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Géoarchéologie des îles de la Méditerranée

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Matthieu Ghilardi

Partie 5. Matières premières : exploitation et interactions / Exploitation and exchange of raw materials

Reconstitution des paléoenvironnements et des activités humaines à partir de l’étude de sédiments prélevés dans le Cap Corse (Corse, France)

Fagel Nathalie, Fontaine François, Pleuger Élisa, Lechenault Marine, Lepoint Gilles et Goiran Jean-Philippe

Résumé

Située au centre du bassin méditerranéen, la Corse a constitué un carrefour pour les échanges commerciaux maritimes. Dans cette étude, des séquences sédimentaires prélevées à la tarière dans six lagunes du Cap Corse (Barcaggio, Cala Francese, Macinaggio, Meria, Porticciolo et Tamarone) ont par la suite été étudiées en laboratoire afin (1) de reconstituer les grandes étapes de la morphogenèse de ces interfaces et (2) d’identifier les influences des activités humaines sur l’environnement. Les sédiments ont fait l’objet d’identification microfaunistique, d’analyses de granulométrie laser, de minéralogie par diffraction des rayons X, de perte au feu, d’analyses isotopiques du carbone organique, de géochimie élémentaire et isotopique du plomb par spectrométrie de masse. Les assemblages minéralogiques, le rapport carbone/azote et la signature isotopique du carbone organique ont permis d’identifier l’origine des sédiments et de reconstituer les paléoenvironnements de la zone d’étude. Une transition du milieu marin à un milieu lagunaire est mise en évidence pour les sites de la Cala Francese et de Barcaggio. Les datations par le radiocarbone sur des restes de matière organique de la Cala Francese suggèrent que cette transition a eu lieu vers le 4e millénaire av. J.-C. Les concentrations et rapports isotopiques du plomb montrent que seul le site de la Cala Francese est affecté par une contamination environnementale liée aux activités minières pendant la période romaine.

Texte intégral

Introduction

1Les activités humaines ont de tout temps généré des aérosols anthropiques enrichis en métaux lourds tels que le plomb (Pb). Ces polluants se mélangent aux aérosols naturels issus de l’altération des roches et leurs retombées sont incorporées dans les sols et les sédiments où ils sont préservés (Boyd, 2004). Sur des sédiments datés, une approche couplant géochimie élémentaire et isotopique du Pb permet de déterminer l’origine naturelle ou anthropique des aérosols, de quantifier l’apport anthropique par rapport aux sources naturelles et de reconstituer l’historique de la pollution (Stos-Gale et al., 1996 ; Renberg et al., 2001 ; Véron et Le Roux, 2004). Cette approche a été utilisée dans le cadre de la présente étude sur des séquences sédimentaires prélevées dans six lagunes du Cap Corse (Figure 1). En effet, cette région au centre du bassin méditerranéen a été un carrefour dans les échanges maritimes durant l’Antiquité (Caratini, 1995 ; Brown, 2011 ; Arnaud, 2005). Des recherches sous-marines entreprises depuis les années 1970 jusqu’à nos jours ont montré une fréquentation maritime conséquente depuis environ 700-600 avant notre ère (Bebko, 1971 ; Sciallano et Marlier, 2009 ; Cesari, 2010). Les témoins archéologiques terrestres (sépultures et « oppidum ») attestent d’une occupation des côtes du Cap Corse pendant les périodes protohistorique et romaine (Cesari, 2010). Cependant, de nombreuses interrogations subsistent quant à l’importance de ces établissements (Galup et al., 1973 ; Nebbia et Ottaviani, 1976 ; Magdeleine et al., 1983 ; Lechenault, 2015) et des incertitudes demeurent quant aux périodes d’occupation, aux activités économiques et aux rapports entretenus avec les autres cités de Corse et des côtes du bassin méditerranéen, en particulier pendant la période romaine. Dans ce contexte, les objectifs de cette étude sont de combiner des analyses sédimentologiques et géochimiques afin de proposer une évolution des paysages du Cap Corse (Figure 1) et d’évaluer la contamination environnementale au cours des derniers millénaires en appui des recherches archéologiques.

Figure 1 : Carte de localisation des six lagunes (Porticciolo, Meria, Macinaggio, Tamarone, Cala Francese, Barcaggio) prospectées le long de la côte orientale du Cap Corse (cercles), avec en fond la nature géologique du substrat (repris de la carte géologique de France à l’échelle 1/50.000, secteur de Luri ; publication BRGM, 1992 et 1998). La carte indique également par des triangles jaunes la position des principaux gisements exploités dans le cap Corse (Ersa, Meria, Luri, Canari et Farinole-Olmeta, Gauthier 2006).

Contexte archéologique de l’extrémité septentrionale du Cap Corse

2La présente étude intervient dans un contexte de redécouverte archéologique du Cap Corse prenant appui sur un long historique de programmes de prospections terrestres et sous-marines. La Préhistoire a été abordée par les fouilles de Françoise Lorenzi sur le gisement néolithique de Guaita (Morsiglia). L’occupation de la fin de l’âge du Bronze et de l’âge du Fer sont illustrées par les sites de Cagnano (Chantre, 1901 ; Romagnoli, 1912 ; Magdeleine et al., 1983 ; Lechenault, 2015) et de Pinzu di a Verghine (Barrettali). À Luri, Jacques Magdeleine et Jean-Claude Ottaviani ont étayé les observations de C.I. Forsyth Major relatives à l’éventualité d’une sépulture en abri sous roche protohistorique. Un autre ramassage de surface fait état de la présence de fragments de bronze et de restes humains (Cervoni et al., 1996). Pour la fin de l’âge du Fer et l’époque romaine, nous connaissons les travaux de Paul Nebbia et Jean-Claude Ottaviani (1976) à Luri, de Galup et al. (1973) sur l’« oppidum » du Monte Bughju et la Cala Francese, de Dominique Pasqualaggi et al. (2006) sur l’établissement littoral tardo-républicain de Cala à Rogliano. Les recherches subaquatiques conduites par le DRASSM au large du Cap Corse (Sciallano et Marlier, 2009) ont complété les recherches effectuées sur les sites terrestres. William Bebko (1971) signale des digues et des cols d’amphores du Haut-Empire à Centuri, au nord-est du Cap Corse.

