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Datation par les méthodes ESR/U-Th combinées de sites du Pléistocène supérieur : méthodologie et application en contexte karstique - 18/05/17

Dating Upper Pleistocene sites using combined ESR/U-Th method: Methodology and application to karstic contexts

Doi : 10.1016/j.anthro.2017.03.006 
Maïlys Richard a, , Christophe Falguères a, Edwige Pons-Branchu b, Bassam Ghaleb c, Hélène Valladas b, Norbert Mercier d, Daniel Richter e, Jean-Jacques Bahain a, Nicholas J. Conard f, g
a UMR 7194, département de préhistoire, muséum national d’histoire naturelle, 75013 Paris, France 
b Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement, CEA-CNRS-UVSQ, 91198 Gif-sur-Yvette, France 
c GEOTOP, université du Québec à Montréal, H3C 3P8 Montréal, Canada 
d UMR 5060, institut de recherche sur les archéomatériaux, CNRS, centre de recherche en physique appliquée à l’archéologie, université de Bordeaux-Montaigne, 33607 Pessac, France 
e Department of human evolution, Max Planck institute for evolutionary anthropology, 04103 Leipzig, Allemagne 
f Tübingen/Senckenberg center for human evolution and palaeoecology, université de Tübingen, 72070 Tübingen, Allemagne 
g Abteilung Ältere Urgeschichte und Quartärökologie, institut für Ur- und Frühgeschichte und Archäologie des Mittelalters, université de Tübingen, 72070 Tübingen, Allemagne 

Auteur correspondant.

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Résumé

Les méthodes ESR/U-Th combinées sont couramment utilisées dans la datation de restes fossiles du Pléistocène inférieur et moyen. Les problématiques liées à ces deux périodes chronologiques sont axées vers la détermination de la dose équivalente et la modélisation de l’incorporation de l’uranium. Au Pléistocène supérieur, en contexte karstique, l’application de l’ESR/U-Th est souvent contrainte par la mesure d’une faible dose équivalente, liée principalement à la teneur en uranium peu élevée dans les tissus dentaires. L’emploi de la spectrométrie de masse couplée à un plasma inductif (ICP-MS) pour la mesure de la teneur en uranium et des rapports isotopiques (234U/238U et 230Th/234U) est donc privilégié pour calculer les débits de dose relatifs aux tissus dentaires. La dose gamma représente une contribution majeure au calcul de l’âge, tout comme la dose cosmique qui, dans le cas de sédiments peu actifs, peut représenter jusqu’à plus de 40 % de la dose annuelle. La mesure in situ de la dose gamma, à partir de la pose de dosimètres ou par spectrométrie gamma de terrain, ainsi que la modélisation en trois dimensions de la dose cosmique reçue par l’échantillon sont donc indispensables dans l’estimation de la dose annuelle et dans le calcul de l’âge. L’application de l’ESR/U-Th, qui implique à la fois des mesures sur le terrain et en laboratoire, est donc indissociable d’une bonne connaissance du contexte géologique et de la provenance des échantillons. De plus, la période d’applicabilité de l’ESR/U-Th, comprise entre environ 2 Ma et 30 ka, présente l’avantage de se superposer à celle du radiocarbone pour la période la plus récente sur un intervalle de temps d’environ 15–20ka ; cela permet la comparaison des résultats obtenus par ces deux méthodes et la construction d’un cadre chronologique de meilleure résolution pour les sites du Pléistocène supérieur.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Combined ESR/U-Th methods were principally used to date fossil teeth from Lower and Middle Pleistocene deposits. For samples of such ages, methodological issues are focusing on the determination of the equivalent dose and the modelling of uranium uptake. For Upper Pleistocene sites located in karstic settings, the application of ESR/U-Th is usually constrained by the measurement of a low equivalent dose, which is correlated to a low uranium content in the dental tissues. The use of Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry (ICP-MS) for the measurement of U-content and isotopic ratios (234U/238U and 230Th/234U) is necessary to determine the dental tissue dose rates. Ages thus primarily depend on the gamma dose rate, and sometimes even on the cosmic dose rate as well, which can make up to 40% of the annual dose in very low dose rate contexts. In that case, in situ measurements, using dosimeters and/or field gamma-ray spectrometer, and 3D modelling of the cosmic dose received by the sample are essential for an accurate estimation of the annual dose and the age calculation. The application of ESR/U-Th requires both field and laboratory measurements, and should not be undertaken without a good knowledge of the sample origin and its geological context. Moreover, the time range of applicability of ESR/U-Th (between around 2 Ma and 30 ka) and Radiocarbon (which reaches its limits around 45–50ka) overlap for about 15–20ka. This allows the comparison of results obtained by these two methods for the same context in order to obtain a more precise chronological framework for Upper Pleistocene sites.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Mots clés : Chronologie, ESR/U-Th, Pléistocène supérieur, Karst

Keywords : Chronology, ESR/U-Th, Upper Pleistocene, Karst


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Vol 121 - N° 1-2

P. 63-72 - mai 2017 Retour au numéro
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