Contamination de l’échantillon et prétraitement

  • Les contaminants des échantillons pour la datation par le radiocarbone peuvent être naturels ou artificiels.
  • Des résultats inexacts sont obtenus si les contaminants ne sont pas enlevés.
  • Les méthodes de prétraitement physique enlèvent les contaminants sans utiliser de produits chimiques.
  • Les prétraitements chimiques font souvent intervenir des bains acides et alcalins pour dissoudre les contaminants et préserver la partie voulue de l’échantillon.

La datation au carbone 14 est basée sur l’hypothèse que l’échantillon analysé subit uniquement une décroissance radioactive, et n’est altéré par aucun autre processus à partir du moment où il a cessé d’interagir avec la biosphère.

Ceci n’est toutefois pas tout à fait vrai. Les artefacts archéologiques et les spécimens géologiques envoyés aux laboratoires pour datation sont généralement retrouvés encastrés ou enfouis sous d’autres matériaux, qui peuvent en affecter le contenu radiocarbone. Tout matériau contenant du carbone qui affecte le contenu en radiocarbone d’un échantillon est donc considéré comme un contaminant.

Remarque importante concernant le 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).

Certains types de matériaux comme le charbon, le bois, la tourbe et les textiles subissent généralement un traitement acide-alcalin-acide (AAA) avant la datation. En savoir plus.

Dans le cas de sédiments et de sols, seul le lavage acide est réalisé (pas de base). En savoir plus.

Lorsqu’une datation sur du carbone inorganique (carbonate) doit être réalisé, comme pour des coquillages, un traitement à base d’attaque acide est réalisé avant le prétraitement. En savoir plus.

Sources de contamination

radiocarbon lab pretreatment

La contamination peut être naturelle ou artificielle. La première est due à l’introduction de contaminants dans l’échantillon par son environnement. Des échantillons d’os peuvent par exemple être contaminés par du calcaire ou des acides organiques du sol où ils étaient enterrés (acides fulviques ou humiques). La contamination des bois, charbons ou sols par des racines de plantes en est un autre exemple.

La contamination artificielle fait référence à l’introduction de contaminants par l’homme durant le prélèvement, la conservation sur le terrain ou le conditionnement des échantillons. L’étiquetage des échantillons d’os avec de la colle animale en est un exemple. Plusieurs contaminants peuvent être introduits lors du prélèvement et du conditionnement comme des biocides, des produits chimiques de conservation, comme l’acétate de polyvinyle ou le polyéthylène glycol, de la cendre de cigarette ainsi que par des étiquettes et des emballages à base de papier.

Comment les contaminants affectent les résultats de datation par le radiocarbone

Les échantillons contaminés vont donner des résultats inexacts. L’effet spécifique de la contamination dépend du type de contaminant, du degré de contamination, et des âges relatifs de l’échantillon et du contaminant.

Le calcaire d’origine géologique est beaucoup plus ancien que n’importe quel échantillon archéologique. Sa présence durant le processus de datation fera apparaître l’échantillon plus ancien qu’il n’est réellement.

Les acides humiques ou fulviques sont naturellement présents dans les sols à la suite de la dégradation microbienne de plantes et d’animaux. Ces acides organiques font apparaître l’échantillon plus jeune ou plus vieux suivant l’âge des organismes d’origine.

Les racines des plantes introduisent du carbone moderne dans les bois, les charbons, les sols et les os, et les font apparaître plus jeunes.

Le degré de contamination influe sur l’ampleur de l’erreur dans les résultats de datation au carbone 14. En général, les contaminations d’âge infini font apparaître un échantillon plus ancien, tandis que les contaminations modernes le font apparaître plus jeune que son âge réel.

Indépendamment de la méthode de datation entreprise, radiométrique ou par spectrométrie de masse par accélération (AMS), l’analyse est précédée par un ensemble de processus permettant de se débarrasser des contaminants : c’est le rôle des prétraitements.

