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Minería y metalurgia antiguas

 | 
Almudena Orejas
, 
Christian Rico

I. — Arqueominería y arqueometalurgia en proyectos regionales. Métodos, técnicas y casos de estudio

Les mines antiques du Laurion (Attique, Grèce)

Techniques minières et stratégies d’exploitation

Denis Morin et Adonis Photiades

Texte intégral

I. — L’étude des mines karstiques

  • 1 D. Morin, Les systèmes d’exploitation du minerai de fer sédimentaire en Franche-Comté.
  • 2 H. Morin-hamon et D. Morin, L impact des activités minières et métallurgiques dans le paysage, pp.  (...)

1Les problématiques développées depuis la fin des années soixante-dix sur les minerais d’altération et en particulier les minerais karstiques de Lorraine (fer fort) et de Franche-Comté (minerai d’altération pisolithique) ont permis d’aborder avec un regard nouveau certains complexes miniers. L’exploration de gouffres et de grottes a ainsi livré des informations inédites sur le rôle de certaines minéralisations intégrées dans les remplissages karstiques1. Les conclusions de ces travaux pluridisciplinaires ont été appliquées avec succès dans certaines cavités naturelles localisées sur les contreforts du Jura et des Alpes et sur les lapiaz fossiles jusque sur le Quercy et les Grands Causses2. Ils confirment l’importance économique de ces gîtes sédimentaires et de leur exploitation.

  • 3 D. Morin et p. rosenthal, « Les mines de fer karstiques », pp. 225-228.
  • 4 D. Morin et alii, Mission géologique et archéologique de reconnaissance au Laurion.

2C’est dans cette logique que furent programmées les premières missions dans les Alpes méridionales3 et dans les karsts de l’Attique4, dans des contextes structuraux similaires mais sur des minéralisations de nature et de genèse différentes.

  • 5 H. F. Mussche, Thorikos : a mining town in ancient Attika.
  • 6 C. Conophagos, Le Laurium antique.
  • 7 H. F. Mussche et alii, Thorikos and the Laurion in archaic and classical times.

3Au Laurion, les fouilles de la mission archéologique belge, commencées en 19605, puis les fouilles de l’Asclipiacon qui se sont déroulées de 1977 à 1978 dans le Val Soureza sous la direction du professeur C. Conophagos6, se sont essentiellement concentrées sur les vestiges de surface : village minier et ateliers de lavage de Thoricos, laveries du Val Soureza et fours de métallurgie de Legrena et de Panormos proche du littoral7 (fig. 1, p. 10).

4Les structures mises au jour font apparaître les relations étroites qui existaient entre l’urbanisation littorale et le traitement primaire des minerais d’argent. Ateliers de broyages et laveries sont étroitement imbriqués dans le tissu urbain antique.

  • 8 N. H. gale et alii, « Copper sources and copper metallurgy in the Aegean Bronze Age ».
  • 9 G. Marinos et W. E. Petrescheck, « Laurium », pp. 1-247.
  • 10 G. A. Wagner et alii, « Early Bronze Age and Lead-Silver Mining and Metallurgy in the Aegean ».
  • 11 Z. Stos-Gale, « Isotopic analyses of ores, slags, and artefacts ».

5Du point de vue archéométrique, il convient de signaler les travaux de Z. Stos-Gale8 sur les minerais de cuivre et de plomb provenant de Kéa, de Kythnos et du Laurion. Les mesures isotopiques réalisées sur des lingots et des minéralisations permettent de retrouver par traçabilité la provenance de certains artefacts et confirment l’importance stratégique des gisements du Laurion9 et de Kythnos pour l’approvisionnement en cuivre dès l’âge du bronze. Ces résultats complètent les sources initialement connues dans plusieurs îles de la mer Egée10, à Chypre et sur le site d’Ergani Maden en Turquie11.

Fig. 1. — Laurion- Mission 2003 - Secteur Spitharopoussi. Paysage minier du Laurion. Au premier plan : vestige de laverie plane en partie taillée directement dans le bedrock (marbres supérieurs). Au second plan à gauche : barrage - réservoir d’alimentation de la laverie installé dans le vallon et vestiges d’ateliers de broyage et de construction. En contrebas : puits d’extraction. À l’arrière-plan : vue sur le plateau calcaire Spitharopoussi (marbres supérieurs - lapiaz) [cliché D. Morin]

Fig. 1. — Laurion- Mission 2003 - Secteur Spitharopoussi. Paysage minier du Laurion. Au premier plan : vestige de laverie plane en partie taillée directement dans le bedrock (marbres supérieurs). Au second plan à gauche : barrage - réservoir d’alimentation de la laverie installé dans le vallon et vestiges d’ateliers de broyage et de construction. En contrebas : puits d’extraction. À l’arrière-plan : vue sur le plateau calcaire Spitharopoussi (marbres supérieurs - lapiaz) [cliché D. Morin]

II. — De nouvelles investigations dans les mines du Laurion

  • 12 H. Rupprecht Goette, « Landeskundliche Studien in Südost-Attica ».
  • 13 J. Bingen, « Tool Marks and Mining Techniques ».
  • 14 D. Morin et alii, Mission géologique et archéologique de reconnaissance au Laurion.

6Les vestiges miniers, minéralurgiques et métallurgiques du Laurion s’étendent sur près de 200 km2. Dans ce dédale apparent de vestiges étroitement imbriqués12, les explorations souterraines ont été rares, à l’exception de quelques visites de galeries accessibles sur versants au voisinage de Thorikos13. Jusqu’en 2001, date des premières investigations souterraines14, les travaux profonds n’avaient pas fait l’objet d’étude, en particulier ceux qui sont reliés par les puits verticaux taillés à la pointerolle, parfois profonds de plus de 100 m, qui ont fait l’admiration des ingénieurs des Mines du XIXe siècle.

  • 15 Point important dans le cadre de cette recherche, la mission Spitharopoussi I (Laurion 2002) a auss (...)
  • 16 Une mission récente (CNRS - Archives nationales de France) a permis de réaliser une évaluation de c (...)

7Une découverte récente (Mission Spitharopoussi 2004) prouve toutefois que les mineurs de la Compagnie française des mines du Laurion (CFML) connaissaient en partie ces réseaux profonds. L’exploration a en effet permis de découvrir dans une galerie antique à – 100 m, des repères topographiques de centrage en partie concrétionnés sur le sol de la galerie. Il s’agit d’une trace attestée des levés topographiques réalisés par les ingénieurs topographes dans ces galeries. L’intérêt pour les ingénieurs de la CFML était à l’évidence de mettre en relation les chantiers d’abattage profonds en utilisant des puits antiques pour les intégrer dans le système global d’aérage, en s’appuyant sur les travers-bancs percés au pied de la cuesta. Certaines topographies de réseaux antiques sont présentes dans les fonds d’archives de la CFML15. Il reste néanmoins à en comparer leur extension et leur tracé avec les relevés en cours. Actuellement les archives de cette compagnie stockées dans les bâtiments de l’ancienne forge de la CFML restent inaccessibles. Pour autant les rares documents géologiques et cartes que nous avons pu consulter montrent que ces réseaux antiques sont étroitement imbriqués dans les exploitations modernes. Ces archives minières modernes permettraient sans nul doute de compléter utilement les investigations en cours16.

  • 17 A. Cordella, La Grèce sous le rapport géologique et minéralogique.
  • 18 E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité.
  • 19 C. Conophagos, Le Laurium antique.
  • 20 Les investigations souterraines sont le résultat d’un travail pluri-institutionnel et pluridiscipli (...)

8Les réseaux profonds sont méconnus et surtout n’ont pas donné lieu à description. Ils sont en lien direct avec les gisements profonds de plomb argentifère, mais dans quelles conditions ont-ils été foncés ? suivant quelles techniques ? Comment donnent-ils accès à ces vastes chantiers souterrains dont parlent les mineurs des années 1850, et dont Cordella17, E. Ardaillon18 et Conophagos19 se font l’écho ? Comment les mineurs de l’Antiquité ont-ils pu concevoir de tels ouvrages pour atteindre ces gisements profonds ? Autant de questions auxquelles les recherches en cours s’efforcent de répondre20.

III. — Les travaux antérieurs

  • 21 E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité.
  • 22 « … Mais j’ai pensé que pour donner une juste idée de l’habileté des mineurs Athéniens, il était né (...)

9La démarche suivie par Ardaillon21 s’appuie sur les observations qu’il a pu réaliser in situ. Son approche du milieu souterrain est étroitement liée aux reprises d’extractions réalisées par la Compagnie française des mines du Laurion. Dans ce sens, il constitue un précurseur22. Pourtant, à la lecture de son travail, il semble que les investigations souterraines n’aient été que conjoncturelles. Ardaillon livre cependant l’un des premier commentaire souterrain avec la mine de Demoliaki. Le réseau qui développe plusieurs centaines de mètres fait l’objet d’une courte description.

