384 1991 L'étude des structures de combustion en Argentine . in : Actes d'une journée-débat "Pour un meilleur dialogue en archéologie", in: Bulletin de la Société Préhistorique Française. Tome N°86, 1989, Études et Travaux numéro 10 -12, p. 384-392.

Étude des structures de combustion archéologiques d’ Argentine (*) par R.J. March. (1), A. Baldessari, (2), J.C. Ferreri, (3), A. Grande, (4), E.G. Gros, (5) O. Morello, (6) et R. Rodano, (7)2

RESUME

Ce travail présente une synthèse générale des méthodes et techniques appliquées à l'étude des foyers préhistoriques d’Argentine dans le cadre du projet de recherche "Application des méthodes physiques et chimiques à l'étude de règles de comportement humain associée a l'action du feu". INTRODUCTION

L'étude des structures de combustion archéologiques en Argentine à pour but de comprendre les règles de comportement humain en rapport avec le feu ; il s'agit d'une vision globale du phénomène structure de combustion au moyen de l’application de diverses méthodes et techniques.

L'idée est générer une méthodologie d'étude d'application générale, qui ne perde pas de vue la richesse de chacune des particularités existantes. L'étude porte en conséquence sur plusieurs gisements d'âges divers situés dans des régions différentes: en terre de feu où les sites de Tunel I (6980 BP +/- 110 - 450 BP +/- 60) (Orquera et Piana, 1986-87 et sous presse) Shamakush I et X (1000 AC - 780 DC) (Orquera 1985 et sous presse) et Bahia Valentin (Vidal 1985), attestent l'existence de différents groupes des chasseurs collecteurs terrestres, puis des chasseurs cueilleurs adaptes au littoral maritime, ; dans le nord ouest le site urbain d’occupation Inca de La Solana (1480 -

1535 Aprox.) (Williams Com. Pers.) et dans la province de Jujuy l’abri de Tomayoc, sur les hauts plateaux andins ( Niveau I 1020 - 570 BP) (Lavallée et Al 1988) occupé par des pasteurs de camelidés. (fig n° 1)

Les résultats obtenus sur ces gisements sont comparées avec les données en provenance des autres gisements comme Englefield (Chili) (Legoupil et al. Sous presse) et Pincevent (France) (Leroi Gourhan et Brezillon, 1972).

Les études effectués jusqu’à maintenant ont été orientées vers la détermination de la fonction des structures de combustion et de leurs temps minimaux de fonctionnement. La recherche est aussi destinée à établir une relation entre le contexte systémique et le contexte archéologique (d’après Schiffer, 1976) au moyen de l’étude des processus taphonomiques et des processus de formation des gisements, études qui seront intégrées de façon plus générale dans l'élaboration de une théorie observationnelle (d'après Gandara, 1982) de ce phénomène archéologique.

LA FONCTION La détermination de la fonction des foyers

archéologiques se fonde essentiellement sur des analyses chimiques organiques et minérales au moyen des méthodes physico-chimiques et des réplications expérimentales.

La supposition de départ est l'existence d'une une polyfonction des foyers : à partir de

385 diverses études faites sur les restes organiques présents dans les déchets de combustion des foyers archéologiques nous essayons donc d'établir quelles ont été les fonctions particulières chacun d’entre eux.

La Chimie Organique

A partir des différentes études (propres et bibliographiques Hilditch y Williams et Williams, 1964; Ackman et al, 1972; Romero, 1986; March, 1989) qui nous signalent la composition en substances organiques de différentes espèces animales et végétales nous avons essayé de révéler la présence des substances organiques dans les restes des foyers archéologiques par extractions avec différents types de solvants (CL2 CH2, MeOH) et de déterminer la nature et l’origine de ses substances par chromatographie en phase gazeus, liquide et spectrométrie de masse (March, Baldessari et Gros, 1989).

Nous avons déterminé la présence de très grandes quantités de graisses en relation avec les sols archéologiques dans tous les foyers étudiés, mais leur composition varie d'un foyer à l'autre. De la même façon, les profils de distribution des substances organiques, principalement les acides gras, les stérols et les alcaloïdes varient entre d’une famille animale à une autre. On peut distinguer les différents profils des acides gras saturés des Camélidés (Graphique 1), Mammifères Marins (pinnipèdes) (Graphique 2 ) Cétacés (Graphique 3) et Oiseaux Marins (Graphique 4). Ils sont très clairement différenciés entre eux ainsi qu’avec avec les modèles d'origine végétale (Graphique 5) (Ibidem, 1989).

