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La cathédrale Saint-Pierre en Tarentaise et le groupe épiscopal de Maurienne

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Isabelle Parron-Kontis

Annexe. L’étude des mortiers et des enduits de la cathédrale Saint-Jean-de-Maurienne

Bénédicte Palazzo-Bertholon

Texte intégral

1L’étude des enduits et des mortiers s’insère dans la problématique plus générale du site, afin d’apporter autant que possible, des éléments d’informations complémentaires aux travaux d’Isabelle Parron-Kontis, sur la base stratigraphique et chronologique avancée par l’archéologue.

Le choix des échantillons

2Les enduits et les mortiers sont prélevés sur les trois zones de l’édifice les mieux étudiées archéologiquement : la crypte, la façade extérieure sud (nef et bas-côté) et les combles de la nef, lors des différentes campagnes sur le terrain. (fig. 1).

1 - Localisation des échantillons dans la cathédrale Saint-Jean-Baptiste

1 - Localisation des échantillons dans la cathédrale Saint-Jean-Baptiste

Plan de la crypte et relevés du mur extérieur sud

La crypte

  • 1 L'étude d'Isabelle Parron-Kontis montre que la datation au Xle s. repose autant sur l'étude du plan (...)

3Dans la crypte, les fragments sont choisis afin de vérifier autant que possible, la chronologie d’édification des deux salles. Pour l’état roman, on dispose de prélèvements correspondant à la construction de l’abside (échant. n° 31 et n° 32 - phase 1), à l’aménagement de la salle est (échant. n° 28 et n° 26 - phase 2) et de la salle ouest (échant. n° 14, n° 15, n° 04, n° 01, n° 23 - phase 3). À l’état roman succèdent trois phases de transformations mineures : le percement de l’oculus dans le mur de séparation des deux salles (échant. n° 11 et n° 12), l’aménagement du couloir de la porte ouest (échant. n° 20 et n° 21) dans la salle occidentale et la réfection de certains enduits (échant. n° 18 et n° 03), dans cette même zone. Les états post-romans correspondent à la fermeture et à l’abandon de la salle ouest qui s’accompagne de la construction du mur de refend dans la salle est, du percement de la fenêtre axiale, du réhaussage de la banquette et de la couverture des murs avec un nouvel enduit badigeonné de blanc (échant. n° 27 et n° 30). Un dernier échantillon est prélevé sur un mur situé de l’autre côté de la calade, au-delà de l’abside (échant. n° 33), mais ce dernier ne fait pas l’objet d’une analyse chronologique spécifique, car il est extérieur au contexte de l’église. La construction de la crypte est placée, à partir des derniers travaux d’Isabelle Parron, dans le deuxième tiers du XIe s.1

Les combles

4La construction de la cathédrale s’achève dans les années 1074-1077 avec la pose de la charpente et de la couverture. On a prélevé plusieurs fragments du mortier de la maçonnerie de la nef romane et l’on a retenu un exemplaire pour les analyses (n° V5c). À l’intérieur du vaisseau, dans les parties hautes, un décor géométrique de frise a été retrouvé sur la maçonnerie d’origine (échantillons n° V1 c et V2c). Ces fragments peints ont été protégés dans les combles actuels par la construction des voûtes en bois vers 1450, tandis que toute autre trace de décor dans les parties basses de la cathédrale, a disparu. Le même cas de figure avait permis de découvrir de très beaux cycles peints de l’autre côté des Alpes à Aoste, dans l’église Saint-Ours, puis dans la cathédrale. On pose l’hypothèse selon laquelle cet enduit appartiendrait à l’état roman, car il est appliqué sur le mortier de maçonnerie de la nef. Cet enduit peint est antérieur au changement des entraits médians (romans) de la charpente : il a été systématiquement piqué afin d’insérer la sablière supportant les nouveaux entraits. Sa comparaison avec les autres échantillons du site a pour but de le recaler, si possible, dans la chronologie.

La nef

5Le décor appliqué à l’intérieur de la cathédrale est suivi d’une reprise intermédiaire que l’on ne connaît que par quelques fragments trouvés en remploi dans le bouchage des baies romanes (échantillons n° V3c, V4c et n° 0). Ils sont particulièrement intéressants, car ils présentent une épaisseur de mortier rose très dur, de quelques centimètres et peints en surface (Bertholon Parron 2000 : 52). On emploie le terme de greya pour désigner ce plâtre spécifique, employé pour les enduits comme pour les mortiers. Il présente des propriétés différentes des plâtres traditionnels : il est compact et très résistant, y compris à l’humidité et sa couleur varie du blanc au rose foncé. L’échantillon sélectionné conserve un autre enduit recouvert d’un badigeon blanc et collé au revers : on dispose ainsi d’une stratigraphie de deux décors peints superposés. La comparaison de ces échantillons avec les autres références du site apporte de précieuses informations sur l’ornementation disparue de la cathédrale, en phase avec la chronologie.

6Sur la nef, un état gothique succède à l’état roman, avec l’installation de voûtes en bois obturant partiellement les fenêtres hautes et le percement de baies à remplages, autour de 1450. Les prélèvements effectués portent sur le mortier de scellement du bouchage des baies romanes (n° V7h) et sur le mortier de joint des baies à remplages alors percées (n° 10h).

7Sur le bas-côté sud, l’état le plus ancien (roman ?) correspond aux parties basses du mur, dans lesquelles a été prélevé un échantillon (n° V6h). Cette partie de la cathédrale est largement remaniées après l’époque romane : une surélévation des murs s’accompagne du percement contemporain de baies, dont le style est différent des baies gothiques de la nef. Des échantillons de mortier de la maçonnerie (n° V9h), comme des joints de la fenêtre ont été réalisés (n° V5h et n° V8h).

8Sur la nef, le mortier de scellement des entraits de ferme roman (n° V1i) a été prélevé pour le comparer aux autres exemples du site.

  • 2 L'abattage des bois couvrant la nef date de 1493-1494 et de 1495-1496 pour la charpente du chœur. A (...)

9La surélévation du vaisseau principal, pour laquelle on ne dispose cependant pas d’échantillon, intervient à la fin du XVe s. La datation dendrochronologique de la2 recouvre encore actuellement la nef et le chœur fournit un terminus ante quem.

L’étude de la structure du matériau et de ses agrégats

  • 3 Cette étude a été réalisée grâce à l'accueil et à l'appui technique du Laboratoire central des cime (...)
  • 4 B. Palazzo-Bertholon, Histoire, archéologie et archéométrie des mortiers et des enduits au Moyen-Ag (...)

10L’étude comparative de ces mortiers et de ces enduits vise deux objectifs : vérifier certaines hypothèses chronologiques et stratigraphiques du site, à partir de ses matériaux constitutifs et tester la validité d’une méthode de caractérisation physico-chimique proposée pour les enduits et les mortiers archéologiques3. Cette recherche a été menée dans le cadre plus large d’une thèse de doctorat4.

L’étude des sections polies

La typologie macroscopique

11Un total de vingt-huit échantillons de mortiers et d’enduits est préparé en section polie, toutes localisations confondues. Le tri des échantillons à partir de leurs caractères structurels (Sapin 1999b) permet de réaliser un regroupement autour de cinq principaux types de pâtes (fig. 2).

12Le type 1 est composé de deux échantillons provenant de la crypte : un mortier de scellement (n° 30) prélevé dans la baie axiale percée dans l’abside de la crypte et un enduit lissé en surface et couvert d’un badigeon blanc (n° 27), appliqué sur les murs de la salle est, après la condamnation de la salle ouest et la fermeture de l’espace occidental au moyen du muret de séparation (fig. 2, n° 2 et 1).

2 - Typologie macroscopique réalisée à partir des sections polies Quelques exemples représentatifs des “Types 1”, “Type 2”, “Type 5 greaya” et “Type 3”.

2 - Typologie macroscopique réalisée à partir des sections polies Quelques exemples représentatifs des “Types 1”, “Type 2”, “Type 5 greaya” et “Type 3”.