  • 23 A. Cordella, Le Laurium.

10Pour autant, certains ingénieurs des Mines comme Cordella23 se sont-ils aventurés dans les réseaux antiques ? Il est certain que les mineurs et les ingénieurs de la Compagnie française ont été confrontés à ces travaux. Pour preuve, certains plans d’archives de la CFML présentent des tracés anciens qui recoupent les galeries modernes.

IV. — Une problématique liée à l’extraction dans son contexte géologique

  • 24 A. Photiades et alii, Geological map of Greece.

11Le renouvellement des cartes géologiques actuellement entrepris sur l’ensemble de la Grèce et en particulier sur la province du Laurion24 a permis de solliciter une première autorisation de prospection sous l’égide de l’Éphorie de l’Attique (professeur Steinhauer) en étroite coopération avec l’IGME (Institute of Geology and Mineral Exploration, Department of General Geology and Geological Mapping).

Fig. 2. — Géologie et gîtologie de la Lauréotique : bloc-diagramme de synthèse (Archives géologiques et minières de la Compagnie française des Mines du Laurion, début du xxe siècle DAO - H. Morin-Hamon)

Fig. 2. — Géologie et gîtologie de la Lauréotique : bloc-diagramme de synthèse (Archives géologiques et minières de la Compagnie française des Mines du Laurion, début du xxe siècle DAO - H. Morin-Hamon)
  • 25 Analyses et travaux en cours (H. Morin-Hamon et A. Photiades, laboratoire de minérologie et pétrolo (...)

12Depuis 2002, quatre missions d’exploration se sont succédé d’une dizaine de jours chacunes, placées sous l’égide de l’IGME. Un travail spécifique a porté en 2003 sur l’étude des vestiges de scheidage25.

13Outre la cartographie géologique, l’objectif des recherches est de mettre en évidence les stratégies d’exploitation des mineurs de l’Antiquité à partir de l’étude d’un secteur particulièrement bien cadré du point de vue géomorphologique et spatial. Il s’agit du plateau de Spitharopoussi localisé sur le flanc ouest de la cuesta lauréotique en amont du Val Soureza connu pour son complexe hydraulique, ses citernes et ses laveries.

14Les puits et les galeries sont situés à tous les niveaux du massif : ils s’étagent depuis le plateau, sur le versant, et jusqu’au pied de la cuesta, ce qui permet d’appréhender différents aspects de ces extractions. Le secteur est limité à l’ouest par la dépression subséquente de Legrena, au nord et au sud par deux vallées sèches qui entaillent le plateau.

15Les premières investigations ont porté sur l’exploration des puits les plus profonds situés sur le plateau. Tous ont été systématiquement sondés et explorés. Leur profondeur varie entre 25 et 100 m en verticale absolue.

  • 26 G. Marinos et W. E. Petrascheck, « Laurium » ; N. skarpelis et alii, « Fluid inclusions » ; A. liat (...)
  • 27 N. Skarpelis, « The Lavrion deposit ».

16Les mines du Laurion se trouvent en périphérie d’un stock de granodiorite (granodiorite de Plaka), de laquelle émanent des roches éruptives filoniennes, microgranites ou rhyolites, baptisées eurites par les anciens mineurs (fig. 2). La minéralisation principale primaire à sulphures massifs de Pb-Zn-Ag, mise en place entre 11.9 et 8.3 Ma, est de type skarn riche à pyrrhotite et de type de remplacement hydrothermal dans les carbonates26. Ces minéralisations ont été reliées à l’extension crustale de type arrière-arc affectant durant le Miocène le domaine égéen27.

  • 28 M. Leleu, Les gisements plombo-zincifères du Laurium.
  • 29 M. leleu et A. morikis, « Sur des sulfures de basse température » ; A. liati et alii, « Late Miocen (...)

17Les minerais polymétalliques à sulfures riches en argent ont subi par la suite un enrichissement supergène28, probablement durant le Pliocène, donnant naissance aux chapeaux de fer caractérisés par des minerais d’origine supergène non sulfureux de Zn, Fe, Ag et Pb tels que la smithsonite concrétionnée massive, les stalactites de galène argentifère, de la goethite et de l’hématite29.

Fig. 3. — Carte géologique du Laurion (A . PHOTIADES y N. CARRAS, « Stratigraphy and geological structure of the Lavrion area »)

Fig. 3. — Carte géologique du Laurion (A . PHOTIADES y N. CARRAS, « Stratigraphy and geological structure of the Lavrion area »)

La révision géologique de la région du Laurion : une remise en cause des données géologiques

18La révision cartographique géologique du Laurion au 50 000e a conduit à reconsidérer la lithostratigraphie structurale de la région en trois unités tectoniques superposées et à l’intégrer dans le contexte géodynamique des zones tectoniques isopiques des Hellénides (fig. 3). Cet ensemble complexe se subdivise en trois unités tectoniques superposées mises en place par le biais de mouvements tectoniques tangentiels durant la période alpine. De bas en haut de cette série on distingue :

l’unité para-autochtone ;
l’unité intermédiaire à schistes bleus ;
l’unité supérieure à klippes non-métamorphiques.

19L unité para-autochtone correspond à une plate-forme carbonatée constituée par des marbres d’âge Triasique (?)/Jurassique inférieur recouverts par un dépôt de type volcano - sédimentaire : les schistes de Camareza d’âge Jurassique qui se sont accumulés par subsidence. Cette unité s’est trouvée affectée ultérieurement par une phase dynamométamorphique datée du Jurassique supérieur suivie par une transgression calcaire du Jurassique supérieur - Crétacé inférieur.

20Cette plate-forme d’âge Triasique (?)/Jurassique inférieur est parfaitement homogène du point de vue chronologique. Les observations stratigraphiques et paléontologiques réalisées au cours des différentes missions de cartographie montrent que les marbres supérieurs et inférieurs contiennent des fossiles identiques et de même âge. Ils constituent une seule et même formation lithologique d’âge unique supportant les schistes de Camareza.

21De fait, la géologie du Laurion a longtemps été interprétée comme une succession de couches sédimentaires d’âges différenciés alternant schistes et marbres. Les observations de terrain et les analyses de laboratoires remettent en cause ce dispositif.

  • 30 L. Kober, « Beiträge zur Geologie von Attika ».
  • 31 A. Photiades, et N. Carras, « Stratigraphy and geological structure of the Lavrion area », pp. 103- (...)

22La similitude qui existe entre ces deux couches de marbres et leur appartenance à une formation unique avait déjà été évoquée par Kober30 qui les a interprétées comme une série d’écailles. La présence d’une nouvelle formation de marbres situés au-dessus des schistes de Camareza s’explique désormais par une tectonique de plissement31.

  • 32 Schéma géologique d’A. Photiades, dans D. morin, Les mines antiques du Laurion, pp. 14-15.

23En réalité, les marbres supérieurs constituent le flanc inverse d’un pli synclinal couché dont le centre est occupé par les schistes de Camareza. Les marbres supérieurs apparaissent donc comme la transition latérale des marbres inférieurs vers la marge interne de cette plate-forme carbonatée32.

  • 33 A. Photiades et E. Saccani, « Geochemistry and tectono-magmatic significance », pp. 89-102.
  • 34 J.-L. Mercier, Étude géologique des zones internes des Hellénides.
  • 35 A. Photiades et E. Saccani, « Geochemistry and tectono-magmatic significance ».

24L’effondrement de la plate-forme liée à la fermeture du bassin océanique interne a conduit à la formation d’un dépôt tectono-sédimentaire de formations clastiques et volcanogéniques enrichies de corps d’origine de basaltes calco-alcalins d’âge incontestablement triasique33 minéralisés en sulfures de cuivre (schistes de Camareza). Une nouvelle phase dynamométamorphique d’âge Jurassique supérieur s’en est suivie, durant laquelle les formations lithologiques précédentes ont été plissées (conduisant à l’intercalation d’une nouvelle couche de marbres) et métamorphisées. Cette phase dynamométamorphique correspond à l’événement orogénique Eo-Hellénique qui a affecté les Hellénides internes34. Au-dessus de ce substratum métamorphique s’est développée par discordance une formation calcaire transgressive d’âge Jurassique supérieur/Crétacé inférieur35.

  • 36 G. Marinos et W. E. petrescheck, « Laurium », pp. 1-247.
  • 37 N. Skarpelis, « The Lavrion deposit ».
  • 38 M. Dermitzakis et D. Papanikolaou, « Paleogeography and geodynamics of the Aegean region ».
  • 39 A. liati et alii, « Late Miocene magmatic activity in the Attic-Cycladic Belt of the Aegean ».