Les foyers du site Túnel I montrent à la fois des profiles d’acides gras, qui signalent non seulement des activités culinaires mais aussi les différents types des aliments qui ont été soumis à l'action du feu. Par exemple dans une série de foyers de la couche "D" à faible durée d’utilisation D80 (a) (Graphique 6) et D80 (c) (Graphique 7) les échantillons présentent des profils similaires, identifiant des mammifères marins, des camélidés (Lama guanicoe), des

oiseaux marins, des poisons et des moules, alors que les cétacées sont absents. Par ailleurs, le sédiment du foyer D26 (4) (Graphique 8) ne présente pas des restes des camélidés où de cétacées. Le foyer D80(e) (Graphique 9) très proche dans le espace de D80 (a) et D80 (c) et avec une durée similaire de fonctionnement présente le profil d'un mélange des camélidés et cétacées. Pour vérifier notre hypothèse nous avons aussi réalisé des foyers expérimentaux, c’est-à-dire que, nous avons fait cuire par exemple un exemplaire d’otaridae dont ensuite nous avons analysé les restes de cuisson (Graphique 10). Dans presque tous les cas nous avons observée en outre des substances d'origine végétale. Ces informations proviennent de l’analyse des stérols, hydrocarbures et alcaloïdes. Ceci nous permet d’affirmer que jusqu’à présent nous n’avons pas détecté un foyer qui n'ait eu de fonction culinaire (March, 1989).

La Chimie minérale

La chimie minérale intervient dans notre étude pour deux aspects fondamentaux : le premier est de déterminer, dans les restes de la combustion, les éléments minéraux qui

Fig. n° 1 Carte de l’argentine et localisation des sites

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Fig. n° 2 Analyse des différentes matières des foyers

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Fig. n° 3 Analyse des différentes matières des foyers

contribuent à la détermination de la fonction

de chaque foyer ; le second, quels sont les minéraux qui font partie du sol sur lequel a été allumé le feu et quelles sont les transformations qu’ils ont subies sous l'effet de la chaleur.

Pour déterminer les éléments présents dans les foyers archéologiques des spectrométries d'émission atomique ont été faites, et pour étudier la composition minéralogique et ses transformations nous avons appliqué la diffraction au rayons "X".

La spectrométrie d'émission atomique nous à permis de faire l'étude de la distribution des certains éléments, qui se sont révélés comme des indicateurs utiles : le Fer (Graphique 11), la Silice (Graphique 12), le Sodium (Graphique 13) et le Calcium (Graphique 14), alors que d’autres ont été rejetés à cause de sa faible utilité le Baryum (Graphique 15) et le bore (Graphique 16).

Les graphiques nous permettent d’observer le pourcentage de distribution de ces éléments, et d’interpréter leur présence dans les divers échantillons analysés. Par exemple, la forte quantité de fer dans le foyers de la couche "E" du gisement Túnel I nous signale des activités en relation avec la préparation des pigments au moyen de la cuisson de la terre et l'exploitation des divers minéraux de fer. La présence de calcium dans le foyers et concrétions de la couche "D" du gisement Túnel I est un indicateur de la présence de mollusques calcinées alors que, dans les échantillons de Pincevent, ce calcium est seulement un indice de Calcite ; dans les échantillons de La Solana enfin, cette présence indique l'utilisation du carbonate de calcium dans la préparation du stuc avec lequel les Incas enduisaient les parois de leurs maisons.

Le fort pourcentage du silice dans les échantillons qui proviennent du foyer E (10) de Túnel I est un indice de la présence d’esquilles et

388 de « poussière de taille » alors que à Tomayoc il s’agit d’un produit naturel de la composition du sol très riche en quartz. Enfin les hauts pourcentages de sodium présents dans les échantillons provenant de La Solana et de Tomayoc peuvent être en relation avec une exploitation intentionnelle du sel par les groupes des pasteurs ayant occupé ces sites.

Comme on peut le voir, la recherche et l’interprétation, doivent être adaptées à chaque exemple archéologique et faire intervenir aussi la recherche macroscopique et le bon sens car, dans chaque cas, un même élément peu signifié une chose tout-à-fait différente.

La diffraction aux rayon "X" sert à la détermination des éléments minéraux qui composent les déchets de combustion et à différencier ainsi les cendres et les sols altérés par la chaleur. Cela a été le cas du foyer de Bahia Valentin (Diffractogramme 1) ou l’on pensait après la fouille qu'il s'agissait seulement d’argiles brulées : le diffractogramme a montré qu'il s'agissait en fait d'un mélangé du carbonate de calcium et silice (mollusques et sables). Cependant son application fondamentale est la détermination et l'étude des minéraux qui subissent des changements à des températures déterminées et déjà connues, par exemple certaines argiles, les oxydes de fer ou le carbonate de calcium (Cailleux et Henin, 1962; Bazile et al 1989, etc.). Le but de cette analyse est d’inférer les températures atteintes par les sols et les autres éléments en relation avec les foyers (roches, os etc).

