La chronologie des spéléothèmes par les séries de l’uranium appliquée aux enregistrements par l’endokarst. Historique, perspectives et applications

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La datation des carbonates secondaires (spéléothèmes) est un moyen d’étude complémentaire des études de terrain pour comprendre la genèse de l’endokarst et son évolution au cours du temps. Au cours des dernières décennies, ces datations ont aussi permis de développer de très nombreuses applications, comme par exemple pour l’étude des paléoclimats ou de l’apport de jalons chronologiques en géomorphologie, ou pour les études tectoniques. La datation de spéléothèmes par la méthode 230Th/ 234U couramment appelée méthode «uranium thorium » , sujet principal de cette présentation, a été proposée dès la fin des années 1960, puis a connu un essor important dans les années 1980. Aux premières, basées sur la mesure de la radioactivité (spectrométrie alpha) des isotopes de l’uranium et du thorium ont succédé celles basées sur leur mesure selon leur masse (spectrométrie de masse). Nous présentons ici ces évolutions techniques, et les gains en sensibilité et précision pour les mesures, qui se traduisent par un gain en précision sur les âges obtenus, la réduction considérable des échantillons analysés (et donc le gain en résolution temporelle et spatiale) ainsi qu’un allongement de la période de temps couverte par ces datations, tant pour les âges les plus jeunes que pour la limite supérieure (jusqu’à 600 000 ans voire plus avec les dernières techniques). Toutefois, l’obtention d’âges précis, quelle que soit la technique utilisée, reste dans de nombreux cas limitée par les particularités liées aux objets datés eux-mêmes : i) les spéléothèmes contiennent souvent une fraction «détritique » qui rend nécessaire l’application de corrections d’âge et qui impacte directement la précision sur ces derniers ; ii) les spéléothèmes subissent parfois des «ouvertures de systèmes » qui mobilisent les radionucléides et faussent les âges obtenus. Nous présenterons différents cas d’étude montrant ces particularités, ainsi que les moyens de correction ou validation des âges qui peuvent être mis en oeuvre. Les applications de ces datations pour la connaissance de l’endokarst, sa genèse et son évolution, mais aussi, la connaissance du climat ou de la tectonique régionale seront elles aussi présentées.

The U-series chronology of speleothems applied on endokarstic records. Overview, perspectives and applications. The dating of secondary carbonate deposits (speleothems) from endokarst is complementary to field work, in order to understand its genesis and evolution through time. These last decades, these dating permitted the development of a large number of applications, such as paleoclimate studies or chronological markers for geomorphological or seismotectonic studies. The 230Th/ 234U (or uranium thorium) dating of speleothems, was proposed at the end of the 60s, and boomed during the 80s. The measurement of radioactivity (by alpha spectrometry) was progressively replaced by mass spectrometry. We present here the evolution of technics, and analytical improvements, which result in more precise age determination, in the reduction of sample size (spatial resolution gain) and in the increasing of the period covered by this dating method (towards younger and older limits that are with the last technics up to 600 000 years or more). However, the achievement of precise ages, whatever the technic used, remains in many cases limited by speleothems specificities : i) the speleothems can contain a detrital fraction that makes necessary age corrections and have a direct impact on age precision, ii) the speleothems may experience“ open system behavior”, resulting in biased ages. In this paper, we present several case studies showing these particularities, and the correction or validation tools that can be implemented. Applications of 230Th/ 234U dating of speleothems for endokarst knowledge, but also for palaeoclimate and seismotectonic studies are presented.