La datation des porcelaines par thermoluminescence
Les porcelaines chinoises sont généralement composées de kaolin, de quartz et de feldspath. Le kaolin est un phyllosilicate, riche en kaolinite. À la suite des étapes de mise en forme, le matériau est cuit à haute température (jusqu’à plus de 1400°C) ce qui aura une incidence sur les analyses, comme nous le verrons par la suite.
L’authentification d’une porcelaine chinoise
Pour authentifier une porcelaine, fût-elle chinoise, l’information recherchée sera l’ancienneté de la fabrication du matériau support. L’outil le plus adapté pour cette investigation est la thermoluminescence ou le test TL (lien vers la page https://www.ciram-lab.fr/nos-techniques/techniques-de-datation/datation-tl-osl.html). Comme toutes les méthodes de datation, celle-ci permet de dater un événement. Dans le cas de la TL, il s’agit de la dernière chauffe enregistrée par le matériau. En règle générale, il va s’agir de la cuisson du matériau consécutive à sa mise en forme.
Les propriétés de la thermoluminescence
Le phénomène de thermoluminescence et ses applications sont connus et largement décrits depuis plusieurs décennies. Les propriétés de thermoluminescences sont directement liées à la présence de cristaux (de quartz principalement) dans les terres cuites. Le quartz a pour formule chimique de base SiO2. Cela signifie qu’un quartz est composé de silicium et d’oxygène. À l’échelle atomique, un cristal de quartz est un empilement de petites pyramides à quatre côtés (tétraèdre) dans lesquelles on trouve un atome d’oxygène à chaque sommet, et un atome de silicium au milieu de la pyramide. Les atomes d’oxygène sont partagés avec les tétraèdres adjacents. Ceci constitue la base d’un cristal parfait. Toutefois, ce réseau cristallin comporte des défauts : lacune, substitution et présences d’ions interstitiels. L’existence de ces défauts est fondamentale pour la datation par TL, car ils sont capables de stocker de l’énergie. Le remplissage de ces défauts va s’effectuer par un apport d’énergie régulier dans le temps. Cette énergie provient de la radioactivité naturelle. La radioactivité étant un phénomène régulier, elle est corrélée à l’écoulement du temps. Par conséquent, plus le temps passe, plus les cristaux se chargent en énergie. En laboratoire, on va chauffer le matériau et on va enregistrer et quantifier la luminescence (émission de lumière). La quantité de lumière émise est proportionnelle à l’énergie stockée dans les cristaux, elle-même proportionnelle au temps écoulé depuis la fabrication de la terre cuite.
La méthode de la thermoluminescence détecte les fausses porcelaines
La porcelaine, au même titre que les faïences ou les grès, est cuite à très haute température lors de sa fabrication. Cette forte chauffe entraîne une amorphisation (vitrification) partielle, voir totale, de la matière. L’exposition à de fortes températures altère les réseaux cristallins, détruisant par là même les centre-pièges ou défauts qui stockent l’énergie de la radioactivité. Ceci nous prive donc de tout ou partie de l’information que l’on cherche, rendant le matériau difficilement datable par thermoluminescence. Toutefois, en adaptant le protocole de mesure TL, on va pouvoir dater la quasi-totalité des porcelaines. Quand la thermoluminescence classique chauffe le matériau jusqu’à 500°C, la technique alternative de la prédose ne chauffera que jusqu’à 200°C et se focalisera sur un signal à basse température, vers 110°C.
Le protocole prédose est réellement dédié aux porcelaines et aux faïences, car c’est l’unique solution d’obtenir une datation sur ce type de matériau chauffé à haute température.
L’évolution de la technicité des faussaires a rendu la thermoluminescence incontournable dans la détection des faux. Toutefois, on a vu dans un précédent article que l’on doit associer les tests TL à l’imagerie de rayons X (radiographie ou scanner) pour déceler les nouveaux faux ».