Luminescence dating laboratory (LUX)

Le laboratoire participe à l'effort des autres chercheurs en luminescence à développer la méthode comme outil de datation.

La datation par luminescence est la méthode la plus prometteuse pour les sédiments détritiques qui ne contiennent pas de matière organique ou qui sont plus vieux que 35-40 ka, limite maximale du carbone 14. D'autres applications de la luminescence ont un potentiel marqué en environnement.

Le laboratoire offre des programmes de datation de sédiments principalement aux chercheurs en géologie du Quaternaire mais également, aux géographes et aux ingénieurs. La méthode peut être appliquée à plusieurs types de sédiments (lœss, sables dunaires ou littoraux, rythmites,...) et la période potentiellement couverte s'étend de l'actuel à au moins 300 000 ans. De plus, la datation de poteries et de roches chauffées dans des foyers préhistoriques constitue l'essence même des premiers efforts en datation par thermoluminescence. La technique permet de dater tout matériel chauffé à l'époque préhistorique ou historique.

En géologie, le laboratoire participe à l'effort des autres chercheurs en luminescence à développer la méthode comme outil de datation. Les problèmes limitant l'application de la méthode sont: 1) la difficulté de démontrer que les sédiments à dater ont été effectivement remis à zéro et 2) la stabilité du signal de luminescence sur des périodes de l'ordre de quelques 100 ka. L'approche utilisée au laboratoire afin de solutionner ces problèmes est fortement orientée vers l'analyse de grains individuels. Ce type d'analyse permet d'évaluer l'homogénéité de la population de grains de feldspaths, qui elle-même reflète à la fois la quantité relative de grains non-remis à zéro, et la stabilité relative des minéraux présents.

En archéologie, la recherche s'oriente vers l'application de la luminescence optique aux objets chauffés, ainsi que vers l'étude des facteurs gouvernant la croissance supralinéaire pour les céramiques amérindiennes des deux derniers millénaires.

Géologie du Quaternaire

Le laboratoire offre des programmes de datation de sédiments principalement aux chercheurs en géologie du Quaternaire mais également, aux géographes et aux ingénieurs. La méthode peut être appliquée à plusieurs types de sédiments (lœss, sables dunaires ou littoraux, rythmites,...) et la période potentiellement couverte s'étend de l'actuel à au moins 300 000 ans. Dans certains cas, des analyses de luminescence relative peuvent permettre de faire des corrélations stratigraphiques. Afin d'optimiser les résultats, chaque demande de service prévoit une concertation entre les chercheurs concernés et le personnel du laboratoire.

Archéologie

La datation de poteries et de roches chauffées dans des foyers préhistoriques constitue l'essence même des premiers efforts en datation par thermoluminescence. La technique permet de dater tout matériel chauffé à l'époque préhistorique ou historique. Les services offerts aux archéologues visent en particulier la datation de foyers et l'industrie de la poterie amérindienne. Il est également possible d'authentifier des œuvres d'art par la technique de la prédose. Dans certains cas, la luminescence peut être utilisée pour caractériser la provenance des outils lithiques, un aspect essentiel dans l'interprétation des réseaux d'échange préhistoriques.

MISE EN GARDE

La méthode de datation par luminescence est complexe et il est préférable que le personnel du laboratoire puisse échantillonner lui-même. Il est important de savoir que certains échantillons ne pourront être datés à cause de l'inefficacité de la remise à zéro ou de l'instabilité du signal mesuré. Dans tous les cas il est nécessaire de communiquer avec le laboratoire avant de prélever ou d'expédier des échantillons.

Microscope électronique à balayage (service uniquement offert aux membres du département des sciences de la Terre et de l’atmosphère)

• Pour visualiser les plages horaires disponibles : http://calendrier.uqam.ca/day.php?area=33&id_site=9 (sélectionner sur la gauche "sites : laboratoires" pour afficher le calendrier associé au MEB du PK6765). Note : Aucune réservation possible à partir du calendrier.
• Pour faire une demande de réservation : http://wwd.intranet-scta.uqam.ca/mebpk6765

La luminescence émise par les minéraux tels que le feldspath et le quartz est produite par la désexcitation de charges piégées dans les défauts de la structure cristalline. Ces défauts peuvent être de nature intrinsèque (ions interstitiels ou vacances) ou extrinsèque (dislocations ou impuretés). La théorie des bandes de valence et de conduction est couramment utilisée pour modéliser ces transferts de charge. En laboratoire, la luminescence est produite lorsque les minéraux sont soumis à une stimulation thermique (thermoluminescence) ou optique (photoluminescence ou luminescence optique). La quantité de lumière émise est proportionnelle à la quantité de charges piégées qui est elle-même fonction de la dose d'irradiation reçue. Les minéraux sont donc des dosimètres naturels et une paléodose peut être extrapolée en comparant la luminescence d'une portion de l'échantillon naturel avec d'autres portions auxquelles on aura ajouté des doses d'irradiation croissantes connues.

Dans leur milieu de formation ou de sédimentation, les minéraux sont soumis à un champ de radiation naturelle (alpha, beta, gamma) dont l'intensité est principalement liée à la quantité d'éléments radioactifs (U, Th, K) dans l'échantillon et son environnement. En supposant que ce taux de radiation est constant dans le temps, on peut alors calculer un débit de dose et ainsi dater la dernière remise à zéro du minéral selon l'équation suivante : 
Age (ka) = Paléodose (Gy) / Dose annuelle (Gy/ka)

La remise à zéro d'un minéral peut être causée soit par la chauffe à plus de 500°C (ex.: céramiques ou pierres de foyers préhistoriques), soit par l'exposition à la lumière solaire (ex.: sédiments éoliens).

La datation par luminescence est la méthode la plus prometteuse pour les sédiments détritiques qui ne contiennent pas de matière organique ou qui sont plus vieux que 35-40 ka, limite maximale du carbone 14. D'autres applications de la luminescence ont un potentiel marqué en environnement. En effet, les minéraux constituant les briques des maisons par exemple, peuvent permettre d'évaluer la dose radioactive rétrospective ou cumulative dans les milieux à rayonnement ionisant. De plus, la méthode est présentement utilisée au laboratoire pour détecter l'irradiation des aliments.

• Riso: Système de mesures TL / OSL / IRSL
• Freiberg Instrument – Lexsyg Research: Système de mesures TL / OSL / IRSL / IR-RF / Spectroscopie – CCD
• Freiberg Instrument – Lexsyg Smart: Système de mesures TL / OSL / IRSL
• Hitachi : Microscope électronique à balayage TM-3000
• Protean Instrument : Système multidétecteur pour comptage alpha et beta
• Canberra : Spectromètre gamma haute résolution