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Les âges du fer dans la vallée de la Saône (VIIe - Ier siècles avant notre ère)

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Louis Bonnamour
, 
Alain Duval
, 
Jean-Paul Guillaumet

Deuxième partie. Paléométallurgie du Bronze à l’Âge de Fer

Étude métallographique et analyse de matériel monétaire de l’atelier de Villeneuve-Saint-Germain (Aisne)

J. Debord, Ch. Giroussens, K. Gruel, Ph. Romero et A. Tarrats-Saugnac

Texte intégral

Nous tenons à remercier Monsieur M. Groos et Mademoiselle S. Grenet pour leur aide lors des mesures, et des précieuses discussions lors de l’inter prétation de celles-ci.

1La monnaie est l’aboutissement d’un cycle de fabrication plus ou moins complexe qu’il est intéressant de reconstituer. En effet, elle est le témoin matériel d’une activité métallurgique soumise à des normes le plus souvent impératives de poids, de modules, de composition... et elle reflète donc le degré de maîtrise technique atteint par le métallurgiste. D’où l’importance d’arriver à distinguer, par un examen approfondi, ce qui est contrainte technique, résultat empirique, de ce qui est volonté délibérée du monnayeur. Mais les études métallographiques restent ponctuelles car leur caractère destructif rend difficile le travail sur des séries, qui seul permettrait de dépasser le stade du constat. Nous présenterons donc ici des observations sur quelques objets présentant une unité de provenance, d’état de conservation et de fonction.

2Dans un premier point, on rappellera brièvement l’essentiel des connaissances sur le site de Villeneuve Saint-Germain dont l’abondant matériel pourrait fournir matière à une étude de métallurgie très poussée. Puis on décrira les types d’objets sur lesquels a porté la présente étude, les moyens d’analyse utilisés et les réponses qu’on peut en attendre. Enfin, on présentera les résultats de nos investigations en proposant quelques hypothèses d’interprétation qui demanderont à être vérifiées, d’une part sur des séries numériquement représentatives, d’autre part par la reconstitution expérimentale des processus de fabrication et de corrosion.

3Situé en moyenne vallée de l’Aisne, à 100 km au Nord-Est de Paris, le site gallo-romain précoce de Villeneuve-Saint-Germain (Aisne), se révèle peu à peu comme l’un des plus importants du Nord de la France. Tandis que les recherches effectuées par une équipe de l’U.R.A. n° 12 du C.N.R.S. mettent au jour les vestiges d’un vaste habitat en bois, de caractère proto-urbain, une autre équipe dirigée par l’un de nous (J. D.) fouille le quartier artisanal où il a été possible de mettre en évidence la présence d’activités métallurgiques : fabrication de fibules attestée par la découverte d’ébauches de types divers (en fer et en bronze) ; fabrication de rouelles en plomb, coulées en bandes, dont la découverte d’exemplaires non séparés montre l’origine locale ; ateliers monétaires révélés notamment par des monnaies défectueuses (Debord 1978, p. 106-107 ; Debord, 1979). De ces activités métallurgiques témoigne également la présence de moules à alvéoles, de nombreux fragments de creusets, de scories, de fragments de parois vitrifiées, de déchets de bronze (déchets de coulée sous forme de « gouttelettes » ou de « fonds de creusets », déchets de découpe dans des feuilles de bronze), etc. Ces vestiges n’ont jamais été trouvés en place. Ils proviennent de structures de différentes natures : fosses, fossés, puits... Parmi les fosses, certaines sont de simples dépotoirs, d’autres ont été réutilisées secondairement comme fosses à détritus, leur fonction première n’étant pas toujours évidente. Le matériel y est généralement très abondant et les restes des activités artisanales que nous avons évoquées voisinent avec la céramique, les déchets culinaires, les monnaies, les outils et autres objets divers. Notons, en outre, que ces fouilles s’effectuent en milieu assez profondément arasé et que nous n’avons que la partie inférieure des structures, ce qui n’en facilite pas l’interprétation.

