Le CIRAM a récemment daté deux bois fossiles : un chêne « morta » et un if des marais. Tous deux ont été retrouvés enfouis au même endroit, dans les marais du Bessin et du Cotentin, en Normandie (Calvados et Manche). Et il faut dire que l’’état de conservation de ces deux fragments est remarquable ! Les analyses radiocarbone situent le chêne entre 4 344 et 4 066 BCE (Before Common Era), et l’if entre 2 027 et 1 778 BCE. Malgré leurs 6 000 et 4 000 ans d’ancienneté, ces bois conservent une structure et un aspect visuel presque intacts.

Mais comment expliquer une telle conservation ? Et que nous racontent ces bois millénaires sur l’histoire des paysages ? Voici un petit tour d’horizon d’un matériau aussi fascinant que précieux.

Extraction d’un morta par les Atelier JHP.
(source : Le morta – Atelier JHP)

Le morta : un bois issu de forêts englouties

Le morta est une essence de chêne particulièrement ancienne que l’on retrouve enfoui dans les tourbes des marais. Caché là depuis plusieurs millénaires, il constitue aujourd’hui un matériau exceptionnel à la croisée de la géoarchéologie, des sciences du bois et de l’artisanat d’art.

Par ailleurs, les diagnostics archéologiques réalisés dans le cadre des travaux de curage des canaux de Brière, entrepris par le Syndicat du Bassin Versant du Brivet (SBVB), montrent que les mortas constituent de véritables archives environnementales. Ces végétaux millénaires permettent notamment de documenter :

• Les variations du niveau d’eau dans les marais,
• Les phases d’enfouissement des forêts anciennes,
• Les traces d’activités humaines anciennes (charbons, dépôts détritiques),
• L’évolution des paysages depuis le Néolithique.

Les bois sont ainsi intégrés à une lecture globale du territoire, à la fois archéologique et paléo environnementale. Les analyses radiocarbone situent l’origine du morta entre la fin du Néolithique et le début de l’âge du Bronze. Il a donc poussé il y a environ 5 000 à 7 000 ans, dans un environnement forestier aujourd’hui disparu.

Et en effet, cette période, marquée par d’importantes évolutions hydrologiques des marais, est à l’origine de l’enfouissement progressif des arbres sous des dépôts tourbeux. Cet enfouissement a privé le tronc mort d’oxygène, empêchant sa décomposition classique.

La transformation et la commercialisation du morta

L’extraction commerciale du morta est aujourd’hui strictement encadrée. Elle s’effectue sur une période courte chaque année, dans des zones définies par les autorités locales. En Brière par exemple, le prélèvement n’est autorisé que 6 semaines par an, soit du 15 septembre au 30 octobre, quand le marais n’est pas trop inondé. La localisation de l’extraction est quant à elle réalisée en lien avec le Parc naturel régional de Brière (PNRB). Le sol est sondé et les bois qui sont trouvés sont prélevés sans aide mécanique pour conserver l’intégrité du sol ; ce dernier étant rebouché après extraction. Une demande d’Indication Géographique Protégée (IGP) pour le morta du marais de la Brière est d’ailleurs en cours de réflexion pour permettre de sauvegarder et d’encadrer au maximum le prélèvement de ce patrimoine naturel unique.

De nos jours, cette matière est particulièrement prisée pour ses propriétés techniques et esthétiques. Autrefois on l’utilisait pour fabriquer de solides charpentes ou comme bois de chauffage. Aujourd’hui, on ne la commercialise plus à l’état brut : on la transforme en couteaux, stylos, pipes, sculptures ou autres petits objets tournés ou sculptés.

Silence, ça pousse ! Vidéo de l’extraction et de la transformation d’un morta par les Atelier JHP.
(source : Le morta – Atelier JHP et Le morta – Silence, ça pousse ! – France Télévisions)

Analyses réalisées par le CIRAM

Mais revenons-en à nos échantillons : en ces conditions anoxiques, nos deux essences de bois du Calvados ont subi une longue transformation de fossilisation, les rendant imputrescibles dans des conditions naturelles. Ce contexte anaérobie est à l’origine de la conservation exceptionnelle et de la transformation lente en un matériau dense, sombre et stabilisé. Comme nous l’avons précisé plus haut, la datation au carbone 14C révèle deux périodes d’enfouissement, alors que nous avons trouvé notre chêne et notre if au même endroit. Nous pouvons raisonnablement en déduire plusieurs phases de montée puis de baisse du niveau des eaux. Ces variations expliquent le déclin des arbres puis leur emprisonnement progressif dans les dépôts tourbeux.

Pour l’essence de chêne, la couleur noire n’est évidemment pas celle d’origine, puisqu’il s’agit d’un bois aux nuances originalement brunes et claires. Et c’est cette coloration particulière, témoin des interactions chimiques qui se sont produites durant des millénaires en milieu humide, qui lui donne son charme esthétique particulièrement prisé pour les objets d’art. Dans les mêmes conditions, le bois d’If (Taxus baccata) s’est légèrement assombri, lui qui est d’habitude plutôt brun orangé.

Les essences de bois analysées par les laboratoires CIRAM : chêne « morta » (noir) et if des marais (brun).

Analyse anatomique des essences de bois

Nous avons comparé notre échantillon de chêne à un chêne contemporain. Nous retrouvons sur la coupe du chêne millénaire tous les éléments caractéristiques du genre quercus à feuilles caduques, à savoir :

• Une zone initiale poreuse,
• Des rayons ligneux très larges, nettement visibles à l’œil nu, et d’autres très fins.
• Un alignement tangentiel de gros vaisseaux remplis de thylles dans le bois de printemps et des petits vaisseaux formant des flammes dans le bois d’été.

