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X-ray fluorescence microchemical analysis and autoradiography applied to cave deposits: speleothems, detrital rhythmites, ice and prehistoric paintings

Analyses microchimiques par fluorescence X et autoradiographie appliquées aux dépôts de grotte : spéléothèmes, rythmites détritiques, glace et peintures rupestres
Grégory Dandurand, Richard Maire, Richard Ortega, Guillaume Devès, Benjamin Lans, Laurent Morel, Anne-Sophie Perroux, Nathalie Vanara, Laurent Bruxelles, Stéphane Jaillet, Isabelle Billy, Philippe Martinez, Bassam Ghaleb et François Valla
p. 407-426

Résumés

Cet article présente les recherches récentes conduites dans le cadre du programme ANR « Climanthrope » et portant sur les remplissages sédimentaires endokarstiques dans le cadre de la nouvelle contribution de l’analyse géochimique par autoradiographie et fluorescence de rayons X (analyseur portable, core scanner, µ-XRF, microsonde nucléaire). Couplées à l’analyse sédimentologique (stratigraphie, granulométrie laser, microminéralogie, micromorphologie, etc.), les analyses et les imageries géochimiques permettent d’affiner l’étude des dépôts de grotte tels que les sédiments carbonatés (spéléothèmes), les sédiments détritiques rythmés (rythmites), les glaciers souterrains ou encore les peintures rupestres préhistoriques. Formées suivant des cycles saisonniers, les stalagmites et les rythmites sont susceptibles de fournir des données importantes sur les deux principaux paramètres du climat régional, tels que l’hydrologie et la température, mais aussi sur l’impact de l’Homme en milieu urbain (spéléothèmes de tunnel). Les micro-débris et les poussières contenus dans la glace souterraine ont enregistré les conditions du paléoenvironnement par piégeage de la neige. Les peintures préhistoriques peuvent aussi être étudiées directement avec un analyseur portable XRF, sans prélèvement sur le site. A travers chaque exemple, la notion d’ « effet de site » est discutée à partir de quatre exemples français (Pyrénées, Aquitaine, Charente, Rhône) et de trois exemples étrangers (Italie, Chili, Chine).

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Notes de la rédaction

Article soumis le 11 août 2010, accepté le 3 janvier 2011

Extrait du texte

Ce document sera publié en ligne en texte intégral en décembre 2013.

Plan

Introduction
Geochemical methods: autoradiography and X-ray fluorescence
Digital autoradiography: imaging of natural radioactivity (Beta Imager)
Portable XRF analyser
Avaatech XRF Core Scanner
Micro-XRF analysis
Nuclear microprobe analysis
Results for speleothems, detrital rhythmites, ice, and prehistoric paintings
Speleothems (France)
Pierre Saint-Martin Cave (Pyrenees, France) — Beta Imager and Microprobe
The karst of Entre-deux-Mers (Gironde, SW France) – Beta Imager and micro-XRF
Micro-XRF of a stalagmite formed in an urban environment: example of an underground tunnel of Lyon
Detrital rhythmites (France, China)
The karst of La Rochefoucauld (Charente, SW France) — Micro-XRF
The monsoon rhythmites of Dadong Cave (China)
Measurements on ice and prehistoric paintings in caves
Geochemical analysis of underground snow and ice: example of Scarasson Cave (Marguareis, Italy) – Micro-XRF
Example of a Pacific prehistoric cave (Patagonia, Chile) – Portable X-ray unit
Discussion
Importance of the site effect (tab. 1 and fig. 18)
Characterisation of palaeoclimatic and palaeoenvironmental conditions
Characterisation of anthropogenic signals
Identification of radioactive levels and implication for radiometric dating
Conclusions

Aperçu du texte

Introduction

Geochemical analysis is usually used for marine and continental sediments (Böning et al., 2007; Kido et al., 2006; Koshikawa et al., 2003) but has not been very developed for subterranean deposits (speleothems and detritic fillings) even though karst deposits are now recognised as good indicators of past and present environments all over the world (Renault, 1990; Maire et al., 1994; Genty, 2002; Fairchild et al., 2006; White, 2007; Vanara and Douat, 2010). This paper aims to show that geochemical analysis and imaging are an original and significant approach to: (i) characterise the nature of speleothems and detrital cave deposits (natural or anthropic contaminations, diagenesis, etc.); (ii) reveal the hydro-sedimentary dynamics; (iii) characterise palaeoclimate and palaeoenvironmental variations; and (iv) specify the geomorphological evolution. This paper is part of “Climanthrope” ANR programme managed by Richard Maire. The objective of this programme is to characterise ...

