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    Éditions du Comité des travaux historiques et scientifiques
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    Plan

    Plan détaillé Texte intégral La grotte de Bruniquel Statut des constructions Le site : étude non invasive Les structures : étude non invasive Salle de la Structure : travaux invasifs (carottages, échantillons) Au-delà des structures Conclusion Bibliographie Notes de bas de page Auteurs

    Les sciences archéologiques à l’ère du virtuel

    Ce livre est recensé par

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    Table des matières

    Archéologie virtuelle et réelle dans la grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne)

    Virtual and Effective Archaeology in Bruniquel Cave (Tarn-et-Garonne, South West France)

    Jacques Jaubert, Sophie Verheyden, Dominique Genty, Michel Soulier, Christian Burlet, Hubert Camus, Serge Delaby, Damien Deldique, Catherine Ferrier, Lysianna Ledoux, Jean Claude Leblanc, François Lévêque, Frédéric Maksud, Pascal Mora, Xavier Muth, Jean-Noël Rouzaud, Frédéric Santos, Denise Soulier, Koen Van Noten et François Rouzaud

    Résumés

    Une fois rappelés les résultats étonnants accordant aux constructions de la grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne) un âge Paléolithique moyen ancien, donc néandertalien (MIS 6), nous résumons d’un point de vue patrimonial, archéologique ou méthodologique nos interventions pluri- ou interdisciplinaires sur ce site désormais classé au titre des monuments historiques. La contrainte d’accès au site, les paramètres taphonomiques et l’originalité du matériau de construction sollicité (la calcite) ajoutent à la complexité méthodologique de l’opération d’étude qui est toujours en cours.

    Once we have recalled the surprising results obtained from the constructions of the Bruniquel cave, an Early Middle Palaeolithic (EMP) age, therefore of Neanderthal origin (MIS 6), we summarise from a heritage, archaeological and methodological point of view our multi-disciplinary or interdisciplinary interventions on this specific site, now protected as a historic monument. The constrained access to the site, the taphonomical parameters and the originality of the building material used (calcite) all complicate the methodological advances of the archaeological research that is still in progress.

    Entrées d’index

    Mots-clés : paléospéleologie, karst, Pléistocène moyen, Paléolithique moyen ancien, Néandertal, milieu souterrain, archéologie virtuelle

    Keywords : palaeospeleology, karst, Middle Pleistocene, Early Middle Palaeolithic, Neanderthal, deep cave, virtual archaeology

    Texte intégral Bibliographie Notes de bas de page Auteurs

    Texte intégral

    1L’objectif est ici d’évoquer un cas d’école assez original, pour lequel la découverte d’éléments architecturés d’âge inhabituellement ancien a conduit les différentes équipes intervenant successivement dans ce site, et ce depuis sa découverte en 1990, à n’y envisager qu’une archéologie non ou peu invasive, certes réelle mais principalement virtuelle. Pour autant, il ne s’agit pas d’une grotte ornée paléolithique récemment découverte. « Virtuelle », car c’est dorénavant notre principal mode d’intervention méthodologique, protocolaire et technique. « Réelle » puisque l’objet archéologique n’en est pas pour autant oublié, variablement distant car il peut être ponctuellement objet d’échantillonnages via des carottages ou des prélèvements centimétriques, ce que nous qualifions parfois d’archéologie « chirurgicale ». Et il convient aussi d’en assumer ou d’en mesurer les limites en termes d’étude, d’analyse puis d’interprétation.

    La grotte de Bruniquel

    2Commençons par rappeler que cette longue grotte (environ 0,6 km de développement linéaire) située sur la commune du même nom (Tarn-et-Garonne), en rive gauche de la rivière Aveyron, affluent du Tarn, à l’extrême sud du Quercy, est creusée aux dépens de plateaux calcaires très karstiques qui forment la bordure orientale du Bassin aquitain (44°4′ N – 1°41′ E). La cavité a été découverte en 1990, expertisée, puis étudiée par une première équipe1 avant de faire l’objet d’un retour sur le terrain à l’initiative de l’une d’entre nous (S. V.). Nous renvoyons aux différentes publications qui relatent cet historique et les travaux effectués2.

    3La présence de structures originales constituées de stalagmites entières et de portions stalagmitiques alignées ou empilées fut identifiée dès le début des années 1990. Leur topographie (330 m de l’entrée actuelle), leur âge supposé ancien (> 47 500 BP)3 et leur attribution anthropique argumentée demeuraient cependant à valider, à préciser. Malgré le caractère assez inhabituel de cette découverte, elle ne fut que rarement mentionnée dans des travaux de synthèse4.

    4Un retour sur le terrain s’imposait, acté en 2013 entre les quatre premiers signataires de cette contribution. L’obtention de datations par l’uranium-thorium (datations U-Th) en 2014 et leur publication dans Nature en 20165 ont remis Bruniquel sous les feux de l’actualité via des conférences de presse nationale, régionale et locale et une importante médiatisation6. Le relevé et l’inventaire détaillé des structures d’une part, l’âge moyen des constructions, estimé désormais à 176,5 ± 2,1 ka BP (de nouvelles dates ont confirmé cet âge en le vieillissant légèrement7) d’autre part, nous ont permis de créditer ce groupe de néandertaliens anciens des points suivants :

    • une appropriation du monde souterrain 130 000 ans avant les premières grottes ornées européennes attribuées à l’Homme anatomiquement moderne (Homo sapiens), généralement datées de 36-40 000 ans, appropriation qui n’est ni naturelle, ni généralisée de par le monde d’un point de vue chronologique, géographique, ethnique ou culturel. La publication de datations issues de trois grottes espagnoles recelant des traces de peintures à l’ocre rouge, avec un âge supposé entre 64 et 67 ka BP8, n’est en effet pas unanimement acceptée par la discipline9 ;
    • la conservation d’un ensemble architecturé exceptionnel pour cette période du Pléistocène moyen récent ou Paléolithique moyen ancien (Early Middle Palaeolithic / EMP) comptant parmi les plus anciennes structures évidentes jamais relevées, mais surtout conservées in situ ;
    • la capacité des néandertaliens à s’éclairer de manière pérenne et techniquement fiable (entretien assuré de l’éclairage) pour parcourir des centaines de mètres dans le noir absolu d’une grotte profonde, y séjourner et y bâtir des constructions. Or, pour ces périodes reculées du Paléolithique moyen, il n’existe quasiment aucune occurrence archéologique de lampe ou de torche10.

