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Manuel de gestion du mobilier archéologique

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Silvia Païn

Chapitre 1. Spécificités et altération du mobilier archéologique

Texte intégral

1.1. Le mobilier archéologique

1Si les professionnels de l’archéologie utilisent le plus souvent les expressions « mobilier archéologique », « matériel » ou, de plus en plus, « collection » pour désigner les vestiges extraits d’un chantier de fouilles, d’autres instances parlent de « patrimoine » ou de « bien culturel » : la confrontation entre ces définitions peut être fructueuse pour appréhender les spécificités des trouvailles archéologiques. Elle permet en particulier de distinguer les aspects intrinsèques des caractères liés à la démarche de prélèvement mise en œuvre par l’archéologue en fonction d’objectifs scientifiques qui lui sont propres.

1.1.1. Terminologie

1.1.1.1. Patrimoine et mobilier archéologique

2Le Code du patrimoine indique que « constituent des éléments du patrimoine archéologique tous les vestiges et autres traces de l’existence de l’humanité, dont la sauvegarde et l’étude, notamment par des fouilles ou des découvertes, permettent de retracer le développement de l’histoire de l’humanité et de sa relation avec l’environnement naturel » (art. L. 510-1). Ce texte ne restreint donc pas le patrimoine archéologique aux vestiges enfouis ou anciens, contrairement à l’opinion commune : un objet d’art, de tout temps conservé dans un musée ou une église, correspond parfaitement à cette définition.

3L’article 1 de la « Convention européenne pour la protection du patrimoine archéologique (révisée) », dite convention de Malte (1992), traduite en droit français par le décret 95-1039 du 18 septembre 1995, contient une définition du patrimoine archéologique plus précise que celle du Code du patrimoine, qui s’en inspire pourtant largement. Il donne pour critères la finalité d’étude (1 et 2.i) et les moyens de collecte des données (2.ii), et comporte des éléments descriptifs permettant objectivement de savoir ce qui est ou non du patrimoine archéologique (3) :

  1. « 1. Le but de la présente Convention (révisée) est de protéger le patrimoine archéologique en tant que source de la mémoire collective européenne et comme instrument d’étude historique et scientifique.

  2. À cette fin, sont considérés comme éléments du patrimoine archéologique tous les vestiges, biens et autres traces de l’existence de l’humanité dans le passé, dont à la fois :
    i) La sauvegarde et l’étude permettent de retracer le développement de l’histoire de l’humanité et de sa relation avec l’environnement naturel ;
    ii) Les principaux moyens d’informations sont constitués par des fouilles ou des découvertes, ainsi que par d’autres méthodes de recherche concernant l’humanité et son environnement ;
    iii) L’implantation se situe dans tout espace relevant de la juridiction des Parties.

  3. Sont inclus dans le patrimoine archéologique les structures, constructions, ensembles architecturaux, sites aménagés, témoins mobiliers, monuments d’autre nature, ainsi que leur contexte, qu’ils soient situés dans le sol ou sous les eaux. »

4La mention du caractère enfoui des vestiges comme un élément de leur définition est explicite, alors que les autres textes consultés n’y font pas allusion. Le mobilier proprement dit n’est pas défini dans le Code du patrimoine, mais reçoit, au sein même des textes de loi dont on serait en droit d’attendre une certaine homogénéité, des appellations variées : « objets » (art. L. 531-18), « pièces » (art. L. 531-5), « mobilier archéologique » (art. L. 523-12 et 11) et « découvertes à caractère mobilier » (art. L. 531-11). La définition du mobilier donnée par l’article 2 de l’arrêté du 16 septembre 2004 restreint la portée de la définition donnée par le Code : « Le mobilier archéologique se compose des objets transformés par l’activité humaine recueillis lors de l’opération », ce qui en exclut les écofacts (matériaux naturels), qui feraient partie de la « documentation scientifique », selon le même texte (art. 1). Pourtant, les écofacts recueillis lors d’une opération de fouille permettent de retracer la relation de l’homme avec son milieu naturel et, à ce titre, pourraient être considérés comme appartenant au patrimoine archéologique.

5Les tentatives de définition du mobilier archéologique procèdent donc de deux démarches distinctes et, pourrait-on dire, complémentaires : soit on s’intéresse à l’origine des vestiges, soit on s’intéresse à leur devenir. Ainsi, le texte du Code ne prend pas comme critère la façon dont ont été trouvés les vestiges, mais essentiellement leur utilité sociale : permettre de retracer le développement de l’histoire de l’humanité.

1.1.1.2. Le mobilier archéologique au sein des biens culturels

6Dans son ouvrage La Conservation en archéologie, Marie Berducou (1990b) ne donne pas de définition du mobilier archéologique. Elle le désigne par des appellations variées : « vestiges », « biens culturels », « trouvailles », « choses », « objets, au sens courant du terme – faudrait-il dire “artefacts” », « produit matériel de la fouille », et répond à la question en faisant un détour par la notion de bien culturel : « L’archéologie fournit ainsi un bon exemple des cheminements par lesquels un nombre croissant de documents très variés acquièrent un caractère culturel, ici en tant que sources d’informations sur l’histoire de l’homme et de son environnement. Ces documents sont-ils tous des biens culturels ? Poser le problème, c’est s’interroger moins sur leur nature que sur leur statut et le sort qu’on leur réserve. […] Sous cet éclairage, le mot “bien” parle autant que le mot “culturel”, et il nous parle surtout d’appropriation et d’héritage, cet héritage commun […] dont les expressions matérielles sont à recueillir autant qu’à transmettre, c’est-à-dire à conserver. C’est à peine schématiser que de dire que le bien culturel ne se trouve pleinement reconnu qu’au moment même où l’on se préoccupe de sa conservation » (Berducou 1990b : 4). L’auteur affirme ainsi que c’est précisément le souhait collectif de conserver et de transmettre des données matérielles, quelles qu’elles soient, qui en fait des objets patrimoniaux.

7Elle précise en outre que c’est à l’archéologue qu’il revient de décider quels les vestiges sont dignes d’être conservés : « Évidemment, cette sélection aussi concerne l’archéologue. D’abord parce que ces traces, objets et structures éventuellement conservables, c’est lui qui nous les livre et nous les désigne ; en ce sens, on pourrait dire qu’il les “invente” et nous venons de voir que, dans certaines limites, il les “choisit” : personne ne peut dire mieux que lui les raisons de les conserver » (Berducou 1990b : 18).

8La « Convention concernant les mesures à prendre pour interdire et empêcher l’importation, l’exportation et le transfert de propriété illicites des biens culturels », dite convention de l’Unesco de 1970, définit les biens culturels en procédant par énumération. Elle distingue spécifiquement des catégories liées à l’archéologie dans son article premier, mais la tâche de décider ce qui en fait partie est laissée à chaque pays signataire. Parmi les catégories mentionnées, on trouve : « (c) le produit des fouilles archéologiques (régulières et clandestines) et des découvertes archéologiques ; (d) les éléments provenant du démembrement de monuments artistiques ou historiques et des sites archéologiques ;(e) objets d’antiquité ayant plus de cent ans d’âge, tels que inscriptions, monnaies et sceaux gravés », ainsi que « (g) les biens d’intérêt artistique tels que tableaux, peintures, […] sculptures, […] manuscrits […] », qui peuvent comprendre des objets par ailleurs archéologiques.

9Le terme « collections » ne figure pas dans les textes à propos d’archéologie, de façon à ne pas induire de confusion avec les collections des musées dont le statut est spécifique. Néanmoins, l’usage de ce terme se répand de plus en plus pour désigner le produits des fouilles, et nous l’utiliserons dans cet ouvrage comme synonyme de « mobilier archéologique » dès lors qu’il a été collecté, étant entendu qu’aucune signification légale ne s’attache à cette dénomination.

1.1.2. Éléments de définition

10Si nous avons confronté, sans prétendre à l’exhaustivité, des définitions du mobilier archéologique, du patrimoine, des biens culturels archéologiques, etc., c’est pour cerner concrètement l’objet de nos soins et les différentes composantes de sa définition.

  • La finalité d’étude. « Retracer le développement de l’histoire de l’humanité », « instrument d’étude historique et scientifique » : très clairement, le mobilier archéologique est ainsi défini comme un document, en dehors de toute considération esthétique. Par ailleurs, aucune hiérarchie n’est exprimée dans la caractérisation des vestiges.

  • Le caractère patrimonial, c’est-à-dire la notion de transmission (de nos ancêtres à nous, mais aussi de nous à nos descendants) et de sauvegarde en vue de celle-ci. Le passage de nos ancêtres à nous est lié à la capacité de conservation des matériaux et à des circonstances factuelles, quelle que soit par ailleurs l’ancienneté. La transmission aux générations futures est de notre responsabilité collective et repose sur la prise de conscience par les archéologues de cette dimension patrimoniale, essentielle dans le rapport des sociétés avec les vestiges de leur passé.

  • La période d’abandon. Le mode de collecte est constitué principalement (mais pas exclusivement) de « fouilles et découvertes » d’un mobilier auparavant enfoui. Même si seule la convention de Malte le dit explicitement, cet élément est pourtant essentiel. En effet, c’est celui qui a le plus d’impact sur les problématiques de conservation posées par le mobilier archéologique, et le seul qui permette de distinguer deux objets de même époque et de même style, l’un retrouvé en fouilles, l’autre conservé dans un musée ou un lieu de culte, par exemple. Ces objets, pourtant identiques au moment de leur fabrication, ont été profondément transformés par leur « vie » ultérieure, et pas seulement en ce qui concerne leur état de conservation. Leur statut et leur sens ont également été modifiés, et la période d’abandon marque, le plus souvent, une coupure nette entre l’usage normal de l’objet et son usage « archéologique », scientifique, sans retour à l’usage primitif – généralement impossible du fait de l’altération, mais de toute façon rarement envisagé, même dans des cas favorables. Ainsi, les objets de culte exhumés au cours d’une fouille ne retrouvent pas leur usage religieux. De même, une fouille de nécropole n’est pas, heureusement pour la communauté archéologique, considérée comme une violation de sépulture passible des peines prévues à cet effet par le Code pénal. C’est la période d’abandon – à tous les sens du terme : enfouissement mais aussi désaffection et oubli par les vivants – qui rend cette intrusion socialement acceptable.

  • Le caractère mobilier, qui n’est pas toujours spécifié ni défini de façon satisfaisante. La question n’est pas tant de distinguer « meuble » et « immeuble » : les catégories citées, par exemple, à l’art. L. 622-1 du Code du patrimoine, « immeuble par destination » et « biens devenus meubles par suite de leur détachement d’immeubles » y suffiraient. La difficulté apparaît lorsqu’il s’agit de qualifier une structure archéologique détachée du terrain, ou un échantillon de sédiment (les « prélèvements », bien connus et peu appréciés des gestionnaires des collections). L’arrêté du 16 septembre 2004, qui distingue écofacts (« documentation ») et artefacts (« mobilier ») est seul à s’intéresser à la question, quoique par une distinction dont la pertinence n’est pas absolue. En effet, le squelette d’un animal sauvage, ou un pollen sont des écofacts au sens propre, ils apportent pourtant des informations sur l’environnement naturel de l’homme.

  • Le mode de reconnaissance de l’« intérêt » du mobilier, que cette reconnaissance soit le fait des législations nationales, de la communauté scientifique ou d’individus – chaque archéologue faisant un choix sur le terrain. Cette reconnaissance est indispensable pour déterminer l’appartenance d’un vestige au patrimoine archéologique. Pour autant, l’existence de règles précises en la matière n’est pas générale. Et lorsque ces règles existent, leurs critères sont en perpétuelle évolution. En effet, ils sont étroitement liés au statut des vestiges dans la communauté scientifique d’un pays ou d’une région, mais également à un moment précis de l’évolution de la discipline : un objet considéré comme banal peut ne pas être ramassé ; considéré comme rare ou inhabituel, il prend de la valeur et fait l’objet de tous les soins. Bien entendu, la considération dont jouissent les vestiges est aussi liée au contexte archéologique dans lequel ils ont été trouvés, à la connaissance de leur valeur informative potentielle et aux moyens de l’exploiter. Par exemple, avant que nous disposions des moyens d’analyse permettant de déterminer les espèces végétales à partir des pollens, ces vestiges étaient négligés. On écarte certainement aujourd’hui des éléments que nos successeurs nous reprocheront de ne pas avoir retenus. Par ailleurs, si la pratique est de nos jours acquise de conserver « après étude » les prélévements fauniques, d’autres types d’échantillon moins valorisés sont souvent éliminés après identification : de toute évidence, un pollen (pourtant plus petit et facile à stocker) ne jouit pas toujours du même statut qu’un vertébré supérieur… La question est donc celle de l’intérêt que porte une communauté scientifique, à tel moment de son histoire et de son développement, à la conservation de tels ou tels vestiges, en lien avec la conception que cette même communauté se fait de l’épuisement du potentiel informatif des restes : il ne s’agit pas là de différences de valeur « objectives », mais de choix. Enfin, le ramassage d’un vestige dépend de la capacité individuelle des acteurs de l’archéologie à l’identifier sur le terrain.

