Grâce aux récentes avancées technologiques permettant des mesures sur des quantités de carbone de plus en plus faibles, la datation ¹⁴C devient un outil puissant pour surmonter les verrous scientifiques inhérent à l'examen des instruments de musique. 

Pourtant, peu d’études concernent les instruments produits entre les XVI^ème et XIX^ème siècles. En effet, il existe trois verrous scientifiques : i- la taille de l'échantillon, ii- les constitutions composites de l'instrument et iii- l’époque historique peu favorable à la datation ¹⁴C en raison de la courbe de calibration très bruitée sur cette période, à laquelle il faudra adjoindre éléments d’information muséologiques et statistique bayésienne.

Notre projet de recherche a rassemblé la technologie basée sur un appareil nouvelle génération dédié aux mesures ¹⁴C (ECHoMICADAS) et l'expertise des restaurateurs du Musée de la musique.

Nous présenterons ici les résultats obtenus pour deux vina indiennes : une rudra-vina (E.997.24.1) et une kinnari-vina (E.1444). Les mesures ¹⁴C effectuées sur les échantillons prélevés sur la rudra-vina produisent les mêmes quatre plages de dates calibrées équiprobables. La comparaison avec une représentation picturale de Govardhan d'un rudra-vina similaire permet de déterminer l'intervalle de dates le plus probable : [1650 AD-1683 AD], en accord avec la présomption de fabrication à la fin du XVII^ème siècle. 

Les échantillons prélevés sur la kinnari-vina ont révélés deux périodes d’intervention différentes.  A partir des échantillons provenant des éléments constitutifs de l’instrument, confrontés par statistique bayésienne aux informations muséologiques, nous avons pu spécifier un intervalle d'âge calibré unique [1666 AD-1690 AD] pour la fabrication de cette vina. Le sillet, quant à lui, provient d’une restauration qui a eu lieu quelques temps plus tard [1678 AD-1766 AD].

Le cadre interdisciplinaire de cette étude permet l’approfondissement des connaissances scientifiques sur l'histoire matérielle des instruments.

Les datations U-Th (méthode radiométrique), bien que théorisées depuis les années 1950 et largement employées en géologie, ne sont encore que très peu appliquées en archéologie.

Alors qu’une large gamme de matériaux archéologiques est en principe datable par cette méthode (coquilles, dents, dépôts calcitiques etc), son application fait aujourd’hui face à trois limitations majeures. La première est que le protocole actuel requiert une grande quantité de matière (plusieurs dizaines de mg) - quantité souvent indisponible pour ces échantillons petits et uniques. La difficulté est alors de rendre compte des potentielles incorporations et/ou départs en radioéléments, ces matériaux se présentant fréquemment comme des systèmes ouverts. Enfin, les limites de détection des instruments aujourd’hui dédiés aux datations U-Th ne permettent pas l’étude de matériaux ne contenant que des traces voire ultra-traces d’uranium.

Le protocole présenté ici a été développé pour lever ces verrous technologiques, tirant parti des avantages offerts par le couplage d’un laser UV femtoseconde à haute cadence de tir et d’un spectromètre de masse haute résolution. Les mesures isotopiques directes des ultra-traces (quelques atogrammes) d’uranium et de thorium permettent de réaliser des cartographies isotopiques, ici sur des échantillons de nature diverses issus de sites préhistoriques clés dans l’évolution humaine. Ainsi, des datations U-Th peuvent être réalisées, directement à partir de ces images, de manière rapide (quelques heures), et ce grâce à des quantités infimes de matières (100 à 1000 fois moins que pour les protocoles couramment utilisés), le tout en rendant compte de la distribution spatiale de ces isotopes au sein du matériau, à l’échelle de quelques micromètres seulement. Dès lors, le protocole de datation U-Th que nous avons développé ici permet d’appréhender les datations par les séries de l’uranium d’une nouvelle manière, sur une grande quantité d’échantillons négligés ou rejetés jusqu’à présent.

The only known active sepentinite-hosting mud volcanoes, located in the Marianna forearc subduction zone, were drilled during IODP Expedition 366. Recovered samples from Asùt Tesoru seamount provide new insights on the generation of organic matter from fluid-rock interactions in deep oceanic environments, through Fischer-Tropsch-Type (FTT) reactions. The reduction of water by ferrous iron produces hyperalkaline pore fluids (pH 12.5) rich in H₂ (up to 2 mM), prone to react with accompanying DIC (up to 4.5 mM). High amounts of sulfide/oxide minerals observed within the mud may have catalyzed the reaction. This situation is ideal to produce carbon species like volatile fatty acids (VFAs), short-chain alcohols, and light hydrocarbons.

