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La mine de Pampailly, XVe-XVIIIe siècles

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Paul Benoit

Chapitre 3. Fer, plomb et argent : les métallurgies de Pampailly

Texte intégral

1L’inventaire de la mine, dressé par le Procureur Dauvet en 1454, signale l’existence de trois forges, la Forge vieille, la Forge neuve à Cosne et la forge du martinet de Brussieu qui semble n’avoir été à cette époque qu’un local de rangement (fig. 7, pl. 1) (Dauvet, Mollat éd. 1953 pp. 251-275). La forge du Vernay apparaît plus tard dans les comptes, en 1456, selon Dauvet, la forge faisait partie intégrante de l’exploitation minière. Lorsque l’administration royale estima la mine de Pampailly, elle énuméra :

« les mines d’argent et de plomb de la montaigne de Pampilieu et les martinetz, maisons, molins, prez, granges, forges, vignes, boys et autres quelzconques apartenances » (Comptes, 1).

Les forges

2Le cas de Pampailly n’a rien d’exceptionnel. À Brandes-en-Oisans (Isère) et à Sainte-Croix-auxMines (Haut-Rhin), des forges furent fouillées, ainsi que sur le site de Celina, mine d’or de Bohême. Les prospections dans les Vosges et la Forêt noire ont signalé des vestiges (Benoit, Guillot et Ploquin 1995, Conin et alii 1995). Le règlement donné par Dauvet pour la bonne marche de la mine de Pampailly spécifie ainsi :

« Item pourvoira le mieux qu’il pourra aux forges des dictes mines de bons, souffisans et diligens mareschaulx » (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 348, Comptes, p. 16).

Les forges de cosne

  • 35 Le terme montagne est très souvent utilisé pour désigner la mine, influence probable du monde germa (...)

3Les bons, souffisans et diligens mareschaux réclamés par Dauvet sont des spécialistes. Les forgerons de la mine ne ferraient pas les chevaux (Comptes, p. 149), ils ne fabriquaient pas les serrures, ni même tous les clous indispensables à la vie de l’entreprise. Un fèvre du village voisin de Sain-Bel fournissait les objets de serrurerie et les clous (Comptes, p. 544, 560, etc.). Pourtant, la forge de Cosne possédait ses clouères, mais lorsque Jean le Maréchal apparaît dans les comptes pour avoir forgé des clous, il s’agissait de 1800 clous de montaigne, c’est-à-dire de mine35. Le règlement leur imposait de forger incessamment les chaynes, coignetz, marteaux et aultres ferremens desdictes mynes, en telle maniere que les ouvriers d’icelle mynes ne chomment (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 348, Comptes, p. 16). Faire et entretenir les outils, telle était bien la fonction essentielle des maréchaux des mines.

  • 36 Un contrat montre Jehan de Lorraine ou Jean le Maréchal, par ailleurs forgeron salarié de la mine, (...)

4Lorsque le roi afferma la mine, il dut fournir leurs outils à certains ouvriers qui travaillaient à la galerie du Vernay. Ne possédant plus de forge, il fit exécuter le travail par la forge de Cosne ; Pierre Granier en a conservé les comptes. Pour le percement de 21 toises de galerie, il fallut refaire 1 043 poinctes de coignetz et marteaux au prix d’un denier la pointe (Comptes, 181, 183, 186, 189). Travail en série, rapide, très spécialisé que le forgeron devait pouvoir mener avec d’autres tâches, comme la forge de chaînes36. Le maréchal de mine se distinguait du forgeron de village par une qualification qui apparaît plus nette encore dans les salaires. En règle générale, les maréchaux étaient affermés, c’est-à-dire engagés à temps moyennant un salaire. Comme les autres ouvriers de Pampailly, ils pouvaient être nourris et logés aux frais du roi, ou « vivre sur leur bourse ». Dans le premier cas, Jean le Maréchal et Antoine Nepveu touchaient des gages sur une base de 35 livres tournois par an qui, pour le dernier, montèrent à 50 livres tournois lorsqu’il fit ses dépenses sur sa bourse (Comptes, 396, 398, 399). Salaires de haut niveau, si on sait qu’un ouvrier de martel français, c’est-à-dire un mineur qualifié, vivant sur sa bourse, touchait en général de 30 à 31 livres tournois. Seuls quelques techniciens allemands de haut niveau gagnaient 50 livres et plus (Rendu 1983 a).

  • 37 Les revenus de Jean le Maréchal le mettent parmi les techniciens les mieux payés de la mine, au mêm (...)

5Malgré leurs salaires élevés, les forgerons ne pesaient pas trop sur les finances de l’entreprise : ils étaient peu nombreux. Au cours des treize mois de l’exercice 1455-56, deux hommes ont travaillé à peu près en permanence à la forge de Cosne, Jean le Maréchal, dit aussi le Lorrain ou de Lorraine, et Antoine Nepveu. Jean le Maréchal fut présent durant trois mois, dès le début de la gestion en régie, du 1er février au 1er mai 1455. Il est probable qu’il ne suffisait pas à la tâche puisqu’Antoine Nepveu effectuait des travaux à la journée : cinquante-cinq jours ouvrables lui furent payés, soit une présence effective sur la forge de plus de deux mois sur trois. Au 1er mai 1455, Nepveu devint le maréchal affermé de la mine, mais Jean le Maréchal n’abandonna pas la forge, et reçut un salaire pour cinquante-neuf journées de travail et, de plus, fournit à priffait la mine en clous de montaigne et en chaînes. Au total, l’administration lui paya une somme de 55 livres 17 sous tournois pour dix mois, nettement supérieure aux gages qu’il aurait pu espérer37.

  • 38 Le valet de maître Bertrand et le neveu de Nepveu n'avaient toujours pas été payés au moment de la (...)

6À côté de ces spécialistes, apparaissaient épisodiquement des aides beaucoup moins qualifiés ; l’un d’eux avait déjà servi comme manœuvre dans la mine, et fit aussi partie d’une équipe chargée de compter et de remiser le plomb stocké dans les martinets. Au total, 193 jours d’aides ont été payés en treize mois, plus d’une journée de travail sur deux. Le salaire des aides restait médiocre, 10 à 12 deniers tournois la journée, alors que Jean le Maréchal, après la fin de son contrat, a été embauché à 2 sous 6 deniers tournois la journée38.

7Si les manœuvres employés à la forge venaient des environs, les maréchaux appartenaient au monde des techniciens qui alors parcouraient l’Europe. Jean le Maréchal recevait dans les comptes le qualificatif d’allemand. Lorrain ou Allemand, il venait d’un pays de métallurgistes (Comptes, 933). Prix de la technicité requise, il avait fallu faire venir un spécialiste étranger pour le travail de la forge. Hautement qualifié, bien payé, il n’avait besoin que de peu de personnel autour de lui.

  • 39 Le total des frais de l'aménagement de la forge du Vernay en 1456 a coûté 34 1. 16 s. 3 d. mais cet (...)
  • 40 Dauvet a fait faire des inventaires à deux reprises, le premier du 7 au 9 décembre 1454, le second (...)

8Elément indispensable du complexe minier, que représentait la forge dans l’économie de l’entreprise ? Tout d’abord un capital, car des bâtiments étaient nécessaires qu’il fallait construire, entretenir. L’exemple du Vernay montre que la mise de fonds n’était pas considérable39. Au capital bâti s’ajoutait l’équipement. Le Journal de Dauvet fournit, à deux reprises, le même inventaire des deux forges. On le retrouve, similaire, au moment de l’affermage à Mermet des Fontaines40.

9La répartition du matériel montre une certaine division du travail à Cosne (tableau 2). La grosse enclume de la Forge vieille est estimée à douze livres, 49,3 % de la valeur du matériel inventorié, les ciseaux à tailler fer, correspondent, sans doute, à un premier travail de mise en forme d’objets métalliques d’une certaine taille dans la Forge neuve. S’y trouve aussi la meule qui, elle, n’intervenait qu’au moment des finitions. Les cinq clouères de la Forge neuve, la présence d’une seule petite enclume, d’une demi cornue, montrent des travaux d’un type différent : fabrication des clous utilisés quotidiennement, finitions. La complémentarité des deux ateliers fait penser qu’ils devaient se trouver à proximité l’un de l’autre. En fait, les deux forges n’étaient qu’un seul et même atelier en deux pièces, division née du besoin d’agrandir les locaux. L’ensemble de l’équipement représente un capital modeste, 27 livres 6 sous 8 deniers, même en considérant que l’évaluation a pu être sous-estimée et que le matériel était usagé.

Tableau 2. Forges de Cosne d’après l’inventaire de Dauvet 1454

Tableau 2. Forges de Cosne d’après l’inventaire de Dauvet 1454

Les valeurs sont exprimées en livres, sous et deniers tournois

  • 41 Antoine Nepveu, maréchal affermé, change de statut à partir du 1er mai 1455. Jusque-là, lui-même et (...)
  • 42 Dans l'incapacité où nous sommes de déterminer ce que représentent les mesures, charges de charbon (...)
  • 43 Les dépenses ne prennent pas en compte la valeur du cuir qui semble élevée. L'inventaire établi par (...)

10Les frais de fonctionnement, durant les treize mois de régie, portent sur des sommes beaucoup plus considérables (tableau 3). Les salaires, en additionnant les affermages, les journées et les travaux à priffait *, se montent à 283 livres 12 sous 8 deniers, qui atteignent la somme de 293 livres 12 sous 8 deniers en prenant en compte les frais du roi pour entretenir les maréchaux41. Second poste de dépenses, les achats de fer et d’acier, dont 103 livres 12 sous 6 deniers pour le fer et 14 livres 17 sous 1 denier pour l’acier. Le fer est encore un produit cher à Pampailly au milieu du XVe s. ; produit semi-ouvré, il est acheté par la mine de 3 à 4 deniers la livre. Ainsi le salaire quotidien d’un manœuvre équivaut au prix de 3 à 4 kg de fer (Comptes, 156). L’approvisionnement en charbon, charbon de terre ou de bois, représente une charge de 62 livres 10 sous42. Les seules dépenses d’entretien comptabilisées touchent aux soufflets : graissage du cuir et réparations, elles sont payées 8 livres 7 deniers43.

Tableau 3. Les dépenses de la forge en 1455

Tableau 3. Les dépenses de la forge en 1455

11Représentant un investissement limité en bâtiment et en équipement, la forge de la mine coûte d’abord par les salaires des techniciens qu’elle emploie. L’estimation du matériel, complet semble-t-il, des forges de Cosne, n’atteint pas la moitié des gages annuels d’un maréchal affermé. Coût de la spécialisation du travail, coût du métal aussi.