11Les différents critères qui président à la définition du mobilier archéologique ne sont pas tous, bien entendu, d’égale importance. De toutes les spécificités citées, le caractère enfoui de ces vestiges, leur reconnaissance et leur utilisation scientifique sont les paramètres essentiels des problématiques de conservation et de gestion propres au gestionnaire des collections.

1.2. En perpétuelle évolution…

12Les collections archéologiques présentent à première vue des similitudes avec d’autres collections d’objets mobiliers. Il est ainsi légitime de se demander pourquoi les différents manuels de gestion des collections existant pour les musées, les archives et les bibliothèques ne peuvent s’appliquer au domaine de l’archéologie. Les principes et méthodes employés ailleurs sont intéressants, gagnent à être connus et nourrissent nos pratiques, ils touchent cependant leurs limites dès lors qu’il s’agit de les appliquer à notre domaine. En effet, ils ont été conçus pour des objets possédant une valeur patrimoniale reconnue d’emblée et peu susceptible de modification, alors que la valeur et l’usage des collections archéologiques se caractérisent par une grande évolutivité, qui a des conséquences importantes aussi bien sur la gestion physique des objets que sur les aspects documentaires qui s’y rattachent.

1.2.1. Mode de collecte

13En pratique, tout élément matériel, quels que soient sa taille et son matériau constitutif, est susceptible de devenir « mobilier archéologique » pour peu qu’il ait été collecté par un archéologue et enregistré. Historiquement, on constate une variété croissante de matériaux récoltés et une tendance à un ramassage exhaustif. Jadis, on ne prélevait que des objets entiers ou « beaux », et on laissait sur place les tessons ou des objets moins appréciés, que de nos jours on recueille et étudie. S’il existe des consensus au sein de la communauté scientifique sur ce qui doit être gardé ou pas, ces habitudes sont sectorielles (par périodes chronologiques, notamment) et aucune règle ne vient normaliser ce qui doit être ou non prélevé sur un chantier de fouille. Le mode de constitution des collections est donc, de fait, une sélection opérée par le responsable de l’opération archéologique selon des critères scientifiques, à un moment donné de l’état général des connaissances et de sa propre recherche, en fonction des conditions matérielles de son intervention. Cependant, une fois que le fouilleur a procédé à ses choix de ramassage, l’ensemble du mobilier est réputé posséder une cohérence scientifique en tant qu’ensemble. On parle alors de « collection ». Les éléments qui la composent ne peuvent, sauf procédure particulière, être écartés (cf. infra § 3.4.). On peut aussi dire que le mobilier archéologique et la documentation qui s’y rapporte forment à leur tour un tout indissociable, même si la loi n’a pas encore traduit en termes juridiques le sentiment quasi unanime de la communauté scientifique sur ce point.

14La conséquence de ce mode de constitution des collections est que pour un dépôt archéologique, contrairement à un musée, il ne saurait être question de « politique d’acquisition » fondée sur une sélection raisonnée des objets. La question de l’accueil ou non du mobilier archéologique ne se pose pas objet par objet, mais par collection, par site ou par opération et comprend la documentation produite à cette occasion. C’est en fonction de cet ensemble que se fera la décision, la plupart du temps pour des raisons qui ne sont pas spécialement liées à l’intérêt esthétique ou scientifique de la collection, mais à d’autres considérations, telles la vocation territoriale de la structure, la tutelle et la propriété légale ou les possibilités matérielles d’accueil. Bien entendu, les musées dont la politique d’acquisition est d’accueillir le produit des fouilles sont confrontés à cette même problématique. Les dépôts de l’État, quant à eux, sont tenus d’accueillir ces collections dans leur totalité.

1.2.2. État de conservation

15Comme la plupart des biens culturels, sans doute, mais plus particulièrement concerné du fait de l’enfouissement, le mobilier archéologique est l’objet de « soustractions » successives, par rapport à ce qui aurait pu être retrouvé. Il est ce qui reste d’un ensemble plus important, dont une partie était faite de matériaux périssables qui ont disparu, dont une partie n’a pas encore été découverte ou repérée, ou demeure inaccessible, et dont une partie sera détruite pendant la fouille (Berducou 1990b : 16). Les objets retrouvés ne sont pas sauvés du seul fait de leur découverte : ils doivent affronter l’épreuve de l’exhumation, passant de leur milieu d’enfouissement à un milieu atmosphérique auquel ils devront s’acclimater. Cette évolution, nécessaire à la conservation et à l’étude, a des implications importantes, car ce passage qui, pour certains matériaux, se fait assez aisément, doit être accompagné de traitements spécifiques pour des vestiges plus fragiles. La façon dont l’objet traverse cette phase critique détermine pour une large part ses chances de survie : il doit donc être géré dès la découverte.

16Par la suite, le mobilier subit des transformations au cours de son traitement archéologique, tels le lavage et le remontage. Un tas de tessons devient un ensemble de pichets, de marmites ou de cruches, dont certaines unités seront collées. Les modes de stockage changent en fonction de l’état matériel des objets au fil de ces évolutions. Enfin, l’étude scientifique implique des manipulations par les archéologues eux-mêmes : on est donc, du fait du volume des collections et des nécessités de la recherche, obligés de prendre en compte l’intervention d’une multiplicité d’acteurs, n’ayant pas toujours des compétences spécifiques en conservation et qu’il faut former ou accompagner.

1.2.3. Émergence de l’intérêt scientifique

17Contrairement aux collections muséales, dont les objets ont le plus souvent été sélectionnés alors qu’ils étaient déjà identifiés et que leur valeur patrimoniale, esthétique et historique était, dans une large mesure, déjà estimée, l’intérêt scientifique des objets ramassés en fouilles ne se révèle pas nécessairement à l’étape de la collecte, et sera la plupart du temps progressivement réévalué au cours de l’étude. Pour une partie d’entre eux, la valeur scientifique est essentiellement liée à la position stratigraphique lors de la découverte. Environ deux tiers du volume recueilli s’apprécie sous forme de lot ou de série et n’a de signification que dans ce cadre, que l’on pourrait qualifier de « statistique », les vestiges ou fragments individuels n’ayant que peu d’intérêt isolément. Pour d’autres, à mesure que l’on identifie leur nature, leurs matériaux constitutifs, leur datation, que l’on atteste leur éventuelle rareté, la valeur scientifique propre augmente ou évolue. L’étude génère, à son tour, une documentation qui lui donne sens, associée désormais à l’objet.

1.2.4. Tutelles, statuts et intervenants

18Des différents biens culturels, le mobilier archéologique est peut-être celui qui change le plus souvent de tutelle et de statut (cf. infra, § 8.1.). Pendant les délais d’étude, son statut de propriété n’est pas toujours réglé, alors même que des décisions doivent être prises pour sa conservation ou pour la recherche. Ce contexte est particulièrement défavorable aux investissements de collectivités publiques ou de l’État en cette matière, car les traitements peuvent avoir pour effet d’augmenter la valeur vénale des objets. Or dans le cas où un propriétaire privé souhaite récupérer son bien par la suite, aucun dispositif légal ne l’oblige à restituer les sommes investies. Le caractère privé ou public du propriétaire définitif de l’objet modifie son statut. Si le propriétaire est public, l’objet bénéficie de la protection de la domanialité publique. Si de surcroît il entre dans les collections d’un musée de France, il sera encore soumis à une réglementation différente.

19Ce contexte mouvant, du fait de la multiplicité des acteurs, des délais de réponse pour les demandes d’autorisation et du temps nécessaire à l’attribution définitive de propriété, n’est pas favorable à la prise en compte précoce et cohérente de la préservation des objets.

1.3. Matériaux et risques

20Les matériaux archéologiques possèdent des caractéristiques propres liées à leur nature chimique et à leur mode de production ou de mise en œuvre. Celles-ci sont diversement modifiées au sein du milieu d’enfouissement en fonction de facteurs d’altération présents. On appelle par exemple couramment une catégorie de mobilier « métaux archéologiques », mais il est essentiel de prendre conscience que, très souvent, ce que l’on retrouve et que l’on qualifie de ce nom n’a pas – n’a plus – rien à voir, du point de vue des propriétés chimiques ou mécaniques, avec ce que l’on entend généralement par « métal ». Une description qui se piquerait d’exactitude évoquerait plutôt une « juxtaposition de différents oxydes métalliques ». Or, il ne peut y avoir de conservation adaptée si l’on ne prend pas en compte les transformations importantes subies par les matériaux au cours de leur enfouissement, et leur réelle nature chimique.

1.3.1. Grandes catégories de matériaux

21La distinction entre matériaux d’origine minérale et organique est essentielle pour la compréhension de l’état altéré, car les uns et les autres réagissent de façon très contrastée aux différents facteurs d’altération.

1.3.1.1. Spécificités des matériaux minéraux

22Les matériaux minéraux se sont constitués au cours d’épisodes de formation géologique. Certains subissent en plus des transformations physico-chimiques d’origine humaine. Ils ont la propriété d’être composés de molécules dont les atomes sont majoritairement liés par des liaisons ioniques fortes. On distingue deux catégories de matériaux mis en œuvre par l’homme : ceux travaillés à partir du matériau tel qu’il a été trouvé dans la nature (c’est le cas des roches), et ceux transformés chimiquement pour leur fabrication ou pour leur mise en œuvre (c’est le cas de la chaux, du plâtre, de la céramique, des métaux, du verre). Cette différence a son importance en matière de conservation, car les matériaux transformés sont parfois dans des états que l’on peut considérer comme « forcés » et sont de ce fait instables. Ils auront tendance à revenir à leur état initial, ce qui les rend plus vulnérables aux altérations électrochimiques et chimiques que les matériaux naturels qui ont servi à leur élaboration.

23Les matériaux minéraux sont sensibles aux facteurs d’altération physiques et chimiques, et généralement résistants à la lumière et aux attaques biologiques. Lorsqu’ils sont atteints par ces dernières, c’est essentiellement en tant que substrat (certains organismes ont besoin d’un support pour s’accrocher, et l’activité biologique peut altérer celui-ci), mais ils ne sont pas consommés en tant que nourriture, comme c’est le cas des matériaux organiques.

1.3.1.2. Spécificités des matériaux organiques

24Les matériaux organiques sont le produit de la croissance d’organismes vivants et possèdent de ce fait, la plupart du temps, des propriétés communes qu’il est essentiel de prendre en compte pour prévenir certaines altérations. Les plus importantes sont l’hygroscopicité, c’est-à-dire la capacité d’absorber l’humidité, et l’anisotropie, qui désigne le fait qu’une déformation ne se propage pas avec la même intensité dans les trois dimensions. En effet, la croissance des cellules d’un organisme vivant a un sens privilégié : fibres, couches successives, etc. Lors de leur altération, les matériaux vont avoir tendance à réagir en suivant ces axes : si l’absorption d’eau est uniforme, les changements dimensionnels qu’elle induit ne le sont pas et génèrent des tensions. Tous ceux qui ont dans leur cuisine une vieille planche à découper en bois, souvent lavée et séchée, ont remarqué que, si elle a été coupée dans le sens de croissance vertical de l’arbre, elle se fissure dans ce même sens et prend une courbure perpendiculaire à l’axe des fibres.

25Abritant beaucoup de vides au sein de leur structure, les matériaux organiques présentent généralement une porosité importante, qui les rend susceptibles de stocker de l’eau ou de l’air humide. Cette porosité est elle aussi inhomogène, ce qui suscite des cinétiques de séchage différentes, pouvant aller jusqu’à créer des décohésions au sein du matériau. Certains matériaux sont par ailleurs naturellement composés d’une part d’eau, dont l’évaporation sous l’effet d’une atmosphère trop sèche les dénature chimiquement.

26Les matériaux organiques sont d’une grande variété, car composés de chaînes carbonées dans des assemblages divers (La Baume 1990 : 222-245). Ils peuvent être distingués selon leur origine végétale ou animale. Les matériaux d’origine végétale sont constitués essentiellement de cellulose, facilement détruite par hydrolyse et par dégradation biologique pendant l’enfouissement, et de lignine, qui résiste davantage. Le mécanisme de l’hydrolyse fragmente les chaînes carbonées et y fixe des molécules d’eau : or plus les chaînes sont courtes, plus elles deviennent faciles à dégrader par les micro-organismes. Les matériaux d’origine animale sont constitués de protéines et, parfois, d’une fraction minérale importante, comme l’os et les coquillages, composés en grande partie de sels de calcium.

