Dernières avancées des études sur la production, la circulation et la datation des métaux...

Les Nouvelles de l’archéologie

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ISBN : 978-2-7351-1994-3

Méthodes et formations en archéométrie en France

n° 138

Janv. 2 0 1 5

Éditions de la Maison des sciences de l’hommeÉditions Errance

Sommaire

Dossier : Méthodes et formations en archéométrie en France présenté par Philippe Dillmann, Jean-Philip Brugal

3 Philippe Dillmann, Jean-Philip Brugal | Cai-rn : un réseau pour l’archéométrie 5 Yannicke Dauphin | La fossilisation des tissus dentaires et osseux : structure,

composition, implications 10 Eva-Maria geigl | L’apport de la paléogénétique et de la paléogénomique

à l’archéologie 14 Marine gay, Katharina müller, Frédéric plassarD, Ina reiche | Les pigments et

les parois des grottes préhistoriques ornées. Apport des développements analytiques récents à l’identification et à l’évaluation de leur évolution dans le temps

19 François lévêque, Vivien mathé | Prospection magnétique 3D à haute résolution. Du site à l’objet

23 François-Xavier Le BourDonnec, Ludovic Bellot-gurlet, Carlo luglié, Céline Bressy-leanDri | Archéométrie de l’obsidienne : déchiffrer la circulation d’une matière première

28 Philippe Dillmann, Stéphanie leroy, Alexandre Disser, Sylvain Bauvais, Enrique vega, Philippe Fluzin | Dernières avancées des études sur la production, la circulation et la datation des métaux ferreux archéologiques

35 Sandrine Baron, Marie-Pierre coustures | Apports et limites des méthodes isotopiques pour restituer la circulation des métaux aux périodes anciennes

40 Philippe colomBan, Ludovic Bellot-gurlet | Analyses non destructives par spectroscopies infrarouge et Raman. Du laboratoire au site

44 Rémi DaviD, Chantal leroyer, Florence mazier | Les modélisations du couvert végétal en palynologie. Pour une meilleure restitution des paléoenvironnements végétaux

49 Marie Balasse, Delphine FrémonDeau, Carlos tornero | Rythmes saisonniers des élevages préhistoriques en Europe tempérée. L’outil isotopique traceur de la distribution des naissances du cheptel domestique

54 Léa Drieu, Martine regert | Substances naturelles liées aux céramiques archéologiques

Informations scientifiques

61 Philippe Dillmann, Marie Balasse, Ludovic Bellot-gurlet, avec la collaboration de Jean-Philip Brugal, Matthieu leBon, Chantal leroyer, Vivien mathé, Norbert mercier, Christine oBerlin, Martine regert, Eva-Maria geigl, Ina reiche, Anne schmitt, Sandrine Baron | Objectif et actions du réseau Cai-rn


En couverture : En haut à gauche : analyse d'archéomatériaux par Microscopie Electronique à Balayage. En bas à gauche : analyse chimique non invasive des figures du Grand Plafond de la grotte de Rouffignac par un dispositif portable de spectrométrie de fluorescence X développé par le Laboratoire d'Archéologie Moléculaire et Structurale (Lams - Umr 8220, Cnrs Upmc, Sorbonne Universités) (© M.Gay/Lams). À droite : Sainte-Chapelle de Paris, vitraux et barlotières en métal ferreux.

Sommaire


3 Philippe Dillmann, Jean-Philip Brugal | Cai-rn : un réseau pour l’archéométrie 5 Yannicke Dauphin | La fossilisation des tissus dentaires et osseux : structure, composition,

implications 10 Eva-Maria geigl | L’apport de la paléogénétique et de la paléogénomique à l’archéologie 14 Marine gay, Katharina müller, Frédéric plassarD, Ina reiche | Les pigments et les

parois des grottes préhistoriques ornées. Apport des développements analytiques récents à l’identification et à l’évaluation de leur évolution dans le temps

19 François lévêque, Vivien mathé | Prospection magnétique 3D à haute résolution. Du site à l’objet 23 François-Xavier Le BourDonnec, Ludovic Bellot-gurlet, Carlo luglié, Céline Bressy-leanDri |

Archéométrie de l’obsidienne : déchiffrer la circulation d’une matière première 28 Philippe Dillmann, Stéphanie leroy, Alexandre Disser, Sylvain Bauvais, Enrique vega,

Philippe Fluzin | Dernières avancées des études sur la production, la circulation et la datation des métaux ferreux archéologiques






Informations scientifiques 61 Philippe Dillmann, Marie Balasse, Ludovic Bellot-gurlet, avec la collaboration de

Jean-Philip Brugal, Matthieu leBon, Chantal leroyer, Vivien mathé, Norbert mercier, Christine oBerlin, Martine regert, Eva-Maria geigl, Ina reiche, Anne schmitt, Sandrine Baron | Objectif et actions du réseau Cai-rn

N° 138Janvier 2015

RédactionÉditions de la Fondation maison des sciences de l'homme18, rue Robert Schumann - CS 9000394227 Charenton-le-PontTéléphone : 01 53 48 56 37Courriel : [email protected] : http://nda.revues.org

Directeur scientifiqueFrançois Giligny (Université de Paris-I )

Rédactrice en chefArmelle Bonis (Conseil général du Val-d’Oise, direction de l’Action culturelle)

Secrétaire de rédactionNathalie Vaillant (Fmsh)

Relecture et maquetteVirginie Teillet (Italiques)

Comité de rédactionAline Averbouh (Cnrs, Toulouse)Olivier Blin (Inrap, Centre / Île-de-France)Dorothée Chaoui-Derieux (sra, Île-de-France, Paris)Christian Cribellier (Direction des Patrimoines, MCC)Virginie Fromageot-Laniepce (Cnrs, Nanterre)Séverine Hurard (Inrap, Île-de-France)Claudine Karlin (Cnrs, Nanterre)Sophie Méry (Cnrs, Nanterre)Stéphen Rostain (Cnrs, Nanterre)Nathan Schlanger (École nationale des chartes, paris)Antide Viand (Conseil général de l'Eure, mission archéologique départementale)

Comité de lecturePeter F. Biehl (State University of New York, Buffalo, États-Unis)Patrice Brun (Université de Paris-I )Michèle Brunet (Université de Lyon-II )Joëlle Burnouf (Université de Paris-I )Noël Coye (Ministère de la Culture, Paris)André Delpuech (Musée du quai Branly, Paris)Bruno Desachy (EpCi, Mont-Beuvray)François Favory (Université de Franche-Comté, Besançon)Xavier Gutherz (Université Paul-Valéry - Montpellier-III )Marc Antoine Kaeser (Musée du Laténium, Neuchâtel, Suisse)Chantal Le Royer (Ministère de la Culture, Rennes)Fabienne Médard (Université de Bâle, Suisse)Christophe Moulhérat (École française d’Athènes)Agnès Rousseau (sra, Bourgogne)Alain Schnapp (Université de Paris-I, Paris)Stéphanie Thiébault (mnhn, Paris)Élisabeth Zadora-Rio (Cnrs, Paris)

Directeur de publicationMichel Wieviorka (Fmsh)

AbonnementÉpona Sarl, 82 rue Bonaparte, 75006 Paris.Tél. : 01 43 26 40 41. Fax : 01 43 29 34 88. Courriel : [email protected]

Ventehttp://www.lcdpu.fr/revues/?collection_id=1666Comptoir des presses, 86 rue Claude Bernard, 75005 Paris. Tél. : 01 47 07 83 27

Les Nouvelles de l’archéologieRevue de la Fondation de la maison des sciences de l’homme, soutenue par la sous-direction de l’archéologie (ministère de la Culture) et l’Institut national des sciences humaines et sociales du Cnrs. Les articles publiés, approuvés par le comité de lecture, sont sollicités par le comité de rédaction ou envoyés spontanément par leurs auteurs.

