絶対年代測定

絶対年代測定は、考古学や地質学において、特定の年代に基づいて年代を決定するプロセスです。一部の科学者は、"絶対"という言葉の使用が不当な正確さの確実性を暗示するため、年代測定法や暦年代測定法という用語を好みます。 ^{[1] [2]}絶対年代測定は、出来事間の年齢を測定せずに出来事を順序付ける 相対年代測定 とは対照的に、数値による年代または範囲を提供します。

考古学では、絶対年代測定は通常、遺物、建物、または人間によって改変されたその他のアイテムの材料の物理的、化学的、および生命特性、および年代がわかっている材料（コインや歴史的記録など）との歴史的な関連性に基づいています。たとえば、発掘調査で見つかったコインには製造日が書かれていたり、コインとその使用時期を説明する書面による記録があったりして、その遺跡を特定の暦年と関連付けることができます。絶対年代測定法には、木材や骨の放射性炭素年代測定、カリウム-アルゴン年代測定、および施釉陶器の熱ルミネッセンス年代測定などのトラップ電荷年代測定法があります。^[3]

歴史地質学では、絶対年代測定の主な方法は、岩石や鉱物に閉じ込められた元素の放射性崩壊を利用するもので、これには若い有機物からの同位体システム（放射性炭素年代測定）も含まれます。¹⁴
C ) から、地球上で最も古い岩石の絶対年代を決定できる ウラン鉛年代測定法などのシステムまで、さまざまなシステムが登場しています。

放射年代測定は、放射性同位体が放射性同位体娘同位体に崩壊する既知の一定速度に基づいています。鉱物やその他の物質に含まれる原子の種類やおおよその年代により、特定の同位体がさまざまな用途に適しています。たとえば、炭素 14 などの半減期が数千年の同位体に基づく技術は、数十億年単位の年代を持つ物質の年代測定には使用できません。これは、放射性原子とその崩壊した娘同位体の検出可能量が機器の不確かさの範囲内で測定するには少なすぎるためです。

最も広く使用され、よく知られている絶対年代測定法の 1 つは、有機遺物の年代測定に使用される炭素 14 (または放射性炭素) 年代測定です。これは放射性崩壊に基づく放射測定法です。地球の大気圏に入る宇宙放射線によって炭素 14 が生成され、植物は二酸化炭素を固定する際に炭素 14 を取り込み、動物が植物を食べたり、捕食動物が他の動物を食べたりすると、炭素 14 は食物連鎖の上位に移動します。死によって、炭素 14 の取り込みは停止します。

炭素 14 の半分が窒素に崩壊するには 5,730 年かかります。これが炭素 14 の半減期です。さらに 5,730 年後には、元の炭素 14 の 4 分の 1 しか残っていません。さらに 5,730 年後には、8 分の 1 しか残っていません。

有機物中の炭素14を測定することにより、科学者は遺物や生態学的遺物中の有機物の死の日付を特定することができます。

炭素 14 の半減期は 5,730 年と比較的短いため、年代測定の信頼性は約 60,000 年までに限られます。この技術では、考古学的な遺跡の年代を歴史的記録よりも正確に特定できないことがよくありますが、年輪年代測定などの他の年代測定技術と較正すると、正確な年代を推定するのに非常に効果的です。

考古学的な遺跡から採取した炭素 14 年代測定に関するもう 1 つの問題は、「古木」問題として知られています。特に乾燥した砂漠気候では、枯れ木などの有機物は、人々が薪や建築材料として使用するまで何百年も自然のままの状態のままであり、その後考古学的な記録の一部となる可能性があります。したがって、特定の木の年代測定は、必ずしも火が燃えた時期や建物が建てられた時期を示すものではありません。

このため、多くの考古学者は、放射性炭素年代測定に寿命の短い植物のサンプルを使用することを好みます。非常に小さなサンプルから年代測定を可能にする加速器質量分析法(AMS) による年代測定の開発は、この点で非常に役立っています。

より古い時代については、他の放射年代測定法も利用できます。最も広く使用されている方法の 1 つは、カリウム-アルゴン年代測定(K-Ar 年代測定) です。 カリウム 40はカリウムの放射性同位体で、崩壊するとアルゴン 40 になります。カリウム 40 の半減期は 13 億年で、炭素 14 の半減期よりはるかに長いため、はるかに古いサンプルの年代測定が可能です。カリウムは岩石や鉱物によく含まれているため、地質年代学や考古学の関心のある多くのサンプルの年代測定が可能です。

