Il existe d’autres phénomènes naturels ayant une certaine régularité et pouvant être utilisés pour établir des chronologies. Certains d’entre eux furent connus déjà dès l’Antiquité, comme la dendrochronologie, d’autres sont liés à des découvertes plus récentes faites par des géologues ou des géophysiciens. Leurs domaines d’applications varient aussi d’une méthode à l’autre. Le magnétisme est plus adapté par exemple à l’archéologie tandis que les varves concernent plutôt la glaciologie. Il en résulte qu’en général il est assez rare de trouver des points de comparaison entre ces méthodes puisque leurs domaines n’interfèrent pas. Nous allons maintenant examiner successivement les varves, le magnétisme et la dendrochronologie.
On sait que certaines érosions possèdent une vitesse assez régulière pour qu’on puisse évaluer « l’âge » des phénomènes qui les accompagnent ou des endroits qui les subissent. Ainsi Ellicott-Maclay (1790) remarquaient que les chutes du Niagara reculent en moyenne de 1,27 m par an, ce qui, d’après eux, permettrait de connaître la durée du phénomène géologique correspondant. Selon Charles Worth, on peut ainsi aller jusqu’à 18 000-20 000 ans pour le temps écoulé depuis la dernière glaciation1.
1 L. LLIBOUTRY, Traité de glaciologie, 1. 2, Paris, 1965, p. 848. Voir aussi M. L. BENDER et al, « Science », 151, 325, 1966, qui ont déterminé la vitesse de dépôt de manganèse et ont découvert qu’elle est constante à l’heure actuelle dans tous les océans. Pour les nodules de manganèse, elle est de 3 mm par million d’années.
D’autres exemples nous sont donnés par la croissance de la tourbe, la formation de travertin (calcaire lacustre présentant des cavités tapissées de calcites), le dépôt d’alluvions qui conduisent en Suisse et en Bavière à des durées analogues.
Il y a quelques décennies, De Geer et ses disciples de l’Institut de Géochronologie de Stockholm dataient des dépôts des derniers 13000 ans en Scandinavie et en Amérique du Nord, à l’aide des varves, ces couches alternées de limon fin et de limon grossier qui se déposent dans les lacs éphémères en bordure des glaciers2.
2 M.J. AITKEN, Physics and Archeology, Interscience Publish, inc., New York, 1961, chapitre sur lesvarves.
Certains pensent que les varves sont annuelles. Johnston, qui a étudié la sédimentation dans le lac Louise (Alberta) où des varves se forment actuellement, est de cet avis3. D’autres, comme Thornbury, pensent au contraire que des varves peuvent être causées par des orages ou « déluges » bien plus que par des dépôts annuels. On n’exclut pas en outre l’hypothèse qu’en certaines années il peut y avoir des dépôts plus rapides4, ce qui expliquerait les dates élevées citées plus haut en Scandinavie. Les premiers sont influencés par la conception actualiste, tandis que les seconds sont bien plus proches de la réalité, nous semble-t-il, puisqu’il existe des années où des cataclysmes successifs pourraient laisser des traces par plusieurs dépôts annuels. Dans ce cas, le principe même de la méthode serait faussé, et les dates obtenues devraient être considérablement rajeunies.
3 Dans L. LLIBOUTRY, op. cit., p. 848.
4 W. D. THORNBURY, Principles of Geomorphology, New York, 1954, p. 404.
1) Variations séculaires du magnétisme terrestre
Des mesures faites depuis quelques siècles ont montré que le champ magnétique d’un lieu varie. La plus importante de ces variations s’appelle variation séculaire. Ainsi l’inclinaison magnétique à Paris est passée de 70° environ en 1800 à 65° en 1900 et reste stationnaire depuis 1910. La déclinaison subit des écarts non moins impressionnants : en effet la boussole des Parisiens pointait vers 100 à l’Est en 1600, puis dérivait à 0° vers 1660, pour remonter à 220 à l’Ouest vers 1815 et se retrouver maintenant à moins de 6° à l’Ouest tout en continuant sa dérive vers l’Est.
Cela signifie qu’au cours d’une vie humaine, la direction du champ magnétique varie de quelques degrés jusqu’à atteindre la dizaine5. De même la dérive des pôles magnétiques a attiré l’attention mais les informations sont encore assez rares. Depuis 1842, ils auraient changé assez fortement, surtout dans le sens Sud-Nord, le pôle Nord de plus de 5° et le pôle Sud de près de 10°. Les écarts, plus sûrs depuis 1900, sont de l’ordre de 4° et 7° respectivement6.