4Le mobilier exhumé sur l’ensemble du site est très homogène et, bien que la plupart des excavations présentent un remplissage stratifié, il n’y a pas de différence apparente entre le mobilier provenant des diverses couches. Le comblement a été très rapide. Même dans les cas assez rares de recoupement, la fosse la plus récente livre un matériel analogue à celui de la plus ancienne. Nous ne reprendrons pas ici en détail les éléments de datation qui ont été évoqués dans d’autres articles (voir notamment Debord, « Les origines gauloises de Soissons », 1984). Disons simplement que monnaies, fibules, amphores, céramiques, indiquent une datation postérieure à la guerre contre Rome. Chacun de ces éléments pris séparément ne serait sans doute pas probant mais, ensemble, ils constituent un faisceau de témoignages convergents qui ne laissent aucun doute quant à une occupation tardive. Par ailleurs, l’absence totale de céramique sigillée et de monnaies romaines indique un abandon vers – 20 / – 15 au plus tard, l’argument a silentio pouvant être considéré comme valable au terme de dix années de fouilles.

Fig. 1. – Matériel monétaire de l’atelier de Villeneuve-Saint-Germain.

5On peut donc considérer que Villeneuve-Saint-Germain a été occupé immédiatement après la conquête et durant une période relativement courte, soit environ de 50 à 20/15 av. J.-C.

6On a abordé l’étude de la métallurgie monétaire pratiquée à l’époque gauloise sur ce site par deux points différents : le matériel de coulée (creusets et moules) et les monnaies, sans chercher à lier les uns aux autres.

7La plupart des monnaies analysées sont des potins, c’est-à-dire des monnaies de bronze coulées en chapelet dans des moules bivalves portant l’empreinte monétaire gravée en creux au fond des cavités ; cinq potins, dont le type est abondant sur le site et probablement local, ont été examinés : deux du type BN 7870 (échantillons 3 et 6), deux du type BN 7873 (échantillons 1 et 2), un du type BN 7458 (échantillon 4). Un bronze frappé de type indéterminé a été étudié parallèlement comme contrepartie aux analyses des potins (fig. 1).

8L’étude des moules à alvéoles montre une grande régularité dans le diamètre intérieur des alvéoles et dans leur profondeur. En revanche, les variations parfois importantes de l’épaisseur des parois interalvéolaires montrent le peu d’intérêt qu’y apportait l’ouvrier. La technique utilisée pour la fabrication de ces moules apparaît relativement évidente : dans une plaque rectangulaire d’argile cru, de 2 cm d’épaisseur en moyenne, on a imprimé à l’aide d’un outil de base circulaire, d’environ 1,5 cm, des séries de trous grossièrement alignés. Le caractère fragmentaire du matériel ne permet pas d’évaluer la dimension totale des moules, ni le nombre des alvéoles. De nombreux fragments de ces moules ont été trouvés sur les sites gaulois (Mangin M., 1980-81, p. 274 ; Tournaire J. et al., 1982, p. 417) mais disparaissent complètement à l’époque gallo-romaine. Ils paraissent liés à la métallurgie monétaire, et sont généralement considérés comme des moules à flans. Plusieurs techniques d’utilisation ont été proposées :

  • La coulée directe d’un métal en fusion préalablement fondu dans un creuset (Tylecote R. F., 1962, p. 160) ; le résultat est, soit des petits lingots de métal débordant des trous du fait de l’effet de goutte, soit une plaque irrégulière constituée de ces mêmes lingots soudés entre eux. Le même effet peut être obtenu par la coulée entre deux plaques, l’une à alvéoles, l’autre lisse ; là aussi, on aboutit à un tout solidaire.
  • L’utilisation de ces moules comme creusets : le métal, sous forme solide, serait déposé après pesée dans chaque alvéole puis fondu soit à l’aide d’un chalumeau (Blanchet A., 1905, p. 49 ; Castelin K., 1960, p. 32), soit par cuisson sur un feu (Metzler J., 1977, p. 137). Le problème est alors de parvenir à une parfaite fusion du métal (Tylecote R. F., 1962, p. 101).

9C’est pourquoi on se contentera de considérer ces moules comme des lingotières, sans pousser l’interprétation plus avant. En effet, un flan implique un calibrage précis difficile à atteindre par coulée directe. De plus, ces moules nous semblent peu cuits : ils virent de couleur dans un four porté à 550°. On remarque cependant à la surface des alvéoles une partie plus rubéfiée (fig. 2 c).

10Les creusets, dont plusieurs centaines de fragments ont été trouvés dans le même secteur des fouilles de Villeneuve-Saint-Germain, sont fabriqués dans une argile comparable, mais présentent des traces de chauffage plus intense, notamment sur leurs faces externes. De plus, certains d’entre eux contiennent encore des résidus métalliques visibles à l’œil nu, leur fonction ne pose donc pas problème. Il s’agit pour la majorité et pour les trois exemplaires analysés, de petits creusets en forme de calotte, munis d’un bec verseur (fig. 2 a) ; toujours de faibles dimensions, leur contenance ne peut excéder quelques centilitres. D’autres modèles, étroits et profonds, munis d’organes de préhension, semblent de capacité plus importante.