La courbure des cernes d’accroissement est faible : l’arbre était donc de gros diamètre et son accroissement faible. Par conséquent, il s’agissait d’un sujet âgé. Une observation qui atteste de l’incroyable conservation du végétal de sa mort jusqu’à nos jours !

Plan transversal d’un échantillon de morta (gauche) et d’un chêne contemporain (droite) après ponçage au grain fin (x1200).

Analyse technologique des essences de bois

L’analyse de nos végétaux présente des caractéristiques mécaniques particulières. En effet, la minéralisation du bois au cours de l’enfouissement s’est accompagnée d’une modification significative de leurs masses volumiques. La moyenne mesurée sur plusieurs échantillons de notre chêne « morta » nous donne une valeur moyenne de 974 kg/m³. Or d’après la fiche technique Tropix éditée par le CIRAD, la masse volumique pour un chêne sessile ou un chêne pédonculé (Quercus petraea ou Quercus robur) se situe autour de 740 kg/m³ soit une majoration de 31 % (source : fiche technique Quercus robur / petraea).

De son côté, notre if a subi une minéralisation tout aussi spectaculaire : les mesures réalisées sur 6 échantillons donnent une moyenne de l’ordre de 750 kg/m³ or la masse volumique habituelle se situe entre 480 et 600 kg/m³ soit une densification de 24 à 56 % ! Cette augmentation significative de densité traduit les transformations physico-chimiques du bois en milieu saturé en eau et pauvre en oxygène, qui modifient durablement ses propriétés mécaniques.

Un bois plus dense, mais plus difficile à travailler

Cette densité élevée en fait des matériaux particulièrement résistants mais aussi exigeants à travailler. Le travail d’un morta nécessite un outillage et un savoir-faire spécifique puisqu’il est fortement désaffûtant (outils à lames carbure, angles de coupe négatifs, passes réduites pour limiter les vibrations, travail lent et contrôlé, etc.).

Expérience interactive : à vous de retrouver le morta avec Planet Bog !

Et si vous passiez de la théorie à la pratique ? Dans le cadre d’une Scientific Game Jam (10–12 mars 2023), un jeu vidéo jouable en ligne a été conçu en seulement 48 heures autour du morta. Le principe : explorer un marais, sonder le sol… et tenter de localiser des troncs enfouis, comme le font les artisans sur le terrain !

Ce jeu sérieux propose une immersion originale dans les méthodes de prospection, en traduisant des données scientifiques en expérience interactive accessible à tous. On pari que vous allez creuser 😉

Capture d’écran de Planet Bog, jeu sérieux dédié à la recherche du morta.
(source : Planet Bog et Tutoriel Planet Bog)

Remerciements et sources

L’ensemble des données mobilisées dans cet article provient des recherches géoarchéologiques menées par le Service archéologie de Loire-Atlantique dans le cadre du suivi du curage du marais de Brière par le Syndicat Du Bassin Versant Du Brivet, du programme collectif de recherche en géoarchéologie de la Grande Brière (équipe dirigée par Yann Le Jeune, Service Archéologie de Loire-Atlantique), de divers articles journalistiques, ainsi que d’observations de terrain et d’analyses technologiques du matériau. Nous remercions également Jean-Henri Pagnon, le créateur des couteaux Morta pour ses précieux conseils et l’autorisation d’utiliser ses ressources photographiques

• Le Jeune, Y. (2025), Géoarchéologie du marais de la Grande Brière – Projet de PCR, UMR 6566 CReAAH, service archéologie de Loire-Atlantique, 51 p.
• Le Jeune, Y. (2024), Pays de la Loire, Donges, Saint-André-des-Eaux, Saint-Joachim, Saint-Lyphard, Saint-Nazaire (44) – Bassin versant du Brivet suivi du curage du Grand marais de Brière – tranche 3, 2023, RFO de diagnostic archéologique, Nantes : Service archéologie de Loire-Atlantique, 308 p.
• Ouest-France (2024), Le morta, chêne des marais de Brière candidat à l’IGP
• L’écho (2025), Brière. Le morta : les 10 choses à savoir sur ce bois enfoui depuis 5 000 ans dans les marais de Brière
• Silence, ça pousse ! (2022), Vidéo – Le morta
• CIRAD Tropix, fiche technique Quercus robur / petraea.
• Scientific Game Jam (2023), Serious game Morta – production 48h (10–12 mars 2023)
• Les couteaux Morta, photo, documentation et vidéo

Jennifer Coët

Responsable communication & marketing digital chez CIRAM, Jennifer allie un parcours scientifique à une spécialisation en marketing, communication et événementiel. Elle œuvre aujourd’hui à valoriser l’expertise et les projets du laboratoire CIRAM.

Choisir la bonne méthode de datation en contexte archéologique est une étape essentielle. Selon la nature du matériau et le contexte de découverte, les scientifiques utilisent différentes techniques. La datation au carbone 14, la thermoluminescence (TL) et la luminescence stimulée optiquement (OSL) répondent chacune à des problématiques spécifiques.

Découvrez leurs principes, leurs domaines d’application, leurs limites et les critères qui permettent de choisir la méthode la plus adaptée à chaque contexte archéologique.