5 E. THELLIER, Le magnétisme terrestre, dans J. GOGUEL, Géophysique, Paris, 1971, p. 311.
6 E. THELLIER, op. cit., p. 309.
2) Archéomagnétisme
Cette variation séculaire a pu être enregistrée dans le passé grâce au faible pourcentage de minéraux ferromagnétiques contenus dans les terres cuites des poteries anciennes7 ou dans les roches volcaniques. Lorsque ces corps sont chauffés à une température dépassant à peu près 670 °C, ils perdent toute aimantation antérieure, et, refroidis en l’absence de tout champ, ils redeviennent vierges magnétiquement. Mais si le refroidissement s’effectue en présence d’un champ magnétique, comme c’est le cas du champ terrestre, alors ils s’aimantent de nouveau proportionnellement à l’intensité du champ extérieur. Cette sorte de mémoire a permis de connaître les variations séculaires pour des périodes parfois assez reculées.
7 M.J. AITKEN, op. cit., chapitre sur l’archéomagnétisme.
3) Application pour les datations
Le principe consiste à établir, pour un lieu donné, la courbe de variation de B (intensité du champ magnétique) en étudiant à la fois la variation de / (angle d’inclinaison) et de D (angle de déclinaison) en fonction du temps. Lorsqu’on rencontre une poterie par exemple, on détermine les caractéristiques de son aimantation rémanente et on les porte sur le diagramme qui, par simple lecture, donne la date correspondante.
Mais Thellier, le principal instigateur de cette méthode, tempère l’enthousiasme de certains pour l’utilisation abusive du procédé et attire l’attention sur les difficultés qui lui sont inhérentes. Il souligne en particulier qu’il ne s’agit pas de dater ni des tessons, ni des tuiles ou briques isolées, mais des foyers, des fours, en un mot des constructions importantes riches en briques. Ensuite, il faut d’après lui connaître dans le détail la courbe correspondante à la région en cause pour éviter des erreurs grossières. Il précise qu’on n’en est pas encore là en France et nulle part ailleurs8. Enfin, la même caractéristique magnétique peut correspondre à plusieurs dates possibles puisque la courbe a des boucles, ce qui entraine une certaine indétermination.
8 THELLIER, op. cit., p. 324.
Pour terminer, disons que la méthode a rendu d’un autre côté d’indéniables services pour la datation de certaines poteries. Mais, comme l’a rappelé Thellier, il reste de nombreuses incertitudes. De plus, elle n’est applicable que par référence à des dates déjà connues par ailleurs, ce qui limite son emploi à l’époque historique.
1) Formation des anneaux
La dendrochronologie est la méthode de datation liée au décompte des anneaux d’un bois. On sait en effet que, sous certaines conditions, les cernes d’un arbre augmentent annuellement sous forme de zones claires et foncées. Les premières correspondent au bois qui prend naissance au début de la période de végétation, au printemps, d’où le nom de bois de printemps. Les secondes correspondent au contraire au bois qui est en fin de période de végétation, d’où le nom de bois d’été. La transition entre les deux est très progressive tandis que le passage entre le bois final d’une année et le bois initial de l’année suivante est toujours très marqué. Ce qui permet de mesurer la largeur des cernes et de les compter9.
9 H. POLGE, Le message des arbres, « Recherche », n° 11, 1971.
2) Facteurs dont dépend l’accroissement annuel
L’accroissement annuel dépend essentiellement du climat : pluviosité de la région, température, degré d’insolation, durée et intensité des gelées, de sorte que la largeur des anneaux varie considérablement d’une saison de végétation à l’autre. D’ailleurs, elle diminue exponentiellement, très vite, avec l’âge de l’arbre10 : mais cet accroissement régulier n’est, en général, que théorique car intervient aussi une loi biologique connue qui veut qu’un processus donné, telle la croissance d’un arbre en diamètre, ne puisse se dérouler à une vitesse supérieure à celle qui est imposée par le facteur le plus limitant. Si ce dernier évolue de façon à ne plus exercer un rôle restrictif, le processus se développe jusqu’à ce qu’il soit limité de nouveau par une autre influence. Parmi ces facteurs, on peut citer la nature du terrain, sa perméabilité, la compétition au niveau des racines, une fructification abondante, les troubles dus à des nuisances variées, etc.
