Combined ESR/U-series dating of fossil teeth from middle Pleistocene sites in northern Europe and Mediterranean area : contributing to the chronology of the Acheulian settlement of Europe

par Qingfeng Shao

Thèse de doctorat en Sciences de la nature et de l'homme. Géochronologie

Sous la direction de Jean-Jacques Bahain.

Le président du jury était Christophe Falguères.

Le jury était composé de Norbert Frank, Guanjun Shen.

Les rapporteurs étaient Jean-Paul Raynal, Liping Zhou.


  • Résumé

    Combined ESR/U-series dating of fossil teeth has been increasingly used in geochronological research over the past two decades. Results prove that it can be potentially applied to the sites in different geological contexts (fluvial/lacustrine or karstic environments) over a timescale of 104-106 years, and it is an interesting dating method for the studies of the Pleistocene human migrations, such as the dispersal of Acheulian bifacial technology. The present work mainly contains 1) a detailed study of the combined ESR/U-series dating theory for understanding its limitations; 2) the development of an age calculation software ‘ESRUSAGE’ with Monte Carlo simulation for age and age error estimation; 3) the creation of a new U-uptake model named ‘AU model’, which allows the age calculations for the teeth probably experienced U-leaching; and geochronological applications on four major archaeological sites: 4) Mauer, Germany, eponym locality of discovery of the Mauer mandible, holotype of the Homo heidelbergensis species; 5) Isernia la Pineta, Italy, allowing a comparative study with 40Ar/39Ar dating; 6) Thomas Quarry 1 Hominid Cave, Morocco, Acheulian site previously dated by OSL dating of quartz and LA-MC-ICP-MS on hominin tooth; and 7) Qesem Cave, Israel, allowing a comparison with TL dating of heated flints and 230Th/234U dating of speleothems. These applications demonstrate that the newly developed ‘ESRUSAGE’ program and ‘AU’ model really improve the applicability of combined ESR/U-series dating approach. Comparative studies show that this approach can be successfully used to Middle Pleistocene caves and open air sites, but can be limited by geological dosimetric changes. The age estimates obtained in the present work on the four Acheulian related sites support the general consensus that the first appearance of Acheulian in Europe is probably not before 700 - 600 ka.


  • Résumé

    Le couplage des méthodes de datation, basées sur la résonance de spin électronique (ESR) et sur la décroissance radioactive dans les familles de l’Uranium (U/Th), appliqué aux dents fossiles, a été de plus en plus utilisé en géochronologie au cours de ces deux dernières décennies. Des résultats ont montré que ce couplage était applicable à des sites aux contextes géologiques différents (environnements fluviaux/lacustres ou karstiques), sur une échelle de temps allant de 104 à 106 ans ; et qu’il avait un réel intérêt pour la compréhension des migrations humaines au Pléistocène, comme par l’étude de la dispersion de technologies bifaciales à l’Acheuléen. Le travail présenté ici porte principalement sur 1) l’étude théorique approfondie du couplage ESR-U/Th, afin d’en faire ressortir ces limites ; 2) le développement d’un logiciel de calcul des âges, « ESRUSAGE », qui intègre une simulation de Monte Carlo pour le calcul d’un âge donné et une estimation de l’erreur sur cet âge ; 3) la création d’un modèle d’absorption en U, nommé « AU model », qui permet la datation de dents fossiles ayant probablement subi une infiltration en uranium. Ce travail porte enfin sur l’étude géochronologique de quatre sites archéologiques majeurs : 4) Mauer, Allemagne, localité éponyme qui a donné son nom à la mandibule de Mauer, holotype de l’espèce Homo heidelbergensis ; 5) Isernia la Pineta, Italie, site ayant permit d’effectuer une étude comparative avec des datations 40Ar/39Ar ; 6) Thomas Quarry 1 Hominid Cave, Maroc, site Acheuléen daté antérieurement par OSL sur quartz et LA-MC-ICPMS sur dents d’hominidés ; 7) Qesem Cave, Israël, site ayant permit une comparaison avec des datations TL sur des silex chauffés et 230Th/234U sur des spéléothèmes. L’étude de ces quatre sites majeurs a permit de démontrer l’apport considérable dû à la création du programme « ESRUSAGE » et du modèle « AU » dans l’approche combinant deux méthodes de datations, l’ESR et la décroissance radioactive dans les familles de l’Uranium. Des études comparatives ont montré que cette approche pouvait être utilisée avec succès dans le cas de grottes datant du Pléistocène Moyen ainsi que de sites de plein air. Toutefois une limite à cette approche a été mise en évidence, occasionnée par l’évolution géochimique des sédiments et les variations dosimétriques qui peuvent en résulter. Les âges obtenus dans ce travail, à partir de l’étude géochronologique des quatre sites apparentés à la période Acheuléenne ont confirmé l’avis général, à savoir que les premiers témoignages attribuables aux Acheuléens en Europe ne remontent pas avant 700-600 ka.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (V-276 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 201-221

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  • Bibliothèque : Muséum national d'histoire naturelle. Bibliothèque centrale.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TH 2011 -- 27
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