    5Les conséquences de cette publication ont généré depuis des mentions dans des ouvrages ou publications abordant d’autres champs que la chronologie, la subsistance ou la technologie lithique des néandertaliens11, ou dans des synthèses encore plus générales12.

    6Un point demeure en suspens : la question de la fonction de ces aménagements, dossier certes entrouvert13, notamment avec le concours de Brian Hayden et coll.14, mais dont il ne sera pas question dans les pages qui suivent.

    Statut des constructions

    7Les structures en question ont d’abord été cartographiées par Rouzaud et al. en 1995. Elles ont ensuite été décrites plus précisément, illustrées dans la publication princeps15, notamment dans ses extended data ou supplementary information, auxquelles nous renvoyons, ainsi que dans plusieurs contributions complémentaires16, mais leur statut a finalement été peu évoqué. S’agissant de constructions et d’une forme ébauchée d’architecture, qui plus est d’âge très ancien, nous devrions alors logiquement investir le domaine de l’archéologie du bâti. Cette discipline, et à quelques rares exceptions près, comme le démontage d’une structure mégalithique précédant sa reconstruction in situ, ou la dépose d’une mosaïque ou de peintures murales (en général pour des raisons conservatoires), n’ouvre qu’assez rarement la porte à des décapages, puis à un démontage et à un décaissement archéologique de la zone explorée. Une foule d’exceptions et de cas intermédiaires existent cependant, que connaissent bien nos collègues néolithiciens (par exemple, les structures tumulaires), protohistoriens (par exemple, les remparts), antiquisants (par exemple, la célèbre dépose d’un temple égyptien avant la mise en eau d’un barrage), médiévistes ou modernistes. Une majorité, mais pas tous, loin s’en faut, relève de l’archéologie préventive17.

    8Donc l’archéologie du bâti est par nature peu, voire non invasive. Et quand elle concerne des sites emblématiques, classés au titre des monuments historiques, ce côté invasif est d’autant plus réglementé et limité : imagine-t-on fouiller et déposer une travée des arènes d’Arles ou le mur du théâtre d’Orange juste pour mieux en connaître quelque point méconnu d’architecture antique ? Il en sera donc de même pour les structures de Bruniquel, moins spectaculaires ou monumentales, mais nettement plus anciennes.

    9La fonction nous échappant pour tout ou partie, il n’est pas certain que ces constructions paléolithiques aient eu un caractère public, destiné à l’ensemble de la communauté, donc qu’elles relèveraient d’une forme d’archéologie « monumentale ». Par contre, il est évident, pour reprendre la terminologie patrimoniale et juridique, que ces vestiges sont bien « immeubles par destination ». Même si c’est l’ensemble des parcelles situées au droit de la grotte qui a été récemment protégé au titre des monuments historiques (2019), ces constructions sont désormais classées et on ne pourra continuer à les étudier qu’au terme de longues procédures administratives et patrimoniales et au prix de dossiers dûment argumentés, d’avis divers et variés et, le cas échéant, d’autorisations avec prescriptions. Et c’est bien normal ainsi.

    10Nous devons alors réinventer la discipline « archéologie préhistorique » appliquée au cas de la grotte de Bruniquel. Au moins d’un point de vue certes technique ou méthodologique, mais aussi scientifique. Et, plus que jamais, solliciter les disciplines dites non invasives : climatologie, lasergrammétrie, photogrammétrie, géomagnétisme, géophysique, archéométrie à partir d’analyses in situ non destructives (fig. 1) de type spectrométrie Raman… ou très peu : paléoclimatologie, datations… (tabl. 1). Ceci afin de solliciter les options les plus adaptées et les plus efficaces pour étudier au mieux ces structures sans y avoir accès autrement que par instruments interposés.

    Fig. 1. – Grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne), salle de la Structure : une partie de l’équipe à l’œuvre durant l’une des missions 2017.

    Image

    De gauche à droite, Sophie Verheyden et l’équipe étudiant les thermo-altérations : Catherine Ferrier, Pauline Lambert et Jean Claude Leblanc.

    © Étienne Fabre, 2017.

    Tabl. 1. – Grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne) : tableau indicatif synthétisant les différents domaines d’intervention et les disciplines sollicitées en fonction de leur nature invasive ou non.

    Image

    Pour les méthodes de spectrométrie IR et Raman, ce ne sont pas les méthodes qui sont invasives, mais le fait qu’elles s’appliquent à des objets prélevés (c’est donc le prélèvement qui est invasif).

    Le site : étude non invasive

    Géologie, karstologie du site

    11Outre les observations purement archéologiques, d’inventaire et de datation dans la grotte, nous avons sollicité les géologues qui avaient travaillé à la carte géologique locale ou avaient investi une thématique appliquée aux formations géologiques voisines de l’aquifère de la grotte18. Parallèlement, l’inventaire du karst au voisinage de la cavité, déjà connu des spéléologues locaux (M. S.) a été revu ou précisé (S. D., S. V. et coll.). Un des objectifs était de localiser une possible entrée côté Terminus, donc à l’extrémité orientale de la grotte, sur le versant opposé à l’accès actuel. Cette seconde entrée, si elle existe, ne pourra être identifiée que sur le versant situé entre les routes départementales 1 et 115 (RD1 et RD115). Une dizaine de points remarquables ont été géolocalisés et un prélèvement de spéléothème de l’éboulis extérieur effectué pour datation U-Th (S. V.).

    Climatologie, paléoclimatologie

    12La direction régionale des affaires culturelles (Drac) a rapidement souhaité disposer d’un état zéro du bilan climatique de la cavité, et a donc commandé à François Bourges (Géologie environnement conseil, Saint-Girons) la pose de capteurs pour entamer un suivi climatique continu (T°, H2O…), bilan qui dépasse le cadre de cette note. En parallèle, des suivis de température et d’hydrologie vadose locale (mesure de l’égouttis sur quelques stalagmites) ont été entamés dès le début des recherches, à des fins de calibration du site pour les études paléoclimatiques futures (D. G., S. V. et coll.).

