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Thermoluminescence

La Thermoluminescence est l'utilisation d'une propriété physique de certains cristaux qui a été mise au point dans les années 50 comme méthode de datation, principalement des céramiques.

Principe de base simplifié

Un certain nombre de cristaux, comme le quartz, le feldspath, le zirconium ont la propriété d'accumuler au cours du temps, sous forme d'énergie au niveau atomique, l' irradiation naturelle et cosmique du lieu où ils se trouvent. Quand ils sont ensuite soumis à une très forte chaleur, ils restituent cette charge énergétique sous forme de lumière (photons). Une fois refroidis, ils reprennent à nouveau cette accumulation.

Utilisation pratique

Les cristaux présents dans les matériaux utilisés pour la confection de poteries, restituent la totalité de la charge énergétique accumulée au cours du temps géologique lors de leur cuisson. Il suffit ensuite de soumettre un échantillon une nouvelle fois à une forte chaleur pour mesurer la lumière émise qui sera proportionnelle au temps écoulé entre les deux opérations. En tenant compte du niveau de radiation naturelle du milieu où a séjourné la céramique à dater et de la nature des cristaux en jeu, on obtient par un calcul la datation précise de l'échantillon. Cette technique est aussi applicable à des terres de foyer, des fours, des laves, et en général à tout milieu contenant les cristaux sensibles et ayant été soumis à un chauffe importante dans le passé.

Limitations de cette méthode

• La mesure peut-être faussée par tout évènement inconnu qui aurait chauffé fortement l'échantillon, comme un incendie. Pour les fours de potier, on n'obtiendra que la datation de la dernière utilisation. D'autre part, l'exposition accidentelle de l'échantillon à une source radioactive artificielle brouille définitivement les calculs.
• Les cristaux ont une limitation naturelle de stockage de la radioactivité naturelle, au-delà d'un certain seuil, ils ne réagissent plus. On estime à 700 000 ans l'ancienneté maximale mesurable avec la méthode de la thermoluminescence.

Domaine d'utilisation et précision de mesure

On l'utilise principalement dans deux disciplines :

• l'archéologie : datation de poteries, éléments architecturaux en terre cuite, sculptures en terre cuite, fours, bronze (noyau), pierres brûlées des foyers, outils et éclats de silex chauffés.
• la géologie : roches ignées (volcanites), calcite (stalagmites), loess, dunes, cratères de météorite.

Précision sur les âges (erreur relative en moyenne) :

• Le champ d'action est d'environ 100 ans à presque 1 million d'années.
• Imprécision de 5% à 15% compte tenu de la dose externe mesurée sur site, pouvant aller jusqu'à 20% sur les objets hors du contexte archéologique.