Trois techniques de datation, trois logiques scientifiques distinctes

Le Carbone 14

La datation au Carbone 14 (radiocarbone) repose sur la mesure de la décroissance radioactive de l’isotope ¹⁴C, naturellement présent dans les organismes vivants. À la mort de l’organisme, l’échange de carbone avec l’environnement cesse et l’isotope commence à se désintégrer selon une demi-vie d’environ 5 730 ans. En mesurant la quantité résiduelle de ¹⁴C par rapport au carbone stable ¹²C, on arrive à estimer la date du décès de l’organisme.

On l’utilise en archéologie puisqu’elle offre une précision moyenne de ±20 à 200 ans. Elle permet de dater :

La datation carbone 14 ne s’applique qu’aux matières organiques, ce qui exclut donc les céramiques, pierres, métaux ou sédiments minéraux. Elle est également sensible aux contaminations modernes (bactéries, racines, infiltrations) qui peuvent fausser les résultats. Il est ainsi crucial de réaliser avec soin les prélèvements d’échantillons afin de garantir une datation scientifique fiable.

La thermoluminescence (TL)

La datation par thermoluminescence repose sur la mesure de la lumière émise par un minéral lorsqu’il est de nouveau chauffé en laboratoire. Cette technique analyse ainsi les électrons piégés dans la structure cristalline du matériau, depuis sa dernière exposition à une température élevée, généralement lors de sa fabrication ou de son utilisation dans un foyer. Ces électrons s’accumulent sous l’effet de la radioactivité naturelle de l’environnement et conservent un « signal » mesurable.

En laboratoire, un chauffage contrôlé est réalisé et permet de libérer ce signal sous forme de luminescence. Plus le signal est intense, plus la période écoulée depuis le dernier chauffage est ancienne.

On utilisera la thermoluminescence pour dater :

La thermoluminescence couvre une plage chronologique comprise entre environ 300 et 500 000 ans, avec une précision moyenne de ±10 %.

Cependant, cette technique présente certaines limites :

• Elle est destructive : on prélève un fragment conséquent du matériau pour analyse,
• Elle est sensible à d’éventuels chauffages postérieurs, qu’ils soient naturels ou anthropiques,
• Elle nécessite de connaître précisément la radioactivité ambiante dans laquelle le matériau a été enfoui pour bien calculer la datation.

Comme pour toute méthode basée sur un signal accumulé, la qualité du prélèvement et des données de contexte est déterminante afin de garantir la fiabilité des résultats.

Pour en savoir plus : Les datations absolues par thermoluminescence : quelques questions archéologiques.

La luminescence stimulée optiquement (OSL)

La datation par luminescence stimulée optiquement (OSL) repose sur la mesure du signal lumineux émis par des minéraux, généralement du quartz ou du feldspath, lorsqu’ils sont exposés à une lumière contrôlée en laboratoire. Ce signal correspond à l’accumulation d’électrons piégés dans le réseau cristallin du minéral depuis sa dernière exposition à la lumière.

En d’autres termes, la datation OSL permet d’estimer le moment où le sédiment a été enfoui, c’est-à-dire la dernière fois qu’il a été exposé à la lumière du jour. C’est une méthode de datation scientifique directe des événements de dépôt. Cette technique est particulièrement utile dans les contextes archéologiques où la matière organique est absente.

L’OSL sera ainsi utilisée pour la datation de :

La datation OSL couvre une plage chronologique allant d’environ 1 000 à 700 000 ans, avec une précision moyenne de ±5 à ±15 % selon le contexte de l’objet.

Cependant, elle requiert un protocole de prélèvement très strict. Les échantillons doivent en effet être protégés de toute lumière dès leur extraction, car une exposition même brève au jour peut effacer le signal. Ils sont généralement collectés à l’aide de tubes opaques scellés immédiatement, dans des conditions contrôlées.

Cette méthode nécessite également un matériel spécifique pour le conditionnement et l’analyse, ainsi qu’une grande rigueur dans le traitement des données pour tenir compte de la radioactivité naturelle du site. Comme pour les autres techniques d’étude par luminescence, la fiabilité de la datation scientifique dépend directement de la qualité du prélèvement, de la conservation du sédiment et du contrôle des paramètres environnementaux.

Quelle méthode de datation archéologique choisir : Carbone 14, TL ou OSL ?

Tableau comparatif des méthodes

Le tableau ci-dessous résume les principales différences entre ces trois méthodes afin de faciliter leur comparaison.

Quel critère pour quel contexte ?

Le choix de la méthode la plus adaptée dépend de plusieurs facteurs :

• Nature du matériau : un fragment de bois → C14, une poterie → TL, un sédiment sous un sol d’occupation → OSL
  
• Conservation : si la matière organique est absente ou trop dégradée, TL ou OSL deviennent les seules options
  
• Question de recherche : datation d’un événement (ex. enfouissement d’un niveau, dernier usage d’un foyer)
  
• Contexte stratigraphique : choix d’une méthode non destructive ou complémentaire

Cependant, le contexte d’étude dans le cadre de fouilles peut comprendre différents éléments à analyser. Le croisement de ces méthodes permet souvent d’obtenir une chronologie plus robuste. Un laboratoire spécialisé peut ainsi recommander les analyses les plus pertinentes en fonction des matériaux disponibles et des objectifs de l’étude.

Exemple : sur un site néolithique comportant foyer, céramique et couche sédimentaire :

• Charbons → datation carbone 14
  
• Terre cuite → datation par thermoluminescence
  
• Sédiments → datation OSL

En conclusion, choisir entre la datation au carbone 14, la thermoluminescence (TL) et la luminescence stimulée optiquement (OSL) dépend avant tout du matériau étudié, du contexte archéologique et de la question scientifique posée. Ces méthodes ne s’opposent pas : elles sont complémentaires et peuvent être combinées pour affiner la chronologie d’un site ou d’un objet.