    Cartographie de précision

    13Comme dans nombre de sites comparables en cours d’étude, notamment les grottes ornées, il est indispensable de disposer d’une topographie ou cartographie dite de précision, avec relevé des principales informations géomorphologiques19. Ce travail a été mené durant plusieurs missions de terrain par l’équipe de Protée (H. C.) et complété pour ce qui est du géoréférencement par Get in Situ (X. M.). Pour la polygonale de cheminement, 24 stations ont été implantées pour la galerie principale jusqu’au Terminus, et 5 pour l’étroit couloir d’accès. La zone entre l’entrée et la salle de la Structure a fait l’objet d’un atlas de planches, dont on donne ci-contre un extrait (fig. 2). Cet atlas a servi à reporter les traces d’activités (TrAcs) lors de la mission de mai 2019 en aval de la salle de la Structure. Outre les points de topographie (stations à base implantée, visées topographiques), les éléments reportés sont les suivants :

    • concrétions (de trois types : A, altérées ou fracturées ; B, massif de concrétions et spéléothèmes en position intermédiaire ; C, spéléothèmes, recouvrant les types A ou B) : leur fragmentation éventuelle ; la distinction entre stalagmite et massif stalagmitique ; les gours, en eau ou asséchés ; les gours ou microgours sur coulée ;
    • sédiments : dépôts fin (par exemple argile, limon, sables d’altération ou décharge détritique liée à l’activité de la carrière) ; dépôts gravitaires : cône de déjection, zone de plaquettes, blocs, cône d’éboulis caillouteux, et pour les blocs pluri-décimétriques, mention des arêtes de surface d’arrachement ; l’escarpement éventuel ; si le bloc est en surplomb ou enfoui ;
    • voûte, parois et sol : porche en plafond ; arrachements de plafond ; paroi principale apparente ou non mesurée ; paroi en encorbellement, en retrait supérieur ou inférieur ; crêtes, pentes, escarpements (4 niveaux de hauteur) ou surplombs concrétionnés ;
    • archéologie : bauges d’ours, spéléofacts et spéléofacts présumés ;
    • équipements contemporains : cheminement balisé et buse bétonnée d’entrée.

    14En concertation avec les spéléologues de la Société spéléo-archéologique de Caussade, nous avons repris (D. S., M. S., J. J.) et précisé la toponymie reportée sur une topographie simplifiée (fig. 3).

    Fig. 2. – Grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne) : exemple de cartographie de précision de l’atlas Protée : planche 6 (PRO-N-2017-10).

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    D.R.

    Fig. 3. – Grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne) : topographie simplifiée.

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    © Archéosphère / François Lacrampe-Cuyaubère ; Jacques Jaubert, Michel Soulier et Denise Soulier.

    Les structures : étude non invasive

    Couvertures 3D : photogrammétrie et lasergrammétrie

    15C’est ce que nous avions programmé en amont de toute autre intervention : une couverture 3D des structures dans leur état actuel. L’un de nous (P. M.) réalisa cette photogrammétrie en 2014 à la meilleure résolution possible, avec comme principales difficultés – outre l’accès au site – d’une part la présence d’eau stagnante (dans un second temps, nous avons pu procéder à des vidanges), d’autre part la calcite omniprésente, mais avec des épaisseurs variables. Cette première photogrammétrie a été géoréférencée sur le carroyage de 1992-199320.

    16Dans un second temps, la Drac, en concertation avec l’équipe scientifique pour l’élaboration du cahier des charges, souhaita procéder à une couverture 3D de la cavité entre l’entrée actuelle et la salle de la Structure. L’objectif était triple : disposer d’une couverture 3D aux fins d’archives (Drac) ; en proposer la mise à disposition en cas de projet de valorisation (par exemple pour un fac-similé à l’initiative de la collectivité) ; et enfin, mettre à la disposition des chercheurs les livrables dans un but scientifique, comme outils de relevé ou d’étude. La société Patrimonio e Industria (Saragosse) remporta le premier lot de ce marché (de la salle de la Structure à la Lampe fixe), mais l’utilisation des livrables ne s’avéra pas aisée sans une reprise a posteriori de certains fichiers. Le second marché (de la Lampe fixe à l’entrée) a été attribué à Art graphique et patrimoine (La Plaine-Saint-Denis) et réalisé en 2018.

    Archéologie générale

    17Nous avons proposé le néologisme « spéléofact » pour désigner le matériau composant les structures21. À savoir, tout spéléothème ou fragment de spéléothème (stalagmite, stalactite, draperie, plancher stalagmitique, tronçon de colonne, etc.) démontrant une intention d’être utilisé dans un but précis, différent de sa situation d’origine. Cette utilisation est liée à une activité humaine, par exemple en tant qu’élément de construction, d’ustensile, d’outil, de décor ou à toute autre fin. À partir du moment où il est collecté, l’élément en question acquiert donc un statut distinct de son contexte d’origine, qu’il soit transformé ou non par fragmentation, façonnage, mise en forme, retouche, percussion, gravure, peinture, etc. Un spéléothème in situ, non déplacé mais clairement travaillé (percuté, sectionné, retouché, gravé, peint, etc.) est également inclus dans cette définition. On pourrait alors distinguer un spéléofact « mobile » d’une variante « fixe ».

    18Dans la salle de la Structure, 7 structures, dénommées A à F, ont été reconnues, totalisant 420 spéléofacts, soit 275 pour la grande structure annulaire (A), 49 pour la petite structure annulaire (B), 55 et 17 pour les structures centrales d’accumulation (D et E), enfin 9 et 6 pour les deux dernières concentrations « extérieures » (C et F). Les mesures de ces spéléofacts, qui totalisent 112,4 m de longueur cumulée, ont permis de noter des dimensions standard moyennes22. La masse de matériau déplacée a été estimée entre 2,1 et 2,4 tonnes, selon la formule suivante : πD2Lρ / 12 × (1 + d / D + d2 / D2), où ρ est la densité de la calcite (2,5 à 2,8 g cm-3), D et d les diamètres (Ø) maximum et minimum, L la longueur des spéléofacts.

