大理人视界中贝壳的电子自旋共振年龄。
(1.中国地震局地质研究所。国土资源部海洋地质研究所。中国科学院古脊椎动物与古人类研究所)
大理人是早期智人的一个古老类型，在人类起源研究中具有重要意义。用电子自旋共振(ESR)测年技术直接测定了大理人所在层位的三个贝壳样品的年龄。同时，对铀系年龄进行了分析。根据贝壳的ESR测年结果，大理人可能比现在年长250ka。
大理人；贝壳；电子自旋共振；年代测定
1简介
1978年春，陕西省水利电力局刘顺堂同志在其家乡陕西省大荔县解放村东的天水沟(东经109° 44 '，北纬34° 52 ')发现了一个较为完整的人类头骨化石，属于早期智人的一个较老类型，大荔人代表了一个新的亚种——智人。由于世界上发现的早期智人完整头骨很少，大理人的发现不仅填补了中国古人类发展史上的一项空白，而且在人类起源的研究上也具有重大意义。
从地貌上看，大理人化石遗址位于洛河左岸合阳黄土高原段家梁，这里有两级黄土高原。第二个地台由洛河第三级阶地及其上覆的黄土-古土壤序列组成。S2、L2、S1和L1发育在上覆黄土-古土壤序列中。大理人化石出露于S2以下约8m的河流砾石层中，即大理7806A考古遗址的第三层。该层为杂色砾石层，砾石成分复杂，研磨程度高。主要由直径约0.5cm的砾石、带透镜体的细砂组成，埋藏有贝壳和骨骼化石。这一层有80厘米厚。
由于大理人所处时代和测年样本材料的限制，对大理人的年代学研究很少。根据牛牙齿和骨骼化石的铀系年龄，陈铁梅等人认为大理人化石和动物化石产出的层位年龄为654.38+0.8万~ 23万a；钟对大理人所在的剖面进行了热释光测年和孢粉分析。根据热释光年龄，大理人的年龄不超过30万年。但他们也指出，整个剖面上的地层序列、年代数据序列和孢粉序列并不完全一致。迄今为止，大理人的年代学研究水平显然与大理人在古人类学中的重要地位不相称。本文用电子自旋共振(ESR)测年技术重新确定了大理人的年龄。
2测年样品的处理和测试
样品贝壳采自大理7806A考古遗址第三层，主要为环纹丽蚌、古螺和丽蚌。贻贝属的物种一般生活在冬季不干涸的深水中，水质清澈透明的河流或溪流中，底部坚硬，上层沉积物薄，下方为沙底。
用于定年的贝壳是三个大蚌(Lamprotula antiqua Odtiqua Odhner)，三个贝壳分别命名为Dali-1、Dali-2和Dali-3。其中，壳体最厚的外侧约为18mm，内外侧去除5 ~ 6 mm以去除外A和β的影响，中间样品用于测年。经薄片显微镜观察，贝壳仍由文石矿物组成，未转化为方解石。
将贝壳中部的样品轻轻粉碎、研磨、过筛，得到150 ~ 200μ m的组分..每个样本分为8 ~ 9个小样本。每个样品200毫克。除一个样品用于测量自然积累的ESR信号强度外，其余样品均用人工放射源(60Co，γ源)辐照。照射剂量分别为200、400、700、1000、1300、1600和2000Gy。
三个样品的第1次测量在中国计量科学研究院完成，样品Dali-2在国土资源部海洋地质研究所进行比对测试。表1中的号码是Dali-2a。测试条件为:调制幅度0.1mT，微波功率2mW，时间转换常数81.92ms，转换时间51.12s，放大倍数5×105。测得的信号是g=2.0010。
表1贝壳样品ESR测年结果及分析数据表1贝壳ESR结果及数据。
3老化结果的可靠性
3.1壳层ESR测年现状
Ikeya等人..，首先将ESR技术应用于贝壳定年，随后，许多研究者做了更深入和广泛的研究，有许多成功的例子。但由于贝壳中的铀处于开放体系，文石转化为方解石，所以贝壳ESR年龄的可靠性相对较差(图1)。
文石类软体动物贝壳的ESR信号谱比较复杂，有五个峰。g分别=2.0058，2.0032，2.0020，2.0012和1.9976。因为不同的ESR信号峰具有不同的热稳定性和寿命，所以有时通过为同一样品选择不同的峰可以获得不同的当量剂量(ED)值。因此，不同的学者对高峰有不同的选择。目前大部分壳牌ESR测量员使用的是2.0010峰，热稳定性相对较高，使用寿命长，相当于珊瑚文石ESR的C峰，获得了很多大于500ka的年龄(图2)。