- n° 1 : Enduit couvert d’un badigeon en surface (non lissée) (n° 27 - crypte). L’enduit appartient au “Type 1”. Largeur cliché : 2,5 cm.
- n° 2 : Mortier de scellement de la baie axiale de la crypte. L’enduit appartient au “Type 1” (n° 30 - crypte).
- n° 3 : Enduit marqué à la truelle, appliqué sur le mur intérieur (n° 21 - crypte) et appartenant au “Type 2”. Largeur cliché : 2,3 cm.
- n° 4 : Enduit lissé situé sur le mur ouest, zone I, ouverture, côté nord : il appartient au “Type 2”. Cet enduit couvre un premier enduit lissé à traces d’ocre en surface (n° 20 - crypte). Largeur cliché : 2,6 cm.
- n° 5 : Enduit lissé qui couvre l’oculus de la “fenestella”, côté ouest (n° 11 - crypte) et appartenant au “Type 5 greya”. Cet enduit de couleur rose est à base de plâtre. On distingue quelques grains d’agrégat contenus dans la pâte, malgré la mauvaise qualité de la section polie (le plâtre se dissoud dans l’eau et la préparation à l’eau de l’échantillon l’a dégradé). Largeur cliché : 2,7 cm.
- n° 6 : Échantillon de greya prélevé dans la maçonnerie de l’arcade supportant le passage de la zone I à la zone II (n° 18 - crypte), appartenant au “Type 5greya”.
- n° 7 : Mortier de joint de la baie percée sur le bas-côté sud, ébrasement ouest (n° 4 - faç. ext. sud). Étape de la surélévation, appartenant au “Type3”.
- n° 8 : Enduit couvrant un mur qui butte sur l’extérieur de l’abside et qui n’appartient pas à la cathédrale, mais sans doute à un bâtiment accolé contre elle (n° 33 - crypte). Cet échantillon appartient au “Type3”.
- n° 9 : Mortier de joint de la baie percée dans le bas-côté sud, ébrasement est (n° 3 - faç. ext. sud). Étape de surélévation, appartenant au “Type 3”.

13La répartition de l’agrégat est homogène pour les deux échantillons. La granulométrie de l’agrégat est régulière (0,2-3 mm) malgré quelques grains de dimension bien plus importante, répartis dans la pâte. Les échantillons ne montrent aucune trace de fissuration. L’agrégat est composé principalement de schistes avec quelques grains de quartz de même dimension et quelques grains de calcaire de plus gros diamètre. On remarque l’absence de nodules de liant à cette échelle d’observation.

14Le type 2 est composé de deux échantillons préparés en coupe : le n° 20 prélevé dans l’accès occidental de la salle ouest de la crypte et le n° 21 sur le mur intérieur du même accès. Ces deux échantillons sont des mortiers de maçonnerie lissés et marqués à la truelle en surface, prélevés dans le même secteur de la crypte (fig. 2 n° 4 et 3).

15Les grains compris dans la pâte sont orientés en surface, en raison du lissage à la truelle. La répartition de l’agrégat est homogène dans les deux échantillons. La granulométrie en revanche est homogène (0,5-2 mm) dans le (n° 20) et plus hétérogène (0,2-6 mm) dans le (n° 21). Une autre différence apparaît quant à la présence de fissures dans le (n° 21) et non dans le (n° 20). L’agrégat inventorié dans les deux échantillons est semblable : un sable aux arètes émoussées, composé de calcaires, de quartz, de schistes et de roches métamorphiques. On remarque en outre dans les deux échantillons la présence de nodules de liant.

16Le type 3 est composé de trois échantillons. Deux d’entre eux proviennent des ébrasements est et ouest (n° V8h et V5h) d’une même baie gothique percée sur le bas-côté sud de la cathédrale, tandis que le troisième (n° 33) a été prélevé sur un mur situé au-delà de l’abside de la crypte et qui appartient à un édifice distinct de la cathédrale Saint-Jean-Baptiste (fig. 2 n° 7 à 9).

17Ce type est caractérisé par une proportion de charge importante par rapport au liant. La granulométrie et la répartition de l’agrégat dans la pâte est homogène et il est constitué principalement de schistes, ce qui confère à ces échantillons une teinte plus sombre que les autres prélèvements du site. Seul le n° 33 ne contient pas de gros grains associés. Quelques grains de quartz, de calcaire et de roche métamorphique s’ajoutent ponctuellement au schiste.

18Le type 4 est composé d’un grand nombre de références (fig. 1 et 3). Les n° 26, 28, 31, 32 proviennent de la salle est (fig. 3 n° 2) et les n° 01, 04, 23 proviennent de la salle ouest de la crypte. Les n° 14 et 15 sont prélevés sur le mur séparant ces deux espaces et les n° V1 c, V2c, V3c et V5c proviennent du mur sud de la nef, dans les parties hautes. Le n° V3c (dont seule la couche inférieure de la stratigraphie appartient au type 4) et le n° V5c sont prélevés sur l’extérieur de la façade, tandis que les n° V1c et V2c proviennent de l’intérieur (fig. 3 n° 3 et 1).

3 - Typologie macroscopique réalisée à partir des sections polies : quelques exemples représentatifs (suite)

3 - Typologie macroscopique réalisée à partir des sections polies : quelques exemples représentatifs (suite)

- n° 1 : Mortier de maçonnerie roman, lissé et marqué à la truelle, puis réhaussé d’ocre dans les joints (V5c, faç. ext. sud). Cet échantillon appartient au “Type 4” de la typologie macroscopique. Largeur cliché : 3,4 cm.
- n° 2 : Mortier lissé et marqué à la truelle sur le mur extérieur de l’abside (n° 31 crypte) et appartenant au “Type 4”. Largeur cliché : 2,5 cm.
- n° 3 : Échantillon composé de deux enduits superposés. La couche supérieure est constituée de greya (a) (“Type 5 greya”), dont la surface est lissée et couverte d’une couche picturale (b). La couche inférieure et plus ancienne est composée d’un enduit à chaux et à sable (c) couvert d’un badigeon de finition blanc, dont la pâte appartient au “Type 4”. (V3c, remploi). Échelle : 4,5 cm = 1 cm d’échantillon.
- n° 4 : Enduit couvert d’un badigeon blanc (d), dont la pâte appartient au “Type 4”. Cet échantillon a été prélevé sur le décor de frise à damiers rouges et jaunes et cette partie blanche correspond au fond uni des murs (V2c, décor des combles). Ce cliché montre la similitude de pâte et de surface entre cet échantillon et le précédent. Il s’agit bien du même enduit et l’exemplaire trouvé en remploi montre qu’un second décor a été appliqué sur le premier, dont on ne conserve aucune trace en élévation. Deux hypothèses peuvent expliquer que l’on ne conserve aucun témoignage de ce décor dans la nef : soit il a été appliqué après la condamnation des parties hautes par l’installation des voûtes en bois (XVe s), soit il s’agit d’un décor qui s’étendait sur une portion limitée des murs inférieurs, tel qu’une chapelle par exemple ? Echelle : 4,5 cm = 1 cm d’échantillon.

19La charge composant ces échantillons est composée principalement de schistes, associés à quelques grains de quartz et de roche métamorphique, de gros grains de calcaires épars et de petits nodules de liant, aux contours arrondis (sauf le n° 32 à l’œil nu). La répartition des grains dans la pâte est homogène dans tous les fragments considérés et l’on ne remarque ici aucune fissuration. La granulométrie, quant à elle, est irrégulière et la nature de l’agrégat est marquée par la fréquence comparable de schistes, de quartz et de calcaires, avec quelques roches métamorphiques. Trois échantillons contiennent quelques nodules de liant (n° 04, 28 et 01), à la différence des autres. Cet indice nous a fait penser, dans un premier temps, qu’ils appartenaient à un type distinct, mais une comparaison attentive avec les autres sections polies du type 4 a finalement permis de les regrouper.

20Le type 5 rassemble cinq références de la crypte : les n° 11 et 12 correspondent au percement de l’oculus dans le mur de séparation des deux salles et le n° 18, à une réfection d’enduit réalisée dans la salle ouest. La couche supérieure du n° V3c et le n° V4c en revanche, ont été trouvés en remploi dans le bouchage des baies romanes de la nef, sur la façade extérieure sud (fig. 2 n° 5 et 7).

21Ces échantillons sont constitués de greya, terme local qui désigne ces produits de gypse cuit, largement employés autrefois dans les Alpes. Le gypse est un minéral soluble dans l’eau, ce qui a posé problème lors de la préparation des sections polies, car une grande quantité de matière s’est détachée lors du surfaçage. La comparaison des sections polies est délicate pour cette raison, mais la qualité des lames minces correspondantes permet cependant de préciser la composition de ces matériaux.

22Cet ensemble d’enduits de greya est constitué d’une matrice homogène, dont la couleur varie du blanc au rose soutenu. La répartition de l’agrégat est homogène dans la pâte et sa granulométrie est régulière (entre 0,2 et 2 mm). Cette charge est constituée de quartz et d’oxyde de fer avec quelques grains calcaires ponctuels. On remarque en outre la présence de nodules de liant opâques et de petits grains de charbon de bois.

23Les mortiers et enduits de greya constituent un groupe qui n’a pu être étudié avec la même précision que les autres échantillons en raison des problèmes de préparation rencontrés pour les sections polies.

Typologie macroscopique et chronologie

24Les autres échantillons préparés en section polie n’ont pas pu être regroupés (n° V9h, VU, V6h) : ils proviennent tous de la façade extérieure sud.

25La constitution de ces regroupements sur des critères structurels et morphologiques se fait à l’aveugle, c’est à dire sans prendre en compte les références stratigraphiques et chronologiques relatives aux échantillons.

