Datation par les méthodes de luminescence des feldspaths des milieux sédimentaires : le problème de la remise à zéro

La luminescence latente postsédimentaire de grains minéraux croît avec le temps, ce qui en fait une méthode géochronologique bien adaptée à la datation des milieux récents. La difficulté de démontrer que le sédiment à dater a été effectivement remis à zéro avant ou lors de la sédimentation, limite son application universelle. Dans le cas d'un sédiment mal remis à zéro, la croissance du signal de luminescence lors de la mesure de la paléodose est dominée par celle des grains non remis à zéro, et l'âge ainsi obtenu est surestimé. Afin de solutionner ce problème, un nouveau paramètre de laboratoire est mis en lumière à partir de l'analyse de grains monominéraliques. Le rapport de l'intensité de luminescence accrue par une dose de radiation artificielle sur celle de l'intensité naturelle (RI=LN+y / LN) permet l'étude du bilan de la luminescence d'un échantillon. Les valeurs RI obtenues à partir de trois échantillons provenant de sédiments d'âge équivalent indiquent que la technique employée pourra servir d'indicateur de l'efficacité de la remise à zéro. Une deuxième application de l'analyse monograin permet la datation de minéraux individuels. Cette méthode a été appliquée à des sédiments de la Mer de Champlain datant d'environ 10 ka et pour lesquels les âges apparents de luminescence étaient originellement de 65 ka. La distribution des âges obtenus sur 15 grains individuels montre que seulement six de ces grains semblent avoir été bien remis à zéro, révélant des âges apparemment sous-estimés de l'ordre de 6 ka. Les facteurs pouvant expliquer ces sous-estimations sont d'ordre méthodologique (changement de sensibilité) ou physique (anomalous fading).Postdepositional latent luminescence of mineral grains buried in sediments increases with time, which makes the luminescence dating method particularly suitable for the dating of recent environments. The difficulty one has to demonstrate that the sediment has been fully zeroed before burial is still limiting its universal application. In the case of a poorly bleached sediment, the intensity of luminescence in the course of a paleodose measurement will be dominated by luminescence emitted by the unbleached grains and the age obtained will be overestimated. In order to solve this problem, a new method is being developed which is based on measurements of single grains. The ratio of the accrued luminescence intensity upon added dose over the natural component (RI=LN+y / LN) for single grains reflects the individual contribution to total luminescence from the discrete grains. Measurements carried out on three sediments of different depositional origin but of similar age suggest this parameter may eventually be used to assess the degree of zeroing for a sediment. A second application of the single grain approach allows the dating of individual minerals. This method has been applied to a sediment deposited in the lateglacial Champlain Sea (10 ka old) for which apparent luminescence ages of ca. 65 ka had been obtained. The distribution of ages obtained from the analysis of 15 grains reveals that only six of those grains have been properly bleached, with a mean apparent age of 6 ka. This underestimation of age may be caused by methodological (change of sensitivity) and/or physical (anomalous fading) factors.Die latente post-sedimentàre Luminiszenz mineralischer Kôr-ner nimmt mit der Zeit zu, was sie zu einer gut geeigneten geochronologischen Datier-ungsmethode der gegenwàrtigen Umgeb-ungen macht. Die Schwierigkeit nachzuweisen, daft das zu datierende Sediment tatsàchlich vor oder wàhrend der Sedimentierung auf Null zuruckgestellt wurde, schrànkt ihre universale Anwendung ein. 1st das Sediment schlecht auf Null zuruckgestellt, wird die Zunahme des Luminiszenzsignals bei der Messung der Palàodosis von den nicht auf Null zuruckgestellten Kôrnern dominiert, und das so erhaltene Alter ist uberschàtzt. Um dies Problem zu losen, wird eine neue Méthode auf der Basis der Messung monomineralischer Korner vorgestellt. Das Verhâltnis von der durch eine Dosis kun-stlicher Bestrahlung verstàrkten Luminiszenz-Intensitât zur natùrlichen Intensitàt (RI=LN+y / LN) erlaubt die Untersuchung der Luminiszenz-Bilanz einer Probe. Die mittels drei Proben von Sedimenten gleichen Alters gewonnenen fl,-Werte zeigen, daf3 die angewandte Méthode als lndikator fur die erfolgreiche Zuruckstellung auf Null verwendet werden kann. Eine zweite Anwendung der Mono-Korn-Analyse ermôglicht die Datierung einzelner Minérale. Dièse Méthode hat man auf Sedimente vom Champlain-Meer an-gewandt, die etwa 10 ka alt sind und deren offenbare Luminiszenz-Alter ursprunglich 65 ka waren. Die Verteilung der auf 15 einzelnen Kôrnern erhaltenen Alter zeigt, daf3 nur sechs von den Kôrnern richtig auf Null zuruckgestellt zu sein scheinen, was zu offenbar urn 6 ka unterschàtzten Altern fuhrte. Die Faktor-en, die dièse Unterschâtzungen erklàren kônnen, sind methodologischer (Verànder-ung der Sensibilitàt) oder physikalischer Art (anomales Verblassen)