Tableau I. – Dimensions relevées sur des fragments de moules à alvéoles trouvés lors de la fouille de la structure 142, à Villeneuve-Saint-Germain en 1977 (sur 36 fragments, 17 étaient mesurables).

Tableau I. – Dimensions relevées sur des fragments de moules à alvéoles trouvés lors de la fouille de la structure 142, à Villeneuve-Saint-Germain en 1977 (sur 36 fragments, 17 étaient mesurables).

Fig. 2. – A : creuset ; b : moule ; c : coupe du moule au niveau d’une alvéole (microscopie).

11En ce qui concerne moules et creusets, le problème qui se posait était de vérifier s’ils avaient bien contenu du métal, et dans l’affirmative, de quel type de métal il pouvait s’agir. Pour les monnaies, les renseignements souhaités concernaient la composition de l’alliage et sa structure, cette dernière permettant éventuellement de mettre en évidence certains aspects de la fabrication.

Fig. 3. – A et B (en haut) : monnaie de bronze frappée, échantillon 5.
C (en bas) : mélange des deux phases dans un potin, échantillon 6.

12Nous disposions pour ce faire :

  • d’un microscope optique, qui donne l’image en couleur des structures, et à ce titre représente l’instrument de base pour l’étude métallographique : il permet de différencier aisément les différentes phases présentes ;
  • d’un microscope électronique à balayage (M.E.B.), qui présente sur le précédent l’avantage de permettre des grossissements supérieurs, mais ne donne qu’une vue en noir et blanc ; son principal intérêt dans cette étude réside dans le dispositif d’analyse X (spectromètre à sélection d’énergie) qui lui est associé. La microsonde ainsi constituée permet d’identifier par leur spectre de rayons X (Maurice F., 1981, p. 237) les éléments présents dans une région de l’échantillon : l’analyse ponctuelle permet de caractériser une inclusion, tandis que, par balayage d’une plage de l’échantillon, on peut obtenir une analyse qualitative de celle-ci.

13Une information plus quantitative peut être obtenue avec des échantillons étalons, mais la précision de tels résultats reste très limitée par suite des dimensions réduites de la région de l’objet analysée et il ne saurait être question d’obtenir ainsi une analyse globale de l’échantillon. En effet, le faisceau électronique n’explore qu’une faible portion de la coupe à la fois, tant en surface (0,1 mm) qu’en profondeur (10 mm). Notons aussi que, dans le cas d’échantillons non conducteurs, tels que la céramique, il est nécessaire de métalliser l’objet, ce qui interdit bien entendu toute identification dans l’alliage de l’élément métallique en question (généralement l’or).

14A défaut d’information quantitative précise, il est en revanche, facile d’obtenir une « carte » de la présence d’un élément donné dans une région de l’échantillon. En se calant sur un pic correspondant à cet élément et en parcourant la surface de l’échantillon, on obtient une image dans laquelle les régions les plus claires correspondent aux concentrations les plus importantes (fig. 5).

15Quelques fragments de moules ainsi que trois fonds de creusets ont été métallisés à l’or, avant analyse au M.E.B. Cette analyse s’avère un peu plus délicate que dans le cas des monnaies puisque les spectres caractéristiques des métaux recherchés se superposent à un fond constitué par les spectres de tous les composants de l’argile. Dans ces conditions, les pics identifiant des traces métalliques peuvent fort bien se trouver « noyés » dans le fond. Nous avons cependant pu mettre en évidence des traces de cuivre dans les moules à alvéoles, tandis que les trois creusets ont révélé la présence d’argent et de cuivre dans des proportions variant du simple au triple. Dans le spectre de l’un d’eux apparaissaient de plus les pics caractéristiques du plomb, de l’étain et du zinc, ce qui peut laisser supposer qu’il avait servi à fondre un alliage plus complexe.

16Dans le cas des potins, on a effectué une quinzaine de mesures sur la tranche de chaque échantillon pour obtenir sur la composition une information aussi globale que possible. La comparaison avec des échantillons de bronze de composition connue a permis d’évaluer grossièrement les teneurs en étain. C’est ainsi que la concentration en étain se situe aux alentours de 23 % pour les potins de type BN 7870 et BN 7873, autour de 18 % pour le potin de type BN 7458, et de 13 % pour le bronze frappé. La concordance entre type et composition qui semble donc apparaître ici mériterait d’être vérifiée de manière plus systématique sur des séries statistiquement significatives.