    19L’une des difficultés rencontrées – d’où les marges d’imprécision – est un triple biais taphonomique : spéléofacts en partie sous l’eau, spéléofacts nappés d’argile, et surtout oblitérés par un revêtement de calcite allant d’un mince film à une épaisse croûte. Pour pallier ce dernier biais, nous avons, sur la base du relevé photogrammétrique (P. M.), procédé à un « nettoyage » de cette calcite superficielle autant qu’il était possible, en éliminant toute concrétion postérieure aux aménagements anthropiques. Ce travail (X. M. et F. L.-C.) a donné lieu à une reconstitution 3D qui améliore la visibilité des structures (fig. 4).

    Fig. 4. – Grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne), salle de la Structure : traitement infographique des structures débarrassées des générations de concrétions ou repousses post-structures, holocènes principalement.

    Image

    © Get in Situ / Xavier Muth ; Archéotransfert-SHS3 / Pascal Mora.

    20Sur la base des fiches d’inventaire établies pour chaque spéléofact, leur caractère anthropique a pu être démontré. Même si elle est de peu de portée, la comparaison de leurs mensurations avec les bauges aménagées par l’ours brun dans des cavités pyrénéennes23 a rapidement isolé notre échantillon. Des mesures de fabrique, représentées par des diagrammes de Schmidt24, ont tout autant exclu des processus de mise en place naturelle tels qu’écoulements en masse ou accumulations gravitaires. Une visite / séance de travail avec Éric Gilli (université Paris 8 – Vincennes-Saint-Denis) a permis d’exclure la mise en place par des causes de gel / dégel ou de concentration des éléments par le fluage de glace ou autres causes cryogéniques.

    21Le matériau utilisé dans ces sept structures est avant tout constitué de stalagmites simples (63 %), rarement doubles (5,3 %), exceptionnellement triples (0,5 %), de rares colonnes (0,75 %) ou éléments de plancher (0,75 %). Une seule stalactite a été décomptée (0,25 %), encore s’agit-il peut-être d’une chute accidentelle. Les spéléofacts indéterminables comptent pour 28,6 %.

    22Les spéléofacts utilisés comme matériau de construction sont aux trois quarts fracturés, sectionnés, tronçonnés, nettement dominés par les tronçons mésiaux (41 %), puis distaux (23,8 %) et enfin proximaux (10,5 %). Il n’y a que 5 % de spéléofacts complets mobilisés dans les structures, mais près de 20 % sont indéterminés.

    23Ils peuvent être posés directement sur le sol, sans autre artifice, ou accumulés en assises superposées : 2, 3 et jusqu’à 4 rangs superposés. Il est clair que certaines zones des constructions ont été a posteriori déstabilisées par des affaissements dont l’origine n’est pas connue (gravitaire ou passages d’ours postérieurs ?).

    24Parmi les éléments mobilisés, plusieurs cas de courtes stalagmites entières avec leur base ou de fragments de plancher intervenant comme « pierres » de calage ont été relevés. Appuyés contre la face de la grande structure A, on note également 5 grands spéléofacts « en attente » (stockage ?) ou ayant pu jouer le rôle de contreforts.

    25Enfin, lors du premier inventaire systématique, nous avons relevé et cartographié les spéléofacts montrant des impacts de feu : traces de suie noire ou grisâtre, rubéfaction de couleur rougeâtre à violine, éclatement ou fissuration thermique25, ce qui est nommé plus loin thermo-altération26. La première étude en a dénombré plus d’une quinzaine, estimation qui est en cours d’ajustement par une étude systématique et plus détaillée (C. F., J. C. L.).

    Géophysique / prospection géomagnétique

    26C’est la première étude non invasive qui a été engagée (F. L.), ceci afin de confirmer la présence de structures de combustion ou points de chauffe identifiés par les observations des archéologues préhistoriens, mais aussi – et surtout – d’en identifier éventuellement de nouvelles, masquées par les revêtements de calcite ou d’argile. Les résultats furent rapidement concluants et un premier relevé a été publié27. Depuis, la prospection a été complétée en étendant la surface autour de la structure, avec un protocole plus performant. Des indices de foyers démantelés ont ainsi été identifiés en périphérie de la structure. D’autres secteurs de la grotte ont aussi été explorés.

    Géophysique / prospection électrique et sismique

    27En l’absence de sondage à vocation géologique, nous avons suggéré (S. D., S. V., K. V. N., C. B.) de réaliser une prospection géophysique afin d’évaluer le profil de la salle de la Structure et son potentiel sédimentaire. Dans l’environnement difficile de la grotte, les méthodes géophysiques destructrices ne sont pas envisageables. Elles ont été remplacées par des méthodes de sismique passive et de tomographie par résistivité électrique (ERT : electrical resistivity tomography) avec des électrodes non invasives et un câble spécialement conçu pour les dimensions de la salle de la Structure. En raison de la haute résistivité de la calcite, seule la variation de l’épaisseur du plancher de calcite a pu être calculée par ERT. La sismologie en réseau et l’analyse du rapport spectral des composantes horizontales sur la composante verticale (rapport H / V) du bruit sismique ambiant enregistré par des capteurs sismiques ont ainsi été appliquées de manière complémentaire pour déduire la vitesse de propagation des ondes de cisaillement et l’épaisseur du remplissage sédimentaire de la salle de la Structure28. Les résultats des campagnes de mesures 2017 et 2018 (3 profils de tomographie électrique et 42 points de mesures sismiques) montrent l’épaisseur très variable du plancher stalagmitique (entre 0 et 1,5 m) et un remplissage sédimentaire de l’ordre de 2,5 m au droit des structures. L’ensemble des données, complétées lors de la campagne de 2019 par près de 70 nouvelles mesures sismiques, en cours de traitement, permettra d’obtenir une image aussi précise que possible de la topographie de l’encaissant rocheux de la salle de la Structure.