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Datation au radiocarbone et prétraitement

Les laboratoires de datation par le radiocarbone reçoivent différents matériaux pour analyse, mais toutes les parties de l’échantillon ne sont pas forcément utilisables. La datation est uniquement applicable aux échantillons qui faisaient autrefois partie d’un organisme vivant. Os, coquillages, bois, charbons, tourbes, lins, laines et parchemins sont régulièrement soumis à l’analyse radiocarbone, contrairement aux métaux et pierres qui ne peuvent être datés directement à moins qu’ils ne contiennent du matériau organique.

Il n’y a pas de méthode standard de prétraitement applicable à tous les échantillons. Différentes approches sont utilisées suivant la nature de l’échantillon et des contaminants. Les laboratoires doivent par conséquent être informés des conditions environnementales et des techniques de conservation appliquées avant l’analyse.

Les prétraitements peuvent être de deux natures, physiques et chimiques.

Prétraitement physique des échantillons pour la datation au carbone 14

Le prétraitement physique des échantillons prévus pour la datation est effectué sans l’usage de produits chimiques, et provoque une réduction en taille.

Il inclut généralement la suppression des radicelles accrochées à l’aide de pinces. C’est une méthode simple à mettre en œuvre dans la plupart des cas, sauf dans le cas des échantillons de tourbe séchée, pour lesquels il est difficile de distinguer les corps à retirer.

Un autre type de prétraitement physique consiste à éliminer certains contaminants en grattant les couches extérieures à l’aide de l’équipement adéquat. Un scalpel est utilisé pour racler le charbon de bois, tandis qu’une fraise dentaire sera utilisée pour de gros ossements, ou pour le traitement de coquilles extérieures. Elles peuvent également être traitées avec de l’abrasif carborundum.

Lorsque les contaminants visibles ont été éliminés, les échantillons à analyser sont réduits en taille afin d’augmenter la surface avant d’appliquer les traitements suivants. Les coquillages, pierres et ossements sont pulvérisés dans un mortier avec pilon. Le charbon de bois est souvent concassé dans une boite de pétri. Les échantillons de bois sont martelés, ciselés, ou transformés en sciure de bois. Les sols quant à eux subissent un tamisage humide, pour ne conserver que les particules fines et les macrofossiles pour la datation.

Prétraitement chimique des échantillons pour la datation par le radiocarbone

Les prétraitements chimiques servent à éliminer les impuretés plus en profondeur. Les différents laboratoires de datation radiocarbone ne suivent pas toujours les mêmes procédures, ni utilisent les mêmes concentrations en appliquant les produits chimiques car celles-ci dépendent de l’état de l’échantillon lors de la soumission pour analyse. Toutefois, la plupart des laboratoires utilisent les mêmes produits chimiques.

Méthodes courantes de prétraitement chimique

Le charbon, le bois, la plupart des tourbes et des textiles sont généralement soumis à un traitement acide-alcalin-acide (AAA). Celui-ci consiste à rincer l’échantillon avec de l’acide chlorhydrique chaud (HCl) dans un premier temps, avant de passer par un bain au chlorure de sodium (NaOH), puis de terminer avec de l’acide HCl et le séchage. Cette méthode est appliquée au bois s’il est âgé ou s’il est fortement contaminé, avant l’extraction de la cellulose.

Parfois seul le bain acide est appliqué, notamment pour des échantillons constitués d’éléments riches en radiocarbone et solubles dans la solution alcaline.

Les os sont traités avec du HCl froid pour extraire le collagène, qui contient le radiocarbone nécessaire pour la datation. Un bain alcalin permet d’éliminer les acides organiques secondaires, sauf si l’échantillon est mal conservé, et qu’il y a un risque de supprimer toutes les substances organiques, auquel cas il n’est pas appliqué.

Les coquillages et autres matériaux calcaires sont soumis à des nettoyages à l’acide avant la datation.