用古人类的牙齿进行测年
2014-01-28 11:11:50   来源:化石网   评论:0 点击:

断代测年技术----电子自旋共振测年法 电子自旋共振( Electron Spin Resonance ,简称 ESR ),又叫电子顺磁共振( Electron Paramagnetie Resonance ,简称 EPR )。它是一种微波吸收光谱技术,用

断代测年技术----电子自旋共振测年法  
 
    电子自旋共振( Electron Spin Resonance ,简称 ESR ),又叫电子顺磁共振(  Electron Paramagnetie Resonance ,简称 EPR )。它是一种微波吸收光谱技术,用来检 测和研究含有未成对电子的顺磁性物质。 1976 年 Zeller 等人首次将该技术用于地质样品 的断代, 1975 年池谷元伺( Ikeya )用它来测定 Akiyoshi 洞穴中堆积物的年龄。在中 国,已用 ESR 法测定了金牛山、郧县、南京汤山、巫山、泥河湾等古人类与旧时期地点的 年代,金牛山人的测年结果表明中国的早期智人时代并不比非洲和西亚的早期智人晚,有力 地支持了现代人类进化的多地区连续假说。  

    ESR 是一种物理现象,它是电子自旋能级在外磁场的作用下发生塞曼分裂,同时在外加微波能量的激发下电子从低能级向高能级跃迁的共振现象。ESR 测年法的基本原理就是利用电 子自旋共振的方法直接测定样品自形成以来由于辐射损伤所产生的顺磁中心的数目(即所接 受的放射性射线辐照和本身的累积效应)。天然放射性主要来自于u.Th 衰变链中的核素和 40K 的衰变。在 ESR 测年法中,被测样品实际是一剂量计。用公式表示为 P=DA=D(t)dt, 其中P为样品古剂量(自样品形成后累积的辐射年剂量),也就是累积剂量 DA,A 是样品年龄,D是样品的年剂量(样品每年接受的天然辐射剂量率),D 随时间而 变化, D=D (t)。  

    ESR 对样品的要求不十分严格。测试时将样品放在谐振腔内。电子自旋共振波谱仪包括四个 部分:微波源系统、谐振腔系统、检测系统和磁铁系统。操作时,将各个系统调谐匹配,由 速调管产生的微波沿波导分别通过隔离器、衰减器,经油墨下传到样品上,经谐振腔将速调 管产生的微波功率放大。接着经检波器的微波能量转换,再由直接放大器放大输送到示波器 或驱动 x-y 记录仪,画出 ESR 信号强度对磁场强度的一次微分曲线。磁铁系统主要是保持 谐振腔的区域绝对均匀和稳定。  

    ESR 与其他测年法相比,其优点显而易见。① 测年范围广,从几千年到几百万年,几乎覆盖了整个第四纪地质年代;但主要用于几十万年的范围。② 测定对象广泛,洞穴的碳酸盐沉积物、软体动物贝壳、珊瑚、古脊椎动物和古人类骨骼、牙齿等都可认为测试样品。 ③测试条件简单,测试信号受周围环境影响小,而且样品可反复使用。 ④ 是一种非破坏性的分析方法,对样品不存在损伤。  

    ESR 测年目前缺乏深入系统的研究,而且主要用于地质方面,还有许多需要完善的地方。它依赖于铀的加入模式,样品含铀量、α辐照有效系数等一系列因素,尚需进一步研究。特别是对于接近或早于100 万年的样品,样品埋藏期间 ESR 信号的衰退可能会导致 ESR 年 龄偏低。中国科学院动物研究所昆虫分类实验室 陈铁梅等专家指出,对于老样品,在未做衰退校正前,早期铀加入 ESR 模式年龄只能看成是真实年龄的上限。ESR和古地磁结合,有时可得出较可靠的年龄值; ESR 与铀系测年可互补互检 。

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