radiocarbon dating shells

Datation radiocarbone de coquillages, corail, CaCO3

Taille recommandée pour les échantillons (de plus petites quantités sont possibles pour les AMS – merci de nous contacter)
5-100 miligrammes (AMS), 50-100 grammes requis (RadiometricPLUS)
Contenants recommandés
Sacs Ziplock (si l’échantillon est petit ou risque d’être écrasé pendant le transport, veuillez l’emballer dans de l’aluminium)
Nous vous recommandons grandement d’envoyer vos échantillons dans de petites boites quand cela est possible (au lieu d’utiliser des enveloppes) pour protéger l’intégrité physique des échantillons.
Merci de nous fournir les valeurs Delta+R / Delta-R (correction localisée du réservoir) du site où l’échantillon a été prélevé pour que nous puissions appliquer l’étalonnage le plus adapté à l’âge.

Nota – Nos tarifs incluent les mesures d13C et d18O (réalisées dans un spectromètre de masse de rapport isotopique – IRMS), un rapport d’assurance qualité, le calendrier de calibration (lorsqu’applicable), un accès Internet 24h/24 aux résultats de datation passés, ainsi que vos analyses en cours.

Prétraitement – Il est important de comprendre la nature des prétraitements qui seront appliqués à l’échantillon, car ils ont une influence directe sur le résultat final. N’hésitez pas à nous contacter pour en discuter. Vous pouvez également demander à ce qu’on vous recontacte une fois le prétraitement appliqué (avant la datation).

Prétraitement pour le corail – la datation AMS nécessite uniquement 3 milligrammes de corail après prétraitement. Toutefois, nous recommandons d’envoyer 50-100 milligrammes afin de permettre un nettoyage en profondeur avant la datation (et pouvoir si nécessaire répéter les analyses en vue de confirmer les résultats selon nos mesures de contrôle qualité, sans frais supplémentaires pour le client). La plupart de coquilles, de coraux ou d’autres matériaux à base de carbonate sont d’abord nettoyés par l’abrasion physique afin de retirer les couches extérieures ainsi que des carbonates accrochés et ensuite lavés à l’acide, ce qui retire approximativement 10-30% ou plus du poids brut et ne laisse que le carbonate primaire pour la datation.

Carbonates en poudre – Merci de noter que l’exposition au dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique peut affecter les résultats de datation au radiocarbone. Il a été montré que les carbonates en poudre vont absorber du CO2 atmosphérique à cause de leur très grande surface disponible. Si le matériel est assez vieux (> 20 000 ans), il est possible qu’une exposition de longue durée à l’atmosphère puisse biaiser le résultat vers un âge plus récent, dans une proportion inconnue.

Quand il est nécessaire d’extraire des carbonates par forage ou pulvérisation de zones spécifiques du matériel à dater (spécialement pour ceux supposés très anciens, supérieurs à 20 000 ans), nous recommandons que le forage soit réalisé dans une atmosphère composée d’un gaz inerte (comme le N2, l’Ar, etc.), et que l’échantillon soit entreposé dans de très petits flacons, et nous soit envoyé sans délai. Si l’échantillon n’est pas très vieux (< 20 000 ans), l’extraction sous atmosphère inerte n’est pas nécessaire. Toutefois, les carbonates en poudre doivent toujours être entreposés dans de petits flacons, pour limiter au maximum l’exposition à l’atmosphère, et ne doivent pas être stockés sur des périodes prolongées.

Rapport d’analyses – Les résultats peuvent être communiqués comme suit : âge radiocarbone conventionnel, pourcentage de carbone moderne (pMC), fraction moderne (fM), Delta-14C (D14C) ou Δ14C sur demande.

Les laboratoires de datation radiocarbone par spectrométrie de masse par accélérateur (AMS) reçoivent souvent des coquilles à analyser. Une grande proportion est constituée de coquillages de mollusques.

Les coquilles ne sont pas faciles à dater, car plusieurs facteurs induisent des incertitudes sur les résultats. Le physicien et chimiste américain Willard Libby, pionnier des techniques de datation, a prédit qu’elles seraient les matières les moins efficaces pour la datation.

