La datation radiocarbone des coquilles d’escargots : nouvelles perspectives pour les sites archéologiques

En archéologie, la grande majorité des séquences sédimentaires et certaines structures ne livrent aucun élément datant pertinent, que ce soit des vestiges matériels (mobilier céramique, lithique, etc.) ou organiques. En particulier, les micro-charbons de bois, qui ne sont pas toujours taxonomiquement identifiables, peuvent souffrir d’un « effet vieux bois » ou même être intrusifs. Dans des contextes sédimentaires favorables, notamment sur substrat calcaire, les niveaux sédimentaires incluent généralement des assemblages malacologiques pouvant comporter entre plusieurs centaines et plusieurs milliers de coquilles d’escargots par échantillon. Ces coquilles sont composées essentiellement de biocarbonate de calcium, sous forme d’aragonite, et environ 12 % de leur masse est constituée de carbone pur ; elles constituent théoriquement une manne pour les datations radiocarbone. Pourtant, la datation radiocarbone sur coquilles d’escargots a longtemps été évitée, particulièrement dans les contextes archéologiques holocènes demandant une précision importante, car il était établi que les escargots pouvaient fournir des datations vieillies du fait d’une possible absorption de carbone fossile, difficile à quantifier. Or, des expérimentations relativement récentes en contexte nord-américain ont montré que certaines petites espèces produisent du carbonate de calcium en ingérant exclusivement du carbone provenant de la végétation, donc théoriquement en équilibre avec le carbone atmosphérique. La datation radiocarbone de ces coquilles permettrait alors des résultats fiables. Sur la base de ces principes, il a été testé la possibilité de dater avec précision des séquences archéologiques, en particulier celles difficiles à dater par d’autres moyens. Les sites archéologiques choisis, situés pour la plupart dans la région Occitanie, comprenaient des artefacts archéologiques et/ou des restes botaniques permettant un contrôle chronologique. Les espèces de gastéropodes sélectionnées sont des espèces européennes communes des environnements tempérés de l’Holocène. Cette communication a pour propos de présenter la méthode de sélection des coquilles en fonction des problématiques, des contextes archéologiques et des assemblages malacologiques récoltés, et de commenter les résultats obtenus. Ces résultats, sur une trentaine de dates réalisées, valident la méthode et permettent de proposer les espèces plus adaptées à la datation radiocarbone. Ils ouvrent de nouvelles perspectives pour dater des ensembles qui ne présentaient jusqu’à présent aucun élément datant fiable.

Radiocarbon Dating of Snail Shells: New Perspectives for Archaeological Sites

In archaeology, the vast majority of sedimentary sequences and certain structures do not provide any relevant dating elements, whether material remains (ceramic, lithic artifacts, etc.) or organic ones. In particular, wood charcoal particles, which are not always taxonomically identifiable, may suffer from a “old wood effect” or even be intrusive. In favorable sedimentary contexts, especially on limestone substrates, sedimentary levels generally include malacological assemblages that can contain several hundred to several thousand snail shells per sample. These shells are primarily composed of calcium biocarbonate, in the form of aragonite, and about 12% of their mass is made up of pure carbon; they theoretically represent a goldmine for radiocarbon dating. However, radiocarbon dating on snail shells has long been avoided, particularly in Holocene archaeological contexts requiring precise dating, because it was established that snails could provide aged dates due to possible absorption of fossil carbon, which is difficult to quantify. However, relatively recent experiments in North American contexts have shown that certain small species produce calcium carbonate by exclusively ingesting carbon from vegetation, thus theoretically in equilibrium with atmospheric carbon. Radiocarbon dating of these shells would therefore provide reliable results. Based on these principles, the possibility of accurately dating archaeological sequences, particularly those difficult to date by other means, has been tested. The selected archaeological sites, mostly located in the Occitanie region, included archaeological artifacts and/or botanical remains that allowed for chronological control. The selected gastropod species are common European species from temperate Holocene environments. This presentation aims to explain the method of selecting shells based on issues, archaeological contexts, and malacological assemblages collected, and to comment on the results obtained. These results, from about thirty dates carried out, validate the method and suggest the most suitable species for radiocarbon dating. They open new perspectives for dating assemblages that previously lacked reliable dating elements.