27Les éléments riches en fraction minérale étant les plus solides, ce sont eux que l’on retrouve le plus souvent [fig. 1]. Sauf exception, dans un milieu terrestre non gorgé d’eau, ce sont même les seuls éléments susceptibles d’être découverts. En effet, du fait de leur sensibilité aux attaques biologiques, la plupart des autres matériaux organiques ne sera préservée que dans des conditions particulières, dans des milieux privés d’oxygène, dits « anaérobies », la plupart du temps gorgés d’eau. Toutefois, même lorsque ces matériaux sont conservés, une partie de leurs composants est hydrolysée ou dénaturée, ce qui les rend particulièrement fragiles et plus sensibles aux altérations.

fig. 1

Écorceoir en os : on remarque à l’intérieur les vestiges de la zone spongieuse de l’os, beaucoup fissures dans le sens de la longueur de l’os, témoins de son anisotropie.

© G. Billard, SADY.

28Par extension, les matériaux issus de la chimie du carbone (tels que les plastiques, les résines, les solvants) relèvent eux aussi de la « chimie organique ». Ils ne partagent cependant pas nécessairement les caractéristiques des matériaux issus de la croissance d’organismes vivants, en particulier sous le rapport de l’anisotropie. Ils ne constituent d’ailleurs pas encore des objets archéologiques, mais ce n’est qu’une question de temps… Plaignons les gestionnaires de l’avenir qui devront veiller à leur conservation !

1.3.2. Facteurs d’altération et leurs effets

29Le mobilier archéologique est constitué de matériaux transformés qui ont été utilisés sur des durées très variables, tantôt très brèves, tantôt longues de dizaines d’années. Ils ont subi pendant ce temps une altération que l’on peut qualifier d’« atmosphérique », et ont parfois été l’objet de traitements de conservation, de réparation ou d’entretien : polissage des métaux, réparation de céramiques, rivetage, etc. Au bout d’un certain temps, leur vie utile s’est achevée, soit par abandon ou par perte, soit par enfouissement volontaire en tant que déchet ou dans le cadre d’un rite. La découverte du vestige au cours d’une fouille archéologique inaugure une nouvelle étape de son existence, caractérisée par l’abandon de sa fonction première et l’accession à un nouveau statut. Il devient objet de science, de patrimoine et de délectation : commence alors sa vie culturelle. C’est durant la période d’abandon, quelle que soit la durabilité supposée du matériau, que l’objet subit les transformations qui vont le plus profondément modifier ses propriétés – en fonction du milieu d’enfouissement, non du temps passé. Les facteurs d’altération s’exercent ensuite sur un matériau déjà dégradé, et parfois totalement modifié : ils peuvent co-agir au cours du temps, souvent au détriment du matériau, plus rarement en faveur de sa protection.

30Les effets des dégradations sont, jusqu’à un certain point, indépendants de leurs causes : une altération chimique produit, certes, des transformations moléculaires, mais aussi mécaniques du fait de la modification de la cohésion du matériau [fig. 2]. Certaines altérations n’apparaissent que lorsque plusieurs facteurs sont associés ; certains facteurs inhibent ou favorisent l’action des autres.

fig. 2

Perles de verre enfilées sur un fil de fer qui a rouillé. Le verre, bleu à l’origine, est irisé en surface et microfissuré du fait de son altération chimique et de mouvements mécaniques favorisés par la fragilité des couches d’altération : à gauche vue générale ; à droite détail des microfissurations sur une perle. Chaque perle mesure environ 8 mm de haut.

© S. Païn, SADY.

31Les facteurs d’altération sont les mêmes au cours des trois périodes de la vie des objets : phase utile, phase d’enfouissement ou d’abandon, phase culturelle. S’ils n’agissent pas toujours de la même façon en milieu atmosphérique ou en milieu enfoui, et s’ils ne se déploient pas sur les mêmes échelles de temps, ces différences sont cependant de degré plus que de nature.

1.3.2.1. Les facteurs physiques

Les vibrations et les chocs

32En fonction de l’élasticité du matériau et de sa cohésion, le mouvement induit par les vibrations est transmis ou absorbé. Ces vibrations peuvent être fatales aux objets fragiles, mais aussi participer à l’érosion, par frottement, d’éléments apparemment plus résistants.

33Les chocs, que l’on peut définir comme des vibrations fortes, ponctuelles, brutales et de faible durée, ont pour conséquence, le plus souvent, la fragmentation des objets. Une bonne partie des bris observés sur des objets archéologiques se sont produits avant l’enfouissement – et ont été la cause du rejet ou de la perte.

Le poids et l’écrasement

34L’écrasement de l’objet, sous son propre poids, sous le poids d’un autre objet ou bien sous le poids du sédiment accumulé au-dessus de lui, est un risque en milieu enfoui comme après la fouille. Un objet intact lors de son enfouissement peut se casser dans la terre, du fait de l’effondrement et du tassement des couches supérieures ou de la perturbation du terrain par des engins [fig. 3-4]. La plupart des bris intervenus durant le séjour dans le sol sont des ruptures mécaniques provoquées par un écrasement ou par l’activité d’animaux fouisseurs sur des matériaux déjà dégradés [fig. 5].

fig. 3

Un crâne de bovidé ayant subi un écrasement par tassement des terres au cours de l’enfouissement, ce qui a provoqué sa fissuration.

© Y. Barat, SADY.

fig. 4

Gobelet mérovingien complet mais brisé en cent huit morceaux. La fragmentation est due au passage d’engins avant la fouille.

© P. Laforest, SADY.

fig. 5

Tessons néolithiques prélevés en motte après nettoyage de l’extérieur : on aperçoit une grande fissure qui fragilise l’objet.

© S. Païn, SADY.

35S’agissant d’éléments d’architecture, on peut également assister à des déformations de mosaïques ou d’enduits peints causées par le mouvement des murs ou des terres qui les supportent. En contexte funéraire, où la dégradation des éléments organiques crée des vides provoquant l’effondrement des terres qui les surplombent, on observe des déplacements d’objets ou de fragments.

36Les matériaux déformables peuvent être affectés par des enfoncements : les objets métalliques en tôles fines sont particulièrement sensibles à ce type de dégradation.

L’abrasion et ses effets

37L’usure et l’éraflement des surfaces – dus à la manipulation, à l’apposition de matériaux ou outils trop durs, ou bien dus à un frottement –, sont des risques qui apparaissent en milieu atmosphérique [fig. 6]. Il faut y ajouter l’action de la poussière. Celle-ci est composée de particules en suspension dans l’air qui se déposent sur les surfaces. Ces particules peuvent être minérales (ciment, plâtre, argile, charbon, etc.) ou organiques (pollens, spores de moisissures, bactéries, œufs d’insectes, etc.). La présence de poussière sur les objets a des conséquences d’ordre mécanique (abrasion) et visuel (elle s’incruste dans les surfaces et change leur aspect). Comme la poussière constitue un aliment et/ ou un support pour insectes et micro-organismes, elle favorise en outre l’activité biologique.

fig. 6

Chapiteau en pierre trouvé en fouille. Les reliefs sont usés mais dans les creux des restes de polychromie sont parfois conservés.

© P. Laforest, SADY.

1.3.2.2. Les facteurs climatiques

La température et l’humidité relative

38Dans les régions tempérées, la plupart des matériaux sont largement insensibles aux seules variations de température. Toutefois, des dégradations peuvent être observées dans certaines circonstances, en raison de la dilatation thermique, ou bien lorsque les variations de température favorisent l’action d’autres facteurs d’altération. Chaque matériau possède son propre coefficient de dilatation thermique. Son état de fragilité ne permet pas toujours d’accompagner une variation dimensionnelle rapide, en particulier lorsqu’il est associé à d’autres couches de matériaux de nature et de morphologie différente. D’autre part, une température élevée augmente la vitesse des réactions chimiques et favorise la croissance de micro-organismes. Au-delà de 30-35 °C, certaines résines utilisées en conservation-restauration deviennent poisseuses ou perdent leur rigidité, ce qui peut provoquer l’effondrement d’objets recollés.

39S’il ne semble pas utile de définir la température, il convient en revanche de consacrer quelques lignes à l’humidité. Précisons qu’il faut distinguer l’humidité, c’est-à-dire la vapeur d’eau contenue dans l’air, de l’eau liquide, qui peut être aussi un facteur d’altération, mais dont les mécanismes d’action et les conséquences sont différents. L’humidité relative (hr) est un paramètre essentiel. En effet, l’humidité absolue (masse de vapeur d’eau contenue dans un volume d’air donné) n’est pas une valeur qui, en elle-même, permet de guider notre action sur la conservation du mobilier. La valeur pertinente, qui doit retenir l’attention et qu’il faudra mesurer, est donc l’humidité relative, exprimée en pourcentage, qui correspond au rapport entre l’humidité absolue et celle que le même volume d’air pourrait contenir au maximum avant saturation (Guillemard 1990 : 370), soit le « rapport entre la quantité de vapeur d’eau contenue dans un volume d’air à une température donnée et la quantité maximale de vapeur d’eau que peut contenir ce même volume d’air à la même température » (c2rmf s. d.) :

hr = Humidité absolue x 100 / Valeur de saturation

40Dans un volume clos, la température et l’humidité relative sont des valeurs interdépendantes : la première influence la seconde. Lorsque la température baisse, l’humidité relative augmente, et vice versa, l’air froid ne pouvant dissoudre autant de vapeur d’eau que l’air chaud. On peut utiliser le diagramme de l’air humide pour calculer, en fonction de l’humidité absolue et de la température, les valeurs d’humidité relative [fig. 7] (c2rmf s. d.). Si la température en elle-même a peu de conséquences directes, les effets de la température sur l’humidité relative entraînent donc séchage ou humidification. Aussi est-ce bien une hr inadaptée qui sera responsable de la plupart des dégradations dues au climat. Les échanges entre objet et environnement tendant à l’équilibre, lorsque la température augmente, l’humidité contenue dans l’objet passe dans l’air ambiant, au détriment de l’objet s’il est hygroscopique ; lorsque la température descend, l’humidité de l’air pénètre dans l’objet, voire condense à sa surface. Les changements de température ne sont cependant pas le seul facteur de variation de l’humidité relative : l’humidité peut varier indépendamment de la température dans un volume non clos, à l’air libre ou en cas d’inondation.

fig. 7

Diagramme de l’air humide. Les lignes verticales indiquent la température, les horizontales l’humidité absolue. Les courbes représentent l’humidité relative (HR). Ainsi, pour une même humidité absolue (5 g, par exemple), HR est d’environ 60 % à 12 °C, de 50 % à 15 °C, de 30 % à 22,5 °C et de 20 % à 29 °C.

© A. Dagand (d’après C2RMF s. d. : 2).

Les effets de l’humidité relative sur les matériaux

41Les matériaux organiques, comme on l’a vu précédemment, se caractérisent essentiellement par leur hygroscopicité. Lorsque l’humidité augmente, l’excès est absorbé par les matériaux ; lorsqu’elle baisse, l’humidité propre aux matériaux est relâchée dans l’atmosphère. Ce phénomène entraîne des effets mécaniques : les matériaux tantôt gonflent ou se détendent en présence d’humidité, tantôt se rétractent en phase sèche. Ils seront donc particulièrement sensibles aux variations d’hr, aussi bien en amplitude que selon la vitesse du changement. Ces matériaux ont une certaine élasticité qui leur permet d’absorber des variations très progressives. Lorsque la modification est trop rapide pour que le matériau puisse accompagner le changement dimensionnel, il se déforme, se fissure ou se brise. L’alternance humidité / sécheresse peut être fatale aux matériaux hygroscopiques chez lesquels elle engendre tour à tour augmentation de volume et fissurations.

42Pour les matériaux minéraux, le degré d’altération chimique détermine la sensibilité aux effets physiques de l’humidité. Suite à leur transformation chimique, ces matériaux peuvent présenter des fissurations, des écaillages, des décohésions, mais aussi des déformations, dus à des différences d’hygroscopicité entre les couches altérées et le matériau sain préservé [fig. 2]. C’est ainsi que le verre non altéré supporte des conditions moyennes (40-60 % hr) sans trop de difficultés, tandis qu’un verre très dégradé, constitué de feuillets de silice hygroscopique peu cohérents, est beaucoup plus sensible aux variations – et d’autant plus que celles-ci sont brutales. En phase d’acclimatation, il arrive au verre altéré, tout comme aux céramiques peu cuites, de se dégrader de façon spectaculaire lors du séchage : la corrosion du verre se détache sous forme de feuillets irisés, les céramiques se fissurent ou partent en poudre [fig. 8]. La perte de cohésion est due au fait que l’eau liquide contenue dans le matériau a établi des liaisons chimiques avec le substrat, qui disparaissent lors du séchage.

fig. 8

Fissuration de surface d’un tesson néolithique.