3Au Bronze final et au début de l’âge du Fer, le Cap Corse compte parmi les micro-régions corses les plus précocement et intensément touchées par les flux italiques (fibules, vaisselle métallique, céramique importée et parure ; Lechenault, 2011). Les objets s’y concentrent dès le IXe siècle av. J.-C. ainsi que dans les micro-régions voisines de la Balagne, du Niolu et du Nebbiu. L’existence de gisements miniers (fer, arsenic, antimoine, amiante) dans le Cap Corse constitue probablement une piste pour expliquer l’essor de cette micro-région, dans une Méditerranée occidentale où les métaux font littéralement « tourner le monde » (Pare, 2000). Ces lux matériels sont réciproques : les marqueurs corses sont présents sur la rive opposée de la mer Tyrrhénienne du VIIIe au IIIe siècle av. J.-C. et, là encore, dans des secteurs miniers connus : Elbe, Populonia, Vetulonia. Ces faits sont à rapprocher d’une mention de l’auteur latin Servius (Commentaire de l’Enéide, X, 172) sur les rapports unissant la Corse et l’Étrurie. L’époque romaine signe le moment de l’émergence du Cap Corse et de ses sociétés dans les sources textuelles. Claude Ptolémée l’évoque sous le nom de Ĭερòν ἂκρον (en latin Sacrum promontorium), le « Cap Sacré » (Géographie, III, 2, 6-7). Il situe un peuple, les Ὀυανακῖνοι (Vanacini). Ces éléments sont corroborés par l’épigraphie : un rescrit de Vespasien découvert à Erbalunga donnant raison aux « Vanacini » dans un conflit avec les colons de Mariana (CIL X, 8038), une stèle funéraire à Luri (Michel, 2011), les fragments réemployés de l’épitaphe d’un militaire à Rogliano (Michel, 2011) et une dédicace à Claude découverte à Meria (Zucca, 1996 ; Michel, 2011). L’ethnonyme Vanacini est aussi attesté en Italie : à Crémone, une honesta missio mentionne le marin Marcus Numisius Nomasius, « Corse, (du peuple) des Vanacini » (CIL XVI, 74). Il est raisonnable de considérer les populations qualifiées de Vanacini par les Romains comme les héritières des communautés protohistoriques qui peuplaient le Cap Corse. Mais en 2015, tout reste à comprendre de ces sociétés et de la romanisation. Leur définition est tributaire d’aspects qui nous échappent encore : la culture matérielle (faciès céramiques, activités métallurgiques), le peu d’habitats connus, souvent éclipsés par les sépultures (Cagnano, Pinzu di a Verghine), ainsi que les lieux de culte, inconnus à ce jour. Les recherches actuelles dans le Cap Corse sont développées en complémentarité avec les travaux à l’œuvre dans le sud de l’île : l’exploration des faciès septentrionaux, méconnus, constitue un contrepoids aux études des faciès méridionaux menées depuis plusieurs années en Alta-Rocca et à Porto-Vecchio. Elle permet d’aborder le clivage économique et culturel existant entre le nord et le sud, du Bronze final à la romanisation, illustré par la céramique (Pêche-Quilichini, 2014) et par le mobilier métallique (Lechenault, 2011). L’étude du Cap Corse est également motivée par le caractère tyrrhénien de cette entité micro-régionale, soulevant la question des contacts entre populations corses et italiques. Des prospections archéologiques menées récemment sur la commune de Meria (Michel et Lechenault, 2013 ; Lechenault et al., 2014) ont permis de contrôler les témoignages des périodes préromaine et romaine sur le site de San Paolo, implanté sur une colline, dans un méandre du ruisseau de Meria (Figure 1), à mi-chemin entre la mine d’antimoine et la côte. Une présence humaine y est d’ailleurs attestée au cours de la Protohistoire et se manifeste par la présence de tessons de céramique modelée et d’un abri sous roche. Les pâtes, formes et décors sont variés et montrent des rapprochements typologiques avec les sites de Castellu, de Cagnano (Luri) et le Monte Bughju (Rogliano). En 2015, une portion de bâtiment a été mise au jour à San Paolo : il s’agit d’un espace aménagé, comprenant un mur, un creusement dans le substrat, un sol et une faille s’écoulant en direction du rebord oriental de la terrasse. Le mobilier esquisse une fréquentation du IIIe siècle av. J.-C. au IIIe siècle apr. J.-C. La coexistence des productions romaines et locales est un fait marquant pour ce secteur. Le cas particulier de l’établissement San Paolo doit désormais être confronté au réseau de sites préexistant (Luri, Monte Bughju et Cala Francese). L’approche géoarchéologique est essentielle pour aborder, non seulement les conditions paléotopographiques et géomorphologiques de l’implantation des sites au regard des mutations historiques au sein de l’espace tyrrhénien, mais aussi la thématique métallurgique, si cruciale pour appréhender la place du Cap Corse dans les paysages des sociétés euro-méditerranéennes au cours du premier millénaire avant notre ère.

Le Cap Corse : une région riche en minerais

4Plusieurs centaines d’indices minéralisés ont été recensés en Corse. En particulier, le Cap Corse se caractérise par la présence de minerais d’antimoine (Sb) le long de la côte orientale, à Ersa, Meria et Luri (Figure 1), d’amiante à Canari et de sélenium (Se) à Farinole-Olmeta, situé sur la façade occidentale (Gauthier, 2006 ; Figure 1). Selon Gauthier (2006), les preuves archéologiques (par exemple un four à fer romain à Aléria et des perles d’antimoine retrouvées dans le Cap) sont insuffisantes pour démontrer l’exploitation de minerais locaux pendant l’Antiquité. Pour corroborer cela, l’importation de minerais est attestée par la richesse en objets archéologiques en bronze façonné à partir d’un alliage de cuivre et d’étain, ce dernier étant absent en Corse. Par ailleurs, l’étude des épaves de navires démontre au sein de la Méditerranée un transport intense de métaux sous forme de lingots (Brown, 2011). Les documents historiques démontrent ainsi que l’exploitation des minerais corses était active dès le XVIe siècle, en particulier au sud du Cap dans la mine de fer de Farinole (Gauthier, 2006), mais l’activité minière atteindra son apogée entre 1888 et 1914. Les mines d’antimoine du Cap auraient ainsi été exploitées dès le début du XIXe jusqu’au début du XXe siècle, voire plus tard pour la mine de Canari, fermée en 1965 (Gauthier, 2006).

L’utilisation des isotopes du plomb contenus dans les sédiments comme traceurs des activités anthropiques

5Le plomb est un excellent traceur pour caractériser les activités industrielles antiques (Chow et al., 1973 ; Renberg et al., 1994). Du fait de ses propriétés spécifiques (résistance à la corrosion, malléabilité, point de fusion bas), le plomb a été abondamment utilisé dans l’Antiquité grecque et romaine et ce, dans différents domaines : plomberie, architecture, fabrication des verres et des poids de mesure, soudure, fonte de statues, construction navale et pêche (Lucas et Harris, 1962 ; Nriagu, 1983). Le plomb possède 4 isotopes stables (Pb204, Pb206, Pb207 et Pb208). Les trois derniers isotopes sont les produits des chaînes de désintégration de l’uranium et du thorium. Les rapports isotopiques spécifiques des différents minerais de Pb sont déterminés par l’âge et le contenu initial en uranium (U) et en thorium (Th) du gisement et ne sont pas modifiés par les traitements postérieurs à l’extraction comme la fonte (Doe, 1970). En Méditerranée, cette propriété de traçage a été développée pour différencier les provenances géographiques des minerais de Pb au cours de l’Antiquité (Stos-Gale et al., 1996 ; Yener et al., 1991 ; Sayre et al., 1992 ; Véron et Le Roux, 2004 ; Véron et al., 2006). En particulier la composition isotopique du Pb des sédiments prélevés en contexte portuaire méditerranéen a souvent été utilisée afin d’évaluer la contamination de l’environnement par les activités anthropiques (Shirahata et al., 1980 ; Ng et Patterson, 1982). L’évolution de la concentration en Pb et les changements dans les rapports isotopiques du plomb observés dans les sédiments du port de Sidon (Liban ; Le Roux et al., 2003), Portus ou Ephèse (Delile et al., 2014 et 2015) ont permis d’appréhender le développement et le déclin des cités portuaires au fil des siècles. De nombreux gisements méditerranéens ont également été exploités par les Romains (Lucas et Harris, 1962 ; Stos-Gale et al., 1995 ; Boni et al., 2000) et exportés par voie maritime. Les synthèses archéologiques sur l’activité extractive et le transport de minerais de plomb (Andreau, 1989 ; Domergue, 1990 ; Brown, 2011) démontrent que le Cap Corse était situé le long d’une des routes maritimes entre l’Italie et le reste de l’Empire Romain. En complément aux prospections archéologiques, l’étude des signatures isotopiques du plomb des sédiments lagunaires du Cap Corse vise à déterminer l’importance de cette route maritime.

