2碳14测年法ppt课件

114C测年基本原理1.1 14c的产生•宇宙射线中子冲击高空氮生成14C ，新生14C 被氧化成CO,参加自然界碳循环扩散到2整个生物界以及与大气发生交换的一切含碳物质中。

1n+ 14N→14C+1H1.2 14C的循环•海水中的碳酸盐类物质通过与空气中的14CO发生交换而使含14C 物质进入海水中；2•植物经过光合作用吸收14CO2动物通过食物链而摄入14C 。

•这些物质的14C 含量一方面按放射性衰变规律减少，一方面又不断从大气中获得补充，保持动态平衡。

1.314C 的衰变±•如动植物的死亡碳酸盐的掩埋等，造成物质中的14C 不再得到补充，原始的放射性14C 就按衰变规律减少，14C 的半衰期为5730±40a 根据衰变反应14C →14N+β和衰变定律，有:14N ＊=14C(e λt -1) 由A=A 0e -λt → t=-1／λln(A ／A 0)(A-样品放射性比度，A 0-样品活着时的放射性比度,假设在14C 可测年龄段内，宇宙辐射强度相似，即A 0=13.56±0.07dpm ／g)λ2 样品的选择14C常规测定的高精度技术即使用常量样品,如3～10克碳,计数其14C原子衰变时放射出的β射线。

小样液闪是常规测年与加速器测年法之间的必要补充,从而构成较完整的14C 测年方法系列，(小于1g碳)直接计数样品中的14C原子,因而需要的样品量不到常规法用量的千分之一（<10mg）2.2 湖相淤泥•湖相淤泥含大量或不含水生植物的有机遗体，而这些植物吸收了水溶大气CO 2和HCO 3—离子中的碳。

这两种来源的碳具有不同的14C 放射性比度大气中CO 2富14C ，而HCO 3—中的14C 贫乏•如果水溶液含有石灰岩沉积，淤泥有可能与这些物质相结合，致使c 年龄测定给出错误的结果，所以尽量获取生物成因的淤泥。

2.3 湖湘贝壳类•湖相贝壳的初始14C浓度与溶解在湖水中的CO2和HCO3—的14C浓度在生长期达到平衡，具有一定可信度。

碳—14测年法
自然界中的14C是宇宙射线与大气中的氮通过核反应产生的．碳—14不仅存在于大气中，而且会随着生物体的吸收代谢，经过食物链进入活的动物或人体等一切生物体中．由于碳—14一面在生成，一面又以一定的速率在衰变，致使碳—14在自然界中（包括一切生物体内）的含量与稳定同位素碳—12的含量的相对比值基本保持不变．
当生物体死亡后，新陈代谢停止，由于碳—14不断衰变减少，因此体内碳—14和碳—12含量的相对比值相应不断减少．通过对生物体出土化石中碳—14和碳—12含量的测定，就可以准确算出生物体死亡（即生存）的年代．例如某一生物体出土化石，经测定含碳量为M克（或碳—12的质量），按自然界碳的各种同位素含量的相对比值呆计算出，生物体活着时，体内碳—14的质量应为m克．但实际测得体内碳—14的质量内只有m克的八分之一，根据半衰期可知生物死亡已有了3个5730年了，即已死亡了一万七千二百九十年年了．美国放射化学家W．F．利比因发明了放射性测年代的方法，为考古学作出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔化学奖．。