    Étude des structures de combustion / thermo-altérations

    28À partir de l’expérience acquise dans le cadre du programme CarMoTahP29, qui inclut un important volant expérimental30, la base de données initiale de 2015 a été revue et complétée par des fiches descriptives de toutes les concrétions portant une altération thermique et la trace de carbonisat. 54 éléments ont ainsi été identifiés, principalement dans les structures A (n = 35, réparties en 9 points de chauffe) et D (n = 11). La structure A comprend un véritable foyer, dont le parement a été aménagé avec 21 spéléofacts thermo-altérés subverticaux (disposition « en tipi »), et qui a livré des fragments d’os brûlé. Les autres points de chauffe sont constitués de 1 à 5 éléments et se caractérisent par des altérations ou des carbonisats ponctuels. Un seul de ces points pourrait résulter d’une altération thermique en place, tandis que les autres évoquent plutôt des éléments en position secondaire. Huit spéléofacts altérés ont été identifiés dans la structure D. Leur étude in situ montre que l’hypothèse d’un foyer déstructuré sur place peut être envisagée. Avec le concours de l’équipe d’Archéovision-3D (P. M.) et à partir de l’analyse de la nature et de l’extension des altérations thermiques (C. F. et J. C. L.), des tests préliminaires de reconstitution virtuelle de cette aire de combustion ont été réalisés (fig. 5).

    Fig. 5. – Grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne), salle de la Structure : visualisation grâce à la 3D des trois niveaux de spéléofacts constituant la structure D dans son état actuel.

    Image

    L’étude des thermo-altérations suggère qu’il s’agit d’une structure de combustion partiellement démantelée. a : structure D et évocation du point d’éclairage. b, c et d : démontage des trois niveaux de spéléofacts de la structure. e : idem, avec distinction des 3 niveaux par couleur. f, g et h : essai de remontage des spéléofacts en trois niveaux superposés.

    © Félis Production. Photogrammétrie Pascal Mora. Étude des thermo-altérations Catherine Ferrier, Jean Claude Leblanc, Pauline Lambert, 2018-2019. Reconstitution 3D Archéovision.

    Salle de la Structure : travaux invasifs (carottages, échantillons)

    Spéléothèmes

    29Les prélèvements avaient pour objectif la datation de la mise en place des structures anthropiques. Dans la mesure où tous les éléments de construction sont exclusivement composés de spéléothèmes, nous avons proposé (S. V., D. G.) la méthode suivante : d’une part, prélever par mini-carottage (Ø 3 cm) le sommet de quelques stalagmites utilisées comme matériau de construction (N = 7), et ainsi obtenir un âge ante quem (dans la mesure où les stalagmites auraient été arrachées encore actives, leur emprunt par les Hommes en stoppe la croissance) ; et d’autre part, prélever à la base des repousses de stalagmites qui, cette fois, recouvrent les constructions anthropiques. Là, c’est plus classique, avec un terminus post quem recherché, en espérant que le laps de temps séparant l’abandon par les Hommes et le début de la phase de concrétionnement ne soit pas trop important. Plusieurs d’entre nous (D. G., S. V.) avaient noté non seulement l’importance numérique (plusieurs dizaines) et métrique de certaines de ces repousses (dépassant le mètre en élévation !), mais aussi le caractère relativement altéré de plusieurs d’entre elles, excluant a priori des âges uniquement holocènes. L’objectif était ainsi clairement de contraindre l’estimation temporelle en prenant « en sandwich » l’âge de construction et d’abandon du site. Les résultats fournis par le laboratoire de Hai Cheng (université Xi’An, Jiaotong, Chine) et R. Lawrence Edwards (université du Minnesota, USA) allaient dépasser toutes nos espérances, avec un âge terminal pour les spéléofacts de 177,1 ± 1,5 ka (les constructions ne pouvant être que plus récentes), et surtout un âge maximal des plus anciennes repousses incroyablement ancien, de 175,2 ± 0,8 ka et 177,9 ± 3,7 ka, très proche de l’âge moyen d’arrachement des spéléofacts31.

    30La date de construction des structures se situe dans l’intervalle d’incertitude de ces âges qui se recoupent. Les carottes de 1,5 ou 2,5 cm de diamètre extraites des spéléofacts sont coupées en deux et finement polies, ce qui permet d’obtenir une vision détaillée des structures sédimentaires de la stalagmite, toutefois limitée à la carotte. L’étude de ces structures nous livre des informations sur les conditions de dépôt des stalagmites, i.e. environnement et climat, et permet de déterminer la limite entre la stalagmite ancienne utilisée dans la structure et la repousse de calcite. Des échantillons de poudre sont prélevés grâce à une mini-perceuse dans chaque partie, ancienne et récente, au plus proche possible de la limite, et envoyés au laboratoire de datation U-Th.

    Vestiges anthropiques

    31L’équipe de 1991-1992 avait procédé à deux types de prélèvements : un fragment d’ulna d’ours brûlé (principal « foyer » de la grande structure A) pour tentative de datation (Hélène Valladas, CNRS / CEA, Gif-sur-Yvette) et de la matière carbonisée présente en surface à l’ouest des structures, proche de la petite structure B et soumis en son temps pour détermination anthracologique à Jean-Louis Vernet (CNRS Montpellier). C’est cet os brûlé qui a donné à Hélène Valladas un âge 14C > 47,6 ka BP, donc en limite de méthode32.

    32Depuis la reprise des travaux, hors carottages, nous avons procédé à un seul prélèvement de vestige dans les structures, sous la conduite de Dominique Genty : un fragment d’os brûlé recouvert de calcite et localisé dans la petite structure E. Il présentait l’intérêt, outre la possibilité de confirmer, voire de mesurer la chauffe par spectrométrie infrarouge et Raman (D. D., J.-N. R., D. G.), de prélever de la calcite qui le recouvre pour datation ante quem. Les différentes analyses mentionnées ont pleinement confirmé le caractère brûlé de cet os. Par ailleurs, les datations sont en accord avec celles des spéléothèmes, avec un âge de 180 ± 20 ka, qui plus est scellant un vestige anthropique.

    33Il convient de souligner que la spectroscopie Raman est la seule méthode permettant de détecter sans aucune ambiguïté la présence d’un carbonisat ou d’une suie. Grâce à une méthode originale de paléothermométrie récemment mise au point, il est possible de mesurer les températures maximales auxquelles ces carbonisats ont été soumis dans une gamme 500-1 200° C, et ce avec une précision de l’ordre de ± 20° C33. Les analyses s’effectuant sur des zones d’environ 1 µm3, seuls des microprélèvements (< 1 mm3) sont nécessaires. De plus, des analyses élémentaires peuvent être effectuées, grâce au mode EDS (energy dispersive spectroscopy) du microscope électronique à balayage, sur les mêmes zones micrométriques de la préparation préalablement repérées en Raman. Ainsi, selon la présence ou non de l’élément phosphore, peuvent être discriminés les microfragments de carbonisats issus de la combustion d’os de ceux résultants de feu de bois34.