Sites d’étude et échantillonnage

6Le substrat rocheux du Cap (Figure 1) est essentiellement métamorphique, résultant de la transformation de la croûte océanique (gabbro, basalte) et du manteau sous-jacent (péridotite) ainsi que de sa couverture sédimentaire (schistes lustrés) lors de la formation des reliefs alpins (Gauthier 2006). Les schistes lustrés riches en micas et en feldspaths potassiques affleurent principalement dans la partie sud du Cap. Les serpentines (péridotites altérées riches en serpentinite) et dans une moindre mesure les métabasaltes (appelés localement « prasinites », riches en plagioclase, pyroxène, amphibole) s’observent davantage dans la partie septentrionale du Cap. L’échantillonnage s’est donc concentré sur les basses vallées fluviales de la côte orientale du Cap Corse. Depuis Bastia jusqu’à l’extrémité nord du Cap, la côte rocheuse présente de fortes pentes (Bird, 2010). Cependant dans les basses vallées il est possible de rencontrer plusieurs lagunes qui s’avèrent propices au prélèvement d’archives sédimentaires. Une lagune est définie comme une dépression littorale, située en dessous des basses-mers et séparée de la mer par une barrière d’origine sédimentaire, organique ou structurale (Tastet et Guiral, 1994). L’origine des lagunes du Cap est en lien direct avec les variations glacio-eustatiques depuis la fin de la dernière période glaciaire (Bird, 2008 ; Stewart et Morhange 2009). En effet, le niveau marin dans la région du Cap Corse serait remonté de 8 m au cours des derniers 6 000 ans, puis entre 8 m et 4 m de-4000 à-2000 av. J.-C. et enfin entre 4 m et 1 m de-2000 av. J.-C. jusque vers 0 apr. J.-C. (Lambeck et Bard, 2000 ; Lambeck et Purcell, 2005). Des séquences sédimentaires ont été prélevées par des carottages manuels à la tarière (Figure 1 et Tableau 1). La tarière permet des prélèvements par sections de 10 à 20 cm sans sous-échantillonnage ultérieur. Cette technique a permis le prélèvement de carottes d’environ 0,70 m à 4 m de profondeur. Les sites prospectés entre 2010 et 2014 (Figure 1, Tableau 1) ont donc été retenus en fonction de leur morphologie actuelle (vallée et plage), de la couverture végétale indicatrice de conditions humides (tamarix et roseaux) et de leur accessibilité. Quatre carottages ont été effectués derrière la plage de la Cala Francese dans une lagune d’environ 35 m de long, asséchée en été (Figure 2). Le carottage Cala Fr. 10-II a été réalisé à proximité de l’émissaire de la lagune, à côté d’un ruisseau. Le carottage Cala Fr. 10-II a été réalisé à 3 m à l’ouest du premier carottage. Le carottage Cala Fr. 10-III se situe au nord-ouest de la lagune, au pied du Monte Bughju dans une zone présentant de nombreux tessons en surface. Le dernier carottage Cala Fr. 10-IV a été réalisé sur le bord nord de la lagune. Par la suite, un carottage a été obtenu à50 m en retrait de la plage de Macinaggio (Figure 3), en arrière du cordon dunaire, dans une zone bordée de roseaux et à proximité immédiate d’une rivière. Le carottage de Tamarone (Figure 3 ; Tamarone 1) a été réalisé au niveau d’une lagune située en arrière du cordon dunaire et à proximité d’une rivière. Enfin un carottage a été réalisé à la pointe du cap, au niveau de Barcaggio (Figure 3), à 50 m de la mer dans une lagune immergée sous 40 cm d’eau et bordée de roseaux. En complément, deux zones humides (eaux saumâtres) ont été échantillonnées à Porticciolo, à environ 275 m de la côte et à 10 m de la rivière (Figure 3) et à Meria (à environ 300 m de la plage et à 30 m du cours d’eau éponyme (Figure 3).

Tableau 1 : Coordonnées des carottages.

Figure 2 : Stratigraphie générale des carottages prélevés à la Cala Francese (Cala Fr. 10-I, II, III et IV) et vue depuis le Monte Bughju de la lagune actuelle de la Cala Francese. Les références des carottages sont reprises dans le tableau 1. Les étoiles correspondent aux niveaux sélectionnés pour dater les sédiments (Tableau 2).

Méthodes et techniques

Analyses sédimentologiques et géochimie de la matière organique

7Les analyses sédimentologiques (Tableau 2) visent à caractériser l’environnement de dépôt en portant une attention particulière à la transition entre le milieu marin et lagunaire. Elles ont toutes été réalisées à l’Université de Liège (Belgique). La description macroscopique des séquences sédimentaires (Figures 2 et 3) est complétée par des analyses minéralogiques par diffraction des rayons X (D8-Advance Eco Bruker) sur des sédiments broyés en poudre (<150 µm) afin de déterminer les principales phases minérales présentes et leur abondance relative selon un protocole détaillé dans Fagel et al. (2003). Les analyses granulométriques par passage sur colonne de tamis pour les fractions > 425 µm et par diffraction particulaire laser (Mastersizer laser particle diffraction) pour les fractions < 425 µm sont utilisées afin de déterminer la proportion des fractions argileuse (< 2 µm), limoneuse (2-63 µm), sableuse (63 µm – 2 mm) et graveleuse (> 2 mm, McManus, 1988) contenues dans les sédiments. Ces derniers ont également subi une perte au feu à 550 °C (4 h) afin d’estimer le contenu en matière organique et la teneur en carbone organique total, évalué à 50 % de la matière organique (Heiri et al., 2001). Enfin, l’observation du sédiment brut à la loupe binoculaire permet de repérer et d’identifier les éléments de micro/macrofaune éventuellement conservés. En complément, des mesures du rapport carbone/azote (C/N) et de la signature isotopique du carbone (δ13 C) ont été réalisées par spectrométrie de masse IRMS au Laboratoire d’Océanologie à l’Université de Liège afin de retracer la source des apports de matière organique et donc de mieux caractériser les environnements de dépôt (Lamb et al., 2006). Les plantes terrestres et les macrophytes aquatiques se caractérisent par des rapports C/N élevés car elles sont vascularisées (formées de nombreux tissus fibreux riches en carbone). Le rapport C/N des plantes terrestres est typiquement supérieur à 12 et celui des plantes aquatiques inférieur à 8 (Prahl et al., 1980). Lors de la fixation du CO2, les plantes assimilent préférentiellement l’isotope 12 du carbone, ce qui conduit à un appauvrissement de la matière organique en carbone 13 par rapport à l’atmosphère. Un δ13 C compris entre-28 et-26 ‰ est généralement indicateur de matière organique terrestre alors que des valeurs entre-19 et-22 ‰ témoignent d’un matériel marin d’origine planctonique (Emerson et Hedges, 1988). Par contre, des valeurs moins négatives (-18 à -10 ‰) et des rapports C/N plus élevés (> 30) indiqueraient une reconquête du milieu par des phanérogames marines (Posidonia oceanica ou Cymodocea nodosa ; Hemminga et Mateo, 1996) répandues le long du littoral corse.

Figure 3 : Stratigraphie générale des carottages prélevés à Barcaggio, Tamarone (T1), Macinaggio, Meria et Porticciolo et vue du site littoral de Macinaggio. Les références des carottages sont reprises dans le tableau 1. Les étoiles indiquent la position des échantillons prélevés pour datation par le radiocarbone (Tableau 2).

Tableau 2 : Synthèse des données sédimentologiques et de perte au feu.

Tableau 2 (suite) : Synthèse des données sédimentologiques et de perte au feu.

Datation par carbone 14

8Des charbons de bois et de macrorestes végétaux ont été prélevés dans les différents carottages afin de réaliser des datations et d’établir, après calibration, une chronostratigraphie des dépôts. La datation des sédiments a été réalisée par la méthode du carbone 14 au Centre de Datation par le Radiocarbone de Lyon (UMR 5138, France, Tableau 3). Les âges ont ensuite été calibrés en utilisant le logiciel Oxcal (Bronk Ramsey et Lee, 2013).