A New Framework for the Pleistocene Stratigraphy of the Central St. Lawrence Lowland, Southern Québec

For three decades, a stratigraphic framework involving one glaciation with two major ice advances (represented by the Bécancour Till and Gentilly Till), separated by one brief interstade (represented by the St. Pierre Sediments), has been invoked to explain the lithostratigraphic succession of Pleistocene sediments exposed in the St. Lawrence Lowland of southern Québec. New exposures found along the bluffs of the St. Lawrence River and recent borehole data provide evidence that the Pleistocene depositional sequence is the result of three glacial advances and two nonglacial events, each represented by organic-bearing units. Two lithostratigraphic units (Lotbinière Sand and Lévrard Till) and three climatostratigraphic units (St. Lawrence Stade, Grondines Interstade and Les Becquets Interstade) are introduced in the stratigraphie nomenclature. No definite age can be assigned to the lowermost till (Bécancour?) but it is now believed to be pre-Sangamonian. Field observations and geochronological data suggest the lower and upper interstadial sediments, and an intervening glacial unit represent brief but severe environmental changes that occurred at the beginning of the Wisconsin Glaciation, ca. 90-70 ka BP. This sequence may correlate with marine isotope stage 5a, stage 4, and the earliest part of stage 3. The age of the onset of the last glacial advance (Gentilly Till) is problematic, possibly ranging from 60 to 30 ka BP.Depuis trois décennies, le schéma stratigraphique du Pléistocène des basses terres du Saint-Laurent repose sur une séquence de deux tills (Till de Gentilly et Till de Bécancour) séparés par un ensemble de dépôts non glaciaires, les Sédiments de Saint-Pierre. On estime que ce complexe stratigraphique est associé à la Glaciation du Wisconsin et représentatif de deux avancées glaciaires et d'un court interstade. L'examen détaillé de nouvelles coupes le long des falaises du Saint-Laurent et des forages récents démontrent que la séquence sédimentaire représente plutôt trois avancées glaciaires et deux événements non glaciaires définis par des sédiments organiques. Deux unités lithostratigraphiques (Sables de Lotbinière et Till de Lévrard) et trois unités climatostratigraphiques (Stade du Saint-Laurent, Interstade de Grondines et Interstade Les Becquets) sont introduits dans la nomenclature stratigraphique. Le till inférieur (Bécancour?) appartient probablement à une glaciation pré-sangamonienne, mais son âge ne peut être démontré. Les observations de terrain et les nouvelles données géochronologiques disponibles laissent croire que les sédiments interstadiaires inférieurs et supérieurs ainsi que les dépôts glaciaires intercalés témoignent de changements brefs mais radicaux des conditions paléoenvironnementales, lors de l'englaciation du Wisconsinien inférieur, datée à ca 90-70 ka BP. Cette partie de la séquence peut être corrélée avec les stades isotopiques marins 5a, 4 et la partie inférieure du stade 3. Enfin, l'âge de la dernière avancée glaciaire demeure problématique et se situerait entre 60-30 ka BP.Drei Jahrzehnte lang berief man sich auf einen stratigraphischen Rahmen miteiner Vereisung und zwei Haupteisvorstôssen (vertreten durch die Bécancour Grundmorâne und die Gentilly Grundmoràne), die durch ein kurzes Interstadial (vertreten durch die St. Pierre Sedimente) getrennt wurden, um die lithostratigraphische Abfolge von Pleistozân-Sedimenten zu erklàren, die im Sankt-Lorenz Tiefland im sùdlichen Québec ausgesetzt sind. Neue Aufschlùsse, die entlang den Steilufern des Sankt-Lorenz Stroms gefunden wurden und Ergebnisse neuerer Bohrungen erbringen den Beweis, dass die Pleistozân-Ablagerungs-Sequenz das Ergebnis von drei glazialen Vorstôssen und zwei nichtglazialen Ereignissen ist, welche jeweils durch organisches Material enthaltende Einheiten vertreten sind. Zwei lithostratigraphische Einheiten (Lotbinière Sand und Lévrard Grundmorâne) und drei klimatostratigraphische Einheiten (Sankt Lorenz Stadium, Grondines Interstadium und Les Becquets Interstadium) werden in die stratigraphische Nomenklatur eingefùhrt. Das Alter der tiefstgelegenen Grundmorâne (Bécancour?) kann nicht genau bestimmt werden, doch halt man sie fur prà-sangamonisch. Feldbeobachtungen und geochronologische Daten legen nahe, dass die tiefergelegenen und oberen interstadialen Sedimente und eine dazwischen liegende glaziale Einheit kurze aber starke Umweltverànderungen darstellen, die zu Beginn der Wisconsin Vereisung auftraten, etwa 90 - 70 ka v.u.Z. Dièse Sequenz kônnte mit dem marinen Isotop-Stadium 5a, Stadium 4 und dem frùhesten Teil von Stadium 3 korrelieren. Das Alter des Beginns des letzten glazialen Vorstosses (Gentilly Grundmoràne) ist problematisch, môglicherweise zwischen 60 und 30 ka v.u.Z

