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8.1 : Introduction aux méthodes de datation

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    Datation relative

    Après avoir fouillé un site, l'une des premières questions auxquelles il faut répondre concerne le temps. Une grande partie de la signification que l'on peut déduire d'un site provient du contexte, c'est-à-dire du moment où le site a été utilisé et du moment où les divers artefacts collectés ont été fabriqués, utilisés et laissés sur place. C'est une question simple à poser, mais à laquelle il est difficile de répondre depuis longtemps.

    Plus récent, des techniques de datation plus avancées permettent désormais aux archéologues de déterminer quand les sites ont été occupés et les artefacts ont été fabriqués. Nous pouvons déterminer à quel moment les articles ont été jetés, les plantes ont été récoltées, le bois et d'autres objets ont été brûlés et les outils ont été fabriqués. La précision de ces dates dépend de la technique utilisée. La plupart fournissent des dates sous forme de plages de temps, et les plages sont soumises à une marge d'erreur (par exemple, il y a 10 000 à 20 000 ans +/— 2 000 ans). Les archéologues combinent plusieurs techniques pour réduire encore ces délais et accroître leur précision.

    La datation directe teste les preuves archéologiques avec des techniques telles que les mesures au radiocarbone tandis que la datation indirecte estime l'âge des preuves archéologiques en datant autre chose, comme la matrice dans laquelle les preuves ont été trouvées. Les techniques de rencontre sont également classées selon le type de dates qu'elles fournissent. Les estimations de datation relative sont basées sur des associations et des comparaisons de l'élément avec d'autres objets trouvés sur le site et décrivent un objet comme étant plus vieux ou plus jeune que les objets de comparaison. La datation absolue détermine une tranche d'âge (et parfois une marge d'erreur) pour les objets eux-mêmes.

    Une autre façon dont les archéologues datent les objets relativement est la stratigraphie dans laquelle ils ont été trouvés. Cette méthode repose sur la loi de l'horizontalité (hypothèse selon laquelle les couches de sol s'accumulent les unes sur les autres) et sur la loi de superposition (hypothèse selon laquelle les sols plus jeunes se trouvent au-dessus des sols plus anciens), qui constituent la base de la datation stratigraphique ou stratigraphie, dans laquelle les archéologues construisent une séquence chronologique relative des couches de sol de la plus ancienne (en bas) à la plus jeune (en haut). Cette technique fournit des dates relatives non seulement pour les couches d'un dépôt, mais également pour les objets qui s'y trouvent, dans ce cas, la date de suppression plutôt que la date de création ou d'utilisation. Tant que la couche est restée étanche et qu'il n'y a pas eu d'intrusion provenant d'autres couches, la stratigraphie indique aux archéologues que tout ce qui se trouve dans cette couche est au moins aussi vieux que le sol dans lequel elle a été trouvée.

    Classifier les artefacts par sériation, classer les objets par ordre chronologique, peut également nous aider à les dater. Lors de l'utilisation de la sériation, les artefacts sont souvent classés ou « typés » en fonction de leurs qualités et de leurs attributs, tels que le matériau à partir duquel ils ont été fabriqués, leurs formes et leurs décorations. Les changements de style sont particulièrement utiles. Les artefacts produits en même temps (et par le même groupe) se ressembleront en termes de style, mais des changements stylistiques se produisent progressivement au fil du temps et de petites différences s'accumulent. Par conséquent, les artefacts de différentes époques peuvent avoir une apparence très différente les uns des autres. Pensez aux téléviseurs. Vous pourriez probablement facilement placer une collection de téléviseurs de leur invention il y a près de 100 ans à aujourd'hui dans le bon ordre chronologique en fonction de quelques caractéristiques de base telles que la taille de l'écran, la profondeur de l'écran et des fonctionnalités telles que les boutons, les boutons et les antennes. Il s'agit d'un exemple moderne de sériation stylistique dans laquelle la datation repose sur le placement des assemblages d'artefacts dans un ordre sériel en fonction des changements stylistiques de leurs caractéristiques. Les archéologues utilisent fréquemment la sériation stylistique pour dater les poteries, les paniers et les pointes de projectiles.