© S. Païn, SADY.

43Les métaux sont sujets à des phénomènes de corrosion peuvant démarrer dès que l’humidité relative dépasse 40 % : il s’agit d’altérations chimiques que l’on détaillera plus loin (cf.infra § 1.3.2.3.). Les évolutions d’humidité relative peuvent aussi affecter la cohésion des couches de corrosion lorsque celles-ci sont hygroscopiques.

44Les autres matériaux, s’ils ne sont pas très altérés, ne sont pas spécialement affectés par les changements climatiques, à moins que ceux-ci soient brutaux : leur sensibilité croît en fonction de leur hygroscopicité et de leur porosité.

L’eau dans tous ses états

45L’eau présente dans l’air ou dans le milieu peut jouer plusieurs rôles dans l’altération des matériaux, selon différents mécanismes associés aux conditions environnementales.

  • Le gel : l’eau contenue dans les vides des matériaux poreux se transforme en glace et occupe de ce fait plus de volume qu’auparavant. Cela provoque des ruptures au sein du matériau, car la solidification de la glace exerce une pression importante. Ce problème se rencontre rencontre sur le terrain ou lorsqu’un dépôt lapidaire est situé, faute de place, en extérieur. L’alternance des cycles gel / dégel est particulièrement destructrice.

  • La condensation : l’humidité de l’air, au contact d’une surface froide, se condense en formant des gouttelettes d’eau (rosée). Ce phénomène, qui découle d’une augmentation locale brutale de l’humidité relative, dépend de la différence de température entre deux espaces et donc, dans une certaine mesure, de la soudaineté du passage d’une atmosphère à une autre [fig. 9]. L’eau liquide peut dissoudre des éléments constitutifs, faire gonfler certains matériaux et favoriser l’installation de micro-organismes et la corrosion des métaux.

  • Le séchage : les échanges d’humidité entre le matériau et son environnement sont largement dominés par l’exposition effective des surfaces. Un objet humide très épais sèche d’abord en surface, l’humidité au cœur du matériau étant beaucoup plus lente à s’évacuer. Ce phénomène peut avoir des conséquences particulièrement graves sur les matériaux organiques, mais peut apparaître aussi sur des matériaux minéraux tels que les stucs, le plâtre ou des céramiques mal cuites.

  • L’eau liquide véhicule des espèces chimiques dans les porosités des matériaux. Les espèces transportées, lorsqu’elles arrivent à saturation ou que les conditions se modifient, peuvent précipiter sur le matériau ou sur des objets ou sédiments adjacents. Lorsqu’ils précipitent sur des matériaux organiques, en particulier des textiles, on dit de ceux-ci qu’ils sont « minéralisés ». Dans ce cas, ce qui agit défavorablement sur le métal, en favorisant sa corrosion, constitue un facteur de conservation pour les textiles qui, s’ils n’étaient pas minéralisés, auraient sans doute disparu [fig. 10-11].

fig. 9

Vue rapprochée du phénomène de condensation : l’humidité de l’air contenu dans le sachet condense sous la forme de gouttelettes, du fait d’une saturation en vapeur d’eau. Celle-ci est due soit à une baisse de la température, soit au départ de l’humidité des matériaux vers l’air du sachet.

© S. Païn, SADY.

fig. 10

Fragment de tissu minéralisé par infiltration d’oxydes de fer, trouvé sur une plaque-boucle mérovingienne en fer incrustée de grenats.

© P. Laforest, SADY.

fig. 11

Fragment textile provenant des vestiges d’un linceul.

© S. Païn, SADY.

Les sels solubles

46La présence de sels solubles, véhiculés par l’eau ayant imprégné les vestiges, peut se révéler catastrophique. Le séchage, en effet, permet aux sels de cristalliser dans les porosités, parfois trop petites pour contenir les cristaux en formation. Le processus provoque l’apparition d’efflorescences, accompagnées de destruction de matière sous l’effet de la poussée mécanique. Les cycles humidification / séchage (dissolution / cristallisation) sont particulièrement dommageables [fig. 12-13].

fig. 12

Cristallisation de sels sur un tesson, sous la forme d’aiguilles blanches plus ou moins longues.

© P. Laforest, SADY.

fig. 13

Sels solubles dans un matériau poreux : en haut à gauche une goutte d’eau contenant des sels remplit un pore ; en haut à droite la cristallisation du sel induit une poussée sur les parois du pore ; en bas à gauche le cristal est formé, on assiste à la rupture de la paroi interne du pore ; en bas à droite on peut mesurer les dommages subis, même une fois les sels éliminés.

© S. Païn, SADY.

47Les sels solubles peuvent aussi affecter des matériaux poreux en contexte architectural (par infiltration à partir du sol, notamment), comme on peut le constater dans les monuments en élévation. Ils imprègnent fortement les matériaux dans des contextes archéologiques liés à la production du sel.

1.3.2.3. Les facteurs chimiques et électrochimiques

Les agents de l’altération chimique

48L’acidité du milieu est un facteur essentiel. Elle est mesurée par un indice nommé pH, dont les valeurs extrêmes sont 1 et 14, le plus bas étant le plus acide. La neutralité correspond à un pH égal à 7. De façon générale, les milieux acides sont dommageables aux métaux, au verre, aux ossements et aux éléments calcaires. Les milieux basiques, que l’on appelle aussi alcalins, ne conviennent pas aux matériaux organiques d’origine animale (protéines) et aux matériaux siliceux.

49Les espèces chimiques responsables de l’altération se trouvent dans les sols sous forme de sels où elles sont véhiculées par l’eau : celle-ci dissout certains composants des matériaux et les entraîne en surface ou sur d’autres matériaux. Le milieu atmosphérique est généralement acide, du fait de la présence de CO2, de SO2 et autres composés qui, en présence d’humidité, forment de l’acide carbonique, sulfurique et autres. L’altération chimique en milieu atmosphérique est due principalement à ce facteur, et s’exerce préférentiellement sur les matériaux sensibles aux acides (c2rmf 2006).

50La présence de ces espèces chimiques peut aussi avoir pour cause l’activité biologique : certains micro-organismes dégagent, au cours de leur métabolisme, des produits acides sur des matériaux se trouvant à proximité. C’est généralement le cas lors d’inhumations, où la dégradation biologique du corps du défunt affecte le mobilier funéraire, en particulier s’il est en étroit contact avec celui-ci.

Les effets et les mécanismes de l’altération chimique

51Les principaux effets de l’altération chimique sont la transformation des matériaux et la disparition de certains composants. Tous deux ont des conséquences sur la tenue mécanique : dureté, résistance, porosité. L’éventuelle augmentation de volume qui accompagne la transformation chimique peut également générer des déformations, désolidarisations ou écaillages [fig. 14-16]. La précipitation de sels insolubles conduit à la formation de dépôts, tels que : concrétions calcaires ou d’oxydes métalliques, souvent issus de la dégradation chimique de matériaux situés à proximité [fig. 17-19].

fig. 14

Fissuration de surface d’un tesson néolithique.

© S. Païn, SADY.

fig. 15

Fragment d’enduit peint gallo-romain : en haut à gauche, la couche picturale se décolle légèrement du mortier, par ailleurs affecté par des fissures qui menacent sa cohésion.

© S. Païn, SADY.

fig. 16

Détail d’un clou en fer fissuré à cœur. La corrosion a pour effet l’apparition d’efflorescences qui, en prenant du volume, exercent une action mécanique pouvant conduire à la perte de fragments.

© P. Laforest, SADY.

fig. 17

Détail des concrétions sur une peinture murale avant nettoyage (chaque unité de la règle mesure 1 mm).

© S. Païn, SADY.

fig. 18

Concrétions calcaires sur une tuile estampillée.

© D.Gillot, SADY.

fig. 19

Clou en fer collé à un tesson par la corrosion.

© S. Gauduchon, SADY.

52Sur les pierres, on observe un accroissement de la porosité, la perte ou l’usure des reliefs, la pulvérulence de la surface. Certains matériaux peuvent même se dissoudre partiellement (plâtre, albâtre). En milieu atmosphérique, les pierres se couvrent de dépôts, en particulier les fameuses « croûtes noires » qui posent tant de problèmes aux professionnels de la conservation de monuments en milieu urbain. Les mortiers, enduits et matériaux calcaires sont affectés par des conditions acides, qui favorisent la dissolution de surface, mais aussi, à mesure que la porosité augmente, la décohésion en profondeur.

53L’altération chimique du verre par l’eau acide appauvrit le réseau siliceux en éléments modificateurs tels que soude, potasse ou calcium. Ceux-ci sont extraits par l’eau, puis précipitent au sein des feuillets d’altération ou en surface, par combinaison avec d’autres espèces présentes dans le milieu. En milieu d’enfouissement, une attaque alcaline peut aussi affaiblir le squelette siliceux : des feuillets d’altération se forment. Les sels issus de ces transformations sont à leur tour susceptibles de dissolution ou d’attaque chimique. Cette dégradation conduit le plus souvent à une perte de transparence, allant d’un aspect légèrement nuagé à l’opacité totale [fig. 20]. Sur de courtes périodes, en milieu atmosphérique, le phénomène est peu perceptible, mais sur le long terme, on observe une opacification superficielle et des dépôts (vitraux). Les verres archéologiques voient leur porosité croître et deviennent plus ou moins friables [fig. 21]. Certains fragments acquièrent une consistance comparable à celle d’un morceau de sucre et se pulvérisent à la moindre pression, d’autres se recouvrent de feuillets d’aspect irisé qui vont jusqu’à se détacher, notamment lors d’un séchage [fig. 22].

fig. 20

Fragments de verre plat provenant d’un vitrail médiéval :
1 : les couches d’altération se sont détachées, laissant à nu le verre sain incolore ;
2 : irisations sur un verre bleu moins altéré ;
3 : verre rouge doublé de verre incolore dont la couche d’altération de surface s’est partiellement détachée.

© P. Laforest, SADY.

fig. 21

Verre à vitre médiéval altéré vu en coupe sur une cassure fraîche. De haut en bas : concrétions sur la surface ; limite de la surface du verre altéré ; couche d’altération ; verre sain ; couche d’altération ; limite inférieure et concrétions. On remarque les fissures apparues entre les couches d’altération et le verre sain, qui fragilisent fortement l’objet.

© N. Richard, SADY.

fig. 22

Macrophotographie d’un verre médiéval altéré : on remarque l’altération par feuillets se formant autour des bulles d’air.

© N. Richard, SADY.

54Certains verres sont instables du fait d’une composition particulièrement déséquilibrée au moment de la fabrication. C’est généralement le cas des verreries du xviie s. pour lesquelles les artisans cherchaient à se rapprocher de la composition du cristal. L’excès d’éléments alcalins solubilisés par l’eau induit une attaque alcaline sur un réseau vitreux fragilisé : un réseau de microfissures se crée, invisible lorsque le verre est hydraté, perceptible dès qu’une déshydratation se produit. Ce phénomène est appelé « crizzling ». (Bailly 1990 : 137).

55Les matériaux organiques subissent des oxydations qui donnent lieu à des modifications de composition chimique. Certains sels métalliques et la lumière agissent comme des catalyseurs d’altération, c’est-à-dire qu’ils accélèrent le processus par leur seule présence, en particulier les réactions d’oxydation sur les matériaux organiques.

56Sur les matériaux organiques d’origine végétale qui n’auraient pas été dégradés par l’activité biologique, l’attaque acide dégrade en premier lieu la cellulose. Une fois celle-ci disparue, ne reste que la lignine, plus résistante aux acides. C’est ainsi que ces matériaux, d’abord sensibles aux acides, deviennent, du fait de leur dégradation, plus sensibles aux bases. L’os et les coquillages sont particulièrement sensibles aux acides, du fait de leur composition riche en carbonate de calcium.

57L’altération chimique peut enfin également provenir, au cours de la vie culturelle des objets, du contact direct ou de la présence de matériaux nocifs dans leur environnement. C’est pour cette raison que l’on veillera au choix des matériaux de conditionnement en contact immédiat avec l’objet et dédiés au stockage à moyen ou à long terme. Il convient de sélectionner des matériaux qui ne risquent pas de dégrader les objets archéologiques, qui soient le plus stables possibles, qui ne dégagent pas des substances nocives et dont le vieillissement ne soit pas source d’altération pour l’objet (Tétreault 1992 ; Illes 2004 : 16-21, 99-103). On sait par exemple que les matériaux organiques tels que papier et carton s’acidifient en vieillissant et deviennent cassants avec le temps, outre leur hygroscopicité et leur sensibilité aux attaques biologiques : on les déconseille pour un usage prolongé.