Connaître la température atteinte par un foyer peut paraître une donnée banale si nous la considérons seulement dans le champ de la phytotechnologie, mais c’est une donnée absolument nécessaire pour appliquer les modèles numériques devant aboutir à connaître le temps minimal de fonctionnement des foyers archéologiques.

L'étude minéralogique Toujours pour déterminer la fonction des

foyers, des études minéralogiques traditionnelles sont également entreprises avec le support des analyses physico-chimiques afin de retrouver, par exemple, les techniques des fabrications des colorants.

Dans le gisement de Túnel I nous avons trouvés dans le couche "E" (6200 BP ± 100) (Orquera et Piana, 1986-87 et sous presse) une série de foyers rouges associés à la préparations des colorants. Des fragments d'aspect minéral y ayant été observés nous les avons étudié après avoir réalisé des limes minces. Leur observation à la loupe binoculaire (et au microscope pétrographique) a montré qu'il s'agissait de divers minéraux naturels de Fer, principalement Goethite (FeO OH), Hématite (αFe2 O3), Goethite et Jarosite (FeO OH + KFe3 (SO4) 2 (OH)6), Jarosite (KFe3 (SO4)2 (OH) 6). Les échantillons ont révélé des traces de travail de préparation ou d'extraction (grains minéraux difformes ou aplatis), la preuve d’un chauffage intentionnelle (oxydes de fer fondues et vitrifiées) et, dans presque tous les cas, en enrobage des substances organiques carbonisées ou calcinées. L'évidence archéologique montre donc une connaissance des divers types des minéraux dans leur état naturel ainsi que des techniques de préparation par chauffage destinés à l’obtention des colorants. Les donnes ethnographiques de la région parlent d'un chauffage de terre argileuse (Gusinde 1937) ou ferrugineuses (Hyades en Gusinde 1937), mais il ne signalent pas l'utilisation des véritables fragments de minéraux de fer. Par ailleurs, l'analyse par fluorescence aux rayons "X" indique, dans certains de ces échantillons (E12/13 Sup et E12/13 inf), la présence des certains éléments rares comme le Sr, W, Rb, Hg, et Sb : ces éléments associés aux minéraux de fer, nous permettront de chercher un jour la localisation des gites d'origine des ces morceaux d'oxyde de fer dans la région du Canal Beagle. Pour le moment nous attendons les analyses des matières organiques présentes dans cet ensemble de foyers destinés à la préparation des colorants, car il y a aussi grandes quantités d'os brules associés à ces morceaux minéraux.

LA DUREE MINIMALE DES FOYERS Le modèle numérique mathématique Nous ne présenterons ici qu’une synthèse du

travail effectué pour connaître la durée minimale des foyers archéologiques étudiées (pour une approximation plus détaillée voir, March et Ferreri , 1989 et March et Ferreri sous presse).

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Fig. n° 4 Analyse des différents matières des foyers

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Pour cette recherche nous avons développé, à partir de l'équation du chaleur de Fourier, un modèle numérique mathématique vérifié avec des réplications expérimentales qui permet de connaître la durée minimale du temps de fonctionnement à partir de la fouille des foyers. La donnée de basse est l'altération que produit chaque foyer dans le sol sous-jacent. A partir des donnés d’altérations observées le modèle nous indique quel est le temps minimal nécessaire pour que cette altération se produise. Il est absolument indispensable de connaître aussi les températures atteintes au cours du fonctionnement ainsi que les caractéristiques du milieu où s’est passé le phénomène d'altération. C’est pourquoi nous faisons des analyses expérimentales de la constitution et la transformation des sols à températures contrôlées en laboratoire ou en plain air.

Nous pouvons apprécier ici un essai d'étude au moyen de la diffraction de rayons "X" faite en laboratoire sur un sédiment provenant du gisement de La Solana. Dans le diffractogramme N° 2 on voit le sédiment dans son état naturel (avec les composants de ce sol : Quartz, Plagioclases, Albite, Mica, Kaolinite, Muscovite ou Illite et Sméctite). Dans le diffractogramme suivant (N°3) on observe les altérations produites à 400° C pendant une heure : les pics de Kaolinite et Smectite commencent à disparaitre du difractogramme. Dans le difractogramme N°4, on observe l' état du sédiment exposé à 600° C pendant une heure : les pics d'hématite apparaissent et les pics de Kaolinite et Smectite disparaissent, masques par les pics d'Illite ou Muscovite. Cette situation se continue à 800 ° C dans le dernier diffractogramme (N°5).