同位素检测同位素检测法就是所谓的碳十四同位素断代法。

同位素是指原子序数相同，而质量数不同的各种原子。

在元素周期表中占同一位置，其化学性质几乎相同。

如C12、C13、C14。

其中C14(碳十四)是具有放射性的同位素。

所谓放射性同位素是指自然界存在的一些最重的元素，会发出三种辐射。

而同位素断代法正是利用了放射性同位素的蜕变周期。

蜕变也叫衰变，放射性元素的半衰期即表示衰变的快慢。

不同原子半衰期有很大差别。

在考古学上，通过用常规的放射性衰减技术法测量C14的丰度(多少)。

C14的含量与现在C为标准进行比较，就可推知该样品的年代了。

实际上，鉴定古地图可以用超灵敏的加速器质谱技术，其技术也是建立在同位素检测原理上，但要先进很多。

质谱技术测试时间更短，精度更准，相应的测年误差为正负50年。

碳十四测年法碳十四测年法又称放射性同位素（碳素）断代法，一般写作 14 C 。

14 C 断代方法由美国芝加哥大学利比（ Libby ）教授于 1949 年提出。

1 、碳十四断代法的原理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。

14 C 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 14 N 发生核反应并与氧作用便产生了地球上的 14 C 。

在大气环境中新生 14 C 很快与氧结合成 14 CO2 ，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 14 C 。