25L unité intermédiaire à schistes bleus ou nappe de phyllades des anciens auteurs36 se caractérise par des formations schisteuses. Cette unité s’est mise en place sous un accident détachant37 au Miocène moyen à supérieur38, elle est suivie par l’intrusion granitique de Plaka de même âge, provoquant une remobilisation des minéralisations. Plus précisément, l’activité ignée du Miocène qui a affecté la lauréotique dans son ensemble a eu lieu entre 8.3 et 9.4 Ma et celle-ci, d’après Liati39, sous trois épisodes ignés (dykes à hornblende d’âge 9.4 ± 0.3 Ma ; sills de granitoïdes d’âge 8.34 ± 0.20 Ma et stock de granodiorite d’âge 8.27 ± 0.11 Ma).

26L unité supérieure à Klippes pélagoniens non métamorphiques a été charriée sur les unités précédentes au Miocène supérieur. Il s’agit d’une assise tectonique de reliques ophiolitiques supportant les calcaires d’âge Crétacé.

Le Laurion : un massif calcaire plissé

  • 40 En surface, les analyses microstructurales, pétrographiques et géochimiques en cours des roches et (...)

27La structure géologique de la Lauréotique est composée d’une alternance marquée de couches de schistes et de marbres bien distincte. L’alternance de ces formations se trouve désormais interprétée comme un pli synclinal couché et écaillé dont le centre est occupé par des schistes enrichis par les minéralisations. Ces dernières constituent les fondements de ce vaste gisement polymétallique. Les puits qui ont été foncés à la verticale du plateau constituent autant de sondages stratigraphiques. En traversant ainsi les unités géologiques à différents points du massif, ils permettent de mieux connaître la configuration géologique du sous-sol40.

V. — Des techniques d’approches spéléologiques

28Depuis la fin des années soixante-dix, des progrès décisifs ont été réalisés dans le domaine de l’exploration et de l’étude des réseaux souterrains miniers anciens grâce en particulier aux techniques de spéléologie alpine. Les techniques de progression utilisées sont celles qui sont employées dans l’exploration des grandes verticales : amarrages mécaniques, cordes statiques, utilisation du descendeur et remontée asymétrique aux bloqueurs. L’utilisation de détecteurs de gaz CO-CO2 et d’oxymètres, complétant le dispositif, a été systématiquement généralisée lors de chaque descente afin de détecter d’éventuelles anomalies. Des capteurs de radon ont été déployés afin de mesurer le degré de concentration et de dangerosité de ce gaz. L’exploration des grandes verticales du Laurion a nécessité par endroits l’utilisation d’appareils respiratoires isolants (ARI) du même type que ceux qui équipent actuellement les brigades de sapeurs-pompiers. Ce type d’appareil modifié et adapté à l’équipement spéléologique, a été expérimenté en 2003, permettant d’atteindre les réseaux profonds du troisième contact (coopération entre le CNRS et les Établissements Fenzy).

Fig. 4. — Laurion - Secteur Spitharopoussi. SPI 18 en cours d’exploration. L’une des verticales parmi les plus profondes du plateau (-101,50 m de profondeur). Puits d’extraction taillé dans les marbres supérieurs. Au premier plan : coulée stalagmitique. Les traces de boisages (encoches) sont parfaitement visibles et s’échelonnent jusqu’à la base du puits. Elles correspondent à un cuvelage aujourd’hui entièrement disparu (cliché D. Morin)

Fig. 4. — Laurion - Secteur Spitharopoussi. SPI 18 en cours d’exploration. L’une des verticales parmi les plus profondes du plateau (-101,50 m de profondeur). Puits d’extraction taillé dans les marbres supérieurs. Au premier plan : coulée stalagmitique. Les traces de boisages (encoches) sont parfaitement visibles et s’échelonnent jusqu’à la base du puits. Elles correspondent à un cuvelage aujourd’hui entièrement disparu (cliché D. Morin)

29En 2002 ont été explorés plusieurs puits et galeries apportant des précisions inédites du point de vue gîtologique. Les missions suivantes 2003 et 2004 ont permis d’explorer des puits dépassant 100 m de profondeur : des verticales impressionnantes par leur technicité et des travaux vertigineux, uniques dans le monde antique, qui débouchent sur des réseaux souterrains conduits parfois sur plusieurs niveaux (fig. 4).

VI. — Une problématique cruciale : l’aérage

  • 41 M. Castelain et E. Stalinsky, Technologie minière, p. 324.

30L’air atmosphérique qui circule dans une mine présente une composition constante. Cet air se compose en volume de 21 % d’oxygène et de 79 % d’azote41. L’aérage des travaux souterrains constituait pour les mineurs un problème permanent, en particulier lors du fonçage des puits.

  • 42 H. Combes, Aérage des mines.

31L’atmosphère d’une mine diffère de l’atmosphère extérieure par son état physique (température, degré hygrométrique), par sa composition gazeuse et, enfin, par les poussières qu’elle peut tenir en suspension. Si elle n’est pas renouvelée constamment par un afflux d’air pur, elle ne peut pas répondre aux conditions requises pour la survie des mineurs. En principe, l’aérage doit donc assurer la pureté de l’atmosphère souterraine de manière à satisfaire aux conditions indispensables de survie et ce jusqu’aux travaux les plus éloignés de la surface. Au-delà d’un certain degré, la privation d’oxygène (moins de 14 % d’oxygène) détermine l’asphyxie. L’air devient impropre à toute vie humaine dès lors qu’il perd 40 % de l’oxygène originaire. Cet oxygène est également nécessaire pour la combustion des lampes à flamme. Or, ces lampes à huile s’affaiblissent et s’éteignent progressivement lorsque l’air ne contient plus que 16 à 17 % d’O2 contre 84 ou 83 % d’azote. La diminution de la proportion d’oxygène est donc la conjonction de plusieurs phénomènes : la respiration des hommes, la combustion des lampes à huile, l’accumulation de poussières, le cas échéant la fermentation des boisages dans les réseaux en cours d’exploitation. Une injection d’air en proportion au moins équivalente est donc indispensable pour compenser les pertes42.

  • 43 M. Haton de la Goupillière, Cours d’exploitation des mines, p. 647.

32Haton de la Goupillière43, dans son Cours d’exploitation des Mines, indique les paramètres suivants pour la combustion des lampes : une lampe à huile brûlant 15 à 20 grammes de ce liquide en une heure, consomme par sa combustion 25 à 30 litres d’oxygène dans le même temps, en produisant 17 à 20 grammes de gaz carbonique. Il s’agit d’une consommation à peu près similaire à celle d’un homme au repos. Car la diminution de la proportion d’oxygène dans l’air de la mine est en général accompagnée de l’apparition de gaz étrangers produits par les réactions qui se sont effectuées aux dépens de cet oxygène, en particulier de gaz carbonique et d’oxyde de carbone. On estime en moyenne le débit moyen d’air à insuffler à 50 litres par seconde et par homme présent au fond, soit 180 m3 à l’heure.

Des techniques d’aérage des travaux profonds

  • 44 D. Morin et R. Herbach, « Antic Laurion shafts : first investigations ».

33Les puits constituent des organes essentiels de l’exploitation d’un gisement. Il était donc essentiel que leur installation soit réalisée avec soin. Le dispositif devait favoriser l’extraction des produits et permettre le déplacement des mineurs tout en assurant l’aérage et l’éclairage des chantiers. L’exploration réalisée actuellement dans des puits ayant perdu leurs infrastructures d’origine, montre qu’il est difficile de séjourner à une profondeur dépassant les 30/40 mètres sans assistance respiratoire44. Il était donc nécessaire d’assurer le renouvellement de l’air pendant le fonçage d’un puits et pendant la phase d’exploitation proprement dite.

34Les puits de Spitharopoussi constituent les vestiges les plus spectaculaires du plateau. Ils sont généralement de section quadrangulaire ; taillés dans leur partie supérieure, dans un marbre massif au moyen de pointerolles. Dans leurs parois étaient pratiquées des encoches utilisées pour compartimenter l’espace et y placer des traverses en bois servant d’échelles ou de support à des cloisons d’aérage. L’existence sur certains puits d’infrastructures destinées à l’aérage aujourd’hui disparues ne fait plus de doute (fig. 4, p. 15).

Aérage naturel

  • 45 J. S. Jones, « Some aspects of Natural Ventilation in Mines », pp. 127-153.

