Datation des travertins de Kocabas¸ par la méthode des nucléides cosmogéniques 26Al/10Be. Dating...

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Article original

Datation des travertins de Kocabas par la méthodedes nucléides cosmogéniques 26Al/10Be

Dating of the Kocabas travertines with the 26Al/10Be cosmogenicnuclide method

Anne-Elisabeth Lebatard a,*, Didier L. Bourlès a,Mehmet Cihat Alçiçek b

a Aix-Marseille université, CNRS-IRD-Collège de France, UM 34 CEREGE,technopôle de l’environnement Arbois-Méditerranée, BP 80, 13545 Aix-en-Provence, France

b Université de Pamukkale, département de géologie, 20070 Denizli, Turquie

Disponible sur Internet le 25 fevrier 2014

Résumé

La calotte crânienne de l’Homo erectus archaïque de Kocabas (Denizli, Turquie) provient de travertinsencadrés par des conglomérats. La datation de ces derniers par la méthode des nucléides cosmogéniques26Al/10Be dans la carrière Faber permet de contraindre son âge entre 1,0 et 1,6 Ma.# 2014 Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés.

Mots clés : Nucléides cosmogéniques ; 26Al/10Be ; Homo erectus ; Kocabas

Abstract

The archaic Homo erectus Kocabas skullcap was discovered at Kocabas, Denizli, Turkey in travertineformations over- and underlain by conglomerate formations. These units dated by the 26Al/10Be cosmogenicnuclide method constrained the skullcap age between 1.0 and 1.6 Ma.# 2014 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Keywords: Cosmogenic nuclides; 26Al/10Be; Homo erectus; Kocabas

www.em-consulte.com

Disponible en ligne sur www.sciencedirect.com

ScienceDirect

L’anthropologie 118 (2014) 34–43

* Auteur correspondant.Adresse e-mail : lebatard@cerege.fr (A.-E. Lebatard).

1. Introduction

La calotte crânienne de l’Homo erectus de Kocabas découverte en novembre 2002 parM. Cihat Alçiçek fut présentée de manière préliminaire en 2008, un âge de �500 ka étant toutd’abord proposé (Kappelman et al., 2008). Toutefois, l’âge des travertins de Kocabas d’oùprovient la calotte crânienne de l’Homo erectus de Kocabas avait été préalablement évalué par laméthode de la thermoluminescence à 828 � 93 ka (Engin et Güven, 1997) puis par celle de laRésonance Électronique de Spin (ESR) à 1,11 � 0,11 Ma (Engin et al., 1999), ce dernier étantcohérent avec les premières études des faunes découvertes dans ces travertins caractéristiques duPléistocène moyen (Erten et al., 2005). De récentes études magnétostratigraphiques etbiochronologiques des grands mammifères conduisent à lui attribuer un âge d’environ 1,2 Ma(Lebatard et al., 2014). Cet âge antérieur à 1 Ma est également en accord avec les nouvellesdonnées relatives à la faune de Kocabas présentées par Boulbes et al. dans ce numéro.

Afin d’obtenir un âge absolu du site à hominidé de Kocabas, la méthode de datation par duréed’enfouissement utilisant le rapport des nucléides cosmogéniques 26Al/10Be produits in situ a étéappliquée dans ce travail aux conglomérats qui encadrent la formation de travertins contenant lacalotte crânienne de l’Homo erectus de Kocabas.

