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210Pb测年法基本概念1、干容重指1立方厘米湿物质在110℃干燥后的质量。2、活度是单位时间内放射性元素衰变的次数。3、比活度（specificacticity）也称为比放射性，指放射源的放射性活度与其质量之比，即单位质量(通常用重量表示)产品中所含某种核素的放射性活度。其符号为C，单位是贝可/克(Bq/g)。容易理解的说法：比活度指单位质量产品在单位时间内放射性元素衰变次数。4、沉积物堆积速率（S）表征的是单位面积上每年堆积沉积物的质量，是一个净沉积通量的概念。但是，沉积物的堆积反映在几何空间的变化，因而可用沉积物每年堆积厚度（cm/a）来表达。为区别于物质量，我们把沉积物每年堆积厚度（cm/a）称为沉积作用速率，以P代表。5、沉积通量前言自从Goldberg于1963年建立了210Pb测年法以后，这一方法便被广泛用于确定冰雪、湖泊和近海沉积物的沉积速率。Baskaran和Iliffe（1993）用这一方法方测定了近100a的蛾管210Pb年龄，开辟了210Pb测年法在洞穴碳酸盐中的应用。210Pb法不仅作为一种成熟的测年方法用来测定小于100a的年轻沉积物的年龄，同时也是研究河口、海岸的沉积物堆积和迁移机制，以及环境污染的有效工具。适用于210Pb法的条件是沉积物的粒度细（粘土和粉砂＞40%）、岩性变化不大、沉积速率不太小（一般应＞1毫米/年）、混合层的厚度不太大（＜15厘米）等。相反沉积物粗、地层复杂、沉积太慢、混合太深等都是不适于210Pb测年的。（赵一阳）210Pb法测定沉积速率的基本原理（夏明）210Pb是238U衰变系列的中间产物，222Rn的子体,衰变方式如下：222Rn是惰性气体，从地球表面的土壤和岩石中进人大气圈，平均扩散速度为42原子/厘米2·秒。在大气圈中的222Rn以它固有的半衰期衰变成具有较短半衰期的子体,并很快形成了RaD（210Pb），210Pb的半衰期相对较长（22.3a）,又继续衰变：210Pb随着大气沉降物又返回地球表面，沉落在雪、冰的表层,沉落在海水、河水、湖水与空气交界面上。之后，与水体中溶解222Rn衰变形成的210Pb一起,吸附在微小颗粒的悬5.0d22.3a38d)(PbPoBiPb206210210210稳定浮物上，逐渐沉积在底部,构成了210Pb过剩。另一方面沉积物本身同样含有铀系子体226Ra衰变形成的210Pb,并且处于与母体平衡状态。这样，210Pb过剩可以从测试的210Pb总强度（dpm/克）减去沉积物中226Ra衰变形成的210Pb：210210226exHePbPbRa总（单位为dpm/克）WORD文档210Pb（半衰期22.3a）是由气体放射性核素222Rn（半衰期3.8d）衰变而来的。在地球表层的岩石圈和水圈中的238U衰变系列中包括222Rn。当气体222Rn脱离岩石圈和水圈中而进入大气圈后（222Rn逃逸到大气的速率为42个原子·分钟-1·平方厘米-1），由它衰变而成的子体210Pb便存在于大气圈中。210Pb在大气圈中滞留的时间很短，大约在10d左右，被雨水和冰雪载带下来。这部分210Pb或者被保存在原始冰雪中，或者从水体中转移到沉积物中，称为过剩210Pb。过剩210Pb与母体222Rn分离后自行衰变，经过5个半衰期（约110a）后，过剩210Pb所剩无几。样品中的另一部分210Pb来自样品物质本身含有的238U衰变系列，称为支持210Pb。支持210Pb在样品物质中与其长半衰期母体226Ra（半衰期为1620a）处于放射平衡，因为其间的放射性核素最长的半衰期也只有3.8d（222Rn）。因此，当样品的年龄大于100a时，样品物质中只含支持210Pb。由于支持支持210Pb总是与226Ra处于平衡以及226Ra放射性强度相对恒定，其放射性强度在近千年的沉积序列中变化很小。210Pb测年法的分析方法测量210Pb的方法有三种：①用β谱仪测量210Pb的子体210Bi，能量为1.2MeV；②用α谱仪测量210Pb的子体210Po，能量为5.3MeV；③用低本底γ谱仪测量210Pb，能量为46.5MeV。一般选用②。利用210Pbex计年的模式有3种：（万国江）①稳定输入通量一稳定沉积物堆积速率（CRS）模式CRS模式适用于210Pbex输人通量和沉积物堆积速率都稳定的条件。