---

Retranscription de la communication

Diapositive 1 : En archéologie, une grande majorité de séquences sédimentaires et certaines structures ne livrent aucun élément datant pertinent, que ce soit des vestiges matériels ou des restes botaniques. Dans ces cas-là, les tentatives de datation se portent par défaut vers des micro charbons par la méthode du radiocarbone, mais ils ne sont pas toujours identifiables, peuvent souffrir d’un effet vieux bois ou même être intrusifs.

Diapositive 2 : Dans les contextes sédimentaire favorables, notamment sur substrat calcaire, les couches peuvent inclure des assemblages malacologiques qui peuvent comporter plusieurs centaines et jusqu’à plusieurs milliers de coquilles. Composées pour partie de carbone, ces coquilles devraient constituer une manne pour la datation radiocarbonne, d’autant qu’elles se conservent extrêmement bien sur la longue durée. Ainsi, pour la dernière période glaciaire et jusqu’au Tardiglaciaire, la datation radiocarbone des coquilles terrestres est utilisée régulièrement. Cependant, quand on veut dater des périodes plus récentes, notamment depuis début de l’Holocène, et particulièrement au contexte archéologique, cette méthode a souvent été évitée du fait d’un risque de vieillissement des dates. Ce vieillissement est difficile à quantifier car il est variable selon les espèces et même selon les milieux de vie des escargots. Or, des expérimentations relativement récentes en contexte nord-américain ont permis de mieux comprendre les sources d’approvisionnement en carbone des escargots et ainsi de proposer les meilleurs escargots à dater. À partir de ces résultats, alors que mes collègues géomorphologues et archéologues étaient tous confrontés à des difficultés pour adapter certains contextes intéressants, il nous a semblé bon de tester, dans une démarche clairement opportuniste et pragmatique, la possibilité de dater avec précision des séquences archéologiques à partir d’une sélection d’escargots, dans ces cas-là européens. C’est ce que je vous propose de détailler maintenant.

Diapositive 3 : Tout d’abord, pour les principes, les coquilles sont effectivement composées de carbonate de calcium et de matières organiques sécrétés par le manteau de l’animal. Il y a d’ailleurs un poster des chercheurs d’ECHoMICADAS qui travaillent spécifiquement sur les tentatives de datation de cette matière organique, la conchyoline. Donc, le biocarbonate de calcium des coquilles est représenté essentiellement sous forme d’aragonite et environ 12 % de la masse de la coquille est du carbone. Les escargots ont deux stratégies pour obtenir ce carbone, soit ils ingèrent du calcaire ou d’autres roches composées de carbonate de calcium comme la craie, les marnes, etc. Le risque est alors important que les coquilles contiennent du carbone fossile, c’est à dire du carbone déficient au carbone 14. Ce carbone fossile peut représenter jusqu’à 30 % du carbone total pour certaines espèces. Soit ils produisent du carbone de calcium à partir de la végétation ingérée, le carbone constituant leur coquille comprend alors des taux de carbone 14 en équilibre avec l’atmosphère. En fonction des espèces, entre 25 et 100 % du carbone ingéré par les escargots peuvent provenir des plantes. À la mort de l’animal et à partir de son enfouissement, les coquilles sont considérées comme des systèmes clos dès lors qu’elles sont enfouies depuis moins de 25 000 ans environ. C’est-à-dire qu’elles n’incorporent pas de carbone atmosphérique. Au-delà, la contamination par des éléments récents est progressive, comme pour la majorité des autres matériaux biologiques enfouis.

Diapositive 4 : Pour pouvoir dater avec précision les niveaux archéologiques, il est donc nécessaire de choisir les espèces produisant les biocarbonates de calcium uniquement à partir de la ressource végétale. Les études nord américaines, dont vous voyez des extraits ici, suggèrent des genres et des espèces plus favorables que d’autres à cette datation radiocarbone. Donc vous voyez ici les résultats de leur datation de coquilles actuelles et l’écart avec les dates attendues. Ces résultats permettent d’éliminer un grand nombre d’espèces, dont certains genres sont pourtant très abondants dans les séquences holocènes françaises, particulièrement les Vallonia. Pour sélectionner les potentiels candidats européens, on écartera donc naturellement les genres qui n’ont pas de représentants chez nous comme Hawaiia ou les genres qui sont plutôt rares dans les séquences holocènes telles les Columella. Finalement, les gastéropodes qui paraissent les plus adaptés sont des espèces européennes communes, des environnements tempérés. Ce sont de petites espèces, soit à affinité forestière, soit de milieux ouverts plutôt humides. Elles se déplacent peu et vivent dans la végétation, sur les tiges ou dans la litière qu’elles consomment.