Géochimie du plomb

9Les analyses élémentaires et isotopiques du plomb ont été réalisées sur un nombre limité d’échantillons de sédiment (fraction totale) afin d’estimer le niveau de la contamination environnementale et d’identifier les sources de la contamination. Les sources du plomb, naturelles ou d’origine anthropique, sont généralement identifiées en reportant les signatures isotopiques du plomb dans un diagramme binaire 208Pb/206Pb vs. 206Pb/207Pb. Dans ce diagramme, la distribution des résultats selon des tendances linéaires permet d’identifier les sources contribuant à la signature isotopique des sédiments. Par ailleurs, la mise en évidence d’un changement de rapport isotopique en relation avec une augmentation de la concentration en plomb est un bon indicateur pour identifier une contamination des sédiments par une source anthropique. Pour ces analyses, une centaine de mg de sédiment total ont été calcinés (à 550° C pendant 4 h) afin d’éliminer la matière organique puis mis en solution par attaque tri acide HF-HNO 3-HCl. Les analyses géochimiques élémentaires du plomb ont été réalisées par spectrométrie de masse ICP-MS (MRAC, Tervuren). Pour les analyses isotopiques, le Pb a été pré-concentré en utilisant des résines échangeuses d’ions selon le protocole de Weis et al. (2006) puis analysé par spectrométrie multi-collection MC-ICP-MS en mode statique et voie humide (réalisation : N. Mattielli). Les rapports isotopiques mesurés ont été corrigés du fractionnement de masse et de la dérive instrumentale en utilisant une standardisation interne et externe selon le protocole décrit dans Fagel et al. (2014).

Résultats

Stratigraphie des dépôts

10À la Cala Francese, les séquences stratigraphiques comportent 3 unités (Figure 2). L’unité inférieure argileuse (Cala Fr. 10-I et Cala Fr. 10-II) à sableuse (Cala Fr. 10-III), épaisse de 40 à 80 cm (280-360 cm dans Cala Fr. 10-I, 340-380 cm dans Cala Fr. 10-II, 170 à 220 cm dans Cala Fr. 10-III), comprend de nombreux débris de schistes (> 20 % de fraction supérieure à 2 mm) provenant de la désagrégation du substrat rocheux. L’unité intermédiaire argilo-limoneuse (fraction inférieure à 63 µm > 0 % dans Cala Fr. 10-III jusqu’à > 80 % dans Cala Fr. 10-I et Cala Fr. 10-II) est peu développée dans Cala Fr. 10-I (260-280 cm) ; elle atteint 240 cm dans Cala Fr. 10-II (100-340 cm) et 170 cm dans Cala Fr. 10-III. Enfin l’unité supérieure sableuse (80 % fraction 150-425 mm), absente dans Cala Fr. 10-III, présente une épaisseur variable, de 60 cm dans Cala Fr. 10-IV, 100 cm à 120 cm dans Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-IV à 260 cm dans Cala Fr. 10-I. Cette unité est plus grossière dans Cala Fr. 10-IV, traduisant peut-être du colluvionnement à la base de la colline. La teneur en matière organique est généralement plus élevée dans l’unité argilo-limoneuse (8 à 10 % dans Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-III) que dans l’unité sableuse supérieure (2 à 4 %), sauf entre 220 et 240 cm dans Cala Fr. 10-II (<2 %). Le rapport C/N montre une large gamme de variation (entre 11 et 32) avec une valeur moyenne élevée (22 ou 24 pour les carottes Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-III, Figure 3). Il diminue progressivement de la base (30) vers la surface (11) dans la carotte Cala Fr. 10-III. Dans la carotte Cala Fr. 10-II, le rapport C/N, assez stable dans l’unité intermédiaire argilo-limoneuse, atteint un maximum entre 220 et 240 cm puis diminue vers la surface. Le d13 C montre également une large gamme de variation (-22 à -28). Les valeurs oscillent entre -26 et -28 dans l’unité intermédiaire argileuse puis augmentent de -22 à -26 dans l’unité sableuse supérieure. Enfin, lors du sondage, des tessons ont été retrouvés uniquement dans la carotte Cala Fr. 10-III entre 20 et 140 cm de profondeur avec une concentration plus importante dans l’intervalle 40-60 cm. La stratigraphie de la carotte prélevée à Barcaggio se caractérise par deux unités surmontant le substrat schisteux, une unité inférieure (30-68 cm) sableuse et une unité supérieure (0-30cm) argilo-limoneuse grise (Figure 3). La fraction inférieure à 150 µm qui représente moins de 30 % du sédiment dans la partie inférieure augmente à plus de 60 % dans la partie supérieure. La fraction sableuse moyenne à grossière, comprise entre 150 et 425 µm, domine la partie inférieure (≥ 60 %). De nombreuses coquilles (gastéropodes, foraminifères) et des débris végétaux sont observés dans la partie sableuse. La teneur en matière organique varie entre 2 et 4 % dans l’unité sableuse, elle augmente progressivement jusqu’à dépasser 10 % dans les 10 cm supérieurs (0-10 cm), ce qui confère au sédiment une teinte plus foncée (gris noir). Le rapport C/N reste stable (10) puis augmente entre 50 et 60 cm de profondeur pour atteindre 20 (Figure 4). Les isotopes du C montrent une signature contrastée entre l’unité sableuse inférieure (δ13 C-25.5) et l’unité argilo-limoneuse supérieure, (δ13 C-27.5), témoignant d’un changement dans les apports de matière organique. Le carottage Tamarone 1 se compose de 2 unités sableuses (200-220 cm et 0-80 cm) de teinte claire (ocre), interrompues par une unité argileuse grise compacte (80-200 cm). Les sédiments contiennent sur toute la séquence de nombreux fragments de schistes et de fibres végétales (principalement des posidonies) ainsi que des charbons de bois. La fraction argilo-limoneuse (< 63 µm) et la fraction sableuse fine (63-125 µm) varient parallèlement, représentant chacune 20 % (0-80 cm) à 40 % (80-180 cm) du sédiment. La fraction riche en graviers est particulièrement abondante à la base du carottage (20 % de 200 à 220 cm), ainsi qu’entre 100 et 140 cm (15 à 40 %). La matière organique évolue en fonction de la profondeur : elle augmente graduellement à partir de 100 cm de 2 à 6 % puis plus rapidement de 6 % à 16 % dans les premiers 20 cm. Le rapport C/N présente des valeurs légèrement plus faibles dans le mètre inférieur (5-7) que dans la partie supérieure du carottage (7-9 ; Figure 4). Les isotopes du C évoluent peu, avec des valeurs comprises entre-25 et-27,5 ‰ (Figure 4). Les sédiments de Macinaggio sont de nature argilo-limoneuse assez compacte, de couleur gris-brun et comprenant de nombreux débris de schistes dispersés dans la séquence sédimentaire (Figure 2). La fraction argilo-limoneuse domine, représentant en moyenne 45 à 55 % du sédiment sauf dans les vingt premiers centimètres où elle chute à 30-40 %. La fraction graveleuse (> 2 mm) est omniprésente, elle représente 10 à 20 % en poids du sédiment et témoigne de la présence de débris schisteux. La fraction sableuse fine (63-150 µm) varie peu (5-10 %). Des argiles riches en graviers schisteux sont observées à la base du carottage (110-120 cm). Un hiatus dans la colonne lithologique entre 100 et 110 cm est lié à la présence d’un fragment de schistes. La sédimentation argileuse est interrompue par une couche plus sableuse entre 55 et 80 cm. La matière organique augmente progressivement de 5 % à partir de 60 cm pour atteindre un maximum dans les dix premiers centimètres (13 %). Le rapport C/N augmente légèrement entre 120 et 70 cm (de 4 à 7-8) puis reste constant sur les premiers 70 cm (Figure 3). Les sédiments prélevés à Meria sont composés d’argiles limoneuses à sableuses brunes interrompues par des niveaux pluri-millimétriques plus foncés (Figure 2). Des fragments de charbon de bois de 2 à 10 mm de diamètre ont été observés entre 100-120 cm, 70-90 cm et 30-40 cm. La base du carottage se caractérise par la présence de plus de 15 % de fraction graveleuse (> 2 mm). La fraction argilo-limoneuse (< 63 µm) varie entre 25 à 65 %, elle augmente vers la surface à partir de 60 cm. La matière organique est stable dans la partie inférieure (~ 5 % en dessous de 60 cm) puis augmente progressivement à partir de 60 cm pour atteindre un maximum de 15 %. Une augmentation de la teneur en matière organique (10 %) est observée dans un niveau argilo-sableux de couleur vert foncé (80-90 cm). Des débris végétaux sont observés dans l’ensemble de la carotte. Le rapport C/N varie peu, présentant des valeurs comprises entre 10 et 12 (Figure 4). Dans la première partie du carottage de Porticciolo (de 0 à 150cm), les sédiments traversés sont principalement composés d’argiles interrompues par un niveau de sables grossiers de 27 à 47 cm (Figure 3). Plus profondément, les sédiments deviennent de plus en plus grossiers avec des niveaux d’argiles sableuses (de 150 à 188 cm) puis de sables grossiers (de 188 à 200 cm). Enfin la base de la carotte est composée de niveaux très riches en matière organique s’apparentant à de la tourbe (de 200 à 235 cm).