26Nous confrontons notre typologie à la localisation et au phasage chronologique avancé par l’archéologue dans un deuxième temps seulement et sur la base d’un dialogue suivi. Le résultat de nos recoupements entre la typologie des sections polies et la chronologie des échantillons apporte de précieuses informations :

  • les n° 27 et 30 composant le type 1, appartiennent à la même phase “post-romane” du réaménagement de la salle est. Ce réaménagement comprend, rappelons-le, le rehaut de la banquette, l’application de cet enduit avec son badigeon blanc sur les murs, le percement de la baie axiale et peut-être le réaménagement de la porte d’accès sud-est. Cet aménagement intervient après la condamnation de la partie occidentale de la crypte ;

  • les n° 20 et 21 composant le type 2, appartiennent également au même aménagement des “transformations mineures” succédant à l’état roman de la crypte. Ces deux références sont les seuls représentants de cette reprise locale, parmi nos échantillons de section polie ;

  • en revanche, le type 3 regroupe trois échantillons dont l’un (n° 33) ne peut pas être contemporain des deux autres (n° V8h et V5h), car le mur arasé dont il provient a été détruit avant que la structure des autres ne soit construite ;

  • le type 4 rassemble des enduits et des mortiers de provenances différentes sur le site (crypte et église haute, intérieur et extérieur), mais homogènes d’un point de vue chronologique : ils sont tous d’époque romane. Le regroupement typologique n’intervient pas dans ce cas à partir d’une reprise ponctuelle, comme on l’a vu pour les types 1 et 2, mais à partir d’une époque rassemblant divers travaux, compris entre la première moitié du XIe (construction et aménagements de la crypte) et la fin du siècle (la charpente romane est posée dans les années 1074-1077 (date d’abattage des bois donnée par la dendrochronologie). Or, la réalisation du décor trouvé dans les combles actuels, doit être de peu postérieure ;

  • le type 5 rassemble cinq références de la crypte, appartenant toutes aux phases de transformations mineures calées dans la chronologie entre l’état roman et les travaux du XVe s. : en 1450, la voûte et les baies à remplages sont posées sur la nef et dans les années 1494-1495 le chevet est aménagé à son tour, au moment où la crypte est comblée.

27L’étude comparative des sections polies d’enduits et de mortiers apporte des résultats intéressants, tant du point de vue archéologique que méthodologique. On remarque ainsi que l’aménagement du couloir de la porte ouest se distinguent clairement par la constitution d’un type à part entière (le type 2), tandis que les aménagements liés à la création de la salle ouest, c’est-à-dire la pose d’un enduit couvrant sur les voûtes d’arêtes et le haut du mur, puis le percement de l’oculus, sont regroupés dans le type 5.

28Ce phénomène s’explique par la nature du matériau : l’aménagement du couloir de la porte ouest est effectué avec des mortiers et des enduits à chaux et à sable, tandis que le percement de l’oculus et les enduits sont réalisés à partir de plâtre, dont la part est comprise entre 76 % et 94 % dans ces échantillons. La caractérisation des matériaux permet de regrouper les échantillons d’une même campagne de travaux ou bien d’une même période lorsqu’ils sont constitués des mêmes matières premières. En revanche, les enduits et les mortiers fabriqués à partir de matériaux différents (chaux et plâtre) ne peuvent pas être regroupés sur des critères morphologiques, bien qu’appartenant dans certains cas à la même phase chronologique.

29La confrontation entre les types définis à partir des critères structurels et la chronologie du site sont tout à fait satisfaisants, car certaines phases ponctuelles de travaux s’individualisent clairement en un groupe à part entière (les types 1 et 2, par exemple). Les mortiers et les enduits à chaux et à sable, enfin, se rassemblent dans le même type 4, crypte et église haute confondues. Les plâtres, enfin, datés de l’époque romane se regroupent également dans le même type 5. Toutefois, les enduits et les mortiers des reprises postérieures aux états romans, prélevés sur la façade extérieure sud, présentent des caractéristiques macroscopiques plus hétérogènes (n° V9h, V7h, VU, V6h) et sont, par conséquent, exclus de la typologie définie précédemment.

L’étude des lames minces

30Les échantillons étudiés en section polie ont fait l’objet d’une préparation complémentaire en lame mince, pour le plus grand nombre d’entre eux. Un total de 25 références ont été préparées, sur 29 échantillons étudiés en section polie. Les références n’ayant pas de lame mince correspondante sont les n° V3c, V4c, n° 14, n° 18. En revanche, deux échantillons n’ayant pas fait l’objet d’une section polie ont été préparés en lame mince : les n° 12 et n° 03.

31Les critères d’étude et de comparaison sont regroupés sur une fiche signalétique type (Sapin 1999b). On distingue deux catégories d’observations : les remarques structurelles et les composants de la charge. L’étude porte sur dix-huit échantillons de la crypte, six de la façade extérieure sud et enfin deux des combles.

32D’un point de vue méthodologique, les caractéristiques de chaque échantillon sont reportées sur la fiche informatisée conçue à cet effet. Nous avons ensuite procédé au tri systématique des données selon l’ordre suivant : le regroupement des échantillons à partir de leur(s) critère(s) commun(s) sur lames minces, puis la confrontation de ces critères avec la typologie établie précédemment à partir des sections polies.

La nature de l’agrégat comme critère de discrimination ?

33Nous étudions et comparons entre eux les agrégats présents dans les échantillons, afin de déceler quelques minéraux discriminents, mais les résultats obtenus s’avèrent décevants. La majeure partie des regroupements autour d’un critère n’apportent pas d’indice significatif. Les mêmes figures sont identifiées sur la plupart des lames : quartz, feldspaths, micas, calcaires micritiques et sparitiques ou oxydes de fer. Par ailleurs, les figures plus rares, pouvant faire office de “marqueur” ne se montrent pas représentatives non plus. La nature comme la forme des grains de l’agrégat sableux ne permettent pas d’établir une typologie particulière, qu’elle soit stratigraphique ou chronologique.

La nature de l’agrégat et la typologie macroscopique

34L’étude macroscopique des sections polies réalisée sur les prélèvements de Saint-Jean-de-Maurienne permet de dresser une première typologie représentative des phases de travaux de la cathédrale. Les informations fournies par l’étude des sections polies sont comparées avec la nature de l’agrégat identifiée sur lame mince, afin de voir si les caractéristiques de la charge changent selon les groupes définis par la typologie macrocopique. La nature de l’agrégat ne varie pas de manière significative en fonction du type macroscopique donné. Les convergences observées font appel uniquement à la structure du matériau, c’est à dire à la préparation et à la mise en œuvre, mais aucun agrégat discriminent n’apparait à travers la typologie.

La composition chimique par analyse élémentaire

35Les analyses au microscope électronique à balayage (MEB) portent principalement sur la matrice des enduits et des mortiers. Dans certains cas, nous nous intéressons également à la surface lorsqu’elle conserve un badigeon blanc, afin d’en déterminer la composition.

36Nous avons choisi les fragments déjà étudiés en section polie et en lame mince, afin de comparer les résultats obtenus aux diverses échelles d’observation : la structure globale du matériau correspond à l’étude des sections polies, l’échelle de l’agrégat à celle des lames minces en microscopie optique et l’échelle du liant à celle du microscope électronique à balayage (MEB). Au total, vingt et un échantillons ont été analysés : onze proviennent de la crypte, huit de la façade extérieure sud et deux des combles.

37Dans les enduits et les mortiers de Saint-Jean-de-Maurienne, deux types de liant sont présents : la chaux et le plâtre. Pour les plâtres, on a calculé la quantité de gypse à partir de la composition élémentaire, c’est-à-dire des teneurs brutes en éléments, qui sont calculées par le programme informatique associé à la sonde d’analyse.

Les mortiers et les enduits à chaux et à sable

38Les mortiers et les enduits fabriqués à partir d’un mélange de chaux pour le liant et de sable pour la charge, constituent la majorité des échantillons du site analysés à la micro-sonde.

39Leur composition élémentaire varie peu pour la plupart : ils sont composés en majorité de calcium associé à quelques impuretés telles que la silice, l’aluminium, le fer et le potassium. D’autres éléments apparaissent ponctuellement, tels que le magnésium ou le souffre en de faibles proportions. Les autres éléments, inférieurs à 1 % ne sont pas pris en compte dans l’étude, car l’analyse à la micro-sonde a été réalisée sur des échantillons non polis : aussi, les faibles quantités ne sont-elles pas représentatives. Leur prise en compte nécessiterait un surfaçage soigné, à partir d’une inclusion de l’échantillon.

40Le calcium correspond aux carbonates formés à partir de la chaux mélangée au sable et à l’eau lors de la fabrication du mortier. Les impuretés, quant à elles, correspondent pour une part, aux éléments associés à la pierre à chaux à l’état naturel. Une fraction des impuretés peut provenir également de la charge qui s’est partiellement, mais intimement combinée à la chaux lors de la prise du mortier.

41La teneur en calcium varie entre 67,81 % et 96,73 % pour ces mortiers et ces enduits de chaux. Cette fourchette est importante et dénonce une variété importante des compositions du liant. Seul un échantillon provenant d’un mur voisin de la cathédrale (n° 33) présente une teneur en calcium très élevée (99,72 %), correspondant à un carbonate de calcium pratiquement pur, ce qui rare. Le reste de la composition se répartit entre les éléments des impuretés (silice, aluminium, fer, potassium).

