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GASPAR - Spectrométrie Gamma en Archéologie préhistorique et Géologie - GAmma SPectrometry in ARchaeology and in Geology

Porteur du projet : Pierre Voinchet, MC MNHN, UMR7194 Département Homme et Environnement (pierre.voinchet@mnhn.fr)

Partenaires : Thierry Allard, DR CNRS (UMR7590 - Institut de Minéralogie, de Physique, des matériaux et de cosmochimie (IMPMC)) Pierre Antoine, DR CNRS (UMR8591 -Laboratoire de Géographie Physique (LGP))

Projet

Dans les domaines de la préhistoire, de la paléontologie et de la géologie, la datation d’événements tels que les phases de présence humaine ou animale est primordiale pour la compréhension de l’évolution des populations au sein de leurs écosystèmes et des paysages. Notre projet s’articule autour de trois laboratoires de la région Ile-de-France ayant des équipes dont l’activité de recherche porte sur la préhistoire, la géologie du Quaternaire, la pratique des méthodes de datation fondées sur des principes de dosimétrie nucléaire, la cristallographie et la caractérisation des matériaux (UMR7194 HNHP, UMR8591 LGP, UMR 7590 IMPMC). Les méthodes utilisées et développées par ces différentes équipes sont d’une part la résonance paramagnétique électronique (RPE), et d’autre part les séries de l’uranium en utilisant à la fois la spectrométrie gamma à haute résolution et à bas bruit de fond et la spectrométrie de masse (ICP-Q-MS). Lors d’une datation par RPE, l’âge est calculé en faisant le rapport entre la dose totale de radiation reçue par l’échantillon depuis sa formation ou son enfouissement et la dose de radiation reçue en une année. La détermination de la dose totale (ou paléodose) est alors faite par RPE alors que la dose annuelle est obtenue à partir de la mesure des teneurs en éléments radioactifs de l’échantillon et du sédiment qui l’environne par spectrométrie gamma.

L’équipe porteuse du projet (UMR7194 HNHP) est historiquement pionnière dans l’application de la RPE dans le domaine de la datation en géologie du Quaternaire et en Préhistoire. La RPE permet la datation directe des niveaux préhistoriques ou paléontologiques plio-pléistocènes en s’adressant à l’hydroxyapatite des dents d’animaux fossiles. La RPE offre également la possibilité de dater des processus ou phénomènes géologiques comme le transport et le dépôt de sédiments par les fleuves, le vent ou la mer, permettant ainsi l’établissement de cadres chronostratigraphiques et de reconstituer l’évolution géomorphologique à une échelle locale ou régionale. Dans ce même registre, il est possible de dater la précipitation de carbonates continentaux et marins et de les comparer avec les résultats obtenus par les séries de l’uranium. Depuis une quarantaine d’années, cette équipe a contribué à la publication d’environ 300 articles scientifiques et à la formation d’une vingtaine de chercheurs en poste dans des laboratoires français et étrangers. Un très grand nombre de collaborations scientifiques a ainsi été établie à l’échelle régionale, nationale et internationale, entraînant un nombre sans cesse croissant d’analyses. Actuellement, ces travaux impliquent l’emploi de deux spectromètres gamma, vieillissants et en partie obsolètes, acquis en 1994 et en 1996. Les pannes récurrentes contrarient les mesures et par mettent en danger les collaborations. Il y a donc pour nous un besoin impérieux de renouveler rapidement une partie des équipements et d’acquérir un matériel performant (spectromètre gamma à très haute sensibilité avec système de récupération de l’azote liquide). L’acquisition de cet appareil permettra de maintenir à un niveau élevé les performances de notre laboratoire sur des échantillons provenant de sites dont l’âge est compris entre 2 et 0.05 Ma.

Cet appareil fera partie d’un ensemble de dispositifs regroupés au sein de la plateforme analytique du Muséum. Elle sera ouverte aux membres du DIM Matériaux anciens et patrimoniaux et plus généralement à tous les chercheurs en faisant la demande moyennant une contribution aux mesures.