Sujet de stage Master 2 à l'IRAMAT-CRP2A - 1er semestre 2018

logo iramat noirLieu IRAMAT-CRP2A
Encadrants Norbert Mercier, Chantal Tribolo
Co-encadrants Brice Lebrun, Loïc Martin
Période souhaitée 4 à 5 mois entre janvier et juillet 2018
Prérequis licence et/ou master 1 en physique
Contact chantal.tribolo@u-bordeaux-montaigne.fr

Sujet
La datation des sédiments par les méthodes de la luminescence repose sur la détermination de deux grandeurs : d’une part, la dose totale d’irradiation (dose équivalente, De) reçue par les grains de quartz durant leur enfouissement depuis leur dernière exposition à la lumière (blanchiment) et d’autre part, la vitesse à la laquelle l’énergie radiative a été absorbée (débit de dose, Dr) (e.g. Wintle, 2008). Les méthodes actuelles permettent d’obtenir les De sur les grains de quartz individuellement, mais l’interprétation des distributions de De ainsi obtenues, souvent très dispersées, reste problématique. On les suppose être la résultante de trois facteurs distincts : 1) la mesure elle-même, 2) l’hétérogénéité des Dr dûs aux particules bêta, (donc hétérogénéité à l’échelle des grains), 3) un éventuel mélange de grains issus de populations distinctes (grains mal blanchis ou grains provenant d’autres niveaux sédimentaires suite à des bioturbations). Si la part de la dispersion due à la mesure peut être déterminée expérimentalement, il n’en est pas de même pour les parts relatives aux particules bêta (microdosimétrie) ou aux mélanges potentiels. Or, il est crucial de pouvoir connaître cette répartition afin de choisir le modèle statistique adéquat pour le calcul de la De moyenne, et donc de l’âge.

Des efforts ont été faits en ce sens en appliquant deux méthodes distinctes sur des échantillons de sédiments potentiellement mal blanchis et bioturbés, dont les distributions de De ont été obtenues préalablement. Ces méthodes sont :

  • l’autoradiographie bêta, donnant une image de la Dr bêta sur une section de l’échantillon, suivie d’une analyse d’image ;
  • la modélisation des Dr à partir de l’analyse chimique et structurelle du matériau (MEB-EDX, fluorescence X) et l’utilisation du logiciel Dosi-Vox (Martin et al., 2015).

Les comparaisons des distributions de Dr ainsi obtenues avec les distributions de De montrent cependant une corrélation très faible de leurs dispersions respectives. Plusieurs hypothèses doivent alors être explorées pour expliquer cette observation :

  1. les méthodes donnent une distribution réaliste des Dr bêta, mais les échantillons testés sont -contrairement à notre attente- presque tous mal blanchis et bioturbés ;
  2. les distributions de Dr obtenues sont très éloignées des distributions vraies ;
  3. le paramètre de dispersion utilisé dans l’analyse des distributions de De n’est pas représentatif de la dispersion vraie.

L’objectif du stage proposé est de tester ces hypothèses. Pour cela, différentes expériences seront menées par l’étudiant stagiaire :

  1. la distribution de Dr sera déterminée par une troisième méthode, à savoir par dosimétrie, à l’aide de pastilles d’alumine réparties sur l’échantillon et dont la luminescence stimulée sera enregistrée grâce à une caméra EMCCD ;
  2. les trois méthodes de détermination des Dr précitées seront appliquées à des échantillons dont l’absence de problèmes de blanchiment et de bioturbation est garantie par leur structure et leur origine, et dont les distributions de De ont déjà été obtenues.
  3. la sensibilité de la dispersion des distributions de De aux paramètres de mesure et plus particulièrement d’analyse des De sera explorée.

Le stagiaire participera à la publication suivant cette série d’expérimentations. 

Références
Wintle, A.G., 2008. Luminescence dating: where it has been and where it is going. Boreas, 37(4), pp.471-482.
Martin, L., Incerti, S. and Mercier, N., 2015. DosiVox: Implementing Geant 4-based software for dosimetry simulations relevant to luminescence and ESR dating techniques. Ancient TL, 33(1), pp.1-10.