Les Nouvelles de l’archéologie proposent régulièrement un dossier de trente à cin quante pages ou des actes de colloques, séminaires, tables rondes, dont les thématiques concordent avec la ligne éditoriale. La revue publie aussi des articles d’actualité et des informations sur la politique de la recherche, l’enseignement et la formation, le financement et les métiers de l’archéologie, les expositions, publica-tions, congrès, films, sites Internet et autres moyens de diffusion des connaissances. Ces dernières sont également mises en ligne, ce qui permet de suivre l’actualité entre deux livraisons.

recommandationS aux auteurS

L’article ne peut excéder 25 000 signes, notes et bibliographie comprises. Le nombre maximum d’illustrations est fixé à cinq. Les appels bibliographiques doivent figu-rer dans le texte entre parenthèses, selon le système (auteur date). Les références complètes doivent être regroupées en fin d’article, par ordre alphabétique et, pour un même auteur, par ordre chronologique. Dans le cas de plusieurs articles publiés la même année par un même auteur, mettre par exemple 2001a, 2001b, 2001c. Les rapports finaux d’opération (rfo) et les mémoires universitaires sont déconseillés en bibliographie – sauf s’ils n’ont pas encore fait l’objet d’une publication.Les articles sont soumis à une évaluation anonyme par le comité de lecture et relus par le responsable éventuel du dossier. Les auteurs sont tenus d’intégrer les modifi-cations demandées, qu’elles soient d’ordre scientifique ou rédactionnel. Dans le cas d’un article à signatures multiples, la rédaction n’entre en relation qu’avec le premier auteur, à charge pour lui de négocier les corrections avec ses coauteurs.La publication de chaque article est conditionnée par la signature et le renvoi du contrat d’auteur.Le bon à tirer final de chaque numéro est donné par la rédaction des Nouvelles de l’archéologie, qui se réserve le droit d’apporter d’ultimes corrections formelles. Après publication, l’auteur reçoit un exemplaire du numéro et une version pdf de son article.

Présentation des références dans le texte et en bibliographie• (Auteur date, volume : pages). Exemple : (Dumont 1983 : 113-130) ou bien (Lepage 1756, 2 : 223-598). En l’absence d’auteur, remplacer le nom d’auteur par le titre abrégé. Exemple : (Dictionnaire des synonymes… 1992 : 33-46).• Pour les ouvrages : Nom, initiale du prénom. Date. Titre. Lieu d’édition, éditeur, nombre de pages. Ex. : Lothaire, E. 1989. Figures de danse bulgares. Paris, Dunod.• Pour un article dans une revue : Nom, initiale du prénom. Date. « Titre de l’article », titre de la revue, volume, numéro : page à page. Ex. : GLassner, J. 1993. « Formes d’appropriation du sol en Mésopotamie », Journal asiatique, 16, 273 : 11-59.• Pour un article dans un volume d’actes par exemple : Nom, initiale du prénom. Date. « Titre de l’article », in : prénom et nom des directeurs de l’ouvrage, titre de l’ouvrage. Ville d’édition, éditeur : page à page. Ex. : Lemonnier, P. 1997. « Mipela wan bilas. Identité et variabilité socio-culturelle chez les Anga de Nouvelle-Guinée », in : S. tCherkÉzoff & F. marsaudon (éd.), Le Pacifique-Sud aujourd’hui : identités et transformations culturelles. Paris, Cnrs Éditions : 196-227.

dossier à paraître : Archéologie des hautes latitudes, archéologie de la réclusion, étude de l'art pariétal paléolithique en France, changements climatiques et sociétés passées, technologies 3D et archéologie, approches archéométriques de la céramique.

Le n° 138 a été tiré à 500 exemplaires.

ISSN : 0242-7702. ISBN : 978-2-7351-1994-3.

Abonnement du 1er janvier au 31 décembre 2015 – 4 numéros : France : 40 euros (étudiants : 36 euros) Étranger : 44 euros (étudiants : 40 euros) prix au numÉro : 12 euros

Les Nouvelles de l’archéologie no 138 – Janvier 2015 3

DossierMéthodes et formations en archéométrie en France

cai-rn : un réseau pour l’archéométrie

Philippe Dillmann*, Jean-Philip Brugal**

Pour certains, l’archéologie et l’archéométrie ont des objectifs communs mais se différencient par les moyens d’étude. Pour d’autres, l’archéométrie est intégrée

dans l’archéologie, et plus précisément dans un ensemble de spécialités appelées sciences archéologiques ou « sciences pour l’archéologie », comme en témoigne le nouvel intitulé des masters d’archéologie. Quoi qu’il en soit, les méthodes d’investi-gation mises en œuvre par l’archéométrie sont fondées sur l’étude des informations enregistrées par les objets anciens ou les archives environnementales, à différentes échelles d’analyse, à partir de la mesure instrumentée de paramètres inaccessibles à l’observation visuelle. Ces méthodes relèvent de disciplines des sciences physico-chimiques, des sciences de la terre et de la vie, des sciences environnementales. L’archéométrie est ainsi fortement inter- et transdisciplinaire.Depuis quelques années, et à la suite de précédentes actions institutionnelles initiées notamment par le Cnrs (réseaux thématiques pluridisciplinaires « Archéométrie », dirigé par Pierre Guibert, « Taphonomie », dirigé par Jean-Philip Brugal et « Paléogénétique », dirigé par Jean-Denis Vigne puis Eva-Maria Geigl, appels interdisciplinaires de recherches, groupements de recherche…), la communauté des archéomètres a struc-turé ses compétences archéométriques interdisciplinaires (Cai) au sein d’un réseau national (Rn). Ainsi est né Cai-rn, qui a rejoint la plateforme réseaux de la mis-sion à l’interdisciplinarité du Cnrs. Ce réseau se donne pour objectif une réflexion sur les métiers de l’archéométrie. Il est ainsi complémentaire de structures associa-tives existantes telles que le Groupe des méthodes pluridisciplinaires contribuant à l’archéo logie (GmpCa). Un de nos objectifs consiste, en complément d’une réflexion sur le métier, à diffuser l’information au sein de la pluralité des archéomètres et à mieux fédérer cette pluralité, en mettant en relation des communautés de chercheurs avec lesquelles l’archéométrie interagit fortement, tant en sciences humaines qu’en sciences dites « exactes ». Un autre objectif vise à assurer une veille scientifique et technique permettant de pointer les avancées dans ces domaines, mais également les aspects nécessitant un soutien, une structuration particulière ou une réflexion prospective. Ces réflexions et prospectives peuvent déboucher sur la mise en place d’actions spécifiques de formation (journées, thématiques, actions nationales de for-mation ou aide aux écoles thématiques du Cnrs) dont un aperçu est donné dans l’arti-cle de Philippe Dillmann, Marie Balasse et Ludovic Belllot-Gurlet sur les objectifs et les actions du réseau Cai-rn.Ce numéro s’inscrit dans la mission que le réseau s’est fixée de dissémination de l’information « achéométrique » vers, avec et pour l’archéologie. Quelques contribu-tions illustrent ici les nouvelles approches dans ce domaine foisonnant. Des avancées significatives ont été réalisées dans différents champs de l’archéométrie ces dernières

* Lapa, iramat umr 5060 et nimBe/sis2m umr 3299, cea Saclay,

91191 Gif-sur-Yvette cedex, [email protected]

** Aix-Marseille Université, Cnrs, ministère de la Culture et de la

Communication, umr 7269 lampea & gDr 3591 taphena, mmsh,

F-13094 Aix-en-Provence cedex 02, [email protected]

Dossier Méthodes et formations en archéométr ie en France

4 Les Nouvelles de l’archéologie no 138 – Janvier 2015

années, en rapport avec des innovations techni ques et infor-matiques. On citera par exemple, du point de vue des méthodo-logies, l’emploi de plus en plus conséquent des instruments portables, qui offrent la possibilité de faire des mesures direc-tement sur le terrain ou le chantier archéo logique, influençant ainsi directement les stratégies de fouilles. Ces appareils, pour être vraiment efficaces, doivent cependant être mis en œuvre de manière extrêmement rigoureuse au sein de collaborations étroites entre archéologue et archéomètre, afin d’éviter la pro-duction de données fausses car mal exploitées ou mal acquises. Autre exemple : les études sur la circulation des matériaux métalliques ont fait de nombreux progrès en lien avec une compréhension fine des chaînes opératoires et l’usage pour les métaux ferreux des approches statistiques multivariées couplées à des stratégies analytiques graduées et adaptées. Il devient également possible de dater avec une bonne fiabilité les métaux ferreux par la méthode radio carbone. Aujourd’hui, l’enjeu majeur réside dans la constitution de référentiels ad hoc conduisant à des modélisations nécessaires et très informatives dans les reconsti tutions, notamment paléoenvironnementales. Du point de vue des concepts, les approches archéométriques proposent également d’importantes nouveautés : par exemple, au-delà des analogies avec des systèmes pastoraux contem-porains, qui fournissent des modèles dont peut s’inspirer l’archéo zoologue pour la reconstitution des systèmes d’éle-vage du passé, il est aujourd’hui possible d’interroger les restes osseux des animaux domestiques, et notamment leur composi-tion isotopique, en complément des études plus classiques. Des informations aussi précieuses que la saison de naissance ou la mobilité des animaux, paramètres essentiels de l’organisation des économies pastorales, sont ainsi révélés. Dans le domaine de l’archéologie biomoléculaire, les recher-ches ont également fait des progrès considérables ces der-nières années. Elles sont en effet passées à l’étude de séries archéologiques conséquentes, en particulier pour ce qui a trait à la caractérisation des matières organiques conservées dans les céramiques. Les recherches permettent maintenant de dis-criminer un grand nombre de matières grasses (de poissons, de mammifères domestiqués, en distinguant graisses de rumi-nants et de non-ruminants, huiles végétales, produits laitiers, cire d’abeille, etc.) mais aussi d’autres substances comme les boissons fermentées (vin en particulier, ou cacao sur le continent américain). Tout l’enjeu des recherches futures va être d’explorer le potentiel informatif de nouvelles familles chimiques, mais aussi de coupler ces approches analytiques avec la recherche de micro- et macrorestes potentiellement piégés dans les céramiques (phytolithes, grains d’amidon, etc.). Les études liées aux grottes ornées ont été renouvelées. Aux considérations sur les savoir-faire des artistes du Paléolithique se sont ajoutées des approches spécifiques sur la conservation des parois et des peintures. L’émergence de notions nouvelles, sur lesquelles repose la préservation des œuvres pariétales