L’altération électrochimique

De la corrosion de surface à la disparition du métal

58Les métaux, conducteurs de l’électricité, sont le siège de phénomènes d’oxydo-réduction en présence d’oxygène et d’humidité. Selon leur « noblesse » et l’agressivité du milieu, ainsi que selon la possibilité ou non de lessivage des produits formés, une corrosion plus ou moins prononcée se manifeste. L’association de plusieurs métaux différents donne lieu à la « corrosion galvanique », dont le mécanisme est celui d’une pile, et qui a pour conséquence la protection du métal le plus noble au détriment du moins noble.

59Pendant leur phase d’usage, certains objets subissent des traitements de polissage (l’argenterie, notamment) destinés à restaurer leur éclat métallique, mais une nouvelle couche altérée se forme aussitôt. Par la suite, sur certains métaux, on assiste à la formation de couches de produits de corrosion régulières, homogènes et protectrices du métal sous-jacent [fig. 23-24] ; d’autres se couvrent de produits poreux sans effet protecteur. Les couches d’altération, de couleur différente de celle du métal et fort caractéristique, permettent de reconnaître les grandes familles de métaux : la méthode n’est pas sûre à 100 %, mais reste valable pour la plupart des objets. Les alliages de cuivre se distinguent par des produits de corrosion verts ou parfois rouge violacé [fig. 25], les ferreux par des bruns orangés (« rouille »), les métaux blancs (plomb, étain, argent) par des produits blancs, gris ou noirs. Cependant, certains objets en argent fortement allié de cuivre peuvent présenter en surface des produits verts, issus d’une corrosion préférentielle du cuivre, tandis que certains objets couverts de taches de rouille ne sont pas forcément en fer, mais ont été en contact avec ce matériau, dont les produits de corrosion en solution peuvent se répandre largement autour de l’objet au cours de la dégradation.

fig. 23

Objet en alliage cuivreux présentant une corrosion uniforme d’aspect satiné, perturbée par de petites piqûres visibles sur l’image (petits points clairs sur les décors en forme de pétales).

© P. Laforest, SADY.

fig. 24

Monnaie gauloise en alliage cuivreux couverte d’une couche de corrosion protectrice.

© P. Laforest, SADY.

fig. 25

Objet en alliage cuivreux comportant plusieurs couches de corrosion superposées : en bas à gauche une couche externe (en réalité de couleur verte) ; en haut à droite cette strate est fissurée et se détache, laissant apparaître la couche sous-jacente (rouge et orange).

© P. Laforest, SADY.

60Dans le milieu d’enfouissement, l’altération est généralement prononcée et se manifeste par la transformation du métal en produits de corrosion, pouvant aller jusqu’à la disparition totale du noyau métallique [fig. 26-27]. Cette altération, si elle modifie la nature chimique de l’objet, n’implique pas pour autant la disparition des renseignements archéologiques portés par celui-ci : les produits de corrosion gardent l’empreinte de ce qu’il est convenu d’appeler la « surface originelle » (Bertholon 2000), pourvoyeuse d’informations technologiques et typologiques de grand intérêt. Cependant, comme on l’a vu plus haut, l’objet ainsi altéré devient beaucoup plus fragile, car la cohésion des couches de corrosion n’égale pas celle du matériau à l’état métallique. En revanche, les objets dont la corrosion a détruit le noyau métallique ne sont plus sensibles à l’altération électrochimique.

fig. 26

Corrosion sur une plaque d’alliage cuivreux : une plage de corrosion uniforme, lisse, a protégé probablement l’objet d’une dégradation plus importante, mais elle est perturbée par une corrosion par piqûres (excroissances visibles surtout sur les bords). Sur la fissure (encadré), on remarque des efflorescences poudreuses, vert clair dans la réalité, témoins d’une corrosion par les chlorures.

© P. Laforest, SADY.

fig. 27

Lame en fer minéralisée brisée en deux, et coupes schématiques de la corrosion. Gris foncé les produits de corrosion externes (rouges à bruns dans la réalité) agglomérés avec des éléments du sédiment. L’interface entre cette couche et la suivante est la « surface originelle », qui fossilise les marques de façonnage ou les décors lorsqu’ils existent. Noir les produits de corrosion internes, relativement cohérents, qui supportent cette surface ; gris clair produits de corrosion poudreux (orange dans la réalité) ; blanc les vides. Le noyau métallique a ici été totalement transformé en produits de corrosion. S’il avait été préservé, il aurait occupé les zones gris clair et blanche.

© dessin S. Païn / cliché P. Laforest, SADY

Le danger des réactions cycliques

61Certaines réactions chimiques sont particulièrement nocives : il s’agit des corrosions que l’on appelle « cycliques » ou « actives », parfois, « réactivées ». Leur mécanisme est le suivant : en présence de certaines espèces chimiques, qui ont pénétré dans l’objet au cours de l’enfouissement, une corrosion a lieu. Elle a pour particularité de transformer le métal en produits de corrosion instables, qui se transforment à leur tour en oxydes en libérant les espèces chimiques responsables de la corrosion de départ (Bertholon, Relier 1990 : 179-181). Il suffit qu’il y ait de l’humidité et de l’oxygène au contact du noyau métallique encore conservé pour que ces réactions démarrent. Elles se manifestent par des signes assez caractéristiques, et spécifiques pour chaque métal. Les alliages cuivreux et ferreux subissent ainsi une corrosion cyclique par les chlorures. Visuellement, on détecte ces réactions aux gouttelettes ou efflorescences poudreuses – déliquescentes lorsqu’elles viennent de se former –, oranges pour le fer et vert très clair pour les alliages cuivreux (Logan, Selwyn 2013) [fig. 28-29]. Pour le plomb, il s’agit de carbonates formant des efflorescences blanches poudreuses.

fig. 28

Effets de la corrosion cyclique due aux chlorures sur une monnaie en cuivre. Les efflorescences poudreuses ont une couleur vert clair caractéristique.

© G. Billard, SADY.

fig. 29

Écaillage caractéristique de la corrosion du fer : on voit à gauche l’écaille détachée et son négatif sur l’objet à droite. Les efflorescences, visibles sur l’écaille (en réalité orange), l’ont soulevée au point de la désolidariser complètement.

© P. Laforest, SADY.

62Une fois réactivées, ces réactions ne s’arrêtent qu’une fois le métal disparu, ou bien en l’absence d’oxygène ou d’humidité. Dans le milieu d’enfouissement, la constitution de couches de corrosion épaisses et compactes peut momentanément ralentir ce phénomène, susceptible de repartir lorsque les conditions auront changé. Pour la même raison, un objet métallique dont on a éliminé la gangue de corrosion sans traitement de stabilisation spécifique est plus enclin à un redémarrage de la corrosion cyclique qu’un objet non nettoyé.

1.3.2.4. Les facteurs photochimiques

63L’action de la lumière s’exerce par un apport d’énergie et une catalyse des réactions d’oxydation sur les matériaux organiques et, le cas échéant, sur les matériaux d’apport tels que les adhésifs, consolidants et vernis utilisés en conservation-restauration. La lumière favorise fortement la croissance de micro-organismes, en particulier sur des matériaux organiques très humides ou gorgés d’eau, mais pas seulement : tous les matériaux organiques sont concernés.

64L’effet direct de la lumière est essentiellement la dégradation chromatique ou chimique de ces matériaux, y compris certains pigments organiques et les liants utilisés dans des peintures murales autres que la fresque. Il se traduit par des changements de couleur, la plupart du temps dans le sens d’un pâlissement ou d’un affadissement, plus rarement d’un assombrissement. Ce changement se produit de façon extrêmement lente. Des expositions courtes n’auront pas d’effet visible, mais les effets sont cumulatifs : de nombreuses expositions brèves équivalent à une exposition continue de même durée totale.

65Il n’y a pas beaucoup d’effets avérés de la lumière sur les matériaux minéraux, sauf cas très particuliers. L’un d’entre eux mérite d’être cité : c’est le phénomène de « solarisation » des verreries décolorées avec du bioxyde de manganèse, de l’arsenic ou du sélenium. Sur des verres « crizzlés », la lumière catalyse la réaction inverse à la décoloration : les objets prennent respectivement une teinte rose, jaune ou jaune ambré (Bailly 1990 : 139). Ce phénomène, très rare, a néanmoins été reconnu sur des matériaux archéologiques.

1.3.2.5. Les facteurs biologiques

66Les matériaux organiques sont les plus sensibles à la présence de bactéries, champignons ou insectes, qui se nourrissent directement des chaînes carbonées dont ils sont composés. Un début d’attaque biologique favorise généralement la poursuite de celle-ci, l’affaiblissement des structures rendant les matériaux assimilables par une plus grande variété d’organismes vivants. Cela explique que seules des conditions très particulières, telles que l’absence totale d’oxygène, notamment dans des milieux gorgés d’eau, permettent de retrouver ces matériaux en fouille. Dans les contextes classiques des fouilles terrestres, ils ne se conservent pas. Un autre cas particulier est la conservation de vestiges organiques au contact de sels métalliques, soit que ceux-ci, en pénétrant dans le matériau organique, et en précipitant dessus, aient pu en préserver la forme [fig. 10] ; soit que, par les propriétés biocides des sels de cuivre, ils aient empêché l’altération biologique de prospérer.

67Sur les matériaux organiques conservés, les effets de l’altération biologique sont la disparition du matériau en surface du fait des moisissures, ou à cœur par des galeries d’insectes, trous de mites, action des rongeurs…, qui ont pour conséquences l’affaiblissement structurel et la perte de matière. En ce qui concerne l’os et les coquillages, la fraction minérale calcaire, insensible, est prépondérante. L’altération de la fraction organique a toutefois des conséquences sur la cohésion du matériau.

68Les matériaux inorganiques poreux sont moins l’aliment d’organismes vivants que leur substrat, en particulier s’ils sont assez rugueux pour que mousses et lichens s’y accrochent. Ils peuvent néanmoins être altérés par des produits colorés, acides ou basiques, issus du métabolisme de ces organismes vivants, ainsi que par l’arrachement de particules. L’altération par des lichens induit ainsi un accroissement de la rugosité, voire une perte de la surface des matériaux colonisés, conduisant éventuellement à la disparition de décors.

69Les végétaux sont également susceptibles de constituer des facteurs d’altération, par l’infiltration de radicelles au sein de matériaux poreux, favorisant ainsi un apport continu d’humidité et produisant des effets mécaniques sur les parois au cours de leur croissance ultérieure [fig. 30-31]. Dans un contexte architectural, l’action de la croissance de végétaux peut conduire à des fissurations ou à des déplacements d’éléments sur des mosaïques et des enduits peints. Il est également possible que certains matériaux fournissent aux végétaux des sels minéraux utiles.

fig. 30

Placage en os présentant des altérations dues à la croissance de radicelles dont on retrouve l’empreinte sur la surface.

© P. Laforest, SADY.

fig. 31

Dé à jouer médiéval affecté par la croissance de radicelles (en bas).

© G. Billard, SADY.

1.3.3. Interactions et évolution des altérations

1.3.3.1. Le développement des altérations

70Les différents facteurs d’altération co-agissent ou se succèdent ; parfois de façon progressive, parfois immédiatement, parfois à des emplacements particuliers. Pour ce qui est des altérations mécaniques telles le bris, on remarque qu’elles n’apparaissent généralement pas à n’importe quel emplacement sur l’objet, mais sont localisées préférentiellement dans une hétérogénéité ou dans une faiblesse du matériau. Celle-ci peut provenir de la mise en œuvre – c’est le cas d’une céramique modelée qui casse le long d’une jointure entre deux colombins, ou de la rupture entre deux couches de mortier d’un enduit peint –, ou bien avoir une cause naturelle – c’est le cas du litage d’une pierre ou de la présence d’un dégraissant de grande taille dans un tesson [fig. 32]. Enfin, les endroits de faible épaisseur et les pointes d’objets fins sont particulièrement fragiles.

fig. 32

Détail d’un dégraissant de grande taille pouvant menacer la cohésion d’un tesson néolithique (taille réelle : environ 6 mm).

© S. Païn, SADY.

71La plupart des altérations chimiques subies par les objets se développent à partir de la surface – interface avec le milieu – vers l’intérieur de la matière. Il faut ici comprendre le terme « surface » au sens le plus large : s’agissant par exemple d’un objet poreux, la surface exposée n’est pas seulement la surface apparente, mais la surface interne de chaque porosité qui est en contact avec l’environnement extérieur [fig. 22]. Lorsque les porosités communiquent entre elles, la surface exposée peut aller jusqu’au cœur du matériau. Lorsqu’un phénomène de dissolution de certains constituants (aussi appelé « lessivage ») a lieu pendant séjour dans le sol, il affecte d’abord les éléments solubles en contact direct avec le milieu, en premier lieu ceux présents à la surface, au sens restreint du terme, et ceux présents à la surface des grands pores et des fissures, puis, si la circulation de l’eau est facile au sein du matériau, à la surface de tous les pores, de toutes les fissures et des canaux internes, notamment dans la partie spongieuse des ossements. L’oxydation des métaux se développe d’abord en une fine couche de surface qui peut croître au fil du temps au détriment du métal sous-jacent, progressivement transformé en produits de corrosion. C’est le cas également de l’altération du verre : sur un tesson de verre altéré brisé en deux, il arrive qu’on observe au centre une zone non altérée où le verre a gardé ses propriétés, notamment sa transparence [fig. 21].