2. Échantillonnage et méthodologie

Le complexe de travertins de Kocabas forme un dôme intensivement exploité par l’industrieminière. Au centre de ce dôme, la carrière Faber permet d’échantillonner en continu la pluslongue séquence de travertins et des unités détritiques associées. Trois coupes de la carrière Faber(N 378520300, E 2982001700) ont été étudiées en détail : la coupe principale de la carrière detravertin (section A, Fig. 1(b)), d’une hauteur de 93 m (78 m d’affleurement depuis le fond de lacarrière jusqu’au sommet de la colline plus 15 m prélevés par carottage dans le fond de lacarrière), et deux coupes de 13 m et 30 m de hauteur (sections B et C, Fig. 1(c) et (e)) dans lapartie supérieure de la carrière. Ces dernières correspondent à des formations fluvio-lacustres(Conglomérat Supérieur) reposant en discordance sur le sommet de la formation massive detravertin. Ces coupes sont distantes d’environ 200 m et d’environ 450 m de la coupe principale.Enfin, des affleurements continus en permettent une corrélation précise. La coupe principalecomprend deux formations de travertins massifs, l’inférieure de couleur grise et la supérieureblanche et poreuse, séparées par 12 m de dépôts détritiques fluvio-lacustres (ConglomératInférieur). Les travertins sont composés de 97 à 99 % de carbonates. Les unités détritiques(Conglomérat Inférieur et Conglomérat Supérieur) renferment toutes deux des clastes delithologie variée, typiques des apports fluviatiles à partir des collines qui les surplombent. Lafraction non carbonatée comprend essentiellement du quartz (80 %), avec un peu de siliceamorphe, des feldspaths et d’autres minéraux volcaniques et métamorphiques.

Afin d’effectuer les mesures des concentrations en nucléides cosmogéniques, quatreéchantillons de quelques kilogrammes composés d’un mélange de galets quartzeux et de clastesophiolitiques ont été prélevés dans chaque unité conglomératique riche en quartz au sein de lacarrière Faber (section A et B, Fig. 1) ainsi que 5 échantillons dans le niveau de ConglomératSupérieur dans une carrière adjacente (section C, Fig. 1(e)). Par rapport au sommet de la coupe,les échantillons sont localisés entre 62 et 50 m sous la surface pour l’unité inférieure (section A),entre 8,7 et 9 m sous la surface (section B) et entre 4,9 m et 23,5 m sous la surface (section C)pour l’unité supérieure (Fig. 1).

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Fig. 1. Localisation des échantillons dans la carrière Faber, Kocabas, Denizli, Turquie. (a) : carte géologique du bassin de Denizli (basée sur Sun, 1990) ; (b) : section A, Logstratigraphique de la coupe principale du travertin de la carrière Faber ; (c) : section B, log stratigraphique de l’unité fluvio-lacustre supérieure dans le mur SO de la carrière Faber(Conglomérat supérieur) ; (d) : détail de la section (c) (entre 81,9 m et 82,8 m de hauteur) ; (e) : section C, log stratigraphique de l’unité fluvio-lacustre supérieure dans la partieouest de la carrière Faber.Sample location around the Faber quarry, Kocabas, Denizli, Turkey. (a): geological map of Denizli basin (based on Sun, 1990); (b): section A, travertine stratigraphic section in theFaber quarry; (c): section B, upper fluvio-lacustrine stratigraphic section in the Faber quarry SW wall (Upper Conglomerates); (d): detail of the (c) stratigraphic section (between81.9 m and 82.8 m of height) ; (e): section C, upper fluvio-lacustrine stratigraphic section west of the Faber quarry.

Modifiée à partir de Lebatard et al., 2014.