    Au-delà des structures

    TrAcs

    34Une fois les structures relevées, inventoriées et globalement étudiées, même s’il reste des chantiers ou dossiers inachevés (thermo-altérations, recherche d’impacts de fragmentation des spéléofacts, fonction de l’ensemble…), nous nous devions d’étendre dans les mêmes conditions non invasives la prospection des TrAcs au-delà de ces aménagements. Dans l’attente du scan 3D, nous avons repris la topographie de Michel Soulier et François Rouzaud35 sur support papier, en commençant par prospecter les abords des structures, étendus rapidement à l’ensemble de la salle, rappelons-le, assez vaste (environ 800 m2). Nous les avons ensuite géoréférencés (X. M.).

    35Nous inspirant d’un travail similaire mené dans la grotte de Cussac36, lui-même prolongeant d’autres travaux précurseurs37, nous avons identifié plusieurs catégories de TrAcs : aménagements animaux (bauges), traces animales au sol et en parois (pour l’ichnologie stricto sensu : pistes, empreintes, griffades, appuis…, parfois appelés « bioglyphes »38) et la catégorie supposée des spéléofacts (éléments de stalagmites tronçonnés, sectionnés, spéléothèmes entiers mais en position anormale, ou encore traces d’arrachement). Dans leur majorité, ces vestiges avaient été cartographiés sur le plan de 1993, souvent identifiés et reconnus comme tels, mais comme pour les structures, non inventoriés, non fichés ni mesurés pour des calculs statistiques. Ce travail fut mené en 2017 et 2018, avant que l’année 2019 soit consacrée à une sortie de la salle de la Structure pour prospecter cette fois la galerie d’accès en revenant vers l’entrée.

    36Pour s’en tenir à la salle de la Structure et aux seuls spéléofacts, ce sont 133 fiches qui sont venues s’ajouter aux 420 concernant les structures, soit : 87 stalagmites cassées et / ou déplacées, 31 bases de stalagmites sectionnées et 15 négatifs d’arrachement.

    37Nous reviendrons dans une contribution spécifique sur ces chiffres, leur signification ou la difficulté d’identifier et d’interpréter certaines des stalagmites.

    Ichnologie stricto sensu

    38Les indices ichnologiques relatifs à l’Homme sont actuellement très incertains. Aucune empreinte liée à la mise en place de la structure n’a pour l’instant été clairement identifiée. Deux empreintes pulpaires ont, en revanche, été relevées au niveau de la salle de la Structure, mais leur origine doit encore être confirmée. Cette absence est probablement due à l’ancienneté de la fréquentation humaine dans la grotte, les potentielles empreintes ayant – entre autres problèmes taphonomiques à définir – été piétinées ou oblitérées par les passages postérieurs des ours.

    39La présence intense de l’ours dans la grotte est, en effet, attestée par de nombreuses empreintes au sol et des traces de griffades sur les parois. Celles-ci témoignent de la présence d’adultes et de juvéniles. L’espèce associée à ces empreintes doit encore être déterminée : Ursus deningeri, Ursus spelaeus ou Ursus arctos ? Plus surprenant, plusieurs empreintes d’ongulés, de grands cervidés et de suidés sont également attestées. Celles-ci, présentes dans l’ensemble de la cavité, sont a priori toutes postérieures aux empreintes ursines et à la fréquentation humaine. Leur chronologie précise ainsi que les modalités d’accès de ces espèces dans la cavité restent cependant à définir.

    Conclusion

    40Des découvertes majeures en archéologie préhistorique sont toujours possibles qui, comme ici, remettent en question les conditions d’accès à la documentation et son exploitation archéologique selon des méthodes et protocoles éprouvés depuis des décennies. L’originalité du matériau de construction utilisé dans la grotte de Bruniquel (des spéléothèmes, nommés ici « spéléofacts » dans la mesure où une intervention anthropique en modifie le statut) ajoute un élément de complexité pour les interventions de terrain, notamment en raison d’un manque de référentiels pour les archéologues, peu habitués à être confrontés à un tel matériau, ne serait-ce que pour comprendre ses modalités de prélèvement ou de fragmentation. Les contraintes de la taphonomie ne sont pas en retrait à Bruniquel, et l’on voit régulièrement se cumuler ou interférer concrétionnements de calcite, enduits argileux et / ou eau stagnante dans un milieu hydrique presque toujours saturé. Par certains aspects et toutes proportions gardées, notamment le temps d’accès au site d’étude, nous ne sommes parfois plus très loin de l’archéologie subaquatique ou sous-marine. S’il est toujours possible techniquement de s’affranchir de tel ou tel paramètre ou facteur, la politique patrimoniale réputée conservatoire du ministère de la Culture en France, relayée par ses services décentralisés, constitue un cadre réglementaire incontournable (auquel nous adhérons !) qui contraint nécessairement les études. D’une quelconque opération pluridisciplinaire, nous en venons à explorer de nouvelles voies méthodologiques tendant alors à la transdisciplinarité, où les méthodes de l’archéologie virtuelle, numérique et dématérialisée joueront obligatoirement le premier rôle.

    Bibliographie

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    Verheyden S.,
 Jaubert J.,
 Genty D., Soulier M., Burlet C., Camus H., Cheng H., Delaby S., Deldicque D.,
 Edwards K.-L. R., Fage L.-H., Ferrier C., Lacrampe-Cuyaubère F., Leblanc J. C.,
 Lévêque F.,
 Lézin C., Maksud F., Mora P., Muth X., Pélissié T., Régnier É., Rouzaud J.-N.,
 Santos F., Soulier D., 2017, « Grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne, France) : éléments de datation complémentaires », Karstologia, no 68, p. 1-10.

    Verheyden S., Jaubert J., Genty D., Soulier M., 2018, « Bruniquel, la première grotte explorée par les hommes de Néandertal », Bulletin de la Société des amis du vieux Saint-Antonin et de sa région en Rouergue, Quercy, Albigeois, p. 23-30.

