Géochronologie par luminescence (TL/OSL)

La datation par luminescence stimulée optiquement (OSL) ou thermiquement (TL) se base l’émission de lumière (luminescence) en lien avec la recombinaison d’électrons depuis des défauts du réseau cristallin (pièges) vers leur état d’énergie stable (bande de valence). L’accumulation d’électrons dans les défauts cristallins est fonction du temps d’enfouissement (non-exposition à la lumière) et de la radioactivité du milieu (dose radioactive annuelle). Dans la nature, la remise à zéro du chronomètre luminescence peut être liée à plusieurs processus géomorphologiques et/ou géologiques impliquant lumière, chaleur ou friction.

La datation par luminescence peut être appliquée pour traiter des problèmes géologiques-géomorphologiques opérant sur le Quaternaire récent, typiquement sur des échelles de temps de 1 à 100-200 ka (voir plus). Les minéraux ciblées sont le quartz et les feldspaths, et les applications sont variées depuis le traçage de sources sédimentaires, l’enfouissement de sédiments, l’exposition de surface rocheuse ou encore la thermochronométrie/paléothermométrie.

A ISTerre, un laboratoire de luminescence est opérationnel depuis 2023 et se focalise sur la datation d’enfouissement de sédiments (alluviaux, éoliens, fluvio-glaciaires et lacustres) et d’exposition de surfaces rocheuses. La préparation d’échantillons se fait sous lumière tamisée dans un local dédié, où les roches sont sciées et les sédiments tamisés avant séparation par liqueurs denses et traitement chimique. Les mesures de luminescence sont réalisées dans un second local équipé d’un lecteur OSL/TL (Risø Model DA-20) avec une source radioactive scellée beta et un système de stimulation/détection adapté aux minéraux quartz et feldspaths.

La mesure de la dose radioactive annuelle se fait par spectrométrie gamma haute résolution en collaboration avec la plateforme PANOPLY (Dr. Olivier Evrard, LSCE Saclay).