La méthode de détermination de la durée d’enfouissement est basée sur la désintégrationradioactive des deux nucléides cosmogéniques, 26Al et 10Be, produits au sein de la fractionminérale quartz (SiO2) des roches exposées à la surface de la Terre (production in situ). Suite àdes réactions nucléaires induites essentiellement sur les atomes de silicium (Si) et d’oxygène(O) présents dans les roches exposées à la surface de la croûte terrestre par les particulesénergétiques issues du rayonnement cosmique, les deux nucléides cosmogéniques s’accumulentavec un rapport de production spallogénique 26Al/10Be bien contraint (6,61 � 0,50 pour un tauxde dénudation négligeable ; Pappu et al., 2011). La concentration initiale de ces nucléidescosmogéniques dans les dépôts et roches de surface dépend dès lors non seulement de la duréed’exposition au rayonnement cosmique du minéral d’intérêt mais également du taux dedénudation affectant la roche hôte (Gosse et Philips, 2001). Le rayonnement cosmique étant trèsefficacement atténué par la croûte terrestre, l’enfouissement de la surface préalablementexposée sous quelques mètres de dépôts induit une réduction du flux des particules énergétiquesefficaces suffisante pour rendre la production de l’26Al et du 10Be négligeable. En l’absence deproduction, les concentrations initiales de chacun des nucléides cosmogéniques commencentdès lors à décroître du fait de la désintégration radioactive qui est fonction de leur demi-vierespective, soit pour l’26Al : 0,717 � 0,017 Ma (Samworth et al., 1972 ; Granger, 2006) et pour le10Be : 1,387 � 0,012 Ma (Korschinek et al., 2010 ; Chmeleff et al., 2010). La concentration en26Al diminuant donc environ 2 fois plus vite que celle en 10Be, le rapport 26Al/10Be décroîtexponentiellement avec une demi-vie apparente de 1,48 � 0,01 Ma. Cette méthode offre dèslors la possibilité de déterminer des durées d’enfouissement de minéraux de quartz comprisesentre 100 ka (cent mille ans) et environ 5 Ma (cinq millions d’années) (Granger et Muzikar,2001).

Les protocoles de préparation des échantillons et de mesures des concentrations parSpectrométrie de Masse par Accélérateur (AMS) sont décrits en détail dans Braucher et al.(2011). Les concentrations en 26Al et en 10Be étant mesurées dans les mêmes minéraux, celaassure qu’elles ont enregistré la même histoire d’exposition, de dénudation et d’enfouissement.Elles sont présentées dans le Tableau 1. Un rapport 26Al/10Be spécifique associé à chaqueéchantillon permettant d’en déterminer la durée d’enfouissement peut dès lors être calculé. Lesincertitudes liées au calcul des concentrations, des durées d’enfouissement et des taux dedénudation sont reportées à 1s et résultent de la propagation des incertitudes liées à la mesure desconcentrations et des demi-vies utilisées.

Selon le modèle décrit en détail dans les informations supplémentaires en ligne (SOM) dePappu et al. (2011), les durées d’enfouissement et les taux de dénudation ont été déterminés enutilisant les paramètres discutés dans Braucher et al. (2011), incluant le rapport de productionspallogénique 26Al/10Be de 6,61 � 0,50. Les taux de production neutronique ont été calibrés enutilisant Stone (2000) et sont basés sur un rapport de production au niveau de la mer et aux hauteslatitudes de 4,03 � 0,18 at g�1 a�1 (Molliex et al., 2013) pour le 10Be obtenu en faisant lamoyenne pondérée des taux de production calibrés les plus récents pour l’hémisphère nord(Balco et al., 2009 ; Fenton et al., 2011 ; Goehring et al., 2012 ; Briner et al., 2012).

Avant leur enfouissement, les échantillons ont accumulé des concentrations en nucléidescosmogéniques dont les valeurs maximales sont déterminées en supposant que l’équilibre a étéatteint entre les gains dus à l’accumulation de nucléides cosmogéniques et les pertes dues à ladénudation et à la désintégration radioactive (durée infinie d’exposition en surface). Ceci permetd’estimer les taux de dénudation avant enfouissement (voir les SOM de Pappu et al., 2011). Cesconcentrations maximales en nucléides cosmogéniques et les taux de dénudation associés,calculés pour chaque échantillon, sont utilisés pour calculer une durée d’enfouissement et