Elles peuvent être d’origine marine, estuarienne, fluviale, etc. Les analystes des laboratoires AMS ont besoin de connaître le type afin d’établir la liste des contaminants possibles et déterminer les méthodes adéquates pour les éliminer.

Les coquilles fixent le carbone de l’atmosphère lors de la constitution de l’enveloppe. D’après les études scientifiques sur le sujet, les mollusques et les crustacés capturent le carbone d’origine organique à partir des plantes marines et terrestres, et le carbone inorganique à partir du bicarbonate contenu dans l’océan et l’eau douce ainsi que le dioxyde de carbone atmosphérique.

Les coquilles sont formées par le dépôt de cristaux de carbonate de calcium à une matrice organique formée d’une protéine appelée conchyoline. Elle ne représente qu’une infime partie de l’enveloppe, d’où l’intérêt de se concentrer sur la partie inorganique pour la datation au radiocarbone.

Même s’il est inorganique, le carbonate peut être daté car il se forme en incorporant le carbone 14 de la biosphère. Le carbonate présent dans les coquilles est généralement sous forme d’aragonite, bien qu’on trouve parfois des mélanges d’aragonite et de calcite, ou encore, comme dans le cas des huîtres, des structures majoritairement à base de calcite.

Le fait d’utiliser les carbonates présente quelques inconvénients à cause de leur grande solubilité, et des échanges isotopiques ou chimiques avec l’environnement peuvent se produire, par exemple avec les acides des sols environnants. Le contenu en carbone 14 est altéré, ainsi que l’âge radiocarbone correspondant. Ces altérations laissent habituellement des traces sur l’extérieur du coquillage.

Les couches internes quant à elles peuvent être affectées par des phénomènes de recristallisation, s’accompagnant de conversions d’aragonite en calcite. Ils sont dus à des échanges avec de la calcite moderne, conduisant là-aussi à la modification du contenu carbone 14.

Il y a deux effets source ou réservoir pertinents pour la datation radiocarbone des coquillages : l’effet réservoir marin et l’effet eau dure. Des corrections doivent être apportées en décalant les âges pour les prendre en compte.

L’effet réservoir marin est une conséquence des mélanges lents entre les eaux en surface et les eaux profondes dans les océans. Elles ont un rythme différent, comparé aux échanges entre atmosphère et biosphère par la voie du dioxyde de carbone.

L’équilibre du dioxyde de carbone entre l’atmosphère et les eaux de surface est atteint assez vite, mais la diffusion vers les eaux profondes est beaucoup plus lente, et les carbones 14 provenant des deux régions ne correspondent pas aux mêmes temps de désintégration. Des études montrent que le temps de résidence du radiocarbone dans l’atmosphère varie de 6 à 10 ans, tandis que celui du radiocarbone océanique peut être de plusieurs milliers d’années.

L’upwelling (phénomène de remontée des eaux) contribue lui aussi à diluer le contenu radiocarbone des eaux de surface. Dans certaines parties du globe, et particulièrement en région équatoriale, les eaux profondes remontent lorsque l’eau de surface est poussée par les vents marins forts, comme les alizés sous certaines latitudes. La forme du littoral, le climat local, les vents et la topographie des fonds océaniques influent sur le phénomène. Le mélange lent et l’upwelling impliquent que l’eau de surface a un âge relatif apparent par rapport à l’atmosphère.

Les coquillages en eau douce ne sont pas concernés par les effets précédents, mais sont sensibles à l’effet eau dure. Il est dû à la présence d’ions calcium suite à la dissolution du carbonate de calcium d’âge infini, et coïncide avec l’épuisement du carbone 14, bien que l’ampleur du phénomène ne soit pas corrélée à la quantité initiale d’ions. A cause de cet effet, certains échantillons apparaissent plus vieux qu’en réalité en raison de l’incorporation de CaCO3 ancien qui a été dissous dans la source d’eau douce à partir de substances telles que le calcaire ou la marne que le lac ou les courants ont déplacées. Cela peut être testé en datant des coquilles vivantes dans la même région pour voir si elles donnent des résultats modernes ou plus anciens. Cette différence peut être de l’ordre de quelques décennies à plusieurs siècles selon les facteurs impliqués.