En cas de doute, les experts CIRAM vous accompagnent dans le choix des analyses les plus adaptées et dans l’interprétation des résultats afin d’établir une chronologie fiable et cohérente avec votre contexte archéologique.

Patrick Rossetti

Patrick est directeur du département Archéologie du laboratoire CIRAM. Il coordonne des projets de datation, d’analyses isotopiques et de caractérisation des matériaux archéologiques, en collaboration avec des institutions de recherche, des musées et des acteurs de l’archéologie en France et à l’international (ORCID : 0000-0001-8770-6732).

Lors des fouilles préventives, chaque fragment de charbon de bois peut apporter des informations précieuses sur les paysages anciens et les activités humaines. C’est précisément le rôle de l’anthracologie, une discipline qui identifie les essences de bois à partir des charbons archéologiques. En plus de reconstituer l’environnement ancien, elle permet de sélectionner les échantillons les plus pertinents avant une datation au carbone 14. Découvrons comment cette discipline contribue à fiabiliser les interprétations archéologiques.

Comprendre l’anthracologie en contexte de fouilles préventives

Discipline de pointe en archéologie, l’anthracologie offre aux équipes de fouilles préventives un outil scientifique incontournable pour interpréter rapidement les contextes et préparer la datation des vestiges.

Qu’est-ce que l’anthracologie ?

L’anthracologie est une branche de l’archéobotanique spécialisée dans l’étude des bois carbonisés (charbons de bois). Cette méthode d’analyse s’appuie sur l’observation microscopique des structures anatomiques, grâce à des techniques comme la diagraphie des charbons, afin de déterminer les espèces ou genres de bois utilisés dans les contextes archéologiques.

Les charbons trouvés dans le cadre de fouilles préventives peuvent provenir de foyers, de structures de combustion, d’éléments de construction incendiés ou encore d’incendies naturels. Tous ont en commun de conserver fidèlement les structures anatomiques du bois initial, ce qui permet aux scientifiques de réaliser une identification taxinomique précise.

L’analyse ne se limite pour autant pas à une simple reconnaissance : elle révèle les pratiques humaines (choix des essences, modes d’exploitation, techniques de combustion) et les environnements exploités par les sociétés anciennes.

Pourquoi les charbons de bois sont-ils des vestiges précieux ?

Dans le cadre des fouilles préventives, les charbons de bois occupent une place particulière. Ils constituent à la fois des témoins des paléovégétations locales et des matériaux privilégiés pour la datation au carbone 14. Ils sont à la fois témoins des paléovégétations locales et matériaux privilégiés pour la datation carbone 14 (jusqu’à environ 60 000 ans).

Concrètement, l’anthracologie aide les archéologues à répondre à plusieurs questions stratégiques :

• Quels environnements entouraient le site fouillé ? L’étude des charbons permet de reconstituer les paléoenvironnements et les pratiques d’exploitation du bois
  
• Quels charbons privilégier pour la datation ? Les critères incluent la conservation, la taille et la position stratigraphique
  
• Comment éviter les biais ? L’anthracologie limite l’effet dit du “vieux bois”, qui vieillit artificiellement les chronologies

Le recours à l’anthracologie ne permet pas à lui seul de restituer l’intégralité d’un paysage ancien. Cependant, elle est particulièrement pertinente en complément d’autres approches (palynologie, carpologie, phytolithes). En contexte préventif, elle reste un outil de choix pour orienter les analyses et guider la sélection des charbons datables.

Anthracologie et datation C14 : une étape préliminaire indispensable

Coupler anthracologie et datation radiocarbone n’est pas un luxe méthodologique pour les archéologues : c’est la garantie d’obtenir des chronologies fiables et scientifiquement exploitables lors de fouilles préventives.

Pourquoi réaliser une étude anthracologique avant une datation C14 ?

La sélection des échantillons de charbons datables constitue une étape critique. Certains fragments peuvent provenir de parties anciennes d’un arbre, ce qui introduit un biais temporel, tandis que d’autres plus récents, reflètent mieux l’événement archéologique étudié. Grâce à l’anthracologie, les archéologues peuvent ainsi :

• Identifier les essences les plus pertinentes,
  
• Écarter les fragments susceptibles de produire une datation erronée,
  
• Garantir la cohérence entre le contexte stratigraphique et le matériel daté.

Une mauvaise sélection du charbon a forcément des conséquences lourdes : incohérences chronologiques, résultats inutilisables et perte de valeur scientifique. L’anthracologie, lorsqu’elle est utilisée en amont d’une étude de datation, limite ces risques et sécurise la fiabilité des séquences établies.

L’anthracologie constitue une étape préliminaire essentielle à la datation au carbone 14. En sélectionnant les charbons les plus représentatifs du contexte archéologique et en limitant l’effet du « vieux bois », elle améliore la fiabilité des datations obtenues. L’anthracologie et le radiocarbone sont donc deux approches complémentaires : la première sélectionne les échantillons les plus pertinents, tandis que la seconde établit leur chronologie.

La qualité des résultats dépend également de la préparation des échantillons et des observations réalisées en laboratoire. Les scientifiques examinent notamment les structures anatomiques des charbons au microscope afin d’identifier les essences de bois et d’évaluer leur pertinence pour une datation. Découvrez comment se déroule une analyse anthracologique et les critères observés en laboratoire.