ebatard et

(2014) 34

–4338Tableau 1

Concentrations en nucléides cosmogéniques, durées d’enfouissement et taux de dénudation des échantillons de Denizli. Le « modèle sans production post-enfouissement », en supposant que les échantillonsn’ont pas accumulé des nucléides cosmogéniques une fois enfouis (profondeur d’enfouissement infinie), donne une durée d’enfouissement minimale. Le « modèle avec production post-enfouissement », enfaisant l’hypothèse pour la modélisation que les échantillons sont restés enfouis à leur profondeur d’échantillonnage et ont accumulé des nucléides cosmogéniques produits par les muons, donne une duréed’enfouissement maximale. Dans ce dernier cas, le taux de dénudation avant et après enfouissement est considéré égal. Les incertitudes sur les durées d’enfouissement et les taux de dénudation (1s) propagent lesincertitudes sur les demi-vies. La production neutronique est de 6,93 at g�1 a�1 pour le 10Be et 45,83 at g�1 a�1 pour l’26Al, la production par les muons lents est de 0,02 at g�1 a�1 pour le 10Be et 1,12 atg�1 a�1 pour l’26Al, et celle par les muons rapides est de 0,05 at g�1 a�1 pour le 10Be et de 0,09 at g�1 a�1 pour l’26Al (Braucher et al., 2011). La densité est de 2,33 g cm�3 et 2,14 g cm�3 pour les dépôts lacustres.Les rapports des blancs chimiques sont de 2,13 10�15 et 7,53 10�16 pour les rapports 10Be/9Be et 26Al/27Al, respectivement. Les rapports mesurés sont corrigés de ces valeurs. Les durées minimalesd’enfouissement déterminées graphiquement ont été obtenues en considérant la durée de la décroissance radioactive nécessaire pour atteindre directement, à partir de la courbe inférieure des « érosions finies » de« l’îlot des états stationnaires », la valeur minimum du rapport 26Al/10Be en utilisant les incertitudes associées.Cosmogenic nuclide concentrations, burial ages and denudations rates of the Denizli samples. The ‘‘Model without post-burial production’’ assuming that the samples did not accumulate cosmogenic nuclideswhile buried (infinite burial depth) yields minimum burial age. The ‘‘Model with post-burial production’’ assuming for modeling that the samples remained buried at their sampling depths and accumulatedcosmogenic nuclides produced by muons yields maximized burial ages. In this later case, denudation rate is considered equal before and after burial. Burial age and denudation rate uncertainties (reported as1s) propagate the half-life uncertainties. Neutronic production is 6.93 at g�1 a�1 for 10Be and 45.83 at g�1 a�1 for 26Al, slow muons production is 0.02 at g�1 a�1 for 10Be and 1.12 at.g�1.a�1 for 26Al, and fastmuons production is 0.05 at g�1 a�1 for 10Be and 0.09 at g�1 a�1 for 26Al (Braucheret al., 2011). Density of the travertine quarry part is 2.33 g cm�3 and 2.14 g cm�3 for the lakeside deposits. The chemical blankratio are 2.13 10�15 and 7.53 10�16 for 10Be/9Be and 26Al/27Al ratio, respectively. The measured ratios are corrected from these values. The graphically determined minimum burial ages were obtainedconsidering the radioactive decay duration necessary to straightforwardly reach from the lower ‘‘steady erosion’’ curve of the ‘‘steady-state erosion island’’ the minimum 26Al/10Be ratio value considering theassociated uncertainties.

Unité Échantillon P. Qzdiss.(g)

10Be(105 at g�1)

26Al(105 at g�1)

Modèle sans productionpost-enfouissement

Modèle avec productionpost-enfouissement

Min. duréed’enfouis. Gr.(Ma)

Duréed’enfouis.(Ma)

Dénudationavant enfouis.(m Ma�1)

Duréed’enfouis.(Ma)

Dénudation avantet après enfouis.(m Ma�1)

10Be produitpost-enfouis.(103 at g�1)

26Al produitpost-enfouis.(103 at g�1)

Conglo.Inf.