Diapositive 5 : Concernant le travail indispensable du malacologue, il s’agit simplement d’appliquer les protocoles standards de la discipline pour l’extraction des coquilles. Avec le tri du refus de tamis, la détermination, le comptage et la sélection des bonnes espèces. Il est entendu qu’il ne s’agit pas d’envoyer au laboratoire de datation un escargot pris au hasard sur le terrain, ni un tas d’escargots pris au hasard. Au laboratoire de datation, le traitement consiste en l’élimination des résidus de sédiments et des calcites par plusieurs nettoyages mécaniques et chimiques, par différentes attaques aux acides. Ensuite, l’aragonite est convertie en dioxyde de carbone par hydrolyse acide, le gaz carbonique est purifié, transformé en graphite. Enfin, la mesure, l’activité radiocarbone se fait par AMS. Une fois la date obtenue, elle est calibrée avec la courbe IntCal20 et convertie en âge calendaire (ici avec OxCal online).

Diapositive 6 : Une quarantaine de dates, à ce jour, ont été réalisées selon ces principes. C’est très peu, mais cela permet de dresser un premier bilan. Les sites archéologiques choisis, localisés pour la plupart dans le sud de la France, comprennent un moyen de contrôle chronologique, soit des artefacts archéologiques et des restes botaniques datés par la méthode du radiocarbone, soit par une argumentation paléoécologique ou géomorphologique. Je vais vous présenter quelques exemples.

Diapositive 7 : D’abord, cette séquence nîmoise. L’intérêt ici était d’obtenir une date dans ce contexte : il s’agissait de pouvoir caler chronologiquement le maximum de développement des couverts forestiers dans la région étudiée. La datation de ce niveau paraissait d’autant plus précieuse que les formations forestières anciennes sont mal conservées dans la région de Nîmes à cause de problèmes d’érosion dès le Néolithique moyen. La date attendue étant de l’Atlantique ancien, la tentative ne présentait pas un niveau de difficulté élevé (absence de besoin d’un haut degré de précision). Le choix s’est porté sur quelques exemplaires de l’espèce Vitrea contracta, sélectionnée en tant que marqueur de ce développement des milieux forestiers et, de ce fait, absente des niveaux plus récents. Le résultat autour de 6 000 BC est satisfaisant.

Diapositive 8 : Pour ce second exemple, l’étang de Pézenas, il s’agissait de dater une séquence entière comportant quelques tessons de céramique non tournée et un poignard en alliage cuivreux mieux calé, appartenant à la transition entre l’âge du Bronze ancien à l’âge du Bronze moyen, c’est-à-dire autour de 1800 1600 BC. L’intérêt de dater cette séquence était d’obtenir un calage chronologique de l’évolution environnementale en lien avec l’assèchement d’un ancien étang interne languedocien. Il a été choisi de dater de Vertigo pygmaea, une espèce qui a toutes les caractéristiques requises : petite, herbivore, vivant dans les prairies humides et présente dans tous les niveaux choisis pour la datation. Le bilan est très positif puisque toutes les dates sont dans l’ordre chronostratigraphique. Les dates obtenues sont également cohérentes avec la fréquentation de ce secteur par les différents groupes humains dont les quelques tessons témoignaient. Et surtout, la date obtenue, pour le niveau dans lequel a été découvert le poignard, correspond absolument à la date archéologique avec 1880-1688 cal BC pour une date attendue à environ 1800-1600.

