鈾系法斷代

鈾系法斷代
關鍵字： 鈾系法 斷代
利用鈾系、釷系子體放射性在樣品中的不平衡性測定年代的技術的總稱。它是建立第四紀年代學和對舊石器時代古人類遺址進行斷代的有效手段之一。
鈾-238、鈾-235、釷-232三個長壽命放射性同位素在自然界分布廣泛。它們各自經過一系列的衰變，最後分別變成穩定的鉛-206，鉛-207，鉛-208。如果一個長壽命的放射性同位素母體，在封閉體系內經過一段足夠長的時間(與壽命最長的子體的半衰期相比)，最後各個子體的放射性強度都會達到同母體一樣的水平，稱為母體和子體間達到放射性平衡。如果經過物理的或化學的運動，母子體發生遷移分離，在新的體系中又要趨向於達到新的平衡。這種遷移情況是經常發生的。例如，一般岩溶洞穴中都有石灰華、石筍、石鐘乳等碳酸鹽沉積物。這是由於溶有二氧化碳的天然水流經碳酸鹽岩時使其溶解成為重碳酸鹽，當這種水在洞穴中出露時水份揮發，碳酸鹽便再次沉積。水中一般含有溶解的鈾，這時也跟著碳酸鹽一起沉積出來，但是沒有鈾-238的子體釷-230和鈾-235的子體鏷-231。沉積之後，這兩種子體逐漸積累，在未達到平衡之前，根據它們積累的程度，就可以定出沉積的年代。如果在沉積物中發現了古人類的遺蹟、遺物，則同層沉積物的年代就可以代表古人類活動的年代。另一種情況是動物死亡後埋在地下的骨骼和牙齒與周圍地下水交換吸附得到鈾，並由此開始了子體的積累，這亦可取樣斷代。實驗上是將樣品用酸溶解，然後用離子交換萃取等方法將鈾、釷、鏷分離，並用電沉積方法製成放射源，用α能譜儀進行探測和分析，最後計算出年代。鏷-231的半衰期是32500年，可利用來斷代的範圍為5千至15萬年，釷-230的半衰期是75200年，可利用來斷代的範圍為1萬至40萬年。
鈾系法取樣只需幾十克碳酸鹽或幾克動物牙齒或骨化石，樣品容易獲得。這種方法可與鉀-氬法斷代、裂變徑跡法斷代、胺基酸外消鏇法斷代所得結果互相比較、互相補充。但實際上有不少樣品往往並不能滿足斷代原理的理想要求，因而常常會出現較大的誤差，還有待於進一步研究和完善。
鈾系法還可以套用到海底沉積物的斷代上。因為海洋中鈾溶于海水，釷則傾向於被沉澱而沉積于海底，因此在海中鈾-238同釷-230保持平衡，而海底沉積物中的釷-230不再有補充，只能按 75200年的半衰期減少。從釷-230減少的程度可以定出沉積物沉積的年代。