放射性碳计时

自然界有三种碳同位素：12C：98.89％，13C：1.11%，14C：1×10-12％。其中 14C 是宇宙成因的放射性同位素。它是宇宙射线的热中子在大气圈上层

（12—16km）与大气氮通过（n，p）反应生成的：

¹ n +¹⁴ N→¹⁴ C +¹ P

0 7 6 1

生成的 14C 通过各种氧化作用、同位素交换反应进入 CO2 气体中，随后进入地球的生物圈、岩石圈等各圈层。14C 的半衰期只有 5730±40a，因而进入岩石圈的 14C 经过一定时期 14C 将耗尽。只有在生物体内，由于植物的光合作用等不断地与环境进行物质交换，生物体的 14C 能够保持动态的平衡。一旦生物体死亡，停止了 14C 的补给，死亡的生物体内的 14C 将随着时间而衰变、放射性碳法就是根据这一原理来计时的。其计时方程为：

1  A 

t＝ ln 

₀ 

（6.68）

A0 是处于交换过程中的生物样品的碳的放射性比度，常以每克碳每分钟衰变次数为单位：dpm/g。A 则是测得的含碳样品中的放射性比度。t 是样品碳停止 14C 交换以来所经历的时间。通常称为 14C 年龄。

14C 计时是建筑在如下假设基础之上的：14C 在所有发生交换的储库中均匀分布、不随地理位置和物质种类而变化；若干万年以来，大气 CO2 的 14C

放射性比度不随时间而变化，样品初始放射性比度 A0 与现代碳的比度相同； 样品停止 14C 交换后就保持封闭，不再受到周围环境和后期作用的影响。因而可以把 A0 看作常数，其数值为现代碳的 14C 放射性比度 13.56dpm/g。

由于半衰期的限制，14C 法测年的范围不超过五万年，主要应用于第四纪地质研究以及古地理、古气候、海洋、考古等方面。主要对象是几万年以来发生过 14C 交换的含碳物质，如动植物残骸（木头、果实、骨头等）含同生有机质的沉积物（泥炭、淤泥）、生物碳酸盐（贝壳、珊瑚）及含碳的古代文化遗物（陶瓷、织物）等。

近期的研究表明，由于宇宙射强度的少量变化、地球磁场的改变、以及全球气候的变化都对碳同位素 14C 的产生和分馏产生一定的影响，需要对 14C 法所测得的年龄进行必要的校正，以提高 14C 法的测定精度。