radiocarbon dating shells

贝壳、珊瑚及碳酸钙的放射性碳测年服务

建议样品量 (若样品量较少 – 请您 联系我们)
5-100 毫克 (AMS测年), 50-100 克必须量 (辐射测试法)
推荐包装
自封袋(如果样品偏小或者易碎请先将样品先放入锡箔纸内)
请您使用牢固的小纸盒寄送您的样品,而不是使用信封寄送,这样能够防止您的样品在运输途中被压碎。
请您提供采样地点的 Delta+R / Delta–R (当地碳库校正)以便我们能对您的样品的测试结果进行最合适的年代校正。

请注意 – 费用包含同位素比质谱仪 (IRMS)中13C和18O测量、测试报告、年代校正(对于可校正的样品)以及全天候网页查询服务。

预处理 – 由于预处理将直接影响到测年结果,所以我们欢迎您联系我们共同讨论预处理方法或要求我们在预处理之后(开始测试之前)与您联系。

珊瑚的预处理 – AMS测年在预处理后仅需要少至3mg的珊瑚样品。然而, 我们建议您寄送50-100 mg的干净样品。(基于质量控制措施,有时候需要重复分析确认结果,这对于客户是免费提供的)。大部分贝壳、珊瑚以及其他碳酸盐样品都会通过打磨把外部表层以及粘连的碳酸盐物质去掉,再经过酸蚀后会得到较纯净的碳酸盐,这一步骤大概会损失掉多达10-30%的样品重量,有时甚至更多,最终留下最合适的碳酸盐进行测年。

粉末状碳酸盐 – 请注意,暴露于大气中的二氧化碳 (CO2) 可能会影响到放射性碳年龄。事实证明粉末状碳酸盐由于具有非常大的表面积将会吸收大气中的二氧化碳。如果样品的年龄很老(大于20000年),长期暴露于空气中可能会因为某些未知因素使结果偏向于更现代。

当需要通过钻孔或研磨样品(尤其是那些被怀疑年龄非常老超过20000年)的特定区域获取碳酸盐,我们建议钻孔在惰性气体(像N2, Ar等)环境中进行,样品需要储存在非常小的试剂瓶, 并且立即寄送给我们。如果样品不是非常老(小于20000年),则不需要在惰性气体的环境中进行。然而, 粉末状碳酸盐仍然需要储存在小试剂瓶中以防止其暴露于空气中。粉末状碳酸盐不宜保存太长的时间。

报告 – 根据要求,测试结果可表示为常规放射性碳年龄,现代碳百分比,现代分数,Delta-14C (D14C)或 Δ14C。

贝壳是寄送到加速器质谱(AMS)实验室进行放射性碳测年的常见材料。很大一部分寄送到加速器质谱实验室进行碳14测年的贝壳材料都是软体动物贝壳。

对贝壳进行放射性碳测年不太容易,因为有许多因素导致结果的不确定。美国物理化学家Willard Libby是放射性碳测年技术的先驱,他认为贝壳是放射性碳测年效果最不好的材料。

贝壳可分为海洋类、河口类或河流类。AMS实验室分析员需要知道他们正在分析的贝壳类型,以确定可能存在的污染物以及去除污染物的方法。

贝类生物的贝壳生长所需的碳是从生物圈中获得的。科学研究表明,贝类动物从海洋或陆地植物中吸收有机碳,从海水重碳酸盐、大气二氧化碳或淡水重碳酸盐中吸收无机碳。

贝壳由碳酸钙晶体沉积,形成有机基体。有机基体是一种称为贝壳硬朊的蛋白质。这种蛋白质仅构成贝壳的很小一部分,因此放射性碳测年过程中所需要的样品是无机的部分。

虽然碳酸盐是无机质,但是由于它的形成需要从生物圈中吸收碳14,因此仍然可以进行测年。碳酸盐在贝壳中常以矿物文石的形式存在,尽管在有些贝壳中是是文石和方解石的混合,而而其他贝壳,如牡蛎壳,则主要是方解石。

使用贝壳的碳酸盐成分会产生一些问题,因为该物质易于溶解,且与其环境可进行同位素或化学成分的交换。当贝壳与它周围土壤中的酸交换碳时,贝壳的碳14比率会发生改变,而放射性碳年龄也会变化。这种碳交换通常会影响贝壳的外层。

