如何通过化石确定其年代
时间: 2022-11-30 10:00:59 | 来源: 喜蛋文章网 | 编辑: admin | 阅读: 93次
如何测定化石的年代?
岩石或化石生成后距今的实际年数,主要是通过测定放射性元素的衰变量而计算出来的.放射性元素以自己恒定的速度进行衰变,不受外界温度和压力的影响.在一定时间内,放射性元素蜕变的份量和生成的元素具有一的比例.例如,1克238铀经45亿年就有一半衰变了,只剩下0.5克铀,同时产生0.433克206铅.也就是说,238铀的半衰是45亿年.因此,如果测定含铀的化石中剩下的238铀和206铅的含量的比,就可以计算出该化石的绝对年龄.目前,常用放射性碳（14C）来测定化石的年龄,因为化石中往往含有碳.
运用放射性碳之所以能测定化石年龄,是因为大气受到来自外层空间的宇宙射线的冲击,会产生中子.这些中子和大气里的氮原子作用,会生成14C.14C与氧结合生成二氧化碳,二氧化碳又被生物同化,转变成生物体内的成分.这种14C又要陆续衰变成普通的氮原子.生活期间的生物体内,14C的含量一般只能保持不变的,但是,一旦死亡,和外界的物质交换停止了,就只会按照衰变规律减少.14C的半衰期是5700年.因此,根据含碳化石标本里14C的减少程度,就可以计算出该生物死亡的年代.
近年来,除应用放射性元素外,还应用古地磁法来测定化石年龄.
氨基酸——化石年龄的新测法
本刊曾经两次介绍过「年龄的故事」（注一）,对地球及地球上各种古物的年龄之推算原理、算法等都详尽的讨论过.惟其所介绍的方法都是用纯物理化学的同位素法,如利用C14及H3之蜕变来测定等.现在发现尚有一种生物化学的方法,亦可以作为考证古物化石年龄的参考.
化学物质的原子互相结合时,因为排列的位置不同,可以产生不同的立体异构物.生物的基本构成单元如醣类.氨基酸与核酸,就不乏这种立体异构物.我们首先来看看氨基酸的构造：它是由碳、氢、氧及氮等所构成,其通式为,由此式我们知道,和碳素结合的原子或者分子都不相同,故可以有不同的立体异构物.为了简化起见,生化学家曾以甘油醛为标准先定出两种基本系列的氨基酸,即和右甘油醛（D－Glyceraldehyde）相像的为右系氨基酸,和左甘油醛（L－Glyceraldehyde）相像的为左系氨基酸.这裏所谓的左系或右系乃是理论的构造式,和氨基酸实际上右旋抑或左旋根本无关.但妙就妙在自从这种标准定了以后,在生物体内所发现的氨基酸多是左系的,而右系的却非常之少,就动物来说,几乎是等於零的.不过用人工合成的氨基酸溶液,因其机率均等,通常造成左右两种构造物浓度相等的溶液.这种氨基酸通常称为左右氨基酸或消旋物（Racemate）.生物体内的氨基酸成分经碱性加热反应时,便会立刻由纯左系的变成左右混合之消旋物.用酸水分解时,因为化石内的消旋反应为温度与时间的函数,所以其消旋反应在通常的情形下也就来的要比较慢一些了.假定地球上的温度变异不大,只要把化石中氨基酸的左、右异构物之比值（D／L）测量一下,即可推算化石的年龄,如果用化石的碳同位素C14法测定了年龄后,也可以由D／L比值来推算化石所经历的温度变化情形.目前,在考古上用得最多的是天门冬氨酸（aspartic acid）,它在构成动物廿种蛋白质成分的氨酸中,是消旋反应最快的一种,在常温20℃时,它在头骨之collagen中的半衰期约为两万年,而以左异白氨酸（L-isoleucine）为最慢,半衰期往往长达十万年之久.氨基丙酸（alanine）和麦氨酸（glutamic acid）等位於此二者之间.如果要和C14比较时,它们的半衰期都比C14的五千二百年长的多,故对於比较古老的化石年龄计算,很有用.