DZ-Be-1 19,2 25,0 53,2 1,854 � 0,060 5,041 � 0,378 1,96 � 0,16 9,4 � 0,8 1,95 � 0,16 10,8 � 0,5 2,05 3,33 1,80DZ-Be-2 17,2 23,8 54,1 2,112 � 0,067 2,904 � 0,919 3,30 � 1,05 3,8 � 1,2 3,31 � 1,05 4,4 � 0,8 2,98 4,23 2,76DZ-Be-8 20,0 22,7 55,6 2,046 � 0,065 6,005 � 0,450 1,79 � 0,15 9,2 � 0,7 1,78 � 0,15 10,5 � 0,5 1,77 2,88 1,63DZ-Be-9 19,4 16,3 62,0 1,521 � 0,049 3,548 � 0,320 2,29 � 0,22 9,7 � 0,9 2,28 � 0,22 11,1 � 0,6 1,31 2,05 2,10

Conglo.Sup.

DZ-Be-3 19,4 82,2 9,1 0,970 � 0,051 3,747 � 0,202 1,27 � 0,10 29,4 � 2,2 1,44 � 0,11 31,6 � 2,4 14,00 78,58 1,12DZ-Be-4 20,0 82,4 8,9 0,822 � 0,037 2,746 � 0,203 1,58 � 0,14 29,7 � 2,6 1,93 � 0,17 30,6 � 2,6 15,00 83,55 1,41DZ-Be-5 18,9 82,6 8,7 0,895 � 0,042 3,253 � 0,197 1,40 � 0,11 29,8 � 2,3 1,66 � 0,13 31,4 � 2,4 14,67 83,53 1,25DZ-Be-7 19,9 82,4 8,8 0,965 � 0,036 3,737 � 0,236 1,27 � 0,09 29,5 � 2,2 1,45 � 0,11 31,7 � 2,3 14,24 81,40 1,12DZ-Be-12 11,4 4,9 2,262 � 0,072 7,999 � 0,528 1,40 � 0,10 11,1 � 0,8 1,97 � 0,15 9,8 � 0,7 35,35 285,20 1,26DZ-Be-13 4,4 5,9 1,686 � 0,094 6,553 � 0,702 1,23 � 0,15 16,7 � 2,0 1,59 � 0,19 16,3 � 2,0 24,89 183,21 0,99DZ-Be-14 18,4 6,9 2,202 � 0,069 7,425 � 0,401 1,50 � 0,09 10,8 � 0,7 1,91 � 0,12 10,2 � 0,6 30,12 214,14 1,38DZ-Be-15 15,1 16,5 1,392 � 0,045 4,864 � 0,338 1,46 � 0,11 18,1 � 1,4 1,49 � 0,12 19,7 � 1,5 12,40 48,16 1,31DZ-Be-16 17,1 23,5 0,444 � 0,024 1,448 � 0,190 1,65 � 0,24 54,0 � 7,7 1,63 � 0,23 60,4 � 8,6 4,06 11,43 1,37

Modifié à partir de Lebatard et al., 2014.Conglo. : conglomérats ; P. Qz diss. : poids de quartz dissous ; H : hauteur stratigraphique à partir du fond de la carrière ; P : profondeur sous la surface, les deux en mètre ; enfouis. :enfouissement, Min. durée d’enfouis. Gr. : durée d’enfouissement minimale déduit du diagramme exposition-enfouissement (Fig. 2) ; inf. : inférieur ; sup. : supérieur.

d’éventuelles concentrations post-enfouissement en 26Al et 10Be (production post-enfouisse-ment).

Théoriquement, un enfouissement suffisamment rapide et profond pour stopper efficacementla production de nucléides cosmogéniques implique une production post-enfouissement nulle. Ilest alors possible de déterminer une durée minimum d’enfouissement basée seulement sur ladésintégration radioactive différentielle des nucléides cosmogéniques et sur l’estimation des tauxde dénudation (Tableau 1 : « Modèle sans production post-enfouissement »).