72Les altérations biologiques, quant à elles, obéissent à d’autres logiques, qui sont celles des organismes vivants impliqués : s’ils creusent des galeries, on a affaire à des forages, s’ils s’agrippent à la surface (lichens) la dégradation se développe de la surface vers l’intérieur, si les agents de détérioration préfèrent certains « morceaux », ceux-ci sont dégradés en premier, etc.

1.3.3.2. Les interactions et la potentialisation des cinétiques

73Les différents facteurs d’altération n’agissent pas indépendamment les uns des autres, mais concomitamment et, éventuellement en synergie. Dans le cas d’un objet en verre, l’altération chimique entraîne, sur un matériau qui n’est pas, a priori, poreux, l’apparition de feuillets de silice hydratée qui, eux, sont poreux et facilitent donc le transport de l’eau chargée en espèces chimiques. C’est également le cas des métaux, dont les produits de corrosion sont le plus souvent beaucoup plus poreux que le matériau à l’état métallique. D’autre part, même si c’est au niveau microscopique, les alliages sont constitués de grains soudés entre eux et peuvent être soumis à une corrosion intergranulaire, qui menace la cohésion du matériau et crée des vides par lesquels l’eau peut s’infiltrer et corroder les grains eux-mêmes.

74Les bris mettent en contact avec le milieu des parties de la matière qui ordinairement ne le sont pas : ce sont autant de surfaces supplémentaires exposées à la dégradation. En outre, les tranches des objets brisées peuvent être plus poreuses que leur surface (céramiques sigillées ou glaçurées, par exemple), ce qui favorise d’autant plus leur altération. Les matériaux déjà poreux à l’origine verront donc, par lessivage et dissolution, leur porosité augmenter et leur cohésion menacée [fig. 33]. L’altération biologique, quand elle ne consomme pas, purement et simplement, les matériaux, les affaiblit chimiquement et favorise leur dégradation, y compris les matériaux minéraux.

fig. 33

Corniche en stuc gallo-romaine : on note la grande porosité du matériau, accentuée par l’altération due à l’enfouissement dans un milieu humide (taille réelle :  18 x 15 cm).

© P. Laforest, SADY.

75Heureusement pour la recherche archéologique, la cinétique des dégradations est, dans un milieu relativement clos et peu mouvant, limitée par l’atteinte d’un équilibre entre facteurs de dégradation en présence. Lorsque cet équilibre n’est pas atteint assez vite, l’objet disparaît. Dans les autres cas, la cinétique d’altération ralentit ou s’arrête [fig. 34], et l’objet finit par parvenir à un état relativement stable. C’est d’ailleurs pour cette raison que toutes les tentatives de dater un objet par l’épaisseur ou le nombre des couches d’altération ont conduit à l’échec, car celles-ci se constituent essentiellement au cours des premières dizaines d’années, et non pas continûment pendant toute la durée de l’enfouissement.

fig. 34

L’altération des objets dans leur milieu d’enfouissement sur le long terme, en pourcentage en fonction du temps :
a ; lorsque le rythme de l’altération ne change pas significativement au cours du temps, l’objet est détruit ;
b ; lorsque le milieu est stable, la cinétique de l’altération décroît, donnant à l’objet une chance de se conserver ;
c ; lorsque le milieu d’enfouissement change après un premier équilibre, l’altération reprend et n’a de chance d’être conservé qu’à condition d’atteindre un nouvel équilibre.

© S. Païn, SADY.

76Les interactions entre les différentes altérations ne sont pas toujours nécessairement défavorables à la conservation : dans quelques cas particuliers, des synergies positives se produisent, dont le meilleur exemple est l’action biocide des sels de cuivre, issus de l’altération des alliages cuivreux dans un milieu humide, sur les matériaux organiques qui se trouvent en contact ou à proximité. Ceux-ci ne sont pas dégradés biologiquement et peuvent présenter de très bons états de conservation. L’interaction peut également favoriser un matériau en en sacrifiant un autre : c’est le cas de la « corrosion galvanique » qui, lors du contact entre métaux différents, entraîne une protection du métal le plus noble (cf. supra § 1.3.2.3.).

1.3.4. Matériaux archéologiques = matériaux altérés

77Les matériaux altérés sont donc le produit des interactions entre les matériaux constitutifs et leur milieu d’enfouissement, selon des cinétiques variables dépendant de leur sensibilité propre, des facteurs présents dans le milieu et de l’équilibre établi avec ce dernier. Pour être capable de reconnaître sur le terrain les différents matériaux altérés et anticiper leur comportement, on doit prendre conscience du fait que l’altération transforme les matériaux et leur donne des propriétés parfois très différentes de celles qu’ils avaient lorsqu’ils étaient en usage. La démarche de conservation doit ainsi se construire en fonction non pas des propriétés théoriques des matériaux à l’état neuf, mais de celles des matériaux transformés, profondément modifiés par cette altération.

78La description des transformations produites sur les matériaux archéologiques pendant l’enfouissement par l’altération montre, au-delà des spécificités de chacun, quelques caractéristiques communes.

  • Propriétés mécaniques : la plupart des matériaux voient leur porosité et leur fragilité augmenter, et leur cohésion décroître. Un certain nombre d’entre eux présente une altération par couches de nature et de cohésion différentes, qui auront tendance à se détacher sous l’action de facteurs climatiques ou de vibrations.

  • Propriétés chimiques : le plus souvent, la sensibilité aux actions chimiques s’accroît, sans doute plus fortement pour les matériaux non minéraux, plus faiblement pour les autres. Les plus résistants à l’état neuf sont également les plus résistants à l’état altéré : pierres, céramiques bien cuites. Les matériaux transformés comportant des couches de produits d’altération différenciées sont généralement plus sensibles aux attaques chimiques que le matériau neuf.

  • Sensibilité aux attaques biologiques : du fait de la disparition ou de la diminution de la fraction organique, les matériaux organiques très altérés sont moins sensibles que les matériaux neufs. Les matériaux poreux constituant des substrats gardent leurs propriétés de ce point de vue.

79Si la sensibilité aux facteurs de dégradation chimiques ou biologiques évolue peu, les effets des dégradations ultérieures, survenant sur des matériaux déjà altérés, sont quant à eux plus dramatiques, en raison de l’accroissement de la porosité et de l’affaiblissement de la cohésion des matériaux.

80La variété remarquable des matériaux archéologiques nous amène à faire des choix : nous privilégierons dans cet ouvrage les matériaux les plus couramment rencontrés sur les chantiers archéologiques, et traiterons plus brièvement des matériaux rares. Pour obtenir plus de précisions sur tel ou tel matériau, on se reportera soit aux ouvrages et articles spécialisés (auxquels nous renverrons au cas par cas), soit aux ouvrages généraux (Meyer, Relier 1988 ; Berducou 1990 ; Bergeron, Rémillard 1991).

1.4. Les matériaux minéraux

1.4.1. La céramique

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                                                        

La céramique est composée d’argile (silicate d’alumine hydraté) et de dégraissants de nature diverse : sable, débris végétaux, os pilé, chamotte. Ce mélange est façonné, séché à l’air, puis cuit, ce qui entraîne une transformation irréversible de l’argile en terre cuite.
Les décors sur céramique peuvent être en relief ou en creux et les revêtements sont constitués soit d’argiles (barbotine, engobes), soit de matériaux vitreux (glaçures, émaux, couvertes…).

Du fait de sa résistance aux attaques chimiques, une céramique bien cuite ne change pas fondamentalement de composition pendant la durée de l’enfouissement. L’exposition longue à un milieu acide ou basique peut entraîner la dissolution des éléments sensibles.
Les revêtements vitreux sont beaucoup plus sensibles à l’altération chimique, et leur composition peut évoluer au cours du temps (cf. infra § 1.4.4.).

Du point de vue des propriétés physiques
                                                                                             

Lors du séchage à l’air, les particules de granulométrie plus fine sont entraînées par l’eau vers l’extérieur de l’objet : cela explique une composition et une morphologie différente entre la surface et le cœur du tesson.
La couleur des céramiques sans revêtement vitreux est largement due au comportement des oxydes de fer présents dans le mélange argileux : réduits, ils donnent des colorations grises à noires, oxydés, des teintes roses à rouges.
Si la température de cuisson n’est pas assez élevée pour une transformation complète (autour de 500 °C à 800 °C selon les argiles), le matériau peut se réhydrater et redevenir plastique. La cuisson peut être irrégulière, certaines parties d’un objet étant suffisamment cuites et d’autres non.
Plus la température de cuisson augmente, plus l’argile se vitrifie et la pâte céramique devient moins poreuse et plus dure. Les céramiques des périodes les plus anciennes sont généralement très poreuses.
La céramique est un matériau fragile et très sensible aux chocs.
Les différences de nature physico-chimique, en particulier de coefficient de dilatation thermique entre les revêtements et la pâte céramique, peuvent engendrer, pendant la durée de vie de l’objet, des micro-fissurations du revêtement, voire des décollements.

La porosité du matériau, du fait du lessivage de certains composants, augmente généralement pendant le séjour dans le sol. La céramique altérée est donc encore plus sensible aux chocs et aux vibrations que le matériau neuf.
L’insuffisance de la cuisson est un facteur aggravant.
Si la céramique n’est pas assez cuite, elle peut, dans un milieu très humide, se réhydrater complètement ou partiellement. La cohésion du matériau est alors menacée.
La pénétration d’eau chargée en sels dans les porosités peut avoir pour effet la précipitation de produits insolubles, généralement appelés concrétions, ou la cristallisation de sels solubles, qui se dissolvent en phase humide. Lors de la cristallisation, la force exercée par les cristaux pour leur formation peut engendrer des ruptures mécaniques sur les parois des pores, voire des fissures, ce qui accroît leur taille et affaiblit la structure du matériau. L’altération est de même type que celle qui se produit pendant le gel.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                   

La céramique est un matériau solide chimiquement, qui résiste aux acides comme aux bases, sous réserve d’une cuisson suffisante.
Les revêtements vitreux, pendant la durée d’usage de l’objet, généralement courte, sont résistants également.

La résistance chimique, pour une céramique bien cuite, ne diminue pas de façon significative pendant le séjour dans le sol. Seul son ciment vitrifié ou les dégraissants fragiles, le cas échéant, ont pu souffrir de l’altération par l’eau.
Ce n’est pas le cas des revêtements vitreux altérés, devenus généralement beaucoup plus sensibles à l’eau, aux acides et aux bases.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                                      

La céramique ne constitue pas un aliment pour des êtres vivants : elle ne peut servir que de support, si elle est suffisamment poreuse et dans un milieu assez humide, pour des lichens ou champignons.

L’augmentation de la porosité la rend un peu plus sensible si les objets sont peu cuits : petits organismes et radicelles peuvent s’y accrocher, générant des altérations d’ordre mécanique.

81Voir aussi : Berducou (1990c : 54-56, 78-95) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 20).

1.4.2. La pierre

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                                                                     

Le matériau « pierre » comprend une grande variété de roches choisies par l’homme pour divers usages. On peut les classer du point de vue de leur composition en deux groupes : les roches calcaires, dont le composant majeur ou le ciment est le carbonate de calcium (« calcaire, », marbres, etc.), et les roches siliceuses, dont le composant majeur est la silice. Certaines d’entre elles sont vitrifiées : obsidienne, silex.
Le façonnage des objets n’en modifie pas la composition, car il utilise des moyens mécaniques.
Les objets polychromes comprennent en outre des couches de surface composées d’un liant qui peut être minéral, tel que la chaux, ou organique, de pigments ou charges, et parfois de feuille d’or collée.

Le séjour dans un milieu humide peut entraîner la dissolution et le lessivage de certains composants : le carbonate de calcium, en milieu acide ; bien plus rarement, la silice, en milieu basique. De ce fait, les pourcentages des différents composants peuvent changer, en particulier entre la surface et le cœur du matériau, ce qui favorise le déplacage.
De même, les polychromies peuvent s’altérer ou disparaître, en particulier les liants et pigments organiques (cf. infra 1.4.3.2.).

