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La datation TL/OSL une méthode utilisée en archéologie par les laboratoires CIRAM

vendredi 9 février 2024

La datation par luminescence TL et OSL est, avec la datation carbone 14, l’une des spécialités des laboratoires CIRAM.

Nous connaissons les contraintes de temps auxquelles les archéologues sont soumis, c’est pourquoi nous proposons des délais de rendus standards de 3 mois pour la TL (suivant la charge de production du laboratoire) et nous tentons de réduire au maximum les délais pour l’OSL. Les méthodes de datation par luminescence sont moins connues que le carbone 14 et leur utilisation demeurent limitée en archéologie historique. Elles désignent principalement la datation par thermoluminescence (TL) et par luminescence optiquement stimulée (OSL).

La datation TL, pour dater la dernière chauffe des matériaux 

La TL (thermoluminescence) permet de dater la dernière chauffe du matériau que ce soit de l’argile ou des pierres de foyers (quartzite, silex, grès…). Cette méthode est fréquemment utilisée pour la préhistoire, où les vestiges d’autre nature sont moins abondants.

Toutefois, des applications ont été testées sur des matériaux plus connectés à des problématiques historiques comme les terres cuites architecturales par exemple. Une des utilisations les plus fréquentes réside dans la datation de fours, ou la TL est l’une des méthodes les plus adaptées avec l’archéomagnétisme.

Une étude complémentaire grâce à la datation OSL

En complément de la datation par thermoluminescence, l’OSL offre des perspectives complémentaires. En effet, cette méthode permet de dater la dernière exposition d’un matériau à la lumière. On imagine sans mal l’intérêt que peut représenter la datation d’une séquence stratigraphique sur un site. De nombreuses applications ont été développées pour répondre à des problématiques associées à l’archéologie des périodes historiques et protohistoriques. Par exemple, l’OSL est utilisée pour la datation de la couche d’installation d’un mégalithe, le scellement d’un mortier dans une maçonnerie…

La portée chronologique de ces méthodes s’étend de quelques centaines au million d’années, cela permet une utilisation très large, sur tout type de site archéologique.

Les principes fondamentaux de la datation par luminescence

Les méthodes de datation par luminescence reposent sur des bases communes. Elles s’appuient sur la capacité des minéraux  (quartz et feldspaths principalement) à enregistrer la radioactivité ambiante au fil du temps. La radioactivité absorbée provient du niveau terrestre, essentiellement de la désintégration de trois radioéléments :

  • Le potassium (K) ;
  • Les séries de l’uranium (U) ;
  • Le thorium (Th).

L’émission de particules (alpha et bêta) et le rayonnement gamma de ces trois éléments se fait de manière régulière dans le temps et constitue ce que l’on appelle le débit de dose. Cette dose annuelle (I) est complétée par les effets du rayonnement cosmique, variable suivant la profondeur d’enfouissement, l’altitude et la latitude. La quantité de radioactivité absorbée au moment de la mesure est appelée dose archéologique (Qnat) ou dose équivalent (De).

C’est le rapport de ces deux grandeurs (Qnat et I) qui donne l’âge entre le dernier chauffage de l’objet et son étude en laboratoire :