71 ARCHÉOPAGES 30 JUILLET 2010 PRATIQUES Datation par luminescence : les grandeurs physiques mises en jeu Les méthodes de datation par luminescence s’appuient sur l’aptitude des minéraux tels que le quartz ou les feldpaths à se comporter comme des dosimètres naturels, c’et-à-dire qu’ils sont capables d’accumuler dans leurs défauts critallins de l’énergie d’origine radioative, sous forme d’életrons piégés, et de la retituer en émettant de la luminescence lorsqu’ils sont soumis à une timulation optique (on parle alors d’OSL) ou thermique (TL). Les minéraux sont en efet contamment irradiés naturellement en raison de la présence en leur sein et dans leur environnement des radioéléments des familles de l’uranium 238 (U-238) et du thorium 232 (h-232) et de l’isotope radioatif du potassium (K-40). En se désintégrant, ces radioéléments et leurs descendants émettent des rayonnements bêta et gamma et des particules alpha. De même, les rayonnements cosmiques participent à l’irradiation du matériau. En traversant le minéral, tous ces rayonnements ionisent les atomes et libèrent des életrons qui peuvent être capturés par les pièges liés aux défauts du réseau critallin. Ainsi, au il du temps, le nombre d’életrons piégés augmentera continûment. Cette irradiation étant en général relativement contante au cours du temps, la relation entre temps écoulé et quantité d’életrons piégés et bien établie ; pour réaliser une datation, il et donc essentiel de connaître ce taux d’irradiation, communément appelé « débit de dose ». Mais il et tout aussi essentiel de déterminer l’irradiation totale reçue par le minéral étudié, c’et-à-dire la quantité d’énergie totale accumulée, dénommée la dose « archéologique », ou bien « paléodose » ou encore dose équivalente. Le quotient de ces deux grandeurs, paléodose sur débit de dose, correpond alors au temps qui s’et écoulé depuis le dernier vidage des pièges, que l’on nomme l’âge de l’échantillon (Aitken, 1985). Les méthodes de la thermoluminescence et de la luminescence timulée optiquement sont donc tritement identiques sur leur principe mais elles difèrent par le mode de timulation employé au laboratoire pour la mesure de la paléodose : une chaufe pour la TL, une timulation optique pour l’OSL. Événements datés L’événement daté correpond au moment où les pièges életroniques de l’échantillon sont tous vides, ou du moins lorsque certains le sont, comme nous le verrons plus tard. Par exemple, la chaufe d’une écaille de silex dans un foyer préhitorique a pu conduire à un vidage complet des pièges életroniques si la température atteinte était suisante (~ 400 °C) ; on parle alors de remise à zéro du signal TL et le silex étudié sera datable. En revanche, si ce vidage a été incomplet, l’échantillon ne peut pas être daté car il devient impossible d’évaluer la fration d’életrons qui résidaient encore dans les pièges du réseau critallin jute après la chaufe. La condition de databilité des échantillons par thermoluminescence dépend donc de l’état de cette remise à zéro. L’exposition à la lumière du jour de certains minéraux comme le quartz et les feldpaths (contrairement aux silex n’y sont pas réellement sensibles) peut aussi conduire à un vidage de pièges ; mais dans ce cas, la situation et un petit peu plus complexe. En efet, une chaufe agit sur tous les pièges du minéral alors qu’une timulation lumineuse et séletive : seuls les pièges photosensibles sont vidés. Pour résumer, on peut donc retenir que la TL et la méthode de la datation adaptée aux d’échantillons chaufés tandis que l’OSL et l’outil de choix pour la datation des supports photosensibles. Cette remise à zéro du signal OSL, ou « blanchiment », et rapide et eicace : dans le quartz, le signal, communément appelé composante rapide, et en efet réduit jusqu’à 1 % de sa valeur initiale en seulement 10 secondes d’exposition au soleil. L’âge OSL correpond donc au temps écoulé depuis le dernier blanchiment. Au moment du dépôt, il peut arriver cependant que le blanchiment des grains soit incomplet (les pièges photosensibles d’un ensemble