12Le fonctionnement de la forge entre pour 2,6 % dans les dépenses de l’entreprise. L’importance de la forge, l’intérêt qu’y porte Dauvet dans son règlement, ne vient donc pas des sommes qui lui sont directement consacrées, mais du fait qu’elle représente un élément indispensable du système que constitue une grande exploitation minière. Sans une forge, sans des forgerons productifs, le système fonctionne mal.

13La Forge neuve et la Forge vieille, en activité au temps de la direction de Pierre Granier, étaient toutes deux situées à proximité de la maison de Cosne, centre principal de l’exploitation, implantées près du porche le plus ancien. Là entraient et sortaient les mineurs, là leurs outils étaient entretenus.

La forge du vernay

  • 44 Autre despence faicte par ledit commis en ediffices faiz durant ladicte année, au devant de l'entré (...)

14La forge du Vernay échappe aux inventaires, mais le compte du 1er mars 1456 au 28 février 1457 retrace l’histoire de sa création (fig. 34 et pl. 1). La mine venait d’être affermée à Mermet de Fontaines, le roi gardait cependant à sa charge le Voyage du Vernay, en particulier des dépenses de fer, acier, forge, chandelles et tiraige de terre (Comptes, 1481). Aussi dut-il, pendant un temps, payer à Mermet de Fontaines la réparation des outils des ouvriers qui creusaient la galerie (Comptes, 1483, 1489). Tout poussait donc l’administration royale à construire une forge à l’entrée de la galerie du Vernay, pour des facilités techniques et l’espoir d’économies44.

34 - Localisation de la force du Vernay

34 - Localisation de la force du Vernay
  • 45 La dépense totale se monte à 34 1. 6 s. 3 d. dans laquelle il est impossible de faire le partage en (...)
  • 46 Item, pour faire faire a certains maçons les fourneaulx de ladicte forge […] ; 1505, Item, pour fai (...)

15Le bâtiment construit comprenait, outre la forge, un logement pour les ouvriers chargés d’avancer la galerie45. Un mineur, Grégoire Longre, a reçu un salaire de 7 livres 3 sous pour creuser, dans la colline, l’espace nécessaire au bâtiment (Comptes, 1495). En outre, il a fallu embaucher des charpentiers et des maçons dont le rôle s’est limité à des travaux spécialisés : la construction d’un poêle, d’un foyer pour la maison et de foyers pour la forge46. Le bois représente plus de 20 % de la dépense totale, au premier rang parmi les matériaux ; aucun achat de pierre n’apparaît dans les comptes.

  • 47 En raison des effondrements après chaque abandon des travaux, le porche a reculé. Il est impossible (...)

16Les vestiges de la forge du Vernay, retrouvés en fouille, la situent à proximité immédiate du porche. L’ensemble du bâtiment s’étend, à gauche en s’avançant vers la mine, entre 20 et 35 m de l’entrée actuelle47. La forge s’inscrit donc exactement sur le passage des mineurs. L’organisation de l’espace est remarquable. Distant d’environ une cinquantaine de mètres, le martinet du Vernay pouvait, lui aussi, bénéficier des travaux effectués à la forge.

17La fouille de la forge du Vernay a mis au jour un rez-de-chaussée, bâti en pierres. Il se compose de deux pièces ; un local, creusé dans la colline au niveau de l’étage, contient les vestiges d’un poêle (forge 3). Les pierres sont, sauf cas particuliers, des rhyolites de provenance locale, ce qui explique qu’elles n’apparaissent pas dans les comptes. Les murs qui restent en élévation montrent un appareil soigné de moellons de dimensions modestes liés à la terre. La maison possédait un étage, construit en pisé, chauffé par le poêle.

18De forme grossièrement rectangulaire, les pièces du rez-de-chaussée sont de superficie très inégale. La plus petite, au sud-ouest, s’appuie sur la colline, sur une largeur interne d’environ 4,4 m, pour une longueur de 5,8 m. La seconde pièce, appuyée elle aussi sur le rocher, est notablement plus large, 7 m, pour une longueur comparable à celle de la première pièce (fig. 35). Le dernier état d’occupation, au lendemain de l’abandon, permet de reconnaître la fonction de chacune de ces pièces. Dans la plus petite, au sol de couleur brune, peu de mobilier présent, si ce n’est quelques fragments de céramique ; la seule structure visible consistait dans les restes d’un foyer et de sa cheminée de briques et de tuileaux abattue sur le sol. Il s’agissait là de l’habitat destiné aux mineurs. À cette pauvreté en mobilier s’oppose la richesse des vestiges découverts dans la grande pièce (forge 2) (fig. 35). Le sol d’occupation, souvent noir et charbonneux, portait les traces du travail : essentiellement du mobilier métallique, du charbon de bois et du charbon de terre (encart : la houille à Pampailly au XVe s., p. 58).

35 - Plan de la forge au XVe siècle

35 - Plan de la forge au XVe siècle

19Le long du mur nord-est, la maçonnerie d’un foyer s’élevait à une quinzaine de centimètres au-dessus du niveau du sol. Peu rubéfiés, ces vestiges devaient correspondre à la base d’un appareil dont la partie sommitale a été arasée. À un peu moins d’un mètre du foyer, une dépression entourée de battitures oxydées, c’est-à-dire de petits éclats métalliques arrachés à l’objet forgé par le marteau de l’ouvrier, signale l’emplacement de l’enclume. Le long du mur soutenant le foyer, à environ un mètre, des empreintes de planches dans un sol charbonneux marquent la place de la structure en bois qui portait les soufflets. À l’opposé de la pièce, une planche perpendiculaire au mur du fond délimite la zone où les maréchaux entreposaient la ferraille de récupération.

20Sous ce sol, où des hommes travaillèrent et habitèrent entre 1456, date de la construction, et l’abandon à la fin du XVe s., la fouille a dégagé deux autres niveaux d’occupation. Au plus récent correspond un bâtiment en pierre de deux pièces, une forge et un habitat. C’est cette construction qui fut reprise et agrandie en 1456. Le foyer de forge, haut d’une vingtaine de centimètres seulement, s’appuyait sur la façade, à proximité se trouvait l’enclume (fig. 36). Cet atelier doit être attribué à Jacques Cœur. Le bâtiment de pierre remplaçait une forge antérieure, probablement en bois, composée d’une seule pièce. Son foyer a été détruit en grande partie lors des travaux ultérieurs. Selon toute vraisemblance, cette forge avait été installée à l’époque où Hugues Jossard entreprenait la galerie du Vernay.

36 - Foyer de forge de l’époque de Jacques Cœur

36 - Foyer de forge de l’époque de Jacques Cœur

Outils et travail de la forge

21Les trois niveaux d’occupation de la forge du Vernay ont livré un important mobilier métallique, provenant du travail, mais aussi du stockage de vieux fer. Les trois inventaires de la vieille forge de Cosne précisent de telles pratiques : 12 quintaux de ferremens vielz, tant de sercles de basnes que de barreaux, coigney vielz et autres choses (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 269).

  • 48 Ces études ont été réalisées au Laboratoire de Physico-Chimie des matériaux de l'Université de Tech (...)

22Des clous, des pointerolles, des fragments de chaînes, une houe brisée, autant d’objets qui éclairent l’histoire de la mine. Mais la morphologie ne permet de connaître que l’aspect extérieur de l’outil ; sa fabrication, comme son utilisation, apparaissent à travers l’étude analytique48.

La houille à Pampailly au XVe siècle
Les comptes de la mine signalent, pour l’année 1455, à côté des achats de bois et de charbon de bois, l’acquisition de « charbon de pierre » destiné aux forges. Confirmant ces textes, la fouille de la forge du Vernay a livré de la houille en quantité non négligeable. Cette utilisation marque la première étape d’une des caractéristiques intéressantes du site puisqu’au XVIIIe s., Pampailly a joué un rôle essentiel dans la mise au point de techniques de réduction du minerai grâce à la houille.
Dans la forge du Vernay, le niveau inférieur, c’est-à-dire celui qui correspond à l’exploitation de Hugues Jossard, très mal conservé, n’a pas fourni de charbon de terre significatif, en revanche les sols de l’époque où Jacques Cœur contrôlait l’entreprise contenaient de la houille. Ainsi, il est assuré que dès les années comprises entre 1444 et 1451, le charbon de terre servait aux forgerons de Pampailly. Mais ce sont les couches d’abandon de la forge, reconstruite et agrandie en 1456, qui a fonctionné au moins jusque dans les années 1470, que les quantités les plus abondantes de houille ont été découvertes, réparties dans tout le sol de l’atelier, mais plus particulièrement dans une zone qui correspondait à d’anciens tas de combustible minéral. Les restes d’un stockage de charbon de bois ont aussi été découverts.
Une première étude portant sur la houille de la forge du Vernay, réalisée par J.-F. Becq-Giraudon, ingénieur au BRGM, a mis en évidence la présence de deux types principaux de charbon. Un charbon de forge, ou houille maréchale, de faible teneur en soufre et dont les matières volatiles s’inscrivent dans une fourchette estimée de 22 % à 33 %, et un charbon mat, moins évolué, plus sulfureux contenant environ 37 % de matières volatiles. Il est de moins bonne qualité pour les travaux de forge.
Le premier type de charbon peut, par ses caractéristiques, provenir du gisement de Sainte-Foy-l’Argentière à environ 8 km de Pampailly, cette possibilité n’est pas une certitude tant ce type de charbon est répandu. En revanche, le charbon mat du second type est incompatible avec la production de Sainte-Foy-l’Argentière, on trouve de la houille comparable dans les gisements du Beaujolais, en particulier à Aumance et à Lucenay, mais aussi de Saint-Etienne. Quoi qu’il en soit, le charbon de Pampailly devait provenir de mines de houille dont la distance ne dépassait pas quelques dizaines de kilomètres. Les données analytiques confirment donc celles des textes et de la fouille.
La houille achetée à Pampailly possédait les qualités qui convenaient à un travail de forge. Les « maréchaux » l’utilisaient pour alimenter le foyer où ils chauffaient le fer et l’acier afin de les mettre en forme ou de les souder. Le charbon de bois, de moins bonne tenue mécanique, mais contenant beaucoup moins d’impuretés et surtout pas de soufre, était réservé à la cémentation, c’est-à-dire à l’adjonction de carbone au fer pour le transformer en acier.
Ainsi, au dernier siècle du Moyen Âge, la houille était régulièrement utilisée à la forge de Pampailly. La proximité de gisements de houille anciennement exploités, au moins à Saint-Etienne où des documents écrits attestent l’extraction de la houille au XIIIe s., le coût du produit a conduit à utiliser un combustible encore peu exploité, mais d’excellente qualité pour certains types de travaux alors que la demande en charbon de bois était considérable pour la transformation des minerais.