42Une chaux de départ composée de 98 % (ou plus) de carbonates est une chaux dite aérienne ou grasse. À mesure que la teneur en calcium baisse, la part des impuretés augmente. On parle alors de chaux naturelles à tendance hydraulique, car la pierre à chaux extraite de carrière contient une part d’impuretés silico-argileuses notables, qui confèrent des propriétés spécifiques aux mortiers : dureté et rapidité de prise, en particulier en milieu humide.

43La chaux employée dans les travaux de la cathédrale Saint-Jean-Baptiste est une chaux naturelle à tendance hydraulique. Cependant, une chaux à tendance hydraulique n’est pas une chaux hydraulique à proprement parler, car les propriétés conférées au mélange sont légères. Afin d’obtenir des mortiers d’étanchéité, d’autres recettes plus spécifiques sont employées.

44L’étude comparative des impuretés contenues dans les échantillons permet d’identifier un ou plusieurs type de pierre à chaux employée par les maçons. Pour cela, nous avons comparé les teneurs en impuretés des mortiers et des enduits. L’étude montre que les impuretés présentent des rapports à peu près constants, les éléments étant pris deux à deux. Leur alignement, en particulier dans le graphique “silice-aluminium” (fig. 4), illustre l’emploi d’un même pierre à chaux pour un grand nombre d’échantillons. Seuls quelques-uns se distinguent de l’ensemble, tels que les n° 15, n° V5c, n° 31, n° 21, n° 26, n° V1i. Diverses interprétations peuvent être proposées, selon les cas.

45Le n° V1i est un mortier de scellement des entraits romans de la toiture sur la façade extérieure sud. Il présente un déficit d’aluminium et de potassium, par rapport aux autres échantillons, ce qui l’éloigne des nuages de corrélation graphique correspondants graphiques “silice-aluminium” (fig. 4) et “silice-potassium”. Il est probable dans ce cas, que l’on ait choisi un mortier différent de celui des maçonneries pour sceller les entraits de ferme romans, car ceux-ci n’ont certainement pas été fixés au moment de la construction, mais après, lors de la pose de la charpente.

4- Corrélation des teneurs Al et Si

4- Corrélation des teneurs Al et Si

46Le n° 31 est un mortier de joint prélevé sur l’extérieur de l’abside de la crypte. Il présente un petit excédent de potassium et d’aluminium, mais l’extérieur de la crypte a été comblé de remblais pendant très longtemps et il est possible que des modifications chimiques aient eu lieu à la surface des murs en présence d’humidité et de terre.

47Le n° V5c est le mortier de joint roman du mur extérieur sud. Il présente simplement un excédent relatif de potassium.

48Le n° 21 est un enduit intérieur provenant de la crypte. Il présente un excédent relatif en fer, qui déséquilibre ses rapports “fer-aluminium” et “silice-fer”. Un léger excédent en potassium, mais plus discret, est à remarquer également.

49Le n° 26 appartient également à l’état roman de la crypte. C’est un mortier de joint provenant de l’extérieur du mur de la crypte, au niveau de la porte nord-est. Il présente un excédent en fer, qui le distingue du nuage de corrélation dans les graphiques “fer-aluminium”, “silice-fer” et “fer-potassium”. Les n° 21 et n° 26 présentent le même excédent en fer, parmi les impuretés prises en compte. Les deux échantillons proviennent du même espace de la crypte et peuvent être contemporains, mais il est délicat de les rapprocher, en l’absence de corrélations complémentaires.

50Le n° 15 est un autre enduit intérieur provenant de la crypte. Il présente un excédent d’aluminium et surtout de potassium, en de fortes proportions.

51L’excédent en potassium est une donnée commune à trois échantillons, datés de l’époque romane : n° V5c, n° 15 et n° 21. Le n° V5c est exposé aux intempéries et à la pollution, tandis que les n° 15 et n° 21 correspondent à deux enduits contemporains de la crypte, dont seul diffère le tracé en surface : l’un est tiré à la truelle horizontalement (joint de type B) et l’autre est marqué d’un faux appareil (joint de type A). Dans l’état actuel des connaissances, nous pouvons seulement constater que ces trois échantillons romans présentent une composition légèrement différente des autres.

Les mortiers et les enduits de plâtre

52Le gypse cuit entre dans la composition de plusieurs échantillons de mortiers, d’enduits et de badigeons de Saint-Jean-de-Maurienne : en analyse élémentaire, son identification est faite par la présence significative du soufre, combiné au calcium (CaS). On calcule en complément, à partir des teneurs brutes en éléments, la part de liant revenant à la fraction gypse, chaux et impuretés de chaque échantillon contenant du soufre. Cette opération permet d’évaluer la part relative des diverses matières premières possibles : le sulfate de calcium, les carbonates (chaux ?) et les impuretés (silice, aluminium + fer + potassium).

53Pour les échantillons les plus riches en soufre (le mortier de scellement de l’oculus, dans la crypte-n° 12-, la surface blanche de l’enduit des combles-n° V2c-, (fig. 3, n° 4) l’enduit de greya peint trouvé en remploi dans le bouchage des baies romanes-n° 0-, l’enduit lissé sur la maçonnerie au revers du mur ouest-n° 03-et l’enduit couvert d’un badigeon blanc et conservé au revers d’un fragment de greya trouvé en remploi-n° V3c-), on a utilisé du gypse pratiquement pur (entre 92,6 et 94,3 %) (fig. 3, n° 3 et fig. 5). L’excédent des carbonates peut être dû à l’ajout de chaux grasse. L’usage qui est fait d’un mélange semblable est diversifié : un enduit épais, lisse et résistant (n° 03), pouvant recevoir une peinture par-dessus (n° 0 et V3c), un mortier de maçonnerie (n° 12) ou bien un badigeon de finition dans le cadre d’un décor peint (V2c bad. blanc) (fig. 3, n° 4).

54Le mortier marqué à la truelle - n° 26 (liant 2)-et le badigeon blanc couvrant l’enduit - V3c (bad. blanc)-sont, quant à eux, élaborés avec une part plus faible de gypse (76 %) mélangée peut-être à de la chaux grasse. Leur usage est également différent, puisque le n° 26 (liant 2) est un mortier de joint marqué à la truelle, tandis que le n° V3c (bad. blanc) est un simple badigeon de surface, couvrant l’enduit de finition (fig. 5).

5 - Composition des liants à base de plâtre

5 - Composition des liants à base de plâtre

55Le mortier de scellement de la baie axiale de la crypte-n° 30 (liant 1)-a été préparé à partir de 80 % de gypse avec une quantité notable d’impuretés, à la différence des échantillons précédents. Cette moyenne du n° 30 (liant 1) correspond effectivement au seul prélèvement de plâtre analysé à plus de 75 % de gypse et combiné avec une chaux riche en impuretés. Les autres exemples à plus de 75 % de gypse sont tous associés à une chaux aérienne très pure. Cet échantillon est un mortier de scellement prélevé sur la baie axiale de la crypte, aménagée lors des états post-romans de la crypte. Cet aménagement s’accompagne, rappelons-le, de la fermeture et de l’abandon de la salle ouest avec l’installation d’une cloison au milieu de la première travée de la salle est, le rehaut de la banquette et l’application d’un nouvel enduit badigeonné de blanc et peut-être le réaménagement de la porte d’accès sud-est.

56Il a fait l’objet de deux séries d’analyses correspondant à deux composants mélangés. La première moyenne - n° 30 (liant 1)-, ne contient pas de sulfate de calcium mais uniquement de la calcite (des carbonates), tandis que la seconde série de mesures-n° 30 (liant 2)-contient une forte proportion de gypse : ceci indiquerait que l’on a affaire à un mélange volontaire de plâtre et de chaux au moment de la préparation sur le chantier, à moins que le gypse soit combiné à de la calcite à l’état naturel.

57Le mortier de maçonnerie roman, prélevé sur la nef (n° V5c) est nettement moins riche en gypse (29,99 %), mais la préparation du mélange peut avoir été effectuée sur la base d’un tiers de plâtre pour le reste de chaux et de sable. La forte teneur en impuretés peut être due à une chaux d’origine riche en impuretés, mais il semble plus probable qu’elle vienne d’un ajout de charge au mortier “batard” (fig. 3, n° 1).

58Le mortier marqué à la truelle du mur extérieur nord de la crypte - n° 26 (liant 1)-rassemble trois mesures effectuées sur le liant dont la part de gypse est de 7 %. On pourrait considérer cette présence comme une pollution, mais on trouve dans le même échantillon, une part de liant riche à plus de 70 % de gypse (n° 26 (liant 2). Aussi pense-t-on plutôt que le mélange du gypse avec la chaux au moment de la préparation du mortier n’a pas été suffisant pour obtenir une pâte homogène.