    La sériation par fréquence place les assemblages d'artefacts par ordre de série en examinant la fréquence relative des différents types d'artefacts. Il repose sur notre compréhension du fait que les différences stylistiques entre les objets suivent souvent des tendances similaires en termes de popularité : les nouveaux styles sont d'abord utilisés en petit nombre, puis, s'ils deviennent populaires, sont utilisés davantage que les styles plus anciens, de sorte qu'ils apparaissent davantage, à l'époque et dans les archives archéologiques. Un nouveau style peut éventuellement remplacer complètement les styles précédents. La cartographie de la fréquence des artefacts présentant des variations stylistiques permet d'obtenir des courbes « en forme de cuirassé » (pensez à ce à quoi ressemble le pont d'un cuirassé vu du dessus) qui sont étroites au début (reflétant l'utilisation limitée de l'artefact), s'élargissent à mesure que l'objet est adopté et utilisé plus fréquemment, et se rétrécissent encore une fois car il est remplacé par des styles plus récents. Cependant, les objets purement utilitaires présentent généralement des courbes linéaires qui apparaissent sous forme de colonnes droites dans les graphes de fréquence. Les séries de fréquences sont créées pour plusieurs sites d'une zone à l'aide de la stratigraphie afin d'identifier les périodes de comparaison. Les styles de poterie décorée sont souvent datés par sériation fréquentielle. Les couleurs et les décorations des Puebloans ancestraux, par exemple, ont été séquencées en examinant l'évolution de leurs styles de poterie.

    Rencontres absolues

    Alors que les techniques de datation relative offrent de nombreux avantages, y compris l'utilisation de techniques telles que la stratigraphie pour pratiquement tous les types de matériaux, elles ont également des limites. Les techniques de datation relative peuvent être utilisées pour déterminer ce qui est plus vieux et plus jeune qu'autre chose, mais pas combien d'années, de décennies ou de millénaires l'article a été fabriqué et utilisé il y a. Les techniques de datation absolue qui permettent d'attribuer une série d'années à un artefact n'ont été développées qu'au cours du siècle dernier et ont considérablement élargi les connaissances des archéologues sur le passé et leur capacité à classer les objets.

    Même les documents historiques tels que les hiéroglyphes en Égypte et les listes de dirigeants mayas enregistrées sur des stèles (marqueurs de pierre verticaux inscrits) doivent contenir certaines informations de base pour être datés. L'établissement d'une chronologie nécessite un travail consciencieux pour relier leurs dates à notre propre calendrier.

    Les pièces de monnaie et autres objets portant des dates sont utiles pour déterminer l'âge d'un site, bien que ces types d'objets n'existent que dans certaines cultures et certains contextes. Comme ces articles étaient généralement marqués lors de leur création, puis utilisés longtemps après, la date estampillée sur l'article ne nous indique que la première heure de son utilisation plutôt que la date à laquelle il a été réellement utilisé sur le site. Cette forme de datation est connue sous le nom de terminus post quem, qui signifie « temps après lequel ».

    Les cycles annuels naturels fournissent également des méthodes de datation dans certains contextes. Les varves, qui sont des couches appariées de gravier et de sédiments déposés dans les lacs glaciaires par le retrait des calottes glaciaires, permettent aux archéologues de dater les dépôts et les preuves qui leur sont associées. Cela est possible parce que les glaciers qui fondent déposent du limon grossier pendant les mois d'été par l'eau courante et des argiles fines pendant les mois d'hiver, lorsque les lacs sont recouverts de glace et que de fines particules en suspension dans l'eau se déposent progressivement au fond. Chaque paire de couches de limon grossier et d'argile fine déposée chaque année représente une année, ce qui permet aux archéologues d'établir des séquences qui remontent dans le temps depuis la couche la plus récente, dont l'âge est connu, jusqu'au moment où les artefacts ont été déposés. En Suède, par exemple, ces séquences glaciaires ont été utilisées pour dater des objets remontant à 12 000 ans.

    La dendrochronologie est peut-être l'un des moyens les plus couramment compris de dater en utilisant les cycles naturels. De nombreuses variétés d'arbres ont une période de croissance par an, produisant un anneau de croissance visible dans la section transversale du tronc. Ces cernes reflètent les conditions environnementales de la saison de croissance de cette année et sont similaires chez les différents arbres qui poussent dans la même région, souvent avec des anneaux de croissance épais pendant les années humides et des anneaux fins les années de sécheresse. Les archéologues comparent les cernes d'arbres vivants et morts pour créer des séquences régionales qui remontent entre le moment où le premier arbre de la séquence a été abattu et celui où les arbres utilisés pour le bois sur les sites archéologiques ont été abattus, par exemple pour les poutres de soutien d'une structure.

    La dendochronologie fonctionne assez bien sur les sites où les arbres étaient utilisés pour la construction et où les conditions environnementales ont préservé le bois au fil du temps. Naturellement, son utilisation est limitée aux régions où des arbres produisant des cernes clairement définis poussent dans des climats caractérisés par des saisons estivales et hivernales. Il a été largement appliqué dans le sud-ouest américain, par exemple.