23L’étude de ce mobilier a été centrée sur l’outil le plus utilisé par le mineur, la pointerolle ou coignet (Guillot et alii 1986 et 1987, Guillot, Conin et Fluzin 1991, Benoit, Guillot et Ploquin 1995, Guillot et alii 1995). Les trois inventaires de la mine de Pampailly font mention de :

« cinquante marteaux estans en la dicte montagne ; 80 douzaines de coignetz, tant bons que mauvaiz ; 6 picques et 16 fessouers estans en la dicte montaigne » (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 301).

24Ces 80 douzaines de coignetz ou 960 pointerolles sont utilisées par environ 50 ouvriers de martel, autant que de marteaux, soit en moyenne un peu plus de 19 outils par mineur. Le règlement de la mine de Pampailly stipulait que chaque ouvrier de martel devait apporter avec lui douze pointerolles sur le chantier

« en telle maniere que par faulte desdits martel et coignetz, il n’ait cause de chommer ne perdre temps […] » (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 348, Comptes, p. 16) (fig. 37).

  • 49 D'après les inventaires, une pointerolle est estimée à 7 d. ob. t., un marteau à 3 s. 9 d. t., soit (...)

25Sur les 19 pointerolles théoriquement à la disposition de chaque mineur, 7 restaient donc en moyenne dans la forge afin d’y subir les réparations nécessaires. Le coût de l’outillage de base d’un mineur, estimé à partir des premiers inventaires, à savoir un marteau et douze pointerolles, s’élevait à 11 sous 3 deniers tournois, soit plus du cinquième d’un mois de salaire d’un ouvrier de martel français, estimation basse car les valeurs données par les inventaires semblent particulièrement faibles49. Le prix de l’objet explique sans doute qu’il ait été rarement abandonné, à la différence de ce qui s’est produit à des époques plus tardives.

37 - Pointerolles usagées retrouvées sur le site de Pampailly

37 - Pointerolles usagées retrouvées sur le site de Pampailly

26Outil du mineur par excellence, emblème du métier, la pointerolle constitue donc un terrain d’étude de choix des outils des mines polymétalliques, aussi bien dans le temps, elles sont encore utilisées au XVIIe s., que dans l’espace, on les retrouve dans toutes les mines européennes. Les recherches menées à Pampailly, les premières sur le sujet mais aussi celles qui portent sur le site le plus ancien, ont ouvert la voie à des travaux qui éclairent à la fois les techniques minières, le travail de la forge et la production de fer.

  • 50 Sur 37 pointerolles provenant de la mine inférieure à la Fontaine des Chouettes, les dimensions ext (...)

27Parmi les douze pointerolles mises au jour au Vernay, dix proviennent de la fouille de la forge. La fouille du porche du Vernay en a livré une autre, enfin un seul outil à été découvert dans la galerie du Vernay. Toutes ces pointerolles présentent de grandes similitudes et s’inscrivent dans une même typologie, à l’exception de la plus grande dont les angles sont abattus. Elles ont des dimensions voisines, comprises entre 8 et 12 cm de longueur, légèrement plus courtes que celles des exploitations vosgiennes du XVIe s.50. L’œil, trou pour loger le manche, est toujours situé après la première moitié de l’outil, en partant de la pointe, et avant le dernier tiers, alors que dans les outils vosgiens l’œil pouvait être très proche de la surface de frappe.

28Afin de mieux comprendre le travail spécialisé des forgerons du Vernay, il était nécessaire de poursuivre l’investigation à plus fine échelle et d’entreprendre des examens analytiques et structuraux. L’étude a porté sur quatre pointerolles ; trois ont été découvertes dans la forge, deux proviennent de la phase d’occupation la plus récente (V.84.2. et V.85.1.), une de la phase intermédiaire (V.85.3.) ; la dernière a été retrouvée sous la voie de roulage du XVIIIe s. (V.83.1.). La stratigraphie ne permet pas de la dater. L’étude analytique de ces quatre outils a pour objet la comparaison de leur mise en forme et de la composition du métal.

29Les pointerolles de Pampailly sont des outils relativement massifs. Ils comportent suffisamment de métal non oxydé pour permettre une étude métallurgique significative. L’observation du métal à cœur est nécessaire. Une fois l’objet scié dans sa longueur, il est poli et attaqué à l’aide d’un réactif approprié pour révéler la structure du métal. Cette structure étant conditionnée par son histoire thermomécanique et thermochimique, il est possible, à partir d’études structurales, de déterminer en partie les processus mis en jeu lors de l’élaboration et de l’utilisation de l’objet. Les observations réalisées sont d’abord macrographiques, en lumière rasante, afin de révéler la texture du métal. Ainsi apparaît, de façon globale, la mise en forme de l’objet, signalant, en particulier, des alignements d’impuretés et des soudures. Par ailleurs, les examens micrographiques précisent les structures les plus caractéristiques, rendant possibles les corrélations avec les traitements thermomécaniques inhérents à l’élaboration et à l’utilisation de ces outils.

  • 51 Les analyses élémentaires effectuées sur le métal n'ont donné que des résultats fragmentaires. L'ut (...)

30De plus, quelques analyses élémentaires effectuées dans des conditions difficiles ont donné des résultats fragmentaires, mais assez précis pour aboutir à des conclusions partielles. Les quatre pointerolles présentent en effet des teneurs en manganèse, nickel et cuivre, supérieures à et nettement distinctes de celles de fleurets, outils d’abattage à la poudre, datés du XVIIIe s. Ces pointerolles constituent donc un lot où la composition du métal est relativement homogène (Guillot 1985). La pointerolle découverte sous la voie de roulage peut être rattachée aux outils du XVe s. L’homogénéité du métal forgé à Pampailly fait penser que le fer, acheté essentiellement à des marchands de Lyon, les frères Villars, provenait d’une même source (Comptes, 156, 158, 161, 1070). Cette hypothèse ne pourra se vérifier que par la multiplication des analyses51.

  • 52 Cours de technologie d'atelier, vol. V : La forge, Paris, 1934.

Les études métallographiques ont donné des résultats plus probants. L’examen de la pointerolle V.85.3 peut être pris comme exemple (fig. 38). L’outil présente au niveau de la pointe une zone elliptique, plus sombre, intéressant environ le tiers de la longueur totale. La différence de contraste est due à l’action sélective du réactif d’attaque en fonction principalement de la teneur en carbone de l’acier. Ce fragment de métal, l’insert, est constituée d’un acier de composition eutectoïde (0,8 % de carbone), inséré dans une matrice en acier de teneur en carbone variable. La matrice, loin d’être homogène, est constituée schématiquement de quatre zones distinctes : trois sont ferritiques, tandis que la dernière est en acier doux. On observe, au niveau de la tête, une fissure ramifiée située à l’intersection de trois zones. Elle correspond à la rupture des soudures de forge. Il apparaît ainsi que la matrice est constituée d’un agrégat de feuilles métalliques, résultant probablement de la récupération d’anciens outils corroyés en un trousseau, c’est-à-dire une pièce métallique que le forgeron pourra par la suite mettre en forme. L’application de cette technique du corroyage, ainsi que l’ajout de l’insert en acier, nécessitent d’effectuer à la fois des soudures fer/fer et des soudures fer/acier. La température requise pour les réaliser est celle du « blanc soudant », ce qui correspond à une température de 1 200° C à 1 400° C pour le fer et de 830° C à 1 000° C pour l’acier. La soudure fer/acier est donc la plus difficile à réaliser, car il faut que les deux métaux soient portés en même temps à leur palier de soudabilité, ce qui exige un gros écart de température pour éviter que l’acier ne «brûle »52. De plus, la formation d’oxyde sur les surfaces à souder empêche le contact intermétallique. C’est pourquoi il est nécessaire, pendant la chauffe, de parsemer de sable les surfaces à réunir, de façon à faciliter l’éclatement de la couche d’oxyde. Le sable forme alors, avec l’oxyde de fer, un silicate fluide à haute température (fayalite : 2 FeO SiO2), qu’il faut évacuer par martelage sous forme de scories, mais qui constitue souvent, comme dans le cas présent, des alignements d’inclusions au niveau des soudures. Dans l’ensemble, ces soudures sont de bonne qualité, seules celles de la tête ont présenté une certaine faiblesse sous les sollicitations violentes de l’utilisateur. À l’inverse, la soudure de l’insert est parfaitement réalisée, ce qui dénote la maîtrise technique de ces forgerons des mines.

38 - Pointerolle V. 85. 3.

38 - Pointerolle V. 85. 3.

La pointerolle a été sciée en deux avant d’être soumise à un traitement métallographique qui met en évidence un corps formé de fers de récupération soudés ensemble, les soudures sont médiocres et ont laissé la corrosion se développer sur la tête de l’outil

  • 53 Les essais de microdureté ont été effectués sous une charge de 300 g. Le résultat correspond à la m (...)

L’ensemble des microstructures observées en pointe de l’outil, et particulièrement au niveau de l’insert où apparaît une structure bainito-martensitique de micro dureté élevée53 (Hv =630), montre l’emploi de la trempe afin d’obtenir un métal aux propriétés mécaniques correspondant aux besoins, en particulier une grande dureté pour percer la roche très résistante de la galerie du Vernay. En fait, seule la première moitié de la pointe devait être trempée à l’eau, puisqu’au cœur de l’insert la structure aciculaire laisse place à une perlite nodulaire (Hv =400), dans un environnement bainito-martensitique, la vitesse de refroidissement étant alors inférieure à la vitesse limite de trempe. La partie terminale de l’insert est, quant à elle, entièrement constituée de perlite nodulaire.

  • 54 La caractérisation et la formation des macles mécaniques dans le fer ont été étudiées en microscopi (...)

Les grains de ferrite de cet outil, de taille relativement élevée, ne révèlent jamais de structure maclée comme on le rencontre souvent lors de l’étude d’objets anciens (Fluzin et alii 1983). L’hypothèse la plus vraisemblable quant à la formation des macles mécaniques est celle d’une forte vitesse de déformation à température ambiante. De telles structures ne s’observent donc qu’après une utilisation intensive de l’outil54. La surface de frappe ne porte pas de trace consécutive aux chocs violents du marteau sur la tête de la pointerolle. L’absence de macles et d’écrouissage fait penser que cet outil était brut de forgeage ou de reforgeage lors de son abandon. En effet, tout passage à la forge, donc tout chauffage à une température supérieure à 920° C, réinitialise la structure et annihile les déformations antérieures. Cette constatation est renforcée par le fait que l’outil, retrouvé dans le foyer de la phase intermédiaire d’occupation, ne présente aucune trace d’usure de la pointe, ni d’écrasement de la tête.

