放射年代（読み）ホウシャネンダイ（その他表記）radiometric age

デジタル大辞泉

ほうしゃ‐ねんだい〔ハウシヤ‐〕【放射年代】

⇒絶対年代

出典　小学館

改訂新版　世界大百科事典

放射年代 (ほうしゃねんだい)
radiometric age

天然に存在する放射性元素が一定の割合で安定な元素に崩壊する現象（放射性崩壊）を利用して測定される年代。

　放射性元素は単位時間に存在量に比例した量だけ崩壊する。この比例定数を崩壊定数（λ）という。T＝log_e2/λ≒0.693/λを半減期といい，この時間たつと放射性元素の量は初めの1/2になる。初めにあった放射性元素（親元素parent elementと呼ぶ）の量をN₀，ある時間が経過した後の量をN，親元素の放射性崩壊によってできる安定な元素（娘元素daughter elementと呼ぶ）の量をD^＊とすれば，T時間後にはNはN₀/2に減りD^＊がN₀/2となる。さらにT時間後にはNはN₀/4，D^＊は（1－N₀/4）となる。n×T時間後にはNはN₀/2ⁿにD^＊は（1－N₀/2ⁿ）となる（図1）。そこで，（1）初めの親元素の量N₀と現在の親元素の量N（または娘元素の量D^＊）がわかるか，（2）現在の親元素の量Nと娘元素の量D^＊がわかれば，nがわかることになり，経過時間nTが計算できる。一般的にいえば，t時間後の親元素の量をNとすれば，

　N＝N₀e⁻^λt，D^＊＝N₀（1－e^λt）　　　……（1）　

となる（図2）。

　代表的な放射年代測定法にはウラン・鉛（U-Pb）法，ルビジウム・ストロンチウム（Rb-Sr）法，カリウム・アルゴン（K-Ar）法，炭素14（14C）法，イオニウム（Io（＝²³⁰Th））法のようなウラン系列の非平衡を利用する方法，フィッショントラック法があり，最近ではネオジム・サマリウム（Nd-Sm）法，ベリリウム10（¹⁰Be）法なども行われている。また元素合成から地球形成までの時間や，隕石同士の固結年代の差を求めるために使われているヨード・キセノン（I-Xe）法も同じ原理に基づいている。これらは次の二つに大別される。

（1）初めに存在していた親元素の量N₀と，現在の親元素の量Nが年代とともに変化することを利用する方法（¹⁴C法，¹⁰Be法，Io法など）。（1）式よりN/N₀＝e⁻^λtとなり，N，N₀を測定しtを求める方法である。¹⁴C法，¹⁰Be法では上層大気中でこれらの元素が過去・現在を通じて一定の割合で作られると仮定する。生物は¹⁴Cを吸収しているが，生物が死ねば吸収は止まり，¹⁴Cは減少していく。¹⁰Be法では，上層大気中で作られた¹⁰Beが深海底堆積物に常に一定濃度取り込まれ，堆積層中で減少していくことを利用する。Io法ではウランUの崩壊系列中のIoが選択的に海底の堆積物中に取り込まれ，Uの崩壊系列の平衡から切り離されることを利用する。選択的に取り込まれた²³⁰Thに関してはUの崩壊によって²³⁰Thが新たに補給されることがないので，²³⁰Thの量は減少する。過去数十万年にわたって，²³⁰Th/²³²Th比が海水中で一定であったと仮定して年代を求める。

（2）親元素と娘元素の量の比が時間により変化することを利用する方法（U-Pb法，Rb-Sr法，K-Ar法など）。娘元素の量を測定する場合，親元素から生じた娘元素の量D^＊と初めから存在した娘元素の量をいっしょに測定することになる。初めから存在した娘元素の量をD₀，娘元素の総量をDとすると，D＝D^＊＋D₀＝N₀－N＋D₀であるから（1）式より

　D＝N（e^λt－1）＋D₀　……（2）　

となる。ここで娘元素の安定同位体で放射性元素を親にもたないものの量をD_sとする。測定技術の面からD，D_sそれぞれの値よりD/D_sの方が精度よく求められることと，以下のアイソクロンisochronの説明で示すようにD₀の値よりD₀/D_sの値の方が地球科学的に意味をもつことを考慮して（2）式をD_sで割れば

を得る。ここにD₀/D_sは時間変化しないので（D/D_s）₀と書いた。（3）式でD，D_s，Nは現在の値であり測定できる。またλもすでに知られている値であるので，（D/D_s）₀がわかれば年代tが求まる。（D/D_s）₀の値は，元素合成の理論や，種々の測定の結果から推定して使うこともあるが，アイソクロンを引くことができれば，（D/D_s）₀の値と年代を独立に求めることができる。たとえば，Rb-Sr法で岩石の年代を測る時，構成鉱物ごとに⁸⁷Rb/⁸⁶Sr，⁸⁷Sr/⁸⁶Srの値を測ることにする。岩石が作られた時⁸⁷Sr/⁸⁶Srの値（（3）式の（D/D_s）₀）は鉱物による差はないが，⁸⁷Rb/⁸⁶Srの値（（3）式のN/D_s）は鉱物ごとに異なるので，年代がたつと⁸⁷Sr/⁸⁶Srの値（（3）式のD/D_s）は鉱物ごとに異なってくる。グラフの縦軸を⁸⁷Sr/⁸⁶Sr，横軸を⁸⁷Rb/⁸⁶Srにしてデータを書きこむと，傾き（e^λt－1），縦軸の切片（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）₀の直線が描ける。この直線をアイソクロンという（図3）。傾きから年代が計算できる。

　（1）（2）の方法で親元素の量の測定はおもに，（1）は放射能測定（¹⁴C，¹⁰Be，Ioなど），（2）は同位体希釈分析（U，Th，Rb，Kなど）で行われる。そのほか，炎光分析（K），中性子照射によって生じる²³⁵Uの核分裂の飛跡の計数（U）なども用いられる。娘元素の測定はほとんど同位体希釈分析によっている。フィッショントラック法の場合は娘元素の量は²³⁸Uの自発核分裂に比例しているからやはり²³⁸Uの自発核分裂の数に比例して生じる飛跡を計数することにより，娘元素の量の測定にかえる。

　放射年代測定のもとになっている放射崩壊は周囲の温度，圧力，また化学結合などに影響されないので，時計として信頼性が高い。特に地質学的・考古学的事件が現在から何年前に発生したかを直接に決定できるのはこの方法しかない。生層序，磁気層序などの年代尺度は放射年代で較正されて，初めて“ものさし”としての意味をもってくる。
執筆者：斎藤 和男

図1～図3

表－年代測定法

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

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放射年代【ほうしゃねんだい】

放射性元素の半減期を利用する年代測定法で定められた地球の歴史の時間。この方法は岩石を直接の対象として行うため，化石の少ない先カンブリア時代の区分には特に有効である。

出典　株式会社平凡社

日本大百科全書(ニッポニカ)

放射年代
ほうしゃねんだい

→絶対年代

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