59On peut conclure que la majorité des échantillons de plâtre est fabriquée à partir d’un liant de même nature et probablement de provenance identique, bien qu’ils relèvent dans la cathédrale, de localisations et de phases chronologiques diverses. En voici quelques illustrations :

  • le n° 03 correspond à un premier temps situé après la construction de la salle ouest et lié à la mise en place des voûtes d’arêtes ;

  • le n° 12, en revanche, intervient dans un deuxième temps, avec le percement de l’oculus. Ces deux échantillons relèvent toutefois des transformations mineures de la phase du XIe s. et le n° 26 date de l’aménagement initial de la salle est ;

  • le V2c est vraisemblablement roman, mais le badigeon et la greya du V3c appartiennent à deux états de décors successifs, en chronologie entre la phase romane et la phase gothique.

60L’étude archéologique sommaire de la chapelle nord, dont les parements intérieurs étaient recouverts de cette même succession d’enduits, permet d’affirmer que le décor peint sur greya est antérieur à la reconstruction du chevet et sans doute à la construction des fenêtres à remplage.

61Les échantillons sans gypse, appartenant à ce groupe dépendent également de phases chronologiques diverses : le n° 30 appartient aux états post-romans de la crypte et le n° 33 provient d’un mur extérieur, qui n’est pas rattaché à la chronologie du site, mais qui est arasé en 1450.

62Le plâtre contient une part de calcite à l’état naturel ou bien il est mélangé avec une partie de chaux aérienne grasse, afin de retarder la prise.

Confrontation des résultats d’analyse aux données archéologiques

La composition des échantillons et la chronologie du site

63La confrontation des analyses dont la teneur en calcium est supérieure à 98 % avec la stratigraphie et la chronologie montre qu’un seul échantillon composé de chaux aérienne grasse ne contient pas de plâtre : le n° 33, prélevé sur le mur d’un édifice étranger à la cathédrale et retrouvé arasé à l’extérieur de l’abside de la crypte. Cette structure n’est pas recalée dans la chronologie du site, mais l’on sait qu’elle est déjà détruite lors de l’aménagement du chœur gothique en 1495, dont les bois de la charpente du chœur ont été abattus dans ces années-là (datation dendrochronologique), la construction du nouveau chœur déborde largement sur le mur considéré : aussi était-il obligatoirement arasé au moment des travaux. Cet échantillon se distingue de l’ensemble par des critères supplémentaires relatifs aux droites de corrélation, élément par élément (Al, Si, Fe, K) dont il est exclu. Ce mortier est, par conséquent, fabriqué à partir de matières premières de provenance différente de celles rencontrées dans la cathédrale proprement dite.

64Les échantillons de la crypte n° 03,12 et 26 (liant 2) contenant une part importante de plâtre appartiennent à des structures d’époques différentes : le n° 03 est un enduit lissé sur le mur extérieur de la crypte dans la salle ouest et appartient aux phases de transformations mineures. Le n° 12 est contemporain et correspond au mortier scellant l’oculus du mur de refend des deux salles. Le n° 26 (liant 2) en revanche, appartient à la phase 2 de l’état roman et provient du mortier lissé sur le mur extérieur nord de la crypte, dans la salle orientale. Aussi, le plâtre a t-il été employé à diverses époques dans les travaux de la cathédrale.

65Le badigeon blanc couvrant la première couche du n° V3c (assimilé au décor des combles) et l’enduit V2c (des combles proprement dits) n’est pas un badigeon de chaux, mais de plâtre : bien que les teneurs respectives en gypse, carbonates et impuretés varient sensiblement. En effet, Le badigeon blanc de V3c est composé de 76,16 % de plâtre pour 23,37 % de chaux et 0,47 % d’impuretés. Le même badigeon sur V2c est composé de 94,25 % de plâtre pour 5,65 % de chaux et 0,1 % d’impuretés. La nature semblable du mélange-sulfate de calcium/calcite-renforce l’appartenance des deux enduits au même décor.

66Le rapport entre les plâtres et la chronologie suscite plusieurs observations. À partir de la part calculée de gypse, on observe que le badigeon blanc de surface V2c (bad. blanc) associé à la frise décorative de la nef, présente des caractéristiques proches du mortier scellant l’oculus de la crypte (n° 12), tandis que l’enduit couvrant cet oculus en surface (n° 11) est associé plus étroitement, par sa composition, à un morceau de greya (n° 0) remployé dans le bouchage des baies romanes de la façade extérieure sud. Ces fragments appartiennent à un décor postérieur à celui de la frise, mais antérieur au bouchage des baies romanes, soit compris dans la chronologie entre le XIe et le XVe s. L’autre fragment de greya (n° V3c (greya) se distingue du précédent par une teneur en gypse légèrement plus réduite en faveur des carbonates (à l’origine : de la chaux ou bien de la calcite).

  • 5 Le n° 30 (liant 2) est composé de chaux, mais son autre moyenne de mesure (n° 30 (liant 1) contient (...)

67On constate cependant, à partir des corrélations graphiques des impuretés, un regroupement caractéristique des liants de plâtre : l’ensemble n° V2c (bad. blanc), n° 03, n° V3c (greya), n° 12, n° 26 (liant 2), n° 30 (liant 2)5 et n° V3c (bad. blanc) est commun aux droites silice-potassium, aluminium-silice et potassium-aluminium. Ce regroupement semble indiquer que les mêmes matières premières ont été employées pour réaliser ces plâtres : les six références considérées entrent dans la catégorie des liants riches à plus de 33 % de soufre en teneurs brutes.

La provenance des matières premières : chaux, plâtre, sable

68La composition de l’échantillon prélevé au-delà des limites de la crypte, sur une structure étrangère à la cathédrale (n° 30) montre que l’on a employé une chaux riche en carbonates de calcium (CaCO3) et pauvre en impuretés.

69Bien qu’on ne puisse pas le démontrer, les carbonates associés aux sulfates dans les plâtres peuvent provenir soit de la calcite associée au gypse à l’état naturel, soit d’un ajout volontaire de chaux. Dans la deuxième hypothèse, la chaux ajoutée serait riche en carbonates et pauvre en impuretés. Par ailleurs, aucun agrégat sableux n’a été ajouté dans ces plâtres. L’ajout de chaux au plâtre est d’usage auprès des maçons, afin de retarder la prise du plâtre qui se fait, sans cela, en quelques minutes.

70Nous avons tenté d’établir la provenance des matières premières employées à la fabrication de ces liants de chaux et de plâtre, à partir du regroupement des informations analytiques, archéologiques et géologiques. Une présentation de la provenance des matériaux de construction de la cathédrale figure déjà en Infra, chapitre 4.

71Plusieurs gisements sont connus à proximité du site (fig. 6), mais nous ignorons si ces sites étaient exploités au Moyen Âge.

6 - Extrait de la carte géologique au 1/50 000 Saint-Jean de Maurienne n° 774.

6 - Extrait de la carte géologique au 1/50 000 Saint-Jean de Maurienne n° 774.

Editions BRGM

72Un premier filon calcaire, très pur, est exploité pour la production de la chaux, au lieu-dit “le Bochet”, à moins de six kilomètres de la cathédrale.

73Un calcaire contenant, en revanche, des impuretés est localisé au “Pas du Roc”, à environ onze kilomètres du site. Il est exploité encore actuellement comme pierre à chaux ou comme pierre à ballast, mais il était extrait au XIXe s. et peut-être plus tôt, pour la fabrication de la chaux uniquement.

74Un filon d’albâtre (c’est à dire d’anhydrite) est connu ensuite au “Mont de l’Évèque”, mais ce gisement est réservé à la pierre de taille.

75Plusieurs gisements de gypse figurent notamment aux lieux-dits “Saint-Pancrace” et “La Combe des Moulins” (dans la vallée de l’Arvan), entre deux et quatre kilomètres du site. Ces localisations pourraient correspondre à la pierre à plâtre que l’on emploie dès le Moyen Âge dans la cathédrale et le toponyme de “La Combe des Moulins” est certainement chargée de sens : la “Combe” étant, par définition une vallée entaillée dans la voûte anticlinale d’un pli, dominée par deux escarpements (les crêts) et les “Moulins” rappelant les moulins à plâtre, avec lesquels la pierre est broyée après sa cuisson.

76À partir des données géologiques, on distingue deux types de pierre à chaux disponibles près de Saint-Jean-de-Maurienne. L’exploitation de ces gisements au Moyen Âge est probable, mais pas certain. En effet, on dispose de sources modernes et contemporaines, qui entérinent un usage certainement plus ancien, dont nous ne conservons cependant pas la trace.

  • 6 La deuxième moyenne de mesures sur le n° 30 (liant 1) est une chaux aérienne maigre associée en for (...)

