ANALYSES ISOTOPIQUES
L’analyse des isotopes stables est de plus en plus utilisée pour les problématiques archéologiques. En parallèle de la datation carbone 14, les isotopes stables du carbone, de l’azote, soufre et du strontium vont fournir des informations importantes sur les régimes alimentaires et sur les mouvements de population.
Les isotopes analysés dans les laboratoires CIRAM
Les isotopes stables deviennent de plus en plus des champs d’investigations pour l’archéométrie. Les scientifiques de CIRAM analysent les rapports isotopiques du carbone d13C, de l’azote d15N, du soufre d34S et du strontium 87Sr/86Sr sur les ossements, les dents, l’ivoire.
Outre que l’on peut différencier les animaux terrestres des animaux marins, les isotopes du carbone, de l’azote et du soufre vont nous renseigner sur les habitudes alimentaires des peuples anciens. Les isotopes du strontium seront dédiés à l’étude des origines géographiques.
L’intérêt d’analyser plusieurs isotopes
Les laboratoires CIRAM ne se contentent pas de fournir des datations. Nos scientifiques couplent des analyses élémentaires et isotopiques à toutes les datations carbone 14. Pour les ossements, l’analyse élémentaire en général et le rapport C/N en particulier va permettre de vérifier la qualité du collagène et ainsi révéler si la datation carbone 14 s’avère pertinente ou pas. La concentration en carbone et la valeur du d13C renseignera sur la nature du matériau ; s’agit-il réellement d’un charbon de bois, par exemple.
L’analyse isotopique est un réel support à la datation carbone 14, car elle permet de :
- Vérifier la qualité du collagène
- Valider la nature des matériaux
- Déterminer l’origine marine ou terrestre
Les supports pour l’analyse des isotopes
En fonction de la nature de l’artéfact archéologique, nous choisirons quelle partie ou quel composant nous analyserons. Plus le corpus est large, plus les résultats seront pertinents. Il ne faudra en effet pas envisager l’analyse isotopique d’un seul échantillon. Les matériaux les plus adaptés à l’analyse des isotopes stables sont principalement les os et les dents.
Toutefois, l’analyse isotopique ne se limite pas à l’étude des matériaux organiques. On utilise les isotopes du carbone et de l’oxygène, ainsi que ceux du strontium pour déterminer l’origine des marbres. C’est en effet la partie carbonate (CO3) de la calcite et ce sont les traces de strontium qui sont en calcium dans le réseau cristallin qui nous intéressent pour mesurer les rapports isotopiques.
L’analyse isotopique du carbone
Outre la datation carbone 14 qui permet de dater, l’analyse du rapport entre le carbone 13 et le carbone 12 (d13C) renseignera sur la nature des plantes. En effet, les plantes qui présentent un type de photosynthèse en C3, comme les arbres ligneux, le riz, le coton, le blé…, ont un d13C inférieure à -20 ‰, quand les plantes en C4, comme l’herbe, le maïs, la canne à sucre, ont un d13C entre -10 et -20 ‰.
Les isotopes sont séparés à l’aide d’un spectromètre de masse à rapport isotopique (IRMS) couplé à un analyseur élémentaire (EA).
L’étude des isotopes stables de l’azote
L’étude des isotopes stables de l’azote est généralement combinée avec celle du carbone.
L’association de ces deux valeurs va permettre de préciser le régime alimentaire d’un individu ou d’un animal, à savoir s’il était carnivore, herbivore ou omnivore, et si son alimentation était d’avantage terrestre ou marine. La présence d’azote sera caractéristique des protéines.
L'analyse isotopique du soufre
L’analyse du rapport des isotopes 34 et 32 du soufre (d34S) est de plus en plus utilisée en complément des isotopes de carbone et d’azote. Ces études nous aident à comprendre le régime alimentaire et les déplacements des animaux et des humains pendant les périodes préhistoriques et historiques.
On utiliser également les isotopes du soufre pour explorer la variabilité des régimes alimentaires terrestres, marins et d’eau douce. Ils sont également utilisés comme indicateurs des changements environnementaux.
L’étude des rapports isotopiques du strontium
Le strontium est un métal que l’on trouve facilement dans la nature. Que ce soit dans les roches anciennes ou dans les sols. C’est l’assimilation par les plantes sous la forme de sels minéraux qui va rendre les isotopes du strontium intéressants.
En étudiant le rapport isotopique du strontium 87 et 86 présent dans les dents et les ossements archéologiques, il sera possible de définir l’origine géographique des individus et de repérer d’éventuelles migrations.
Toutefois, les valeurs du ratio 87Sr/86Sr sont très hétérogènes, même sur des périmètres limités. C’est pourquoi seule une étude d’un corpus significatif sera pertinente et il faudra borner les investigations à quelques hypothèses seulement.
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