L’examen de la demi-section de l’autre pointerolle (V.84.2.) montre, en plus de l’identité de typologie, une identité de mise en forme (fig. 39). La matrice est globalement ferritique et la pointe est aciérée, là encore, à l’aide d’un insert de teneur en carbone plus élevée. Les mêmes structures de trempe se retrouvent au niveau de la pointe. On observe cependant, au cœur de l’insert, une grande fissure longitudinale, l’extrême pointe étant elle aussi décorée de fines fissures. Ces défauts consécutifs à un acier trop dur, trempe à l’eau sans revenu d’adoucissement, sont apparus lors de l’utilisation de l’outil. Après une phase d’amorçage puis de propagation lente, la rupture peut devenir brutale et l’outil inutilisable. Cette pointerolle, contrairement à la précédente, avait besoin d’être reforgée, la pointe est en effet très émoussée et la surface de frappe est fortement écrouie.

39 - Pointerolle V. 84.2.

39 - Pointerolle V. 84.2.

31Ces observations, comme celles effectuées sur les autres pointerolles du Vernay, montrent une unité d’élaboration primaire, correspondant à la mise en place au sein d’une matrice globalement ferritique, d’un insert en acier par une soudure en »gueule de loup« . Les documents écrits fournissent, à ce sujet, une indication supplémentaire. Ils font entre autres mention de l’achat de

« 71 livres de fer carré […] pour faire les restes desdits coignetz et marteaulx et de 12 quarreaux d’acier plat […] pour faire les poinctes desdits marteaulx et coignetz » (Comptes, 1487, 1488).

  • 55 40 coignetz de fer neufz pour la montaigne, 2 l. 10 s. soit 15 d. le coignet (Dauvet, Mollat éd. 19 (...)

32Sans être d’une technologie difficile, la fabrication d’un tel outil requiert une certaine habileté et une grande spécificité. C’est pourquoi le roi fait appel à des forgerons hautement qualifiés. L’archéologie vient au secours des textes pour estimer le prix de cette qualification. Les pointerolles retrouvées à Pampailly ont une masse comprise entre 200 et 350 g. En incluant la perte au feu dûe au forgeage, le maréchal doit utiliser environ une livre de métal, dont 10 % d’acier, pour réaliser un coignet neuf. Si le prix de la livre de fer est bien connu d’après les comptes, entre 3 deniers et 3 deniers 3 pictes (Comptes, 156, 158, 159, 1482, 1487), celui de l’acier ne peut être cerné avec précision. On peut néanmoins estimer le coût de la matière première entre 3 et 5 deniers, soit environ le tiers du prix du coignet neuf mentionné dans l’inventaire de la Forge neuve de Cosne du 3 mars 145555. La plus-value apportée par le travail du spécialiste est donc à peu près égale au double du prix du métal.

33Outre la fragilité de la pointe due à la trempe sans revenu, une grosseur de grain élevée incompatible avec une bonne tenue mécanique et des soudures de qualité très variable entraînent l’utilisation d’outils aux caractéristiques mécaniques inégales. D’une résistance suffisante pour attaquer les roches dures, ces objets s’usaient ou se rompaient d’autant plus rapidement que leur emploi était intensif. Le nombre de pointerolles emportées sous terre par chaque mineur en est la preuve. Le forgeron, en plus de l’élaboration des outils, devait donc les entretenir chaque jour, reforger pointes et têtes. Les techniques employées variaient avec la réparation à entreprendre et les habitudes du maréchal. Sur la pointerolle V.84.2, en pointe de l’insert, deux fissures délimitent une plage de structure particulière. La structure et la microdureté élevée indiquent qu’il s’agit de martensite, caractéristique d’une trempe à l’eau. Le forgeron a rechargé la pointe brisée avec un fragment d’acier, médiocrement soudé, avant de tremper l’extrémité de l’outil. Sur un autre outil, la pointerolle V.83.1., la zone martensitique est très réduite, elle est entourée de bainite ; sur un outil usé, le maréchal a cémenté la pointe au lieu de la recharger.

34À travers les données du laboratoire, des textes et du terrain, la forge du Vernay apparaît, avec ses hommes et leurs savoirs, dans une organisation de l’espace, dans un complexe économique et technique. Les lieux, la chronologie, les matériaux, permettent d’affirmer que le travail de la forge était le même à l’époque de Jacques Cœur, à celle de la régie royale et à celle des héritiers de l’Argentier. Une vision précise des techniques d’élaboration des outils, de leur entretien, de leurs réparations est maintenant possible. Les textes fournissent les données chiffrées indispensables, montrant le travail permanent du forgeron, les prix et les salaires, et ainsi une estimation des coûts. L’analyse paléométallurgique donne la composition des métaux, leurs modifications thermodynamiques, en bref, toutes les techniques de mise en œuvre. La pointerolle, outil fondamental des mineurs, répandu dans l’Europe entière, apparaît de conception élaborée, puisque l’outil se compose à la fois de fer et d’acier, selon une technique déjà appliquée à bien des armes ou des outils au Moyen Âge. Mais il ne s’agit pas ici d’armes de luxe ou même de couteaux, dont l’usage est prévu pour durer longtemps, mais d’outils destinés à s’user vite, d’outils qu’il était nécessaire d’entretenir quotidiennement. Conception intelligente de l’outil, mais réalisation délicate ; il fallait savoir souder le fer et l’acier, cémenter, tremper, meuler, en un mot dominer toutes les techniques de la forge.

Le traitement des minerais argentifères

35Produire de l’argent, telle était la raison d’être de la mine de Pampailly, la raison de l’intérêt qu’y portaient Jacques Cœur, puis le roi. Le traitement du minerai, sa transformation en métal, occupent ainsi une place aussi importante dans l’histoire du site que l’extraction, comme le confirme le règlement donné par Jean Dauvet qui précise, dans son article 15 :

« Item, visitera, ledit gouverneur, souvent au moins deux ou trois fois la semaine les martinetz desdictes mynes d’argent tant de Cosne, du Vernail que de Brucieu, et verra comment les maistres fondeurs et affineurs besongent tant aux recuiz de la myne qu’à tirer et laver les regretz et fondre et affiner […] » (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 349).

36Ces travaux se divisaient, comme auparavant et encore de nos jours, en deux séries d’opérations. Les premières se situent avant la fusion et relèvent de l’enrichissement du minerai ou, pour reprendre un vocabulaire très actuel, de la minéralurgie. Les secondes concernent la production du métal dans le four de fusion et son affinage, elles appartiennent à la métallurgie.

37Malgré leur importance primordiale, la minéralurgie et la métallurgie de Pampailly restent encore moins bien connues que l’extraction minière. Une première raison tient à l’organisation du travail : alors que le pouvoir royal exploitait la mine en régie directe, il donnait à ferme le travail du minerai. Si les quantités produites sont connues, comme le nom des maîtres fondeurs, le nombre, les emplois et la qualification du personnel qui travaillait sous leurs ordres demeurent inconnus. Les techniques de traitement du minerai apparaissent partiellement à travers les documents laissés par l’administration royale de 1454 à 1457. Ces textes sont d’une interprétation souvent difficile. Les métallurgistes utilisaient un vocabulaire spécifique pour décrire les installations et les produits. Ce vocabulaire, très éloigné du nôtre, est parfois encore incompréhensible. Cependant, à partir des inventaires du minerai en cours de traitement, des inventaires de biens meubles des martinets et de leurs annexes, ainsi que des comptes de réparations de ces installations, une description de la minéralurgie et de la métallurgie à Pampailly devenait possible. Malgré ses imprécisions, elle apparaissait d’autant plus souhaitable qu’aucun autre site médiéval ne permet d’aller aussi loin dans la connaissance des techniques de traitement du minerai.

38Ces sources écrites, malgré leurs lacunes, ont longtemps été le seul moyen d’approcher le traitement du minerai à Pampailly. La découverte d’un bief médiéval conduisant l’eau, en rive droite, sur le site du Vernay, a fourni une première indication. La fouille de l’été 1995 a permis de découvrir un atelier métallurgique important sur la rive gauche. Trop récents pour être assimilés et correctement interprétés, les résultats archéologiques de ces dernières années doivent être pris en compte. Ils modifient considérablement le point de vue limité tiré de l’interprétation des textes.

Les martinets

39Au milieu du XVe s., trois martinets* appartenaient alors à la mine : le martinet de Cosne, situé sur la rive gauche du ruisseau, face au porche de Cosne, la plus ancienne et la plus occidentale des entrées de la mine ; le martinet de Brussieu, situé à l’ouest du martinet de Cosne, probablement à proximité de l’actuel moulin de Charfetain, et le martinet du Vernay, seul a avoir été partiellement fouillé (pl. 1).

  • 56 Les chiffres de production d'argent au cours de la période qui va du 1er mars 1457 au 31 octobre 14 (...)

40En 1455, au moment où l’activité reprend à Pampailly, le martinet de Cosne, proche du siège de l’entreprise, n’était pas le plus actif. En 1455, sa production d’argent, 251 marcs, aussi bien que les stocks présents sur le site au moment de l’inventaire de Dauvet, le mettaient, sensiblement au niveau du Vernay, martinet plus récent, qui donna 214 marcs d’argent la même année. Le plus gros centre producteur, avec 393 marcs d’argent, se trouvait à Brussieu, c’est-à-dire, si l’hypothèse de localisation présentée est exacte, en un lieu où l’énergie abondait. Les données de 1457 confirment cette suprématie et font du Vernay encore le plus petit producteur56. Le martinet de Brussieu possédait une installation très complète avec en particulier une plomberie. Une forge, d’habitude placée à l’entrée de la mine pour l’entretien des outils, y fut même, un temps, en fonctionnement (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 261). Malheureusement rien n’a été découvert, à ce jour, de ce martinet.

41Du martinet de Cosne, certains vestiges sont perceptibles au sol, en particulier la marque d’une arrivée d’eau sur la rive gauche du Cosne (commune de Brullioles). La maison de Cosne, centre administratif de l’exploitation et habitat principal des mineurs peut être, avec beaucoup de vraisemblance assimilée à une grosse maison dotée d’une chapelle au nom de saint Nicolas, saint patron des mineurs au XVe s. Malheureusement, l’accès de ces terrains nous a été jusqu’à ce jour refusé même pour y effectuer une prospection électrique. Les prospections faites en rive droite n’ont livré que des vestiges médiocres. Comme l’affirmait le texte de Dauvet, la maison de Cosne se situe face à la mine, c’est-à-dire sur l’autre versant du ruisseau. Le martinet de Cosne se situerait entre la maison et le Cosne.

