ARCHÉOLOGIE (Traitement et interprétation)L'archéométrie

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La datation

Dans toute étude archéologique, la nécessité de situer une civilisation, une production mobilière, des monuments sur l'échelle continue du temps passé s'impose fondamentalement. Le classement chronologique établi à partir de comparaisons typologiques ou d'observations stratigraphiques répondait déjà à cette préoccupation. Les méthodes de datation en laboratoire permettent de vérifier ces classements, ce qui est d'autant plus important que les civilisations étudiées sont « sans texte ».

Pour ce faire, les scientifiques utilisent des matériaux archéologiques, d'une part marqués par un fait humain (chauffage, cassure, mort, etc.), d'autre part révélant l'évolution interne d'une grandeur physico-chimique. Deux possibilités existent : ou la grandeur datante a été autrefois figée par le fait marquant ou elle évolue depuis ce même fait à partir d'une valeur initiale, selon une loi mathématiquement formulable. Ainsi, la date de cet événement peut être estimée soit directement soit indirectement par le temps écoulé depuis celui-ci, avec des précisions inégales, souvent liées à l'état d'avancement de la technique.

Dans la datation archéomagnétique, on utilise les évolutions séculaires du CMT. Ce champ présente en effet des variations aléatoires de son intensité et de sa direction, caractérisées par les angles d'inclinaison et de déclinaison. Dans les argiles cuites, l'hématite et la magnétite (oxydes de fer) peuvent conserver, au-dessus de leur température de Curie (respectivement 675 0C et 565 0C), une aimantation thermorémanente colinéaire et proportionnelle au CMT. Si l'objet n'a pas été déplacé (comme dans le cas d’un four ou d’un foyer), la direction du CMT est directement retrouvée. À partir des courbes d'étalonnage établies sur du matériel bien daté, on détermine la chronologie d'un autre matériel ; il s'agit typiquement d'une méthode de datation relative.

La dendrochronologie exploite la croissance irrégulière des cernes des arbres, liée aux conditions climatiques, à divers stress (maladies) et aux essences. Chaque cerne correspond à une année. Pour tout morceau de bois retrouvé, une séquence peut être précisée. Si, par ailleurs, on dispose d’une courbe d'étalonnage établie à partir d'autres morceaux bien datés pour la même zone géographique, la démarche de datation de cet objet revient à chercher la coïncidence de la séquence avec une partie de cette courbe. C’est évidemment la méthode la plus précise puisqu’elle date à l’année près, du moins là où le bois est conservé et où existe une courbe de référence, sachant qu’elle ne remonte guère, selon les régions, au-delà de 6 000 ans.

La datation par le radiocarbone a été élaborée par William F. Libby en 1946. Le carbone 14 provient de la transformation de l'azote de la haute atmosphère par les rayons cosmiques. Ce carbone radioactif, d’une demi-vie de 5 730 ans, est assimilé par les organismes vivants dans une certaine proportion, en plus des isotopes stables 12 et 13 du carbone. Après la mort de ces organismes, faute de nouvelles assimilations, la concentration en carbone 14 diminue exponentiellement, par suite des désintégrations spontanées. La concentration relative restante est utilisée pour déterminer la durée écoulée depuis la mort des organismes. Il est ainsi possible de dater des matériaux qui en sont issus (bois, cuirs, os, etc.). Certains alliages et minéraux synthétiques (aciers, pigments) dont le carbone provient de tels matériaux peuvent également être datés. La teneur en carbone 14 est mesurée par comptage des rayonnements ou par spectrométrie de masse sur des accélérateurs linéaires ou, depuis le milieu des années 2000, sur des mini-accélérateurs compacts de laboratoire. La concentration initiale de carbone 14 n'ayant pas été constante dans le temps, des corrections doivent être apportées à partir d’une courbe de calibration établie en combinant des études de dendrochronologie avec la date apparente déterminée par le carbone 14.