    Les conditions spécifiques nécessaires aux techniques de datation absolue telles que la dendrochronologie et la sériation glaciaire ont longtemps limité la capacité des archéologues à fournir une plage de dates spécifique pour de nombreux sites. Cela a changé au milieu du XXe siècle lorsque des études sur la radioactivité ont permis de mettre au point des outils permettant de mesurer le taux naturel de désintégration radioactive, c'est-à-dire la perte de radioactivité, des éléments contenus dans les dépôts archéologiques. En fait, les dates déterminées par désintégration radioactive sont calculées à partir de 1950, année au cours de laquelle cette méthode de datation a été développée. Les matières radioactives telles que l'uranium se désintègrent à un rythme constant connu sous le nom de demi-vie, c'est-à-dire le nombre d'années qu'il faut pour que la moitié de cet élément radioactif se désintègre (le convertissant en un élément non radioactif). Chaque élément radioactif a une demi-vie spécifique connue, et ces méthodes de datation mesurent la quantité de l'élément radioactif et de son produit de désintégration stable, appelé élément fille, afin de déterminer combien de demi-vies (années) se sont écoulées depuis le début du processus de désintégration. Ces méthodes sont collectivement appelées datation radiométrique.

    L'une des techniques de datation radiométrique les plus connues est la datation au radiocarbone, qui mesure la désintégration du carbone 14 (C‑14). De nombreux éléments existent sous des formes stables et instables (radioactives) appelées isotopes. Le carbone, par exemple, a un numéro atomique de 6, qui est le nombre de protons, et les isotopes du carbone varient en fonction du nombre de neutrons qu'ils contiennent. Le carbone-12 est un isotope de carbone stable (non radioactif), nommé d'après son poids atomique, qui correspond au nombre total de protons (6) et de neutrons (6). Le carbone 14 est un isotope radioactif qui possède 6 protons et 8 neutrons. Son instabilité le conduit à la décomposition et sa demi-vie est de 5 730 ans.

    Le carbone‑14 est important pour l'archéologie car il est courant dans les gisements archéologiques. Il est produit lorsque le rayonnement cosmique frappe l'atmosphère et est incorporé dans des molécules de dioxyde de carbone. Comme les plantes absorbent naturellement le dioxyde de carbone, elles incorporent du carbone‑14 dans leurs structures, et les organismes qui les consomment incorporent du carbone‑14 dans leurs tissus. Les matières organiques trouvées dans les dépôts archéologiques, notamment le bois, les plantes, les paniers, les textiles et les restes humains et animaux, contiennent toutes ce carbone. Au fil du temps, le carbone 14 contenu dans les gisements se dégrade au rythme de sa demi-vie de 5 730 ans, de sorte que des échantillons peuvent être prélevés sur des restes organiques contenus dans des dépôts archéologiques afin de déterminer combien de temps s'est écoulé depuis leur mort. Plus le rapport entre le carbone 14 et son sous-produit carboné non radioactif est élevé, plus la matière organique est morte récemment (la désintégration a eu moins de temps). De faibles quantités de carbone 14 par rapport à son sous-produit non radioactif indiquent que la matière organique est morte il y a plus longtemps. Essentiellement, les archéologues peuvent utiliser tout ce qui se trouve dans les archives archéologiques qui était autrefois vivant (et ingérant du carbone) pour obtenir une date à l'aide de la datation au radiocarbone.

    La datation au radiocarbone est réalisée par des chimistes, qui analysent les échantillons qui leur sont envoyés par des archéologues. Les échantillons doivent être conservés à l'abri de toute contamination afin que les sources récentes de carbone (telles que les étiquettes en papier) ne soient pas ensachées avec quoi que ce soit susceptible de subir une analyse au C‑14. Cette technique permet de dater des objets et des matériaux avec une grande précision mais nécessite un étalonnage car nous savons maintenant que les concentrations de carbone dans l'atmosphère ne sont pas restées constantes dans le temps. La concentration de C‑14 dans l'atmosphère à ce moment-là influe sur la quantité de C‑14 incorporée dans les cellules des plantes et des animaux. De plus, notre capacité à dater avec précision à l'aide de cette technique est limitée aux échantillons âgés de 400 à 50 000 ans ; la précision diminue au-delà de cette fourchette. La datation au C‑14 pose également d'autres problèmes, notamment l'effet réservoir marin, qui affecte la datation au radiocarbone des coquilles. De nombreux organismes marins ingèrent à la fois du carbone atmosphérique provenant de l'environnement et du carbone plus ancien provenant de matériaux qu'ils consomment et qui proviennent des profondeurs de l'océan et sont transportés à la surface par l'eau en circulation et les courants. La datation au radiocarbone réalisée sur les restes de vie aquatique nécessite un étalonnage pour tenir compte de ces complexités.