42Le besoin en énergie hydraulique pour laver, broyer, fondre et affiner le minerai a fixé l’activité des martinets en bordure du Cosne. À côté des appareils utilisant la force de l’eau, se trouvaient aussi les muretz* et les plomberies, installées là où le métal sortait des fours, c’est-à-dire à proximité du ruisseau.

43La découverte d’un système d’adduction médiéval laissait entendre que des ateliers métallurgiques se trouvaient sur la rive droite du Cosne, fait qui confortait les données du Journal de Dauvet et plaçait le martinet du Vernay sur la même rive que la mine. À ce jour, ces installations de rive droite n’ont pas été découvertes. L’importance considérable du colluvionnement a empêché d’y accéder facilement, mais l’opération est maintenant prévue.En revanche d’importants vestiges ont été mis au jour au Vernay, sur la rive gauche, montrant l’ampleur des installations métallurgiques dans la seconde moitié du XVe s. (pl. 1).

L’énergie : les biefs

À Charfetain

44Sur la rive droite du Cosne, les mineurs disposaient d’une énergie hydraulique abondante fournie par un bief dérivé du ruisseau. Un sondage effectué sur le bief, béal* selon la terminologie locale, du XVIIIe s. a révélé l’existence d’une canalisation antérieure, recouverte par les colluvions dans lesquelles le bief du XVIIIe s. avait été creusé (fig. 40 et 41, pl. 1). La stratigraphie, l’aspect des colluvions provenant de versants non défrichés, tout laisse entendre que ce bief est l’œuvre des exploitants du Moyen Âge. Il prend son départ à 80 m en aval à l’emplacement où le moulin de Charfetain rejetait dans le ruisseau, l’eau qui l’avait mis en mouvement.

40 - Barrages et prises d’eau sur le Cosne à Charfetain

40 - Barrages et prises d’eau sur le Cosne à Charfetain

41 - Coupe effectuée sur le bief. Le bief supérieur, du XVIIIe s., est creusé dans les colluvions qui recouvrent le bief inférieur qui est médiéval

41 - Coupe effectuée sur le bief. Le bief supérieur, du XVIIIe s., est creusé dans les colluvions qui recouvrent le bief inférieur qui est médiéval

1 : humus
2 : colluvionnement récent
3 : colluvionnement ancien
4 : colluvionnement lavé signalant le passage d’un bief
5 : roche

45Les racines d’un arbre imposant ont détruit la prise d’eau sur le Cosne, mais les vestiges du barrage sont encore visibles sur la rive gauche du ruisseau. La digue du XVe s. est établie sur une barre rocheuse ; de gros blocs demeurent encore en place, même si la partie centrale a été emportée par les eaux. La construction d’un tel ouvrage s’avère très simple : sur un affleurement rocheux qui crée déjà une dénivellation, il suffit de placer des rochers d’une masse telle qu’elle résiste au flot, de placer des pierres de moindre dimension dans les espaces vides, peut être de combler le tout avec de la terre. Facile à mettre en place, ces barrages ne demandaient qu’un entretien limité ; il fallait cependant réparer les dégâts produits par des crues. Les techniques n’ont guère évolué au cours des siècles, puisque le bief qui conduisait au moulin de Charfetain, encore en service au début du XXe s., a été construit sur ce modèle (fig. 42). L’importance du bief était telle que l’eau coulant en été dans le Cosne à notre époque n’aurait pas suffi à le remplir.

42 - Vallée du Cosne, barrage du XVe s. qui dérive les eaux vers le bief de la rive droite

42 - Vallée du Cosne, barrage du XVe s. qui dérive les eaux vers le bief de la rive droite

La partie centrale du barrage a été emportée

De Charfetain au Vernay

46À partir de ces données, ce bief, ou béal 2, le bief du XVIIIe s. découvert le premier portant le numéro 1, a fait l’objet de recherches particulièrement poussées au cours de la campagne de 1994. À Charfetain, sa trace apparaît très nettement dans les sondages. Bien que le bief médiéval débute nettement en amont du béal du XVIIIe s., puisque les deux digues qui permettent les dérivations sont distantes de 40 m, la topographie contraint rapidement les deux canalisations à suivre un même chemin entre les rochers en place. Le contact s’effectue à quelques mètres de la prise d’eau du XVe s. (fig. 43). En effet, le muraillement établi entre la dérivation et le ruisseau par les Intéressés au XVIIIe s. repose en partie sur le béal médiéval. À ses débuts, le bief du XVIIIe s. recouvre presque exactement l’installation médiévale, ce qui correspond parfaitement aux termes de l’acte de vente aux Intéressés qui fait allusion à un béal qui existoit ci devant. Le béal médiéval se caractérise par une largeur particulièrement importante et sa profondeur peut être estimée, par lecture sur la coupe, à 0,66 m sous le béal du XVIIIe s., lui-même très bien marqué.

43 - Vestiges du barrage du XVe siècle

43 - Vestiges du barrage du XVe siècle
chenauxfig. 44

44 - Passage du bief au-dessus de la forge

44 - Passage du bief au-dessus de la forge

Au Vernay

47Le bief se termine à environ 25 m de la fosse du bocard du Vernay. Il est plausible de penser qu’à l’aplomb de la fin du béal se trouvent les installations métallurgiques utilisant la force hydraulique, c’est-à-dire les fours de fusion et d’affinage connus par les textes.

48L’énergie est en effet abondante, la chute d’eau dépasse à coup sûr 10 m. Elle est peut-être inférieure à la hauteur de chute du XVIIIe s. mais en tout cas plus que suffisante pour actionner des roues. On sait cependant qu’une hauteur de chute aussi importante n’est pas directement utilisable et qu’il a été nécessaire de réaliser un système de contrôle au XVIIIe s. qui conduisait à une perte considérable de l’énergie potentielle.

49Si la hauteur de chute demeure inconnue, la section utile du béal a pu être mesurée dans les sondages qui dominent la mine. L’étude stratigraphique détaillée a mis en évidence des effondrements de berges et des coulées de colluvions qui permettent de retrouver les dimensions initiales du béal, alors qu’actuellement son versant amont a été largement emporté par l’érosion. Il devrait être possible, en connaissant les dimensions du béal et sa pente, d’évaluer un débit moyen à condition de fournir une estimation convenable du coefficient de rugosité des parois et du fond du canal.

  • 57 Le parcours du bief n'est pas totalement connu ; la distance est estimée en fonction des points ext (...)

50Ainsi une dérivation apportait l’eau nécessaire à la mise en marche des soufflets et aux différents traitements du minerai. Elle provenait d’une canalisation dont la longueur avoisine 600 m57. Son tracé était en partie imposé par la présence de la mine que le bief devait surmonter, créant ainsi une dénivellation notable.

51Découvert en 1995, un bief d’un type comparable, mais encore insuffisamment étudié, apportait l’eau aux installations métallurgiques de la rive gauche.

La minéralurgie

  • 58 Au martinet de Cosne [...] deux marteaux de fer appelés cacheurs, pour cachier mine, 2 s. 6 d.,. Au (...)
  • 59 Au martinet de Cosne [...] ung crible de fer à passer mine, 5 s. t. (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 267 (...)
  • 60 Des muretz es lesquelz l'en cuist la mine existaient au martinet de Brussieu (Id. p. 261).
  • 61 La galène PbS se transforme en monoxyde de plomb PbO, selon la réaction suivante : PbS + O2 → PbO+S (...)
  • 62 Les recuits de mine crue, laissés aux muretz du martinet de Cosne, n'ont subi qu'un seul feu (Id. p (...)

52Rien n’est dit dans les textes du premier tri qui pouvait être effectué dans la mine ou sur le carreau*, mais la présence de marteaux à cachier mine ou cachouer prouve que le scheidage* était régulièrement pratiqué58. Le minerai cassé était criblé et il est très probable que le passage au crible ait été effectué dans un bac rempli d’eau, s’accompagnant ainsi d’un premier lavage ou débourbage59. Après ces premières opérations, ou parfois avant selon la nature des minéraux extraits, le minerai était grillé dans des muretz, terme explicite qui fait penser à des constructions de faible hauteur comparables aux stalles de grillage qu’Agricola présente à plusieurs reprises (fig. 45)60. Les minerais de Pampailly sont des minerais complexes ; il existe une zone de cémentation* qui a donné des carbonates ou des oxydes, mais l’essentiel provient de sulfures : galène, en premier, parfois chalcopyrite* et cuivres gris, qui composent le filon. Un grillage* dans un foyer largement ouvert à l’air, en milieu oxydant, s’avérait donc indispensable pour transformer les sulfures en oxydes avant la réduction*61. L’opération, qui se faisait probablement au bois, durait longtemps et s’effectuait en plusieurs étapes62. Le grillage possédait aussi un effet mécanique : sous l’action de la chaleur, la gangue se fissurait, explosait parfois, facilitant les opérations ultérieures.

45 - Stalles de grillage représentées dans le De re metallica d’Agricola (1556)

45 - Stalles de grillage représentées dans le De re metallica d’Agricola (1556)

Leur forme permet d’évoquer les muretz de grillage cités dans le Journal de Dauvet

Bibliothèque de l’École des Mines de Paris

  • 63 Une meule de grandes dimensions a été retrouvée dans le Cosne, face au moulin de Charfetain. Elle p (...)
  • 64 Sur ce sujet consulter : Benoit (P.), Bailly-Maître (M.-Ch.), Dubois (CL), Serres (G.), Meules rota (...)
  • 65 Des moulins à minerai existaient au XIIIe s. à Orzals, des meules médiévales ont été découvertes à (...)

53Le grillage ne nécessitait que des installations peu coûteuses et faciles à bâtir. Les autres traitements exigeaient des équipements plus complexes. L’eau jouait un rôle essentiel dans le fonctionnement de la plupart de ces installations. Des moulins, pour broyer le minerai et sa gangue, équipaient les martinets de Cosne, de Brussieu et du Vernay (fig. 46)63. Les meules usagées, réutilisées dans la construction du bâtiment qui contenait la forge du Vernay, construit en 1456, étaient de dimensions nettement inférieures à celles des moulins à blé64. Façonnées en granite ou en amphibolite, elles étaient entaillées de profondes stries radiales qui permettaient de broyer les fragments filoniens et de libérer le minerai diffus (fig. 47) (encart : les meules, p. 70). Dans l’ignorance où étaient alors les mineurs du bocard, machine à piles qui écrase les produits sortis de la mine, il fallait recourir au moulin pour séparer le minerai disséminé dans la gangue. Comme à Brandes au XIVe s., à Orzals au XIIIe ou à Aulus (Bailly-Maître 1994)65, la technique reste médiévale, mais des différences sensibles avec le site alpin apparaissent dans les installations de lavage.