Au-delà de la reconstitution des paysages anciens, l’anthracologie contribue directement à la fiabilité des datations au carbone 14 et à l’interprétation des contextes archéologiques.

Joey Montagut

Archéobotaniste expert en xylologie et anthracologie chez CIRAM

La spectrométrie de masse est aujourd’hui l’une des techniques d’analyse les plus utilisées en archéologie. Elle permet aussi bien de dater des vestiges grâce au carbone 14 que d’étudier la composition de matériaux, d’identifier des résidus organiques ou d’analyser les isotopes stables afin de mieux comprendre les sociétés anciennes. Sa précision et sa sensibilité permettent d’obtenir des informations à partir de quantités infimes de matière.

Il existe toutefois plusieurs types de spectrométrie de masse, chacun répondant à des objectifs spécifiques. Dans cet article, nous expliquons leur fonctionnement, leurs principales applications en archéologie et les informations qu’elles permettent d’obtenir.

Comprendre la spectrométrie de masse en archéologie : principes et techniques

La spectrométrie de masse repose sur l’analyse des atomes ou des molécules présents dans un échantillon. Selon la technique employée, elle permet de dater des vestiges, d’étudier leur composition chimique ou encore d’analyser leurs signatures isotopiques afin d’obtenir des informations sur leur origine, leur utilisation ou leur histoire.

Le principe de la spectrométrie de masse appliqué à l’analyse des matériaux archéologiques

Le principe de la spectrométrie de masse consiste à ioniser un échantillon, puis à séparer les ions en fonction de leur masse. Les scientifiques peuvent ainsi identifier les éléments chimiques, les isotopes ou les molécules présents, même lorsque les quantités analysées sont extrêmement faibles.

Cette sensibilité permet d’étudier des vestiges archéologiques précieux ou de très petite taille tout en obtenant des résultats particulièrement précis. Selon les objectifs de l’étude, les chercheurs utilisent différentes techniques de spectrométrie de masse, chacune répondant à une problématique spécifique.

Les principales techniques en spectrométrie de masse : AMS, IRMS et spectrométrie couplée à la chromatographie

Plusieurs méthodes sont utilisées en archéologie :

Chaque technique répond à une problématique scientifique spécifique. Elles sont souvent complémentaires et peuvent être combinées au sein d’un même projet de recherche.

Applications concrètes : ce que révèle la spectrométrie de masse en archéologie

Au-delà de la performance des instruments, l’intérêt de la spectrométrie de masse réside dans les informations qu’elle apporte sur les vestiges archéologiques. Selon la technique employée, elle permet de dater un objet, de reconstituer les modes de vie des populations anciennes ou encore d’identifier les substances présentes sur un artefact.

Dater les vestiges archéologiques

La spectrométrie de masse par accélérateur, ou AMS, reste aujourd’hui la méthode de référence pour la datation carbone 14 en archéologie. Contrairement aux techniques classiques, elle permet de dater des échantillons de quelques milligrammes avec une extrême précision grâce à la mesure directe du rapport 14C/12C. Elle est ainsi la méthode privilégiée afin d’analyser les objets délicats ou de grande valeur patrimoniale (ossements humains, textiles funéraires, charbons en contexte clos). Elle fournit une datation archéologique précise, en limitant les biais liés aux contaminants ou à la taille des échantillons.

Reconstituer les modes de vie des populations anciennes

L’analyse isotopique stable IRMS ouvre quant à elle un autre champ d’interprétation en contexte archéologique. Grâce à l’étude des isotopes stables du carbone, de l’azote, de l’oxygène ou du soufre, il devient en effet possible de retracer des régimes alimentaires, d’identifier des aires de provenance, voire de distinguer des pratiques sociales (par exemple : identifier une alimentation différenciée selon le statut ou le genre). 

Identifier les résidus conservés sur les objets

Quant à la chromatographie couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS ou LC-MS), elle permet d’explorer les molécules organiques piégées dans les objets : lipides alimentaires, résidus de résine ou de vin, protéines dégradées, etc… Ces analyses apportent ainsi des informations fonctionnelles sur l’usage des artefacts (contenants, outils, ornements) et sont précieuses pour les études paléoenvironnementales ou les approches protéomiques.

Limites, précautions et interprétation des résultats en contexte archéologique

Si les possibilités offertes par la spectrométrie de masse à l’archéologie sont vastes, elles nécessitent néanmoins de mettre en place des protocoles rigoureux d’étude. Le prélèvement doit ainsi être anticipé en amont de la fouille afin d’appréhender : la nature du matériau, les conditions de conservation et les éventuels risques de contamination. Une interprétation fiable repose en effet sur une collaboration étroite entre les équipes de terrain et le laboratoire d’analyse spécialisé en étude archéologique.

Enfin, la lecture des résultats ne peut être dissociée du contexte de recherche : datation, analyse isotopique ou identification organique, ces techniques ne livrent pas de vérités absolues mais leurs résultats offrent des indicateurs puissants lorsqu’ils sont croisés aux données archéologiques.

En conclusion, la spectrométrie de masse constitue aujourd’hui un outil essentiel pour l’étude des vestiges archéologiques. Grâce à ses différentes techniques (AMS, IRMS, GC-MS ou LC-MS), elle permet de dater les matériaux, d’identifier leur composition et d’apporter de nouvelles informations sur les sociétés anciennes. Combinées aux observations de terrain, ces analyses contribuent à construire une interprétation scientifique plus complète des sites. Le laboratoire CIRAM accompagne ainsi les acteurs de l’archéologie en mettant en œuvre ces différentes approches analytiques, adaptées aux enjeux de l’archéologie préventive, programmée et de la recherche.