Fig. 4. – Microscopie optique de potins. A (en haut) : dendrites, échantillon 4 ; B (au milieu) : structure homogène, échantillon 3 ; C : structure hétérogène, échantillon 6.

Fig. 5. – Analyse x d’un potin type BN 7873, à la microsonde. Coupes présentant à gauche la surface de la monnaie, en blanc l’élément dosé. En haut : cuivre ; au milieu : étain ; en bas : plomb.

17Les résultats de l’étude métallographique apparaissent moins simples à interpréter. En effet, si toutes les monnaies étudiées se présentent comme un mélange de deux phases Cu – Sn (fig. 3 c) (comme tous les bronzes comportant plus de 10 % d’étain), auquel s’ajoutent éventuellement des nodules de plomb, elles présentent une grande diversité de structure, et ceci même entre deux monnaies de même type (donc de composition très comparable).

18Au centre de la monnaie frappée, on note le mélange d’une phase rouge (solution solide α) ponctuée de régions claires (mélange eutectoïde α-δ). La frappe subie par le bronze a laissé sa trace sous forme de macles (déplacement des différentes parties des cristaux les unes par rapport aux autres) bien apparentes (fig. 3 A). En surface n’apparaît plus qu’un réseau noirâtre, aboutissement de la corrosion, qui s’est développe à partir des joints de grains constitués de l’eutectoïde α-δ. L’étape préliminaire de ce processus apparaît clairement sur la figure 3 B, où l’on voit, autour de la plage claire de l’eutectoïde, se développer le filet noir dû à la corrosion.

19La coupe du potin BN 7458 présente au contraire un aspect caractéristique d’alliage brut de coulée : lorsque le métal liquide se solidifie, il apparaît des structures arborescentes de solidification, les dendrites, bien visibles sur la figure 4 A.

20La structure des autres potins diffère un peu de celle-ci, ce qui s’explique par la différence de composition, mais l’élément le plus intéressant réside dans la nette différence d’allure de deux potins de même type : tandis que certains se caractérisent par une structure extrêmement fine (fig. 4 B), d’autres présentent au contraire un caractère nettement moins homogène, les deux phases se mélangeant beaucoup moins, et les nodules de plomb, généralement plus abondants au centre de la pièce, pouvant atteindre des dimensions importantes (fig. 4 C).

21L’origine de ce phénomène est sans aucun doute à chercher dans les conditions de fabrication : par exemple, une surchauffe importante de l’alliage peut conduire à une très grande homogénéité des pièces, de même qu’un refroidissement extrêmement lent après la coulée. L’utilisation de moules bivalves pour la coulée des potins entraîne effectivement un refroidissement relativement lent de la monnaie, refroidissement qui peut encore être ralenti par un chauffage préalable du moule. Toutefois, cette méthode, comme celle qui consiste à surchauffer le métal, présente surtout un avantage pour le travail des bronzes à faible teneur en étain, plus difficiles à couler. Ici l’alliage employé ayant une bonne coulabilité, et cette façon de procéder n’ayant pas été systématiquement employée, il n’est pas interdit de supposer qu’il s’agit d’un résultat fortuit.

22Un dernier résultat relatif à la structure est fourni par la micro-sonde, et illustré par la figure 5, où l’on voit apparaître en surface une région plus riche en étain que le cœur de la pièce. La frontière entre les régions apparaît très nette, et n’évoque guère un profil de diffusion. Plus précisément si l’on parcourt la coupe d’un potin, de la surface jusqu’au centre, on trouve d’abord une zone très corrodée, parcourue de fissures, et extrêmement enrichie en étain (le cuivre y a presque complètement disparu). On trouve ensuite une région d’épaisseur très variable suivant remplacement, d’aspect sain, et constituée presque exclusivement de la phase la plus riche en étain, avant d’atteindre le cœur de la pièce, où se répartissent les deux phases Cu – Sn, comme nous l’avons vu précédemment.

23Ce point mériterait d’être éclairci, là encore, par une étude systématique du profil de concentration des pièces.