另一方面,重结晶甚至可以影响贝壳的内层。这种现象伴随着文石向方解石的转化,会改变碳14的比率。贝壳与近现代方解石交换碳的时候,通常会发生再结晶现象。

有两种碳库效应和贝壳的放射性碳测年有关 — 海洋效应和硬水效应。由于这些效应的存在,必须对贝壳的放射性碳测年结果进行年龄补偿评估。

海洋效应是海洋地表水和深层水缓慢混合的结果。大气层和生物圈之间通过二氧化碳的快速碳交换与大气和海洋之间的碳交换并不完全一样。

大气和地表水之间实现二氧化碳的平衡相对较快。然而,地表水与深层水的碳交换速度却非常缓慢,以至于从地表水吸入的二氧化碳的碳14含量和从深水释放出的二氧化碳的碳14含量可能处于放射性碳衰变的不同阶段。研究表明,碳14在大气中的停留时间为6年到10年不等,而碳14在海洋的停留时间则可能长达几千年。

上升流是另外一种可以稀释地表水的放射性碳含量的现象。在世界某些地区,特别是赤道地区,深层水向上移动。这种现象通常由信风导致,具有纬度依赖性。海岸线形状、当地的气候和风向,以及海洋底部的地形也是影响上升流形成的因素。深水的缓慢混合以及上涌意味着大洋表层水的放射性碳年龄与大气(中的放射性碳年龄)有明显的相关性。

淡水贝壳可能不会受到海洋效应的影响,但它们很容易受到硬水效应的影响,硬水效应是远古碳酸钙溶解产生的钙离子现象。虽然硬水效应的大小与钙离子的数量无直接关系,但是钙离子的存在与碳14的损耗正好一致。造成样品看起来更古老的原因通常是由于渗入了溶于淡水资源的古老碳酸钙,例如湖泊或河流带入石灰石或泥灰等。有时候会测试同一区域存活着的贝壳样品的年龄来显示的结果为现代还是更老。这种偏差根据不同的因素可以有几十年到几百年的误差。

硬水效应也会影响沉积在有富含碳酸盐的淡水注入的入海口的海洋类贝壳。如果有机体一直生活在碳酸盐丰富的地区(例如白垩地),则蜗牛壳等陆地贝壳也会受到硬水效应的影响。

加速器质谱实验室的分析员必须了解可能影响任何特定贝壳类样品的碳库效应,这样他们就可以知道需要的年龄补偿。加速器质谱实验室通过假设放射性碳含量一直没有变化,以及通过测定在20世纪50年代和60年代的核武器试验之前从同一地点收集到的同一种类的已知年龄的贝壳来量化海洋和硬水效应。

Delta±R值仅适用于海洋碳酸盐样品。

根据海洋碳酸盐的年龄,所有的海洋碳酸盐样品会自动做200-500年的校正(如全球海洋碳库校正)。该自动校正表示放射性碳年龄会比实际显得更年轻,这是由于大气中现代二氧化碳与海洋中的二氧化碳保持平衡需要200-500年。

Delta±R值校正用于已通过全球海洋碳库校正过的样品。该值由客户提供,我们会在已校正的年龄基础上再进行加减(这根据具体的Delta R值是正还是负)。备注:一个负数的Delta-R 将使测年的年龄变老(通常认为淡水会稀释全球海洋碳库的平均值)。

您可点击此处查看放射性碳年龄为1000 +/-30 BP的报告有没有进行Delta±R校正的区别。

将样品提交给加速器质谱实验室进行碳14测年前需考虑的因素之一是有机体吸收碳时的当地环境。 加速器质谱实验室分析员必须知道贝壳类样品可能接触到的污染物种类。

任何接触后可以改变贝壳类样品的碳14含量的含碳物质都是污染物。这意味着,碳酸钙、土壤腐殖物质以及土壤二氧化碳都是潜在的污染物。进行放射性碳测年的贝壳类样品的最常见污染物是那些由同位素交换和重结晶造成的。

加速器质谱实验室在进行碳14测年之前需进行预处理,以去除所有可能会导致结果不准确的污染物。

或者用酸蚀、碱溶液中超声波处理或者不做预处理。

如果样品量足够,实验室通常会酸蚀一半的贝壳外部以去除任何潜在的次生碳酸盐。当选择您的样品时您需要考虑这点。通常,寄送更多的样品量就更有机会得到更好的测试结果。

贝壳在碳测年之前进行的物理预处理不使用任何化学品也不减少样品量,去除贝壳的所有可见污染物。

用牙钻和砂纸去除贝壳的外层,隔离出用于加速器质谱放射性碳测年的分析物文石。重结晶的方解石,即污染物,是白色的白垩质,容易用钻去除。

加速器质谱实验室分析员在研钵和杵中粉碎贝壳类样品,以增加进行预处理之前的表面面积。

加速器质谱实验室采用的化学预处理用稀酸,通常是盐酸(HCl),清洗贝壳,去除贝壳的外层部分和方解石成分。

对于非常小的样品或微量样品,我们通常只能进行轻微的酸蚀甚至不做酸蚀处理。假如样品存在附着物或者腔洞,可能需要用到超声波处理。