Tableau 3 : Âge radiocarbone et âge calibré des échantillons du Cap Corse. Datation réalisée par spectrométrie de masse AMS par le centre de datation à l’Université de Lyon I (France). Les âges sont donnés avec un intervalle de confiance de 95,4 % (2σ). La calibration a été réalisée à l’aide du logiciel Oxcal (Bronk Ramsey et Lee, 2013). Notez que 11 niveaux ont donné un âge moderne témoignant d’une probable contamination des échantillons.

Figure 4 : Diagramme de la distribution du rapport C/N (rapport des % en poids de chaque élément) en fonction du fractionnement des isotopes du carbone organique d13 C (exprimé en ‰) pour les six sites prospectés le long de la marge orientale du Cap Corse. Les échantillons de chaque site sont identifiés par une couleur. Les résultats sont obtenus sur la matière organique, extraite après calcination à 550° C des sédiments. L’encart présente pour chaque site l’évolution du rapport C/N en fonction de la profondeur des échantillons. COD correspond au Carbone Organique Dissous.

Étude des bio-indicateurs

11Dans les sédiments de Barcaggio, de nombreuses coquilles (gastéropodes, foraminifères) et des débris végétaux sont observés dans la partie sableuse. Dans les sédiments de la Cala Francese, seuls quelques foraminifères ont été observés dans l’unité inférieure (5 Cibicides, 3 Eponides 2 Elphidium, 2 Ammonia et 1 Spiroloculina à 320-340 cm dans Cala Fr. 10-II ; 1 Ammonia dans Cala Fr. 10-III à 190-200 cm). L’unité intermédiaire plus riche en faune, surtout dans sa partie supérieure, comprend des foraminifères (dominance des Cibides, Eponides), gastéropodes et ostracodes (abondants dans Cala Fr. 10-III). Dans Cala Fr. 10-III, peu d’organismes sont observés dans l’intervalle 100-170 cm : un gastéropode à 160-170 cm, aucun organisme à 150-160 et une trentaine d’organismes à 100-120 cm dont Quinqueloculina, Rotalia, Cibicidella pour les foraminifères, des gastéropodes et neuf ostracodes. Aucun organisme n’est décelé à 240-260 cm de profondeur dans Cala Fr. 10-II. L’unité sableuse supérieure comporte de nombreux organismes, principalement des gastéropodes et des foraminifères (Cibides, Eponide, Quinqueloculina, Spiroloculina, Elphidium, Ammonia, Rotalia, Cibicidella dans Cala Fr. 10-I et Cala Fr. 10-II), mais également des spicules d’oursins (entre 0 et 60 cm dans Cala Fr. 10-I) et quelques ostracodes (entre 120-140 cm dans Cala Fr. 10-I). La faune est peu abondante dans les sédiments de Tamarone 1, essentiellement représentée par des gastéropodes et quelques fragments de coquilles de lamellibranches. Aucune faune n’a été observée dans les sédiments de Macinagio et de Porticiollo. Enfin à Meria, des débris végétaux sont observés dans l’ensemble de la carotte. La macrofaune se limite à des coquilles de gastéropodes, souvent intactes et abondantes entre 80 et 100 cm.

Chrono-stratigraphie

12Le taux d’accumulation des sédiments varie fortement d’un site à l’autre. Les sites de Porticciolo et de la Cala Francese recouvrent une séquence de 5 à 6 000 ans en 2 à 4 m de dépôt. Sur Le site de Tamarone, près d’1 mètre de sédiments ont été déposés en 1 300 ans. Les deux niveaux datés à 75-76 cm et 100-120 cm donnent des âges proches suggérant une accumulation sédimentaire rapide pendant cet intervalle. L’âge à la base du carottage de Tamarone n’a pas été pris en considération vu l’inversion d’âge observée. Meria présente les taux d’accumulation les plus élevés avec plus de 4 siècles d’enregistrement en 115 cm (un charbon donne un intervalle 1526-1950 AD à 110-120 cm ; Tableau 3). Au niveau de la cala Francese, la datation radiocarbone 218-342 apr. J.-C. permet de localiser la fin de la période romaine dans l’unité argilo-limoneuse intermédiaire entre 140-160 cm de profondeur de la carotte Cala Fr. 10-II (Figure 2 et Tableau 3). Parallèlement, les fouilles archéologiques ont mis au jour un tapis d’une surface d’environ 2 500 m ², situé au nord de la lagune, à une profondeur d’environ 60 cm et reposant sur une épaisseur de vase supérieure à 1 m. Ce tapis est constitué de schistes verdâtres locaux, amenés à cet effet, de tessons divers d’amphores, mais aussi de tegulae, et d’ustensiles de cuisine. La présence des tegulae est probablement due au ramassage de tuiles cassées provenant de bâtiments proches. Ce tapis était sans doute destiné à consolider le fond de la lagune dont l’eau devait atteindre environ 60 cm de profondeur. Cette consolidation permettait aux marins et aux esclaves de débarquer les marchandises des navires échoués sur le fond. Le mobilier mis au jour est pour l’essentiel datable du second et du Ier siècle av. J.-C. avec quelques éléments plus tardifs (IIe siècle apr. J.-C).

Minéralogie

13La minéralogie totale des sédiments du Cap Corse (Figure 5, Tableau 4) varie relativement peu dans un même site, à l’exception des argiles et de la calcite. L’abondance des argiles varie d’un facteur 2 (de 15 à 30 % à Meria et Macinaggio) à 3 ou 4 selon les sites (de 7 à 21 % à Barcaggio, de 10-37 % à Tamarone). Les fluctuations des carbonates reflètent la proportion variable de la faune (absente ou en trace, <3 % à Macinaggio et Tamarone ; 5 à 9 % à Meria ; 5-6 % à la Cala Francese ; 3 à 16 % à Barcaggio). Par contre, des différences significatives s’observent d’un site à l’autre. La moyenne des assemblages minéralogiques (Tableau 5) est dominée par les micas (30-33 %) accompagnés de quartz (15 à 20 %), chlorite (5-6 %) et feldspaths potassiques (2-4 %) dans les sites de Meria, Macinaggio et Tamarone. Le site de Porticciolo montre une forte proportion de feldspaths potassiques. Les sites de Barcaggio et de la Cala Francese se caractérisent par l’abondance des plagioclases (25 %) et des serpentines (10 %) accompagnées de pyroxènes (5-7 %), d’amphiboles (5-6 %) et d’épidotes (3 à 5 %). Ces résultats suggèrent que la minéralogie est fortement contrôlée par la nature métamorphique du substrat (Figure 1).