现在我们就来谈分析的方法,如所周知,效果最好而又十分方便的仪器便是自动氨基酸分析仪（automatic amino-acid analyzor）.特别在考古工作上,因为像左异白氨酸和它的立体异构物右异白氨酸（D-allo-isoleucine）可以直接由自动氨基酸分析仪分开.所以实际的操作步骤,只要用盐酸水解化石,然后再以液体层析法（Liquid chromatography）将异白氨酸纯化,打入自动分析仪即可.其他种类的氨基酸的立体异构物,不能直接分析,必须先合成一种立体异构物的衍生物（diastereomeric derivative）,然后才能用自动氨基酸分析仪分开.现在就以天门冬氨酸为例：可
以直接注入自动氨基酸分析仪分析.例如化学合成的天门冬氨酸（DL-form）、在现代骨骼中的抽取物及由埃及出土的古物UCLA 1695（注三）,便可用这种方法分析（如图）.如以碳C14法测定UCLA1695测得其年龄应为17550±1000年,若用D／L法,（D／L＝0.316）便可测得其年龄应在15000年左右,这两种方法的差异竟有一两千年之多,症结是因后者假定地球表面温度变异不大,事实上古代的温度可能较低.
由此可知,这方法可以配合同位素法共同测量古物的年龄,其优点在於所用的样品为数不多,只要5到10克的化石就可以分析了,分析氨基酸立体异构物自然尚有其他方法,如巴斯德（L.Pasteur）早就用微生物来区别其左右异构物了,现在更有很多人用（enzyme）来分析,只是这些方法,处理起来较为繁复罢了.
运用放射性碳之所以能测定化石年龄,是因为大气受到来自外层空间的宇宙射线的冲击,会产生中子.这些中子和大气里的氮原子作用,会生成14C.14C与氧结合生成二氧化碳,二氧化碳又被生物同化,转变成生物体内的成分.这种14C又要陆续衰变成普通的氮原子.生活期间的生物体内,14C的含量一般只能保持不变的,但是,一旦死亡,和外界的物质交换停止了,就只会按照衰变规律减少.14C的半衰期是5700年.因此,根据含碳化石标本里14C的减少程度,就可以计算出该生物死亡的年代.
近年来,除应用放射性元素外,还应用古地磁法来测定化石年龄.
氨基酸——化石年龄的新测法
本刊曾经两次介绍过「年龄的故事」（注一）,对地球及地球上各种古物的年龄之推算原理、算法等都详尽的讨论过.惟其所介绍的方法都是用纯物理化学的同位素法,如利用C14及H3之蜕变来测定等.现在发现尚有一种生物化学的方法,亦可以作为考证古物化石年龄的参考.
化学物质的原子互相结合时,因为排列的位置不同,可以产生不同的立体异构物.生物的基本构成单元如醣类.氨基酸与核酸,就不乏这种立体异构物.我们首先来看看氨基酸的构造：它是由碳、氢、氧及氮等所构成,其通式为,由此式我们知道,和碳素结合的原子或者分子都不相同,故可以有不同的立体异构物.为了简化起见,生化学家曾以甘油醛为标准先定出两种基本系列的氨基酸,即和右甘油醛（D－Glyceraldehyde）相像的为右系氨基酸,和左甘油醛（L－Glyceraldehyde）相像的为左系氨基酸.这裏所谓的左系或右系乃是理论的构造式,和氨基酸实际上右旋抑或左旋根本无关.但妙就妙在自从这种标准定了以后,在生物体内所发现的氨基酸多是左系的,而右系的却非常之少,就动物来说,几乎是等於零的.不过用人工合成的氨基酸溶液,因其机率均等,通常造成左右两种构造物浓度相等的溶液.这种氨基酸通常称为左右氨基酸或消旋物（Racemate）.生物体内的氨基酸成分经碱性加热反应时,便会立刻由纯左系的变成左右混合之消旋物.用酸水分解时,因为化石内的消旋反应为温度与时间的函数,所以其消旋反应在通常的情形下也就来的要比较慢一些了.假定地球上的温度变异不大,只要把化石中氨基酸的左、右异构物之比值（D／L）测量一下,即可推算化石的年龄,如果用化石的碳同位素C14法测定了年龄后,也可以由D／L比值来推算化石所经历的温度变化情形.目前,在考古上用得最多的是天门冬氨酸（aspartic acid）,它在构成动物廿种蛋白质成分的氨酸中,是消旋反应最快的一种,在常温20℃时,它在头骨之collagen中的半衰期约为两万年,而以左异白氨酸（L-isoleucine）为最慢,半衰期往往长达十万年之久.氨基丙酸（alanine）和麦氨酸（glutamic acid）等位於此二者之间.如果要和C14比较时,它们的半衰期都比C14的五千二百年长的多,故对於比较古老的化石年龄计算,很有用.