et des vestiges archéologiques, a nourri progressivement les recherches engagées pour comprendre les principaux proces-sus, aussi bien passés que présents, responsables des chan-gements dans les milieux souterrains. L’évolution de ces concepts marque le début d’une recherche axée sur ces pro-cessus taphonomiques de l’art pariétal préhistorique. Ici éga-lement, le rôle des instruments portables, avec leurs limites intrinsèques, est appelé à devenir de plus en plus important, voire incontournable. Du point de vue des techniques de pros-pection géophysique, la mesure de la déformation du champ magnétique à une résolution infradécimétrique au- dessus d’objets archéologiques (sub)affleurant permet d’accéder à des informations non observables à l’œil nu. De nouvelles méthodes associées aux cadences de mesure élevées des magnétomètres permettent aujourd’hui de couvrir des surfaces de plusieurs mètres carrés en quelques heures, sans entraî-ner de forte perturbation lors de la fouille. Enfin, du point de vue de la restitution des paléoenvironnements végétaux, l’un des derniers développements de la palynologie vise sinon à rectifier totalement, du moins à corriger à l’aide de modèles mathématiques la relation non linéaire maintes fois constatée entre comptages polliniques et proportions réelles des diffé-rentes essences au sein du couvert végétal. La présentation – non exhaustive – de ces avancées a pour premier objectif de mieux les faire connaître à la communauté des archéologues de terrain, et au-delà. Il devient nécessaire de réduire, voire de supprimer les éventuels hiatus entre la recherche de pointe en archéométrie et la pratique archéo-logique quotidienne et de mieux articuler terrain et paillasse. On sait que le succès de l’application des méthodes archéo-métriques tient, pour une grande part, dans la qualité du ques-tionnement archéologique en amont et, d’autre part, dans celle des prélèvements et des actions de terrain qui doivent être, si possible, intégrés dans une démarche globale dès le début de la fouille. De manière complémentaire, il convient d’avoir conscience des limites et des conditions de succès de chacune des méthodes mises en œuvre. Toute mention d’« approche miracle ou révolutionnaire », toute fascination de la « magie du chiffre exact » est à proscrire dans nos domaines de recherche. Ainsi, un des enjeux majeurs des années à venir, quel que soit le domaine archéométrique considéré, est de renforcer l’inté-gration entre les recherches archéo logiques (notamment sur les typo-, chrono-, morphologies) et la constitution de réfé-rentiels archéométriques. Cela passe par la mise en place de démarches communes et d’un dialogue où les échanges inter-disciplinaires ne masquent pas les exigences propres à chaque discipline. Cela dépend aussi de la qualité de l’interface entre des bases de données dites de spécialistes et les bases dites généralistes. La constitution de ces référentiels communs, leur partage et leur exploitation scientifique devraient, à notre sens, être un des objectifs majeurs des années à venir en archéologie et archéométrie.


* Laboratoire Métallurgies et Cultures et Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l’Altération, Iramat umr 5060 cnrs, sis2m, umr 3299, cea/cnrs (nimBe),[email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]

Introduction

En parallèle des études métallographiques d’objets archéologiques (Benoit et al. 1995 ; Bocoum et al. 1988 ; Fluzin 1983 ; Guillot et al. 1991, 1987 ; Piaskowski 1964, 1977, 1984 ; Pleiner 1981, 1989 ; Pleiner et al. 2004 ; Rogalla Von Bieberstein & Dillmann 2011 ; Tylecote 1986) pratiquées depuis les débuts de l’archéométallurgie, les années 1980 et 1990 ont vu le développement important des études techniques de sites de production et de transformation sidérurgiques. Ces travaux interdisciplinaires alliant étroitement les approches archéologiques et archéométriques ont permis des avan-cées décisives dans la compréhension de l’organisation des sites et de la nature des opérations techniques qui y ont été conduites. Dans ce cadre, les études métallogra-phiques et pétrographiques des déchets trouvés lors les fouilles (parois de four, sco-ries piégées et coulées, fonds de four, culots de forge), intégrées dans des approches typo- morphologiques systématiques, ont mis en place des outils de lecture efficaces permettant de cerner la nature des opérations (réduction, épuration, affinage, trans-formation) et des gestes techniques de forge (compactage grossier, mise en forme d’ébauches, réalisations de tôles, soudures, etc.). L’ensemble de ces grilles interpré-tatives constitue aujourd’hui un référentiel essentiel à une meilleure appréhension de la nature et de l’ampleur des opérations et des sites de production. Il peut être consulté dans un certain nombre d’ouvrages de référence, monographies de sites ou bilans (Bauvais 2009 ; Domergue 1993 ; Fluzin et al. 2000a, 2004, 2011 ; Jarrier 1993 ; Mangin et al. 2000a et b). Parallèlement, un certain nombre d’études sur la compo sition chimique des déchets a éclairé la nature des productions ou des mine-rais employés, et renseigne sur les rendements (Fluzin et al. 2000b ; Leroy et al. 1993 ; Mahé-Le-Carlier et al. 1998 ; Ploquin 1994). Une première base de données des compo sitions de minerais et scories, dite PalSid, a été réalisée à cette occa-sion (Ploquin 1994). Précisons également que l’expérimentation archéologique, des-tinée à vérifier des hypothèses archéométriques en lien avec les gestes techniques, a souvent joué un rôle important dans ces approches (Crew & Crew 1994 ; Dillmann et al. 2012 ; Leroy et al. 1999 ; Salter & Crew 1997 ; Urteaga et al. 2000 ).Depuis le milieu des années 2000, grâce aux avancées décisives dans la compré-hension de la chaîne opératoire de la métallurgie du fer, les objets en eux-mêmes ont suscité des études novatrices. Les premières, basées essentiellement sur les ana-lyses typo-morphologiques et métallographiques d’importants corpus de différentes périodes (âge du Fer, Antiquité et Moyen Âge), ont permis de qualifier la nature du métal employé et sa variété (fer, acier plus ou moins hétérogène, voire fonte) en fonc-tion de sa finalité d’usage. À titre d’exemple, on peut citer les travaux sur les demi-produits aux âges du Fer (Berranger & Fluzin 2012), les barres des épaves antiques des Saintes-Maries-de-la-Mer (Pagès et al. 2011) ou les renforts métalliques des cathé-drales gothiques de la fin du Moyen Âge (L’Héritier et al. 2011, 2012, 2014 ; Disser et al. 2014).Simultanément, et toujours de manière interdisciplinaire, les études portant sur les inclusions non métalliques piégées au sein des objets, fragments de scories issus de la réduction du minerai mais aussi d’ajouts ultérieurs, se sont progressivement dévelop-pées. Pour arriver à distinguer les procédés de production du métal, elles ont d’abord confronté le procédé direct et le procédé indirect, nouvelle filière apparue au Moyen Âge en Europe occidentale et basée sur la production de fonte et son affinage pour obtenir de l’acier ou du fer. Après avoir trouvé un moyen de distinguer ces procédés

Dernières avancées des études sur la production, la circulation et la datation des métaux ferreux archéologiques

Philippe Dillmann*, Stéphanie Leroy*, Alexandre Disser*, Sylvain Bauvais*, Enrique Vega*, Philippe Fluzin*