除了上述影响年龄可靠性的因素外，还有样品本身放射性元素中A粒子相对于β的效率，即一个有效系数的估计等许多方面。
3.2本文样品ESR年龄可靠性评价
这三个壳显示出g=2.0010的优异峰，并且该信号峰用于当量剂量计算。没有其他信号的等效剂量计算。γ源照射后，样品在1测量前放置3周，第二次测量在1测量后30天。第二次测量的ED值在误差范围内是一致的，因此可以认为在测量之前已经去除了由辐照引起的不稳定信号。但是ED值的误差比较大。
图65438用ESR谱仪记录的Dali-2a贝壳文石的+0 ESR信号曲线图65438用ESR谱仪记录的Dali-2a样品贝壳的+0 ESR谱。
曲线1、2、3、4、5、6、7和8分别是2000、1600、1300、1000、700、400、200和0 Gy 600 GO照射样品的ESR信号曲线。
曲线2，3.4，5，6.7和8是天然plus的ESR谱
2000、1600、1300、1000、700、400、200和0Gy60Co辐照
图2 Dali-3样品的ESR信号生长曲线和当量剂量(ED)值。
探测信号为g=2.0010，这是贝壳ESR测年中的一个常见峰，其寿命比贝壳的估计年龄长得多。
虽然表1中没有给出年剂量的测量误差。但是，年剂量可能存在一定的确定性和误差。中国科学院高能物理研究所利用中子活化分析技术测定了炮弹的放射性元素含量。环境沉积物中铀和钍的含量用A厚源计数法测定，钾用火焰光度计技术测定。a有效系数为0.01。考虑到已经去除了5 ~ 6 mm的外层，因此没有估计外部A和β的贡献。因此，样品的年剂量由样品本身(内部)放射性元素产生的A、β、γ，周围沉积物中放射性元素和宇宙射线产生的γ(150 mgy/ka)提供，沉积物含水量为13%。最后根据Aitken提供的相关参数计算年剂量。
对从同一地点采集的同类贝壳(贻贝)进行了u系列测年。用227/230年代法测得贻贝的227年年龄为1。后期可能有炮弹吸铀，目前无法考证。铀年龄表明，贝壳的实际年龄可能比200ka前更老。
为了简化计算，年剂量计算采用早期加铀模式(表1)，得到的ESR年龄可能接近或小于实际年龄。
3.3与地层年龄对比
用于断代的蚌壳样品采自大理人所在的层位，即大理考古遗址7806A第三层。7806A点剖面为黄土-古土壤序列，上部为L1、S1、L2和S2，下部为河流沉积。大理人位于黄土-古土壤序列中S2以下约13m的河流相地层中。在气候地层中，黄土高原的S2相当于深海氧同位素7期，其下限年龄约为247kaB.P .因此推断大理人的年龄应大于250kaB.P .本文贝壳的ESR年龄与地层层序的年龄一致。
4结论
借助ESR测年方法，假设铀为早期吸收(EU)，从大理人所在层位采集的贝壳样品得到的年龄值约为250 ka，ESR的EU年龄值应小于样品的真实年龄，即大理人所在层位地层的真实年龄应大于250 kab.p .也就是说， 大理人的年龄应该在250 kab.p .以上，不过以往的贝壳ESR年龄可靠性不是很高，这次ESR测量的误差也较大。 因此，大理人的年龄需要进一步深入研究。
感谢中国科学院古人类所古脊椎动物研究所吴新志先生和研究员以及中国地震局地质研究所陆研究员的鼓励和指导。参与样品采集的还有陕西省考古研究所周春茂研究员、中国科学院xi黄土与第四纪实验室赵华博士、中国科学院动物研究所王玉英老师对贝类的种类进行了鉴定。中国地震局地质研究所研究员林传勇鉴定了贝壳的矿物特征。ESR测量由中国计量科学研究院研究员高俊成协助。南京师范大学沈教授对铀系年龄进行了测试和分析，并对本文初稿提出了许多有价值的修改意见。在此表示衷心的感谢。
参考文献(略)
(《人类学杂志》，2001.2，第20卷，第1期，第34-38页)