Étalonnage par les cernes d’arbres

  • L’étalonnage des résultats est basé sur les cernes de croissance d’arbres.
  • Est nécessaire pour prendre en compte les changements dans la concentration globale de carbone 14 à travers le temps.
  • Les résultats de la datation par le radiocarbone sont exprimés en BP (Before Present ou avant le présent), avec l’origine 0 BP définie en 1950 du calendrier grégorien.
  • Les résultats d’étalonnage sont reportés sous forme d’intervalles calculés par interception ou par calcul de probabilités, grâce aux courbes de calibration.
  • Les courbes de calibrations reconnues à l’échelle internationale atteignant des dates jusqu’à 48000 BC sont produites par PJ Reimer et al.
  • Les courbes ont l’échelle de temps dendro sur l’axe des abscisses et l’année radiocarbone sur l’axe des ordonnées.

Elle est non seulement faite en amont de l’analyse, mais aussi sur les résultats dans le cadre de la datation par le radiocarbone, en tant que méthode analytique de détermination de l’âge d’un matériau qui a été un constituant de la biosphère, à travers la mesure du carbone 14 et de sa désintégration radioactive.

Le carbone 14 est un isotope naturel de l’atome de carbone, aussi appelé radiocarbone, à cause de son instabilité par rapport aux autres isotopes comme le carbone 12 et le carbone 13. Le carbone se compose à 99% de carbone 12, 1% de carbone 13 et environ une partie par million de carbone 14.

Les résultats de datation au carbone 14 sont exprimés en années radiocarbones, et l’étalonnage permet d’effectuer la conversion en années calendaires.

Beta AMS

Unités de mesures, demi-vie, et nécessité de la calibration

Les mesures radiocarbones non-calibrées sont généralement exprimées en années BP, où le zéro est défini en 1950 du calendrier grégorien. Les initiales BP viennent de l’expression anglaise Before Present (avant le présent), ou parfois Before Physics (avant la physique) par certains. La notation est également utilisée par d’autres techniques de datation, mais elle est définie différemment, comme en thermoluminescence, où le zéro équivaut à l’année 1980.

Il est également intéressant de noter que la demi-vie du carbone 14 utilisée pour les calculs est de 5568 ans, valeur déterminée par Willard Libby, et non la valeur plus précise de 5730 ans, connue comme la demi-vie Cambridge. Bien que moins précise, la première valeur a été conservée pour éviter d’introduire des incohérences ou des erreurs lors de comparaison avec des résultats antérieurs à la valeur Cambridge.

Ces méthodes sont basées sur l’hypothèse que la concentration du carbone 14 est restée constante depuis 1950, avec la demi-vie de 5568 ans. Les calibrations servent à tenir compte des changements dans l’atmosphère dus en partie aux fluctuations du moment géomagnétique de la Terre, à la combustion de combustibles fossiles et aux essais nucléaires.

La méthode la plus populaire et la plus utilisée pour l’étalonnage est la dendrochronologie.

Dendrochronologie et datation carbone

La dendrochronologie est une méthode scientifique basée sur le fait que les arbres se développent en accumulant des anneaux de croissance. Leur analyse permet la datation des événements et des variations de l’environnement, en les faisant correspondre aux années de formation des anneaux.

Les avancées dans ce domaine ont joué un rôle important lors des débuts de la datation par le radiocarbone, en permettant d’en vérifier l’exactitude à travers du matériel d’âge connu. Dans les années 1950, plusieurs scientifiques (notamment le néerlandais Hessel de Vries) avaient confirmé les écarts systématiques de la datation radiocarbone appliquée à des cernes datés par dendrochronologie.

De nos jours, elle sert à calibrer les mesures radiocarbones. Des bibliothèques de cernes de différentes périodes sur les 11.000 dernières années sont disponibles. Les arbres utilisés le plus souvent sont le pin Bristlecone (pinuslongaeva) et les chênes des périodes lacustres (Quercus sp.) en Irlande et Allemagne. Les laboratoires de datation radiocarbone peuvent utiliser également des données issues d’autres arbres.

Résultats calibrés par dendrochronologie

En principe, l’âge d’un échantillon carboné peut facilement être déterminé en comparant son contenu radiocarbone avec celui d’un cerne d’âge connu. Si les proportions correspondent entre les deux, il est raisonnable de conclure qu’ils ont le même âge.

Dans la pratique, la calibration n’est pas directe, en raison de plusieurs facteurs, limitant la précision des mesures et introduisant des intervalles s’étendant sur plusieurs années.

Par conséquent, les résultats sont souvent communiqués sous forme d’une tranche d’âge et non comme une valeur fixe. Ces plages sont obtenues par interception ou par calcul de probabilités, à l’aide des courbes de calibration.

Courbes de calibration

La première courbe de calibration radiocarbone était basée sur une séquence continue de cernes remontant jusqu’à 8000 ans en arrière. La séquence, établie par Wesley Ferguson dans les années 1960, a permis à Hans Suess de réaliser la première courbe de calibration utile, qui reposait sur le pin bristlecone, avec les cernes en abscisses.

Plusieurs courbes ont été publiées depuis, mais leur prolifération a amené son lot de complications. L’usage de la spectrométrie de masse par accélérateur, et globalement de méthodes de datation à haute précision, a également permis de réaliser de nouvelles courbes de calibration. Une courbe très précise a été publiée par un laboratoire de Belfast, en Irlande du Nord, grâce à des données de dendrochronologies réalisées sur des chênes irlandais.

Aujourd’hui, les courbes de calibrations reconnues à l’échelle internationale atteignent des dates jusqu’à 48000 BC (Reimer et. al., INTCAL13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves 0 – 50000 yrs cal BP, Radiocarbon 55(4), 2013). Pour la période après 1950, une grande quantité de données est disponible sur la concentration en carbone atmosphérique. Ces données post-modernes sont très utiles dans certains cas pour illustrer un âge calendaire de matériaux très jeunes (Hua, et. al. Atmospheric Radiocarbon for the period 1950-2010, Radiocarbon, 55(4), 2013).

Une courbe de calibration typique aura les années calendaires ou l’échelle de temps dendro sur l’axe des abscisses, et l’année radiocarbone sur l’axe des ordonnées.

Conventions d’étalonnage

L’emploi de cal BC, cal AD ou cal BP est la convention recommandée pour citer les résultats radiocarbones calibrés par dendrochronologie. Par souci de clarté, utiliser simplement BC, AD ou BP n’est pas suffisant. Cal BC et cal AD correspondent aux années historiques BC (avant J.-C.) et AD (après J.-C.), tandis que cal BP fait référence aux années avant 1950.

Résultats de datation radiocarbone

Les résultats de datation radiocarbone doivent inclure les résultats non-calibrés, la courbe d’étalonnage utilisée, la méthode de datation employée, et toutes les corrections appliquées au résultat avant étalonnage. Le degré de confiance des intervalles de calibration doit être également cité.

 

Dernière mise à jour le 5 mai 2016