Philippe Dillmann et al. | Production, circulation et datation des métaux ferreux archéologiques


par l’analyse chimique des inclusions piégées dans les objets (Dillmann & L’Héritier 2007), la méthode a été récemment consolidée par une approche statistique (Disser et al. 2014). En parallèle, la preuve a été faite que, dans des cas favo-rables, la signature chimique de certains éléments présents à l’état de traces dans le minerai initial pouvait être préservée dans les inclusions de scories (Coustures et al. 2003, 2006). Il convenait cependant d’approfondir la démarche en dépassant le cadre des études de faisabilité, ce qui a été fait non seule-ment en décrivant le comportement des éléments chimiques pendant les opérations sidérurgiques, mais aussi en mettant en place des méthodologies basées sur les statistiques multiva-riées et l’utilisation de bases de données. Deux articles portant sur les périodes médiévales autour du Pays de Bray (Desaulty et al. 2009) et du Comté de Foix (Leroy et al. 2012) ont per-mis d’établir des signatures chimiques, de valider ou non des hypothèses de provenance et de confronter les données des sources écrites, archéologiques et archéométriques. Aucun de ces travaux n’aurait pu aboutir sans, d’une part, s’ancrer sur le socle conceptuel et méthodologique des recherches menées sur les sites et les déchets de production, et d’autre part allier l’archéologie de terrain et les restitutions expérimentales de manière intégrée et interdisciplinaire. On pourra à ce titre consulter utilement le bilan réalisé autour des savoir-faire métallurgiques (Téreygeol 2012). Plus récemment, certaines équipes ont tenté de déterminer la provenance des objets par des analyses isotopiques, notamment avec l’iso topie de l’osmium (Brauns et al. 2013), un complément très utile aux recherches sur les éléments traces.Ces études sur les objets ont été efficacement complétées par une avancée méthodologique majeure en chronologie : la datation radiocarbone du fer des alliages ferreux, mise en place sous l’égide du Programme national de recherche sur la connaissance et la conservation des matériaux du patrimoine culturel (PnrCC) du ministère de la Culture (Dillmann & Leroy 2012 ; Leroy et al. 2013, 2015). Elle offre désormais la possi-bilité de dater tout alliage ferreux contenant suffisamment de carbone. Le but de cet article est de dresser un bilan technique des récentes avancées dans l’étude des objets ferreux (détermi-nation des procédés, provenance et circulation des métaux, datation) et d’en présenter sommairement les principes, les conditions de faisabilité et les limites actuelles, en renvoyant aux articles majeurs traitant du sujet.

Quelques rappels sur la chaîne opératoire de production des métaux ferreux

Le but n’est pas ici d’aborder en détail la chaîne opératoire sidérurgique mais de fournir les éléments nécessaires à la compréhension des méthodes exposées dans cet article. Nous n’entrerons donc pas dans des considérations typologiques et chronologiques que l’on pourra trouver dans d’autres ouvrages de synthèses (Fluzin 1983, 2002 ; Fluzin et al. 2011 ; Pleiner 2000, 2006).Le fer est, sur Terre, associé à des oxydes, des sulfures ou des carbonates, thermodynamiquement plus stables. Quand ils sont jugés exploitables, ces composés sont qualifiés de mine-rai. Leur transformation en métal est obtenue par l’opération

de réduction qui, dans un fourneau, utilise la combustion du charbon de bois pour produire du monoxyde de carbone. Celui-ci, en s’associant à l’oxygène pour former du dioxyde de carbone, permet d’obtenir le fer à l’état métallique. Deux aspects sont cependant très importants dans cette opération :Jusqu’à la fin du Moyen Âge en Europe, et avant l’apparition du procédé indirect utilisant les hauts-fourneaux, les tempéra-tures n’atteignent pas le point de fusion du fer métallique (Tf = 1535 °C pour du fer pur). Le métal est par conséquent obtenu à l’état solide sous forme de loupe, masse brute hétérogène pouvant contenir en quantité importante des inclusions de composés non métalliques issus de la gangue du minerai. Une partie de ces inclusions reste piégée dans l’objet fini à l’issue de la chaîne opératoire.Du fait de la température importante régnant dans le four, une partie du carbone du charbon de bois est incorporée au métal et donne naissance, au sein de la loupe, à des zones plus ou moins aciérées que l’on retrouve dans les produits finaux.Avant d’obtenir un objet fini, la loupe sortant du fourneau doit être travaillée par un long martelage à chaud afin d’en extraire le plus possible les composés non métalliques et de mettre en forme le métal. Les différentes étapes de martelage ne sont pas nécessairement réalisées sur les lieux mêmes de la réduction du minerai. Par ailleurs, elles exigent souvent du forgeron qu’il procède à des ajouts sableux ou argileux afin d’éviter la réoxydation du métal lors de sa mise en forme. Ces ajouts peuvent générer une nouvelle catégorie d’inclusions non métalliques.Cette brève description suffit à montrer que les métaux fer-reux sont hétérogènes, tant du point de vue de leur teneur en carbone que de la nature et de la quantité d’inclusions piégées pendant la réduction. Toutes ces hétérogénéités « fossilisent » une partie des opérations techniques aboutissant à la produc-tion d’objets finis. Leur analyse est par conséquent essentielle à l’interprétation des contextes artisanaux et des modalités de commercialisation du métal. Une démarche graduée est alors employée en fonction de l’information que l’on désire obtenir. La figure 1 en présente les différentes étapes.

Choix des inclusions représentatives de la réduction (fig. 1, étapes 3 et 4),

prétraitement des résultats

L’identification des inclusions constitue un prérequis in contournable à toute démarche interprétative. Il s’agit de distinguer celles liées aux opérations de réduction de celles incorporées ultérieurement lors des opérations de forge ne portant aucune information relative aux procédés de réduc-tion et à la provenance du métal. On en analyse près d’une centaine au sein d’un même objet et puis on confronte leur composition chimique (Disser 2014). Sans cette étape préa-lable, l’analyse des inclusions risque d’aboutir à des résul-tats erronés, notamment quand elle ne concerne qu’un petit nombre d’individus.Une fois réalisée cette sélection, il faut déterminer sous quelle forme les compositions élémentaires doivent être traitées. En effet, pour un même minerai réduit, les teneurs absolues des éléments chimiques peuvent ainsi sensiblement varier d’une opération à l’autre. Toutefois, leurs rapports ne sont pas



affectés par ce phénomène et ils peuvent être utilisés pour déterminer la provenance d’un artefact. Des procédures de transformation des données plus ou moins complexes peuvent être employées afin d’augmenter l’efficacité de la démarche (Disser 2014 ; Leroy et al. 2012).Dans d’autres cas, on préférera considérer les teneurs abso-lues des éléments, qui renseignent sur les conditions thermo-dynamiques caractérisant les étapes successives des chaînes opératoires. Cette démarche permet, par exemple, de déce-ler d’importants changements de gestes techniques au sein d’un même atelier métallurgique ou de cerner les procédés de réduction (Dillmann & L’Héritier 2007).Le tableau 1 résume les différentes méthodes et normalisations des données de composition à appliquer en fonction des infor-mations recherchées.

Distinction des procédés (fig. 1, étape 5)

L’objet de cet exposé n’est pas de traiter de l’apparition du procédé indirect au Moyen Âge et de sa diffusion entre le xiiie et le xve siècle dans le nord de l’Europe (Awty 2007 ; Dillmann et al. 2012). Nous allons simplement montrer comment il est possible de déterminer si un métal a été pro-duit à partir du procédé direct ou à partir de la filière fonte suivie d’un affinage. Le procédé indirect bénéficie en effet de la généralisation du recours à l’énergie hydraulique pour actionner mécaniquement les soufflets du fourneau de réduc-tion. L’augmentation de la température qui en résulte amène l’apparition d’un nouveau matériau, la fonte, fortement char-gée en carbone mais aussi en d’autres éléments tels le silicium et le phosphore. L’affinage permet d’extraire par oxydation ces éléments du métal et d’obtenir du fer ou de l’acier, de teneur

moindre en carbone. Cette étape, spécifique au procédé indi-rect, génère également des inclusions non métalliques que l’on retrouve dans l’objet fini. Nous savons par ailleurs que selon le procédé appliqué, pour certains éléments une parti-tion s’opère entre la matrice métallique et les inclusions. Ainsi, pour le procédé indirect, le phosphore se concentre dans la fonte puis s’oxyde en grandes quantités dans les inclusions au cours de l’affinage. Pour le procédé direct, son comportement diffère sensiblement puisqu’il se répartit de façon irrégulière entre le métal et les inclusions. À l’inverse, les oxydes d’alu-minium ou de magnésium sont éliminés dès l’étape d’obten-tion de la fonte, sous forme de laitier qui surnage en surface du métal liquide ; ils sont donc présents en moindre quan-tité dans les inclusions du procédé indirect. Ainsi, l’étude par régression logistique de la composition chimique en éléments majeurs d’un corpus représentatif d’objets obtenus de manière certaine par l’un ou l’autre des procédés permet de calculer un modèle statistique les distinguant de manière satisfaisante (Disser 2014). Dans le cas de contextes où les deux filières ont pu être employées, ce modèle de référence sert ensuite à iden-tifier le procédé sidérurgique d’où sont issus les artefacts (voir un exemple sur la fig. 2).