46 - Moulin à minerai d’après Agricola (De re metallica)

46 - Moulin à minerai d’après Agricola (De re metallica)

Bibliothèque de l’École des Mines de Paris

  • 66 Les lavoirs apparaissent à de nombreuses reprises dans les Comptes, ils sont cités, aussi par Dauve (...)
  • 67 [...] et le petit monceau qui est devant le molin à mine oultre les lavouers a esté lavée, c'est as (...)

54D’après les textes, le minerai réduit en poudre était ensuite lavé, soit au râble*, soit au plat. Connu de très longue date, le lavage a pour but de séparer le minerai des éléments non métalliques, boues ou fragments de gangue du minerai. Le principe physique est très simple, il s’agit de donner à l’eau une vitesse telle qu’elle se charge des éléments les moins denses, qu’elle évacue, alors que les fragments métallifères, plus lourds, restent. Les deux méthodes décrites, fondées sur ce principe, s’appliquaient, soit à des minerais différents, soit à des stades particuliers des opérations. Le râble est une sorte de râteau qui se termine, non par des dents, mais par une planche de bois perpendiculaire au manche et qui sert à remuer le minerai et surtout à le retenir, dans le courant d’eau qui passe dans le lavoir. Chaque martinet possédait ses lavoirs66 De ces lavoirs, rien de précis n’apparaît à travers les textes et les exemples connus par l’iconographie du XVIe s. montrent de nombreux types d’appareils (Benoit 1990). De la même manière qu’un chercheur d’or ou un prospecteur isole les éléments précieux dans sa batée, les ouvriers pratiquaient le lavage au plat, sans doute pour les opérations les plus délicates portant sur des minerais riches, ou pour les phases terminales. Les opérations de lavage se répétaient, afin de retirer tout le minerai des produits qui avaient été broyés et d’éviter au maximum les pertes67.

Les Meules
Trois meules ont été retrouvées dans la bâtiment de la forge du Vernay. Réutilisées dans la construction du bâtiment qui contenait la forge du Vernay, toutes trois incorporées dans les murs de la pièce qui servait d’habitation, au rez-de-chaussée, à côté de la forge au sens strict du terme. Deux d’entre elles forment le contrecœur d’une cheminée, alors que la troisième se trouve dans le mur qui s’appuie sur la colline. La construction du bâtiment, connue par les comptes, remonte à 1457 ; les meules sont donc antérieures.
D’après les fragments retrouvés, on peut estimer leur diamètre de 60 à 90 cm, diamètre inférieur à celui des meules à grain connues. En revanche, elles sont épaisses, une vingtaine de centimètres. Façonnées en granite, abondant dans la région, elles sont entaillées de profondes stries radiales qui permettaient de broyer les fragments filoniens et de libérer le minerai diffus (fig. 47). Dans l’ignorance où étaient alors les mineurs du bocard, machine à piles qui écrase les produits sortis de la mine, il fallait recourir au moulin pour séparer le minerai disséminé dans la gangue.
On ne sait d’où elles proviennent exactement, mais, au milieu du XVe s., trois moulins, pour broyer le minerai et sa gangue, équipaient les martinets de Cosne, de Brussieu et du Vernay. De tels moulins représentent un investissement incontestable. Or, une très large part des minerais de Pampailly sont contenus dans une gangue de baryte qui, selon les expérimentations réalisées sur le site, se broie très facilement à la main après un chauffage d’environ un quart d’heure, c’est-à-dire un temps largement inférieur à celui d’un grillage. On peut donc supposer que les meules servaient essentiellement à broyer les minerais très disséminés dans des gangues dures, voire très dures, comme les gangues siliceuses.
Des meules du même genre ont été retrouvées sur plusieurs sites médiévaux argentifères en France, à Brandes-en-Oisans (Isère) où l’exploitation a duré du XIIe au XIVe s., au Castel-Minier (Ariège), où les meules peuvent être datées du XIVe s., et enfin à Peyrusse-le-Roc (Aveyron), site où l’extraction à duré de la Tène au XVIe s. La Correspondance d’Alphonse de Poitiers confirme cette utilisation : le frère de saint Louis, un des propriétaires des mines d’Orzals, demande à plusieurs reprises que des moulins à minerai soient construits sur le site pour accroître la production de métal précieux.
Or, à Brandes-en-Oisans comme à Pampailly, où la gangue est essentiellement barytique, les meules semblent n’avoir joué qu’un rôle complémentaire, alors qu’à Orzals et à Peyrusse-le-Roc, sites où la gangue est siliceuse, les meules sont considérées comme indispensables.

47 - Fragments de meules réemployés comme contre-cœur de cheminée dans la pièce d’habitation jointe à la forge au Vernay

47 - Fragments de meules réemployés comme contre-cœur de cheminée dans la pièce d’habitation jointe à la forge au Vernay
  • 68 L'étude des sables de lavage et des schlamms est effectuée par Christophe Marconnet dans le cadre d (...)

55Malgré le manque de recul, les fouilles de 1995 permettent d’aller au-delà des données des textes68. Des installations de lavage ont existé au XVe s. sur la rive gauche du Cosne (fig. 48). Deux bacs remplis de sables de lavage et de schlamms*, ont été découverts à un niveau inférieur sous le bâtiment qui contenait une fonderie de plomb à la fin du XVe s. (fig. 49). Le bief, capté dans le Cosne, environ 500 m en amont, les alimentait au débouché d’une brusque pente. Le système d’accumulation et de stockage de l’eau, indispensable pour réguler l’arrivée d’eau sur les roues ou dans les lavoirs, demeure pour l’instant inconnu. Il ne reste qu’une canalisation creusée dans le sol qui conduisait l’eau au premier bac et qui se continuait par une conduite en planches, alimentant la seconde cuve. Une étude sommaire du dépôt de la première cuve indique clairement qu’il s’agit d’une fosse de lavage et non d’un bac de décantation. Les sédiments se sont déposés au fil d’une eau en mouvement. La cuve se vidait d’ailleurs par un petit canal creusé dans la terre en sa partie aval, marque d’un écoulement et non d’une stagnation des eaux comme dans une cuve de décantation. La seconde cuve, quoique de forme différente, semble avoir eu une fonction semblable. Sans aucun lien avec le réseau hydraulique, une dernière fosse contenait des déchets de lavage mêlés sans structure organisée : elle a servi de dépotoir pour des sables de nulle valeur après des opérations de lavage. Dans l’état actuel de la recherche, il est difficile d’expliquer le fonctionnement du système de lavage du Vernay. Sa datation reste pour l’instant incertaine : les bacs de lavage sont antérieurs au dernier état du bâtiment, puisque le mur est (mur 2) recoupe la conduite en planches, fait que confirme la stratigraphie. Il n’est pas impossible que ces installations correspondent à une partie des lavoirs qui apparaissent à plusieurs reprises dans le Journal de Dauvet et dans les comptes (Dauvet, Mollat éd. 1953 pp. 260-261 ; Comptes, 37, 45, 69, 1410). En effet, toujours sur la rive gauche du Cosne, des sables et des schlamms sont apparus au fond d’un sondage destiné à retrouver le bief. Ce dépôt, dont l’importance nous échappe encore, se situe sous le passage du bief dans son état d’utilisation terminale. Là encore, la laverie est antérieure à la dernière phase d’activité de l’atelier.

48 - Installations minéralurgiques et métallurgiques du Vernay, sur la rive gauche du Cosne

48 - Installations minéralurgiques et métallurgiques du Vernay, sur la rive gauche du Cosne

Fouille de 1995

49 - Coupe dans un bac de lavage sur la rive gauche du Cosne

49 - Coupe dans un bac de lavage sur la rive gauche du Cosne

56Ainsi les lavoirs à minerai du site de Pampailly se sont déplacés au cours des différentes phases de l’activité. Installés un moment en rive gauche, face à l’entrée de la mine et des premiers ateliers du Vernay, ils ont ensuite laissé leur place à d’autres installations industrielles. La localisation des lavoirs de la dernière phase d’activité reste à découvrir, tout comme le mode de fonctionnement des installations dont les vestiges nous sont parvenus.

57Ces découvertes de 1995 revêtent une importance toute particulière, puisqu’elles mettent en évidence une installation de lavage en liaison directe avec le « martinet du Vernay » connu par les textes. Ces lavoirs se différencient nettement de ceux de Brandes, aux XIIIe et XIVe s., et de ceux du Samson au XVIe s. (Bailly-Maître 1994, Grandemange 1994). Ils marquent une étape dans l’histoire des techniques de lavage du minerai.

La métallurgie

  • 69 Le cuivre, produit en petites quantités, était fondu sur place, mais l'affinage avait lieu à Saint- (...)
  • 70 Les menaces d'empoisonnement par les vapeurs de plomb au cours de la coupellation sont signalées da (...)

58Une fois grillé et lavé, le minerai déjà transformé en oxyde subissait une fusion réductrice qui produisait du plomb d’œuvre ou du cuivre noir, le cuivre peloux des textes ; des opérations d’affinage séparaient ensuite l’argent du plomb69. La fonte et l’affinage du minerai avaient lieu dans chacun des trois martinets (Comptes, 15-54), mais les textes ne donnent que peu de renseignements sur les appareils. Les fours de réduction, probablement des fours à cuve, recevaient l’air que leur fournissaient des soufflets mus par la force hydraulique. Dérivée du Cosne, une canalisation, dont la partie terminale était en bois, conduisait l’eau sur la roue construite par un charpentier local. Le plomb d’œuvre passait ensuite dans la fournaise et affinaison, c’est-à-dire le four d’affinerie (Rendu 1983 b). Hormis le fait que le four du martinet de Cosne a été équipé d’une cheminée, peut-être pour accroître le tirage, mais plus probablement pour mieux évacuer les fumées de plomb particulièrement nocives70, les renseignements font défaut quant aux techniques employées. L’affinage* devait s’effectuer, comme partout en Europe à l’époque, par coupellation* (fig. 50). Le plomb d’œuvre était fondu en atmosphère oxydante, sous l’effet d’un courant d’air envoyé par des soufflets. Le plomb se transformait en litharge, alors que l’argent, beaucoup plus résistant à l’action de l’oxygène, demeurait sous forme métallique. Simple à expliquer avec les termes de la chimie actuelle, la coupellation nécessitait de la part du fondeur une habileté certaine.