35Plusieurs interrogations demeurent quant aux méthodes employées dans ces puits verticaux, sachant qu’un courant d’air peut y être entretenu soit par insufflation forcée soit par aspiration. Ce dernier cas est de loin le plus efficace, à condition que les réseaux en cours d’exploitation puissent être alimentés en air à partir de plusieurs accès : l’air pénètre alors dans la mine par un ou plusieurs orifices et en sort par un puits de retour. Ce principe de circulation naturelle s’appuie sur la différence de température entre l’air extérieur et celui de la mine qui est généralement constant45. Compte tenu de la température extérieure, les masses d’air contenues dans les galeries sont en déséquilibre thermique. Il y a inversion des flux en hiver et en été. Ce système d’aérage fonctionne comme un courant d’air. Il est présent dans certains réseaux situés dans les micaschistes. Dans les chantiers très profonds, il se produit, grâce à l’échauffement de l’air dans les travaux, une ventilation naturelle, même si les deux orifices sont au même niveau. Pour les puits verticaux en cours d’exploitation ou les chantiers qui ne comportent pas ce type de retour d’air, la mise en œuvre de procédés techniques destinés à l’aérage était indispensable. Selon certaines sources (Agricola) et d’après les premières observations de terrain, plusieurs hypothèses concernant les dispositifs d’aérage installés à partir de ces puits peuvent être avancées.

a) Procédé d’aérage par l’emploi de pluie artificielle

  • 46 E.-L. Gruner, Cours d’exploitation des mines, pp. 233-234.

36L’emploi de pluie artificielle dans un puits au jour peut constituer un moyen efficace pour entraîner un mouvement de l’air46. L’injection d’eau dans les puits de mine sous forme de pluie constituait autrefois un procédé de ventilation assez répandu, cité dans les ouvrages des ingénieurs des Mines. Les observations, réalisées sur un certain nombre de puits, indiquent la présence d’une goulotte aménagée à proximité de la surface drainant en tête de puits les eaux de ruissellement proches de la surface. Pourtant rien ne permet d’indiquer la présence d’une galerie d’écoulement ou de point de captage pérennes susceptibles d’alimenter en eau de manière conséquente et surtout permanente l’orifice concerné. Ces drains constituaient vraisemblablement des systèmes d’aérage d’appui.

b) Procédé d’aérage par compartiments

  • 47 Un puits d’extraction peut être divisé par une cloison en deux compartiments. L’un de ces compartim (...)
  • 48 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 12.

37Les parois de plusieurs puits portent des encoches de boisage jusque dans les parties profondes. Ces traces apportent des informations sur l’architecture en bois qui équipait ces puits et donc sur les systèmes d’aérage et d’extraction mis au point par les mineurs. Ces puits étaient divisés sur toute leur hauteur par une cloison en bois en deux travées inégales, ménageant ainsi deux conduits pour la circulation de l’air. Ce système était encore en vigueur dans les mines de houille au xixe siècle et prenait le nom de carnet ou goyot47. Les explorations ont révélé les indices de points de fixation à la paroi de ce qui pourrait correspondre à un cloisonnement en bois séparant la section du puits en deux conduits par une division inégale. L’un de ces compartiments servait au service normal de l’extraction. L’autre était muni de marches, disposées à l’oblique, utilisées pour la circulation des ouvriers et vraisemblablement aussi pour l’aérage48.

  • 49 Les travaux sont réalisés par l’université de Technologie de Belfort Montbéliard (Équipe « Physique (...)

38La cloison devait être aussi étanche que possible pour permettre la circulation des fluides. Des essais de reconstitution et de simulation sont en cours49.

39La présence d’encoches régulièrement creusées sur les parois permet d’émettre l’hypothèse d’un compartiment interne boisé. Si tel est le cas, il est probable que certains chantiers aient utilisé ce retour d’air pour provoquer un courant d’air forcé, par le biais par exemple d’un foyer placé en profondeur. La nécessité de manœuvres répétées devait rendre délicat un tel procédé.

c) Foyers d’aérage

40L’aérage naturel provient d’une différence de température entre l’air qui entre et celui qui sort de la mine. Les mineurs du Laurion ont eu l’idée de créer artificiellement cette différence en installant une galerie de dérivation de l’air sortant de la mine. La mise en œuvre d’un foyer d’aérage placé en surface à partir d’une galerie percée à l’oblique à peu de distance de la surface permettait d’obtenir des résultats beaucoup plus réguliers (fig. 5a-5b, p. 18). L’emploi de ces foyers était très répandu au milieu du xixe siècle en Angleterre dans les mines de houille et dans certaines mines de l’Est de la France (Mines de Ronchamp, Archives Départementales de Haute Saône [ADHS]).

d) Une hypothèse non attestée : la présence de déflecteurs ?

41L’installation d’une ventilation forcée a peut-être été réalisée aussi à partir de déflecteurs. Le cuvelage des puits servait alors de canalisation forcée. La présence de vents forts et quasi-permanents sur le plateau du Laurion a pu favoriser ce système d’aérage soufflant (fig. 6, p. 19).

Fig. 5. — SPI 27 ouvert dans les micashistes avec sa galerie d’aérage latérale. a) Coupe topographique et représentation d’une structure similaire en fonctionnement ; foyer d’aérage ou Toque feu. b) Schéma d’aérage d’un puits en cours de fonçage par toque feu dans les mines anglaises (xixe siècle). Ventilating a shaft whilst sinking it, 1848 (DUNN, m. 1852)

Fig. 5. — SPI 27 ouvert dans les micashistes avec sa galerie d’aérage latérale. a) Coupe topographique et représentation d’une structure similaire en fonctionnement ; foyer d’aérage ou Toque feu. b) Schéma d’aérage d’un puits en cours de fonçage par toque feu dans les mines anglaises (xixe siècle). Ventilating a shaft whilst sinking it, 1848 (DUNN, m. 1852)

Fig. 6. — Paysage minier du xvie siècle. Puits de mine appareillés avec des pièges à vent : panneaux d’aérage (déflecteur) installés sur les puits afin de capter le vent (Agrícola, De re Metallica, Livre VI)

Fig. 6. — Paysage minier du xvie siècle. Puits de mine appareillés avec des pièges à vent : panneaux d’aérage (déflecteur) installés sur les puits afin de capter le vent (Agrícola, De re Metallica, Livre VI)

e) Conduit d’aérage ou goyot (au mur)

  • 50 SPI ; au cours des différentes missions effectuées sur le Laurion, il a été décidé de nommer les pu (...)
  • 51 E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité, pp. 48-49.
  • 52 Un tel dispositif est décrit dans la mine d’Old Mill Close Mine, à Wensley (Derbyshire, U. K.) daté (...)

42Un ingénieux système de canalisation étanche aménagé dans la sole d’une galerie50 (SPI 010) a été identifié comme un conduit d’aérage. Les dalles sont soigneusement jointoyées avec de l’argile de manière à conférer à l’installation une parfaite étanchéité. La disposition remontante de cette canalisation, sa déclivité, ne peuvent en effet l’interpréter comme une canalisation d’exhaure. Ardaillon décrit aussi, une curieuse « rainure à section triangulaire, profonde de vingt à vingt-cinq centimètres environ. À l’extérieur, elle était fermée par de petites dalles de schistes exactement adaptées et encore en place ». Localisée dans une galerie inclinée elle était, selon lui, utilisée comme caniveau pour alimenter un front de taille « préalablement chauffé »51. Ce conduit semble, en fait, être un conduit d’aérage, tout à fait semblable à celui qui a été découvert dans le SPI 010. Ce type de canalisation ou « goyot » peut se rencontrer dans les mines modernes52.

  • 53 T. Kozelj et A. Muller, « La mine d’or de l’acropole de Thasos ».
  • 54 Ibid., pp. 190-192. Voir aussi Cl. Domergue, Les mines antiques, p. 119.
  • 55 D. Morin et B. Bohly, « Les mines de plomb argentifère du mont de Vannes », p. 370.
  • 56 Dans les reprises minières de la Compagnie française des mines du Laurion, lorsqu’il fallait condui (...)

43Nous savons que de tels systèmes similaires ont été utilisés en Grèce comme dans la mine de l’acropole à Thasos53. Là il s’agissait de conduits en tuiles positionnés au plafond de la galerie54. Ces systèmes préfigurent les systèmes d’aérage à double plafond bien connus de la Renaissance55. Comme pour les puits, la circulation s’opère à partir d’un retour d’air aménagé à l’horizontale cette fois mais dont les variations aérodynamiques sont selon toute évidence forcées par les différences de températures présentes aux deux extrémités56.

f) Dispositif d’aérage par puits parallèles

  • 57 C. Conophagos, Le Laurium antique.