Diapositive 9 : Pour le site suivant, Le Pouget à Lavérune, le choix du matériel à dater a été réalisé à l’opposé du précédent, en raison des nombreuses perturbations affectant les séquences sédimentaires. Il s’agissait ici de replacer chronologiquement l’évolution paléoenvironnementale en fonction des différentes occupations archéologiques du site. Des structures archéologiques datées à partir de matériel botanique et situées à proximité des séquences fournissaient un contrôle chronologique indépendant. Les espèces les plus caractéristiques de l’environnement précis de chaque niveau ont été choisies de manière préférentielle. Il s’agissait de limiter les risques de contamination par des coquilles possiblement remaniées par les anciens réseaux racinaires. Néanmoins, pour les niveaux les plus anciens, il a été nécessaire de regrouper des espèces afin d’obtenir une quantité suffisante de dioxyde de carbone. Ce regroupement a été réalisé à partir d’espèces présentant des caractéristiques environnementales similaires. Toutes les dates obtenues respectent, comme vous le voyez, l’ordre chronostratigraphique. Elles sont cohérentes avec les datations obtenues sur charbon pour les structures archéologiques des différentes occupations. Par ailleurs, le mélange des taxons ne semble pas avoir affecté la précision de la date. En revanche, pour le haut des séquences, une des 8 dates tentées sur escargot a dû être rejetée, car donnant un résultat à l’âge du Bronze final, alors que les dates obtenues (ici en vert) sur des graines carbonisées donnent un résultat médiéval. L’incohérence de cette date serait très probablement due au remaniement agricole de sédiments plus anciens par les labours antiques puis médiévaux, qui provoque d’ailleurs la disparition de près de 5 000 ans d’archives sédimentaires.

Diapositive 10 : Le dernier exemple, le site protohistorique de Lux en Bourgogne, concerne la datation de structures sans mobilier archéologique. Les datations ont été réalisée sur deux de ces structures, à la fois à partir de charbon et à partir d’escargots. L’espèce choisie ici est Vertigo pygmaea. La première série de dates, en haut, concerne un foyer à pierres chauffées associé à son amas de pierres. Les charbons du foyer qui sont indéterminés ont été datés de la fin du Néolithique moyen – début du Néolithique récent. En parallèle, une datation a été effectuée sur les escargots situés dans le niveau juste dessous l’amas de pierres, fournissant une date tout à fait synchrone. Donc en rouge la datation sur l’escargot et en vert sur charbon. La seconde série de dates, en bas, a été effectuée sur un bâtiment sur poteaux à vocation funéraire découvert au centre de l’un des tumuli de ce site majeur, daté de la fin de l’âge du Bronze. La première date obtenue, à partir de charbon, proposait une attribution au Bronze ancien pour ce bâtiment, alors que la date attendue était plutôt médiévale ou au moins postérieure aux tumuli. Or, les deux dates sur escargot réalisées dans deux laboratoires de datation différents confirment l’attribution au Bronze ancien. Ces résultats ont donc permis de modifier l’interprétation chronologique de ces occupations funéraires. On remarquera que les deux dates sur escargot sont légèrement plus anciennes que celle sur charbon. Ce décalage peut s’expliquer par le contexte d’échantillonnage, ici des trous de poteaux autour du bâtiment. En effet, le remplissage des trous de poteaux correspond généralement aux sédiments existants au préalable et remaniés au moment du creusement du trou. L’assemblage malacologique témoignerait donc du milieu immédiatement antérieur au bâtiment. En revanche, les charbons pourraient correspondre aux résidus de la crémation associés à ce même bâtiment.