77Le calcaire très pur du “Bochet”, peut être à l’origine du liant utilisé dans le mortier de maçonnerie du mur arasé, retrouvé au-delà de l’abside de la crypte (n° 33) et dans celui du mortier scellant la baie centrale de l’abside (n° 30 (liant 2)6 premier n’est pas recalé dans la chronologie du site, tandis que le second appartient aux états post-romans de la crypte. Ce calcaire très pur peut-être également à l’origine de la chaux mélangée aux enduits, mortiers et badigeons de plâtre du site. Les moyennes d’analyses réalisées sur l’échantillon (n° 30) semblent confirmer cette hypothèse, avec une partie riche en calcium (plus de 98 %) sans gypse (liant 2) et une partie mélangée de carbonates et de sulfates, avec une présence notable d’impuretés (liant 1), ces dernières provenant sans doute du sable ajouté au mélange.

78Le calcaire du “Pas du Roc” est plus riche en impuretés : il peut être à l’origine de la préparation des autres échantillons inventoriés sur le site, dont la part de calcium est inférieure à 93,5 %, mais en l’absence de témoignages sur l’exploitation des gisements au Moyen Âge, cette hypothèse reste à vérifier. Ces carrières sont exploitées depuis le XIXe s. au moins. Une vérification peut prendre la forme d’une analyse comparative entre nos échantillons et un fragment de chaux fabriquée à partir du gisement calcaire du Pas du Roc. Il en va de même pour les autres gisements de provenance supposés, dont la vérification peut être réalisée par ces analyses comparatives. Par ailleurs, l’incidence de l’agrégat sur la composition des matrices analysées constitue une incertitude quant à l’emploi ou non de chaux à tendance hydraulique dans les mortiers et les enduits.

79Pour produire du plâtre, la roche employée en principe est le gypse (SO4Ca, 2H2O) et non l’anhydrite, qui est de composition un peu différente (SO4 pur) et dont les propriétés n’ont rien de commun avec le gypse. Pourtant, une analyse en diffraction de rayons X a été effectuée sur un échantillon de greya remployé, provenant du bouchage des baies romanes (du même type que les n° 0 et n° V3c greya) et le résultat montre la présence d’anhydrite associée au gypse. La diffraction de rayons X ne donne pas de résultats quantitatifs proprement dits, mais il est possible d’évaluer la présence des éléments présents à partir de l’intensité du signal enregistré sur le spectre. Aussi, la part d’anhydrite, pour cet échantillon a été évaluée à 2, celle du gypse à 5 et celle du quartz à 1 : l’anhydrite est donc présente en proportion notable. Les enduits de greya de Saint-Jean-de-Maurienne contiennent donc une part notable de SO4 pur, en plus du gypse. Il est possible de fabriquer du plâtre à partir d’un gypse contenant une part d’anhydrite, mais le liant obtenu est de moins bonne qualité puisque l’anhydrite ne peut pas produire d’hémihydrate, comme le plâtre. D’ailleurs, la plupart des gisements de gypse de Maurienne sont des mélanges en proportions variables de gypse - anhydrite - dolomite, avec parfois des oxydes de fer et des argiles. Les gisements de gypse et d’anhydrite sont voisins les uns des autres et certaines pierres à plâtre contiennent une partie d’anhydrite. Cette dernière est retirée du gypse lors de la préparation : l’anhydrite se présente sous la forme de nodules compacts, que l’on trie facilement. Malgré l’élimination de la plupart des nodules inertes, une quantité d’impuretés subsite certainement dans le gypse, une fois cuit puis broyé. Selon cette hypothèse, le plâtre à greya peut avoir été fabriqué à partir des carrières de Saint-Pancrace et de la Combe des moulins.

Analyse de deux pigments rouges des couches picturales

80Les badigeons blancs sont étudiés comme liant et non comme couche picturale, en raison de leur composition semblable à celle de la chaux et du plâtre analysés dans les mortiers et les enduits. Les couches picturales, en revanche, se distinguent des liants par une composition minérale plus diversifiée. On remarque, parmi les échantillons étudiés, trois couches picturales différentes : une couche uniforme rouge, correspondant au décor à damiers conservé dans les combles de la cathédrale (n° V1c) (fig. 7, n° 1), la même couche en jaune appartenant au même ensemble (fig. 7, n° 2) et les joints de mortier ocrés dans la crypte et sur la façade extérieure sud.

7- Vues des enduits du décor à damiers conservé dans les combles (Vlc)

7- Vues des enduits du décor à damiers conservé dans les combles (Vlc)

- n° 1 : vue générale de la frise décorative ornant la nef romane, composée de damiers alternés rouges et jaunes. Cette frise est conservée dans les combles actuels de la cathédrale.
- n° 2 : vue en coupe des enduits peints du décor à damiers, préparés en section polie : en haut, l’enduit peint en rouge et en bas, l’enduit peint en jaune (Vlc). Largeur de l’échantillon portant la couche picturale rouge : 1,7cm.
- n° 3 : vue en coupe de l’enduit couvert d’une couche picturale rouge (Vlc), préparé en lame mince, lumière polarisée, grossissement 25 fois. L’enduit est composé d’une charge diversifiée, contenant quartz (a), calcite (b), silice (c), et roche métamorphique(d).
- n° 4 : vue à plus fort grossissement de la couche de surface rouge (Vlc). On remarque que de petits grains de calcite sont inclus dans la matrice rouge.
L’analyse en micro-diffraction de rayons X montre que la couche picturale-est composée principalement de cinabre (HgS), avec un peu de plomb. Le plomb peut être associé à l’état naturel au cinabre sous la forme de minium (PbO), également de couleur rouge, mais il peut être également mélangé lors de la préparation de la peinture, sous la forme de blanc de céruse. Largeur de la photo : 2 mm.

81Les fragments étudiés en surface correspondent, pour l’un à la couche rouge du décor à damiers conservé à l’intérieur des combles de la cathédrale (n° V1c) (fig. 7, n° 3 et 4) et pour l’autre, au rehaut rouge pratiqué sur les joints romans de la nef (n° V5c), conservés sur la façade extérieure sud.

Le pigment rouge de la frise à damiers

82L’analyse porte sur deux zones différentes du n° V1c : l’identification est faite sur la surface brute (plot 19 surf, rouge 2) d’une part et dans l’épaisseur du pigment d’autre part (plot 19 surf, rouge 1), après décapage de la surface. Les éléments analysés sont communs aux deux pointages : le soufre, le calcium, le plomb et le mercure. La teneur en éléments est cependant variable selon la préparation de l’échantillon. Ainsi, la part de mercure est plus forte dans l’épaisseur de la couche picturale qu’en surface, au détriment du soufre, du calcium et du plomb. On remarque au passage, que le mercure est également présent dans l’enduit de support de la couche picturale rouge (n° V1c liant : 1,09 %), ce qui montre que le mercure, appliqué en surface a migré partiellement et pénétré l’enduit de support. Ce constat tend à montrer que la couche picturale rouge a probablement été appliquée sur l’enduit encore humide, c’est à dire a fresco.

83La présence du soufre peut s’expliquer soit, par la présence de plâtre dans l’enduit ou le badigeon situé sous la couche picturale, soit par la pollution atmosphérique, soit par la combinaison du soufre avec un autre élément, pour former un minéral à part entière. Or, il n’y a pas de plâtre dans cet échantillon et la pollution atmosphérique est peu probable, car le décor est protégé à l’intérieur de la nef. En revanche, l’analyse enregistre une forte teneur de mercure, qui, associé au soufre constitue un sulfure de mercure, connu plus couramment sous le terme de cinabre.

84Le calcium est dix fois plus présent en surface qu’en profondeur de sorte que l’hypothèse de la pollution pour cet élément semble également probable. Deux autres hypothèses sont néanmoins envisageables : le séchage de l’enduit sous-jacent peut induire la migration du calcium vers la surface, lors de sa carbonatation, ou bien le sulfure de mercure a été mélangé à une préparation de blanc de céruse, contenant du plomb associé au calcium. La part de plomb varie également entre la surface et la profondeur de la couche picturale : de 0,99 % dans l’épaisseur de l’échantillon à 3,78 % en surface. Une autre hypothèse demeure possible : celle du minium, un oxyde de plomb souvent associé au cinabre.

85Le mercure représente toutefois la plus grande partie de cette couche picturale (89,73 % en analyse élémentaire dans l’épaisseur de la couche picturale et 71,56 % en surface). Le pigment composé de ce métal et connu sous le nom de cinabre (HgS) est de couleur vermillon.

86Selon J. Debelmas, il n’est répertorié aucun gisement de cinabre dans les environs de Saint-Jean-de-Maurienne, même à l’état de traces dans les filons métallifères du massif du Rocheray, constituant la principale zone minéralisée du secteur. On a néanmoins identifié un gisement à un centaine de kilomètres de Saint-Jean-de-Maurienne, près de Vizille, au sud de Grenoble. Bien que les gisements les plus importants soient situés en Espagne, à Almaden, dans les Dolomites italiennes et les Alpes autrichiennes, ce pigment peut également provenir des environs de Grenoble, compte tenu de son prix élevé. De plus, le décor de frise conservé partiellement dans les combles de la cathédrale est d’une facture plutôt rustique. Aussi le choix d’un pigment bon marché, tel que l’ocre rouge nous aurait semblé plus conforme à la réalisation de ces simples damiers alternés.