50 - Four de coupellation. Graduel de Saint-Dié entre 1504 et 1514

50 - Four de coupellation. Graduel de Saint-Dié entre 1504 et 1514

Médiathèque Victor Hugo - Saint-Dié-des-Vosges

  • 71 Fabrication d'une roue hydraulique pour servir à fondre et affiner le lait de myne et cuivre peloux (...)

59À ces installations de traitement du plomb, Pierre Granier ajouta un four d’affinage du cuivre, lui aussi alimenté en air par une soufflerie hydraulique, signe probable de la découverte, en profondeur, de minerai de cuivre en quantité notable. Il fallait affiner du cuivre peloux et du lait de mine, c’est-à-dire du cuivre noir et, sans doute, un produit à base de zinc contenant encore de l’argent (Benoit et Deroin 1994). Les comptes signalent l’actualité du besoin71. Ils chiffrent la dépense effectuée pour sa construction, 17 livres, dont 80 % pour la seule roue hydraulique. La somme est faible et montre une installation de petites dimensions, mais surtout très simple et sans doute d’un rendement médiocre, différant de la véritable usine que décrit Agricola un siècle plus tard (Rendu 1983 b).

60L’archéologie vient modifier la simplicité de ces données. Sur la rive gauche du Cosne, le bâtiment qui recouvre en partie l’ancienne installation de lavage a servi d’atelier de travail du cuivre (fig. 48). À l’est du bâtiment, un imposant amas de scories porte des traces vertes d’oxydes ou de carbonates de cuivre. Des coulures de cuivre métalliques y sont mêlées. La stratigraphie montre qu’elles proviennent de fours de réduction situés sur la pente, au-dessus de la fouille de 1995.

61Dans un bâtiment construit en au moins deux phases, la partie occidentale semblant plus ancienne que la construction orientale qui recouvre les lavoirs, des niveaux de travail métallurgique ont été mis au jour. Au dernier stade de l’occupation, le bâtiment occupe une surface d’environ 185 m2. Les murs latéraux sont rectilignes et construits, pour chacun d’eux, en une seule campagne. Il n’en va pas de même pour le mur du fond qui est coupé par une ouverture donnant sur la pente en direction de l’amont. Dans sa partie occidentale, il présente un décrochement ; l’angle face à la pente est arrondi. Le long de ce mur, où les infiltrations d’eau demeurent importantes même en cas de sécheresse, un plancher avait été mis en place, reposant sur une sablière grossièrement parallèle au mur. À 0,70 m de la sablière, un drain conduisait l’eau vers un puisard percé le long du mur ouest. L’existence de ce drain s’explique par la présence d’un foyer accolé au même mur. Une série de trous de piquets dessine une courbe limitant l’espace qui contient le four de la partie orientale du bâtiment.

62Trois murs entouraient la sole rubéfiée du four, qui s’élevait à 0,45 m au-dessus du sol, mais le foyer s’ouvrait à l’air libre sur le quatrième côté (fig. 51). Il ne porte pas, hormis la sole d’argile cuite, de traces importantes de rubéfaction. En revanche, il apparaît que des pierres de remploi, provenant d’un autre four, ont servi à le construire. Aucune voûte ne le recouvrait, aucun système de soufflage n’est perceptible. De toute évidence, il n’était pas conçu pour atteindre des températures élevées. Des coulures de plomb oxydées retrouvées dans la structure de l’appareil, alors que les scories brillent par leur absence, témoignent de son usage. Il a servi à refondre du plomb métallique et non à produire ou affiner du métal.

63Avant même toute analyse, la conjonction de scories de fonte de métaux cuivreux et de fours de fusion s’explique par la présence d’un atelier d’affinage de cuivre argentifère. Depuis l’Antiquité, les hommes savent que pour extraire l’argent du cuivre, il est indispensable de passer par l’intermédiaire du plomb. La fusion conjointe de plomb et de cuivre argentifère donne un solide biphasé dont les éléments se séparent sous l’effet de la chaleur en atmosphère suffisamment réductrice. Après séparation, l’argent passe, en majeure partie, dans le plomb. Le XVe s. marque en Allemagne une étape décisive dans l’amélioration des techniques fondées sur ce principe, amélioration due d’une part aux capacités de récupération de l’argent contenu dans les scories, d’autre part à une bien meilleure connaissance du rapport de masse devant exister entre le cuivre argentifère et le plomb. Pour arriver à des résultats satisfaisants, les métallurgistes allemands de la fin du XVe et du début du XVIe s. refondaient le plomb en des blocs de masse connue pour les enfourner ensuite avec des quantités pesées de cuivre. De toute évidence, l’atelier de la rive gauche du Cosne appartient à cette famille d’établissements métallurgiques ; cependant, il reste à déterminer quelle est sa place dans l’évolution de la technique (Suhling 1976 et 1994, Guillot-Benoit 1994).

51 - Martinet du Vernay, rive gauche

51 - Martinet du Vernay, rive gauche

Le four de refonte du plomb

64Dans un niveau, scellé par le sol de la dernière occupation, les vestiges d’un four plus ancien, sans doute, celui dont les pierres ont servi à la construction du dernier appareil, portent également des traces de coulures de plomb oxydé. Un premier atelier de refonte du plomb existait antérieurement, sans qu’il soit actuellement possible de déterminer à quel état des structures architecturales il est lié.

65Ainsi, il apparaît qu’au cours de la seconde moitié du XVe s., et peut-être les toutes premières années du XVIe, les exploitants de Pampailly n’ont cessé de développer les capacités de traitement du minerai de cuivre. Au four construit au martinet de Brussieu, sur l’ordre de Pierre Granier en 1455, s’ajoutent, probablement dans les années suivantes, des installations au Vernay qui ont été refaites et agrandies à une date inconnue. Malgré un effort pour exploiter le minerai de cuivre argentifère, à une époque où le cuivre possède déjà une valeur élevée, Pampailly reste, au temps de l’exploitation royale, avant tout une entreprise productrice de plomb et d’argent, comme l’essentiel des centres producteurs de métal blanc au Moyen Âge.

66Le XVe s. est marqué en Allemagne par la découverte d’un nouveau procédé d’extraction de l’argent du cuivre, le saigerprocess ou « procédé par liquation et ressuage » qui a totalement bouleversé les conditions techniques et économiques de la production d’argent et de cuivre. Les vestiges retrouvés à Pampailly pourraient correspondre à une des premières applications de cette méthode hors du monde germanique. Seule la poursuite de la fouille permettra de confirmer ou d’infirmer cette hypothèse.

Le coût du traitement

67Les données sont encore moins précises concernant le traitement du plomb. La litharge issue de la coupellation n’apparaît qu’incidemment dans les comptes. À la différence de ce qui se passe au XVIe s. à Wissembach (Rech 1992), elle ne faisait que rarement l’objet d’un commerce. Il fallait donc que les métallurgistes la réduisent dans un four, sans doute le même que celui qui servait à la réduction du minerai. Le métal obtenu était soit vendu en saumons, soit transformé en tables dans les plomberies des martinets de Cosne et de Brussieu (Dauvet, Mollat éd. 1953, p. 268).

68Que représentaient les frais de transformation du minerai dans la valeur du métal affiné ? L’affermage des martinets ne permet pas de les connaître avec précision, mais un compte apporte des renseignements exceptionnels. En 1457, alors que la mine était affermée, les priffaiteurs découvrirent du minerai dans la galerie du Vernay. La découverte appartenait au roi, puisqu’il conservait à sa charge le percement de la galerie. Pierre Granier a gardé le compte de la fonte et de l’affinage qui a donné 7 marcs 1 once d’argent, valant à la monnaie de Lyon 62 livres 15 sous 9 deniers tournois. Le coût du traitement, une fois le minerai extrait, se montait à 15 livres 6 sous 8 deniers soit 24,4 % du prix de vente. Le transport de la mine au martinet comptait peu (2,4 %), en revanche le travail de grillage, lavage, fonte et affinaison atteignait 46,5 % de la dépense, juste un peu moins que la valeur du bois et du charbon (51,1 %) (Comptes, 1676-1678). Cette répartition des dépenses se retrouve au niveau global de l’exploitation ; le bois, essentiellement utilisé comme combustible, occupe une place considérable dans les dépenses de l’entreprise, avec 10 %, au troisième rang après les salaires et la nourriture (Comptes, Introduction p. CXXXIV).

Notes

35 Le terme montagne est très souvent utilisé pour désigner la mine, influence probable du monde germanique ou Berg signifie à la fois mine et montagne (Comptes, 160).

36 Un contrat montre Jehan de Lorraine ou Jean le Maréchal, par ailleurs forgeron salarié de la mine, livrer 910 livres de chaînes (Id., 160).

37 Les revenus de Jean le Maréchal le mettent parmi les techniciens les mieux payés de la mine, au même niveau que les maîtres de montagne les plus cotés (Comptes, 160, 161,396, 398, 399,449, 451).

38 Le valet de maître Bertrand et le neveu de Nepveu n'avaient toujours pas été payés au moment de la clôture du compte (Id., 338, 448, 450, 451, 626, 1079, 1080).

39 Le total des frais de l'aménagement de la forge du Vernay en 1456 a coûté 34 1. 16 s. 3 d. mais cette somme comprend aussi la construction d'un logement, celle d'un poêle à pots et les équipements en bois de l'atelier : billot et bac à eau.

40 Dauvet a fait faire des inventaires à deux reprises, le premier du 7 au 9 décembre 1454, le second le 5 mars 1455 (Dauvet, Mollat éd. 1953 pp. 268-269 et 306-307). Un troisième inventaire a été établi au moment de l'affermage à Mermet des Fontaines, le 25 février 1456 (n. st.), (Comptes, p. 274-275).

41 Antoine Nepveu, maréchal affermé, change de statut à partir du 1er mai 1455. Jusque-là, lui-même et son prédécesseur touchaient des gages fondés sur la base d'un salaire annuel de 35 1. Désormais le maréchal reçoit 50 1. non seulement pour ses gages mais aussi pour ses depens. La correction du calcul, pour estimer les frais du roi, a consisté à tout rapporter à une base de 50 1. par an.

42 Dans l'incapacité où nous sommes de déterminer ce que représentent les mesures, charges de charbon de terre et basnes de charbon de bois, il est impossible de savoir quelle a pu être la consommation de chacun de ces combustibles.