Si l’enfouissement n’est pas suffisamment important pour stopper efficacement la productionde nucléides cosmogéniques, principalement due aux muons, les concentrations en nucléidescosmogéniques dans les échantillons correspondent alors à la somme, d’une part, desconcentrations en nucléides cosmogéniques accumulées pendant l’exposition en surface, et quiont subi la décroissance radioactive, et, d’autre part, des concentrations en nucléidescosmogéniques accumulées au cours de la période d’enfouissement à la profondeurd’enfouissement. L’hypothèse de conditions environnementales restées relativement constantesau cours du Pléistocène, et donc, de taux de dénudation restés similaires avant et aprèsl’enfouissement, permet d’estimer une durée d’enfouissement maximisée (Tableau 1 : « Modèleavec production post-enfouissement »).

Toutes les durées d’enfouissement, les taux de dénudation et les concentrations post-enfouissement sont résumés dans le Tableau 1. Les résultats des échantillons sont égalementreportés dans le graphique 26Al/10Be versus 10Be (Fig. 2), autrement appelé « diagrammeexposition-enfouissement » (Granger, 2006).

3. Résultats

Le « modèle sans production post-enfouissement », appliqué en tenant compte de l’épaisseurimportante du matériau recouvrant les quatre échantillons du Conglomérat Inférieur (Fig. 1(b)),implique des durées minimales d’enfouissement allant de 1,79 � 0,15 Ma à 3,30 � 1,05 Ma etdes taux de dénudation allant de 3,8 � 1,2 m Ma�1 à 9,7 � 0,9 m Ma�1 (Tableau 1). Lediagramme exposition-enfouissement suppose également une absence de production post-enfouissement. Les durées minimales d’enfouissement ainsi que les taux de dénudationdéterminés en utilisant ce diagramme, compris entre 1,63 Ma et 2,76 Ma (Fig. 2, Tableau 1) etentre 4 m Ma�1 pour DZ-Be-2 et � 9,9 m Ma�1 pour les trois autres, respectivement, sontcohérentes avec les valeurs obtenues en appliquant le « modèle sans production post-enfouissement ». En tenant compte d’éventuelles productions des nucléides cosmogéniques post-enfouissement estimées en appliquant le « modèle avec production post-enfouissement », pources quatre échantillons du Conglomérat Inférieur profondément enfouis les durées maximalesd’enfouissement et les taux de dénudation sont remarquablement similaires : de 1,78 � 0,15 Maà 3,31 � 1,05 Ma pour les durées d’enfouissement et de 4,4 � 0,8 m Ma�1 à 11,1 � 0,6 mMa�1 pour les taux de dénudation (Tableau 1). Quelle que soit la procédure utilisée, les duréesd’enfouissement et les estimations des taux de dénudation sont cohérentes pour tous leséchantillons du Conglomérat Inférieur, sauf pour l’échantillon DZ-Be-2 qui paraît avoir subi, etdonc enregistré, une histoire d’exposition, de sédimentation et/ou de dénudation différente,comme en témoignent les taux de dénudation très différents associés à ce cas particulier. Il a fortprobablement été définitivement enfoui avec un rapport initial de concentration 26Al/10Besignificativement plus faible que celui des trois autres échantillons.

Les échantillons du Conglomérat Supérieur provenant de la section B et C (Fig. 1 (c), (e))donnent des durées minimales d’enfouissement comprises entre : 1/1,23 � 0,15 Ma et

ebatard et

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–4340

Fig. 2. Diagramme Exposition-Enfouissement (Granger et Muzikar, 2001 ; Granger, 2006) pour les échantillons de conglomérats de Denizli. La courbe épaisse noire correspond àun taux de dénudation nul pour une durée d’exposition finie (courbe d’exposition constante). La courbe grise épaisse correspond à un taux de dénudation fini pour une duréed’exposition infinie (courbe de dénudation constante). La partie sous ces deux courbes représente la zone en enfouissement. Chaque courbes noires fines correspondent à une duréed’enfouissement spécifique (tb) en Ma, et chaque courbes en pointillées représentent un taux de dénudation (E) en m Ma�1. Tous les échantillons sont reportés dans la zone enenfouissement avec leur incertitude associée (Tableau 1 ; modifié à partir de Lebatard et al., 2014).Exposure-Burial Diagram : 26Al/10Be ratio versus 10Be concentration (Granger and Muzikar, 2001; Granger, 2006) for the Denizli conglomerates samples. The dark bold curvecorresponds to a denudation equal to zero and a finite exposure time (constant exposure curve). The grey bold curve corresponds to a finite denudation with an infinite exposure time(steady denudation curve). The part below these two curves represents the burial area. Each thin dark curves represents a specific burial time (tb), and each thin dashed dark curvescorresponds to a denudation rate (E) in m Ma�1. All the samples are plotted in the burial area with their associated uncertainties (see Table 1; modified from Lebatard et al., 2014).