Lithostratigraphy And Geochronology Of The Quaternary Deposits Of The Pierreville And St-pierre Les Becquets Areas, Quebec

For three decades, a Traditional Concept of stratigraphy involving one glaciation with two major ice advances separated by one brief interstade has been invoked to explain the distribution of Pleistocene deposits in the St-Lawrence Lowland. In this thesis, field work and sedimentologic analyses document the lithostratigraphic units in the Pierreville and St-Pierre les Becquets areas. A new stratigraphic nomenclature is proposed. Isotopic studies of calcareous concretions found in situ in glacio-lacustrine sediments and as striated clasts in tills provide evidence that those carbonates are the product of an early diagenetic process. Stadial and interstadial sediments as well as modern silt collected in the St-Lawrence River have been dated by thermoluminescence using the R-Gamma method. The major problems encountered were: (a) anomalous fading of the polymineralic fraction, (2) estimation of the TL growth curve, (3) determination of the past water content and (4) laboratory overbleaching of the inherited TL in recent sediments.;The data reported, herein, provide evidence that the succession of geologic events may be as follows: (1) An Illinoian glacial event: the St-Lawrence Stadial, represented by the Odanak Formation, older than 135 ka; (2) an early Wisconsinan glacial event, the Nicolet Stadial, represented by glaciolacustrine sediments and tills (Riviere aux Vaches Formation; Levrard Formation), dated at 70 to 86 ka by TL; (3) A middle Wisconsinan nonglacial event: the St-Pierre Interstadial, represented by organic-rich sediments (St-Francois du Lac Formation), dated at 60 to 75 ka (Pierreville) and 28 to 65 ka (St-Pierre les Becquets) by TL and (\u2714)C; and (4) a late (?) Wisconsinan glacial event: the Trois-Rivieres Stadial, represented by the Gentilly Formation; the timing of the onset of this glacial advance is problematic and ranges from 66 to 30 ka. Three formations, Les Becquets, Deschaillons and Pierreville, have an equivocal stratigraphic position. This framework is presented as an alternative to the Traditional Concept of earlier workers