43 Les dépenses ne prennent pas en compte la valeur du cuir qui semble élevée. L'inventaire établi par Dauvet signale 40 cuirs de bœufs et 6 de vaches estimés à 79 1. 10 s. t., ils n'apparaissent plus au moment de l'affermage à Mermet des Fontaines, dans le troisième inventaire. Ont-ils servi à la forge ou aux martinets (Comptes, 412, 1077. 1078) ?

44 Autre despence faicte par ledit commis en ediffices faiz durant ladicte année, au devant de l'entrée dudit grant voyage pour l'abitacion dudit maistre et de ses ouvriers, et aussi pour la forge nécessaire pour ta façon dudit grant voyage (Comptes, p. 335). Les dépenses pour ces constructions occupent les articles 495 à 1509.

45 La dépense totale se monte à 34 1. 6 s. 3 d. dans laquelle il est impossible de faire le partage entre la dépense pour l'habitation et la dépense pour la forge (Id., 1495 à 1509).

46 Item, pour faire faire a certains maçons les fourneaulx de ladicte forge […] ; 1505, Item, pour faire faire le poesle et le fourneau de ladicte maison. (Id., 1502).

47 En raison des effondrements après chaque abandon des travaux, le porche a reculé. Il est impossible de fixer la distance exacte entre l'entrée de la mine et la forge, au milieu du XVe s. Nous estimons que le porche a dû reculer d'environ une dizaine de mètres entre le temps de l'exploitation médiévale et la réouverture de la mine en 1981.

48 Ces études ont été réalisées au Laboratoire de Physico-Chimie des matériaux de l'Université de Technologie de Compiègne et au Laboratoire d'Ingénierie de Surface de l'Institut polytechnique de Sévenans, dans le cadre de l'U.R.A. 34 du CNRS, puis de l'U.P.R. A0423, Paléométallurgie du Fer et Cultures.

49 D'après les inventaires, une pointerolle est estimée à 7 d. ob. t., un marteau à 3 s. 9 d. t., soit un total de 11 s. 3 d. t. ou 135 d. t. Le salaire modal d'un ouvrier de martel français vivant sur bourse est 30 1. t. par an, soit 2,5 1. t. par mois. Le second inventaire, celui de mars 1455, compte 40 coignetz de fer neufz pour la montai gne, 2 1. 10 s., soit une valeur de 15 d. par pointerolle neuve, le double de l'estimation de la valeur moyenne des coignetz tant bons que mauvais. Au prix de la pointerolle neuve, l'équipement du mineur reviendrait à 18 s. 9 d., soit environ deux cinquièmes du salaire mensuel.

50 Sur 37 pointerolles provenant de la mine inférieure à la Fontaine des Chouettes, les dimensions extrêmes sont 8,4 cm (deux outils) et 18,4 cm (un outil). La longueur moyenne étant de 11,5 cm (Grandemange J. et Y., Mines du Val de Lièpvre, rapport de fouille 1983).

51 Les analyses élémentaires effectuées sur le métal n'ont donné que des résultats fragmentaires. L'utilisation de techniques d'analyses différentes (spectrométrie d'absorption atomique et spectrométrie d'étincelles pour le métal, dosage pondéral pour le carbone) et le petit nombre d'objets étudiés, ne permettent pas d'émettre des conclusions définitives.

52 Cours de technologie d'atelier, vol. V : La forge, Paris, 1934.

53 Les essais de microdureté ont été effectués sous une charge de 300 g. Le résultat correspond à la moyenne de dix mesures. Plus la valeur de la microdureté est élevée, plus la dureté du métal est importante.

54 La caractérisation et la formation des macles mécaniques dans le fer ont été étudiées en microscopie électronique en transmission sur les têtes de fleurets retrouvées à Pampailly. Des essais de reconstitution en forge artisanale ont montré qu'il était possible d'obtenir leur formation jusqu'à 400° C, en augmentant la violence de la sollicitation (Guillot et alii 1986).

55 40 coignetz de fer neufz pour la montaigne, 2 l. 10 s. soit 15 d. le coignet (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 253).

56 Les chiffres de production d'argent au cours de la période qui va du 1er mars 1457 au 31 octobre 1457 donnent pour Brussieu, 210 marcs, pour Cosne, 148 marcs et seulement un peu moins de 94 marcs pour le Vernay.

57 Le parcours du bief n'est pas totalement connu ; la distance est estimée en fonction des points extrêmes découverts, qui ont été fouillés, et de la topographie.

58 Au martinet de Cosne [...] deux marteaux de fer appelés cacheurs, pour cachier mine, 2 s. 6 d.,. Au martinet de Brussieu [...] quatre cachouers de mine, 3 s. 4. d.. Au martinet du Vernail [...] deux marteaux de moulin, deux cachouers à cachier mine, 7 s. 6 d. (Dauvet, Mollat éd. 1953 pp. 267-271). Les mêmes objets apparaissent dans les inventaires suivants (Id. p. 305).

59 Au martinet de Cosne [...] ung crible de fer à passer mine, 5 s. t. (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 267) ; dans le second inventaire, on trouve au martinet de Brussieu : trois cribles, les deux de cuivre et l'autre d'acier pour cribler la mine, 10 s. (Id. p. 307). L'opération pourrait être assimilée à un débourbage*.

60 Des muretz es lesquelz l'en cuist la mine existaient au martinet de Brussieu (Id. p. 261).

61 La galène PbS se transforme en monoxyde de plomb PbO, selon la réaction suivante : PbS + O2 → PbO+SO2.

62 Les recuits de mine crue, laissés aux muretz du martinet de Cosne, n'ont subi qu'un seul feu (Id. p. 210).

63 Une meule de grandes dimensions a été retrouvée dans le Cosne, face au moulin de Charfetain. Elle provient d'un moulin de type battoir qui a pu servir à écraser le minerai, mais aussi bien d'un appareil destiné à un tout autre usage (Id. p. 260 - Comptes, 514, 1395-1399).

64 Sur ce sujet consulter : Benoit (P.), Bailly-Maître (M.-Ch.), Dubois (CL), Serres (G.), Meules rotatives médiévales pour le broyage des minerais, à paraître dans les actes du colloque "Techniques et économie antiques et médiévales. Le temps de l'innovation", tenu à Aix-en-Provence du 21 au 23 mai 1996.

65 Des moulins à minerai existaient au XIIIe s. à Orzals, des meules médiévales ont été découvertes à Castelminier et à Peyrusse-le-Roc (Aveyron) (cf. note 64).

66 Les lavoirs apparaissent à de nombreuses reprises dans les Comptes, ils sont cités, aussi par Dauvet, en particulier comme repères lors de l'évaluation des minerais et des différents produits en cours de traitement (Journal, pp. 260-261).

67 [...] et le petit monceau qui est devant le molin à mine oultre les lavouers a esté lavée, c'est assavoir les trois parties deux fois au roable et deux fois au plat, et la quarte partie a esté lavée une foiz seulement au roable (Dauvet, Mollat éd. 1953 p. 300).

68 L'étude des sables de lavage et des schlamms est effectuée par Christophe Marconnet dans le cadre d'une thèse de l'Université de Paris I.

69 Le cuivre, produit en petites quantités, était fondu sur place, mais l'affinage avait lieu à Saint-Pierre-la-Palud, mine qui produisait essentiellement ce métal (Comptes, p. 369).

70 Les menaces d'empoisonnement par les vapeurs de plomb au cours de la coupellation sont signalées dans le De re metallica (Agricola, France-Lanord trad. 1987).

71 Fabrication d'une roue hydraulique pour servir à fondre et affiner le lait de myne et cuivre peloux estant audit martinet de Bruycieu, et autre myne cuyvreuse qui deresenavant seroit tirée desdictes mynes (Comptes, 517).

Table des illustrations

Titre Tableau 2. Forges de Cosne d’après l’inventaire de Dauvet 1454
Légende Les valeurs sont exprimées en livres, sous et deniers tournois
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-1.jpg
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Titre Tableau 3. Les dépenses de la forge en 1455
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Titre 34 - Localisation de la force du Vernay
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Titre 35 - Plan de la forge au XVe siècle
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Titre 36 - Foyer de forge de l’époque de Jacques Cœur
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Titre 37 - Pointerolles usagées retrouvées sur le site de Pampailly
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-6.jpg
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Titre 38 - Pointerolle V. 85. 3.
Légende La pointerolle a été sciée en deux avant d’être soumise à un traitement métallographique qui met en évidence un corps formé de fers de récupération soudés ensemble, les soudures sont médiocres et ont laissé la corrosion se développer sur la tête de l’outil
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-7.jpg
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Titre 39 - Pointerolle V. 84.2.
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-8.jpg
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Titre 40 - Barrages et prises d’eau sur le Cosne à Charfetain
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 320k
Titre 41 - Coupe effectuée sur le bief. Le bief supérieur, du XVIIIe s., est creusé dans les colluvions qui recouvrent le bief inférieur qui est médiéval
Légende 1 : humus2 : colluvionnement récent3 : colluvionnement ancien4 : colluvionnement lavé signalant le passage d’un bief5 : roche
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-10.jpg
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Titre 42 - Vallée du Cosne, barrage du XVe s. qui dérive les eaux vers le bief de la rive droite
Légende La partie centrale du barrage a été emportée
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 1,7M
Titre 43 - Vestiges du barrage du XVe siècle
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 1,9M
Titre 44 - Passage du bief au-dessus de la forge
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-13.jpg
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Titre 45 - Stalles de grillage représentées dans le De re metallica d’Agricola (1556)
Légende Leur forme permet d’évoquer les muretz de grillage cités dans le Journal de Dauvet
Crédits Bibliothèque de l’École des Mines de Paris
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Titre 46 - Moulin à minerai d’après Agricola (De re metallica)
Crédits Bibliothèque de l’École des Mines de Paris
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Titre 47 - Fragments de meules réemployés comme contre-cœur de cheminée dans la pièce d’habitation jointe à la forge au Vernay
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Titre 48 - Installations minéralurgiques et métallurgiques du Vernay, sur la rive gauche du Cosne
Légende Fouille de 1995
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Titre 49 - Coupe dans un bac de lavage sur la rive gauche du Cosne
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-18.jpg
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Titre 50 - Four de coupellation. Graduel de Saint-Dié entre 1504 et 1514
Crédits Médiathèque Victor Hugo - Saint-Dié-des-Vosges
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-19.jpg
Fichier image/jpeg, 1,7M
Titre 51 - Martinet du Vernay, rive gauche
Légende Le four de refonte du plomb
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1805/img-20.jpg
Fichier image/jpeg, 524k

© Alpara, 1997

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