87Aussi, deux hypothèses peuvent être imaginées pour expliquer la profusion du cinabre sur la frise décorative de la cathédrale : soit, on s’est approvisionné localement et le gisement de Vizille semble le plus probable, soit on a profité du passage de peintres sur le site pour leur faire réaliser ce décor, à partir des pigments apportés avec eux. Cette deuxième hypothèse ne résoud pas pour autant l’énigme du coût de ce pigment, aussi largement étalé sur la frise décorative de la nef (fig. 8).

Le pigment rouge des rehauts des joints

88La deuxième couche picturale analysée correspond au rehaut rouge ornant les joints marqués à la truelle sur la maçonnerie romane, à l’extérieur de la nef (n° V5c). L’analyse de la surface fournit un résultat différent de celui des combles actuels de la cathédrale : le mercure est inexistant et le pigment est de nature différente. Les minéraux constituant cette couche picturale sont diversifiés : l’aluminium, la silice, le soufre, le potassium, la calcium, le fer, le magnésium et le sodium. Le pigment responsable de la couleur rouge est un oxyde de fer plus ou moins hydraté associé effectivement à la silice, l’aluminium, le potassium et le magnésium, identifiés par l’analyse. Cet ocre rouge apparaît clairement en comparaison avec l’analyse du joint de mortier supportant le rehaut coloré. Le liant contient les mêmes éléments que l’ocre, mais dans des proportions différentes : l’aluminium, la silice, le potassium, le fer, le magnésium et le sodium sont plus faiblement représentés, au profit du soufre, mais surtout du calcium (fig. 8). La présence de sodium, sensible dans la couche colorée ne semble pas appartenir à l’ocre proprement dit. Aussi, peut-il être relatif à une pollution, soit de l’atmosphère, soit de l’enduit qui l’a recouvert par la suite.

8- Analyse des badigeons et couches picturales

8- Analyse des badigeons et couches picturales

89À partir des analyses effectuées sur ces couches picturales, on distingue deux travaux de nature différente. Les joints de mortier romans sur l’extérieur de la nef sont réhaussés de rouge à l’aide d’un pigment courant : l’ocre. Cette exécution a des fins esthétiques mais l’application est simple et systématique, sans recouvrir à une technicité particulière. Le même principe est mis en œuvre dans la crypte, où les traces colorées sont mieux conservées, car protégées des intempéries.

90Le décor à damiers, conservé dans les parties hautes de la nef est d’un style plutôt simple et d’une exécution dont le soin, bien que correct, n’est pas remarquable. Aussi, s’attendait-on à identifier des pigments courants, sans préparation particulière. Les carrés rouges, en revanche, n’ont pas été réalisés avec de l’ocre, comme nous l’imaginions, mais avec du cinabre, de provenance plus éloignée, voire étrangère (l’Espagne, l’Italie ou bien l’Autriche). La préparation au blanc de céruse ou le vermillon, pouvant expliquer la présence du plomb dans la couche picturale témoignent également de la spécificité de l’exécution : il ne s’agit pas d’une décoration relevant de la finition esthétique au même titre que les rehauts d’ocre, mais le travail d’un “artiste” formé aux techniques traditionnelles de la peinture.

91Si l’identification des deux couches picturales apporte des indications techniques intéressantes sur la décoration de la cathédrale romane, l’analyse soulève de nouvelles questions : peut-on identifier la provenance du cinabre, à partir des éléments traces, par exemple ? Le plomb présent dans la couche picturale provient-il effectivement d’une préparation de blanc de céruse, ou bien d’un minium (vermillon) associé au cinabre ? Les joints de la crypte sont également rehaussés de rouge : est-ce également de l’ocre ou bien un autre pigment ? Est-il de même nature que sur l’extérieur de l’édifice ?

92Compte tenu du style “grossier” de la frise à damiers conservée sur les murs intérieurs de la nef, notre hypothèse de départ envisageait qu’il soit réalisé par des artistes locaux à partir de matières premières locales et traditionnelles (de l’ocre rouge, de l’ocre jaune et un badigeon de chaux pour le blanc). On constate en revanche, par l’analyse élémentaire, que le rouge correspond à du cinabre et non à de l’ocre et que le badigeon blanc, est du gypse à 94,25 % et non de la chaux (fig. 5, V2c), comme il est coutume de le faire. En effet, la finition des murs par une couverture blanche “de propreté” est réalisée généralement avec un lait de chaux badigeonné au pinceau. Or, le gypse est employé par ailleurs dans les enduits de la crypte pour les périodes anciennes (échantillons n° 11, 12 et 03). Aussi, le choix du plâtre en remplacement de la chaux pour ce badigeon de surface (appliqué également au pinceau) laisse à penser que les exécutants de cette décoration étaient tout de même d’origine locale.

93Selon I. Parron, la frise décorative a pu être réalisée lors de la même campagne que les stucs peints dont nous conservons quelques fragments. Les artistes ayant produit les stucs apparaissent comme des spécialistes venus à Saint-Jean-de-Maurienne sur commande. Aussi ont-ils pu apporter avec eux des pigments spécifiques tels que le cinabre ? L’étude des couches picturales de ces stucs sera sans doute en mesure de préciser la contemporanéité des stucs peints avec la frise. Par ailleurs, l’identification des pigments rouges employés sur les stucs pourra confirmer cette hypothèse de contemporanéité (par la présence du même pigment plutôt rare et précieux) et expliquer peut-être l’usage de cinabre sur de grandes surfaces monochromes.

94La caractérisation des couches picturales rouges de deux échantillons du site a permis de montrer l’intérêt technique du sujet, en complément à l’étude des supports, mortiers et enduits. À partir des résultats obtenus, une étude exhaustive des couches picturales peut être envisagée entre la crypte et la nef, depuis les joints rehaussés de rouge au décor retrouvé sur les murs intérieurs. À ces échantillons peuvent s’ajouter les fragments de greya trouvés en remploi et calés dans la chronologie entre l’époque romane et 1450, dont certains morceaux conservent également des pigments de couleurs différentes.

Conclusion

95L’étude comparative des mortiers et des enduits de la cathédrale Saint-Jean-Baptiste apporte des renseignements intéressants sur la fabrication et la mise en œuvre de ces matériaux de constructions au Moyen Âge.

96La procédure d’étude mise en œuvre permet de comparer les échantillons sous la forme d’un zoom, depuis l’indispensable échelle macroscopique, à laquelle le maçon a travaillé, jusqu’à la composition chimique élémentaire très fine de la chaux et du plâtre, employés comme liant.

97La comparaison des échantillons à l’œil nu sur des préparations de sections polies permet d’établir une typologie des pâtes qui correspond, le plus souvent, à des phases de travaux identiques. Mais ces critères d’observation ne sont pas assez sûrs pour constituer une méthode de discrimination chronologique à part entière. En effet, deux mortiers peuvent être semblables et appartenir à deux phases de travaux distinctes ou inversement, deux mortiers très différents peuvent avoir été réalisés avec des matériaux de provenance variable ou bien préparés par deux maçons différents. En tout état de cause, on constate que la phase de construction la plus importante, au XIe s., se caractérise par une grande homogénéité dans la fabrication des mortiers comme des enduits.

98Les composants présentent pourtant peu de variation, puisque l’on utilise le même sable alluvionnaire des bords de l’Arc et une chaux de nature constante pour la majeure partie des échantillons.

99L’originalité du site de Saint-Jean-de-Maurienne est l’emploi abondant du plâtre pour les maçonneries, comme pour les finitions de surface. La diversité de l’usage du gypse est étonnante, puisqu’on le trouve dans les blocages de maçonnerie, dans certains enduits couvrants de la crypte et dans le badigeon de surface de la nef, associé à la frise décorative qui orne les parties hautes du vaisseau. Les mortiers et les enduits de greya constituent une réelle curiosité dans l’ensemble de ces plâtres, avec des propriétés importantes de résistance au temps et à l’humidité. Leur teneur non négligeable en anhydrite et leur couleur rosée pour certains d’entre eux, doivent faire l’objet d’une étude plus poussée, afin de mieux connaître les modes de fabrication de ces plâtres particuliers, dont l’usage semble d’ores et déjà s’étendre à d’autres zones Alpines.

100L’abondance de calcaire et de gypse dans la géologie locale est inscrite dans la construction de la cathédrale Saint-Jean-Baptiste et traduite par des mélanges et des recettes de fabrication intéressantes pour le Moyen Âge, du point de vue de l’histoire des techniques.

101Par ailleurs, la mise en perspective des analyses de mortiers et d’enduits avec la géologie locale permet de mieux apprécier l’économie du chantier, avec une distance de transport inférieure à dix kilomètres pour la chaux et le plâtre. Quant à l’exploitation du sable, il provient des dépôts alluvionnaires de l’Arc, qui coule à quelques centaines de mètres seulement de la cathédrale.