44De récentes observations contredisent les thèses défendues jusqu’à présent sur les puits jumeaux en particulier sur le rôle de balancier de certains puits57. Les puits jumeaux de Soureza explorés et topographiés en 2004 constituent en réalité un système d’aérage en continu permettant de compléter le système d’aérage initial. Un puits vertical foncé à proximité assurait un retour d’air à 19,42 m communiquant avec le puits principal. La liaison entre les deux puits jouait un rôle d’aspiration en forçant l’air à circuler entre les deux conduits (fig. 7). La puissance des flux d’air ainsi générés permettait de pulser l’air du puits principal vers l’extérieur.

g) Colonne d’aérage interne

45L’une de ces grandes verticales présente des systèmes d’aérage particulier par l’intermédiaire d’un puits annexe borgne. Le puits principal (fig. 8, p. 22) était connecté à deux niveaux superposés à un conduit parallèle, de plus faible section. Le SPI 02 possède ainsi un puits secondaire creusé parallèlement au premier ; une vingtaine de centimètres seulement les séparent. Mais ce puits ne communique pas avec la surface : son creusement s’est fait depuis une niche d’origine naturelle à – 12,20 mètres. Un premier tronçon de 36,80 m communique avec le puits principal par l’intermédiaire de deux lucarnes. Un décrochement a ensuite été opéré lors de son creusement et un dernier tronçon de 9 mètres se termine 12 mètres avant le fond du puits principal. La circulation d’air est nettement sensible au niveau des lucarnes de jonction. Ce puits parallèle fonctionne ainsi de la même manière qu’un goyot d’aérage aménagé. Les mineurs réussissaient-ils à canaliser les flux aussi longtemps que pouvait durer l’exploitation ? Le courant une fois initié, la circulation de l’air dans les chantiers profonds apparaît en effet beaucoup plus problématique.

VII. — Le percement des galeries : l’abattage

46Une quinzaine de cavités sélectionnées au cours des prospections pour leur positionnement stratégique du point de vue géologique ont fait l’objet de reconnaissance parmi lesquelles figurent onze puits. Parmi ces puits particulièrement remarquables par leur technicité et leur régularité figurent trois verticales égales ou supérieures à 70 mètres au rang desquelles se trouvent les emblématiques puits jumeaux décrits par les auteurs du XIXe siècle (Conophagos).

47La plupart des puits explorés sont obstrués à leur base ; il n’est donc pas possible de savoir si une communication permettait la liaison avec d’éventuels réseaux souterrains.

48Les investigations souterraines ont été accompagnées de relevés géologiques visant à préciser la stratigraphie générale du gisement.

49Les parois des galeries profondes sont souvent recouvertes d’un concrétionnement de calcite ou d’aragonite. Il s’agit de placages scellant les parois, les éboulis ou les empilements de stériles.

  • 58 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 10-11.

50Sur la totalité des galeries explorées, les travaux au feu sont inexistants. L’abattage était exclusivement manuel et s’effectuait au marteau et à la pointerolle comme en témoignent les traces encore apparentes sur les parois. La pointerolle agit comme un ciseau avec lequel le mineur détachait un fragment de roche en frappant continuellement au même endroit. Cette technique de précision confère aux galeries un profil géométrique remarquablement régulier et bien taillé58. Les galeries sont de section quadrangulaire et plus fréquemment trapézoïdale d’environ 0,50 à 0,60 m2 de moyenne avec une largeur à la base légèrement plus longue que celle au plafond. Les dimensions sont modestes et paraissent obéir à une règle définie. La hauteur est comprise entre 0,60 et 1,00 mètre de hauteur pour une largeur moyenne comprise entre 0,58 et 0,80 m. À partir d’une saignée verticale latérale, les mineurs abattaient par tranches successives le front de taille en respectant scrupuleusement un gabarit standard. L’architecture des galeries ressemble à un emboîtement rectiligne et successif de volumes de forme parallélépipédique. La plupart du temps, les parois présentent les reliques des fronts de tailles successifs. Dans le cas des descenderies, la sole peut être taillée en marches d’escalier tandis que le toit se trouve rabattu en gradin au fur et à mesure de la progression. Le SPI 051 (fig. 9) montre ce dispositif à hauteur d’un ressaut. À chaque marche au niveau de la sole correspond deux gradins au toit suivant un rapport 2/1.

Fig. 7. — Laurion - Secteur Spitharopoussi : SPI 6A et 6B - puits jumeaux : coupe topographique. La circulation de l’air s’opère de manière significative entre les deux puits par un conduit d’aérage étroit et dissymétrique

Fig. 7. — Laurion - Secteur Spitharopoussi : SPI 6A et 6B - puits jumeaux : coupe topographique. La circulation de l’air s’opère de manière significative entre les deux puits par un conduit d’aérage étroit et dissymétrique

Fig. 8. — Laurion - Secteur Spitharopoussi : SPI 02 a et b : puits vertical avec puits annexe d’aérage : coupe topographique. Puits de section quadrangulaire déformé vertical taillé à la pointerolle. Le puits secondaire (SPI 02b) de section quadrangulaire 1, 35 m x 1, 37 m a été creusé parallèlement au premier ; une vingtaine de cm seulement les sépare. Ce puits ne communique pas avec la surface : son creusement s’est fait depuis une niche d’origine naturelle à – 12,20 m. Un premier tronçon de 36,80 m communique avec le puits principal par l’intermédiaire de deux lucarnes. Un décrochement a ensuite été opéré lors de son creusement et un dernier tronçon de 9 mètres se termine 12 m avant le fond du puits principal. Une circulation d’air est sensible au niveau des lucarnes de jonction. La profondeur totale du puits est de 69, 00 m. Arrêt sur éboulis

Fig. 8. — Laurion - Secteur Spitharopoussi : SPI 02 a et b : puits vertical avec puits annexe d’aérage : coupe topographique. Puits de section quadrangulaire déformé vertical taillé à la pointerolle. Le puits secondaire (SPI 02b) de section quadrangulaire 1, 35 m x 1, 37 m a été creusé parallèlement au premier ; une vingtaine de cm seulement les sépare. Ce puits ne communique pas avec la surface : son creusement s’est fait depuis une niche d’origine naturelle à – 12,20 m. Un premier tronçon de 36,80 m communique avec le puits principal par l’intermédiaire de deux lucarnes. Un décrochement a ensuite été opéré lors de son creusement et un dernier tronçon de 9 mètres se termine 12 m avant le fond du puits principal. Une circulation d’air est sensible au niveau des lucarnes de jonction. La profondeur totale du puits est de 69, 00 m. Arrêt sur éboulis

Fig. 9. — Laurion (mission 2004) - Secteur Spitharopoussi : SPI 51. Profondeur : - 27,00 m. Puits et réseau souterrain ouvert dans les micaschistes sur plusieurs niveaux. En A-B, coupe montrant la disposition des paliers d’abattage

Fig. 9. — Laurion (mission 2004) - Secteur Spitharopoussi : SPI 51. Profondeur : - 27,00 m. Puits et réseau souterrain ouvert dans les micaschistes sur plusieurs niveaux. En A-B, coupe montrant la disposition des paliers d’abattage

51Un seul mineur pouvait travailler au front de taille dans une position relativement pénible. Un second mineur devait assurer l’évacuation des déblais vers le puits d’extraction.

52Rien ne permet de penser que les postes étaient fixes. Néanmoins la régularité des travaux correspond bien à un plan de gestion déterminé.

53Qu’en est-il des puits ? La plupart d’entre eux sont colmatés à leur base par des sédiments ou des déchets divers provenant de la surface. En l’absence de fouilles, il convient donc d’observer les techniques de creusement à l’intérieur même des réseaux, dans des secteurs relativement préservés. Les exemples sont rares. Le fond d’un puits de jonction relevé dans le SPI 05 révèle l’existence d’une banquette de 0,40 de large sur une section générale de puits de 1,02 x 0,96 m. La stratégie d’abattage relève ici de techniques similaires à celles enregistrées au niveau des galeries. L’abattage s’effectue à partir d’une saignée latérale verticale de 0,56 m de profondeur élargie latéralement et poursuivie en gradins.

Mode d’exploitation

54Quatre réseaux souterrains plus ou moins horizontaux ont été explorés dans leur intégralité. Trois d’entre eux s’ouvrent à la faveur de diaclases localisées au niveau des marbres supérieurs. Leur remplissage minéralisé a été évidé depuis la surface par vidage des épontes à l’affleurement.

55Le mode opératoire pour ce type d’extraction consistait à s’enfoncer dans le filon et suivre les minéralisations par dépilage descendant tout en pratiquant des galeries horizontales de traçage destinées à évaluer la puissance du gîte et ce à tous les niveaux de l’exploitation : dans la direction même du filon, latéralement, parfois au toit, parfois à la sole par puits et foncées. Plus rares sont les galeries remontantes. Les dépilages étaient fonction de l’étendue et de la puissance des colonnes minéralisées. Les mineurs procédaient à un traçage préalable plus ou moins étendu à partir de galeries étroites de section quadrangulaires ou trapézoïdales avant de s’attaquer à la phase d’exploitation. Ils pratiquaient un abattage sélectif multidirectionnel vers les concentrations minérales préalablement repérées. Dans un certain nombre de réseaux : réseaux cutanés comme ceux de Soureza ou plus profonds (secteur de Mégala Pefka), la configuration générale des travaux présente une architecture marquée par les stigmates des premières phases de traçage élargies par les dérochements latéraux et au toit des différentes phases d’abattage. Le tri s’opérait directement au niveau des chantiers, les stériles étant soigneusement répartis et empilés sur le flanc des galeries. Les travaux sont émaillés par places, de galeries de recherche latérales et au toit.