1,65 � 0,24 Ma pour des taux de dénudation compris entre 10,8 � 0,7 m Ma�1 et 54,0 � 7,7 mMa�1 en utilisant la première méthode de calcul (Tableau 1) ; 2/1,00 Ma et 1,41 Ma pour des tauxde dénudation compris entre 10 m Ma�1 et 53 m Ma�1 déduits du diagramme (Fig. 2), et desdurées maximales d’enfouissement comprises entre 1,44 � 0,11 Ma et 1,97 � 0,15 Ma pour destaux de dénudation compris 9,8 � 0,7 m Ma�1 et 60,4 � 8,6 m Ma�1 en utilisant la deuxièmeméthode de calcul (Tableau 1). Toutes les durées d’enfouissement déterminées pour tous leséchantillons du Conglomérat Supérieur sont cohérentes entre elles. Pour les taux de dénudation,les échantillons collectés le long de la section B (Fig. 1(c) et (d)) présentent des valeurs trèsproches entre 29 et 30 m Ma�1. Quatre échantillons prélevés dans la section C (Fig. 1(e)), i.e.DZ-Be-12 à DZ-Be-15, donnent des valeurs cohérentes de taux de dénudations intermédiairesentre celles dérivées des échantillons de la section A et B. Le taux de dénudation plus fort estimépour l’échantillon DZ-Be-16 peut traduire une histoire différente d’exposition, de sédimentationet/ou de dénudation.

Puisque tous les échantillons y ont été prélevés à une profondeur supérieure à environ 5 m, laproduction de nucléides post-enfouissement est limitée pour le Conglomérat Inférieur (�1 %) etles durées d’enfouissement calculées selon deux méthodes différentes sont donc similaires(Tableau 1). Un test du Chi2 (Ward et Wilson, 1978) appliqué aux durées d’enfouissement duConglomérat Inférieur obtenues en utilisant les deux modèles numériques confirme qu’ellesappartiennent toutes à la même population et permet donc de calculer une moyenne pondérée del’inverse de la variance (moy. pond.) des durées d’enfouissement de 1,96 � 0,07 Ma. Enconsidérant les durées individuelles et leurs incertitudes associées, la durée d’enfouissement duConglomérat Inférieur est supérieure 1,63 Ma (durée obtenue en soustrayant son incertitude à ladurée la plus courte [DZ-Be-8], qui est 1,78–0,15 = 1,63), ce qui correspond également à ladurée d’enfouissement la plus courte déduite du diagramme exposition-enfouissement (Fig. 2,Tableau 1).

