The chronology of earliest human settlement in China : contribution of ESR dating method

par Fei Han

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 François Sémah.

Le jury était composé de Christophe Falguères, Gongming Yin.

Les rapporteurs étaient Eric Boëda, Liping Zhou.


  • Résumé

    L'étude des sites archéologiques de la fin du Pliocène et du Pléistocène inférieur en Asie de l'Est peut aider à comprendre quand a eu lieu la première sortie d'Afrique des hominidés et de savoir comment s’est effectué le peuplement de l’Asie. Certaines preuves de la présence des premiers hominiens en Chine ne sont pas toujours reconnues, principalement à cause d'une incertitude chronologique, ces sites étant au-delà de la limite d’applicabilité de la méthode U-Th et ne présentant pas de matériaux volcaniques permettant d’utiliser les méthodes K-Ar ou Ar-Ar. La méthode de datation ESR/U-Th combinée peut aider à résoudre ce problème, parce que son application sur les dents fossiles permet potentiellement de dater des sites de plus de 1 Ma, si la précision de la reconstruction de l'histoire de l’absorption de l'uranium dans l’échantillon le permet. Un paramètre p de diffusion de l'uranium doit être défini pour chaque tissu dentaire et l'âge obtenu par le modèle ESR-US est moins incertaine que ceux déterminés par les modèles ESR conventionnels EU (absorption précoce) et LU (absorption linéaire). Dans ce travail, la méthode de datation combinant ESR et U-Th a été appliquée à la datation de dents fossiles de deux sites pléistocène inférieur de Chine, Longgupo et Donggutuo. Cette étude montre que cette méthode peut être utilisée pour dater des sites archéologiques anciens, mais certains challenges demeurent. Un des principaux problèmes pour les deux sites est la détermination de la paleodose. Une analyse comparative montre que l’utilisation d’une fonction de saturation à double exponentielle permet d’obtenir systématiquement un meilleur ajustement aux points expérimentaux qu’une fonction de saturation conventionnelle à simple exponentielle. Par ailleurs, une autre difficulté de la datation du site de Longgupo se trouve dans la reconstruction du débit de dose gamma externe, qui contribue fortement (plus de 50%) à la dose totale. En raison du caractère hétérogène des dépôts sur le site de Longgupo, la dose de rayonnement gamma joue un rôle clé sur les résultats finaux, et cela nous conduira dans le futur à revisiter le site afin de déterminer ce paramètre plus précisément. Enfin, l'étude du site de Donggutuo montre la grande difficulté de la datation des sites anciens de plein air, les échantillons de dents ayant pu subir des lessivages d'uranium qui ne peuvent pas être déterminés par le paramètre de diffusion du modèle ESR-US et rendent le calcul de l'âge impossible avec ce modèle. Bien que ces défis demeurent pour la datation des échantillons anciens fossiles par la méthode combinée ESR / U-Th, cette étude démontre la faisabilité de son application sur la datation des sites chinois du début du Pléistocène. Les résultats de cette étude placent chronologiquement le site de Longgupo entre 1,3 et 1,7 Ma, faisant de ce dernier la plus ancienne preuve de présence humaine dans le sud de la Chine.


  • Résumé

    The study of late Pliocene and Early Pleistocene archaeological sites in East Asia can help to solve the question of when hominins first left Africa and how they might have settled in Asia. Some earliest hominin evidences in China were not generally accepted mainly due to chronological uncertainty, since most of them are beyond the classic radioisotopic dating range and lack of volcanic materials for K-Ar and Ar-Ar dating. Combined ESR/U-series dating could solve this problem, as its application on fossil tooth has a potential to date the sites older than 1 Ma, depending however on the accuracy of reconstructing uranium uptake history. An U-diffusion parameter p should be defined for each dental tissue and the obtained US-ESR model age is less uncertain than the conventional EU (early uptake) and LU (linear uptake) ESR model ages. In this work, combined ESR and U-series dating method of fossil tooth has been attempted to date two Early Pleistocene sites of China, Longgupo and Donggutuo. This study shows that this combined method provides the availability of dating the old archaeological sites, but some challenges also bring forward. One of the main problems for both sites is the paleodose determination. Comparison analysis shows that double saturation exponential fitting has systematically less deviation with the experimental dose points than the conventional single saturation exponential fitting. Besides, another difficulty of dating Longgupo site lies on the reconstruction of external gamma dose rate, which takes a great contribution (more than 50%) to the total dose rate. Since the inhomogeneous character of the deposition on Longgupo site, the in situ gamma dose rate plays a key role on the final results, and this lead us to revisit the site in order to make a more precise and detailed measurement. Lastly, the study of Donggutuo site shows the most challenge of dating the ancient open sites: uranium leaching of the tooth sample, which cannot be solved by one diffusion parameter US-ESR model and makes the age calculation impossible with this model. Although the challenges of dating the old fossil samples with combined ESR/U-series methods, this study presents a probability of its application on dating Chinese early Pleistocene sites and the result of this study places the age of Longgupo site between 1. 3 and 1. 7 Ma. With respect to the techniques development of the stone artifacts unearthed from the site, Longgupo is still the earliest evidence of human settlement in southern China.

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  • Détails : 1 vol. (243 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 197-212

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  • Cote : TH 2011 -- 28
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