Effets de la carbonisation oxygénée sur le signal isotopique (d13C) du bois: vers une dendroclimatologie isotopique sur charbons archéologiques - MNHN - Muséum national d'Histoire naturelle Access content directly
Theses Year : 2017

Effects of oxygen carbonization on the isotopic signal (d13C) of wood: towards an isotopic dendroclimatology on archaeological charcoal

Effets de la carbonisation oxygénée sur le signal isotopique (d13C) du bois: vers une dendroclimatologie isotopique sur charbons archéologiques

Abstract

Archeological charcoals are used for reconstructing past woodland vegetation and the related historical forest practices. Charcoals d13C are used for paleoclimate reconstructions. To better constrain the use of d13C, we investigated the effect of oxygenated carbonization on ring scale d13C variations in oak wood. Results showed a significant decrease of d13C values after carbonization. This effect, however, is highly variable according to the wood compartment considered: heartwood, sapwood, earlywood, or latewood. Carbon content measurements do not exhibit the same variations along oxygenated carbonization as observed with d13C. Therefore, the use of carbon content for evaluating carbonization effects on d13C, which is proposed by some authors, is not appropriate. Interannual and seasonal d13C variations, however, are not significantly affected by oxygenated carbonization. Thus, paleoclimate reconstruction from charcoals d13C appears possible. To test both ring scale variations, archeological charcoals were sampled from a climatically well documented Neolithic site of Chalain. Several dendro-anthracological parameters (latewood proportion, duraminization, charcoal-pith distance estimation) were characterized for a better understanding of d13C variations, in order to integrate historical woodland practices and the climatic interpretations. Charcoal tree-rings exhibited width and d13C significantly different between the two studied periods, in agreement with previously inferred climatic difference. Intra-ring d13C suggested that the cool and moist climatic period also corresponded to higher seasonal contrast than the dryer climatic period. Dendro-anthracological parameters allow better understanding of d13C variations between wood compartments and provide information on past woodland exploitations To conclude, oxygenated carbonizations induce a decrease in wood d13C values, but do not prevent the paleoclimate interpretations of d13C variations in archeological charcoals.
Les charbons de bois trouvés en contexte archéologique permettent de reconstituer les couverts forestiers passés et les pratiques sylvicoles associées. Le d13C de ces charbons a été utilisé pour des reconstructions paléoclimatiques, cependant ses variations peuvent aussi être dues à la carbonisation. Afin de mieux contraindre, à l’échelle du cerne, les variations du d13C du bois dues à la carbonisation, des carbonisations ont été faites avec des échantillons de chêne cadicufoliés en conditions proches des foyers domestiques. Une diminution du d13C après la carbonisation a été observée. Cet effet est très variable, notemment en fonction du compartiment du bois considéré (aubier, duramen, bois initial, bois final). Ces mesures de d13C ont été complétées par celles du taux de carbone montrant qu’il ne varie pas parralèllement au d13C. De ce fait l’utilisation, pronée par certains travaux, du taux de carbone pour évaluer les variations de d13C suite à la carbonisation n’est pas pertinente. Cependant, les variations cerne à cerne et intracerne du d13C ne sont pas significativement affectées par la carbonisation, et des reconstructions climatiques à partir du d13C de bois carbonisés paraissent donc envisageables. Afin de tester cette approche cerne à cerne, plusieurs charbons archéologiques issus du site Néolithique de Chalain, dont les paléoclimats étaient bien documentés, ont été échantillonnés. Cette approche a été couplée à des mesures dendro-anthracologiques (largeurs des cernes, proportion du bois final, rayon de courbure et proportion de vaisseaux avec des thylles) afin de mieux comprendre les variations de d13C mesurées, et de tenter de les coupler aux pratiques sylvicoles. Les valeurs de d13C sont en accord avec les paléoclimats déjà inférés et les variations intra-cerne, ou saisonières, de d13C révèlent que la période froide était caractérisée par des saisons plus contrastées. Les mesures dendro-anthracologiques ont permis, entre autres, de préciser les variations de d13C entre les différents compartiments du bois et de proposer une interprétation concernant les variations des pratiques sylvicoles en lien avec le climat. En conclusion, la carbonisation oxygénée provoque un abaissement des valeurs de d13C du bois mais n’empêche pas les reconstructions paléo-climatiques à partir de leurs variations, notamment saisonnières, mesurées sur des charbons archéologiques.
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Cite

Franck Baton. Effets de la carbonisation oxygénée sur le signal isotopique (d13C) du bois: vers une dendroclimatologie isotopique sur charbons archéologiques. Sciences de l'Homme et Société. Université Pierre et Marie Curie, 2017. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03962949⟩
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