Propriétés physiques
                                                                                                                         

La plupart des pierres ont des propriétés mécaniques assez intéressantes telle que la résistance à la compression. Elles ont en commun une certaine porosité.
Les altérations biologiques, par l’enracinement des filaments dans les porosités, peuvent induire des altérations mécaniques (arrachements, accroissement de la porosité) pendant la durée d’usage, en particulier si le matériau est exposé aux intempéries. Certaines bactéries ont également la propriété de produire de la calcite au cours de leur métabolisme et provoquent des dépôts.
Les roches amorphes (silex et, surtout, obsidienne) ont certaines caractéristiques communes avec le verre (cf. infra § 1.4.4.).

La porosité ne peut que croître pendant le séjour dans le sol, du fait du lessivage de certains composants.
La pénétration d’eau chargée en sels dans les porosités peut avoir pour effet la précipitation de produits insolubles, généralement appelés concrétions, ou la cristallisation de sels solubles, qui se dissolvent en phase humide. Lors de la cristallisation, la force exercée par les cristaux pour leur formation peut engendrer des ruptures mécaniques sur les parois des pores, voire des fissures, ce qui accroît leur taille et affaiblit la structure du matériau. Cette altération est de même type que celle qui se produit pendant le gel.

Propriétés chimiques
                                                                                                             

Les pierres calcaires sont sensibles aux acides ; les siliceuses, aux bases. Ces facteurs peuvent avoir altéré le matériau pendant sa vie utile, notamment pour ce qui est des sculptures ou pierres utilisées dans l’architecture exposées aux intempéries.
Les pierres peuvent subir des attaques chimiques par des produits du métabolisme des organismes vivants, avec formation d’acide sulfurique.

L’accroissement de la porosité et la perte de cohésion du matériau facilitent les attaques chimiques et rendent ses conséquences plus dramatiques.

Sensibilité aux attaques biologiques
                                                                                             

La pierre ne constitue pas un aliment pour des êtres vivants, sauf pour les bactéries autotrophes. À condition d’être suffisamment poreuse et placée dans un milieu assez humide, elle peut au mieux servir de support pour des bactéries, algues, lichens ou champignons.

L’augmentation de la porosité la rend un peu plus attractive pour les organismes vivants, à titre de substrat uniquement, non de nourriture.

82Voir aussi Bergeron, Rémillard (1991 : 24-28) ; Philippon et al. (1992 : 51-99).

1.4.3. Le plâtre et les revêtements décoratifs

1.4.3.1. Le plâtre

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                                  

Pour sa fabrication, on déshydrate le gypse (sulfate de calcium bi-hydraté) par calcination. Le plâtre frais (sulfate de calcium, hémi-hydrate), mélangé à de l’eau lors de la mise en œuvre, se réhydrate et précipite en redevenant du bi-hydrate. Il peut être modelé ou moulé.

L’eau peut, dans une certaine mesure, solubiliser le plâtre. D’autres composés véhiculés par l’eau sont susceptibles de précipiter en surface ou dans les pores du matériau.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                                  

Le plâtre est un matériau poreux, moyennement dur.
Il est peu résistant aux chocs, en particulier pour des objets de faible épaisseur.

La porosité ne peut que s’accroître pendant le séjour dans le sol, ce qui le rend plus fragile et moins dur.
Le gel ou la présence de sels solubles peuvent entraîner une perte de cohésion du matériau.
La résistance mécanique baisse au contact de l’eau ou d’une humidité élevée : un plâtre séché après une immersion prolongée ne retrouve qu’un quart de sa résistance mécanique initiale.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                                  

Le plâtre peut être dissous par l’eau acide, en particulier en cas de ruissellement constant, pendant la durée d’usage de l’objet.

L’accroissement de la porosité rend plus facile l’attaque chimique et la solubilisation.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                                  

Le plâtre ne constitue pas un aliment pour des êtres vivants, tout au plus fournit-il des sels minéraux à ces organismes. Étant très hygroscopique, il peut servir de support, pour des lichens ou champignons, dans un milieu humide.

L’accroissement de la porosité rend plus facile l’installation d’organismes vivants.

83Voir aussi Lorenzen (1992) ; Seng (2001).

1.4.3.2. Les mortiers et enduits peints

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                               

Pour la fabrication de la chaux, on déshydrate des pierres calcaires par calcination. La plupart du temps, les mortiers sont fabriqués à partir d’un mélange de chaux et de sable. Au séchage et en absorbant du CO2 de l’air, la chaux se transforme en carbonate de calcium. Pour la peinture murale, plusieurs couches sont généralement appliquées, dont la granulométrie est de plus en plus fine. La dernière couche est parfois chargée avec de la poudre de marbre. Cette composition sert aussi à façonner des décors en relief (stucs).
Dans la peinture à fresque ou dont le liant est la chaux, l’accroche de la peinture sur le mortier est obtenue par carbonatation de la chaux grâce au CO2 de l’air. Pour les autres techniques, un liant organique est généralement utilisé (colles, cire, huile).

La composition ne change pas significativement pendant le séjour dans le sol, en dehors du lessivage des éléments calcaires en milieu acide.
Lorsque la matière picturale contient un liant organique ou de pigments d’origine organique, ceux-ci sont généralement dégradés par les facteurs biologiques.
Certains pigments minéraux ou organiques peuvent changer de composition au cours du séjour dans le sol, par combinaison chimique avec des composés présents dans le milieu.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                                              

Les mortiers sont des matériaux poreux. La porosité est différente selon les couches, et une hétérogénéité se crée à chaque interface, raison pour laquelle la rupture a lieu souvent à cet endroit. La surface d’une fresque est couverte d’un voile de carbonate de calcium qui la rend souvent plus dure et plus imperméable que l’enduit sous-jacent.
Les enduits et mortiers peuvent être sujets à la pénétration par de sels solubles pendant leur vie utile (remontées capillaires et infiltrations).

La porosité augmente au cours du séjour dans le sol et favorise la pénétration par des sels solubles et les dépôts calcaires. La cohésion du matériau peut en être menacée.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                                          

Le carbonate de calcium qui en constitue le ciment est particulièrement sensible aux attaques acides.
Lorsque la matière picturale contient un liant organique ou de pigments d’origine animale ou végétale, ceux-ci peuvent être dégradés, notamment par oxydation des composants. Certains pigments minéraux peuvent s’oxyder ou se sulfurer, et changer de couleur.

Le carbonate de calcium qui en constitue le ciment reste sensible aux attaques acides.
Lorsque la matière picturale contient un liant organique ou de pigments d’origine animale ou végétale, ceux-ci disparaissent généralement.
Certains pigments minéraux peuvent s’oxyder ou se sulfurer, et changer de couleur.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                                      

La chaux ne constitue pas un aliment pour des êtres vivants, tout au plus fournit-elle des sels minéraux à ces organismes. Elle peut servir de support, dans un milieu assez humide, pour des lichens ou champignons.
Lorsque la matière picturale contient un liant organique, celui-ci peut être dégradé par des facteurs biologiques.

La porosité ayant augmenté, le matériau est plus attractif pour les organismes vivants qu’auparavant.
Les végétaux développent des radicelles au sein du matériau, grâce auxquelles ils extraient des sels minéraux.

84Voir aussi Krougly, Nunes Pedroso (1990 : 306-311).

1.4.3.3. La mosaïque

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                     

La mosaïque est un assemblage de fragments de pierres, parfois de pâte de verre, appelées « tesselles », inclus dans du mortier pour former un revêtement (de sol, le plus souvent). Plusieurs couches de mortier sont généralement appliquées, puis on installe les tesselles et on applique du mortier dans les joints.
On a donc un matériau composite constitué de mortier et de pierres – ces dernières pouvant être de natures diverses.

La composition ne change pas significativement pendant le séjour dans le sol, en dehors du lessivage des éléments calcaires en milieu acide et des altérations spécifiques à chaque matériau en présence (cf. supra § 1.4.2., § 1.4.3., infra § 1.4.4.).

Du point de vue des propriétés physiques
                                                               

Les mortiers sont des matériaux bien plus poreux que les tesselles. La porosité est différente selon les couches, et une hétérogénéité se crée aux interfaces.
Les mosaïques peuvent être sujettes, pendant leur vie utile, à la pénétration par de sels solubles et à la déformation par la croissance de racines de végétaux sous le sol.

La porosité augmente au cours du séjour dans le sol.
La cohésion des matériaux est susceptible d’en être menacée, de même que par le développement de racines qui peuvent soulever le revêtement ou le perturber. Les affaissements du terrain et le tassement différentiel des terres affectent également les mosaïques, en provoquant des ruptures ou la dissociation des tesselles.
La pénétration par les sels solubles est favorisée par la porosité.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                      

Comme des pierres calcaires et du mortier sont le plus souvent utilisés, la mosaïque est particulièrement sensible aux attaques acides (cf. supra § 1.4.2., § 1.4.3.2., infra § 1.4.4.).

La mosaïque reste sensible aux attaques acides, véhiculées par l’eau qui s’infiltre aux interfaces tesselles / mortier, ou dans les porosités de chaque matériau.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                  

La chaux ne constitue pas un aliment pour des êtres vivants, tout au plus fournit-elle des sels minéraux à ces organismes. Elle peut servir de support, dans un milieu assez humide, pour des lichens ou végétaux.
La croissance de racines peut désolidariser les tesselles de leur mortier.

La porosité ayant augmenté et sa cohésion diminuant, le matériau forme un substrat plus attractif pour les organismes vivants.
Les végétaux développent des racines ou radicelles au sein du matériau.

85Voir aussi Chantriaux-Vicard (1990 : 284-287, 294-296, 304) ; Stewart (2004) ; Piqué et al. (2008).

1.4.4. Le verre

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                     

Les verres sont composés d’une matrice siliceuse et d’éléments modificateurs, comprenant les fondants (sodium ou potassium, parfois plomb), et des éléments stabilisateurs (calcium). Ils peuvent être colorés par des oxydes métalliques, et décolorés par l’adjonction de manganèse, notamment.
L’équilibre entre les différents composants et la nature du fondant déterminent largement la résistance chimique des verres.

Selon le degré d’altération, tantôt on trouve du verre sain recouvert de couches d’altération composées de silice hydratée, tantôt le verre a totalement disparu au profit de produits d’altération. Certains éléments sont extraits du matériau par dissolution et lessivage au fur et à mesure de l’altération : soude, potasse et calcium en cas d’attaque acide ; silice en cas d’attaque basique.
La réaction de décoloration, catalysée par la lumière, peut s’inverser, ce qui se manifeste par des traînées violettes ou une coloration rosée ou jaune.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                    

Le verre est un matériau transparent (translucide en ce qui concerne la pâte de verre), dur, fragile et non poreux. Il est très mauvais conducteur de la chaleur.
Le verre est amorphe, c’est-à-dire non cristallisé, ce qu explique sa transparence, mais aussi certaines propriétés mécaniques telles que la capacité à se briser de part en part sous l’effet de la transmission de l’onde de choc et la rupture avec formation de bulbe – à l’instar du silex, autre matériau au moins partiellement amorphe.
Une composition très déséquilibrée (trop d’alcalins, trop peu de modificateurs) peut entraîner un phénomène de microfissuration appelé « crizzling ».

Le verre altéré peut être nuagé, recouvert de feuillets irisés, piqueté par des points blancs et gris, ou bien totalement transformé en un produit clair à gris, moucheté. L’aspect irisé des couches d’altération ne constitue pas la couleur propre de ces feuillets : il s’agit d’un effet optique dû au phénomène d’interférence de la lumière qui les traverse. Cela explique que l’irisation soit moins visible lorsque l’objet est humide : elle semble croître au séchage, l’eau n’ayant pas le même indice de réfraction que l’air. Même altérée et ayant perdu ses qualités optiques, la couche de surface du verre reste lisse et fossilise des traces technologiques (décors, traces de fabrication).
Le verre très altéré se casse plus facilement que le verre sain : certains ont la consistance d’un morceau de sucre ou d’une gaufrette. Il peut être très poreux : des vides se créent entre les feuillets d’altération et à l’interface verre sain / verre altéré. Les couches d’altération se détachent facilement, soit sous l’effet de vibrations, soit du fait d’un séchage trop rapide. Les verres « crizzlés » sont très fragiles, les microfissures pouvant s’ouvrir en cas de dessiccation.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                  

Le verre est réputé « inaltérable », car seul l’acide fluorhydrique l’attaque de façon visible sur le court terme. Cependant, le verre est attaqué par l’eau : acide, elle dissout préférentiellement les éléments basiques (soude, potasse et calcium) ; basique, elle attaque les éléments acides, c’est-à-dire le réseau siliceux.
Cette altération est peu perceptible pendant la phase d’usage des objets, sauf pour les vitraux pour lesquels cette phase est souvent longue.

