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随着越来越多古物的被发掘,人们意识到,我们需要知道这些宝物究竟是属于哪个年代,有的古物自身刻有制造与某个朝代,有的发掘于古墓中的宝物可以通过墓中随葬石碑上的碑文可以知道。但是仍旧有许多不知诞生于何年的宝物,于是,鉴定者们根据化学原理中“半衰期”这个概念,计算出来了宝物们的“生日”。

半衰期

放射性元素的原子核有半数发生衰变时所需要的时间,叫半衰期(Half-life)。随着放射的不断进行,放射强度将按指数曲线下降,放射性强度达到原值一半所需要的时间叫做同位素的半衰期。原子核的衰变规律是:N=No*(1/2)^(t/T) 其中:No是指初始时刻(t=0)时的原子核数 t为衰变时间,T为半衰期,N是衰变后留下的原子核数。放射性元素的半衰期长短差别很大,短的远小于一秒,长的可达数百亿年。

m=M(1/2)^(t/T)

其中M为反应前原子核质量,m为反应后原子核质量,t为反应时间,T为半衰期。

放射性元素衰变的快慢是由原子核内部自身决定的,与外界的物理和化学状态无关。

考古学上,文物年代的断定主要有相对年代断定和绝对年代的断定。相对年代测定是判断遗物和遗迹在时间上的先后顺序,方法主要有考古地层学和类型学。绝对年代的测定是依靠各种科学技术手段测定各种遗存距今的具体年代,常用方法有碳十四测年、钾氩法、热释光法、裂变径迹法等,当然这些方法有其各自的适用范围和优劣,得出的年代允许一定误差。

放射性年代测定法

又称放射测年法,是利用测定被测物中某些放射性核素与其衰变产物的比率,之后应用这种放射性核素半衰期计算年代的方法。

放射性年代测定法是自然界存在的被科学家当作地质时钟的80种自然过程之一,也是时至今日,被进化论引用最多以证明其地球年龄模型的自然过程。放射性年代测定法认为,地球的绝对年龄是几百万年到几十亿年之间。其中包括我们所熟悉的钾氩法、铀铅法、碳-14年代测定法等等多种测定方法 放射性碳测年法

又称为 碳-14 测年法,由于 碳-14 的半衰期为 5730 年,正负误差 40 年。所以可以测定的时间范围在 58,000 至 62,000年。由于时间范围足够长,且没有放射性用于人类学考古足够了。如果需要更古老的测定,完全可以用其他半衰期更长的放射性元素。

植物通过光合作用将CO2结合成植物组织,动物依植物为生,这就使生物界都混入了碳-14.动物通过排泄,死亡,植物通过腐烂,沉积,进入表层土壤而使C14进入土壤,大气与广大海面接触, CO2又与海水中溶解的碳酸盐和CO2进行交换,因此海水、海生物及海底沉积物中都含有碳-14。所以,凡是和大气中的CO2进行过直接或间接交换的含碳物质都包含碳-14。当生物体死亡后,新陈代谢停止,由于碳-14的不断衰变减少,因此体内碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少.通过对生物体出土化石中碳-14和碳-12含量的测定,就可以准确算出生物体死亡(即生存)的年代.例如某一生物体出土化石,经测定含碳量为M克(或碳-12的质量),按自然界碳的各种同位素含量的相对比值可计算出,生物体

活着时,体内碳-14的质量应为 m克.但实际测得体内碳-14的质量内只有m克的八分之一,根据半衰期可知生物死亡已有了3个5730年了,即已死亡了一万七千二百九十年了.美国放射化学家W.F.利比因发明了放射性测年代的方法,为考古学做出了杰出贡献而荣获1960年诺贝尔化学奖.

由于碳-14含量极低,而且半衰期很长,所以用碳-14只能准确测出5~6万年以内的出土文物,对于年代更久远的出土文物,如生活在五十万年以前的周口店北京猿人,利用碳-14测年法是无法测定出来的.又例如,湖南长沙马王堆汉墓女尸出土时碳14的残余量约占原始含量的76.7%.,经计算,女尸下葬的年代应该在公元前160年左右

历史与科学的结合,连接着我们与古人的思想,使我们听懂来自那些宝物的无声的语言!

关于测定古代器物的方法

一般的方法有放射性碳素测定年代,热释光测定年代,电子自旋共振测定年代,古地磁测定年代,树木年轮测定年代,裂变径迹测定年代,还有钾氩法、氨基酸外消旋法、黑曜岩水合法、铀系法、骨化石含氟量法等年代测定技术。

1、放射性碳素测定年代

利用生物体死亡后体内碳14含量随时间减少的规律进行年代测定的技术。碳14法主要测定藏品中木器、竹器、牙骨器、纸张、纺织物、动植物遗骸等含碳有机物的年代。一般适用范围在5万年以内。

2、热释光测定年代

利用非金属固体的热释光现象进行藏品年代测定的技术。适用于测定藏品中陶瓷、砖瓦、铸造铜铁器的泥范模具、窑炉、红烧土等经高温焙烧的粘土类非金属无机物的年代。

3、电子自旋共振测定年代

利用辐射诱发效应测定年代的方法。不仅可测藏品中非金属无机物的年代,又可测有机物质的年代,特别是测定化石等自然标本年代。可测年限最长约100万年。

4、古地磁测定年代

利用热剩余磁性测定年代的方法。适用于测定藏品中陶瓷器、砖瓦等经高温加热物体的年代。测定年代范围在数十年到1万年之间。

5、树木年轮测定年代

利用树木生长时年轮来确定树木年代的方法。适于测定藏品中木制品的年代。此法为现阶段最精确的年代测定法,可校正放射性碳素法年代测定的结果。

6、裂变径迹测定年代

利用重核裂变损伤经迹数目测定年代的方法。适用于含铀量高的矿物制品和人造玻璃制品,如陶器中的锆石、磷灰石,瓷器上的彩釉,黑曜石制成的石器和人造玻璃制品等。测定年代的范围极宽,上限可测至45亿年以内的太阳系年龄,下限可测至藏品中小于100年的人造装饰玻璃年龄。

百度百科-藏品年代测定

碳十四测年不是万能的,第一,他有年代限制,5-6万年以内的精确度比较高,超过这个范围就比较低,第二,测年杨本选择范围有限,必须是有机文物才可以。第三,碳十四测年在操作的时候,需要用树轮校正加以辅助才可以得到比较精确的结果。

那么测定无机文物的年代还有什么其他方法呢

第一是热释光,它是针对陶瓷的,根据是放射性元素的交换原理,但是这项测试也有它的缺陷,就是它是有损测试,对被测对象会造成一定的破坏

第二也是针对陶瓷文物的就是釉面老化测试,它根据的是釉面玻璃质的内部结构调整原理来进行分析,但是他的不足在于需要建立一个庞大的陶瓷标本数据库

第三是针对青铜器的,一般来说青铜器测年并不能够从实验室里面得出这件青铜器的绝对年代,这种方法叫做金相分析,是通过金属结构的分析来判断它的铸造工艺和方法,只能判断出来这个东西是不是现代造的

第四是元素分析,这个也不能测出绝对年代,它是看看这个东西里面有没有在它是真品的前提下的年代里不可能出现的元素

对于玉器的实验室测年方法,近20年来一直在进行研究,台湾故宫博物院,上海复旦大学在这方面都取得了一定成果,具体的原理我不大清楚,不过就现在应用而言,效果并不是非常理想,根据《三门峡虢国墓》这本发掘报告的报道来看,陕西省目前引进了实验室测定玉器的技术和设备,但是具体情况还有待披露

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