Provenance des objets (fig. 1, étapes 6, 7 et 8)

De récents travaux ont montré qu’il est possible de définir, en fonction du minerai utilisé, des groupes d’ateliers sidé-rurgiques présentant une signature chimique homogène. Ainsi, une cartographie chrono logique et spatiale des sources potentielles de métal est dressée à partir des « ensembles géo-chimiques de production ». Nous avons vu par ailleurs qu’il est possible d’établir, dans le cas du procédé direct, un lien chimique entre le minerai et la scorie produite lors de la réduction, et donc les inclusions dans l’objet. Plusieurs élé-ments chimiques, et notamment certains présents à l’état de trace, sont peu sujets aux phénomènes de pollution, à la fois au cours de la réduction du minerai mais aussi dans les étapes ultérieures de la chaîne opératoire. Les rapports élémentaires évoqués précédemment sont ainsi conservés du minerai aux inclusions, en passant par les scories générées lors de la réduc-tion et trouvées massivement sur les sites de production du métal. Il est donc possible, après normalisation (voir plus haut) et grâce à une analyse statistique des données, de comparer la signature des compositions chimiques des inclusions d’un objet de provenance inconnue avec celle de scories trouvées sur les sites de production.Il est nécessaire de prendre en compte une population (nombre d’échantillons) importante et le plus grand nombre possible de variables descriptives (rapports élémentaires) pour distinguer de manière pertinente différents ensembles géochimiques de production (groupes d’ateliers, « districts » sidérurgiques, etc.). En effet, plus les effectifs et les critères d’analyse sont nom-breux, plus la signature chimique d’un ensemble particulier est susceptible de se différencier de celles des autres ensembles. À l’heure actuelle, environ une quinzaine d’éléments traces sont considérés pour établir la signature chimique d’un ensemble géochimique de production (voir tabl. 1) et la comparer à celle des autres ensembles ou aux objets inconnus. Toute étude de

Fig. 1 – Méthodologie pour l’étude des objets ferreux (procédés, provenance, datation).

1- Prélèvement échantillon(coupe transversale)

2 - Analyse métallographique(repérage zones carburées,soudures, inclusions)

9 - Microprélèvementmétal zones carburées

3 - Analyse inclusions(éléments majeurs)

4 - Tri des inclusions(réduction et ajouts de forge)

5 - Détermination des procédés(direct ou indirect)

6 - Analyse en éléments tracesdes inclusions représentativesde la réduction

8 - Analyse statistique(comparaison avecréférentiels de productionou mise en évidence degroupes de provenance)

10 - Datationradiocarbone

7 - Référentielsd’ensembles deproduction (scorieset minerais)



Fig. 2 – Application de la régression logistique pour les agrafes de la tour de Mutte de la cathédrale de Metz (xiiie xve s.). En haut : abaque représentant les corpus direct et indirect de référence. Chaque ligne verticale représente la position des inclusions analysées pour une agrafe donnée. En bas : position des agrafes et procédé correspondant, sur la tour de Mutte.

−20 −10 0 10 20

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25 0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Procédés − Tour de Mutte

Valeurs des Logit

Procédé sidérurgique direct indirect indéterminé

Fréq

uenc

e

Prob

abilit

é d'

attr

ibut

ion

0 4 8 12 16 m

Tabl. 1 – Méthodes d’analyse et statistiques employées en fonction du type d’information recherchée.

Information Éléments Méthode analytique Normalisation des données Méthode statistique Références

Inclusions issues de la réduction

Majeurs : Mg, Al, Si, K, Ca

EDS couplée au MEB

Rapports de log ou rapports simples

Classification hiérarchique Dillmann & L’Héritier 2007 ; Disser 2014

Procédés Majeurs : Mg, Al, Si, P, K, Ca, Mn

EDS couplée au MEB

Teneur moyenne pondérée de la surface

Régression logistique Dillmann & L’Héritier 2007 ; Disser 2014

Provenance Éléments traces : terres rares (Y, Nb, Cs, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Yb, Hf, Th, U…)Isotopes

ICP-MSLA-ICP-MS

Rapports de log Combinaison de plusieurs méthodes (classification hiérarchique, analyse factorielle discriminante…)

Leroy et al. 2012, 2014

Datation Carbone de l’acier AMS / / Leroy 2013



provenance ne mettant en jeu qu’un faible nombre d’éléments risque de ne pas être suffisamment discriminante. Le nombre important d’échantillons et d’éléments pris en compte dans l’étude impose l’utilisation de techniques statistiques multi-variées pour réaliser les intercomparaisons des signatures chimiques (Dillmann & Leroy 2012 ; Leroy et al. 2015). Ces dernières années, certaines approches se sont intéres-sées aux isotopes et plus particulièrement à l’osmium, qui se concentre essentiellement dans le métal ; la composition de celui-ci, et non celle des inclusions, peut donc renseigner sur la provenance d’un objet. Toutefois, comparer les valeurs d’un seul rapport isotopique est peu discriminant, un grand nombre d’ensembles de production pouvant avoir la même signa-ture isotopique. En revanche, cette approche peut se révéler complé mentaire lorsque deux ensembles géochimiques sont indissociables du point de vue des rapports élémentaires. La constitution d’un référentiel géochimique est de première importance pour la réalisation d’études de provenance. La défi-nition d’une zone géographique de provenance est astreinte à plusieurs facteurs dont le principal est, bien sûr, la variabilité de la signature géochimique du minerai en éléments traces et en isotopes, variabilité directement tributaire des hypothèses considérées. Le questionnement historique et archéologique qui les détermine peut amener à considérer, comme zone géo-graphique de production probable, un espace lié à des minerais ayant des signatures géochimiques différentes. Par ailleurs, un minerai donné peut avoir été utilisé pendant de longues périodes. La première étape de toute étude de provenance consiste donc à déterminer la nature et la variabilité chimique de l’ensemble de production dont on désire tester l’hypothèse. Elle passe par la réalisation d’un référentiel adapté qui, dans la plupart des cas, implique la collecte et l’analyse de plus d’une centaine d’échantillons de minerai et de scories pour

un ensemble donné, afin de bien cerner les variations de composition éventuelles. Ici encore, sans méthode statistique adaptée, les études de provenance sont hasardeuses. L’Institut de recherche sur les archéo-matériaux est probablement détenteur du principal réfé-rentiel disponible à ce jour. Enjeu majeur des années à venir, la réalisation d’une base de données de sco-ries et de minerais ana-lysés en éléments traces, en lien avec les données archéologiques, est en cours dans le cadre de plusieurs projets de l’Agence natio-nale de la recherche du type Cipia1, IranGkor2 ou DepometaL3. Précisons enfin que, une fois un ensemble de production défini, il est crucial de vérifier par des

approches statistiques multivariées qu’il se différencie bien d’autres ensembles. La figure 3 illustre ceux dont les signa-tures chimiques élémentaires, étudiées pour Cipia, servent à déterminer différentes provenances de lingots bipyramidés et de bandages de roues de chars des âges du Fer.

Datation des objets ferreux (fig. 1, étapes 9 et 10)

Lors de la transformation du minerai en métal, une partie du carbone du charbon de bois peut pénétrer dans celui-ci et s’y retrouver sous la forme de carbures (Fe3C) dans les zones acié-rées. Ainsi, l’extraction du carbone de la matrice métallique et l’analyse de ses rapports isotopiques permettent-elles de dater par le radiocarbone le bois de l’arbre réduit en charbon de bois. Cependant, la teneur en carbone dans ces zones aciérées ne dépasse jamais quelques dixièmes de pourcents massiques. Cette quantité est suffisamment faible pour nécessiter, lors de son dosage, l’usage d’un spectomètre de masse à accélérateur (Sma), accessible sur la plateforme Artemis basée au centre du Commissariat à l’énergie ato-mique (Cea) de Saclay4. Outre cette exigence instrumentale liée à la faible quantité de carbone, d’autres difficultés propres à la datation radio-carbone des métaux ferreux expliquent qu’elle ait été très peu appliquée depuis l’appa-rition des accélérateurs dans les années 1980. Tout d’abord, le carbone issu du charbon de bois n’est pas distribué de manière homogène dans les objets ferreux anciens et il faut donc le localiser précisément dans l’objet avant tout prélève-ment. Ensuite, le carbone de l’acier ne provient pas toujours de l’opération de réduction. Il existe d’autres moyens d’intro-duire, par diffusion, une certaine quantité de carbone dans le métal, par une opération appelée cémentation. Souvent accompagnée d’une trempe et destinée à durcir la surface d’un outil ou d’une arme, elle consiste à mettre au contact du métal, à haute température, un cément de matières organiques d’origines diverses. En troisième lieu, les prélèvements limités à la surface externe de l’objet incluent des produits de cor-rosion qui peuvent contenir des carbonates, faussant la data-tion. Enfin, les objets étudiés peuvent avoir été réalisés à partir de la soudure de lopins d’origines différentes et donc d’âges potentiellement différents. Pour toutes ces raisons, l’étude métallographique préalable du métal et le prélèvement au sein de l’objet sont indispensables. Toute datation qui n’applique-rait pas cette procédure serait des plus hasardeuses.