希ガスであるアルゴンは、放射性崩壊によってその場で生成された場合を除いて、このようなサンプルには通常組み込まれません。測定された日付は、閉じ込められたアルゴンが格子から逃げることができる閉鎖温度を超えて物体が最後に加熱された時間を示します。K-Ar 年代測定は、地磁気極性時間スケールを較正するために使用されました。

熱ルミネセンス検査では、アイテムが最後に加熱された時期も調べられます。この技術は、すべての物体が環境からの放射線を吸収するという原理に基づいています。このプロセスにより、アイテム内に閉じ込められた鉱物内の電子が解放されます。

物体を 500 度以上に加熱すると、閉じ込められていた電子が解放され、光が発生します。この光を測定すれば、物体が最後に加熱された時刻を特定できます。

放射線レベルは、時間が経っても一定ではありません。レベルが変動すると結果が歪む可能性があります。たとえば、アイテムが放射線量の高い時代を何回も経た場合、熱ルミネセンスはアイテムの日付を古いものとして表示します。また、多くの要因によってテスト前にサンプルが劣化する可能性があり、サンプルを熱や直射日光にさらすと、電子の一部が散逸し、アイテムの日付が新しいものとして表示されることがあります。

これらの要因やその他の要因により、熱ルミネッセンスの精度は最大でも約 15% です。熱ルミネッセンスだけで遺跡の年代を正確に特定することはできません。ただし、アイテムの古さを確認するために使用できます。

光刺激ルミネセンス (OSL) 年代測定は、堆積物が最後に光にさらされた時間を制限します。堆積物が輸送される間、太陽光にさらされるとルミネセンス信号は「ゼロ」になります。埋没すると、堆積物は自然環境放射線によって鉱物粒子が徐々にイオン化されるため、ルミネセンス信号を蓄積します。

暗い状況下で慎重にサンプルを採取すると、実験室で堆積物を人工光にさらすことができ、OSL 信号が放出されます。放出された発光量を使用して、堆積物が堆積後に受けた等価線量 (De) を計算します。この等価線量は、線量率 (Dr) と組み合わせて年代を計算するために使用できます。

年輪年代学または年輪年代測定法は、年輪（成長輪とも呼ばれる）のパターンの分析に基づいて年代を算定する科学的手法です。年輪年代学では、多くの種類の木材において、年輪が形成された時期を正確な暦年まで算定できます。

年輪年代学には、過去の生態系の特定の側面（最も顕著なのは気候）を決定するために使用される古生態学、古い建物などの年代を特定するために使用される考古学、および放射性炭素年代測定（以下を参照）の 3 つの主な応用分野があります。

世界のいくつかの地域では、数千年前、あるいは数千年前まで遡って木材の年代を測定することが可能です。現在、完全に固定された年代測定法で測定できる最長期間は、現在から11,000年強です。^[4]

アミノ酸年代測定法は、古生物学、考古学、法医学、化石形成学、堆積地質学などの分野で標本の年代を推定するために使用される年代測定法^{[5] [6] [7] [ 8] [9]です。この技術は、}アミノ酸分子の変化を、それらが形成されてからの経過時間と関連付けます。すべての生物組織にはアミノ酸が含まれています。グリシン(最も単純なもの)を除くすべてのアミノ酸は、不斉炭素原子を持ち、光学的に活性です。これは、アミノ酸が互いに鏡像である 2 つの異なる構成 (「D」または「L」) を持つことができることを意味します。

いくつかの重要な例外を除き、生物はすべてのアミノ酸を「L」構成で保持します。生物が死ぬと、アミノ酸の構成の制御が停止し、DとLの比率は0に近い値から1に近い平衡値に向かって変化します。このプロセスはラセミ化と呼ばれます。したがって、サンプル中のDとLの比率を測定すると、標本がどれくらい前に死亡したかを推定できます。^[10]

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ウィキブック歴史地質学には、絶対年代測定の概念に関するページがあります。

ウィキブック歴史地質学には、 「絶対年代測定：概要」というトピックに関するページがあります。