L’effet eau dure peut également affecter les coquillages marins déposés dans les zones où il y a un afflux de carbonate d’eaux douces, comme dans les embouchures de fleuves, et les coquilles terrestres, comme celles des escargots, s’ils se sont nourris dans des régions riches en carbonates.

Les analystes des laboratoires AMS doivent connaître les effets réservoir pouvant influer sur les échantillons de coquilles pour appliquer les corrections nécessaires. Les effets de réservoir marins et d’eau dure sont quantifiés en supposant qu’il n’y a pas eu de changement dans le contenu radiocarbone, et en se livrant à la datation de coquilles de même espèce et de même provenance, d’âge connu et collectées avant les essais nucléaires des années 1950 et 1960.

La valeur Delta±R s’applique uniquement aux carbonates d’origine marine.

Une correction globale de réservoir marin allant de 200 ans à 500 ans est appliquée automatiquement, en fonction de l’âge de l’échantillon, à tout carbonate d’origine marine. Cette correction automatique rajeunit l’âge radiocarbone de l’échantillon afin de prendre en compte le délai de 200 à 500 ans nécessaire pour le dioxyde de carbone moderne d’infiltrer et se distribuer dans les colonnes d’eau de mer.

Une correction Delta±R est appliquée à l’échantillon après la correction globale. La valeur fournie par le client est ajoutée et/ou soustraite de l’âge auquel la correction globale de réservoir marin a été appliquée (dépendant de s’il s’agit d’une valeur Delta+R ou Delta–R). Note: Un Delta-R négatif rendra la date plus âgée (supposant généralement une dilution par de l’eau douce à partir de la moyenne marine globale).

Des exemples de reports qui montrent la différence entre un âge radiocarbone de +/-30 BP avec et sans la correction Delta±R se trouvent ici.

L’environnement des organismes qui assimilent le carbone est un des facteurs à considérer avant la soumission des échantillons à un laboratoire AMS pour la datation radiocarbone, afin de connaître le type de contaminants potentiels.

Toute substance carbonée pouvant altérer le contenu en carbone 14 des coquilles est un contaminant potentiel. Ceci inclut le carbonate de calcium, les matériaux humiques des sols et le dioxyde de carbone des sols. Les cas les plus communs sont ceux causés par échange isotopique et recristallisation.

Les laboratoires AMS soumettent les échantillons à des prétraitements afin d’éliminer tous les contaminants possibles avant la datation.

Bain acide, sonication alcaline ou aucun prétraitement.

Lorsqu’il y a suffisamment de matériau, le laboratoire décape la moitié extérieure de la coquille pour éliminer tout carbonate secondaire éventuel. Veuillez prendre ceci en considération lorsque vous sélectionnez vos échantillons. En règle générale, plus votre échantillon est important, plus vos résultats ont de chances d’être satisfaisants.

Un prétraitement physique est appliqué aux coquilles, ce qui retire tous les contaminants visibles sans utiliser de produits chimiques, et réduit la taille de l’échantillon.

La couche externe est retirée avec une perceuse et du papier carborundum pour isoler l’aragonite (qui sera soumise à la datation). La calcite qui a recristallisé, et est considérée comme un contaminant, est blanche et crayeuse et est facilement retirée mécaniquement.

Les échantillons sont écrasés dans un mortier avec un pilon pour augmenter la surface totale pour les traitements suivants.

Les prétraitements chimiques consistent en un lavage avec de l’acide dilué, généralement de l’acide chlorhydrique (HCl), pour retirer l’extérieur de la coque et les calcites.

En cas de très petits échantillons, l’abrasion devra être mineure, voire inexistante. Dans le cas de matériau adhérant et/ou en présence de cavités, nous pouvons réaliser une sonication.