Conclusions

Ce bref panorama a montré les progrès significatifs accomplis, ces dernières années, par les analyses archéométriques sur les objets, qui ont ouvert la voie à de nouveaux questionnements archéologiques. La distinction des procédés, la provenance des matériaux et leur datation sont extrêmement efficaces si une méthodologie rigoureuse et adaptée est suivie. Ces méthodologies sont aujourd’hui mises en œuvre dans les laboratoires d’archéométrie. Quant à la base de données des

4.Accélérateur pour la recherche en

sciences de la Terre, Environnement, Muséologie. Voir www.

culturecommunication.gouv.fr/Politiques-ministerielles/Archeologie/

Etude-recherche/ARTEMIS

1.Circulation des produits sidérurgiques

aux âges du Fer de l’est de la France et du sud de l’Allemagne : approches

multidisciplinaires et méthodologiques pour l’étude de provenance des fers anciens. Projet sélectionné en 2010

dans le cadre du Programme franco-allemand de sciences humaines et

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lwmsuivibilan_pi2%5BCODE%5D=ANR-10-FRAL-0007.

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3.Base de données interdisciplinaire

(archéologie/archéométrie) pour la caractérisation des dépôts non

funéraires métalliques (France, fin du IVe millénaire - fin du Ier siècle av. J.-C.).



scories et minerais, référentiel essentiel des études de prove-nance, en cours de réalisation à l’Iramat, elle est d’ores et déjà disponible pour la communauté nationale et internationale dans le cadre des publications des études archéométriques de ce laboratoire.

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Aisne

Markgräflerland

Espaces de production étudiés

Espaces de production à étudier

Sites de réduction de l’âge du Fer

Lorraine

Condroz Eifel

Maine

Pays-de-Bray

Sénonais/Pays-d’Othe

Puisaye

Gâtinais

Poitou

BarroisSchwarzwald

Bayerisc

h SchwabenSchwäbisc

he Alb

Siegerland

Morvan

Forêt de Vézelay

Nivernais

Forêt d’Allogny

Région d’Argentomagus

Eure

Forêt de Paimpont

Maconnais

Fran

che-C

omté

Vosg

es

Région de Nozières

Nord-ouest Berry

Hurepoix

Sénart

PfalzAisne

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

-10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

F2 (6

.25

%)

F1 (89.73 %)

Analyse Factorielle Discriminante (AFD) (axes F1 et F2 : 95.98 %)

Masse brute de Hochdorf

Bayerisch Schwaben

Schwäbische Alb

Schwarzwald Xe Ce

Xe Eu

Xe Gd

Xe Hf

Xe LaXe Nb

Xe NdXe Pr

Xe Sm

Xe Th

Xe U

Xe Y

Xe Yb

Fig. 3 – Projet anr-Dfg cipia. Répartition des ensembles sidérurgiques dont la signature en éléments traces a été étudiée. Analyse factorielle discriminante permettant d’attribuer la loupe de Hochdorf à l’un des ensembles de production.



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Informations s c i e n t i f i q u e s

Objectif et actions du réseau cai-rn

Philippe Dillmann, Marie Balasse, Ludovic Bellot-Gurlet

avec la collaboration de Jean-Philip Brugal, Matthieu Lebon, Chantal Leroyer, Vivien Mathé, Norbert Mercier, Christine Oberlin, Martine Regert,

Eva-Maria Geigl, Ina Reiche, Anne Schmitt, Sandrine Baron

Le réseau Cai-rn (Compétences archéométriques interdisciplinaires – réseau national) de la mission pour I’interdisciplinarité vise à fédérer la communauté

des acteurs de l’archéométrie, éminemment interdisciplinaire, autour de compétences communes liées à l’utilisation des sciences analytiques autour de l’étude des systèmes anciens : artefacts ou archives environnementales, interactions anciennes ou futures des sociétés avec leur environnement, savoir-faire technologiques de ces sociétés.Les acteurs de l’archéométrie travaillent sur des champs thématiques aussi divers que les systèmes techniques du passé, les comportements de subsistance, les relations hommes-environnements, les reconstitutions paléoclimatiques et paléoenvironne-mentales ou les sciences de la conservation et l’étude prévisionnelle des comporte-ments des matériaux, et ce dans des aires chronologiques (du Pléistocène aux temps historiques), culturelles et géographiques également très diverses, mettant en œuvre des techniques et des méthodes issues de champs disciplinaires différents (chimie, physique, biologie, sciences environnementales, archéologie, histoire). Malgré ce large spectre disciplinaire, ils se rejoignent non seulement sur des points techniques et méthodologiques bien précis, mais surtout autour d’une démarche commune : 1- de mise en adéquation des outils avec les questions posées ; 2- de mise en œuvre analytique sur des objets d’études (artefacts, restes biologiques ou enregistrements environnementaux) ayant leur propre histoire, à laquelle se superpose une histoire taphonomique et diagénétique, une lecture qui nécessite souvent d’inventer des réfé-rentiels, des collections de comparaison encore inédites et des traitements des don-nées souvent encore spécifiques à l’objet d’étude. Cette démarche est indéniablement marquée par une forte interdisciplinarité et l’intégration du temps long.L’objectif de Cai-rn est, dans le cadre d’une réflexion globale sur l’interdisciplina-rité en archéométrie, de partager ce noyau de compétences, d’en identifier les points forts, de les structurer, de mettre en place des actions contribuant à cet objectif, tout en menant une réflexion de long terme sur ses pratiques et sa nature. À cela s’ajoute depuis peu une réflexion forte autour du métier et de sa place dans le pay-sage actuel de la recherche. Les actions du réseau Cai-rn comprennent trois axes complémentaires.

Axe 1 : structuration de la communauté

Elle est organisée autour de deux outils importants du réseau : le site internet (http://archeometrie.cnrs.fr/) et la liste de diffusion ([email protected]) qui compte environ 580 abonnés. Ils permettent la diffusion des annonces d’offres d’em-ploi (stage, Cdd et Cdi aux niveaux national et international), de formations spé-cifiques et de colloques en relation avec le métier, ou de demandes d’emploi avec curriculum vitæ de jeunes archéomètres. Le site internet constitue une plateforme pour la formation et la diffusion de l’information autour d’un vivier diversifié de spé-cialités et d’expertises.

Informations scient if iques


Axe 2 : formation et partage de méthodologie et compétences

Ces actions s’articulent autour de différentes approches complé mentaires. Les journées thématiques du réseau (ou interréseau) permettent d’échanger et de se former autour de méthodologies analytiques ou de traitement des résul-tats identifiés comme prioritaires par le comité d’animation (exemples : approches statistiques, méthodes d’analyses de certains matériaux, mise en place et gestion de bases de don-nées, utilisation d’instruments de mesure portable…). Elles ont un format intermédiaire entre les actions nationales de for-mation (anf) et les écoles thématiques financées par le Cnrs, permettant d’identifier et d’expliciter de manière souple les besoins méthodologiques de la communauté sur une théma-tique propre, de mettre en valeur le potentiel interdisciplinaire de l’archéométrie, voire de rencontrer d’autres communautés partageant les mêmes méthodes mais les appliquant selon une visée qui leur est propre.En parallèle aux écoles thématiques mises en place par le réseau, Cai-rn peut identifier des thématiques prioritaires por-tées par d’autres écoles, qui peuvent alors recevoir son soutien à condition qu’elles consacrent une partie de leurs actions de formation aux priorités qu’il a lui-même définies.Les financements d’incitations au transfert de compétence (ItC), quant à eux, permettent le déplacement d’équipes dési-rant se former à une technique ou une méthodologie particu-lière dans un autre laboratoire spécialisé sur cette technique ou cette méthodologie, ou permettent des actions de terrain menées par les deux équipes (formatrice et en formation).L’ensemble de ces aspects est synthétisé dans des publications (ouvrages ou numéros spéciaux de revues) éditées sous l’égide du réseau Cai-rn. Avec le Groupe des méthodes pluridiscipli-naires contribuant à l’archéologie (GmpCa), le réseau Cai-rn vient de créer la collection « Sciences archéologiques » aux Éditions des archives contemporaines.