de grains ne sont pas alors entièrement vidés) ou que le blanchiment ait été hétérogène (seuls certains grains ont été bien blanchis), et ceci malgré la grande eicacité du mécanisme mis en jeu. Ce défaut de blanchiment peut survenir par exemple lors de coulées de boue ou lors de la mise en place de colluvions. Néanmoins, et ceci contitue l’un des points forts de l’OSL, les protocoles propres à cette méthode permettent de mettre en évidence ces manques de blanchiment, de les quantiier et de rechercher les moyens de les contourner. Prélèvements et préparation des sédiments échantillonnés Pour l’établissement d’une chronologie fondée sur des datations OSL, il et essentiel que le choix des échantillons résulte d’une concertation raisonnée entre les pécialites de la luminescence et les diférents ateurs intervenant dans l’étude du gisement (archéologue, géomorphologue…), l’échantillonnage devant à la fois répondre à la problématique archéologique et/ou géologique posée, mais également aux critères de « faisabilité » de la datation. Le prélèvement des sédiments et généralement réalisé en insérant dans la coupe tratigraphique des cylindres opaques, en métal ou en PVC, qui, une fois retirés, sont scellés à leurs extrémités. Cette méthode permet de préserver les grains d’une exposition à la lumière qui pourrait réduire la quantité d’életrons présents dans les pièges photosensibles et conduire à une sous-etimation de la paléodose et, au inal, de leur âge. Dans certains cas néanmoins, lorsque la dureté des dépôts empêche l’insertion de tubes, les . Sur le site de Songona 1, au Mali. La datation du Paléolithique moyen et ancien par OSL Apports et nouveautés à travers l’exemple du site de Romentères Marion Hernandez Université Bordeaux 3, Umr 5060 « Institut de recherches sur les archéomatériaux » Laure-Amélie Lelouvier Inrap, Umr 5608 « Travaux et recherches archéologiques sur les cultures, les espaces et les sociétés » Pascal Bertran Université Bordeaux 1, Umr 5199 « De la Préhistoire à l’Actuel : culture, environnement et anthropologie » Norbert Mercier Université Bordeaux 3, Umr 5060 « Institut de recherches sur les archéomatériaux » 70 Depuis les années 1980, l’étude chronologique des indutries lithiques du Paléolithique a largement bénéicié de l’apport des datations par thermoluminescence (TL). Cette méthode, qui permet de dater des échantillons chaufés tels que les silex et quartzites, rete toutefois diicilement applicable aux périodes les plus anciennes du Paléolithique en raison du faible nombre d’échantillons diponibles répondant aux critères requis pour sa mise en œuvre. Il et en efet fréquent que les pièces présentant des tigmates d’une chaufe passée n’aient pas été portées à une température suisante pour permettre leur datation par TL. Dans ce contexte, la méthode de datation par luminescence timulée optiquement (OSL), dont les premiers développements remontent à la in des années 1980, devient un outil intéressant puisqu’il s’applique à des minéraux ubiquites, comme le quartz ou les feldpaths, exposés à la lumière du jour avant leur enfouissement, et permet en principe la datation de n’importe quel dépôt sédimentaire contenant, sous forme de grains, ces minéraux. Pendant longtemps, la portée chronologique de la méthode OSL a été limitée aux derniers 100 000 ans ; grâce aux avancées méthodologiques récentes, cette limite a été repoussée de plusieurs centaines de milliers d’années, ce qui laisse la possibilité de couvrir aujourd’hui quasiment la totalité du Quaternaire. En raison de la nouveauté de ces découvertes, peu d’applications ont été réalisées à ce jour. Le site landais de Romentères, riche en vetiges attribués au Paléolithique moyen ancien, et l’un des tout premiers à bénéicier de cette nouvelle méthodologie. Cet article et donc l'occasion de présenter succintement la méthodologie OSL, d’en décrire les nombreux avantages par rapport aux rares autres méthodes de datation diponibles [ill. 1] et de montrer son application sur la série d’échantillons de sédiments prélevés à Romentères.