    Les autres techniques radiométriques utilisées par les archéologues sont résumées dans le tableau suivant.

    Technique de rencontre Matériel daté Comment ça fonctionne
    Potassium-Argon (K/Ar) Roche ignée (volcanique) contenant du potassium radioactif‑40

    Le rapport entre le potassium radioactif 40 et son produit fille, l'Argon‑14, est mesuré dans des échantillons de roche afin de déterminer le nombre de demi-vies passées.

    La demi-vie du potassium 40 étant de 1,3 milliard d'années, cette méthode est plus précise pour les matériaux datant de plus d'un million d'années.

    Série Uranium Travertin (carbonate de calcium), présent dans les parois et les sols des grottes Fournit des dates très précises pour les matériaux âgés de 50 000 à 500 000 ans.
    Piste de fission Obsidienne et autres matériaux volcaniques vitreux Détermine l'âge en fonction de la division naturelle (fission) de l'uranium‑238, qui laisse des traces à la surface du matériau.

    De nombreuses autres techniques de datation absolue peuvent être utilisées en fonction des conditions et des matériaux spécifiques d'un site. Reportez-vous au tableau suivant pour quelques exemples courants.

    Technique de rencontre Matériel daté Comment ça fonctionne
    Thermoluminescence (TL) Céramique et verre

    Au fil du temps, la céramique et le verre retiennent les électrons libérés par le rayonnement naturel. Le fait de chauffer le matériau au-delà d'un point critique lui permet de libérer les électrons sous forme d'énergie lumineuse, qui peut être mesurée. Cette méthode est utilisée pour déterminer la dernière fois que le matériau a été chauffé (par exemple, lorsqu'une céramique a été cuite).

    Date efficacement les matériaux vieux de 100 à 500 000 ans.

    Résonance de spin électronique (ESR) Matériaux qui se décomposent lorsqu'ils sont chauffés, tels que l'émail dentaire

    Similaire à la datation TL mais moins sensible.

    Efficace pour confirmer les dates obtenues à l'aide d'autres méthodes.

    Datation archéomagnétique Argile Les champs magnétiques de la Terre ont changé au fil du temps, ce qui a entraîné un déplacement de la position du nord magnétique. Les particules magnétiques présentes dans l'argile enregistrent la direction du nord magnétique au moment où l'argile a été chauffée.
    ADNmt ADN mitochondrial Compare l'ADN d'individus et de populations présents dans les mitochondries de leurs cellules (un organite responsable du traitement de l'énergie) afin d'établir des modèles de migration au fil du temps.
    Chromosome Y Chromosome Y Compare l'ADN des chromosomes Y (chromosomes sexuels masculins) d'individus et de populations afin d'établir des modèles de migration au fil du temps.

    Un espace supplémentaire est prévu pour vous permettre d'ajouter d'autres techniques de datation absolues selon les directives de votre instructeur.

    Technique de rencontre Matériel daté Comment ça fonctionne

    Termes que vous devez connaître

    • datation absolue
    • datation archéomagnétique
    • poids atomique
    • Carbone 12 (C-12)
    • Carbone 14 (C-14)
    • élément fille
    • dendrochronologie
    • rencontres directes
    • résonance de spin électronique (ESR)
    • datation des traces de fission
    • sériation de fréquences
    • demi-vie
    • igné
    • datation indirecte
    • isotopes
    • Loi de l'horizontalité
    • Loi de superposition
    • effet réservoir marin
    • Datation MTDNA
    • Datation au potassium-argon (K/Ar)
    • radioactifs
    • désintégration radioactive
    • datation au radiocarbone
    • datation radiométrique
    • datation relative
    • roche sédimentaire
    • sériation
    • sériation stylistique
    • datation stratigraphique
    • stratigraphie
    • terminus post quem
    • thermoluminescence
    • travertin
    • datation des séries à
    • varves
    • Datation par chromosome Y

    Questions d'étude

    1. Quelle est la différence entre la datation relative et la datation absolue ? Fournissez un exemple de chacune d'entre elles.
    2. Pourquoi la découverte du principe de la radioactivité a-t-elle été si importante pour l'archéologie ? Expliquez les développements qui ont été rendus possibles et pourquoi ils sont si importants.
    3. En utilisant la datation au radiocarbone comme exemple, décrivez comment les matériaux radioactifs permettent la datation des preuves archéologiques.
    4. Votre ami observe que vous venez d'apprendre de nombreuses techniques de datation différentes dans votre cours d'archéologie et se demande pourquoi tant de méthodes sont nécessaires pour déterminer l'âge d'une chose. Décrivez comment vous pourriez répondre à la question de votre ami et considérez au moins deux raisons expliquant les multiples techniques de datation en archéologie.