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| 編輯推薦： |
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本书由郭之虞、原思训、吴小红、刘克新四位教授合写。郭之虞和原思训都是“夏商周断代工程”专家组成员和专题负责人，吴小红曾担任“中华文明探源工程”多个阶段考古学文化谱系和14C测年的课题负责人，郭之虞和刘克新曾先后担任中国第四纪科学研究会第四纪年代学专业委员会副主任，他们在AMS 14C测年方面有丰富的工作经验。目前我国已建成20多台AMS装置，本书对于AMS 14C测年工作者具有重要的参考价值，也适合相关领域的科学工作者、高等院校的本科生与研究生、以及对相关内容有兴趣的读者阅读。
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| 內容簡介： |
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本书系统介绍了碳14测年的原理与方法，加速器质谱的原理及其用于碳14测年的测量本底、分馏效应和测量方法，测年样品的前处理与化学制备，加速器质谱碳14测年的测量误差、数据处理和质量控制，系列样品碳14年龄校正的贝叶斯方法及其模拟研究，并在此基础上介绍了夏代、商代和西周十几个重要遗址的加速器质谱碳14年代测定，以及殷墟甲骨的加速器质谱碳14年代测定。本书还对碳14年代测定数据的可靠性、使用贝叶斯方法进行系列样品年代校正中先验条件及各种因素对校正结果的影响、从加速器质谱碳14年代测定结果看夏商西周各文化分期的考古年代框架等问题进行了深入的讨论。本书适合相关领域的科学工作者、高等院校的本科生与研究生、及对相关内容有兴趣的读者阅读。
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| 關於作者： |
郭之虞
曾任北京大学重离子物理研究所所长、重离子物理重点实验室主任、核科学与核技术网上合作研究中心主任。长期从事加速器物理与技术及现代核分析技术的研究，多年来致力于加速器质谱学及其交叉学科应用的研究，近年来又开展了低能强流质子加速器的研究。1996年后参加“夏商周断代工程”，任国家自然科学基金重大项目主持人，把我国加速器质谱14C测年的精度提高到好于0.5%的水平，近年来发表文章50余篇，并多次在国际学术会议上作大会特邀报告。
学术兼职：
中国核学会理事；中国物理学会粒子加速器分会理事、副秘书长；中国物理学会质谱分会常务理事；中国第四纪科学研究会第四纪年代学专业委员会副主任；北京正负电子对撞机国家实验室学术委员会委员；北京串列加速器核物理国家实验室学术委员会委员；国家重大科技攻关项目“夏商周断代工程”专家组成员；国家973项目“加速器驱动洁净核能系统”专家组成员。
获奖情况：
1995 国家科技进步奖一等奖；1996 全国普通高校部级优秀教材奖一等奖；1998 中国分析测试协会奖一等奖；2001 ”九五”国家重点科技攻关计划重大科技成果；2001 ”九五”国家重点科技攻关计划优秀科技成果；享受国务院颁发的政府特殊津贴。
原思训
1973年调入北京大学历史系考古专业（现考古文博学院）。1975年与陈铁梅、原思训合作建立国内第一个液体闪烁法14C年代实验室，主要负责测量仪器的研制工作，该方法在全国考古、环保、地质学界得到广泛应用。合作开设现代科技在考古上的应用课程。参与不平衡铀系年代实验室的建设，并于1980年建成。1982年晋升为高级工程师，后任技术室主任。1984年后，设计建立先进的电化教室等。1986年，“液体闪烁法14C年代测定技术研究与推广”获北京大学科技成果三等奖。主要合著有《液体闪烁法碳 年代测定工作初步报告》《碳十四年代测定报告（四）—河姆渡遗址年代的测定与讨论》《桂林地区几个溶洞化学沉积物的 C年代测定及讨论》《许家窑遗址哺乳动物化石的铀子系法年代测定》等。
吴小红
北京大学考古文博学院科技考古与文物保护实验室主任，国家考古与第四纪年代学重点学科专业实验室主任，北京大学考古文博学院副院长，教授，博士生导师，主要研究方向为化学分析和科技考古。第三批国家”万人计划”哲学社会科学领军人才 。
刘克新
1985年获北京大学学士学位，1992年获北京大学博士学位，1992.8 —1994.7为北京大学技术物理系讲师，1994.8 —2001.4为北京大学技术物理系副教授，1996.1—1998.2为澳大利亚国立大学物理学院核物理系访问学者，2001.8至今为北京大学物理学院教授。
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| 內容試閱：
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1947 年， 美国芝加哥大学的利比(Libby) 教授使用盖革(Geiger) 计数器测量出了生物甲烷中的14C， 这是人类首次从自然界中检测出14C. 此后经过改进仪器、降低本底， 他于1949 年发表了两个已知年代的埃及考古样品的测定结果， 这标志着14C 测年方法的建立. 自那时起， 这个方法在考古学、古人类学、地球科学、环境科学等领域都得到了广泛应用. 利比也因创立14C 测年方法而获得了1960 年的诺贝尔化学奖. 14C 是碳的放射性同位素， 亦称为放射性碳(Radiocarbon). 在一个封闭体系中14C 含量的变化符合指数衰变规律， 因此， 测得某一时刻某样品的14C含量与其初始含量的比值即可推知该样品的年龄. 14C 的衰变不受任何外界条件(例如， 温度、湿度、压力等) 的影响， 故在满足14C 测年原理要求的前提条件下所测得的年龄具有高度可靠性. 14C 测年业已成为测定晚第四纪5 万年以来样品年代的最有力的工具.