Diapositive 11 : En conclusion, ces résultats sur une quarantaine de dates semblent valider la méthode. Le rejet de quatre d’entre elles n’est vraisemblablement pas dû à un effet carbone fossile, mais plutôt à des problèmes taphonomiques, labour anciens ou bioturbation excessive. Ils permettent également de proposer les espèces européennes les plus adaptées à la dation radiocarbone. Les espèces les plus pertinentes et les plus communes, pour l’Holocène, seraient Vertigo pygmaea et Succinella oblonga, toutes les deux de milieux assez humides. On peut y ajouter Discus rotundatus à affinité semi-forestière dans le nord de la France et plus forestière en zone méditerranéenne. Et d’ailleurs, étant donné ces écologies des prairies humides et des milieux fermés, les assemblages méditerranéens sur lesquels je travaille principalement contiennent rarement ces escargots, notamment en contexte très anthropisé. Effectivement, les espèces méditerranéennes de milieux ouverts et secs ont plus de risques d’incorporer du carbone fossile du fait d’un couvert végétal plus clairsemé. Mais, par défaut, elles peuvent parfois être retenues en fonction du degré de précision recherché. Un autre problème potentiel est le nombre de coquilles qu’il faut dater. En effet, même si les progrès des techniques de datation en laboratoire ont permis de réduire la masse des échantillons et d’améliorer la précision, il est tout de même nécessaire de sélectionner plusieurs coquilles quand on date les plus petites espèces, ce qui peut augmenter le risque d’incorporer des coquilles intrusives. Pour pallier le manque de matériel, il a parfois été choisi dater un mélange d’espèces, ce qui semble fonctionner même dans le cas d’un mixte entre des espèces de niveaux trophiques différents, à condition de toujours choisir les espèces dont la source principale de carbone est la végétation. Cette méthode présente encore une série d’inconnus qu’il conviendrait de tester en multipliant les expérimentations en double aveugle avec la datation de matériel botanique. En essayant, par exemple, de dater plusieurs espèces dans un même niveau ou en travaillant plus précisément sur le nombre de coquilles le plus pertinent par espèce. Enfin, cette méthode a l’avantage d’être rapide, peu coûteuse et adaptable aux différents contextes archéologiques. Elle offre une alternative pour l’instant paraissant suffisamment fiable pour dater des ensembles archéologiques qui ne présentent aucun autre élément datant ou des stratigraphies complexes.

Questions / Réponses

Julian Wiethold : Quels sont les protocoles de nettoyage des coquilles avant l’envoi aux laboratoires de datation ?

Sophie Martin : Pour le nettoyage, il faut utiliser l’eau la moins minérale possible. Et après, il y a le travail en laboratoire et les traitements sous attaque acide pour nettoyer au mieux les fragments de coquilles avant datation.

Christine Hatté : J’ai une réponse à apporter à la question précédente et puis j’ai une question. Je commence par la réponse à la question précédente. Il faut faire très attention si on utilise de l’eau, qu’elle soit de l’eau du robinet ou de l’eau “ultra pure” parce qu’il y a plein de types d’eau différents. En fait, il vaut bien mieux discuter avec le laboratoire C14 avant, tester la qualité de l’eau qui est utilisée pour éviter toutes les contaminations qui peuvent être apportées avec une bonne intention de nettoyage. Dans les laboratoires, on vérifie la qualité de l’eau à chaque fois. On travaille avec différents groupes et on a testé la qualité de l’eau qu’ils pouvaient utiliser pour éviter les risques de dissolution et de contamination. Ma question est sur les escargots aujourd’hui. Est-ce que vous avez eu l’occasion de tester l’âge C14 des escargots vivants ? Justement les espèces que vous avez sélectionnées ? Pour voir si vous retrouviez les résultats de Pigati dans un environnement complètement différent, puisque Pigati travaille uniquement sur des séquences de lœss donc très riches en carbonate et en calcium et les plantes dont les animaux se nourrissent sont riches en calcium ? Est ce que vous avez pu tester sur des animaux actuels ?

Sophie Martin : Alors non, mais j’aimerais bien. Là ce que je vous disais en introduction c’est que ces tentatives sont très opportunistes et très pragmatiques en fonction des difficultés qu’on avait à dater certaines séquences sur le terrain. Mais, effectivement, j’aimerais bien mettre en place des collaborations pour pouvoir tester effectivement cette partie sur les escargots actuels, ce qui n’a pas été fait sur les espèces européennes. J. A. Rech l’a fait sur des espèces nord-américaines. Le travail reste à faire sur des espèces européennes choisies.

---

Auteur : Sophie Martin (Inrap, Direction scientifique et technique, Cellule Économie Végétale et Environnement ; UMR 5140 ASM)

---

Pour citer cette communication orale :
MARTIN, Sophie. (2024). La datation radiocarbone des coquilles d’escargots : nouvelles perspectives pour les sites archéologiques [communication orale]. Dans L. Beck, M. Bouiron, C. Carpentier, R. Cottiaux, E. Delqué-Količ & S. Féret (dir.), Datations « absolues » en archéologie : actes du 8^e séminaire scientifique et technique de l’Inrap, 3-4 déc. 2024, Orsay. DOI : 10.34692/s3vw-4e85. <hal-04890554>.

---

---