放射性同位素14C进行考古断代的原理是什么

一、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 。同时 14 C 又以 5730 年的半衰期衰变减小；加上碳在自然界的循环交换中相当快，使 得 14 C 在世界各地的水平值基本一致。如果生物体一旦死亡， 14 C 得不到补充，其中的 14 C 含量就按放射性衰变规律减少，经过 5730 年减少为原来的一半。因此可以计算出生 物与大气停止交换的年代 t ，即推算出生物死亡的年代。所以，一切死亡的生物体中的残 存有机物以及未经风化的骨片、贝壳等都可用 14 C 来测定年代。

要说明的是， 14 C 测年法基于几个假设条件之上： ① 假设大气中 14 C 的产生率不变。 地球上的交换碳近数万年来基本恒定，但 19 世纪后半叶工业活动的增加， 20 世纪原子弹 的爆炸形成的工业效应、原子弹效应，已减少了大气中 14 C 的含量。 ② 假定放射性衰变 规律不变，不受任何外界环境的影响，生物样品一旦死亡就停止与碳储存库进行自由交换。 半衰期最初为 5568 年，近年来推算应为 5730 年。但这个对研究影响不大。 ③ 地球上各 交换库中 14 C 的放射性比重不随