L’éclairage

  • 59 F. Blonde, Greek lamps from Thorikos.

56Les vestiges de lampes à huile sont présents en surface comme dans certaines galeries où elles indiquaient soit l’emplacement des chantiers soit encore le cheminement à emprunter jusqu’aux puits d’extraction ou aux différents accès. Certaines étaient placées aux endroits stratégiques de manière à éclairer l’ensemble d’un chantier ou d’un point de jonction entre plusieurs directions. Les fragments observés appartiennent à des lampes couramment utilisées pour les usages domestiques59. Elles sont généralement datées du IVe-Ve siècle à l’exception toutefois de quelques modèles retrouvés dans le SPI 010 qui sont de facture plus récente.

Des techniques d’extraction

  • 60 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 17.

57Situé sur le plateau, l’un des puits (SPI 02) est flanqué de deux structures constituées de deux murs allongés, parallèles entre eux et convergeant directement à hauteur du puits. Leur disposition et l’écartement réduit entre ces deux structures éliminent l’hypothèse d’une quelconque structure d’habitat. Il s’agit vraisemblablement des vestiges de soubassement et d’ancrage d’un dispositif d’extraction60. Hisser des charges lourdes dans des puits profonds implique la maîtrise de dispositifs de levage et la confection de cordages parfois supérieurs à 100 mètres de longueur. Dans le cas du SPI02, la configuration du site et les structures encore en place évoquent l’hypothèse d’une machine élévatrice à tambour. La présence de deux vestiges de structures quasi-identiques laisse supposer un déplacement dans le dispositif général de levage.

VIII. — Un découpage du Laurion en concessions ?

  • 61 Cl. Domergue, cité dans D. Morin et alii, Mission géologique et archéologique de reconnaissance au (...)

58Chaque puits constitue un accès vertical et direct sur les minéralisations les plus profondes du troisième contact a priori indépendant du puits voisin. Pour autant, nombreux sont les puits actuellement colmatés à leur base ; à l’exception de quelques réseaux, il est donc difficile de relier a priori ces puits entre eux. Leur densité pourrait être mise en relation avec un découpage en concessions61. En revanche la configuration des puits qui s’ouvrent à la base de la corniche calcaire dans les schistes est différente. Les puits débouchent sur des réseaux ramifiés sur plusieurs niveaux rejoignant parfois d’autres puits comme dans le secteur de Mégala-Pefka.

IX. — L’exploration des zones minéralisées : un regard nouveau sur la gîtologie

  • 62 A. Photiades et alii, Geological map of Greece.
  • 63 M. leleu, « Essai d’interprétation thermodynamique en métallogénie », pp.1-66.

59Le gisement a pu être exploré sur plusieurs niveaux, permettant de mieux connaître la puissance et la nature des minéralisations. Deux puits situés sur le plateau, en tête du Val Soureza et à proximité de la chapelle Sainte-Trinité, donnent accès aux zones minéralisées du troisième contact et fournissent des informations sur la genèse et la minéralogie du gisement métallifère. Les analyses d’échantillons recueillis permettent aujourd’hui de réinitialiser en grande partie la genèse du massif de la Lauréotique. L’alternance de strates de marbres et de micaschistes est bien le résultat de plissements dont la démonstration a été confirmée au cours des différentes missions62. Du point de vue minéralogique, les réseaux proches de la surface révèlent des concentrations importantes en fer et en cuivre (chalcopyrite)63. L’exploitation par les mineurs du Laurion de ces deux substances minérales ne fait pas de doute comme en témoignent les résidus présents sur les haldes.

X. — Conclusions et perspectives

  • 64 « … La mine au Laurion forme donc un ensemble parfaitement organisé ; puits, galeries, chantiers, t (...)
  • 65 L’observation anatomique de l’élément a porté sur les trois plans indispensables à toute déterminat (...)

60La rédaction de cet article intervient alors que les missions d’exploration entrent dans une nouvelle phase opérationnelle. Près de cinq kilomètres de travaux modernes et antiques taillés dans les marbres et les schistes ont été explorés et pour certains topographiés au cours des quatre missions de reconnaissance qui se sont succédé. Une quinzaine de puits et quatre réseaux horizontaux creusés dans les parties supérieures de la série géologique ont été cartographiés. Les travaux antiques se répartissent en puits verticaux, galeries, descenderies et chantiers qui présentent une grande homogénéité dans leur conception architecturale64. Les chantiers profonds sont encore parfaitement visibles malgré la densité des accumulations de stériles qui encombrent parfois les réseaux. Leur datation exacte reste à préciser malgré la présence ici ou là de vestiges céramiques (fragments de lampes à huile). Seules les parties profondes semblent avoir été altérées ici ou là par les réseaux modernes. Dans bien des cas, les réseaux antiques ont été réutilisés comme conduits pour faciliter l’aérage de travaux modernes spécifiques. Un seul vestige en bois a été retrouvé dans les réseaux explorés ; il s’agit d’un barreau d’échelle en cèdre qui se trouvait posé dans une niche à mi-puits65.

61Souvent repris par le concrétionnement, les ouvrages souterrains sont parfois colmatés par les sédiments provenant de la surface ou par les opérations de tri et de remblais à hauteur des chantiers (fig. 10, p. 26). Partout, les traces d’outils sont visibles (pointerolles). Sur les parois des puits, les encoches liées au boisage sont encore bien présentes. En revanche aucun élément de soutènement n’a été retrouvé aussi bien dans les puits que dans les galeries.

  • 66 Les mesures de sécurité qui accompagnent une telle entreprise font l’objet de séances d’évaluation (...)

62Avec la conduite de l’aérage, les investigations réalisées dans les réseaux souterrains66 ont mis en évidence des techniques minières totalement inédites, exceptionnelles pour l’Antiquité en particulier dans le fonçage des puits et la circulation des hommes et des matériaux. En surface, les structures d’ancrage de mécanismes de levage ont également été observées.

  • 67 H. Morin-Hamon, Les techniques de préparation mécanique des minerais de fer d’altération.
  • 68 Voir la contribution de H. Morin-Hamon dans D. Morin et alii, « Techniques d’exploitation des gisem (...)
  • 69 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 18-19.

63Des ateliers de tri et de concassage sont parfois visibles à proximité des orifices. L’environnement d’un de ces puits a été topographié dans le détail, révélant la présence de plusieurs ateliers de scheidage suivant un schéma d’organisation parfaitement ordonné67. Chaque atelier est matérialisé au sol par un amas circulaire de cailloutis grano-classés relativement homogènes du point de vue pétrographique. Des fragments de meules quadrangulaires en trachyte retrouvés sur place attestent de l’utilisation de moulins broyeurs à proximité des zones d’extraction. Dans le secteur de Sainte-Trinité, la présence de concentrations de fragments plus ou moins calibrés de ces blocs de trachytes68 tend à confirmer l’existence sur place d’ateliers de broyage69 et peut être d’ateliers de façonnage ou de réparation de ces moulins.

Fig. 10 — Laurion - Secteur Spitharopoussi. SPI 18. Profondeur : - 101,50 m. Chantiers en partie remblayés par les stériles dans les travaux profonds du troisième contact. L’espace entre le toit et le sol en partie comblé par les stériles n’excède pas 40 à 50 cm en certains endroits (cliché D. Morin)

Fig. 10 — Laurion - Secteur Spitharopoussi. SPI 18. Profondeur : - 101,50 m. Chantiers en partie remblayés par les stériles dans les travaux profonds du troisième contact. L’espace entre le toit et le sol en partie comblé par les stériles n’excède pas 40 à 50 cm en certains endroits (cliché D. Morin)

64Les travaux de refonte de la carte géologique du Laurion sont en cours d’achèvement. Les observations structurales effectuées en profondeur contribuent à affiner l’interprétation et la chronologie du gisement. La distribution des travaux dans l’espace devait à l’évidence s’appuyer sur une solide connaissance du contexte géologique.

  • 70 Informations en cours de décryptage et d’analyse (R. Herbach).

65Une étude géodynamique des circulations d’air dans les réseaux est entreprise actuellement, en vue de valider les hypothèses concernant l’aérage. Plusieurs stations de mesures ont été installées à demeure dans des puits sélectionnés afin d’enregistrer les températures de parois et d’atmosphère70.

  • 71 G. Agricola, De re Metallica, livre VI.
  • 72 M.-C. Amouretti, « La réalité des progrès techniques et leurs connaissances ».

