Déjouer les pièges du carbone 14

Comme chacun sait désormais, le carbone 14 que nous ingérons durant notre vie se désintègre après notre décès en azote 14, suivant une loi physique.

Une méthode qui a ses limites

Ce qui donna l’idée au chimiste et physicien Willard Frank Libby de construire une méthode pour déterminer l’époque de la mort d’un être vivant. Mais problème, il fallait pour cela connaître la quantité de carbone présente dans l’atmosphère à ce moment-là. Libby postula qu’elle était constante et prit celle qu’il avait mesurée en 1950. Nous savons aujourd’hui que ce n’est pas le cas : la quantité de carbone dans l’atmosphère varie au cours du temps. Puis, un autre biais est apparu : l’« effet réservoir ».

Des concentrations de carbone 14 qui varient

En milieu marin, comme dans certains lacs très profonds, les organismes absorbent du carbone dissous dans l’eau, dont la concentration peut diverger de celle de l’atmosphère. Il peut y avoir plusieurs centaines d’années de décalage. Ainsi dans les gorges du Danube, près des Portes de Fer, à la frontière entre la Serbie et la Roumanie, les restes humains datés des sites mésolithiques et néolithiques de Lepenski Vir, Vlasac et Schela Cladovei sont systématiquement plus vieux (entre 500 et 800 ans) que les charbons des foyers et les restes des animaux consommés, qui semblent pourtant leur être associés.

L’effet réservoir

Les préhistoriens ont compris la cause de cette étonnante contradiction : les hommes de cette époque mangeaient essentiellement du poisson. La concentration en carbone 14 des eaux du Danube à cet endroit n’était pas la même que celle de l’air, ce qui s’est retrouvé dans le poisson et, de fait, dans les hommes, d’où l’effet réservoir observé. C’est vrai également pour les occupations mésolithiques de Téviec et Hoëdic en Bretagne, par comparaison avec l’âge des coquillages et celui des autres artefacts. Les préhistoriens ont alors calculé l’effet réservoir (∆R), soit la différence entre la moyenne de la courbe marine et l’âge marin mesuré, avec une erreur dérivée des deux intervalles, ce qui fait que les sites furent vieillis d’environ 250 ans.

Mollusques marins versus bouquetins

Une nouvelle publication s’intéresse cette fois aux sites magdaléniens des côtes du nord de l’Espagne (Cantabrie et Asturies), où les chasseurs-cueilleurs consommaient, outre des rennes, des mollusques marins. Les chercheurs se sont essentiellement basés sur les couches archéologiques de l’entrée de la grotte de Tito Bustillo, cavité ornée bien connue, notamment celles du Magdalénien inférieur, soit entre 20 000 et 17 000 ans en Espagne. À partir de la datation d’espèces de littorines (Littorina littorea) et de patellas (Patella vulgata), comparée à celle de bouquetins pyrénéens, ils ont, pour la période comprise entre 18 600 et 18 200 ans, estimé l’effet réservoir à – 298 ± 44 ans pour les littorines et – 495 ± 122 ans pour les patellas.

Des recherches futures simplifiées

Ce qui permet d’affirmer que l’occupation du Magdalénien inférieur de la zone d’habitat de Tito Bustillo s’est déroulée entre 18 900 et 16 900 ans. Cette découverte aura des implications importantes pour les futures recherches, à condition de bien utiliser les courbes d’étalonnage et les espèces de mollusques considérées. De plus, la relative similarité de la valeur de l’effet réservoir calculée pour Patella vulgata en ce qui concerne un site côtier voisin suggère une remarquable stabilité du milieu marin de cette zone durant le Magdalénien inférieur. Une bonne nouvelle qui devrait simplifier le travail des préhistoriens !

Pour aller plus loin
GARCÍA-ESCÁRZAGA A. et al., 2025, « Bayesian estimates of the marine radiocarbon reservoir effect during the Magdalenian in northern Iberia », Radiocarbon, p. 1-12. Doi : 10.1017/ RDC.2025.10175
MARCHAND G. et al., 2007, « Entre “effet réservoir” et “effet de plateau” : la difficile datation du Mésolithique de Bretagne », dans CROMBE P. (dir.), The Last Hunter-Gatherer-Fishermen in Sandy Flanders (NW Belgium). The Verrebroek and Doek Excavation Projects, I, Gand, Academia Press, Archaeological Reports Ghent University, 3, p. 297-324.
REIMER P. et al., 2002, « Marine radiocarbon reservoir corrections for the mid- to late Holocene in the eastern subpolar North Atlantic », The Holocene, 12 (2), p. 129-135. Doi : 10.1191/0959683602hl528rp