Datation carbone 14 par AMS

Datation carbone 14 par AMS

La datation carbone 14, référence en archéométrie, est réalisée par accélérateur de particules couplé à la spectrométrie de masse (AMS) pour dater les matériaux organiques archéologiques de plus de 3 mg.

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La datation C14 par AMS,
une méthode rapide et fiable

La méthode AMS (spectrométrie de masse couplée à un accélérateur de particules) permet de dater des archéomatériaux organiques mais également d’analyser des mortiers anciens. Grâce aux technologies de pointe, nos scientifiques obtiennent des résultats précis et rigoureux, permettant d’établir une chronologie des stratigraphies.

Conscients des contraintes des projets d’archéologie préventive, nous garantissons un délai de 10 jours ouvrés pour fournir les résultats de datation et leur calibration.

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Le rôle du carbone 14 dans la datation des objets archéologiques

Le carbone 14, aussi appelé radiocarbone, est un isotope radioactif du carbone, dans le sens où il est instable (il va se transformer avec le temps). Tous les organismes vivants possèdent cet isotope. Pendant la vie de l’organisme, la concentration en carbone 14 va être constante. Dès l’instant où un organisme meurt, la quantité de carbone 14 diminue de façon proportionnelle dans le temps. Sa concentration diminue de moitié tous les 5730 ans.

La spectrométrie de masse (AMS) est une technologie avancée nécessitant seulement 1 mg de carbone pur. Elle offre une précision de ±25 à 35 ans sur l’âge brut, et l’analyse complète ne prend que quelques heures.

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Les matériaux datés par le carbone 14 par AMS

La datation carbone 14 par AMS est l’une de nos spécialités. Grâce à cette méthode, nos laboratoires sont capables de dater une large gamme de matériaux organiques :

  • Bois et charbon de bois,
  • Ossements et dents,
  • Graines et résidus organiques,
  • Coquillages, tourbes, etc.

Avant chaque mesure, les échantillons subissent des pré-traitements chimiques pour éliminer les contaminants et extraire les fractions datables (cellulose pour le bois, collagène pour les os…). Nos équipes adaptent ces processus en fonction du matériau.

Il faudra ensuite extraire le carbone pour créer une cible de graphite, puis analyser les isotopes stables du carbone et de l’azote. Une analyse complète sera réalisée, incluant l’âge brut et les dates calibrées. Les résultats seront ensuite compilés et commentés dans un rapport d’étude.

Malgré ces nombreuses étapes, les laboratoires CIRAM garantissent un délai de 10 jours ouvrés pour fournir les résultats de datation.

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Les étapes de la datation au carbone 14 en archéologie

01 - Traitements et extractions

Avant la datation, les échantillons doivent être purifiés pour éliminer les contaminants. Nous appliquons un traitement ABA (Acide-Base-Acide), qui consiste à réaliser :

  • Une décontamination à l’acide chlorhydrique pour retirer les impuretés de surface.
  • Un lavage à l’eau déminéralisée et séchage.
  • Un traitement à l’hydroxyde de sodium pour éliminer les acides humiques et fulviques.
  • Un second bain d’acide chlorhydrique pour éviter l’absorption de CO₂ atmosphérique.

Les ossements quant à eux, font l’objet d’une série de traitements préliminaires visant à extraire le collagène. Voici les étapes :

  • Un traitement à l’acide chlorhydrique pour retirer les contaminations de surfaces et détériorer partiellement la partie minérale de l’os.
  • Un lavage à l’eau déminéralisée.
  • Un traitement à l’hydroxyde de sodium pour éliminer les acides humiques et fulviques.
  • Extraction du collagène par un traitement à chaud à l’acide chlorhydrique.
  • Filtration et rinçage pour récupérer le collagène purifié.

