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化石年代鉴定方法 用什么测定化石的年代( 二 )


艾利克斯解释道，相对测年法的逻辑一般是“东西埋得越深，一般就越古老” 。梅耶指出，这就是所谓的“层序律”：“比较古老的物质一般都会埋在比较年轻的物质下面，就像一堆脏衣服一样 。”早年一位名叫查尔斯·莱伊尔的地质学家就将相对测年法发挥到了极致 。他通过拥有现存亲属物种的动物在岩石中所占的比例，总结出了一张简单的年代分布图，在无法精确测定年代的情况下，判定了不同物种的相对生活时间 。在此基础上，他率先提出了更新世、上新世、中新世、以及渐新世等第一批远古地质年代的名称 。
艾利克斯指出，在同一环境中发现多件物品时，也可以采用相对测年法 。例如，如果发现了一枚标有日期的硬币，就可以用其判断周围物品或化石的年代 。又例如，假如在一枚猛犸象头骨近旁发现了一具人类骸骨，就说明二者同属于冰河时代晚期 。
但相对测年法存在一大缺陷：研究对象可能会受到污染 。艾利克斯指出，负责任的科学家“会假定这些物品之前被移动过，也清楚自己研究的不是一块无人碰过的蛋糕，最底层的物质一定最古老 。”结冰、解冻、昆虫行为、人类活动……这些都会对考古遗迹的完整性造成影响 。科学家需要时刻留意这些“宏观污染”的痕迹，然后交给地质考古学家进行分析，因为后者的专长便是识别这一类污染问题 。

化石年代鉴定方法 用什么测定化石的年代

文章插图
化学钟
采用绝对测年法，科学家可以精确判断化石的年份、或是大致的年份范围 。梅耶解释道，绝对测年法“利用化学或物理原理推断出化石的确切年代，可以将误差控制在一定范围内” 。这种方法又叫“精密测年法”，以放射性物质衰变为基础 。放射性元素的衰变是可以预测、有章可循的，相当于为我们提供了一台精确、可靠的时钟 。
目前最佳的精密测年法为放射性碳测年法 。用艾利克斯的话来说，这项技术“使考古学界发生了革命性的变化” 。任何由生物遗留下来的物质都可以用该技术断代，包括骨骼、牙齿、树叶、树皮等等 。
碳测年法的原理是，将样本中放射性碳与普通碳的占比进行比较 。放射性碳不够稳定，随着时间的流逝，其能量也会不断流失，最终衰变成氮元素 。“放射性碳的衰变速度是可以预测的，”艾利克斯指出，“生物一旦死亡，体内的放射性碳（特别是同位素碳14）就会开始衰变，半衰期为5730年 。也就是说，每过5730年，有机样本中遗留的碳14的量就会减少一半 。该方法的问题在于，这些有机化石的年龄不得超过6万年，才能精确测定其所处年代，因为如果样本过于古老，尚未衰变的放射性碳便已所剩无几，很容易受到环境的影响 。”
对于碳测年法而言，污染也是一大问题 。化石中很容易沾染与之无关的其它有机质，导致测出的年龄比其实际年龄要短 。艾利克斯指出，这种情况即使在实验室中也会出现 。不过近几年来，科学家发明了一些新方法，比如清洁化石、提取其中的胶原质等等，可以有效避免这种情况的发生 。
对于年龄超过6万年的化石，科学家可以通过测定化石周围的无机沉积物或矿物质的年龄，间接推断出化石的年代 。例如，光释光（OSL）测年法可以测出土壤中特定矿物质最后一次暴露在阳光下的时间，从而为某件物品被埋入地下的时间提供一个大致范围 。在使用光释光测年法时，必须将样本避光保存，否则就会失效 。热释光测年法则可以测定出某物最后一次被加热的时间，“比如某件石制工具何时被加热过、或被火烧过 。”而铀系测年法和电子自旋共振测年法可以测定同位素的衰变情况，可以确定化石的绝对年代 。
马克斯·普朗克人类历史科学研究所的考古学家艾莉诺·赛利指出，人们对精密测年法有一种误解，认为这项工作“一般都是在实验室中进行的” 。但实际上，为了弄清化石的年龄，科学家“还需要了解考古遗迹的形成过程、沉积物是否换过位置、是否保留了原始状态” 。这个问题与使用相对测年法时的污染问题很类似，在考古遗址被发掘前的成千上万年间，沉积物的位置可能会有所变动，水流可能将化石或古器物冲到其它地方、与最初的埋藏点相距甚远 。“如果送到实验室的样本不好，无论测年法有多么精确，结果都不可能理想 。”
精密测年法的确强大，但正所谓能力越大、责任越大 。赛利指出，科学家必须弄清自己的测年对象究竟为何物，并且尽量多使用几种测年方法 。


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