    Viehmann I., Racovita G., Riscutia C., 1970, « Découvertes tracéologiques concernant la présence de l’homme et de l’ours des cavernes dans la grotte “Ciurului-Izbuc” des monts Padurea Craiului », dans Orgighan T. (dir.), Livre du centenaire Émile G. Racovitza, 1868-1968, Bucarest, Editura Academiei Republicii Socialiste România, p. 521-527.

    White R., Bosinski G., Bourrillon R., Clottes J., Conkey M. W., Corchón Rodriguez S., Cortés-Sánchez M., de La Rasilla Vives M., Delluc B., Delluc G., Feruglio V., Floss H., Foucher P., Fritz C., Fuentes O., Garate D., González Gómez J., González-Morales M. R., González-Pumariega Solis M., Groenen M., Jaubert J., Man-Estier E., Martinez-Aguirre M. A., Medina-Alcaide M.-A., Paillet P., Petrognani S., Pigeaud R., Pinçon G., Plassard F., Ripoll López S., Rivero Vilá O., Robert É., Ruiz López J. F., San Juan-Foucher C., Sanchidrián Torti J. L., Sauvet G., Simón-Vallejo M. D., Tosello G., Utrilla P., Vialou D., Willis M. D., 2019, « Still no Archaeological Evidence That Neanderthals Created Iberian Cave Art », Journal of Human Evolution, vol. 144, no 102640.

    Notes de bas de page

    1 Soulier et al. 1992 et 1994 ; Rouzaud et al. 1995 et 1997 ; Rouzaud 1996 et 1997, p. 145-146 ; Lafon 1996.

    2 Jaubert et al. 2015 et 2016a ; Verheyden et al. 2016, 2017 et 2018.

    3 Rouzaud et al. 1995.

    4 Baffier 1998, p. 85-86 ; Lorblanchet 1999, p. 76-77 ; Clottes 2005 et 2006 ; Hayden 2011 et 2012.

    5 Jaubert et al. 2016b.

    6 Jaubert 2016 ; Jaubert et Verheyden 2016 et 2017 ; Jaubert et al. 2017 et 2018 ; Verheyden 2016 et 2017 ; Verheyden et Jaubert 2016.

    7 Verheyden et al. 2017.

    8 Hoffmann et al. 2018a.

    9 Aubert et al. 2018 ; Hoffmann et al. 2018b ; Pearce et Bonneau 2018 ; Slimak et al. 2018 ; White et al. 2019.

    10 Lwoff 1966.

    11 Neruda 2016, p. 141-143 ; Jaubert 2017 et 2018.

    12 Fritz 2017, p. 332-333.

    13 Verheyden et al. 2018.

    14 Hayden et al., soumis.

    15 Jaubert et al. 2016b.

    16 Jaubert 2016 ; Jaubert et al. 2018 ; Verheyden et al. 2018.

    17 Parron-Kontis et Reveyron 2005.

    18 Pélissié 1982 ; Lézin 2000.

    19 Delannoy et al. 2001 et 2004.

    20 Rouzaud et al. 1995.

    21 Jaubert et al. 2016b.

    22 Jaubert et al. 2016b, « Extended data », fig. 4.

    23 Fosse 2013, p. 12 ; Jaubert et al. 2016b, « Supplementary information », tabl. 2.

    24 Jaubert et al. 2016b, « Extended data », fig. 3.

    25 Jaubert et al. 2016b, fig. 1.

    26 Ferrier et al. 2017.

    27 Jaubert et al. 2016b, « Extended data », fig. 5 ; Lévêque F., Mora P., Soulier M., 2016, « Heated Zones Revealed by In Situ Magnetic Measurements in Prehistorical Caves Rich in Calcite Concretions. The Oldest Neanderthal Fire Deep in Caves », poster présenté lors du 15e Castle Meeting on Paleo, Rock and Environmental Magnetism, 2016, Dinant.

    28 Burlet et al. 2018 ; Van Noten et al. 2018.

    29 Caractérisation et modélisation des thermo-altérations et des résidus de combustion sur les parois, programme financé par la région Nouvelle-Aquitaine, 2015-2019, porteur C. Ferrier (UMR 5199 PACEA).

    30 Ferrier et al. 2017 ; Lambert 2017.

    31 Jaubert et al. 2016b, « Supplementary information », tabl. 1.

    32 H. Valladas dans Rouzaud et al., 1996.

    33 Deldicque et al. 2016.

    34 Jaubert et al. 2016b.

    35 Rouzaud et al. 1995, fig. p. 34.

    36 Ledoux et al. 2017.

    37 Rouzaud 1978.

    38 Viehmann et al. 1970 (cités par Fosse et Philippe 2005).

    Auteurs

    • Jacques Jaubert

      Laboratoire De la Préhistoire à l’actuel : culture, environnement et anthropologie (PACEA, UMR 5199, université de Bordeaux / CNRS)

    • Sophie Verheyden

      Federaal Wetenschapsbeleid, Onderzoeksprogramma’s (Politique scientifique fédérale, programmes de recherche, Belgique)

    • Dominique Genty

      Laboratoire Environnements et paléoenvironnements océaniques et continentaux (EPOC, UMR 5805, CNRS / Université de Bordeaux)

    • Michel Soulier

      Société spéléo-archéologique de Caussade

    • Christian Burlet

      Institut royal des sciences naturelles de Belgique

    • Hubert Camus

      CENOTE

    • Serge Delaby

      Unesco Global Geopark Famenne-Ardenne, Belgique

    • Damien Deldique

      Laboratoire de géologie de l’École normale supérieure de Paris (UMR 8538, CNRS / université Paris sciences et lettres)

    • Catherine Ferrier

      Laboratoire De la Préhistoire à l’actuel : culture, environnement et anthropologie (PACEA, UMR 5199, université de Bordeaux / CNRS)

    • Lysianna Ledoux

      Instituto Internacional de Investigaciones Prehistóricas de Cantabria

    • Jean Claude Leblanc

      Laboratoire Travaux et recherches archéologiques sur les cultures, les espaces et les sociétés (TRACES, UMR 5808, CNRS / université Toulouse – Jean-Jaurès)

    • François Lévêque

      Laboratoire Littoral, environnement et sociétés (LIENSs, UMR 7266, CNRS / université de La Rochelle)