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Pour citer cet article

Référence papier

Grégory Dandurand, Richard Maire, Richard Ortega, Guillaume Devès, Benjamin Lans, Laurent Morel, Anne-Sophie Perroux, Nathalie Vanara, Laurent Bruxelles, Stéphane Jaillet, Isabelle Billy, Philippe Martinez, Bassam Ghaleb et François Valla, « X-ray fluorescence microchemical analysis and autoradiography applied to cave deposits: speleothems, detrital rhythmites, ice and prehistoric paintings », Géomorphologie : relief, processus, environnement, 4/2011 | 2011, 407-426.

Référence électronique

Grégory Dandurand, Richard Maire, Richard Ortega, Guillaume Devès, Benjamin Lans, Laurent Morel, Anne-Sophie Perroux, Nathalie Vanara, Laurent Bruxelles, Stéphane Jaillet, Isabelle Billy, Philippe Martinez, Bassam Ghaleb et François Valla, « X-ray fluorescence microchemical analysis and autoradiography applied to cave deposits: speleothems, detrital rhythmites, ice and prehistoric paintings », Géomorphologie : relief, processus, environnement [En ligne], 4/2011 | 2011, mis en ligne le 08 décembre 2013, consulté le 21 mai 2013. URL : http://geomorphologie.revues.org/9623 ; DOI : 10.4000/geomorphologie.9623

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Auteurs

Grégory Dandurand

Laboratoire ADES - UMR 5185, CNRS-Université Bordeaux 3 - ANR Climanthrope - Maison des Suds - 12, Esplanade des Antilles - 33607 Pessac Cedex - France (gregory.dandurand@gmail.com)

Richard Maire

Laboratoire ADES - UMR 5185, CNRS-Université Bordeaux 3 - ANR Climanthrope - Maison des Suds - 12, Esplanade des Antilles - 33607 Pessac Cedex - France (rmaire@ades.cnrs.fr)

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Centre d’Etude Nucléaire Bordeaux Gradignan (CENBG) - UMR 5084 - CNRS-Université Bordeaux 1 - ANR Climanthrope - Chemin du Solarium - 33175 Gradignan - France (ortega@cenbg.in2p3.fr)

Guillaume Devès

Centre d’Etude Nucléaire Bordeaux Gradignan (CENBG) - UMR 5084 - CNRS-Université Bordeaux 1 - ANR Climanthrope - Chemin du Solarium - 33175 Gradignan - France (deves@cenbg.in2p3.fr)

Benjamin Lans

Laboratoire ADES - UMR 5185, CNRS-Université Bordeaux 3 - ANR Climanthrope - Maison des Suds - 12, Esplanade des Antilles - 33607 Pessac Cedex - France (b.lans@ades.cnrs.fr)

Laurent Morel

Laboratoire Ampère - UMR 5005 CNRS - ANR Climanthrope - Université Lyon 1 (laurent.morel@univ-lyon1)

Anne-Sophie Perroux

Laboratoire ADES - UMR 5185, CNRS-Université Bordeaux 3 - ANR Climanthrope - Maison des Suds - 12, Esplanade des Antilles - 33607 Pessac Cedex - France

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Laboratoire ADES - UMR 5185, CNRS-Université Bordeaux 3 - ANR Climanthrope - Maison des Suds - 12, Esplanade des Antilles - 33607 Pessac Cedex - France. Institut de Géographie - Université Paris 1 - France (nathalie.vanara@gmail.com)

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INRAP et UMR 5608 CNRS TRACES/CRPPM - ANR Climanthrope - 168, Grand’Rue - 34130 Mauguio - France (laurent.bruxelles@inrap.fr)

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Laboratoire EDYTEM - UMR 5204 CNRS - ANR Climanthrope - CISM, Université de Savoie - 73376 Le Bourget du Lac Cedex - France (Stephane.Jaillet@univ-savoie.fr)

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Laboratoire EPOC - UMR 5805 - Département de Géologie et Océanographie - Université Bordeaux 1 - Avenue des faculties - 33405 Talence Cedex - France (i.billy@epoc.u-bordeaux1.fr)

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Laboratoire EPOC - UMR 5805 - Département de Géologie et Océanographie - Université Bordeaux 1 - Avenue des faculties - 33405 Talence Cedex - France (p.martinez@epoc.u-bordeaux1.fr)

Bassam Ghaleb

Laboratoire GEOTOP - Université du Québec à Montréal - P.B. 8888 - Succ. centre-ville - Montréal, QC, H3C 3P8 - Canada (ghaleb.bassam@uqam.ca)

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Comité scientifique du Club Alpin Français (francois.valla@sfr.fr)

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