高中學測
111年
自然
第 44 題
📖 題組：
43-45題為題組 某海岸有不同高程的海階，如圖18的 $T_0$ 至 $T_3$ 所示。海階常有海蝕凹壁。小莉推論海蝕凹壁為當地堅硬的火成岩壁受潮水長期侵蝕而成。海蝕凹壁上常有大量的穿孔貝附著在凹壁上。穿孔貝僅在潮起潮落之間的高度存活，無法長期離開水面。因此，小莉推論此海階上的海蝕凹壁主要由大地震所造成的垂直抬升而成。小莉詳細丈量每個海階和海蝕凹壁的高程，並利用凹壁上穿孔貝的碳進行碳-14定年分析。所得的結果如表3所示。
43-45題為題組 某海岸有不同高程的海階，如圖18的 $T_0$ 至 $T_3$ 所示。海階常有海蝕凹壁。小莉推論海蝕凹壁為當地堅硬的火成岩壁受潮水長期侵蝕而成。海蝕凹壁上常有大量的穿孔貝附著在凹壁上。穿孔貝僅在潮起潮落之間的高度存活，無法長期離開水面。因此，小莉推論此海階上的海蝕凹壁主要由大地震所造成的垂直抬升而成。小莉詳細丈量每個海階和海蝕凹壁的高程，並利用凹壁上穿孔貝的碳進行碳-14定年分析。所得的結果如表3所示。
有關碳-14 定年的敘述，下列哪些正確？（應選 2 項）
- A 碳-14定年法為絕對地質年代定年法
- B 碳-14具放射性
- C 碳-14之半衰期約為5730年，此定年方式適用於時間尺度十萬年以上事件之探討
- D 碳-14定年中，母元素含量的比例隨時間呈線性衰減
- E 碳-14和碳-12是同位素，碳-14的原子核由8個質子和6個中子組成
思路引導 VIP
請同學思考，放射性同位素定年法在定義上屬於「相對」還是「絕對」地質年代？此外，根據放射性元素的物理特性，母元素含量隨時間的減少是呈「線性」遞減，還是遵循 $N(t) = N_0 (\frac{1}{2})^{n}$ 的指數規律？針對 $^{14}C$ 的原子結構，已知碳元素的原子序為 6，其原子核內的質子與中子數量應如何分配？最後，考慮到 $^{14}C$ 的半衰期約為 5730 年，若要探討超過十萬年以上的地質事件，剩餘的母元素含量是否仍足以提供精確的偵測結果？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準選出 (A) 與 (B)，代表你對於地質年代與放射性同位素的基礎觀念掌握得非常紮實。這題在學測中屬於基本分，考驗的是你對跨科知識（物理、地科）的整合能力，能從細節中排除陷阱非常不容易。
絕對年代與放射性原理
**絕對地質年代（absolute age）**是利用放射性元素的衰變規律，推算出岩石或有機遺骸的具體數字年齡。碳-14（$^{14}\text{C}$）是不穩定的放射性同位素，會自發性地進行衰變。因此選項 (A) 和 (B) 都是正確的觀念驗證。至於選項 (D)，母元素的含量並非線性下降，而是隨著半衰期呈指數衰減，其剩餘量可用公式 $N(t) = N_0 (\frac{1}{2})^{\frac{t}{T}}$ 表示。
▼ 還有更多解析內容
碳-14 絕對定年法
💡 利用放射性同位素衰變的指數規律，測定含碳樣本的絕對年齡。
| 比較維度 | 碳-14 定年法 | VS | 長半衰期定年 (如鈾-鉛) |
|---|---|---|---|
| 半衰期長短 | 約 5730 年 (短) | — | 數億至百億年 (長) |
| 適用樣本 | 有機物 (如貝殼、木頭) | — | 火成岩 (如鋯石) |
| 有效定年範圍 | 約 5-6 萬年以內 | — | 數百萬至數十億年 |
💬碳-14 適合考古與近代地質，遠古地層需選用長半衰期元素。
