般岩溶洞穴中都有石灰华、石笋、石钟乳等碳酸盐沉积物。这是由于溶有二氧化碳的天然水流经碳酸盐岩时使其溶解成为重碳酸盐，当这种水在洞穴中出露时水份挥发，碳酸盐便再次沉积。水中一般含有溶解的铀，这时也跟着碳酸盐一起沉积出来，但是没有铀-238的子体钍-230和铀-235的子体镤-231。沉积之后，这两种子体逐渐积累，在未达到平衡之前，根据它们积累的程度，就可以定出沉积的年代。如果在沉积物中发现了古人类的遗迹、遗物，则同层沉积物的年代就可以代表古人类活动的年代。另一种情况是动物死亡后埋在地下的骨骼和牙齿与周围地下水交换吸附得到铀，并由此开始了子体的积累，这亦可取样断代。实验上是将样品用酸溶解，然后用离子交换萃取等方法将铀、钍、镤分离，并用电沉积方法制成放射源，用α能谱仪进行探测和分析，最后计算出年代。镤-231的半衰期是32500年，可利用来断代的范围为5千至15万年，钍-230的半衰期是75200年，可利用来断代的范围为1万至40万年。

铀系法取样只需几十克碳酸盐或几克动物牙齿或骨化石，样品容易获得。这种方法可与钾-氩法断代、裂变径迹法断代、氨基酸外消旋法断代所得结果互相比较、互相补充。但实际上有不少样品往往并不能满足断代原理的理想要求，因而常常会出现较大的误差，还有待于进一步研究和完善。

铀系法还可以应用到海底沉积物的断代上。因为海洋中铀溶于海水，钍则倾向于被沉淀而沉积于海底，因此在海中铀-238同钍-230保持平衡，而海底沉积物中的钍-230不再有补充，只能按 75200年的半衰期减少。从钍-230减少的程度可以定出沉积物沉积的年代。