102L’analyse des traces colorées apporte également des renseignements intéressants. Ainsi, la caractérisation des joints rouges de la crypte montre que l’on a employé une ocre pour souligner l’architecture, probablement de provenance locale. Le rouge prélevé sur la frise décorative de la nef, datée du XIe s., ne provient pas en revanche, d’un oxyde de fer mais d’un sulfure de mercure, c’est-à-dire du cinabre. L’absence de gisement à proximité du site implique que l’on ait importé ce pigment. Pourquoi ne pas avoir employé un pigment moins coûteux et plus abondant dans la région, tel que l’ocre ? L’analyse de la couche picturale montre la présence de plomb associée au cinabre, qui témoigne soit d’une association de minium et de cinabre, soit d’une préparation au blanc de céruse, caractéristique des peintres à part entière. Il est possible que l’on ait fait appel à de véritables peintres pour réaliser cette frise décorative, ceux-là même qui auraient, dans ce cas, apporté dans leurs bagages le précieux pigment.

103À première vue la caractérisation physico-chimique des matériaux semble soulever plus de questions qu’elle n’en résout. En réalité, les éclairages archéologiques qu’elle apporte sont réels, en particulier sur la mise en œuvre du chantier de construction et de son économie. Les questions nouvelles qu’elle pose, à partir des recettes de fabrication des plâtres ou de la nature des pigments illustre l’intérêt d’une approche historique globale d’un site, non seulement d’un point de vue formel et chronologique mais aussi vivant, à travers les modes de fabrication, les matières premières et les hommes, qui ont mise en œuvre matériaux et techniques.

Notes

1 L'étude d'Isabelle Parron-Kontis montre que la datation au Xle s. repose autant sur l'étude du plan de la crypte (1030-1060 ?), que sur la facture des chapiteaux sculptés, retenue comme indice chronologique jusque-là par les historiens d'art.

2 L'abattage des bois couvrant la nef date de 1493-1494 et de 1495-1496 pour la charpente du chœur. Archéolabs (ARC 1522 D).

3 Cette étude a été réalisée grâce à l'accueil et à l'appui technique du Laboratoire central des ciments Vicat.

4 B. Palazzo-Bertholon, Histoire, archéologie et archéométrie des mortiers et des enduits au Moyen-Age, Thèse de Doctorat, Université Lyon II, janvier 1998, p. 204-229, vol. 2, texte.

5 Le n° 30 (liant 2) est composé de chaux, mais son autre moyenne de mesure (n° 30 (liant 1) contient du gypse en grande quantité (35,62 % de soufre en teneur brute).

6 La deuxième moyenne de mesures sur le n° 30 (liant 1) est une chaux aérienne maigre associée en forte proportion au gypse (80 %) : voir le tableau de la part calculée de gypse entrant dans la composition des plâtres, Pl. 8.

Table des illustrations

Titre 1 - Localisation des échantillons dans la cathédrale Saint-Jean-Baptiste
Légende Plan de la crypte et relevés du mur extérieur sud
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 84k
Titre 2 - Typologie macroscopique réalisée à partir des sections polies Quelques exemples représentatifs des “Types 1”, “Type 2”, “Type 5 greaya” et “Type 3”.
Légende - n° 1 : Enduit couvert d’un badigeon en surface (non lissée) (n° 27 - crypte). L’enduit appartient au “Type 1”. Largeur cliché : 2,5 cm.- n° 2 : Mortier de scellement de la baie axiale de la crypte. L’enduit appartient au “Type 1” (n° 30 - crypte).- n° 3 : Enduit marqué à la truelle, appliqué sur le mur intérieur (n° 21 - crypte) et appartenant au “Type 2”. Largeur cliché : 2,3 cm.- n° 4 : Enduit lissé situé sur le mur ouest, zone I, ouverture, côté nord : il appartient au “Type 2”. Cet enduit couvre un premier enduit lissé à traces d’ocre en surface (n° 20 - crypte). Largeur cliché : 2,6 cm.- n° 5 : Enduit lissé qui couvre l’oculus de la “fenestella”, côté ouest (n° 11 - crypte) et appartenant au “Type 5 greya”. Cet enduit de couleur rose est à base de plâtre. On distingue quelques grains d’agrégat contenus dans la pâte, malgré la mauvaise qualité de la section polie (le plâtre se dissoud dans l’eau et la préparation à l’eau de l’échantillon l’a dégradé). Largeur cliché : 2,7 cm.- n° 6 : Échantillon de greya prélevé dans la maçonnerie de l’arcade supportant le passage de la zone I à la zone II (n° 18 - crypte), appartenant au “Type 5greya”.- n° 7 : Mortier de joint de la baie percée sur le bas-côté sud, ébrasement ouest (n° 4 - faç. ext. sud). Étape de la surélévation, appartenant au “Type3”.- n° 8 : Enduit couvrant un mur qui butte sur l’extérieur de l’abside et qui n’appartient pas à la cathédrale, mais sans doute à un bâtiment accolé contre elle (n° 33 - crypte). Cet échantillon appartient au “Type3”.- n° 9 : Mortier de joint de la baie percée dans le bas-côté sud, ébrasement est (n° 3 - faç. ext. sud). Étape de surélévation, appartenant au “Type 3”.
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 272k
Titre 3 - Typologie macroscopique réalisée à partir des sections polies : quelques exemples représentatifs (suite)
Légende - n° 1 : Mortier de maçonnerie roman, lissé et marqué à la truelle, puis réhaussé d’ocre dans les joints (V5c, faç. ext. sud). Cet échantillon appartient au “Type 4” de la typologie macroscopique. Largeur cliché : 3,4 cm.- n° 2 : Mortier lissé et marqué à la truelle sur le mur extérieur de l’abside (n° 31 crypte) et appartenant au “Type 4”. Largeur cliché : 2,5 cm.- n° 3 : Échantillon composé de deux enduits superposés. La couche supérieure est constituée de greya (a) (“Type 5 greya”), dont la surface est lissée et couverte d’une couche picturale (b). La couche inférieure et plus ancienne est composée d’un enduit à chaux et à sable (c) couvert d’un badigeon de finition blanc, dont la pâte appartient au “Type 4”. (V3c, remploi). Échelle : 4,5 cm = 1 cm d’échantillon.- n° 4 : Enduit couvert d’un badigeon blanc (d), dont la pâte appartient au “Type 4”. Cet échantillon a été prélevé sur le décor de frise à damiers rouges et jaunes et cette partie blanche correspond au fond uni des murs (V2c, décor des combles). Ce cliché montre la similitude de pâte et de surface entre cet échantillon et le précédent. Il s’agit bien du même enduit et l’exemplaire trouvé en remploi montre qu’un second décor a été appliqué sur le premier, dont on ne conserve aucune trace en élévation. Deux hypothèses peuvent expliquer que l’on ne conserve aucun témoignage de ce décor dans la nef : soit il a été appliqué après la condamnation des parties hautes par l’installation des voûtes en bois (XVe s), soit il s’agit d’un décor qui s’étendait sur une portion limitée des murs inférieurs, tel qu’une chapelle par exemple ? Echelle : 4,5 cm = 1 cm d’échantillon.
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 240k
Titre 4- Corrélation des teneurs Al et Si
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 28k
Titre 5 - Composition des liants à base de plâtre
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 208k
Titre 6 - Extrait de la carte géologique au 1/50 000 Saint-Jean de Maurienne n° 774.
Crédits Editions BRGM
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 1,9M
Titre 7- Vues des enduits du décor à damiers conservé dans les combles (Vlc)
Légende - n° 1 : vue générale de la frise décorative ornant la nef romane, composée de damiers alternés rouges et jaunes. Cette frise est conservée dans les combles actuels de la cathédrale.- n° 2 : vue en coupe des enduits peints du décor à damiers, préparés en section polie : en haut, l’enduit peint en rouge et en bas, l’enduit peint en jaune (Vlc). Largeur de l’échantillon portant la couche picturale rouge : 1,7cm.- n° 3 : vue en coupe de l’enduit couvert d’une couche picturale rouge (Vlc), préparé en lame mince, lumière polarisée, grossissement 25 fois. L’enduit est composé d’une charge diversifiée, contenant quartz (a), calcite (b), silice (c), et roche métamorphique(d).- n° 4 : vue à plus fort grossissement de la couche de surface rouge (Vlc). On remarque que de petits grains de calcite sont inclus dans la matrice rouge.L’analyse en micro-diffraction de rayons X montre que la couche picturale-est composée principalement de cinabre (HgS), avec un peu de plomb. Le plomb peut être associé à l’état naturel au cinabre sous la forme de minium (PbO), également de couleur rouge, mais il peut être également mélangé lors de la préparation de la peinture, sous la forme de blanc de céruse. Largeur de la photo : 2 mm.
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 272k
Titre 8- Analyse des badigeons et couches picturales
URL http://books.openedition.org/alpara/docannexe/image/1874/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 125k

© Alpara, 2002

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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