We acquired the full set of stable carbon isotope information of those compounds. VFAs are mostly composed of formate and acetate (up to 100 and 40 μM), associated with methanol (up to 30 μM). These short-chain components have extreme carbon isotope compositions, with heavy δ¹³C values of up to +4.8‰ for formate, -8.0‰ for acetate and +2.3‰ for methanol, strongly suggesting an abiogenic origin and formation during CO₂ reduction with H₂. The gas phase of the serpentine mud is composed of a mix of H₂ and CH₄ (up to 95%). Corresponding δ¹³C values of methane as high as -16 ‰ are in good agreement with reported abiogenic values. In addition, measured ³He concentration and extrapolated ³He/CO₂ ratios suggest a primarily mantle-derived inorganic carbon source. The fractionation between the δD values of CH₄, H₂ and H₂O was also measured, and can be used to discuss potential temperature formation conditions at isotopic equilibrium.

Our dataset thus points to the abiogenic formation of low molecular weight organic compounds in the Marianna’s mud volcanoes. Furthermore, it brings new constraints on the reaction pathways leading to the formation of precursor molecules essential to life in serpentinizing environments.

Meteoritic refractory Ca-Al-rich inclusions (CAIs) are the first rocks formed in the solar system. Unraveling their asteroidal or nebular interactions with water is essential to understand the evolution of redox conditions at the beginning of planetary formation. In order to decipher in which context their micrometer-sized volatile-enriched secondary phases formed, we developed a new analytical method aiming at quantitatively image D/H ratios in Focused Ion Beam sections of minerals with moderate to low H content (≤ 2 wt% equivalent H₂O) by Nanoscale Secondary Ion Mass Spectrometery (NanoSIMS). Our goal was to achieve a precision allowing resolution of moderate isotopic variations at the micrometer scale and to allow combination with other nanoscale imaging techniques, such as Transmission Electron Microscopy.

In order to maximize the accuracy, sensitivity, precision and reproducibility of D/H ratios at the micrometer-size, while minimizing the surface contamination at the same time, we explored all instrumental parameters known to influence the measurement of D/H ratios in situ. Nominally anhydrous minerals were used to evaluate the detection limits and indicate a surface contamination level of about 200 ppm equivalent H₂O in these conditions. Analysis of FIB sections was found to reduce significantly static contamination due to sample preparation and improved accuracy compared to using polished sections embedded not only in epoxy but in indium as well. On amphiboles, the typical overall uncertainty including reproducibility is about 20 ‰ on bulk FIB sections and about 50 ‰ at the 1.5 µm scale using image processing. Preliminary results of H isotope mapping of secondary minerals in a CAI from the Efremovka CV3 chondrite will be presented.

A large carbon pool is thought to be stored in the permafrost in the Arctic, whose degradation may enhance greenhouse gases release to the atmosphere. The permafrost thawing also induces the subsequent soil collapse and the formation of thermokarst lakes. These lakes are dynamic systems that act as biogeochemical “hotspots”. However, the carbon evolution is complex as it involves transport and transitory burial within water systems.

In order to understand the role of lakes in the carbon dynamics in a Siberian boreal forest area with an ice-rich permafrost (Central Yakutia), we investigated the geochemical characterization of the hydrological system (permafrost, surface water and groundwater) of thermokarst lakes. During 2017 and 2018 field campaigns, 20 thermokarst lakes and a river were sampled for chemical and isotopic measurements (²H, ¹⁸O, ¹³C and ¹⁴C). The shape of lakes and their associated watersheds allow classifying the lakes into three groups, also linked to the age of the main periods of permafrost thawing (~ 8 ka, ~ 5 ka and ~50 a according the literature). The 3 lake types display distinct physico-chemistry signatures. The ¹⁸O and ²H indicate the lakes have undergone significant evaporation, but variable depending on the lake age. Only the young lake contents indicate meltwater from permafrost (~ 30 % of lake volume). The old lakes (8 ka and 5 ka) have the lowest dissolved inorganic (DIC) and organic carbon (DOC) whereas recent lakes show high contents. The old lakes have surprisingly high ¹⁴C activity of DIC while young lake has low activity. This indicates that, on the contrary to old lakes, the young lakes are related to active permafrost thaw releasing old C. This is indicator of a low turnover rate of young lakewater. Regarding old lake water DIC, their high ¹⁴C value is due to a partial re-equilibration with atmospheric CO₂. The measured contents of dissolved carbon (inorganic and organic) are high in comparison to other lakes in the Arctic.