Axe 3 : réflexion « métier »

L’ensemble des actions exposées dans les deux axes précédents s’inscrit dans le cadre d’une réflexion large sur la nature du métier d’archéomètre et ses spécificités dans un paysage de la recherche interdisciplinaire en évolution. C’est cette démarche globale spécifique qui donne toute sa force au réseau.Pour ce faire, des réunions du comité d’animation mais égale-ment des journées du réseau ou des journées thématiques spé-cifiques, comme par exemple « Archéométrie et innovation », en collaboration avec la Direction de l’innovation et des rela-tions avec les entreprises (Dire) du Cnrs, sont organisées.

Brève revue des actions marquantes de Cai-rn

Édition• Création de la collection « Sciences archéologiques » aux Éditions archives contemporaines. Dirigée par Philippe Dillmann, son comité scientifique est composé de l’ensemble des membres du bureau du GmpCa et du comité de rédaction

du réseau Cai-rn. Son but est de publier des manuels, des ouvrages de synthèse ou des monographies dans lesquels l’ar-chéométrie et les sciences archéologiques prennent une part majeure. Elle vise à proposer aux archéomètres, archéologues et historiens, ainsi qu’à tout autre public intéressé, des docu-ments et des exemples de collaborations qui renforcent encore les démarches et les échanges interdisciplinaires.• Le premier ouvrage de la collection, Circulation des maté-riaux dans les sociétés anciennes (dir. P. Dillmann et L. Bellot-Gurlet), faisant le point sur les méthodes archéo métriques destinées à pister la provenance des différents matériaux (métaux, roches, etc.), est paru en septembre 2014. Cet ouvrage en français, qui compte trente et un auteurs repré-sentatifs de l’ensemble de la communauté des archéomètres, fait un bilan des approches méthodologiques liées aux pro-blématiques de provenance des matériaux et des produits, et notamment de leurs récentes avancées. Il est destiné aux archéologues, archéomètres, conservateurs du partimoine et historiens. Il comprend deux parties : la première traite, pour chacun des matériaux considérés, des problématiques archéo-logiques et archéométriques liées aux études de provenance ; la seconde vise à exposer, de manière pratique et accessible, quelques techniques analytiques majeures pour les études de provenance.• La sortie du deuxième ouvrage, Messages d’os, archéométrie du squelette animal et humain (dir. M. Balasse, J.-P. Brugal, Y. Dauphin, E.-M. Geigl, C. Oberlin et I. Reiche), est prévue pour 2015. Ce volume, qui réunit quarante-sept auteurs, est le tout premier manuel en langue française sur le sujet. Synthèse sur l’archéométrie des restes squelettiques dans ses principes, techniques, méthodes et applications les plus récents, il illustre également un panel de compétences détenues par la commu-nauté nationale. Il est organisé en cinq grandes parties : histo-logie, taphonomie, morphologie, datation, biogéochimie et paléogénétique.

Formations et écoles

Incitations aux transferts de compétencesLe réseau Cai-rn finance des missions ponctuelles de forma-tion des personnels à une technique d’analyse, l’usage d’un logiciel ou d’autres points techniques et scientifiques ayant trait à l’archéométrie. Entre 2010 et 2014, 12 ItC ont été financées :– Étude des propriétés magnétiques des sédiments substrats

des foyers de la grotte des Fraux (Dordogne). Porteur : Aurélie Brodard.

– Étude physico-chimique des phénomènes d’altération de l’ivoire archéologique. Porteur : Aurélien Gourrier.

– Enregistrement et étude de deux bateaux aux planches cou-sues de la Patagonie. Porteur : Catherine Lavier.

– Analyses croisées de micro-usure dentaire et de cémento-chronologie. Porteur : Armelle Gardeisen.

– Formation à la préparation d’échantillons de bronzes pour caractérisations métallographiques. Porteur : Aurélia Azema.

– Formation Anthracologie. Porteur : Claire Venot.

Philippe Dillmann et al. | Objectif et actions du réseau Cai-rn


– Expérimentations taphonomiques sur les petits verté-brés et implications archéologiques. Porteur : Emmanuelle Stoetzel.

– Approfondissement de la caractérisation des minéraux argileux par diffraction de rayons X. Porteur : Nadia Cantin.

– Formation à l’utilisation du microscope électronique à balayage à canon à effet de champcouplé à la spectro-métrie dispersive en énergie pour l’analyse élémentaire des inclusions de scorie présentes dans les objets en fer. Porteur : Marion Berranger.

– Analyses in situ de diffraction/fluorescence X et de spectro radiométrie des parois ornées des grottes préhisto-riques : cas de Rouffignac et de Font-de-Gaume. Porteur : Marine Gay.

– Formation à la caractérisation géologique des minerais de fer : le cas des gisements belges. Porteur : Gaspard Pages.

– Étude physico-chimique de cheveux de momies chiliennes. Porteur : Armelle Charrié et Pascale Richardin.

Journées thématiques organisées par le réseau• Journées thématiques Cai-rn : Composés du fer et du manganèse (organisation : C. Rémazeilles, D. Neff et V. Mathé), 14-15 mai 2012, Centre de recherche et de res-tauration des musées de France (C2rmf, Musée du Louvre)

Quatorze chercheurs issus de diverses disciplines dont les thé-matiques amènent à l’étude des composés du fer et du man-ganèse (archéologie, archéométrie, sciences de la Terre et physico-chimie) ont présenté leurs travaux de recherche afin d’amorcer les échanges et la mise en commun des connais-sances, de données et d’approches méthodologiques pour l’étude de ces matériaux. À l’issue de ces journées, et avec pour objectif d’approfondir les discussions et de partager ces échanges avec l’ensemble de la communauté scientifique, il a été décidé d’organiser une école thématique du Cnrs, qui s’est tenue du 10 au 14 juin 2013 à La Rochelle (cf. infra Actions nationales de formation).

• Journées thématiques Cai-rn : Approches statistiques multivariées en archéométrie (organisation : P. Dillmann et J.-P. Brugal), 29-30 novembre 2012, Maison des sciences de l’homme, Aix-en-Provence

La variabilité intrinsèque des systèmes complexes étudiés à différentes échelles (du mètre au nanomètre) par les sciences en relation avec l’archéologie nécessite de mettre en œuvre des techniques et des méthodologies générant un nombre de plus en plus important de données. Les chercheurs en archéo-métrie ont donc de plus en plus besoin d’avoir recours aux méthodes statistiques. Si leur usage est relativement ancien dans certains domaines, leur emploi systématique est plus récent dans d’autres. Ainsi, le but de ces journées était, d’une part de présenter, à travers des études de cas, les approches classiques mais aussi récentes utilisant les méthodes statis-tiques en archéométrie, et, d’autre part, de susciter, lors d’« ate-liers » informels, un dialogue entre spécialistes des statistiques et les utilisateurs potentiels et variés.

• Journée thématique interréseaux Cai-rn et Rbdd : Bases de données en archéométrie (organisation : M. Balasse, M. Lebon, A.-S. Lehô et C. Martin), 10 décembre 2013,

Centre de recherche et de restauration des musées de France (C2rmf, Musée du Louvre)

Ont alterné des exposés pédagogiques sur la conception et le droit des bases de données et la présentation de bases de don-nées existantes en archéométrie. À l’issue de la journée est née l’idée d’une action nationale de formation interréseau autour de la conception des bases de données en archéométrie, qui s’est tenue les 5 et 6 juin 2014 à Villejuif.

• Journée thématique Cai-rn : Passé, futur, regards croi-sés. Quand l’archéométrie rencontre l’innovation (orga-nisation : P. Dillmann, L. Bellot-Gurlet et M. Balasse), 23 septembre 2014, École nationale supérieure de chimie de Paris

L’objectif était d’éclairer l’archéométrie sous l’angle de l’inno-vation et de la valorisation. La matinée a été réservée à la pré-sentation d’exposés scientifiques illustrant de quelle façon les recherches techniques en archéométrie dépassent parfois les champs d’applications en archéologie pour servir des théma-tiques très appliquées – y compris celles définies par le Cnrs dans ses axes stratégiques d’innovation (robotique, imagerie du vivant, nanos, dépollution) – et/ou dans quelle mesure elles introduisent une dimension temporelle à des problématiques éminemment actuelles. L’après-midi était axé sur la valorisa-tion. Des entrepreneurs, formés à la recherche par un parcours universitaire, présentaient leurs expériences de mise en œuvre de leurs compétences archéométriques dans la création et ges-tion de Tpe et Pme.