10 L. LLIBOUTRY, op. cit., p. 848. L’auteur expose ensuite une méthode statistique pour comparer entre elles les largeurs des anneaux d’une même série.
3) Anneaux manquants et doubles cernes
Il arrive, lorsque les conditions climatiques sont assez rudes, ou lorsque l’équilibre biologique des arbres est gravement perturbé par des pollutions atmosphériques ou des attaques d’insectes par exemple, qu’aucun anneau ne se forme sur toute la circonférence de l’arbre. En sens contraire, il n’est pas rare, notamment pour des espèces dont la croissance en hauteur se fait en deux vagues successives, qu’un arbre produise, pendant une seule saison de végétation, deux couches séparées de bois ayant l’apparence du bois d’été. On se trouve alors en présence d’un faux cerne, appelé double cerne. Déjà en 1883, R.W. Furras prouva que les anneaux, dans certains cas, ne sont pas annuels. De même, C. Abbe (1893) rapporta qu’au Texas, il y eut deux périodes distinctes de croissances en une année. H.P. Brown (1912) constata, qu’à New York des arbres avaient plusieurs anneaux doubles. C.G. Dobbs (1942) publia ses remarques sur les doubles cernes. Le plus grand spécialiste de la dendrochronologie, Glock, a examiné les anneaux d’arbres du Texas et a constaté le même phénomène, dû d’après lui à un gel rigoureux, au printemps, qui a engendré une zone foncée au milieu d’une zone claire11. Il a même pu énoncer une loi indiquant qu’il y a sûrement double cerne annuel lorsqu’un mince anneau foncé est à l’intérieur d’un anneau épais alors que si c’est l’inverse, c’est-à-dire si c’est le mince anneau qui est externe, on doit compter deux années séparées12.
11 W.S. GLOCK, S. AGERTER, Anomalous patterns in tree rings, Endeavour, 22, 9, 1963. Les auteurs font en même temps un bref historique de la méthode.
12 A. DUCROCQ, La science à la conquête du passé, Paris, 1955, p. 206.
4) La dendrochronologie et le climat du passé
Incidemment, par l’intermédiaire des anneaux, on peut étudier le climat du passé. Comme nous l’avons vu, la largeur des cernes, leur couleur, leur nombre sont en étroite relation avec les conditions climatiques. On a fait remarquer qu’une pluie abondante n’entraîne pas outre mesure la formation d’anneaux géants. Tandis qu’une période de sécheresse se traduit par un cerne réduit et presque inexistant. Par exemple, les années 1280, 1283, 1286, 1288, 1295 et 1299 sont particulièrement marquées par une période de sécheresse assez rigoureuse13. Indépendamment d’une telle précision, Douglass a pu établir qu’en définitive, le principal agent dans la formation des anneaux n’est ni la pluie ni la sécheresse, mais le soleil. Sa période d’activité de 11 ans est fidèlement enregistrée par les cernes des arbres qui, pour être d’excellents indicateurs, doivent se trouver dans des conditions marginales : zone semi-aride ou cercle arctique14.
13 A. DUCROCQ, op. cit., p. 212.
14 L. LLIBOUTRY, op. cit., p. 848.
En bref, nous avons vu que la dendrochronologie peut à double titre nous intéresser puisqu’elle permet de dater d’une part, et d’autre part de nous renseigner sur les climats du passé. Son étude, en étroite relation avec le carbone 14, permettrait de prouver l’historicité du déluge, comme nous l’avons vu dans la deuxième partie de ce livre.
En résumé, les méthodes de datation non radioactives définissent les périodes suivantes : de 0 à 1000 ans avant le temps présent, on utilise les études des chroniques ; de 0 à 3000 ans, la dendrochronologie offre son concours soit en géochronologie, soit en paléoclimatologie ; le domaine du magnétisme terrestre est assez étendu, mais comme nous l’avons vu, il faut l’utiliser avec précaution ; de 3000 à 16 000 ans, les varves prennent le relais avec 5 % d’erreurs, selon Lliboutry. Mais ici, divers cataclysmes qui ont suivi le déluge, ou même des anomalies de climat au cours d’une année, limiteraient l’emploi des séries annuelles de De Geer, puisque les dépôts alternés peuvent être multiples en une année.