鉀氬定年法

謝艾倫

鉀氬定年法（Potassium-argon Dating）

鉀在一般岩石及礦物中是很常見的元素，在地殼中含量豐富，重量約佔2.8%。它有兩個主要的同位素鉀—39和鉀—40 ，但只有鉀—40是具有放射性的。 鉀—40中有89%會衰變成鈣—40，其餘則會衰變成氬—40。由於鈣是常見元素無法做估測，因此只有氬—40一方面屬稀有，二方面火成岩形成時由於高溫熔融，原有的氬—40不可能保存下來而會重新累積，因此可以用來斷代，半衰期為13億年。實驗者將岩石熔化，分析計算鉀—40及氬—40的含量，帶入公式即可求出岩石的年齡。由於鉀—40的半衰期長，一般多用於10萬年以上的岩石測年，尤其適合更新世早、中期之年代測定。

1930年代末期，C. F. V. Weizsaoker即開始研究大氣中過量的氬—40，發現是由鉀—40捕獲電子衰變而成，應可用來斷代。這個理論雖然出現的早，但一直到1950年代才被認為是可靠的測年法，在W. Gentner等人的改良下，成為地質學十分有用的測年法，至於應用到考古學，則是1960年代以後的事。 考古學上第一次使用鉀氬法測年是在東非的奧都威峽谷（Olduvai Gorge），這裡以奧都威文化（Olduvai Culture）著稱於世，是古人類學非常重要的一環。英國考古學家L. S. Leakey在此研究多年，建立起舊石器時代早期的文化層序。由於奧都威峽谷純由火成岩堆積，考古遺址被夾在兩個地曾中間，形成一份火成岩三明治，很適合用鉀氬法測年，因此首次將這種技術引進考古學，學者在此區建立了200萬年的時間標尺，奧都威文化則距今約175萬年。

1、殷瑋璋編 1985《考古學田野工作手冊》，台北：明文
2、黃士強等 1979〈科學測年方法在考古學上的應用〉，《人類與文化》13：30-50
3、Colin Renfrew and Paul Bahn著，中國社會科學院考古研究所譯 2004《考古學：理論、方法與實踐》，北京：文物出版。

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2009-09-09