66Les innovations techniques qui préfigurent certaines descriptions et illustrations de l’ouvrage d’Agricola71 sont bien présentes au Laurion. La capacité des mineurs à mettre en œuvre des techniques éprouvées pour atteindre des minéralisations aussi complexes, pose la question de la direction de ces exploitations et de leurs concepteurs72. Dans ce contexte quasi industriel, quelle est la part d’expérimentation et d’innovation ? Quels en sont les initiateurs ? Qui a pu concevoir une telle organisation ? Toutes ces interrogations constituent autant d’arguments pour poursuivre et amplifier les investigations.

  • 73 J.-P. Vernant, Mythe et pensée chez les Grecs.

67La maîtrise de l’aérage et de l’extraction, les stratégies d’exploitation et de gestion de gîtes souterrains profonds et complexes, la densité des installations de traitement en surface, tiennent ici à un art des mines, une technè73 qui a pris un essor exceptionnel sur le Laurion.

Notes

1 D. Morin, Les systèmes d’exploitation du minerai de fer sédimentaire en Franche-Comté.

2 H. Morin-hamon et D. Morin, L impact des activités minières et métallurgiques dans le paysage, pp. 223-235.

3 D. Morin et p. rosenthal, « Les mines de fer karstiques », pp. 225-228.

4 D. Morin et alii, Mission géologique et archéologique de reconnaissance au Laurion.

5 H. F. Mussche, Thorikos : a mining town in ancient Attika.

6 C. Conophagos, Le Laurium antique.

7 H. F. Mussche et alii, Thorikos and the Laurion in archaic and classical times.

8 N. H. gale et alii, « Copper sources and copper metallurgy in the Aegean Bronze Age ».

9 G. Marinos et W. E. Petrescheck, « Laurium », pp. 1-247.

10 G. A. Wagner et alii, « Early Bronze Age and Lead-Silver Mining and Metallurgy in the Aegean ».

11 Z. Stos-Gale, « Isotopic analyses of ores, slags, and artefacts ».

12 H. Rupprecht Goette, « Landeskundliche Studien in Südost-Attica ».

13 J. Bingen, « Tool Marks and Mining Techniques ».

14 D. Morin et alii, Mission géologique et archéologique de reconnaissance au Laurion.

15 Point important dans le cadre de cette recherche, la mission Spitharopoussi I (Laurion 2002) a aussi permis de découvrir, et de sauvegarder, plusieurs mètres cubes d’archives de la Compagnie française des mines du Laurion à Camaresa, gisant dans des locaux désaffectés privés en partie de toiture. Parmi ces fonds d’archives figuraient des livrets ouvriers, des documents géologiques et des plans topographiques de mines en langue française. Ces documents ont été transférés et stockés dans les locaux de la mairie et du Parc Technologique et Culturel de Lavrio, où ils ont rejoint un précédent fond d’archives. L’équipe a entrepris un travail de concertation avec les autorités municipales et le Parc Technologique, afin de trouver une solution à la restauration et à l’inventaire de cet exceptionnel fond d’archives.

16 Une mission récente (CNRS - Archives nationales de France) a permis de réaliser une évaluation de ce fonds en vue de sa valorisation. Cf. G. rech et alii, Rapport de mission.

17 A. Cordella, La Grèce sous le rapport géologique et minéralogique.

18 E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité.

19 C. Conophagos, Le Laurium antique.

20 Les investigations souterraines sont le résultat d’un travail pluri-institutionnel et pluridisciplinaire qui a fait l’objet de quatre missions (Spitharopoussi I-II et III, Eole) et ont reçu sur place le concours de l’Institute of Geology and Mineral Exploration Department of General Geology and Geological Mapping d’Athènes - IGME et l’appui de l’École française d’Athènes. Les explorations et topographies souterraines ont été réalisées par les membres de l’Équipe Interdisciplinaire d’Études et de Recherches Archéologiques sur les Mines Anciennes et le Patrimoine Industriel (ERMINA) : Michel Aubert, Bernard Bohly, Patrice Cocuaud, Laurent Colchen, Maryse et Serge Delpech, Richard Herbach, Yves Imbert, Denis Jacquemot, Albéric Negro, Patrick Rosenthal (géologue), pour l’exploration minière ; Hélène Morin-Hamon pour les recherches sur le scheidage ; les relevés de surface ont été effectués par Lionel Fadin, ingénieur topographe à l’École française d’Athènes. Nos remerciements s’adressent, outre aux institutions mentionnées ci-dessus, à l’Éphorie de l’Attique et à son directeur de l’époque, G. Steinhauer, à M. le maire de la commune de Lavrio, D. Loukas, à M. le professeur Panagopoulos, directeur du Parc Technologique et Culturel de Lavrio (université Polytechnique d’Athènes), aux UMR CNRS 5608 (TRACES) et 5060 qui ont apporté leur appui financier aux premières missions de reconnaissance.

21 E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité.

22 « … Mais j’ai pensé que pour donner une juste idée de l’habileté des mineurs Athéniens, il était nécessaire de décrire avec précision le terrain de leurs opérations, leurs procédés de travail et leurs méthodes d’exploitation. Une galerie ou un puits n’ont rien, au premier abord, qui puisse intéresser l’esprit ou frapper l’imagination. Cependant, si nous regardons avec soin les entrailles dont les parements portent la marque, si nous considérons l’emplacement, la direction, le rôle de ce puits et de cette galerie, nous nous apercevrons que les Grecs apportaient, dans la pratique d’une grande industrie, une sagacité et une intelligence peu communes… » (E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité, p. 2).

23 A. Cordella, Le Laurium.

24 A. Photiades et alii, Geological map of Greece.

25 Analyses et travaux en cours (H. Morin-Hamon et A. Photiades, laboratoire de minérologie et pétrologie de l’IGME)

26 G. Marinos et W. E. Petrascheck, « Laurium » ; N. skarpelis et alii, « Fluid inclusions » ; A. liati et alii, « Late Miocene magmatic activity in the Attic-Cycladic Belt of the Aegean » ; N. Skarpelis et alii, « The Miocene igneous rocks in the Basalt Unit of Lavrio ».

27 N. Skarpelis, « The Lavrion deposit ».

28 M. Leleu, Les gisements plombo-zincifères du Laurium.

29 M. leleu et A. morikis, « Sur des sulfures de basse température » ; A. liati et alii, « Late Miocene magmatic activity in the Attic-Cycladic Belt of the Aegean » ; N. Skarpelis et A. argyraki, « Geology and Origin of Supergene Ore at the Lavrion Pb-Ag-Zn Deposit » ; N. skarpelis et alii, « Fluid inclusions ».

30 L. Kober, « Beiträge zur Geologie von Attika ».

31 A. Photiades, et N. Carras, « Stratigraphy and geological structure of the Lavrion area », pp. 103-109 ; A. Photiades, « Geological structure of the Lavreotiki area » ; A. Photiades et alii, Geological map of Greece, p. 106.

32 Schéma géologique d’A. Photiades, dans D. morin, Les mines antiques du Laurion, pp. 14-15.

33 A. Photiades et E. Saccani, « Geochemistry and tectono-magmatic significance », pp. 89-102.

34 J.-L. Mercier, Étude géologique des zones internes des Hellénides.

35 A. Photiades et E. Saccani, « Geochemistry and tectono-magmatic significance ».

36 G. Marinos et W. E. petrescheck, « Laurium », pp. 1-247.

37 N. Skarpelis, « The Lavrion deposit ».

38 M. Dermitzakis et D. Papanikolaou, « Paleogeography and geodynamics of the Aegean region ».

39 A. liati et alii, « Late Miocene magmatic activity in the Attic-Cycladic Belt of the Aegean ».

40 En surface, les analyses microstructurales, pétrographiques et géochimiques en cours des roches et minéraux qui composent les haldes devraient affiner avec davantage de discernement les paramètres chronologiques et préciser la structure et la métallogénie complexe du massif, H. Morin-Hamon et D. Morin, L impact des activités minières et métallurgiques dans le paysage, pp. 223-235.

41 M. Castelain et E. Stalinsky, Technologie minière, p. 324.

42 H. Combes, Aérage des mines.

43 M. Haton de la Goupillière, Cours d’exploitation des mines, p. 647.

44 D. Morin et R. Herbach, « Antic Laurion shafts : first investigations ».

45 J. S. Jones, « Some aspects of Natural Ventilation in Mines », pp. 127-153.

46 E.-L. Gruner, Cours d’exploitation des mines, pp. 233-234.

47 Un puits d’extraction peut être divisé par une cloison en deux compartiments. L’un de ces compartiments servait à l’extraction. L’autre était muni d’un système d’échelles, qui, en cas de panne de la machine d’extraction, était utilisé pour la remonte des mineurs. C’est généralement à ce compartiment qu’on réservait le nom de « goyot de circulation ».

48 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 12.

