Les techniques de datation

Mise à jour : 02/07/2002

Rédigé par T. Lhuillier, lycée Claude de France, Romorantin
Relu par :Gilles DELAYGUE, LPCE, 
Université de Berne

Datation relative par corrélation ou datation absolue

Les deux forages groenlandais GISP et GRIP sont bien datés de manière absolue et servent souvent de référence sur les derniers 100 000 ans.

Pour les autres forages, la datation absolue n'est pas systématiquement faite à toutes les profondeurs. Seuls certains événements repérables (éruptions volcaniques, variations abruptes du climat, variations du champ magnétique, de l'insolation, etc. )sont datés sur certains prélèvements. 

Datation de la période historique

Certaines éruptions volcaniques de grande intensité sont parfaitement datées sur les continents. 
Dans les glaces, on peut les repérer grâce à la présence d'un horizon riche en cendres volcaniques ou par une variation de la conductivité électrique de la glace. Ceci est lié à la présence d'acides d'origine volcanique. 

Datation au ¹⁴C

Elle s'effectue sur le Carbone d'origine organique, par exemple des carbonates (CaCO₃) des tests de foraminifères. Elle permet de remonter jusqu'à 40 000ans. 

Datation U/Tho (Uranium/Thorium)

Elle est utilisée sur les coraux et permet de remonter au delà de l'avant-dernier interglaciaire. 

La datation de l'inversion magnétique Brunhes-Matuyama

Elle est datée sur des roches volcaniques continentales par la méthode K/Arg (Potassium/Argon) à 780 000 ans. 
Elle n'est donc repérable que dans un forage océanique profond (ex. ODP677). On peut la visualiser par la mesure de l'intensité et l'étude des paléodirections du champ magnétique fossilisé dans les minéraux magnétiques au cours de la sédimentation. 

Datation par modèle glaciologique

Le modèle glaciologique est au départ un modèle physique décrivant la compaction de la neige et l'écoulement de la glace en fonction de l'accumulation de neige en surface, de la température de l'air, de la dynamique de la calotte, etc..Les incertitudes le long du profil âge-profondeur augmentent fortement avec la profondeur. Ce profil est contraint par diverses datations dont voici quelques exemples : 

• Eruptions volcaniques pour les derniers milliers d'années.
• Comptage des couches annuelles de glaces (jusqu'à 30 000ans environ au Groenland : GISP et GRIP).
• Variations connues d'un radio isotope : le Béryllium.
• Corrélation avec d'autres paramètres ¹⁸O, CO₂, CH₄, etc. ou corrélation astronomique. 

Datation par corrélation et synchronisation

Le meilleur exemple correspond au CH₄ qui présente de rapides variations atmosphériques (plus rapides que celles du CO₂). La synchronisation de ces variations entre le Groenland (forages GISP et GRIP) et l'Antarctique (Bird, Vostok) a permis de montrer que les variations climatiques en Antarctique sont en avance sur celles au Groenland. 

Datation par corrélation astronomique

L'hypothèse de Milankovitch repose sur les calculs des variations de paramètres astronomiques et propose une corrélation entre le développement des calottes glaciaires et l'insolation d'été aux hautes latitudes nord. L'idée est que la fonte des glaces en été détermine le bilan annuel d'accumulation des calottes. On utilise donc couramment l'insolation du le 21 juin à 65°N pour établir les corrélation et ainsi dater.

Une première méthode, la plus simple, consiste à corréler pic-à-pic signal isotopique et insolation. Mathématiquement, il est plus précis de corréler les variations les plus rapides (tangente proche de la verticale) , et en pratique la corrélation utilise les déglaciations (voir figure ci-dessous datation indiquée 'selon déglaciations'). 

Une deuxième méthode, plus complexe, consiste à supposer que les trois périodes vers 20 000,40 000 et 100 000 ans existent dans le signal isotopique. Par modification successives de la datation, on 'maximise' la présence de ces trois périodes dans le signal à dater (cf. figure ci-dessous, datation indiquée 'selon périodicité'). C'est une technique mathématiquement lourde (par transformées de Fourier),mais très utilisée pour dater des séries sédimentaires longues (par le groupe SPECMAP notamment).

Les incertitudes de datation

Chaque technique de datation repose sur des postulats qui sont différents. L'incertitude des datations des forages est parfois importante. Pour prendre deux exemples :

• La  différence entre les techniques de datation 'orbitale' (ou 'astronomique', voir ci-dessus) basées sur les déglaciations ou les périodes astronomiques peut atteindre plus de 10 000 ans.
• La datat ion de la dernière inversion magnétique Brunhes-Matuyama, qui sert à dater des séries sédimentaires longues, était de 780 000 ans selon la technique radiométrique K/Ar, puis a été révisée à 730 000 ans à partir de la technique radiométrique Ar/Ar (Méthode dérivée de la technique K/Ar) et par corrélation entre insolation et série sédimentaire.