考古学家测定出土文物年代的主要三种方法
迪丽瓦拉
2025-08-21 01:02:27
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其实很早以前,考古学家还没有准确的方法测定出土文物的年代,主观臆测的成份居多。直到上个世纪二三十年代,西方的田野考古学引进之后,我国的专家们开始根据遗骨、陶器、木材等所在的土层,断定文物所属的年代。

简单点说,就是发现文物埋于一层断定属北宋时期的土层之下,应该比这层土更加古老。

给大家介绍几种较为专业和科学的鉴定方式:

放射性碳14测定年代法

此法是美国物理学家威拉得·利比在芝加哥大学任教时发明的,目的就是为了古埃及文物的断代,第一次测试也是在古埃及文物上做实验的。1960年,利比因此获得诺贝尔化学奖。

威拉得 · 弗兰克 · 利比(1908.12.17-1980.9.8)

动植物活着时从空气中吸收二氧化碳,每吸收一万亿碳原子,就有一个碳十四原子。动植物死后体内的一般碳原子不会衰变,碳十四原子则开始衰变。由于碳十四的衰变率是已知的,而且不受外界因素影响,只要计算碳原子的数量和其中碳十四所占的比例,即可算出古迹的年代。

C-14方法有不少局限性,最大的问题就是准确度。显而易见的是,如果C-14都放射没了,就没法测了,这个时间上限是43500年。

在距今20000年到12000年之间,误差大约在70-150年,这个误差对于古人类研究还是可以接受的。

如果进入距今6000年以内,其误差则在30-40年左右,对于一些样品来说,这个误差足以造成误判。因此考古学家不能过度依赖C-14方法,而是要综合其他线索来作判断。

此外,C-14的准确度也必然引起取样量的问题,样本用完就毁了没有有了。为了准确,取样的量就要增加,位置也要增加。对于木构建筑、植物种子、人骨等可以多点取样且对文物本体影响不大的,自然可以满足,但如果面对如漆木器等精美文物,取样则要十分慎重。如果取样不合适,不仅对文物本体有影响,也会使检测结果缺乏说服力。

对于木材的定年,特别是木构建筑的定年,人们常用树木年轮进行校正。由于同一地域的温度湿度对木材影响一致,木材的生长年代的年轮是有特征的,也可以体现木材年龄。用年轮信息可以与C-14结果相互印证。

总之C14不宜用来测定四万年以前古物的年代。

光释法:分为热释光和光释光两种测试法

光 释 光 (Optically stimulated luminescence,OSL)测年法于 1985 年被提出,1990 年由卢演俦引入中国。国内第一家 OSL 测年实验室于 1992 年在国家地震局(现中国地震局)地质研究所建立,此后 OSL 测年实验室开始逐渐在国内的各研究所、大学等建立。进入 21 世纪后,国内的光释光测年实验室建设进入快车道,原有的一些实验室进行改造并更新设备,更多的新实验室建成并投入运行。

原理:沉积物中的矿物颗粒(对 OSL 测年有意义的主要是石英或长石)被掩埋之后不再见光,同时不断接受来自周围环境中的 U、Th、K 等放射性同位素物质的衰变所产生的 α、β、γ 宇宙射线等的辐射,长期的埋藏辐射过程使得矿物颗粒随时间的增长不断累积辐射能。简单来说,岩石处于天然辐射下,其矿物质内会累积电子,从积存的电子数量可知辐射剂量大小。加热会使电子释放出来,产生热发光现象,辐射剂量随着完全消失。这些矿物颗粒在天然环境受热或者光照及实验室用加热或光束照射时,可以使累积的辐射能以光的形式激发出来,即释光信号。

天然环境中的曝光、热事件等使积累辐射能的矿物颗粒的释光信号被清空或降低到可忽略的水平,释光信号归零(释光“时钟”归零),之后在埋藏过程中不断积累释光信号。这些释光信号的强度与样品所吸收到的辐射剂量成函数关系,可以用于检验样品所接收的辐射剂量,此时所测的释光信号为样品最后一次曝光后至今所累积的。

通过加热而激发出的释光信号叫热释光(thermolumi⁃nescence, TL),通过光束激发的释光信号叫光释光(OSL)。

陶土是沉积岩碎屑构成的,在窑内烧成了陶器,可用热发光效应来断定年代。把陶器以摄氏三百至六百度的温度再次加热,放射性能量就以光的形式释放出來。越古老的器物辐射出来的电子越多。科学家藉此测定陶器的年代,误差率大概百分之十以内,热释光技术测年法可用来鉴别古董赝品,例如瓷器或含有粘土的青铜器。

需要指出的是,OSL光释光 测年法是在 TL 测年的基础上发展起来的,与 TL热释光 测年有相似的测年原理,二者统称为释光测年(Luminescence dating),OSL 测年也常在英文中写为 Optical dating。

沉积物光释光 OSL 测年在以下几个方面优于热释光TL 测年:

①沉积物中热释光信号晒退速度远远低于光释光信号的晒退速率,对于一些快速沉积物如洪积、崩积物、泥石流、冰川沉积等,高残留热释光信号将会给结果带来巨大的误差;

热释光测试需要将样品加热到高温(通常 400~500℃),样品测过后就不能再用来测试,而光释光 测年对样品是非破坏性的,可以反复对样品进行测试;

光释光测年可以有多种测试方法和技术选择,如多片和单片技术、可视光与红外光、预热及测量温度、激发时间、感量校正方式、数据统计方法等,热释光测年无法做到这些。

由于热释光测年法的以上不足,已经淡出沉积物年代学研究,而主要用于陶、瓷器等经高温烘烤过的物品的年代鉴别、释光信号特征研究等方面。

钾氩测定年代法

钾氩测定年代法可以测定化石年龄,一般用作古地质学、古生物学研究

钾在地壳里丰富元素中位居第七,其放射性同位素(钾四十)衰变时放出稀有气体氩四十。熔岩凝固成岩石前,其中的氩已经散发出来,岩石内所存的气体是熔岩凝固后积聚的。钾四十的半衰期约为十三亿年,而它衰变成氩40的速率是恒定的。 因此,通过测量岩石、矿物或化石中钾40和氩40的比例,可以计算出它们的年龄。只要把岩石中的钾四十含量与氩四十比较一下就知道岩石的形成年代及所藏化石的年代。此法称为钾氩测定年代法。十万年以前形成的一些岩石和化石,可以用上面的方法来断定其形成年代。

钾-氩法在地质科学研究测定岩石的年龄领域已经得到广泛应用,氩是气体,在其生成、存在过程中难免会有逸散,使得实验结果偏低。该法适用于测定岩石年龄在5×10^5年到10^7年的标本,对于区域范围外的标本,测定结果不可靠。

当然,这些科技手段都得建立在野外考古、田野作业的基础上,最辛苦的还是野外考古队员们。

注:部分素材综合自网络

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