La datation par le radiocarbone est de loin la plus employée, puisque les objets organiques datables abondent sur toute fouille, y compris les tracés au charbon de bois des peintures rupestres. Elle admet cependant une marge d’erreur, d’au moins plusieurs dizaines d’années, sans compter les fluctuations que corrige la dendrochronologie (mais pas au-delà de 6 000 ans depuis le présent), et ne remonte pas au-delà de 50 000 ans. Depuis les années 2010, les chercheurs soumettent souvent leurs dates à l’analyse statistique dite bayesienne (en référence au mathématicien anglais Thomas Bayes), censée éliminer les dates les moins probables.

La thermoluminescence doit son nom au fait que des minéraux (par exemple le quartz et le feldspath dans les argiles cuites) peuvent, lorsqu'ils sont réchauffés, restituer sous forme de lumière une énergie stockée. Or tout chauffage archéologique annule toute énergie stockée préalablement entraînant une « remise à zéro ». Une nouvelle quantité d’énergie est ensuite emmagasinée, proportionnellement au temps, par suite des rayonnements internes alpha, bêta et gamma dus aux désintégrations naturelles des traces radioactives d'uranium, de thorium et de potassium, ainsi qu’aux rayonnements gamma ou cosmiques de l'environnement, nouvelle énergie qu’il suffira de mesurer pour estimer l'âge de l’objet. Toutefois, cette méthode est beaucoup moins précise que le radiocarbone pour les derniers millénaires, et elle est donc peu employée pour dater les poteries. Elle permet cependant de détecter les faux, très abondants par exemple dans les collections précolombiennes, et constitue par ailleurs la seule méthode pour dater les pierres chauffées des foyers préhistoriques.

Parmi les techniques peu utilisées, naguère jugées prometteuses, on peut citer l’hydratation des obsidiennes : on fait intervenir la pénétration de la couche hydratée, proportionnelle au temps, à partir d'une fracture archéologique. Pour ce même matériau, mais aussi pour des verres, le dénombrement des traces de fission spontanée débouche sur une datation. Par ailleurs, la racémisation des acides aminés du collagène des os, dont la forme en spirale tournée à gauche (lévogyre) se change progressivement et régulièrement en spirale tournée à droite (dextrogyre) après la mort de l’individu, est employée pour retrouver la date de vie des ossements.

En ce qui concerne les minéraux très anciens, la méthode du potassium-argon a permis de dater des cendres volcaniques recouvrant des sites archéologiques, comme en Afrique de l’Est. De même, la mesure de la dégradation dans le temps de l’uranium en thorium est utilisée pour dater la calcite qui, dans les grottes, peut r [...]

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Épicentre monumental du site de fouilles de Naachtun (Guatemala)

Épicentre monumental du site de fouilles de Naachtun (Guatemala)
Crédits : © Antoine Dorison/ ARCHAM/ Projet Naachtun/ CNRS Photothèque

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Identification des matériaux par tomographie

Identification des matériaux par tomographie
Crédits : IPANEMA/ CNRS

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Fouilles de Rakhigarhi, Inde

Fouilles de Rakhigarhi, Inde
Crédits : Vasant S. Shinde & al./ PLoS ONE 13 ; CC-BY

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Écrit par :

  • : chercheur, chargé de mission auprès de la vice-présidence recherche, université Paris-Saclay
  • : professeur émérite à l'université Paris-I-Panthéon-Sorbonne et à l'Institut universitaire de France
  • : docteur ès sciences physiques, maître assistant à l'université de Rennes, directeur du Centre régional archéologique d'Alet
  • : docteure en archéologie environnementale, directrice de recherche au CNRS, UMR 7264 Cultures et Environnements. Préhistoire, Antiquité, Moyen Âge, CNRS-université Côte d'Azur, Nice

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Pour citer l’article

Loïc BERTRAND, Jean-Paul DEMOULE, Loïc LANGOUET, Martine REGERT, « ARCHÉOLOGIE (Traitement et interprétation) - L'archéométrie », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 07 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/archeologie-traitement-et-interpretation-l-archeometrie/