24Bien qu’il soit difficile de conclure sur ces quelques échantillons si différents à l’examen, cette première étude conduit à une série de remarques qui, s’appuyant sur un échantillonnage plus abondant, pourraient conduire à des hypothèses historiques intéressantes. Tout d’abord, si réellement la liaison entre la composition de l’alliage et le type monétaire se trouve confirmée, elle doit recouvrir une réalité historique qui permettrait de clarifier la typologie des monnayages de potins… On peut dès à présent dire que la très forte teneur en étain des potins, qui est celle du « bronze à cloche », permet une meilleure coulabilité de l’alliage. Il est logique que dans la monnaie frappée, le bronze ait un pourcentage d’étain beaucoup plus faible car, au-dessus d’une certaine proportion l’alliage obtenu devient cassant et lors de la frappe le risque d’éclatement augmente. Par ailleurs, les variations dans les structures observées mettent en évidence la difficulté de toute généralisation à partir d’observations métallographiques. Ces structures apparaissent caractéristiques des aléas de fabrication et, donc, leur étude en séries dans les mêmes conditions aiderait à élaborer des hypothèses sur les techniques de coulée utilisées.

25Les observations présentées ici démontrent en particulier la difficulté rencontrée par le métallurgiste à maîtriser la température tout au long du processus. Dans certains cas, la fusion de l’alliage n’a pas été complète (éch. 6), et l’on retrouve des nodules de cuivre pratiquement purs, dans d’autres, au contraire, l’exceptionnelle homogénéité atteinte implique une température de chauffe importante et un refroidissement très lent (éch. 2).

26L’élaboration d’hypothèses plus précises sur les techniques de coulée utilisées nécessiterait une étude plus approfondie sur des séries importantes et dans les mêmes conditions. Une synthèse ne sera envisageable qu’après reconstitution expérimentale des interprétations proposées.

Bibliographie

Bibliographie

Blanchet A., 1905 : Traité des monnaies gauloises, Paris, p. 48.

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Condamin J., Picon M., 1965 : « Notes on Diffusion in Ancient Alloys », Archaeometry 9, p. 110-114.

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Maurice F., Meny L. et Tinier R., 1981 : Microanalyse et microscopie électronique à balayage, Les Editions de Physique.

Metzler J. et Weiller R., 1977 : Beiträge zur Archäologie und Numismatik des Titelbarges, « Schrötlingsformen und Schrötlinge », publication de la Section historique Luxembourg, 91, p. 137-141.

Tylecote R. F., 1962 : Metallurgy in Archaelogy, Londres, p. 160-161.

Tylecote R. F., 1962 : « The Methods of Use of Early Iron Age Coin Moulds », Numismatik Chronicle, 7th series, 2, p. 101-109.

Table des illustrations

Légende Fig. 1. – Matériel monétaire de l’atelier de Villeneuve-Saint-Germain.
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Titre Tableau I. – Dimensions relevées sur des fragments de moules à alvéoles trouvés lors de la fouille de la structure 142, à Villeneuve-Saint-Germain en 1977 (sur 36 fragments, 17 étaient mesurables).
URL http://books.openedition.org/artehis/docannexe/image/21068/img-2.jpg
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Légende Fig. 2. – A : creuset ; b : moule ; c : coupe du moule au niveau d’une alvéole (microscopie).
URL http://books.openedition.org/artehis/docannexe/image/21068/img-3.jpg
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Légende Fig. 3. – A et B (en haut) : monnaie de bronze frappée, échantillon 5.C (en bas) : mélange des deux phases dans un potin, échantillon 6.
URL http://books.openedition.org/artehis/docannexe/image/21068/img-4.jpg
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Légende Fig. 4. – Microscopie optique de potins. A (en haut) : dendrites, échantillon 4 ; B (au milieu) : structure homogène, échantillon 3 ; C : structure hétérogène, échantillon 6.
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Légende Fig. 5. – Analyse x d’un potin type BN 7873, à la microsonde. Coupes présentant à gauche la surface de la monnaie, en blanc l’élément dosé. En haut : cuivre ; au milieu : étain ; en bas : plomb.
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Auteurs

24, rue Etienne Dolet, 93600 Aulnay-sous-Bois.

Laboratoire de Physique Générale, Ecole Centrale des Arts et Manufactures, Grande Voie des Vignes, 92290 Châtenay-Malabry.

U.R.A. 33 (C.N.R.S.), Laboratoire d’Archéologie, Ecole Normale Supérieure, 45, rue d’Ulm, 75005 Paris.

Laboratoire de Physique Générale, Ecole Centrale des Arts et Manufactures, Grande Voie des Vignes, 92290 Châtenay-Malabry.

Laboratoire de Physique Générale, Ecole Centrale des Arts et Manufactures, Grande Voie des Vignes, 92290 Châtenay-Malabry.

© ARTEHIS Éditions, 1985

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