放射線年代測定とは？わかりやすく解説

放射年代測定（ほうしゃねんだいそくてい、英: radiometric dating）とは、原子核崩壊による核種変化、または放射線による損傷を利用して、岩石や化石の年代（形成以降の経過年数）を測定することである。

昔は測定された年代を絶対年代と言っていたこともあったが、現在は放射年代と言う。これは、年代測定の方法や試料の性質によって測定された年代の意味が異なるためである。その解釈は慎重に行う必要がある。

概要

放射年代測定は2種類の方法に大分される。特定の放射性核種の崩壊を利用する方法と、自然放射線による固体物質内の損傷を利用する方法である。

特定の放射性核種の崩壊を利用する方法

カリウム - アルゴン法^[1]
アルゴン - アルゴン法^[2]
ウラン - 鉛法 (U-Pb)
ルビジウム - ストロンチウム法 (Rb-Sr)
ヘリウム-ヘリウム法 (He-He)
ヨウ素-キセノン法 (I-Xe)
ランタン-バリウム法 (La-Ba)
鉛-鉛法 (Pb-Pb)
ルテチウム-ハフニウム法 (Lu-Hf)
ネオン-ネオン法 (Ne-Ne)
レニウム-オスミニウム法 (Re-Os)
サマリウム-ネオジム法 (Sm-Nd)
ウラン-鉛-ヘリウム法 (U-Pb-He)
ウラン-トリウム法 (U-Th)
ウラン-ウラン法 (U-U)
ヨウ素129法 - ウランの放射壊変や宇宙線等、自然から供給される半減期1,570万年であるヨウ素129とヨウ素127の存在度比を利用する。
炭素14法（放射性炭素年代測定） - 半減期約5,730年の炭素14を使用する。地層の中から産出した貝殻、埋れ木、木炭、泥炭などの有機物を対象として測定され、年代の特定には他の手法を併用した総合的な分析が行われる。±50年くらいの精度である。

上記の方法では、対象とする核種が移動しなくなった時点が年代の出発点となる。たとえば、炭素14法では、生物が死んで外界と物質交換を行わなくなった時点である。それ以外の多くの方法では、鉱物が結晶化した時点である。ただし、火成岩・変成岩がゆっくり冷えた場合などは、結晶化後も拡散等による元素移動があるので、ある程度冷却が進んだ時点に相当する。ある温度で元素移動がなくなったとみなすことができる場合、その温度を閉鎖温度という。

一般に、N₀ : 出発時点での放射性元素の個数、N : 出発時点から時間 t 後の核の残数、T : 半減期としたとき、