现在我们就来谈分析的方法,如所周知,效果最好而又十分方便的仪器便是自动氨基酸分析仪（automatic amino-acid analyzor）.特别在考古工作上,因为像左异白氨酸和它的立体异构物右异白氨酸（D-allo-isoleucine）可以直接由自动氨基酸分析仪分开.所以实际的操作步骤,只要用盐酸水解化石,然后再以液体层析法（Liquid chromatography）将异白氨酸纯化,打入自动分析仪即可.其他种类的氨基酸的立体异构物,不能直接分析,必须先合成一种立体异构物的衍生物（diastereomeric derivative）,然后才能用自动氨基酸分析仪分开.现在就以天门冬氨酸为例：可
以直接注入自动氨基酸分析仪分析.例如化学合成的天门冬氨酸（DL-form）、在现代骨骼中的抽取物及由埃及出土的古物UCLA 1695（注三）,便可用这种方法分析（如图）.如以碳C14法测定UCLA1695测得其年龄应为17550±1000年,若用D／L法,（D／L＝0.316）便可测得其年龄应在15000年左右,这两种方法的差异竟有一两千年之多,症结是因后者假定地球表面温度变异不大,事实上古代的温度可能较低.
由此可知,这方法可以配合同位素法共同测量古物的年龄,其优点在於所用的样品为数不多,只要5到10克的化石就可以分析了,分析氨基酸立体异构物自然尚有其他方法,如巴斯德（L.Pasteur）早就用微生物来区别其左右异构物了,现在更有很多人用（enzyme）来分析,只是这些方法,处理起来较为繁复罢了.
四川发现距今约1.6亿年的恐龙化石，考古学家是怎样确定化石年份的？
考古科学家推论年代的方法，就是利用碳14，还有树木年轮校正、以及热释光等测年技术，虽然测量年份的方法有很多种，但每一种方法都具有局限性，并不是非常准确。
什么是化石？
测定化石年表的第一步是确定研究对象确实是化石。这句话听起来怪怪的但实际上是。由于很多被送给科学家进行分析的东西实际上并非化石，只不过长得跟化石差不多。这一切或许仅仅是岩石上的刻痕，石头上的不均匀腐蚀痕迹，或是岩石上某种外形奇特的矿物，似乎它曾经有过生命，因为很多人都不知道化石是怎么形成的，人类也总是想要认出他们所知道的形状，因此总有人认为他们找到的石头可能就是一块化石。
科学家们通常将两种年度测量方法结合起来：相对年度测量方法和绝对年度测量方法。相对年度测量方法是指化石按最古老到最年轻的顺序排序，绝对年度测量方法是指确定物体的具体年龄。 对古器进行年代测定的最早方法是观察他们在里面找到的岩层。为精确测定，在考古挖掘过程中，每一层土壤都要被清除，这种过程就是所谓的抽提，考古是以非常谨慎的方式进行的，旨在提供最准确的结果。
虽然方法很多但目前最准确的方法就是碳14的测量也称为放射性碳定年，这个方法只对那些活到58000至62000年前的生物有效。根据年代测定在原始发现的器物附近发现的生物体样品，考古学家就能知道这件文物的时间和历史信息。活著时有机体会自然吸收碳14，但是当它们死亡时，就不再吸收碳14。由于有有机物的埋藏，碳14的半衰期在5000年的半衰期内逐渐衰变，频率也随之降低。测定样本中碳14的准确数量，就能给出对应工件生成日期的近似值。
每一个地质年代都有代表的地层，考古学家根据化石所在的地层可以大致判断化石的年代。其次通过看同时期出土的化石种类也可以判断。