Géochimie élémentaire et isotopique du plomb

14La concentration et la signature isotopique du plomb (Pb) ont été mesurées dans les sédiments des sites de Meria, Macinaggio, Tamarone et de la Cala Francese. Les résultats sont reportés dans le diagramme de mélange 208Pb/206Pb vs. 206Pb/207Pb (Figure 6a et Tableau 6). Les signatures isotopiques des sédiments des sites de Meria, Macinaggio, Tamarone s’alignent selon une tendance linéaire commune. En ce qui concerne la Cala Francese, les rapports isotopiques mesurés sont différents dans les deux carottages Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-III. À l’exception d’un échantillon (80-100 cm, 1796 apr. J.-C. ± 86 ans), les rapports isotopiques du Pb du site Cala Fr. 10-II suivent la tendance générale des sédiments du Cap Corse. Cette tendance suggère que la signature des sédiments du Cap Corse résulte du mélange de deux sources de plomb. Au contraire, les rapports isotopiques des sédiments du carottage Cala Fr. 10-III situé au pied du Monte Bughju se distribuent dans le diagramme 208Pb/206Pb vs. 206Pb/207Pb selon deux tendances linéaires. Cette distribution implique un mélange d’au moins trois sources distinctes pour expliquer la signature isotopique sédimentaire du site. Enfin, seule la signature isotopique du Pb du carottage Cala Fr. 10-III montre une évolution de la base vers le sommet de la carotte en relation avec un enrichissement en Pb. La diminution du rapport 206Pb/207Pb en fonction de l’augmentation de la concentration en Pb témoigne de cette tendance (Figure 6b). Le rapport isotopique 206Pb/207Pb évolue d’abord peu, passant de 1.198 à 1.192, entre la base (220 cm) et 80 cm. Ensuite un changement marqué dans le rapport 206Pb/207Pb s’observe à partir de 60 cm dans le carottage. Le rapport évolue de 1.192 à 1.180 dans les 60 premiers cm du carottage. Ce changement coïncide avec la présence abondante de tessons dans l’échantillon 40-60 cm. Une seconde mesure (duplicate) a été réalisée et confirme la tendance observée.

Figure 5 : Minéralogie moyenne des sédiments des six sites prospectés obtenue par diffraction des rayons X sur poudre totale. Les résultats sont reportés en fonction de la latitude des sites (du nord au sud en allant de gauche à droite). L’interprétation semi-quantitative se base sur la mesure de l’intensité d’un pic de diffraction diagnostic pour chaque minéral multiplié par un facteur correctif. Les intensités corrigées permettent d’estimer l’abondance relative de chaque minéral par rapport à l’ensemble de minéraux identifiés (Fagel et al., 2003).

Tableau 4 : Données minéralogiques obtenues par diffraction des rayons X.

Tableau 5 : Assemblages minéralogiques moyens calculés pour chaque site du cap Corse étudié le long de la côte orientale de Barcaggio à Porticciolo.

Figure 6 : Figure 6A : Diagramme binaire 208Pb/206Pb vs. 206Pb/207Pb des sédiments du cap Corse. Quatre sites ont été étudiés : Meria, Macinaggio, Tamarone et Cala Francese (Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-III). La ligne discontinue indique le mélange entre deux sources, une source naturelle liée à l’érosion du substrat géologique et une source anthropique liée à la pollution atmosphérique moderne. La source naturelle est représentée par la moyenne des signatures isotopiques du Pb des sédiments de la base des séquences stratigraphiques du Cap Corse. La source anthropique moderne est représentée par la signature moyenne des aérosols collectés au-dessus de la ville de Rome (Bollhöfer et Rosman, 2001). Les échantillons du sondage Cala Fr. 10-III de la Cala Francese s’éloignent de ce mélange et impliquent la contribution d’une troisième source, probablement liée à l’activité extractive minière. La localisation la plus probable de cette source est indiquée par le large cercle évidé. Voir le texte pour plus d’interprétations. Figure 6B : Évolution de l’inverse de la concentration en Pb dans la carotte Cala Fr. 10-III en fonction du rapport 206Pb/207Pb des échantillons. Les chiffres indiquent l’intervalle de profondeur des échantillons. Le cercle gris correspond au résultat d’une seconde analyse (duplicate) pour l’intervalle 40-60 cm.

Tableau 6 : Données isotopiques du plomb pour quatre sites étudiés le long de la côte orientale du Cap Corse, soit du nord au sud : Cala Francese (Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-III), Tamarone (T1), Macinaggio et Meria).

Discussion

Reconstitution paléoenvironnementale : ébauche de l’évolution des basses vallées fluviales et lagunes du Cap Corse

15La géochimie organique C/N et δ13 C apporte des informations intéressantes pour reconstituer les paléoenvironnements (Figures 3, 7A, 7B et Tableau 2). Les sédiments du Cap Corse étudiés se caractérisent par des δ13 C compris entre-25 et-28 ‰, correspondant à un mélange de différentes sources de matière organique (carbone particulaire d’origine marine planctonique ou dulçaquicole et plantes terrestres C3), avec une prédominance continentale. Un seul niveau (40-60 cm) dans la carotte Cala Fr. 10-II présente un δ13 C exclusivement marin alors que son rapport C/N de 12,3 indique une origine terrestre liée à des apports de végétaux issus des bords de la lagune et/ou du flanc des collines avoisinantes. Pour les sites de Meria, de Macinaggio et de Tamarone, les valeurs C/N mesurées varient peu (témoin d’un environnement stable) et sont généralement inférieures à 12, suggérant une productivité aquatique et peu d’apports externes. Par contre, les sites de la Cala Francese et de Barcaggio montrent de plus fortes variations (de 8 à 36), suggérant des variations des conditions environnementales. Ainsi à Barcaggio, la nette diminution du rapport C/N entre l’unité sableuse inférieure et l’unité argileuse supérieure s’explique par le passage d’un environnement marin à lagunaire, confirmé par le changement de macrofaune. L’étude des séquences stratigraphiques de la Cala Francese permet de proposer l’évolution des environnements au cours des derniers 6 000 ans (Figures 7A et 7B). Cette évolution est à mettre en relation avec la décélération de la hausse du niveau marin post-glaciaire et un comblement progressif par des apports sédimentaires continentaux importants. La progradation du rivage, variable dans le temps (Marriner et al., 2010), va ainsi transformer la morphologie découpée des côtes rocheuses en environnements lagunaires. Il y a plus de 6 000 ans, les vallées côtières étaient progressivement inondées. Une sédimentation argileuse fine se dépose dans un environnement calme et se mélange à des sédiments plus grossiers issus de la désagrégation physique du substrat rocheux (unité argileuse inférieure). Le seul organisme retrouvé Ammonia est caractéristique d’un milieu à très faible salinité. Sur base du rapport C/N et du δ13 C, la source de matière organique est à dominance terrestre (Figures 7A et 7B). Deux fleuves côtiers dont le tracé est visible dans la morphologie actuelle alimentent probablement la lagune (Figure 2). Des sédiments argilo-limoneux (unité intermédiaire) s’accumulent pendant plus de 4 000 ans dans un environnement continental de type lagunaire. Cette unité se caractérise par des variations des conditions environnementales, surtout dans sa partie inférieure. Dans la carotte Cala Fr. 10-II, le δ13 C moins négatif suggère une influence marine entre 290 et 330 cm (Figure 6). Dans la carotte Cala Fr. 10-III, les oscillations du taux de carbone organique de 3 à 5 % jusqu’à 140 cm indiquent des conditions instables, avec éventuellement moins d’apports fluviaux en période sèche. Bien que la source principale de matière organique soit terrestre, la lagune reste en connexion avec la mer étant donné la présence de foraminifères, organismes exclusivement marins (espèces côtières ou de lagon), dans la quasi-totalité des échantillons. L’édification d’un cordon littoral (unité sableuse supérieure dans Cala Fr. 10-I et Cala Fr. 10-III) aurait ensuite coupé l’accès à la lagune. Cet épisode serait daté de la fin du XVIIIe siècle sur base de la datation obtenue à la base de l’unité sableuse dans la carotte Cala Fr. 10-II. Son alimentation serait tributaire des tempêtes et des apports fluviatiles. L’absence de sable dans la carotte Cala Fr. 10-III reflèterait un comblement précoce de la lagune dans sa partie nord suite à une sédimentation plus rapide.