20 世纪50|70 年代， 14C 测年技术在国际上日臻成熟. 气体正比计数法和液体闪烁计数法得到广泛应用， 1959 年在第4 届国际14C 会议上通过了以NIST (美国国家标准与技术研究院， 以前称为美国国家标准局(NBS)) 草酸OX-I 为现代碳的国际标准物质的决议， 1962 年在第5 届国际14C 会议上确认了较精确的14C 半衰期值， 并先后发现了工业效应、核爆效应和同位素效应等影响测年准确性的因素.树轮校正的研究工作取得重大进展， 1986 年国际上发布了基于树轮测定的高精度14C 校正曲线.
早期的14C 测年是用14C 衰变计数法(也称为传统或常规14C 测年方法) 测量样品的放射性比活度， 20 世纪70 年代后期加速器质谱法被用于14C 测年. 1977 年，加拿大麦克马斯特大学和美国罗切斯特大学同时发表了用串列加速器测量自然界中14C 的结果， 此后AMS 技术得到快速发展， 1978 年召开了第1 届国际AMS 会议. 到20 世纪80 年代末， 全世界的AMS 装置已达30 多台， 近年来AMS 法已成为14C 测年的主流方法. AMS 法的主要优点是易于降低测量本底、所需的样品量少且测量工作的效率较高. 美国华盛顿大学第四纪同位素实验室为了用衰变计数法测量5 万年前的14C 样品， 将计数器置于地下10 m 深处并加了30 cm 厚的铅屏以减小宇宙射线本底， 而AMS 的机器本底可达6 万年以上. 衰变计数法的14C 样品一般需含1|10 gC (gC 为克碳)， 而AMS 法的典型样品仅需含1 mgC (mgC 为毫克碳)， 甚至可以采用含100 gC (gC 为微克碳) 或更少的样品， 从而扩大了样品可以选择的范围， 而且可借助样品的组分提取技术提高样品年代的可靠性. 每台AMS 设备每年可测量几千个甚至上万个14C 样品， 而对于常规14C 测年方法， 每台设备每年最多仅可测量数百个样品.
14C 测年技术的另一项重要进展是在20 世纪90 年代发展了基于贝叶斯统计的系列样品年代校正方法. 该方法首先由英国谢菲尔德大学的巴克(Buck) 于1991年提出， 通过引入包括样品顺序与分期等信息的先验分布， 可以使样品日历年代后验分布的可信区间(credible interval) 大幅度减小， 这也使得考古文化分期跨度为几十年的遗址测年成为可能. 随后英国牛津大学的布朗克-拉姆齐(Bronk Ramsey)开发了OxCal 程序， 推动了系列样品年代校正方法的广泛应用.
我国的14C 测年工作是在20 世纪50 年代起步的. 1955 年时任中国社会科学院考古研究所副所长的夏鼐先生首先关注到14C 测年技术， 1959 年他将仇士华和蔡莲珍调到考古研究所筹建我国第一个14C 实验室， 并于1965 年建成， 当时使用的是气体正比计数法. 其后， 北京大学的陈铁梅、原思训和王良训于1975 年建成了我国第一个使用液体闪烁计数法的14C 实验室. 在20 世纪70 年代后期到80年代， 我国的14C 测年工作得到了快速发展， 先后建立了40 多个14C 实验室， 自20 世纪70 年代起还开始了中国糖碳的研制， 并于1981 年完成了中国糖碳的制备和标定工作， 1987 年中国糖碳被核准为国家标准物质. 1981 年， 中国第四纪科学研究会14C 年代学组成立， 仇士华担任组长， 同年召开了第1 届全国14C 学术会议.