49 Les travaux sont réalisés par l’université de Technologie de Belfort Montbéliard (Équipe « Physique des procédés et technologies anciennes »).

50 SPI ; au cours des différentes missions effectuées sur le Laurion, il a été décidé de nommer les puits suivant leur localisation (lieudit). Ainsi, les puits marqués de l’indication « SPI » (suivi d’un chiffre correspondant à l’inventaire topographique) sont tous situés dans le secteur du plateau de Spitharopoussi.

51 E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité, pp. 48-49.

52 Un tel dispositif est décrit dans la mine d’Old Mill Close Mine, à Wensley (Derbyshire, U. K.) datée du xviie-xviiie siècle (D. J. warriner, « Old Mill close Mine »). La section de ce conduit, construit à même le sol au moyen de roches et d’argile, est attesté avec les dimensions suivantes : 0,50 de large sur 0,35 m de hauteur. Cette canalisation avait pour fonction de distribuer l’air au niveau des chantiers à partir d’un puits au jour.

53 T. Kozelj et A. Muller, « La mine d’or de l’acropole de Thasos ».

54 Ibid., pp. 190-192. Voir aussi Cl. Domergue, Les mines antiques, p. 119.

55 D. Morin et B. Bohly, « Les mines de plomb argentifère du mont de Vannes », p. 370.

56 Dans les reprises minières de la Compagnie française des mines du Laurion, lorsqu’il fallait conduire l’air au fond d’une galerie en cul-de-sac (front de taille), trop longue pour que l’on puisse compter uniquement sur la diffusion de l’air sain, on employait des tuyaux en tôle ou en zinc, assemblés au moyen d’emboîtements, lutés avec du suif. Une dépression très faible suffisait alors pour faire circuler un volume d’air important (informations orale d’anciens mineurs ; E.-L. Gruner, Cours d’exploitation des mines).

57 C. Conophagos, Le Laurium antique.

58 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 10-11.

59 F. Blonde, Greek lamps from Thorikos.

60 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 17.

61 Cl. Domergue, cité dans D. Morin et alii, Mission géologique et archéologique de reconnaissance au Laurion

62 A. Photiades et alii, Geological map of Greece.

63 M. leleu, « Essai d’interprétation thermodynamique en métallogénie », pp.1-66.

64 « … La mine au Laurion forme donc un ensemble parfaitement organisé ; puits, galeries, chantiers, tout y est combiné et mesuré pour concourir à une fin déterminée. C’est comme un édifice immense, caché sous la terre, dont les rues, les puits, les places, les carrefours, les ateliers sont tracés et installés selon un plan logique et rationnel.… » (E. Ardaillon, Les mines du Laurion dans l’Antiquité, p. 58).

65 L’observation anatomique de l’élément a porté sur les trois plans indispensables à toute détermination (transversal, radial et tangentiel). Les clichés ont permis de définir l’essence comme étant du cèdre sans toutefois pouvoir préciser l’espèce (Cedrus spp/.). Cet artefact a été taillé dans le sens des fibres longitudinales du bois sous la forme d’un parallélépipède légèrement trapézoïdal d’une trentaine de centimètres de long sur deux centimètres de large sur une épaisseur de l’ordre du cm du côté de la « pointe ». Il devait s’emmancher dans un assemblage comme pour un barreau d’échelle ou pour un chevillage, par exemple. Préférant les pentes arides de montagne, la répartition de ce taxon est toutefois mal connue en dehors de l’Afrique du Nord ou des régions du Proche-Orient, mais son nom est d’origine grecque (Kedros). Cet arbre biblique était un bois d’œuvre connu et apprécié pendant plusieurs millénaires pour ses qualités mécaniques, esthétiques, protectrices et peu putrescibles (Détermination : Catherine Lavier, C2RMF-UMR171 [CNRS et ministère de la Culture], musée du Louvre, Paris et Victoria Asensi-Amoros, expert-micrographe du bois, Xylodata, Paris).

66 Les mesures de sécurité qui accompagnent une telle entreprise font l’objet de séances d’évaluation spécifiques ; un contrôle systématique de l’atmosphère présente dans les conduits est effectué afin de détecter d’éventuelles anomalies sur l’existence ou non de zones confinées ou de concentrations anormales de radon. La mise au point et le réglage des appareils de détection ont nécessité ainsi plusieurs séances de mesures.

67 H. Morin-Hamon, Les techniques de préparation mécanique des minerais de fer d’altération.

68 Voir la contribution de H. Morin-Hamon dans D. Morin et alii, « Techniques d’exploitation des gisements profonds dans l’Antiquité ».

69 D. Morin, Les mines antiques du Laurion, p. 18-19.

70 Informations en cours de décryptage et d’analyse (R. Herbach).

71 G. Agricola, De re Metallica, livre VI.

72 M.-C. Amouretti, « La réalité des progrès techniques et leurs connaissances ».

73 J.-P. Vernant, Mythe et pensée chez les Grecs.

Table des illustrations

Titre Fig. 1. — Laurion- Mission 2003 - Secteur Spitharopoussi. Paysage minier du Laurion. Au premier plan : vestige de laverie plane en partie taillée directement dans le bedrock (marbres supérieurs). Au second plan à gauche : barrage - réservoir d’alimentation de la laverie installé dans le vallon et vestiges d’ateliers de broyage et de construction. En contrebas : puits d’extraction. À l’arrière-plan : vue sur le plateau calcaire Spitharopoussi (marbres supérieurs - lapiaz) [cliché D. Morin]
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Titre Fig. 2. — Géologie et gîtologie de la Lauréotique : bloc-diagramme de synthèse (Archives géologiques et minières de la Compagnie française des Mines du Laurion, début du xxe siècle DAO - H. Morin-Hamon)
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Titre Fig. 3. — Carte géologique du Laurion (A . PHOTIADES y N. CARRAS, « Stratigraphy and geological structure of the Lavrion area »)
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Titre Fig. 4. — Laurion - Secteur Spitharopoussi. SPI 18 en cours d’exploration. L’une des verticales parmi les plus profondes du plateau (-101,50 m de profondeur). Puits d’extraction taillé dans les marbres supérieurs. Au premier plan : coulée stalagmitique. Les traces de boisages (encoches) sont parfaitement visibles et s’échelonnent jusqu’à la base du puits. Elles correspondent à un cuvelage aujourd’hui entièrement disparu (cliché D. Morin)
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Titre Fig. 5. — SPI 27 ouvert dans les micashistes avec sa galerie d’aérage latérale. a) Coupe topographique et représentation d’une structure similaire en fonctionnement ; foyer d’aérage ou Toque feu. b) Schéma d’aérage d’un puits en cours de fonçage par toque feu dans les mines anglaises (xixe siècle). Ventilating a shaft whilst sinking it, 1848 (DUNN, m. 1852)
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Titre Fig. 6. — Paysage minier du xvie siècle. Puits de mine appareillés avec des pièges à vent : panneaux d’aérage (déflecteur) installés sur les puits afin de capter le vent (Agrícola, De re Metallica, Livre VI)
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Titre Fig. 7. — Laurion - Secteur Spitharopoussi : SPI 6A et 6B - puits jumeaux : coupe topographique. La circulation de l’air s’opère de manière significative entre les deux puits par un conduit d’aérage étroit et dissymétrique
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Titre Fig. 8. — Laurion - Secteur Spitharopoussi : SPI 02 a et b : puits vertical avec puits annexe d’aérage : coupe topographique. Puits de section quadrangulaire déformé vertical taillé à la pointerolle. Le puits secondaire (SPI 02b) de section quadrangulaire 1, 35 m x 1, 37 m a été creusé parallèlement au premier ; une vingtaine de cm seulement les sépare. Ce puits ne communique pas avec la surface : son creusement s’est fait depuis une niche d’origine naturelle à – 12,20 m. Un premier tronçon de 36,80 m communique avec le puits principal par l’intermédiaire de deux lucarnes. Un décrochement a ensuite été opéré lors de son creusement et un dernier tronçon de 9 mètres se termine 12 m avant le fond du puits principal. Une circulation d’air est sensible au niveau des lucarnes de jonction. La profondeur totale du puits est de 69, 00 m. Arrêt sur éboulis
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Titre Fig. 9. — Laurion (mission 2004) - Secteur Spitharopoussi : SPI 51. Profondeur : - 27,00 m. Puits et réseau souterrain ouvert dans les micaschistes sur plusieurs niveaux. En A-B, coupe montrant la disposition des paliers d’abattage
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Titre Fig. 10 — Laurion - Secteur Spitharopoussi. SPI 18. Profondeur : - 101,50 m. Chantiers en partie remblayés par les stériles dans les travaux profonds du troisième contact. L’espace entre le toit et le sol en partie comblé par les stériles n’excède pas 40 à 50 cm en certains endroits (cliché D. Morin)
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