Olivier Bobin

Olivier est diplômé d’une maîtrise de chimie (1996) et docteur en Physique des Archéomatériaux (2001) de l’Université de Bordeaux. En 2005, il cofonde le laboratoire CIRAM avec Richard Chéret, dont il est aujourd’hui le co-gérant et le directeur scientifique.

Les archéologues doivent établir des chronologies fiables pour comprendre l’occupation, l’évolution et les usages des sites étudiés. Cette étape constitue un élément fondamental de leur démarche scientifique. Cependant, du fait de la diversité des contextes, des matériaux et des objectifs de recherche, aucune méthode ne peut, à elle seule, garantir une datation irréfutable.

C’est pour cette raison que les chercheurs adoptent aujourd’hui le croisement de plusieurs méthodes de datation comme approche de référence en contexte archéologique. La combinaison de plusieurs techniques telles que la datation radiocarbone, thermoluminescence, OSL, dendrochronologie, ESR leur permet d’affiner, valider et sécuriser les résultats de leurs études. Pour y parvenir, il leur faut cependant bien connaître les atouts et les limites de chaque méthode, respecter les protocoles et comprendre le rôle déterminant des laboratoires spécialisés. 

Dans cet article, nous vous proposons une revue des techniques de datation en contexte archéologique, un examen de leur complémentarité et l’importance de collaborer avec un laboratoire expert.

Comprendre la diversité des méthodes de datation en archéologie

En contexte archéologique, connaître les spécificités des méthodes de datation et d’analyse des matériaux est indispensable pour optimiser la stratégie analytique dès les premières phases d’un projet. Cela permet aux équipes de recherche de limiter l’impact des contraintes de terrain, de matériaux et de calendrier, propres à ce milieu.

Méthodes de datation pour l’archéologie : panorama des techniques absolues et relatives

Le processus de datation pour l’archéologie repose sur deux grands groupes méthodologiques : les méthodes de datation absolue et les méthodes de datation relative. Chaque groupe répond à des objectifs distincts, en fonction de la nature des artefacts, du contexte de fouille, ou des contraintes de précision chronologique attendue.

Les méthodes absolues, comme la datation carbone 14, la thermoluminescence, la dendrochronologie, l’OSL, l’ESR ou encore l’U-Th permettent d’attribuer un âge exprimé en années. Elles s’appliquent à des matériaux variés tels que les matières organiques (charbons, ossements), céramiques, sédiments, matériaux de construction, etc…

À l’inverse, les techniques de datation relative, comme la stratigraphie en archéologie, la typologie ou la sériation, permettent quant à elles d’ordonner chronologiquement les couches et objets sans fournir d’âge absolu. Elles sont essentielles afin de contextualiser les découvertes sur site, en particulier dans les environnements complexes ou perturbés.

Pour cela, les archéologues devront donc choisir quelle méthode utiliser en fonction du type de matériau archéologique à dater (bois, poterie ancienne, céramique, os, sédiment), de sa conservation, de son contexte et de la résolution chronologique requise. Il est donc important, dès cette étape, de se concerter avec un laboratoire d’analyse afin d’éviter les possibles biais et anticiper les contraintes analytiques.

Avantages, limites et enjeux techniques des différentes méthodes

Chaque technique possède un champ d’application défini, des marges d’erreur spécifiques et des protocoles stricts. C’est précisément cette complémentarité qui justifie leur utilisation conjointe.

Par exemple, la datation carbone 14 est une technique fiable jusqu’à 50 000 ans pour les matériaux organiques, mais elle reste sensible aux contaminations récentes. La thermoluminescence et l’OSL sont quant à elles réservées aux matériaux ayant subi un dernier chauffage ou une exposition à la lumière (céramiques, sédiments), avec des incertitudes liées à la dose annuelle reçue.

D’autres méthodes utiles, comme l’ESR ou l’U-Th, sont adaptées à des contextes spécifiques (émaux, calcaires, dents fossiles). La dendrochronologie peut atteindre une précision annuelle lorsqu’un référentiel adapté est disponible, mais son application reste limitée aux essences et régions disposant de chronologies de référence.

La fiabilité de la datation pour l’archéologie dépend donc moins d’une méthode unique que d’un choix raisonné et éclairé par les limites de chaque technique choisie et des impératifs du terrain.

Croiser les méthodes pour fiabiliser la chronologie archéologique

Aucune méthode, aussi performante soit-elle, ne suffit à elle seule à établir une chronologie fiable de l’échantillon analysé. Le croisement des méthodes de datation permet alors de construire des chronologies plus solides et mieux documentées.

Pourquoi adopter une approche multi-technique en datation pour l’archéologie ?

Croiser plusieurs méthodes de datation en archéologie permet de confronter, affiner ou confirmer les résultats obtenus. En combinant diverses techniques aux principes physiques ou chimiques différents, on réduit les marges d’erreur liées à chaque méthode, tout en gagnant en fiabilité.

Prenons l’exemple d’un site préhistorique mêlant foyer, mobilier céramique et restes osseux. Une datation radiocarbone sur charbons peut être combinée à une datation par thermoluminescence sur les fragments céramiques chauffés, ou par une OSL sur les sédiments environnants afin d’obtenir une vue plus précise sur l’histoire de l’échantillon. Cette triangulation chronologique permet d’exclure des anomalies (ex. : pollution récente du carbone 14) ou de préciser l’âge réel de dépôt.