14C 年代学组于1983 年在北京大学举办了有50 多人参加的14C 讲习班， 并多次组织召开全国性的14C 学术会议， 有力推动了我国14C 测年技术的发展和研究应用. 1990 年， 仇士华等人主编的《中国14C 年代学研究》出版， 全国从事14C 研究工作的数十位科研人员参加了这本专著的编写. 1988 年， 北京大学在陈佳洱和李坤的领导下开始研制EN-AMS 装置并于1993 年建成， 同时还建成了与AMS 配套的14C 制样实验室. 这是我国首台主要用于14C 测量的AMS 装置， 这台装置建成后在考古学、地球科学、环境科学、生物医学等领域开展了卓有成效的应用研究. 近年来我国的AMS 14C 实验室发展很快， 据2021 年11 月召开的第15 届国际AMS会议上发布的信息， 当时世界上共有157 台AMS 装置， 其中中国有21 台.1996 年， 国家\\九五” 科技攻关重点项目\\夏商周断代工程” 在时任国务委员李铁映和宋健的推动下正式启动， 项目专家组由21 名学者组成， 其中包括仇士华、陈铁梅、原思训和郭之虞等4 位14C 测年专家. 项目设立了9 个课题， 其中， \\14C测年技术的改进与研究” 课题的负责人为仇士华. 该课题下设3 个专题，\\常规法技术改造与测试研究” 专题的负责人是蔡莲珍，\\骨质样品的制备研究” 专题的负责人是原思训，\\AMS 法技术改造与测试研究” 专题的负责人是郭之虞. 通过设备改造和方法学研究， 北京大学AMS 14C 测量的水平得到了很大提高， 并在\\夏商周断代工程” 期间测量了9 个夏商周时期考古遗址的系列样品和部分甲骨样品. \\夏商周断代工程” 于2000 年9 月结题， 同年11 月《夏商周断代工程1996|2000 年阶段成果报告·简本》出版. 继\\夏商周断代工程” 之后， 国家又启动了\\中华文明探源工程”， 该工程从2001 年至今共分为6 个阶段. 北京大学AMS 14C 实验室参加了\\中华文明探源工程” 各阶段的14C 测年研究， 吴小红担任了各阶段考古学文化谱系及年代研究课题的负责人. \\夏商周断代工程” 项目结题后， 以及\\中华文明探源工程” 期间， 夏商周时期考古遗址的系列样品和部分甲骨样品的AMS 14C 测年工作一直在继续进行， 本书中共收入了13 个考古遗址的系列样品和全部甲骨样品的测年结果. 2004 年9 月， 北京大学AMS 14C 实验室参加了第5 次国际14C 样品比对(International Radiocarbon Intercomparison， 简称IRI) 活动， 所测量的4 个比对样品的测量结果与国际原子能机构(IAEA) 给出的加权统计平均值都十分接近， 在全世界70 个14C 实验室提交的100 多组数据中处于上游水平.\\夏商周断代工程” 期间， 为了提高测年效率， 以获得更多的测年数据， 且便于相互比对提高结果的可信性， 同时启用了中国社会科学院考古研究所常规14C 测年方法、北京大学常规14C 测年方法和AMS 14C 测年方法三套测年系统， 根据本书在相关章节里所做的许多比对表明， 这三套系统的测年结果都是可靠的. 至于一些遗址的系列样品校正结果出现的少许年代差异， 主要是由于各校正系列所采集和测定的样品及样品数量不同而导致的. 我们有理由相信在现有的考古发现和发掘条件下，\\夏商周断代工程” 所拟定的14C 年代框架是合理的.
