Franck Baton

Effet de la carbonisation sur le d13C du bois : implication pour l’utilisation du d13C des charbons archéologiques pour des reconstructions paléoenvironnementales.

Franck Baton1,2, Thanh Thuy Nguyen Tu1, Frédéric Delarue1,3, Michel Lemoine2, Véronique Vaury4, Alexandre Delorme, Sylvie Derenne1, Alexa Dufraisse2

1 Sorbone universités, CNRS, UPMC, UMR 7619, METIS, France

2 Sorbone universités, CNRS, MNHN, UMR 7209, AASPE, France

3 Sorbone universités, CNRS, MNHN, UMR 7590, IMPMC, IRD, France

4 Sorbone universités, CNRS, UPMC, UMR7618, IEES, INRA, IRD-Paris Diderot-UPEC, France

La composition isotopique des plantes est influencée par leur environnement. Plus particulièrement le d13C du bois est dépendant de la pluviométrie et dans une moindre mesure de la température et de l’ensoleillement. De ce fait, l’étude dans les cernes de bois actuels de ce signal isotopique permet d’effectuer des reconstructions paléoclimatiques. Cependant, il est plus difficile de remonter au-delà du millier d’années car le bois est souvent dégradé et minéralisé lors de son enfouissement et de la diagénèse qui l’accompagne. Pour y remédier, des charbons de bois retrouvés en contexte archéologique ont commencé à être étudiés à des fins paléoclimatiques. Cependant, l’effet que pourrait provoquer la carbonisation sur le signal isotopique du bois est encore mal contraint. En effet, cet impact de la carbonisation a été essentiellement expérimenté en four à moufle de façon anoxique, c’est-à-dire loin des conditions naturelles régnant dans un foyer domestique. Les études montrent ainsi une évolution du 13C allant de -1.5‰ à +0.5‰.

Le premier objectif de cette étude est donc d’essayer de mieux contraindre l’effet de la carbonisation sur le 13C du bois à l’échelle du cerne. Pour cela, des carbonisations à différentes températures en foyer ouvert contrôlé ont été effectuées. Pour ces carbonisations, nous avons procédé à la mesure des valeurs de 13C de tous les cernes de rondelles de bois actuel (Quercus petraea) avant et après carbonisation que nous avons complétée par des mesures dendrologiques. Nous cherchons ainsi à vérifier si le signal paléoclimatique déduit du 13C des cernes d’arbre est affecté lors de leur carbonisation. Les résultats préliminaires montrent que lors d’une carbonisation oxygénée à 680°C l’impact sur le 13C peut aller de -3‰ à +0.5‰. En outre, une carbonisation incomplète à 580°C a montré une hétérogénéité spatiale du 13C au sein d’un même cerne. D’autres carbonisations ont eu lieu et sont en cours d’analyses (13C, taux de carbone, microspectrométrie Raman).

Le deuxième objectif a été de tester l’étude du 13C des charbons de bois archéologiques à l’échelle du cerne comme outil de reconstruction paléoclimatique. Pour ce faire des charbons archéologiques issus de foyers domestiques ont été récoltés sur un site Néolithique près du lac de Chalain (Jura). Leur datation est comprise entre 3000 et 3040 avant J.-C. Ce site a été choisi pour la bonne connaissance que l’on a de son climat par des méthodes indépendantes (palynologie, malacologie, sédimentologie). Nous avons sélectionné deux couches archéologiques qui contiennent des charbons dont les arbres se sont développés sous des paléoclimats différents : l’une avec un paléoclimat relativement chaud et sec, et l’autre relativement froid et humide. Les caractéristiques anatomiques de ces charbons (largeur de cerne, rayon de courbure) ont été mesurées avant d’analyser cerne à cerne le signal isotopique. Nous avons ainsi cherché à vérifier si le signal isotopique cerne à cerne de ces charbons archéologiques pouvait être mis en relation avec les paléoclimats déjà documentés.

Les résultats montrent que les charbons des deux couches archéologiques se distinguent géochimiquement avec des valeurs globalement plus négatives pour les charbons provenant de la couche au climat plus froid et humique ce qui va dans le sens des variations connues pour les plantes actuelles. Nous avons en outre vérifié par microspectrométrie Raman que leurs différences de 13C n’étaient pas liée à leur carbonisation. Enfin, l’étude de la différence de 13C du bois de printemps et du bois d’été montre des valeurs plus négatives pour la couche au climat plus chaud. Cela tend à indiquer des étés plus secs pour cette couche ce qui va dans le sens des paléoclimats déjà documentés.

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