Autre cas courant pour les archéologues : la datation des ossements qui est régulièrement sujette à des lessivages ou des contaminations post-dépositionnelle. Recourir en parallèle à une datation ESR qui est plus stable dans le temps permet de sécuriser l’interprétation historique. Ce type d’approche (combinaison) est particulièrement recommandé dans les contextes complexes (grottes, niveaux perturbés, environnements tropicaux), ou lorsque la datation des artefacts & échantillons archéologiques doit être intégrée dans des séquences longues.

Vers une chronologie cohérente : interprétation, modélisation et valorisation des résultats

Nous l’avons vu, combiner des méthodes d’analyse permet de limiter leurs limites et d’adjoindre leurs avantages propres. Pourtant, croiser les techniques ne suffit pas : encore faut-il intégrer les résultats dans un cadre chronologique cohérent. Cette phase repose sur des outils statistiques avancés, notamment les modèles bayésiens. Ceux-ci permettent d’articuler les données entre elles tout en tenant compte des incertitudes propres à chaque mesure.

La datation pour l’archéologie multi-techniques permet alors de reconstituer des phases d’occupation, de mieux cerner la dynamique d’un site, ou de redéfinir des périodes techniques. Cette méthodologie avancée s’impose comme un atout décisif pour la datation des sites préhistoriques, des structures bâties ou dans des contextes sépulcraux.

Enfin, cette approche renforce d’autant plus la valeur scientifique des résultats, leur crédibilité auprès des institutions patrimoniales, et leur potentiel de diffusion dans les publications spécialisées. En résumé, le croisement des techniques n’est pas un simple choix, mais devient un levier stratégique pour toute démarche de datation pour l’archéologie exigeante.

Le rôle d’un laboratoire spécialisé dans une stratégie multi-technique

Le choix d’une stratégie multi-technique repose donc sur une analyse précise du contexte archéologique, des matériaux disponibles et des objectifs scientifiques du projet. Un laboratoire spécialisé intervient dès les premières étapes pour orienter les prélèvements et définir les protocoles analytiques les plus adaptés.

Cette expertise permet de limiter les biais liés aux contaminations, à la conservation des matériaux ou aux limites propres à chaque méthode, afin de construire des chronologies cohérentes et scientifiquement exploitables.

Grâce à son expertise en datation radiocarbone et en analyse de matériaux archéologiques, CIRAM accompagne les professionnels dans la mise en place de stratégies analytiques adaptées à leurs problématiques.

Patrick Rossetti

Patrick est directeur du département Archéologie du laboratoire CIRAM. Il coordonne des projets de datation, d’analyses isotopiques et de caractérisation des matériaux archéologiques, en collaboration avec des institutions de recherche, des musées et des acteurs de l’archéologie en France et à l’international (ORCID : 0000-0001-8770-6732).

La datation des momies est une analyse essentielle qui permet aux archéologues de reconstituer avec précision l’histoire des civilisations anciennes. Parmi les diverses méthodes de datation archéologique, l’analyse au carbone 14 s’impose comme un outil incontournable pour les chercheurs. Cependant, son application aux momies soulève bien souvent des défis méthodologiques tels que la sélection des échantillons, les risques de contamination, les limites chronologiques et les corrections nécessaires pour s’en prémunir.

Dans cet article, nous explorons en détail le processus de datation radiocarbone : ses spécificités appliquées aux momies égyptiennes et andines mais aussi les solutions scientifiques à notre disposition qui permettent d’optimiser la précision de la datation au carbone 14 des momies.

Spécificités de la datation des momies par le carbone 14

La datation au carbone 14 est une méthode d’analyse incontournable pour aider les archéologues à établir la chronologie des momies. Cependant les archéologues ont besoin de garantir des résultats fiables et plusieurs problématiques techniques et méthodologiques s’imposent à eux. Parmi ceux-ci, la sélection des échantillons, la contamination et les biais isotopiques sont des défis à surmonter.

Nature des échantillons analysables

Pour dater une momie au carbone 14, les chercheurs doivent prélever des matériaux organiques présents. Les principaux échantillons à leur disposition sont :

• Les tissus biologiques momifiés : peau, cheveux, tendons ou os.
• Les bandages de momies : souvent constitués de lin, une matière organique directement exploitable pour l’analyse.
• Les résidus biologiques : fluides séchés, pigments appliqués sur le corps ou résines d’embaumement. Leur usage peut cependant poser problème pour la datation comme nous le verrons plus tard.

Les cheveux des momies constituent un matériau particulièrement intéressant dans le cadre d’une datation au carbone 14 en raison de leur résistance à la dégradation. Une étude a démontré qu’un protocole spécifique permettait d’extraire la kératine du cortex capillaire et ne nécessitait qu’une vingtaine de milligrammes d’échantillon, ce qui minimise l’impact sur l’intégrité de la momie tout en fournissant des dates précises. Cette technique est particulièrement adaptée aux momies conservées dans des musées. 

Pourquoi les momies sont-elles plus difficiles à dater ?

Bien que les échantillons analysables soient variés sur une momie, plusieurs facteurs compliquent la datation carbone 14 :

• Contamination moderne : l’exposition à des conservateurs récents (vernis, résines, bitume) peut fausser la mesure du ratio ¹⁴C/¹²C.
• Environnement de conservation : le développement de micro-organismes pourrait rajeunir artificiellement la datation, s’ils ne sont pas strictement éliminés.
• Vieillissement des matières organiques : la mauvaise conservation pourrait empêcher de récolter suffisamment de matière pour réaliser une datation précise.

