放射性钙测年
研究背景
Ca是一种主量元素，广泛分布在岩石圈、水圈以及生物圈中。 放射性同位素41Ca的半衰期达(99.4±1.5) kyr [ 1 ]， 是一种就地宇宙成因核素，主要通过地表以下数米深度内宇宙射线产生的低能中子被 40Ca捕获而形成（40Ca (n,γ) 41Ca）。 41Ca的同位素丰度(41Ca/Ca)极低，一般在10-18-10-15的量级， 自2023年以来可用ATTA方法进行分析 [ 2, 3, 4 ]。
41Ca被视作中晚更新世阶段理想的定年示踪剂 [ 5 ]，覆盖年代范围约50 – 500 ka，是14C测年无法达到的。 41Ca定年的应用场景非常广泛。埋藏测年法适用于生物标本：这类标本在存活时与环境发生钙交换，死亡后被埋藏于水体底部或洞穴内。 暴露测年法适用于因地质事件（如地震、火山喷发、水面降低或冰川退缩）而出露地表的岩石。通过检测41Ca，将促进古气候，古环境以及古人类学的研究。
图1. 海洋中的41Ca。
图2. 41Ca的定年范围。
样品量
原子阱痕量分析所需样品形式为金属钙，单次测量耗费约0.1 g金属钙。 我们已建立从海水、有孔虫、珊瑚、岩石、骨骼、黄土等多种环境样品中提取金属钙的方法。 表1列出了部分典型样品所需的样品量。
表1. 典型样品的样品需求量
| Sample | Typical sample size | |
|---|---|---|
| Hydrosphere | Seawater | 0.3 L |
| Foraminifera | 0.4 g | |
| Coral | 0.4 g | |
| Lithosphere | Granite | 20 g |
| Limestone | 0.3 g | |
| Loess | 3 g | |
| Biosphere | Bone (or fossil) | 0.3 g |
应用例子
41Ca在地球与环境科学等领域有着重要的应用。通过测量41Ca可以开展以下的研究：