“泉城”济南素有“泉水甲天下”的美誉,辖区内分布着包括趵突泉、黑虎泉在内的640多处名泉,拥有大明湖等独特的历史文化资源。日前,山东省利用碳14技术测定济南泉水年龄,首次较为准确地推算出济南泉水的出露年代——“泉龄”为距今46000年至23500年左右。


碳14技术首次测出济南泉水年龄,距今46000年至23500年!


山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心依托山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队,联合国内顶尖地下水研究机构力量,瞄准国内外地下水污染修复治理前沿研究,通过开展监测、项目合作和集成攻关,在场地污染地下水应急处置与修复、济南泉水年代推定及保泉供水等方面取得重要突破。


根据济南泉水文化景观申遗的需要,山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心利用碳14技术,测定济南泉水出露年代为距今46000年至23500年左右。根据多年的地下水位动态监测资料,利用数学模型计算了在泉水喷涌水位在28.15米条件下。


“这是山东省第一次准确地推算出济南泉水的出露年代,进一步提升了济南泉水的历史价值和文化内涵。”该中心相关负责人说。


山东省地矿局八〇一队地质科技中心副主任李传磊介绍,该队自1958年成立以来,从事对济南泉水成因与动态变化特征开展系统的勘查监测与研究。


“我们从地层形成、构造运动、岩溶发育等方面分析了济南泉水出露的基础条件,并以砾岩胶结物实测年龄为依据结合古气候演化过程,系统总结梳理了济南泉水出露的大致年代,对促进泉水科学保护工作具有重要意义。”李传磊说。


下一步,山东省地下水环境保护与修复工程技术研究中心还将针对矿山污染地下水问题及监测预警研究,开展山东沿黄区域、济南泉水生态保护精准补源靶区等典型岩溶地下水调查研究,完成山东省岩溶地下水污染修复技术示范工程,进一步推进北方岩溶综合监测体系建设,实现全省地下水系统精细化探测与刻画关键技术研究由宏观控制向精细化控制与修复的转变,为全省地下水环境保护利用及水生态文明建设贡献地质力量。


什么是碳十四技术?


自然界存在3种碳的同位素,它们的重量比例是12:13:14,分别用碳-12、碳-13、碳-14来表示。前二者是稳定同位素,碳-14则有放射性,它会随着时间而发生衰变。碳14是在高空上层气流中,由宇宙射线同地球大气发生作用而产生的中子与大气中氮发生核反应产生的放射性碳素。


碳-14产生后同大气中的氧结合成14CO2分子,马上进入到大气中参加全球碳循环。14CO2从大气中溶解进入地球的水圈,同时也因光合作用和食物链而进入整个生物圈。大气圈、水圈和生物圈是碳的3个循环交换库。这三个交换库的碳总量不随时间变化,而且三个交换库之间的交换相当迅速,这样在循环交换库中碳-14的风度是空间均匀分布的。


碳14技术首次测出济南泉水年龄,距今46000年至23500年!


生物在存活期间,不断地从大气中获取这种放射性碳。并和三个交换库中的碳-14含量达成平衡。但是任何一种动物或植物一旦死亡,其与外界的碳-14交换将停止,这样体内碳-14将不会更新,而由于碳-14为放射性元素,发生衰变,从而使存留体内的这种放射性碳不断减少。碳-14的半衰期约为5730年,即大约在5730年间,它的含量可以衰减一半。这样通过测量各类含碳生物现在所包含的碳-14含量,并与它原始的碳-14水平相比(即三个交换库平均碳-14含量),就可以推算出这些生物的死亡年代,进而可以推断与它们共存的遗存(诸如建筑遗址、墓葬或其它遗物)距今已有多少年了。


碳十四测年技术是第二次世界大战之后不久,由芝加哥大学的利比(W.Libby,1908-1980)创造发明的。利比早年在美国著名的贝克莱实验室从事开创性的放射性研究工作,经过长期的研究和实验,他终于成功地创建了碳十四年代测定技术,并用其测量了古埃及法老的棺木,结果和文献记载的这些法老的年代十分吻合。此外,碳十四测年技术逐渐为考古学界、地质学界所接受,从而成为确定旧石器晚期以来历史年代的有力工具。为此,利比荣获1960年诺贝尔化学奖。


1949年3月,当《科学》杂志第一次公布了利用放射性碳素测定的年代数值时,立即引起世界范围内考古学界与地质学界的瞩目。人们在对这项重大科学发明深感惊异的同时,也向它的创始人利比教授投去了崇敬和由衷感激的目光。


不过,碳十四测年技术并不是绝对的,它也存在着自身难以克服的局限性。这个局限性主要表现在它所测定的年代并不精密,一般都会存在一定的误差。这种误差的出现,一方面和标本的时代有关,年代越远,误差也就越大。另一方面也和地域差别有关,因为地球上的碳分布并不是绝对平衡的,从而使不同地区年代数据的可比性发生差异。再就是与标本的纯粹程度有关。如果标本受到污染,哪怕是草根的残丝、细菌的粒点等,都要影响到碳十四测年的准确度。


尽管存在着这样那样的问题,但是碳-14测定年代技术已成为各有关学科研究最近数万年内自然和历史现象的一种不可缺少的工具。


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