Thermoluminescence Dating of Late Pleistocene Sediments, St. Lawrence Lowland, Québec

This paper presents the results of a thermoluminescence (TL) dating program applied to waterlaid sediments of Late Pleistocene age, collected in the central St. Lawrence Lowland, in eastern Canada. The apparent TL ages were obtained using a partial bleach method (R-Gamma) in which the TL from light-sensitive traps is separated from the total TL. Fluvial (modern), marine (late-glacial) lacustrine (interstadial) and glacio-lacustrine (stadial) sediments yielded apparent ages ranging from 4 to 135 ka, and in general, these ages agreed with available stratigraphic evidence. Whilst testing the zeroing assumption, apparent TL ages obtained from modern fluvial and late glacial sediments suggest that laboratory overbleaching or insufficient natural bleaching may result in over-estimation of the apparent TL ages by 4-5 ka. All samples display anomalous fading, a problem that can be overcome by introducing a three month delay between artificial irradiation and glowing. Future research should focus on sediments for which the age as well as the sedimentology are well documented, such as the late glacial Champlain Sea sediments.Cet article présente les résultats d'un projet de datation par thermoluminescence (TL) de sédiments des basses terres du Saint-Laurent datant du Pléistocène supérieur. Les âges TL apparents ont été obtenus en utilisant une méthode de lessivage partiel (R-Gamma) par laquelle la TL émanant de pièges cristallins sensibles à la lumière a pu être séparée de la TL totale. Les sédiments, d'origines fluviatile (modernes), marine (tardiglaciaires), lacustre (interstadiaires) et glaciolacustre (stadiaires) ont livré des âges entre 4 et 135 ka et, erï général, les âges obtenus correspondent aux données stratigraphiques. Des expériences menées sur le phénomène de « remise à zéro » ont été menées sur des sédiments fluviatiles modernes et marins tardiglaciaires. Elles démontrent que, dans les cas où le lessivage solaire a pu être insuffisant ou le lessivage simulé en laboratoire trop intense, les âges TL apparents peuvent être surestimés de 4 à 5 ka. Tous les échantillons montrent un affaiblissement anormal du signal de thermoluminescence. Ce problème peut être résolu par l'introduction d'un délai de trois mois entre l'irradiation artificielle et la mesure de l'échantillon. À l'avenir la recherche devrait se faire sur des sédiments dont la chronologie et la sédimentologie sont bien connues, tels les sédiments tardiglaciaires champlainiens.Dieser Artikel stellt die Ergebnisse eines Datierungsprojekts mittles Thermoluminiszenz (TL) dar, angewandt auf angeschwemmte Sedimente aus dem spaten Pleistozàn, die in Ostkanada, in der zentralen Sankt-Lorenz Tiefebene gesammelt wurden. Die offensichtlichen TL-Alter wurden mittels einer partiellen Bleichmethode (R-Gamma) gewonnen, in welcher die TL der lichtempfindlichen Fallen von der totalen TL getrennt wurde. Die Sedimente von FIuB (modem), Meer (Spâtglazial), See (Interstadial) und Glazio-See (Stadial) lieferten offensichtliche Alter zwischen 4 bis 135 ka, und im allgemeinene stimmten dièse Alter mit den verfùgbaren stratigraphischen Zeugnissen ùberein. Wohingegen beim Testen mittels der 'NuII-Annahme' die offensichtlichen TL-Alter, die aus modernen FluBsedimenten und spaten glazialen Sedimenten gewonnen wurden, vermuten lassen, daB zu intensives Bleichen im Labor oder ungenùgendes Bleichen in der Natur zu einer Ùberschàtzung der offensichtlichen TL-Alter von 4 bis 5 ka fuhren. Allé Proben weisen eine anormale Abschwâchung des TL-Signals auf. Dies Problem kann durch die Einfùhrung eines Aufschubs von drei Monaten zwischen der kùnstlichen Bestrahlung und dem Messen der Probe gelôstwerden. Die kùnftige Forschung sollte sich auf Sedimente konzentrieren, deren Alter als auch Sédimentologie gut dokumentiert sind, wie z.B. die spàtglazialenChamplain-Meer-Sedimente