La production de nucléides post-enfouissement devient significative pour le ConglomératSupérieur (entre 9 et 36 %) (Tableau 1). Des tests Chi2 ont été appliqués sur les duréesd’enfouissement du Conglomérat Supérieur données par les deux modèles numériques sur deuxgroupes d’échantillons proches (Sections B et C, Fig. 1 (c) et (e)). Pour la section B(4 échantillons, Fig. 1(c) et (d)) de la carrière Faber, le test Chi2 identifie la duréed’enfouissement obtenue pour DZ-Be-4 par le « modèle avec production post-enfouissement »comme étant une valeur aberrante (Tableau 1 ; 1,93 � 0,17 Ma). Une durée d’enfouissementmoyenne (moy. pond.) de 1,41 � 0,04 Ma est alors calculée à partir des valeurs restantes. Le testChi2 appliqué sur les 3 échantillons supérieurs de la section C (Fig. 1(e)) identifie les valeursobtenues pour DZ-Be-12 et DZ-Be-14 par le « modèle avec production post-enfouissement »comme étant des valeurs aberrantes (Tableau 1 ; 1,97 � 0,15 Ma et 1,91 � 0,12 Ma). Une duréed’enfouissement moyenne (moy. pond.) de 1,43 � 0,06 Ma est calculée à partir des valeursrestantes. Pour les deux derniers prélèvements de cette section, c’est-à-dire DZ-Be-15 et 16, plusprofond d’environ 10 m et 17 m par rapport aux échantillons discutés ci-dessus, une moyennearithmétique est calculée, pour chacun de ces échantillons, en considérant les durées obtenues parles deux modèles et conduit à 1,48 � 0,16 Ma pour DZ-Be-15 et 1,64 � 0,33 Ma pour DZ-Be-16.Toutes les durées moyennes d’enfouissement calculées pour le Conglomérat Supérieur sontcohérentes entre elles. Étant donnés les durées individuelles et leurs incertitudes associées, pourla section B, la durée d’enfouissement du Conglomérat Supérieur est supérieure à 1,17 Ma (duréeobtenue en soustrayant son incertitude à la durée la plus courte [DZ-Be-3] des modèles, 1,27–

0,10 = 1,17). La durée d’enfouissement la plus courte déduite du diagramme exposition-enfouissement étant, pour cette section, de 1,12 Ma (Fig. 2, Tableau 1). Pour la section C, la durée

d’enfouissement du Conglomérat Supérieur est supérieure à 1,08 Ma (obtenu en soustrayant sonincertitude à la durée la plus courte [DZ-Be-13] des modèles, 1,23–0,15 = 1,08), la duréed’enfouissement la plus courte déduite du diagramme étant de 1,00 Ma (Fig. 2, Tableau 1).Considérant l’influence potentielle de la production en nucléides cosmogéniques post-enfouissement à des profondeurs de prélèvement relativement peu élevées des échantillonsdu Conglomérat Supérieur qui peut maximiser les durées d’enfouissement calculées, ces valeursde 1,12 Ma et 1,00 Ma sont retenues.

Les taux de dénudation dérivés à la fois des modélisations numériques et du diagrammeexposition-enfouissement sont dans la gamme des taux de dénudation reportés pour l’ensembledu Bassin Méditerranéen (Brocard et al., 2003 ; Siame et al., 2004 ; Molliex et al., 2013).

En conclusion, les durées d’enfouissement minimales obtenues pour les ConglomératsInférieur et Supérieur apportent une contrainte temporelle pour le Travertin Supérieur fossilifèred’où provient la calotte crânienne de l’Homo erectus archaïque de Kocabas et encadre son âgeentre 1,1 Ma et 1,6 Ma.

Remerciements

Cette étude a été financée par le projet international de coopération bilatérale entre le Conseilde Recherche Scientifique et Technique de Turquie et le Centre National de la RechercheScientifique (CNRS) avec le soutien du programme TUBITAK-CNRS (financement #110Y335,TUBITAK #105Y280), de l’Académie des Sciences de Turquie et du RFBI 12-05-91372-ST_a.Nous sommes reconnaissants à la Société Pernod-Ricard qui a apporté son soutien financier auxmissions réalisées sur le terrain. Nous remercions particulièrement M. Koray Ates et le soutienlogistique du Faber Marble Group. Les mesures SMA ont été effectuées par l’équipe « ASTER-Team » (M. Arnold, G. Aumaître, et K. Keddadouche) sur l’instrument national ASTER(CEREGE, Aix-en-Provence) dont le fonctionnement est supporté par l’INSU/CNRS, l’IRD, leCEA et l’ANR à travers le programme « Projets thématiques d’excellence » pour l’action« Équipements d’excellence » ASTER-CEREGE. Nous remercions également Mme. L. Léannipour son aide lors des préparations chimiques.

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