年代測定法

第二部－２－　地球の科学

第13章　年代測定法（２）

目次
１．	時（とき）を刻むもの（２）
	ｄ．放射性同位元素の崩壊
	e．分子時計
	用語と補足説明
	このページの参考になるサイト

　化石などを使って地層の新旧を決めることはできても、その地層や岩石がいったい何年前のものだったのかということをどうやって調べたらいいのだろう。自然界には規則正しいリズムを持った現象があり、それが地層や岩石中に残されていれば、それを利用して年代を求めることができる。

１．時（とき）を刻むもの（２）

ｄ．放射性同位元素の崩壊

　放射性同位元素は、α（アルファ）線、β（ベータ）線、γ（ガンマ）線などの放射線を放射して別な元素に変わっていく。例えば、²³⁸Ｕ（ウラン238）は途中経過はいろいろあるが、最終的には²⁰⁶Ｐｂ（鉛206）になっていく。このときの²³⁸Ｕを親元素といい、親元素が壊変（崩壊）してできた²³⁶Ｐｂを娘元素という。

　親元素の数が半分になるまでの時間は一定であり、それを半減期という。²³⁸Ｕの半減期は44.68億年であり、この長さはいかなる熱や圧力によっても変えることはできない。だからこうした放射性同位元素の壊変（崩壊）は、きわめて正確に時を刻んでいるということになる。数式は下を参照。

年代測定に使われる放射性同位元素の半減期

放射性同位元素（親元素と娘元素）の例	半減期（元素111の新知識、桜井弘、講談社ブルーバックス、1997年）
²³⁸Ｕ（ウラン235）　→　²⁰⁶Ｐｂ（鉛206）	44.68億年
²³⁵Ｕ（ウラン235）　→　²⁰⁷Ｐｂ（鉛207）	7.037億年
⁴⁰Ｋ（カリウム40）　→　⁴⁰Ａｒ（アルゴン40）	12.5億年
¹⁴Ｃ（炭素14）　→　¹⁴Ｎ（窒素14）	5730年

　だが問題は、測定できるのは現在の親元素の量、あるいは娘元素の量でしかないことである。この現在の量をもとに、過去にさかのぼることはできるが、最初にあった親元素の量、あるいは娘元素の量がわからないと、その最初の時（つまり年代測定）ができない。最初にあった量を初期値という。放射性同位元素を使った年代測定のポイントは、いかにしてこの初期値を推定するのか、あるいは初期値を推定しないですませるのかにある。

　このように初期値がわかれば、放射性同位元素を利用して絶対年代を求めることができる。ただし、こうした方法で求めた年代の誤差は大きく、時間の分解能（新旧の決定精度）では化石を使った方法よりも劣ることがある。そこで絶対年代という言葉を使わずに、放射年代という人もいる。

　もうひとつ、放射性同位元素を使って年代測定をするときは、その放射性同位元素の半減期に注意する必要がある。理想的には放射性同位元素の半減期が、測定しようとする時間の長さ程度であることが望ましい。半減期が長すぎると親元素はほとんど減らない（娘元素はほとんど増えない）、逆に短すぎると親元素はほとんどなくなってしまう（娘元素があっという間に現在の値近くになってしまう）からである。このような観点から上の放射性同位元素の半減期の表を見ると、数十万年から数億年程度の長さを測る適当な元素が見あたらないことがわかる。