本书是在《夏商周断代工程报告》(俗称繁本) 第七章第(三) 节的基础上重新编写的. 为方便读者阅读， 本书增加了对14C 测年与加速器质谱原理的介绍， 并补充了更多细节， 增加了更多讨论. 为了使读者对夏商周时期样品的测年成果有一个更全面的认识， 书中增加了本实验室在\\中华文明探源工程” 中测定的部分数据， 同时还引用了常规14C 测年方法测定的二里头遗址和殷墟遗址的14C 数据. 此外， 为了各个遗址的系列样品校正结果的统一性和数据的可比对性， 书中所有遗址的系列样品和甲骨样品都用OxCal v4.4.2 和IntCal20 校正曲线重新进行了年代校正， 故本书中的年代数据与《夏商周断代工程报告》中会略有不同.需要指出的是， 使用贝叶斯方法对系列样品进行14C 年代校正的结果与先验条件密切相关. 同样一组样品的14C 数据， 如果先验条件不同， 就会得到不同的校正结果. 例如， 小双桥与洹北花园庄遗址作为单独系列的校正结果和这两个遗址与郑州商城、殷墟遗址组成长系列的校正结果就有所不同， 这是由于二者分别使用了不同的先验条件而造成的. 校正曲线的形状对校正结果也会有一定影响， 较大的扭摆或平台叠加扭摆区段可造成校正后样品年代区间的延伸， 并导致相应分期的年代区间展宽和交叠.。OxCal 程序和校正曲线的不同版本所给出的年代校正结果也会有所差异. 禹州瓦店和小双桥遗址的测年结果与发掘者的预期有一定的差距， 这些遗址还在继续发掘， 其年代还值得进一步研究. 本书对以上问题也进行了相应的讨论.
本书第一章为绪论， 介绍14C 测年和加速器质谱的基本知识， 并对\\夏商周断代工程” 和\\中华文明探源工程” 做了简略的介绍. 第二章介绍我们在制样方面的研究工作. 第三章介绍我们在测量装置与测量方法学方面的研究工作. 第四章介绍我们在系列样品14C 年代校正的贝叶斯方法方面的研究工作. 第五章介绍夏商周时期遗址的AMS 14C 年代测定的研究工作和成果. 第六章介绍殷墟甲骨的AMS14C 年代测定的研究工作和成果. 第七章讨论关于14C 测年的若干问题. 第八章根据AMS 14C 年代测定结果给出夏商和西周各文化分期的考古年代框架. 附录A 和附录B 给出相关遗址和殷墟甲骨的全部AMS 14C 测量数据.北京大学的AMS 14C 测年工作和本书的写作得到了很多单位的考古学者和14C 学者的大力支持与帮助， 北京大学重离子物理研究所和考古文博学院的很多教职员工也为此做出了巨大贡献(详见本书后记)， 我们在此向他们致以诚挚的感谢.在这里我们还要特别指出， 在研究贝叶斯方法和使用OxCal 程序的过程中， OxCal程序的编写者布朗克-拉姆齐给予了我们很大的帮助. 应本书作者郭之虞的要求， 他在发布OxCal v3.8 时增加了批处理功能， 在发布OxCal v3.9 时修改了R Simulate(14C 年龄模拟) 命令以计入校正曲线的误差， 在正式发布OxCal v3.9 之前还先把程序发给北京大学试用， 并根据试用中发现的问题提高了随机数发生器种子更新的频率. 2021 年， 我们在使用OxCal v4.4.2 和IntCal20 校正曲线进行年代校正时遇到一些问题， 布朗克-拉姆齐又及时给出了解决办法.AMS 14C 测年工作及其应用涉及的学科与知识面很广， 故14C 测年工作者应当具有广泛的知识背景， 同时也应具备一定的考古学与地球科学等学科的知识， 以便与相关学科工作者进行沟通.目前AMS 14C 测年工作在我国已得到一定程度的普及， 装置建设也得到快速发展. 本书除了旨在介绍夏商周时期若干重要考古遗址及殷墟甲骨的AMS 14C 测年成果外， 也可供14C 测年工作者、AMS 工作者、历史和考古工作者， 以及有兴趣了解14C 测年、AMS 相关科学与技术问题和背景知识的各界人士、研究生与大学生使用. 本书在编写时努力照顾到各方面读者的需求， 尽量把相关问题的来龙去脉说清楚， 同时也注意到学科本身的科学性和严谨性， 对相关科学问题给出全面系统的介绍， 避免可能引起的歧义.
本书第二章由原思训和吴小红执笔， 其余各章由郭之虞执笔， 本书的四位作者都参加了对全书的审阅和修改. 虽然经过反复修订才最终定稿， 但书中的不足和错误仍在所难免， 敬请专家和读者不吝赐教.
作者
2023 年4 月
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