ISTerre - Institut des Sciences de la Terre

Luminescence geochronology (TL/OSL)

Julien CARCAILLET — 2025-07-21T08:47:42Z

Optically (OSL) or thermally (TL) stimulated luminescence dating is based on the emission of light (luminescence) in connection with the recombination of electrons from lattice defects (traps) back to their stable energy state (valence band). The accumulation of electrons in crystalline defects is a function of burial time (non-exposure to light) and the radioactivity of the environment (annual radioactive dose rate). In nature, resetting the luminescence chronometer can be linked to various geomorphological and/or geological processes involving light, heat or friction. Luminescence dating can be applied to address geological-geomorphological problems occurring during the recent Quaternary, typically on timescales of 1 to 100-200 ka (or even more). The targeted minerals are typically quartz and feldspars, and applications range from tracing sedimentary sources, to sediment burial, rock surface exposure and thermochronometry/paleothermometry.

At ISTerre, a luminescence laboratory has been operational since 2023, focusing on dating sediment burial (alluvial, eolian, fluvio-glacial and lacustrine) and rock surface exposure. Sample preparation takes place in a dedicated room under subdued light conditions, where rocks are sawn and sediments sieved before separation by heavy liquids and chemical treatments.

Luminescence measurements are carried out in a second room equipped with an OSL/TL reader (Risø Model DA-20) with a sealed beta radioactive source and a stimulation/detection system adapted to quartz and feldspar minerals. Annual radioactive dose is measured by high-resolution gamma spectrometry in collaboration with the PANOPLY platform (Dr. Olivier Evrard, LSCE Saclay).

Contact :

– Pierre Valla
Mail : Pierre.valla univ-grenoble-alpes.fr
Phone : +33 (0)4 76 63 59 08

Preparation room

Analysis room

Géochronologie par luminescence (TL/OSL)

Julien CARCAILLET — 2025-07-21T08:46:05Z

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).

Contact :

Pierre Valla
Mail : Pierre.valla univ-grenoble-alpes.fr
Phone : +33 (0)4 76 63 59 08

Salle de préparation

Salle d'analyse

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Geo-Thermo-chronology (U-Th)/He (apatite, hematite, goethite, magnetite and spinel)

Julien CARCAILLET — 2025-01-06T15:38:12Z

(U-Th)/He geo-thermo-chronometry exploits the decay of the isotopes 238U, 235U, 232Th and 147Sm, the production of associated alpha particles (4He) and the temperature-dependent diffusion of 4He through a crystal lattice. The (U-Th)/He method can be applied to geological problems operating over 0.8 to >1000 Ma. At ISTerre, the (U-Th)/He platform focuses on the dating of apatite, hematite, goethite, magnetite and spinel crystals.

Samples are prepared by extraction of datable crystals (crushing and mineral separation, or by micro-drilling), and crystals or grains are packed in Nd and Pt foils or tubes.

The laboratory includes two automatic He lines for laser heating extraction, purification and 4He concentration analysis of apatite, goethite, hematite, magnetite and spinel crystals or grains. Once the aliquot has been degassed, it is dissolved in a clean room and U-Th and Sm concentrations are determined using an ICP-MS, equipment available within ISTerre's Geochemistry-Mineralogy (GM) platform.

Details and important information are given in the charter (French).

Contacts
Cécile Gautheron,
Email : cecile.gautheron univ-grenoble-alpes.fr
Mélanie Balvay
Email : melanie.balvay univ-grenoble-alpes.fr

Géo-Thermo-chronologie (U-Th)/He (apatite, hématite, goethite, magnétite et spinelle)

Julien CARCAILLET — 2025-01-06T14:47:08Z

La géo-thermo-chronométrie (U-Th)/He exploite la désintégration des isotopes 238U, 235U, 232Th et 147Sm, la production de particules alpha associées (4He) et la diffusion du 4He en fonction de la température à travers un réseau cristallin. La méthode (U-Th)/He peut être appliquée pour traiter des problèmes géologiques opérant sur 0.8 à >1000 Ma. A ISTerre, la plateforme (U-Th)/He se focalise sur la datation des cristaux apatites, hématites, goethites, magnétites et spinelles.

La préparation des échantillons se fait par extraction des cristaux datables (broyage, et séparation minérale, ou par micro driling). Les cristaux sont ensuite sélectionnés sous binoculaire, puis empaquetés dans des feuilles ou capsules (1mm) en Nb ou Pt.

Le laboratoire comprend deux lignes automatiques d'extraction He par chauffage laser, de purification et d'analyse de la concentration en 4He.

Une fois les aliquots dégazés, ils sont dissouts en salle blanche, puis analysés par ICP-MS afin d'en déterminer les concentrations en U-Th et Sm (équipement disponible au sein de la plateforme de Géochimie-Minéralogie (GM) d'ISTerre).

Contacts :

Cécile Gautheron
Email : cecile.gautheron univ-grenoble-alpes.fr

Mélanie Balvay
Email : melanie.balvay univ-grenoble-alpes.fr

Les différents détails et informations importantes sont développés dans la charte

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ISTerre participera à la formation en terre interne FORSTERITE

Julien CARCAILLET — 2013-03-26T16:06:29Z

ISTerre sera présent à la prochaine formation scientifique en Terre Interne FORSTERITE organisée par la délégation CNRS Midi Pyrénées à Bonascre (Ariège) du 1er au 4 octobre 2013. Le thème de cette année sera "Les systèmes chronométriques et leurs perturbations : applications aux Sciences de la Terre". Julien Carcaillet, Ingénieur de Recherche au laboratoire, y tiendra un cours sur l'utilisation des nucléides cosmogéniques pour la datation de surfaces géologiques.

Objectif de la formation :
Depuis une quinzaine d'années l'évolution des outils et méthodes de datation des roches ont permis d'accroître considérablement les précisions et résolutions des âges obtenus. L'objectif de cette formation est double : faire le point sur les méthodes de datation utilisées actuellement en sciences de la Terre et rendre critique chaque utilisateur vis-à-vis des âges obtenus. Les intervenants introduiront les bases des méthodes de datations et leurs applications en Sciences de la Terre et s'attacheront à mettre en lumière les éventuels problèmes analytiques et les processus perturbateurs des chronomètres.

– En savoir plus :

ISTerre participera à la formation en terre interne FORSTERITE

Julien CARCAILLET — 2013-03-26T16:06:29Z

– En savoir plus :