02 - Graphitisation et isotopes stables

Après les traitements et extractions, il est nécessaire d’extraire le carbone des autres éléments : c’est l’étape de graphitisation. Lors de cette étape, l’échantillon est brûlé pour produire du CO₂, qui est ensuite réduit en graphite, un carbone pur solide. Parallèlement, la qualité du collagène est vérifiée en mesurant les isotopes stables du carbone et de l’azote à l’aide d’un spectromètre de masse à ratio isotopique (IRMS) et en déterminant le rapport C/N avec un analyseur élémentaire.

Depuis 2018, plus de 20000 échantillons ont été analysés. Les laboratoires CIRAM disposent de deux chaînes d’analyse et de graphitisation automatisées, incluant chacune

  • Un analyseur élémentaire Elementar Vario Isotope select pour la combustion des échantillons et la détermination du rapport C/N,
  • Un spectromètre de masse Elementar IRMS pour l’analyse des isotopes stables du carbone et de l’azote (𝛿13Cet 𝛿15N),
  • Deux systèmes de graphitisation automatisée AGE3 Ions Plus permettant de transformer les échantillons en graphite en vue d’une mesure par AMS.

03 - Datation de la bioapatite

Certains os, notamment les os brûlés ou conservés en milieu aride, ne contiennent plus de collagène ou sont trop dégradés pour une datation fiable.

Pour évaluer la conservation du collagène, nous mesurons le rapport C/N (carbone/azote). Si ce rapport se situe entre 2,9 et 3,6, une datation classique au carbone 14 sur le collagène est possible. En revanche, si ce seuil n’est pas respecté, la datation doit se faire sur la bioapatite, la partie minérale des ossements.

Dans ce cas, le dioxyde de carbone contenu dans la bioapatite est extrait par réaction avec de l’acide phosphorique, puis purifié par cryogénie pour être isolé des autres éléments. Enfin, ce CO₂ est transformé en graphite afin d’être analysé par spectrométrie de masse par accélérateur (AMS).

CIRAM, spécialiste de la datation carbone 14 par AMS

CIRAM est un leader dans la datation carbone 14 par AMS et l’analyse des archéomatériaux. Nos laboratoires, dotés des dernières technologies, réalisent également des analyses en anthracologie/ xylologie, résidus organiques, datation par luminescence (TL/OSL) et analyse isotopique.

En suivant des protocoles rigoureux similaires à ceux des laboratoires publics, nous garantissons des résultats fiables, précis et rapides, adaptés aux exigences de l’archéologie préventive.

Nos scientifiques ne se contentent pas de fournir des mesures physiques : nous offrons également une interprétation détaillée des résultats, prenant en compte le contexte archéologique spécifique et vos problématiques.

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Vous vous posez peut-être ces questions ?

Quels types de matériaux peuvent être datés par carbone 14 ?

Tout matériau organique peut être daté, comme le bois, le charbon, les ossements, les dents, les graines, les résidus organiques, la tourbe, les coquillages, etc.

Quelle quantité de matériau est nécessaire pour une analyse ?

Cela dépend du type d’échantillon. Par exemple :

Matériaux Quantité minimum requise Quantité optimum conseillée
Bois 20 mg 100 mg
Charbon de bois 20 mg 100 mg
Résidu organique 20 mg 100 mg
Graine 20 mg 100 mg
Coquillage 50 mg 100 mg
Beachrock 50 mg 100 mg
Tourbe 50 mg 100 mg
Os, dent, ivoire 0,5 g 1 g
Os brûlé 2 g 3 g
Comment envoyer un échantillon à analyser ?

Nous fournissons un protocole d’expédition détaillé pour garantir la préservation des échantillons jusqu’à leur analyse.

Quels sont les délais pour une datation carbone 14 en archéologie ?

Nous garantissons des résultats sous 10 jours ouvrés après réception des échantillons.

La datation carbone 14 peut-elle être utilisée en art et industrie ?

Oui, elle permet aussi d’authentifier des œuvres d’art et de quantifier la part de biomasse dans des matériaux industriels.

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