生物死后，尸体分解将 14 C 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 14 C 。

利用碳14测年份的原理碳14测年是一种常用的放射性同位素测年方法，利用地球大气中自然存在的放射性同位素碳14对有机物质进行测定。

碳14的半衰期约为5730年，它具有一定的放射性，每个单位时间内碳14的数量会以指数方式减少。

由于碳14的存在量与大气中的同位素相对稳定，因此通过测量有机物质中碳14的含量，可以估算出有机物质形成的年代。

碳14测年的原理基于以下几个假设：1. 大气中的碳14含量在时间上趋于稳定。

大气中的碳14是由宇宙射线通过与氮气反应产生的，随着时间流逝，宇宙射线的强度和碳14的产生速率会有所变化。

可以通过测量当代大气中的碳14含量，以及了解过去大气中的碳14含量的变化趋势，来进行年代测定。

2. 碳14与碳12在大气和地球生物圈之间的交换速率是相对恒定的。

地球上的生物体在进行新陈代谢过程中会吸收大气中的碳14和碳12，这两种同位素的比例会在生物体中保持相对恒定。

当生物体死亡后，它不再吸收新的碳14，而现存的碳14会以放射性衰变的方式逐渐减少。

通过测量有机物质中碳14与碳12的比例，可以计算出有机物质形成的时间。

基于以上的假设，进行碳14测年需要进行以下步骤：1. 采集样本：首先需要采集要进行测年的有机物质样本，可以包括木材、骨骼、纸张等。

样本应尽量保持完整，避免或尽量消除与外界的碳交换。

2. 提取样本中的有机物质：将样本经过一系列化学处理步骤，提取出其中的有机物质。

这些有机物质通常是含有碳元素的化合物，例如纤维素、蛋白质等。

3. 测量样本中碳14的含量：将提取出的有机物质样本进行放射性测量，测量结果将以放射性计数的形式呈现。

测量可以通过液体闪烁计数器、气体比计数器等设备进行。

4. 消除干扰因素：由于地球上的放射性同位素活动度并非均匀分布，环境中的某些因素可能会干扰测量结果。

这些干扰因素包括地壳中的混合碳、大气和海洋交换的碳等。

为了准确测量样本中的碳14含量，可以通过化学处理和统计学方法，消除这些干扰因素的影响。

c14年代测定法一、C14的生成和衰变机制C14，即放射性碳-14，是碳的一种放射性同位素。

在大气中，C14由宇宙射线与大气中的氮-14反应生成。

生成后，C14在空气中的浓度保持不变，因此，植物在光合作用中吸收C14，动物食用植物或其它含有C14的生物，从而在生物圈中形成一个碳-14的封闭系统。

当生物死亡后，它体内的C14开始以固定的半衰期衰变，约为5730年。

因此，通过测量生物遗骸中C14的剩余量，可以推算出该生物的死亡年代。

二、样品收集和处理进行C14测年，需要采集含碳样品，如木材、骨头、有机土壤等。

采集后，需将样品磨碎，以去除外部污染。

然后，将样品中的碳提取出来，以供测量。

提取过程中需注意避免交叉污染。

三、年代测定流程1.收集样品：选择具有年代意义的样品进行采集。

2.样品处理：清洁并研磨样品至适当粒度。

3.碳的提取：利用化学方法将碳从样品中分离出来。

4.C14测量：利用放射性计数器测量样品的C14浓度。

5.数据处理：根据C14浓度和半衰期计算出样品的年代。

四、数据处理与校正由于测量过程中存在误差，因此需要对数据进行处理和校正。

常用的数据处理方法有：校准曲线法、内插法等。

此外，由于大气中C14浓度随时间发生变化，因此需要进行校正以得到准确的年代数据。

五、误差分析与校正误差可能来源于样品本身、测量设备、数据处理等多个环节。

为保证测年结果的准确性，需要对误差进行分析和校正。

常见的误差校正方法有：统计校正法、系统误差校正法等。

六、环境影响考虑环境因素如气候变化、土壤类型、水文条件等可能对测年结果产生影响。

因此，在分析测年结果时，需要考虑环境因素的影响并进行校正。

七、C14法在地质历史中的运用C14法广泛应用于考古学、地质学等领域，为研究古生物、古气候、古地理等方面提供了重要依据。

通过对不同地层和古生物化石的测年分析，可以推断出地质历史时期的气候变化、海平面变化等信息，有助于更好地理解地球的自然历史和人类文明的发展历程。

碳⼗四测年法到底测出了什么简单归纳下，碳⼗四测年法恰恰证明地球⼗分年轻，根本不是多少亿年碳14是碳原⼦在⾼空受到宇宙射线照射产⽣的不稳定原⼦，它的半衰期按⽬前测定为5730年，每到半衰期就有⼀半会衰减成氮14，⼤约到7万年就衰减到原来的千分之⼀，会⼤⼤加⼤误差，⼀般认为在5万年内相对准确碳12是稳定的碳原⼦，碳14测年法通过测定样本内碳12与碳14的⽐例估算样本的年代，碳14含量越低，说明年代越久远碳会⾃然产⽣三种不同的类别（同位素）： 12C、13C和14C。

碳-14被⽤来测年的原因是它很不稳定（放射性），⽽12C和13C是稳定的。

放射性的意思是碳-14会随着时间的过去衰变（放射出射线），于是变成不同的元素。

在此过程期间（称为 “β衰变”），碳-14原⼦中的中⼦会转变成质⼦。

因着失去⼀个中⼦和得到⼀个质⼦，碳-14被变成氮-14（14N = 7个质⼦和7个中⼦）。

如果碳-14不断地衰变，地球最终会消耗所有的碳-14吗？答案是否定的。

碳-14不断被增加到⼤⽓层中。

从外太空来的宇宙射线（包括⾼⽔平的能量）撞击地球上空的⼤⽓层。

这些宇宙射线与⼤⽓层中的原⼦发⽣碰撞，使它们产⽣分裂。

来⾃这些碎⽚原⼦的中⼦与氮-14原⼦（⼤⽓层主要是由氮和氧组成的）发⽣碰撞，把它们转变成碳-14。

⼀旦碳-14产⽣，它就会与⼤⽓层中的氧结合（12C表现像14C。

⼀样，也会与氧结合）产⽣⼆氧化碳（CO2）。

因为CO2会与植物混合（意思是我们吃的⾷物包含12C和14C），所以12C和14C在所有的活⽣物中应该有同样的⽐率，正如在我们呼吸的空⽓中⼀样）。

碳-14测年过程是怎么⼯作的？⼀旦活⽣物死亡，测年过程就会开始。

只要有机体仍然活着，它就会继续吸引14C；可是，当它死亡的时候，它就会停⽌。

既然14C是放射性的（衰变为氮-14），死亡有机体中14C的数⽬会随着时间的过去变得越来越少。

因此，测年的过程包含测定14C数⽬（衰变后仍然存在的部分）。