Les changements des éléments minéraux enregistrés dans chaque difractogramme vont nous permettre de déterminer les transformations des sols archéologiques et d’éviter les erreurs possibles à partir des seuls changements des couleurs (dans les amas de coquilles de la Terre du Feu les températures sont déterminées d'une façon mixte par la coloration jusque à 750° C et au delà au moyen de la diffraction).

A partir des données expérimentales, nous essayons de reconstituer l'histoire thermique de

chaque foyer, non seulement pour l'étude de les foyers en eux-mêmes, mais surtout pour approcher au mieux la durée approximative de chaque occupation préhistorique. Dans ce sens, le modèle donne une approximation de la durée en heures ou en jours en fonction des caractéristiques de chaque foyer ou de chaque demande de calcul. Le modèle permet de connaître la durée d'un foyer à partir d'une heure de fonctionnement et jusqu’a ce que la conductivité du milieu trouve son état stationnaire (dans les amas de coquilles qui caractérisent les gisements de la cote nord du canal Beagle l'état stationnaire est par exemple de 80 jours).

Jusqu’au présent nous avons travaillé sur la durée minimale des foyers du gisement Túnel I et Shamakush X allumés sur des amas de coquilles. Par exemple nous avons trouvée, par exemple, à Shamakush X un foyer à caractéristiques exceptionnelles qui présente une durée minimale de 50 jours (avec une température dans le foyer du 950°C)(March et Ferreri sous presse). En revanche, le temps de fonctionnement de la majorité des autres foyers peut être compte seulement en heures dont le nombre est actuellement en train d’être précisé.

CONCLUSION

Le but de ce travail a été de présenter d'une

façon très générale les méthodes physiques, chimiques et mathématiques appliquées à l'étude des foyers préhistoriques en Argentine, afin de connaître les règles de comportement humain liées à l'utilisation du feu. Nous avons essayé de montrer que, dans le cadre d'une recherche comme la notre, le travail doit être tout à fait interdisciplinaire et ne pas fait fonctionner par prestation des services ; les méthodes sont associées entre elles de façon à constituer un réseau interconnecté et le dialogue entre les spécialistes de chaque branche scientifique devient indispensable à chaque fois que les archéologues essaient de trouver des nouvelles réponses à ses problèmes de recherche.

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Fig. n° 5 Comparaison des différents diffractogrammes réalisés

392 Aussi nous devons signaler qui est

l'archéologue responsable afin de marquer la limite des interprétations des donnés et de réaliser la synthèse du travail effectué, de façon a renvoyer les résultats à leur endroit d’origine et d’éviter ainsi qu'ils soient perdus dans le domaine des sciences appliques

1Développé avec le soutien de la Université de Buenos Aires et du Conseil National de Recherches Scientifiques et Techniques CONICET, Association de Recherches Anthropologiques (AIA) et Commission National de Energie Atomique CNEA (Argentine) 2(1) Boursier Extérieur du CONICET et boursier du Ministère des affaires étrangers Français. Laboratoire d'ethnologie préhistorique UA 275 CNRS. 44 Rue de L'amiral Mouchez. 75013. Paris. France (2) Miembro de la carrera de tecnico CONICET- Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos en

Química Orgánica. CONICET. Pabellón 2. Ciudad Universitaria.1426. Buenos Aires. Argentina. (3) Membre du Carrier de Chercheur CONICET. Gerencia de Protección Radiológica y Seguridad. División Modelos Numéricos. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. del Libertador 8250. 1429. Buenos Aires. Argentina. (4) Gerencia de Química Inorgánica. Espectrometría de Emisión Atómica. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. del Libertador 8250. 1429. Buenos Aires. Argentina. (5) Miembro de la carrera de Investigador. CONICET. Departamento de Química Orgánica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos en Química Orgánica. CONICET. Pabellón 2. Ciudad Universitaria.1426. Buenos Aires. Argentina. (6) Gerencia de Ciclo de Combustible. Gerencia de Exploración. División estudios Especiales. Difracción de Rayos "X". Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. del Libertador 8250. 1429. Buenos Aires. Argentina. (7) Gerencia de Ciclo de Combustible. Gerencia de Exploración. División estudios Especiales. Estudio Mineralógico. Comisión Nacional de Energía Atómica. Av. del Libertador 8250. 1429. Buenos Aires. Argentina.

BIBLIOGRAPHIE