Une étude menée sur la momie dorée de Dunkerque a démontré que la sélection des échantillons et leur prétraitement chimique étaient cruciaux afin de garantir la fiabilité des résultats. Le processus d’extraction sélective de la kératine des cheveux a ainsi permis d’éliminer les matières exogènes et d’obtenir une datation fiable.

Comment se déroule la datation d’une momie ?

La fiabilité d’une datation de momie au carbone 14 repose sur un protocole rigoureux d’échantillonnage, de préparation et d’analyse en laboratoire. Chaque étape vise à éliminer les biais possibles et garantir une précision optimale malgré les défis inhérents aux matériaux anciens. 

Préparation et extraction des échantillons

La datation au carbone 14 nécessite de préparer méticuleusement des échantillons. Ce qui implique plusieurs étapes cruciales :

• Nettoyage mécanique et chimique : on parle ici des techniques de prétraitement chimique (méthode ABA : acide-base-acide) pour éliminer les contaminants modernes.
• Sélection des fractions les plus fiables : les cheveux momifiés sont privilégiés car ils offrent une meilleure résistance aux altérations environnementales.
• Filtrage isotopique : l’analyse des rapports isotopiques du carbone permet de détecter d’éventuelles anomalies.

Analyse en laboratoire

L’analyse du C14 repose sur des étapes précises réalisées en laboratoire pour garantir des résultats fiables et scientifiquement robustes :

• Mesure du ratio ¹⁴C/¹²C : la spectrométrie de masse par accélérateur (AMS) permet d’analyser des échantillons très petits.
• Contrôle des biais isotopiques : sont des ajustements pour tenir compte du fractionnement isotopique naturel.
• Calibration des résultats : est basé sur les courbes de calibration IntCal 20 ou SH Cal20, essentielles pour corriger les fluctuations historiques du carbone 14.

Exemples de datation de momies

Momies égyptiennes : datation des bandages funéraires

Les bandages en lin qui enrobent les momies égyptiennes, offrent une excellente fiabilité pour la datation au carbone 14. Une étude réalisée sur des momies du Nouvel Empire a permis de confirmer leur appartenance à la XVIIIᵉ dynastie grâce à la spectrométrie de masse par accélérateur (AMS). Cette technique permet en effet d’analyser des échantillons très petits, minimisant ainsi l’impact sur l’intégrité de la momie.

L’étude des textiles funéraires, réalisée notamment à El Deir en Égypte, a ouvert de nouvelles perspectives pour la datation des momies. Les chercheurs ont ainsi pu identifier différents types de textiles, y compris des bandelettes en lin neuves et des tissus issus du quotidien. Cette approche, à l’aide d’un matériau de référence, permet non seulement de dater les momies, mais également d’obtenir des informations sur les pratiques funéraires et le statut social des défunts.

Un exemple remarquable est celui de la momie de Nesi-Khons, ayant été datée entre le 4ᵉ et le 1ᵉʳ siècles avant notre ère. Les bandelettes de cette momie contenaient non seulement un texte étrusque en lin, mais également un papyrus du Livre des morts égyptien, offrant ainsi une opportunité unique de croiser les données textuelles et la datation au carbone 14.

Momies andines : défis liés à l’environnement

Une étude récente sur des momies découvertes dans les Andes argentines a eu recours à une approche innovante : les chercheurs ont réalisé une contre-datation en datant les lentes de poux trouvées sur les cheveux des momies. Cette méthode a permis d’estimer l’âge de ces momies entre 1300 et 2300 ans, tout en fournissant des informations génétiques précieuses sur les individus momifiés.

Cas complexes : les momies contaminées

Certaines momies ont été traitées au cours du XIXᵉ siècle avec des substances modernes. Pour contrer ces contaminations et réaliser une datation fiable, les scientifiques doivent procéder à un nettoyage poussé des échantillons avant analyse afin d’obtenir des résultats exploitables. Le cas de la momie de Ramsès II illustre parfaitement cette problématique de contamination.

Momies naturelles : défis et opportunités

Les momies naturelles, des corps formés dans des conditions environnementales particulières qui en assurent la préservation, présentent des défis uniques pour la datation. 

Par exemple, les corps préservés dans le pergélisol ou la tourbe peuvent avoir absorbé du carbone ancien ce qui fausse les résultats de la datation au carbone 14. Dans ces cas précis, les scientifiques combinent plusieurs méthodes au-delà de la datation au C14, comme l’analyse des pollens ou du bois, afin d’obtenir des datations fiables.

Le carbone 14 constitue aujourd’hui la méthode de référence pour dater les momies. Grâce à des protocoles de préparation rigoureux et à la spectrométrie de masse par accélérateur (AMS), il est possible d’obtenir des datations précises sur différents matériaux organiques, tout en limitant les risques de contamination. Associés aux données issues des fouilles, ces résultats permettent de mieux comprendre les pratiques funéraires, les conditions de conservation et l’histoire des civilisations anciennes. Le laboratoire CIRAM met en œuvre ces méthodes afin d’accompagner les projets de recherche et les études archéologiques portant sur les restes humains anciens.

Patrick Rossetti

Patrick est directeur du département Archéologie du laboratoire CIRAM. Il coordonne des projets de datation, d’analyses isotopiques et de caractérisation des matériaux archéologiques, en collaboration avec des institutions de recherche, des musées et des acteurs de l’archéologie en France et à l’international (ORCID : 0000-0001-8770-6732).