    • Frédéric Maksud

      Service régional de l’archéologie d’Occitanie

    • Pascal Mora

      Laboratoire Archéosciences-Bordeaux, matériaux, temps, images et sociétés (UMR 6034, université Bordeaux-Montaigne / université de Bordeaux / CNRS)

    • Xavier Muth

      Get in Situ

    • Jean-Noël Rouzaud

      Laboratoire de géologie de l’École normale supérieure de Paris (UMR 8538, CNRS / université Paris sciences et lettres)

    • Frédéric Santos

      Laboratoire De la Préhistoire à l’actuel : culture, environnement et anthropologie (PACEA, UMR 5199, université de Bordeaux / CNRS)

    • Denise Soulier

      Société spéléo-archéologique de Caussade

    • Koen Van Noten

      Observatoire royal de Belgique, séismologie-gravimétrie

    • François Rouzaud

      † Service régional de l’archéologie de Midi-Pyrénées

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    1 Soulier et al. 1992 et 1994 ; Rouzaud et al. 1995 et 1997 ; Rouzaud 1996 et 1997, p. 145-146 ; Lafon 1996.

    2 Jaubert et al. 2015 et 2016a ; Verheyden et al. 2016, 2017 et 2018.

    3 Rouzaud et al. 1995.

    4 Baffier 1998, p. 85-86 ; Lorblanchet 1999, p. 76-77 ; Clottes 2005 et 2006 ; Hayden 2011 et 2012.

    5 Jaubert et al. 2016b.

    6 Jaubert 2016 ; Jaubert et Verheyden 2016 et 2017 ; Jaubert et al. 2017 et 2018 ; Verheyden 2016 et 2017 ; Verheyden et Jaubert 2016.

    7 Verheyden et al. 2017.

    8 Hoffmann et al. 2018a.

    9 Aubert et al. 2018 ; Hoffmann et al. 2018b ; Pearce et Bonneau 2018 ; Slimak et al. 2018 ; White et al. 2019.

    10 Lwoff 1966.

    11 Neruda 2016, p. 141-143 ; Jaubert 2017 et 2018.

    12 Fritz 2017, p. 332-333.

    13 Verheyden et al. 2018.

    14 Hayden et al., soumis.

    15 Jaubert et al. 2016b.

    16 Jaubert 2016 ; Jaubert et al. 2018 ; Verheyden et al. 2018.

    17 Parron-Kontis et Reveyron 2005.

    18 Pélissié 1982 ; Lézin 2000.

    19 Delannoy et al. 2001 et 2004.

    20 Rouzaud et al. 1995.

    21 Jaubert et al. 2016b.

    22 Jaubert et al. 2016b, « Extended data », fig. 4.

    23 Fosse 2013, p. 12 ; Jaubert et al. 2016b, « Supplementary information », tabl. 2.

    24 Jaubert et al. 2016b, « Extended data », fig. 3.

    25 Jaubert et al. 2016b, fig. 1.

    26 Ferrier et al. 2017.

    27 Jaubert et al. 2016b, « Extended data », fig. 5 ; Lévêque F., Mora P., Soulier M., 2016, « Heated Zones Revealed by In Situ Magnetic Measurements in Prehistorical Caves Rich in Calcite Concretions. The Oldest Neanderthal Fire Deep in Caves », poster présenté lors du 15e Castle Meeting on Paleo, Rock and Environmental Magnetism, 2016, Dinant.

    28 Burlet et al. 2018 ; Van Noten et al. 2018.

    29 Caractérisation et modélisation des thermo-altérations et des résidus de combustion sur les parois, programme financé par la région Nouvelle-Aquitaine, 2015-2019, porteur C. Ferrier (UMR 5199 PACEA).

    30 Ferrier et al. 2017 ; Lambert 2017.

    31 Jaubert et al. 2016b, « Supplementary information », tabl. 1.

    32 H. Valladas dans Rouzaud et al., 1996.

    33 Deldicque et al. 2016.

    34 Jaubert et al. 2016b.

    35 Rouzaud et al. 1995, fig. p. 34.

    36 Ledoux et al. 2017.

    37 Rouzaud 1978.

    38 Viehmann et al. 1970 (cités par Fosse et Philippe 2005).

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    Jaubert, J., Verheyden, S., Genty, D., Soulier, M., Burlet, C., Camus, H., … Rouzaud, F. (2023). Archéologie virtuelle et réelle dans la grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne). In H. Coqueugniot, O. Dutour, J. Jaubert, & P. Paillet (éds.), Les sciences archéologiques à l’ère du virtuel. Paris: Éditions du Comité des travaux historiques et scientifiques. https://doi.org/10.4000/books.cths.17358
    Jaubert, Jacques, Sophie Verheyden, Dominique Genty, Michel Soulier, Christian Burlet, Hubert Camus, Serge Delaby, et al. « Archéologie virtuelle et réelle dans la grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne) ». In Les sciences archéologiques à l’ère du virtuel, édité par Hélène Coqueugniot, Olivier Dutour, Jacques Jaubert, et Patrick Paillet. Paris: Éditions du Comité des travaux historiques et scientifiques, 2023. doi:10.4000/books.cths.17358.
    Jaubert, Jacques, et al. « Archéologie virtuelle et réelle dans la grotte de Bruniquel (Tarn-et-Garonne) ». Les sciences archéologiques à l’ère du virtuel, édité par Hélène Coqueugniot et al., Éditions du Comité des travaux historiques et scientifiques, 2023, https://doi.org/10.4000/books.cths.17358.

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    Coqueugniot, H., Dutour, O., Jaubert, J., & Paillet, P. (éds.). (2023). Les sciences archéologiques à l’ère du virtuel. Paris: Éditions du Comité des travaux historiques et scientifiques. https://doi.org/10.4000/books.cths.16583
    Coqueugniot, Hélène, Olivier Dutour, Jacques Jaubert, et Patrick Paillet, éd. Les sciences archéologiques à l’ère du virtuel. Paris: Éditions du Comité des travaux historiques et scientifiques, 2023. doi:10.4000/books.cths.16583.
    Coqueugniot, Hélène, et al., éditeurs. Les sciences archéologiques à l’ère du virtuel. Éditions du Comité des travaux historiques et scientifiques, 2023, https://doi.org/10.4000/books.cths.16583.
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