Contamination locale en Pb dans une séquence stratigraphique de la Cala Francese

16Dans le diagramme binaire 208Pb/206Pb vs. 206Pb/207Pb, les sédiments Cala Fr. 10-III s’alignent selon deux droites impliquant le mélange d’au moins 3 sources (Figure 6a). L’une des sources est d’origine naturelle, liée à l’érosion du substrat rocheux avec une signature caractérisée par de faibles concentrations en plomb et un rapport isotopique 208/207 ≤ 2,06 et 206/207 ≥ 1,20. Cette source est proche de la signature de la croûte continentale supérieure, UCC (McLennan, 2001). Cependant, en considérant le substrat métamorphique, il est préférable d’envisager une source plus locale. La valeur des rapports isotopiques des sédiments de la base des carottages du Cap Corse est assez homogène et pourrait être représentative d’une source naturelle locale vu la présence de nombreux débris de schistes. Les deux autres sources sont enrichies en plomb. L’une de ces sources est commune à tous les sites du Cap Corse sans exception. Cette source est liée à la pollution moderne et peut être représentée par la signature des aérosols urbains. Comme la pollution moderne au-dessus des villes corses n’a pas été analysée en terme de rapports isotopiques, la signature des aérosols modernes mesurés au-dessus de la ville de Rome est reportée sur la figure 5 (208/207 ≥ 2,10 et 206/207 ≤ 1,16 ; Bollhöffer et Rosman, 2001). Les échantillons les plus récents et en particulier les échantillons du niveau sableux supérieur du carottage Cala Fr. 10-II se rapprochent le plus de cette source. En effet, l’échantillon analysé le plus proche de la surface dans la carotte Cala Fr. 10-II (40-60 cm) présente le rapport 208Pb/206Pb le plus élevé. Par contre sa proximité avec l’échantillon de la base du carottage (200-220 cm) traduit probablement une contamination de la base de la séquence stratigraphique par des sédiments de surface lors du carottage. Enfin, la dernière source doit avoir une signature isotopique proche de l’intersection entre les deux tendances linéaires définies par les échantillons de la carotte Cala Fr. 10-III. Cette source pourrait être liée à l’exploitation des minerais de Pb par les activités humaines, probablement à partir de la période romaine. Dans le carottage Cala Fr. 10-III, la rupture de pente dans l’évolution du rapport 207Pb/206Pb se produit entre les échantillons 40-60 et 60-80 cm. L’unique datation carbone 14 à 170-180 cm (1055 av. J.-C. ± 55 ans ; Tableau 3) ne permet pas d’extrapoler l’âge de ce changement dans la séquence stratigraphique Cala Fr. 10-III. Cependant l’abondance des tessons entre 40-60 cm pourrait indiquer un âge romain à post-romain au-dessus de 60 cm dans la carotte Cala Fr. 10-III. Cet âge serait cohérent par rapport à la datation de 274 apr. J.-C. ± 50 ans obtenue à 140-160 cm dans la carotte Cala Fr. 10-II en supposant une érosion d’un mètre de sable de l’unité supérieure observée dans Cala Fr. 10-II, mais absente dans Cala Fr. 10-III. Une démarche herméneutique devrait permettre d’identifier le ou les gisements méditerranéens responsables de la contamination locale observée dans le carottage Cala Fr. 10-III. À ce stade, l’échantillonnage à la tarière ne permet pas une résolution chronologique suffisante pour reconstruire l’historique de la contamination. Un carottage en continu s’avère indispensable afin d’élaborer un âge modèle plus contraint. La datation du changement dans la signature isotopique du Pb des sédiments de la Cala Francese permettra de cadrer chronologiquement les recherches par rapport aux connaissances historiques de l’exploitation des gisements de Pb depuis l’Antiquité.

Figure 7 : Évolution du C/N (rapport massique), d13 C (‰) et carbone organique total (% TOC) reportée en fonction des séquences stratigraphiques du carottage Cala Fr. 10-II (Figure 7A) et du carottage Cala Fr. 10-III (Figure 7B) sur le site de la Cala Francese. La courbe en trait plein représente l’évolution du C/N, la courbe en tirets à l’évolution du d13 C, la courbe en pointillés à l’évolution du carbone organique total estimé à 50 % de la matière organique du sédiment.

Conclusion et perspectives

17L’étude sédimentologique des séquences stratigraphiques des lagunes apporte des connaissances nouvelles sur l’évolution des paléoenvironnements des côtes et basses vallées fluviales du Cap Corse. Parmi les sites prospectés, seules les séquences stratigraphiques de la Cala Francese et de Barcaggio enregistrent un changement environnemental marqué, évoluant d’un milieu marin à un milieu lagunaire il y a plus de 6 000 ans. Dans les autres sites, la prédominance de la sédimentation argileuse et la stabilité des données géochimiques (C/N, δ13 C) indiquent un milieu de dépôt calme et stable. Les signatures isotopiques du plomb des sédiments prélevés dans les lagunes du Cap Corse s’expliquent par un mélange de Pb d’origine naturelle lié à l’érosion du substrat schisteux associé à du Pb d’origine anthropique lié à la pollution urbaine moderne. Mise à part cette pollution globale, seul l’un des carottages de la Cala Francese témoigne d’une contamination environnementale en Pb additionnelle dont il conviendra à terme de déterminer l’origine. Plusieurs indices suggèrent une source anthropique liée aux activités minières à partir de la période romaine (localisation de l’unique site contaminé au pied du Monte Bughju et concentration de tessons dans un intervalle de la séquence stratigraphique), mais un contrôle chronostratigraphique et un échantillonnage en continu sont indispensables pour confirmer ces hypothèses. L’importance du rôle du Cap Corse dans les échanges intra-méditerranéens durant l’Antiquité, et en particulier pendant la période romaine, serait mise en évidence si un apport allochtone de Pb était attesté. Ces observations ouvrent des perspectives intéressantes à l’échelle d’autres sites de Corse ayant connu une longue occupation historique (Aleria, Sagone). En ce qui concerne la période plus récente, des analyses géochimiques élémentaires réalisées in situ sur des carottes sédimentaires à l’aide d’un appareil de Fluorescence X (XRF core scanner) permettraient à terme une reconstitution plus fine de l’historique de la contamination (pas d’échantillonnage de 1 mm ~ résolution décennale). Cette approche permettrait par exemple de quantifier l’impact environnemental des activités extractives et des résidus miniers de la mine de Meria depuis la Révolution Industrielle jusqu’à nos jours. En particulier, le site de Meria se caractérise par une mine de Stibine (Sb 2 S 3), un minerai d’antimoine, dont l’exploitation minière de 1835 à 1913 (Jacobi 1835 ; BRGM, 1979) a pu générer une contamination environnementale qui pourrait être enregistrée dans les séquences sédimentaires.