②常量初始浓度（CIC）模式，也称常量活度（CA）模式CIC模式适合于含侵蚀来源的210Pbex的水环境系统。③恒定补给速率（CRS）模式，也称恒定通量（CF）模式CF模式适合于210Pbex输人通量保持恒定，而沉积物堆积速率可能随时间变化的条件，来计算沉积物平均堆积速率。210Pb剖面反映出三个区：①表层混合区，其深度可达6厘米左右（具体情况可有不同），该区系生物活动、波浪和潮流等因素综合作用的结果。②衰减区，分布在6-38厘米间，本区的210Pb（过剩）放射性强度随深度增加而呈指数衰减。③本底区，表明210Pb（过剩）已衰变为零，本区的210Pb是由放射性226Ra产生的，它是一个常数。此研究中，210Pb测年法可采用两种方法（具体待定）①CA模式（获得沉积物柱样的平均沉积速率S和每层样品的沉积年龄t）(程致远)假定沉积物表层（Z=0）的放射性比度（2100exPb）恒定，则某一深度（Z）的放射性比度（210exPb）为：210exPb=2100exPbte（1）式中，λ为210Pb的衰变常数（λ=0.0311a-1），t为此深度（Z）的年龄（a）。若沉积速率（S）在所研究的时间范围内恒定不变，则任何深度的样品的年龄可用下式求得：t=1ln2100210exexPbPb（2）t=ZS（2）式的应用有一定的局限性：①需知沉积顶面的年龄；②210Pbexº应为一个常数。除冰雪沉积物外，海相和湖相沉积物的沉积表层常常受到扰动和剥蚀，对210Pbexº的确定造成了困难。因此，210Pb法通常用来测定沉积速率，只有在理想情况下用式（2）计算绝对年龄。如果沉积速率（S）是一个常数，那么它可以表示为S=Z/t，cm·a-1。这样，我们可以将式（1）写为：ln210exPb=ln2100exPb-ZS（3）从式（3）可以看出，如果我们测得不同深度样品的210Pbex值，将210Pbex对深度（h）作图，所得直线的斜率为—/S，截距为210Pbexº。这样，即使不知道沉积表面的年龄和210PbAº，我们也能求得沉积速率。当测量210Pb随样品深度呈指数减弱时，则表明样品存在过剩210Pb，年龄小于100a。实际操作中，可以得到210Pbex与深度（Z）的关系曲线，以Z作y轴，ln210Pbex作x轴作图，得到一条直线y=ax+b，与（3）对比，可得平均沉积速率S=a。沉积物表层（Z=0）的放射性比度210Pbexº=exp(b/a)。举例：若有一根沉积柱，30cm以上的沉积速率S1=0.84cm/a，30-50cm之间的S2=2.7cm/a，那么在定年的时候，需要先定出30cm处的年份，假设为1972年。30cm以上的年份可以通过t=Z/S1来确定；而求30-50cm之间的年份，假设求40cm处的年份，需要用40-30=10cm，同时利用t=Z/S2，10÷2.7=3.7a≈4a，则40cm处的年份为1972a+4a=1976a。②CA模式（获得沉积物柱样的平均沉积速率S）+CF模式（计算获得每层样品的沉积年龄t）（程致远）依据：参照林瑞芬（1998）的方法，本文采用CA模式获得沉积物柱样的平均沉积速率，并以CF模式计算获得每层样品的沉积年龄。（刘国卿，2005）采用CA模式获得沉积物柱样的平均沉积速率的方法同上。以CF模式计算获得每层样品的沉积年龄：McCall等（1985）提出了另一种计算年龄模式，即稳恒放射性通量模式（简称CF模式）。此模式可以定量地反映实际沉积通量随时间变化的情况，且得到较合理的年龄值。CF模式假定某一地区210Pbex的放射性通量保持恒定，沉积物的沉积速率随时间的变化而改变。CF模式年龄的计算公式为：1ln(1)t（4）其中式中21021000()()ZexexPbZdZPbZdZ（程致远）。另一表述：（刘国卿）21021000()()ZexexPbgdgPbgdg，dg是每层样品的沉积通量（g·cm-2·yr-1）。关键是不知道如何求。实际应用中，在ln210Pbex对深度的分布图上，如果数据点呈线性分布时，表明沉积速率稳定而不随时间变化，适于用普通的CA模式处理结果。如果在实验误差范围内数据点呈非线性分布时，表明沉积速率随时间变化，则应用CF模式处理结果。处理时应先对数据点进行非线性（曲线）拟合，计算出沉积柱样总放射性比度2100exPb和某一深度Z以上的放射性比度2100ZexPb，然后根据（4）计算出此深度的年龄。