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裂变径迹法断代简介
裂变径迹法断代(Fission-Track Dating),利用铀-238自发裂变径迹数来进行断代的技术。
常用于黑曜岩、凝灰岩等火山物质以及玻璃、陨石等标本。
测定年代的范围可从数千年至数百万年。
这种方法根据的原理是:铀-238的自发裂变在绝缘结晶固体中产生的径迹数随年代而增加。
天然铀主要是两种长寿命同位素铀-238(99.3%)和铀-235(0.7%)的混合物。
两者经过一系列衰变,最后都变成铅的同位素。
此外,铀还存在裂变成两块的罕见现象,大约200万个铀-238的衰变原子中有一个是裂变的。
铀-235的裂变机率比铀-238要小得多,所以实际出现的裂变径迹都是铀-238裂变形成的。
裂变产生的两块高速分开的碎片使周围的物质造成约10微米的柱状损伤。
用适当的溶剂侵蚀后,在光学显微镜下可以清楚地显出损伤的径迹。
常温下,损伤在绝缘结晶固体中能长期保持。
若加热到 500℃以上,径迹就会消失。
由此可见,样品中的裂变径迹数,与铀-238的原子数,以及该样品经历最后一次高温以来的年数成正比。
因此,根据样品中的铀含量和自发裂变的径迹数,就可以推算出样品经受最后一次高温的年代。
实验上常取一薄片样品表面抛光,用酸浸蚀显出自发裂变径迹加以计数。
加热以后用一定通量的慢中子流照射样品,铀-235能被中子诱发裂变,同样产生径迹,统计径迹数可以推算出样品的含铀量。
一般矿物中都含有百万分之一数量级的铀,取样不算太困难。
考古上亦可应用。
埋有古人类遗址的火山岩层,古人类火堆旁被高温烘烤过的矿物晶粒,陶器中的矿物晶粒,人工玻璃等都可以取样测定。
对于较年轻的考古样品,则要求含铀量较高,否则会因自发裂变径迹数太少,造成统计误差增大。
裂变径迹法同钾-氩法(见钾-氩法断代)可以互相校核,对于确定早期人类遗址的绝对年代比较适用。
例如坦桑尼亚奥杜瓦伊峡谷古人类遗址第1层,用钾-氩法测得的年代是1.75±0.15百万年,而用裂变径迹法测得的年代是2.03±0.28百万年,两者在误差范围内一致,因此肯定了该层位的年代为大约距今200万年。