Remerciements

18Ces recherches s’intègrent au Programme Collectif de Recherche « Approche géoarchéologique des basses vallées fluviales de Corse : la nécessaire prise en compte de l’évolution paysagère au cours de l’Holocène » (Responsable : Matthieu Ghilardi, CEREGE, Aix-en-Provence, France) et bénéficient du financement de la Direction des Affaires Culturelles de Corse (2013-2015) et de la Préfecture de Corse. Que soient vivement remerciés Franck Leandri, conservateur régional de l’Archéologie, et Céline Leandri, Service régional de l’Archéologie. Nos remerciements s’adressent aussi aux habitants des communes qui ont accueilli nos travaux, et à Gilles de la Brière, qui nous a communiqué sa passion pour la Corse et l’Archéologie. Ce manuscrit a bénéficié des analyses réalisées par plusieurs étudiants (Pierre Bonmariage, Claire Halleux, Lucie Lefebvre, François Vranken) dans le cadre de leur mémoire de master ou de stage de recherche à l’Université de Liège. Les prélèvements ont été réalisés avec le concours des étudiants de l’équipe archéologique de San Paolo (Meria) : Julie Baufle, Léna Campana, Lucie Desbarres, Sherina Dulac, Manon Gaffiot, Alyssa Giraudo, Pierre-Ange Giudicelli, Zoé Kakiel, Marine Lépée, Pauline Michallet, Alexandre Morat, Méline Sannicolo, Thomas Terracol et Matej Vohryzek. Que chacun d’entre eux trouve ici l’expression de notre gratitude.

Bibliographie

Références

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Table des illustrations

Légende Figure 1 : Carte de localisation des six lagunes (Porticciolo, Meria, Macinaggio, Tamarone, Cala Francese, Barcaggio) prospectées le long de la côte orientale du Cap Corse (cercles), avec en fond la nature géologique du substrat (repris de la carte géologique de France à l’échelle 1/50.000, secteur de Luri ; publication BRGM, 1992 et 1998). La carte indique également par des triangles jaunes la position des principaux gisements exploités dans le cap Corse (Ersa, Meria, Luri, Canari et Farinole-Olmeta, Gauthier 2006).
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Légende Tableau 1 : Coordonnées des carottages.
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Légende Figure 2 : Stratigraphie générale des carottages prélevés à la Cala Francese (Cala Fr. 10-I, II, III et IV) et vue depuis le Monte Bughju de la lagune actuelle de la Cala Francese. Les références des carottages sont reprises dans le tableau 1. Les étoiles correspondent aux niveaux sélectionnés pour dater les sédiments (Tableau 2).
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Légende Figure 3 : Stratigraphie générale des carottages prélevés à Barcaggio, Tamarone (T1), Macinaggio, Meria et Porticciolo et vue du site littoral de Macinaggio. Les références des carottages sont reprises dans le tableau 1. Les étoiles indiquent la position des échantillons prélevés pour datation par le radiocarbone (Tableau 2).
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Légende Tableau 2 : Synthèse des données sédimentologiques et de perte au feu.
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Légende Tableau 2 (suite) : Synthèse des données sédimentologiques et de perte au feu.
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Légende Tableau 3 : Âge radiocarbone et âge calibré des échantillons du Cap Corse. Datation réalisée par spectrométrie de masse AMS par le centre de datation à l’Université de Lyon I (France). Les âges sont donnés avec un intervalle de confiance de 95,4 % (2σ). La calibration a été réalisée à l’aide du logiciel Oxcal (Bronk Ramsey et Lee, 2013). Notez que 11 niveaux ont donné un âge moderne témoignant d’une probable contamination des échantillons.
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Légende Figure 4 : Diagramme de la distribution du rapport C/N (rapport des % en poids de chaque élément) en fonction du fractionnement des isotopes du carbone organique d13 C (exprimé en ‰) pour les six sites prospectés le long de la marge orientale du Cap Corse. Les échantillons de chaque site sont identifiés par une couleur. Les résultats sont obtenus sur la matière organique, extraite après calcination à 550° C des sédiments. L’encart présente pour chaque site l’évolution du rapport C/N en fonction de la profondeur des échantillons. COD correspond au Carbone Organique Dissous.
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Légende Figure 5 : Minéralogie moyenne des sédiments des six sites prospectés obtenue par diffraction des rayons X sur poudre totale. Les résultats sont reportés en fonction de la latitude des sites (du nord au sud en allant de gauche à droite). L’interprétation semi-quantitative se base sur la mesure de l’intensité d’un pic de diffraction diagnostic pour chaque minéral multiplié par un facteur correctif. Les intensités corrigées permettent d’estimer l’abondance relative de chaque minéral par rapport à l’ensemble de minéraux identifiés (Fagel et al., 2003).
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Légende Tableau 4 : Données minéralogiques obtenues par diffraction des rayons X.
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Légende Tableau 5 : Assemblages minéralogiques moyens calculés pour chaque site du cap Corse étudié le long de la côte orientale de Barcaggio à Porticciolo.
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Légende Figure 6 : Figure 6A : Diagramme binaire 208Pb/206Pb vs. 206Pb/207Pb des sédiments du cap Corse. Quatre sites ont été étudiés : Meria, Macinaggio, Tamarone et Cala Francese (Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-III). La ligne discontinue indique le mélange entre deux sources, une source naturelle liée à l’érosion du substrat géologique et une source anthropique liée à la pollution atmosphérique moderne. La source naturelle est représentée par la moyenne des signatures isotopiques du Pb des sédiments de la base des séquences stratigraphiques du Cap Corse. La source anthropique moderne est représentée par la signature moyenne des aérosols collectés au-dessus de la ville de Rome (Bollhöfer et Rosman, 2001). Les échantillons du sondage Cala Fr. 10-III de la Cala Francese s’éloignent de ce mélange et impliquent la contribution d’une troisième source, probablement liée à l’activité extractive minière. La localisation la plus probable de cette source est indiquée par le large cercle évidé. Voir le texte pour plus d’interprétations. Figure 6B : Évolution de l’inverse de la concentration en Pb dans la carotte Cala Fr. 10-III en fonction du rapport 206Pb/207Pb des échantillons. Les chiffres indiquent l’intervalle de profondeur des échantillons. Le cercle gris correspond au résultat d’une seconde analyse (duplicate) pour l’intervalle 40-60 cm.
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Légende Tableau 6 : Données isotopiques du plomb pour quatre sites étudiés le long de la côte orientale du Cap Corse, soit du nord au sud : Cala Francese (Cala Fr. 10-II et Cala Fr. 10-III), Tamarone (T1), Macinaggio et Meria).
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Légende Figure 7 : Évolution du C/N (rapport massique), d13 C (‰) et carbone organique total (% TOC) reportée en fonction des séquences stratigraphiques du carottage Cala Fr. 10-II (Figure 7A) et du carottage Cala Fr. 10-III (Figure 7B) sur le site de la Cala Francese. La courbe en trait plein représente l’évolution du C/N, la courbe en tirets à l’évolution du d13 C, la courbe en pointillés à l’évolution du carbone organique total estimé à 50 % de la matière organique du sédiment.
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Auteurs

URAGEs - Argiles, Géochimie et Environnements sédimentaires, Département de Géologie B18, Sart-Tilman, Quartier Agora, 14 Allée du 6 Août, B-4000 Liège Belgique, Tel +32 (0)4 3662209, Nathalie.fagel@ulg.ac.be

URAGEs - Argiles, Géochimie et Environnements sédimentaires, Département de Géologie B18, Sart-Tilman, Quartier Agora, 14 Allée du 6 Août, B-4000 Liège Belgique, Tel +32 (0)4 3662209, Nathalie.fagel@ulg.ac.be

URAGEs - Argiles, Géochimie et Environnements sédimentaires, Département de Géologie B18, Sart-Tilman, Quartier Agora, 14 Allée du 6 Août, B-4000 Liège Belgique, Tel +32 (0)4 3662209, Nathalie.fagel@ulg.ac.be

Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Laboratoire HiSoMA, UMR CNRS 5189, Université de Lyon 2, France
Laboratoire Archéologie des Sociétés Méditerranéennes, UMR CNRS 5140, Université de Montpellier 3, Montpellier-Lattes, France

Centre MARE, Laboratoire d’Océanologie, Université de Liège, Belgique

Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Laboratoire Archéorient, UMR CNRS 5133, Université de Lyon 2, France

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