考古学家通过分析化石的成分，然后通过成分来确定生物的特性，这样才能最终确定化石年份。
应该就是根据化石的形状，还有它的脉络来判断。
考古家是怎样根据发掘的文物化石推算它的年代的？
就是说发掘出文物后说它大约在多少多少年前~。一般是根据文物上的碳12来推算的。
当有机体活着时，在新陈代谢的过程中，由于不断地有碳—12和碳—14排出体外和进入体内，体内的碳—12和碳—14的比值保持为10^12：1。而当有机体死亡后，由于新陈代谢的停止，有机体与外界的物质交换也就停止了，碳—14无法得到补充。这样有机体的碳—14的含量就会不断地减少，过了5730年，只剩下1/2，过了11460年，只剩下1/4。而有机体的碳—12的含量不会由于时间的变化而变化，这样化石和遗体中碳—14和碳—12的比值发生变化，时间越久远，碳—14含量越小。用科学方法测定其中碳—14和碳—12的含量的比值即可推算出古生物生活的年代。
我国文物考古工作者用碳—14法，取得了不少重大科研成就。如应用碳—14法鉴定结果推断我国早在宋代就开始把煤炭用于冶铁。1972年初至19744年初，我国考古工作者对长沙马王堆三座汉墓进行了有计划的发掘。墓中出土了三千多件珍贵文物和发现了一具保存2100年的女尸。考古学家测定该妇女死亡时的确切年代就采用了碳—14法。一般可从棺木上取下一点点木屑，用实验手段测定木材中测定同位素碳—14与碳—12的含量之比就可计算出来。
碳—14法可应用于测定几百年到5万年以前的有机体的年代。更为古老的样品含碳—14太少，就不能用此法准确测定了。
当有机体活着时，在新陈代谢的过程中，由于不断地有碳—12和碳—14排出体外和进入体内，体内的碳—12和碳—14的比值保持为10^12：1。而当有机体死亡后，由于新陈代谢的停止，有机体与外界的物质交换也就停止了，碳—14无法得到补充。这样有机体的碳—14的含量就会不断地减少，过了5730年，只剩下1/2，过了11460年，只剩下1/4。而有机体的碳—12的含量不会由于时间的变化而变化，这样化石和遗体中碳—14和碳—12的比值发生变化，时间越久远，碳—14含量越小。用科学方法测定其中碳—14和碳—12的含量的比值即可推算出古生物生活的年代。
我国文物考古工作者用碳—14法，取得了不少重大科研成就。如应用碳—14法鉴定结果推断我国早在宋代就开始把煤炭用于冶铁。1972年初至19744年初，我国考古工作者对长沙马王堆三座汉墓进行了有计划的发掘。墓中出土了三千多件珍贵文物和发现了一具保存2100年的女尸。考古学家测定该妇女死亡时的确切年代就采用了碳—14法。一般可从棺木上取下一点点木屑，用实验手段测定木材中测定同位素碳—14与碳—12的含量之比就可计算出来。
碳—14法可应用于测定几百年到5万年以前的有机体的年代。更为古老的样品含碳—14太少，就不能用此法准确测定了。
利用放射性元素碳14，简称14C。详情 http://zhidao.baidu.com/question/7062847.html?si=4
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文章标签：化石 年代
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