Actions nationales de formation et écoles thématiques du Cnrs organisées à l’initiative du réseau Cai-rn

• Comment concevoir une base de données en archéométrie (organisation : M. Balasse et M. Lebon) et rBDD (organisa-tion : I. Baly et C. Martin), 5-6 juin 2014, Campus Cnrs de Villejuif, organisée par le réseau Cai-rn

Destinée aux membres du réseau Cai-rn, producteurs de don-nées, qui envisagent (à court ou moyen terme) la mise en place d’un système de gestion de base de données (SGbd), cet atelier visait à former aux bonnes pratiques de conception, de gestion et de diffusion des bases de données. À l’issue de la formation, les participants devaient être à même de compren-dre toutes les étapes de construction d’une base de données et de construire un projet en collaboration avec un ingénieur spécialisé.

• École thématique : Archéométrie des composés du fer et du manganèse (arfema) (organisation : C. Rémazeilles et D. Neff), 10-14 juin 2013, Caes Cnrs Île d’Oléron, organisée par le réseau Cai-rn, le Cea et l’université de La Rochelle

Les composés du fer et du manganèse dans les pigments des peintures préhistoriques et de certaines céramiques témoignent de foyers anciens ou de structures enfouies ; les scories produites lors de la réduction du minerai de fer et les couches de corrosion formées sur des objets archéologiques ferreux contiennent aussi une grande variété de composés riches en fer. Cette école alliant sciences physiques, sciences de la Terre et archéologie, théorie et pratique, présentait un panorama des problématiques archéométriques impliquant l’étude de ces phases minérales et proposait des méthodo logies communes pour y répondre. L’accent a également été mis sur

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les techniques de caractérisation et sur l’approche analytique multi-techniques/multi-échelles qui fait la particularité de la recherche en archéométrie pour l’étude des vestiges du patri-moine culturel.

• Atelier : Les analyses non destructives mobiles : enjeux et applications en archéométrie (organisation : P. Dillmann et L. Bellot-Gurlet), hébergé par l’école thématique « Analyse non destructive mobile des objets d’art et des matériaux du patrimoine. Applications en conservation, archéologie & histoire », 29 septembre-3 octobre 2014, Centre interna-tional d’études pédagogiques (Ciep) & Cité de la céramique.

Quelques présentations générales ont illustré l’utilisation d’instrumentations portables de caractérisation des matériaux. Elles ont été suivies d’une table ronde sur les « problématiques et enjeux autour des instrumentations portables ». L’objectif était d’évaluer les attentes de la communauté vis-à-vis des instrumentations portables en discutant de leurs potentiels dans le champ de l’archéométrie.

Écoles et ateliers soutenus par le réseau• École thématique : Paléogénomique (organisation : E.-M. Geigl et T. Grange), 17-21 octobre 2011, Cargèse

Cette école thématique sur le séquençage massivement paral-lèle de génomes d’espèces éteintes (paléogénomique) s’arti-culait autour de la génomique, la bio-informatique, la biologie évolutive, la métagénomique et les sciences étudiant le passé (paléontologie, paléoanthropologie, archéozoologie, archéo-botanique et archéologie).

• Logiciels de modélisation chronologique (organisation : P. Lanos), 14-17 juin 2011, Saint-Malo

Ce stage s’adressait aux chercheurs amenés à construire des synthèses chronologiques à partir de séries de don-nées fournies par les méthodes chronométriques (TL/OSL, 14C, AM...), l’archéologie ou les paléoenvironnements (stra-tigraphie, chrono typologie, corrélations) ou encore l’histoire (textes, numismatique, inscriptions). Le but était de construire des modèles chronologiques, de prendre en compte les incer-titudes sur les données et d’analyser les scénarios chrono-logiques obtenus en fonction des modèles et des incertitudes grâce à l’introduction des principes de raisonnement bayésien pour la modélisation des données chronologiques, en met-tant l’accent sur la mise en œuvre pratique de ces principes dans les logiciels OxCal et RenDateModel, à partir d’exemples archéologiques concrets.

• Technologie céramique : une approche anthropologique des assemblages archéologiques (organisation : V. Roux et L. Salanova), 26-30 septembre 2011, Biarritz

La technologie céramique avec pour outil analytique le concept de chaîne opératoire propose une lecture des traditions techno-stylistiques, suivie d’un questionnement en termes de groupes sociaux, de transmission, d’évolution. Cette intro-duction a abordé les traditions techniques par les micro- et macrotraces, la classification des assemblages archéologiques selon le concept de chaîne opératoire, les filiations chrono-culturelles entre assemblages avec marqueurs techniques et stylistiques, l’approche fonctionnelle des assemblages et enfin les propriétés physico-chimiques des récipients.

• École thématique Archéobios : Archives biologiques et biomatériaux en contexte archéologique (organisation : I. Théry-Parisot et L. Gourichon), 13-17 octobre 2013, Cepam – Nice

ArchéoBios porte sur l’initiation et la mise à jour des connais-sances en matière de prélèvements, d’échantillonnage, d’ana-lyses et d’interprétation des archives biologiques et des biomatériaux en contexte archéologique. L’objectif est d’har-moniser les modes de prélèvements de ces archives dont l’ana-lyse constitue le support des programmes de recherche de nombreux laboratoires d’archéologie en France ainsi que de nombreux projets labélisés. Cette école permet de répondre à des besoins concrets et de déboucher sur une meilleure inter-action entre tous les acteurs de la recherche archéologique. Elle est pensée comme une interface entre les acteurs d’une même communauté scientifique qui ne disposent pas tou-jours des dernières connaissances, des moyens ou des temps d’échanges nécessaires à la définition de problématiques commu nes autour de la fouille et à leur mise en œuvre par rapport aux exigences du terrain.

• Atelier TeChnos : Technologie de la matière osseuse tra-vaillée en Préhistoire ; approche, traitement, étude des industries osseuses (organisation : A. Averbouh), 28 mai- 2 juin 2012, Centre archéologique de Pincevent

Cet atelier dispense une formation de base à la fouille, l’obser-vation, le conditionnement et l’étude technologique des industries de l’os, afin de se familiariser avec les différentes matières osseuses et les diverses manières de les travailler, d’acquérir les bases terminologiques et méthodologiques de leur analyse technologique, et de connaître les gestes indis-pensables à la fouille en vue d’une étude postérieure.


12 euros

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ISBN : 978-2-7351-1994-3

Méthodes et formations en archéométrie en France

n° 138

Janv. 2 0 1 5

Éditions de la Maison des sciences de l’hommeÉditions Errance

Sommaire


3 Philippe Dillmann, Jean-Philip Brugal | Cai-rn : un réseau pour l’archéométrie 5 Yannicke Dauphin | La fossilisation des tissus dentaires et osseux : structure,

composition, implications 10 Eva-Maria geigl | L’apport de la paléogénétique et de la paléogénomique

à l’archéologie 14 Marine gay, Katharina müller, Frédéric plassarD, Ina reiche | Les pigments et

les parois des grottes préhistoriques ornées. Apport des développements analytiques récents à l’identification et à l’évaluation de leur évolution dans le temps

19 François lévêque, Vivien mathé | Prospection magnétique 3D à haute résolution. Du site à l’objet

23 François-Xavier Le BourDonnec, Ludovic Bellot-gurlet, Carlo luglié, Céline Bressy-leanDri | Archéométrie de l’obsidienne : déchiffrer la circulation d’une matière première

28 Philippe Dillmann, Stéphanie leroy, Alexandre Disser, Sylvain Bauvais, Enrique vega, Philippe Fluzin | Dernières avancées des études sur la production, la circulation et la datation des métaux ferreux archéologiques






Informations scientifiques

61 Philippe Dillmann, Marie Balasse, Ludovic Bellot-gurlet, avec la collaboration de Jean-Philip Brugal, Matthieu leBon, Chantal leroyer, Vivien mathé, Norbert mercier, Christine oBerlin, Martine regert, Eva-Maria geigl, Ina reiche, Anne schmitt, Sandrine Baron | Objectif et actions du réseau Cai-rn

Dernières avancées des études sur la production, la circulation et la datation des métaux...

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