Le verre altéré est plus sensible aux attaques chimiques que le verre sain. Elles sont favorisées par l’accroissement de la porosité, qui facilite la pénétration de l’eau au sein du matériau.
Les différences d’aspect et de degré d’altération entre les verres antiques, la plupart du temps à peine nuagés ou juste recouverts de quelques feuillets irisés, et les verres médiévaux, parfois totalement opacifiés et devenus bruns ou beiges, quelle qu’ait été leur couleur à l’état neuf, sont dues la plupart du temps à l’utilisation de fondants différents pour leur fabrication : les fondants sodiques permettent de produire des verres plus stables que les fondants potassiques.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                        

Le verre étant lisse et peu poreux, il ne constitue pas un substrat idéal pour les organismes vivants.

Même altéré, il reste lisse : il ne constitue donc pas un substrat idéal pour les organismes vivants.

86Voir aussi Bailly (1990 : 121-141) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 16-17) ; Bouyer (2007 : 13-23).

1.4.5. Les métaux

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                    

La plupart des métaux ne se trouve pas à l’état métallique dans la nature. Les opérations de métallurgie permettent d’obtenir les métaux à partir de minerais et de préparer des alliages. Ensuite, le matériau est façonné par martelage, coulage dans un moule, forgeage, etc.
Les décors sont obtenus par des moyens mécaniques (poinçons, estampage, repoussé, polissage), chimiques (patine, nielle) ou par revêtement d’un autre métal.

Selon le degré d’altération chimique, on trouve des objets largement métalliques recouverts d’une couche d’altération composée de sels métalliques tels qu’oxydes, carbonates, sulfures, sulfates, chlorures, ou bien des objets « minéralisés », c’est-à-dire composés entièrement de produits de corrosion.
Dans le cas d’alliages, un changement de proportions peut se produire entre les divers composants par corrosion préférentielle de l’un d’entre eux : lorsque deux métaux sont associés et en contact, le moins noble se corrode préférentiellement ; le plus noble bénéficie d’une protection cathodique et s’en trouve mieux conservé.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                     

Les métaux sont de dureté, malléabilité et ductilité variables, mais tous partagent des caractéristiques communes : ils sont bons conducteurs de la chaleur et de l’électricité et ont un aspect brillant.

Les métaux altérés ne peuvent généralement plus être déformés ni à froid ni à chaud. Plus cassants et plus poreux que les matériaux neufs, ils en deviennent plus fragiles, même s’il reste un noyau métallique important dans l’objet. Lorsque l’objet est largement ou totalement minéralisé, sa fragilité et sa porosité sont accrues : les interfaces entre différentes couches d’altération constituent souvent des zones de faiblesse.
Les attaques chimiques peuvent également donner lieu à des fissurations ou des écaillages.
Le noyau métallique conduit encore la chaleur et l’électricité, contrairement aux produits de corrosion
Sauf exceptions, les métaux perdent leur éclat métallique du fait de l’oxydation. La couche qui porte les traces de fabrication, les décors et autres, appelée « surface d’origine », est composée de produits de corrosion.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                

Les métaux sont diversement sensibles aux attaques acides et/ou basiques. Selon leur noblesse respective, ainsi que selon leur capacité à se doter de couches de corrosion protectrices (« passivantes »), ils sont plus ou moins sensibles à la corrosion. Certains métaux, tels l’or ou l’argent, sont insensibles à l’oxydation, mais des métaux moins nobles se recouvrent d’une couche d’oxyde protectrice, qui accroît la durée de vie des objets.
Certains métaux sont sujets à la corrosion cyclique par des ions spécifiques : les produits de corrosion formés sont instables, s’oxydent à leur tour, et libèrent l’ion agressif qui réattaque le métal.

Lorsqu’il reste encore un noyau métallique, il est au moins aussi sensible à la corrosion que le matériau neuf, et même plus, du fait de l’accroissement de sa porosité. Il est toujours sujet à la corrosion cyclique.
Les sels métalliques issus de l’altération des métaux ne sont plus sujets à la corrosion, mais sont sensibles aux attaques chimiques et peuvent réagir, selon leur nature, aux acides (le plus souvent) et aux bases. Dans certaines conditions, les sels métalliques formés, englobant des éléments de sédiment, forment des couches suffisamment compactes pour freiner les échanges avec le milieu environnant et permettent l’établissement d’un équilibre avec le milieu.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                 

Les métaux étant lisses et peu poreux, ils ne constituent pas un substrat idéal pour les organismes vivants, d’autant plus que la plupart des sels métalliques sont biocides.

Les métaux, même minéralisés, ne constituent pas un substrat idéal pour les organismes vivants, d’autant plus que la plupart des sels métalliques sont biocides.

87Voir aussi Bertholon, Relier (1990 : 164-190) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 29-40) ; Bertholon (2000) ; Selwyn (2004).

1.4.6. Les matériaux minéraux rares

1.4.6.1. Les pierres précieuses et semi-précieuses

88Pour la plupart, ces pierres ont une grande résistance chimique. Elles sont susceptibles d’usures mécaniques ou de bris en fonction de leur dureté et de leur fragilité intrinsèques. Elles sont parfois confondues avec des verroteries : le grenat et certains verres rouges se ressemblent. La présence de bulles d’air dans le verre permet fréquemment de les différencier à l’œil nu ou à l’aide d’une loupe.

1.4.6.2. L’émail

89L’émail, généralement sur cuivre, est une technique décorative qui consiste à appliquer, sur un support métallique, un décor peint dont les « pigments » sont faits de poudre de verre de différentes couleurs, puis à les fixer par l’action de la chaleur, qui fait fondre le verre et le fait adhérer mécaniquement au support. Chaque matériau est bien sûr altéré selon sa nature (cf.supra §1.4.4., § 1.4.5.), mais l’association des matériaux induit des problèmes particuliers. La différence entre la conductibilité thermique et la dilatation thermique du métal et du revêtement vitreux peut entraîner des fissurations, voire la désolidarisation de ce dernier. La corrosion du métal se développe dans ces fissures et à l’interface entre les deux matériaux, entraînant des soulèvements du décor et son détachement du support. La porosité accrue du verre, du fait de son altération propre, favorise le passage des espèces chimiques vers le métal sous-jacent. Réciproquement, les produits de corrosion du métal, fortement colorés, s’infiltrent dans les fissures du verre et en modifient largement l’aspect.

1.5. Les matériaux organiques

1.5.1. Les matériaux d’origine animale

1.5.1.1. L’os et l’ivoire

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                     

La fraction minérale, qui représente deux tiers du poids d’un os frais, est l’hydroxyapatite ou phosphate de calcium. La fraction organique est composée de collagène. La fabrication d’objets dans des matériaux osseux est généralement effectuée par des moyens mécaniques, sans modifier la composition du matériau.
S’agissant de restes d’animaux ou d’humains ayant fait l’objet d’un rite funéraire, sacrifiés ou consommés, il peut cependant y avoir des transformations dues à la crémation ou à la cuisson, ayant pour première conséquence la dégradation de la fraction organique

Les éléments osseux se transforment pendant leur séjour dans le sol : leur matière organique disparaît progressivement, tandis que la fraction minérale subit un remplacement de ses phosphates par des carbonates de calcium.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                     

Le matériau est hygroscopique, et se déforme lors de variations brusques de l’humidité relative. Il est fortement anisotrope, ce qui entraîne l’apparition de fentes dues au séchage, orientées préférentiellement dans un même sens.
Sa fragilité est souvent fonction de son épaisseur et de sa densité.
Selon le type d’élément osseux, on rencontre tantôt des textures compactes et relativement régulières (dents, ivoire), tantôt des éléments composés en surface d’une couche dense et, à l’intérieur, d’un tissu très aéré qu’on appelle « tissu spongieux ». Si les éléments denses, le plus souvent choisis pour la fabrication d’objets divers, sont relativement peu poreux, le tissu spongieux l’est à un degré élevé.

La diminution de la fraction organique et les éventuelles attaques chimiques ou biologiques affaiblissent lastructure du matériau : les os sont plus poreux, plus légers et plus fragiles après leur séjour dans le sol.
En fonction de l’épaisseur et de la densité, cette altération n’affecte pas l’élément osseux de façon régulière.
Le poids n’y est pas régulièrement réparti, ce qui entraîne une fragilisation supplémentaire.
Les os restent sensibles aux variations hygrométriques tant qu’une fraction organique est encore conservée.
Le matériau peut faire l’objet de dépôts de sels, solubles ou insolubles, véhiculés par l’eau qui l’imprègne pendant le séjour dans le sol. Les sels solubles peuvent cristalliser dans une phase sèche, ce qui crée des ruptures mécaniques au cœur du matériau.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                   

La fraction minérale est sensible aux acides, alors que la fraction organique est sensible aux bases.

La fraction minérale, composante essentielle du matériau altéré, reste sensible aux acides, plus facilement véhiculés dans le matériau du fait de l’accroissement de la porosité.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                

La fraction organique est prisée par les microorganismes ainsi que par les insectes, qui creusent des galeries dans l’os pour nidifier et dégradent la matière organique pour se nourrir. Ces atteintes nécessitent bien entendu un milieu aéré, tempéré et humide.

Dans le milieu d’enfouissement, les micro-organismes dégradent rapidement la fraction organique, et cela d’autant plus que l’os n’a pas été décharné ou brûlé avant l’enfouissement. Une fois altéré, l’os peut éventuellement être l’objet d’une nouvelle attaque biologique, à des humidités très élevées et dans un milieu relativement aéré. Mais ce risque s’atténue à mesure de la minéralisation.

90Voir aussi Starling, Watkinson (1987) ; O’Connor (1987a) ; Johansson (1987) ; Chavigner (1990 : 51-52) ; La Baume (1990 : 233-234, 244-245) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 44-46).

1.5.1.2. Les coquillages et les perles

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                     

Les coquilles de mollusques et les perles sont composées essentiellement de carbonate de calcium.
Elles comportent une fraction organique très minoritaire à base de collagène, située surtout sur la couche externe (periostracum).

La fraction organique est dégradée pendant le séjour dans le sol, ce qui augmente la proportion de carbonate de calcium, déjà forte. Le carbonate de calcium peut ainsi devenir le seul constituant conservé.
Le periostracum étant, à l’état frais, la partie la plus riche en fraction organique, il est le plus exposé et, de ce fait, sa couleur est souvent altérée ou perdue.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                    

C’est un matériau dur, fragile lorsqu’il est très mince, composé de couches successives, la couche interne ayant souvent une apparence irisée ou nacrée. Cet effet optique est dû au phénomène d’interférence de la lumière qui traverse les minces feuillets de carbonate de calcium, comme pour l’altération du verre.

Les propriétés physiques ne changent pas fondamentalement pendant le séjour dans le sol, sauf dans le cas d’une attaque acide, qui fragilise le matériau et menace sa cohésion. Le phénomène est aggravé par les variations d’humidité relative, qui provoquent fissures et rétraction des couches. Ainsi, on assiste parfois à une délamination du matériau. Dans tous les cas, on peut s’attendre à une augmentation de la porosité.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                

Les coquilles sont sensibles aux acides en raison de leur principal composant, le carbonate de calcium.

La sensibilité aux acides reste importante, et ceux-ci pénètrent d’autant plus facilement au cœur du matériau du fait de l’accroissement de la porosité.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                

La fraction organique peut être attaquée par des micro-organismes.

La disparition progressive de la fraction organique, déjà faible, réduit considérablement le risque d’une attaque biologique.

91Voir aussi Chavigner (1990 : 74-77) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 73) ; Marsolat (2009, 2010).

1.5.1.3. Le cuir et la fourrure

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                

Le matériau est composé essentiellement de protéines, dont la plus abondante est le collagène. Celui-ci forme des fibrilles, qui forment à leur tour des fibres. Lors du traitement des peaux par tannage, des pontages entre les fibrilles sont effectués, ce qui rend les peaux plus résistantes et moins putrescibles.

Dans des conditions normales d’enfouissement en milieu terrestre, le cuir ne se conserve pas.
Dans des conditions très particulières, non alcalines, gorgées d’eau et anaérobies, ou, au contraire, très sèches (momification), on peut retrouver des objets en cuir altéré.
Celui-ci a perdu une partie de ses composants et des dépôts minéraux, dus à la précipitation de sels véhiculés par l’eau, peuvent se loger entre les fibres.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                

Le cuir et la fourrure sont des matériaux souples, poreux et hygroscopiques. Ils sont anisotropes exclusivement dans le sens chair / poil.

Les cuirs retrouvés en milieu gorgé d’eau sont moins souples, plus poreux et plus hygroscopiques que les matériaux neufs. Les cuirs secs ont perdu totalement leur souplesse et sont très fragiles.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                

Le collagène est principalement sensible aux bases, et résiste mieux aux acides.

La sensibilité aux bases reste importante, d’autant qu’elles sont véhiculées par l’eau au sein de la structure fragilisée par l’altération.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                

Une peau non tannée est très rapidement dégradée par putréfaction. Les peaux traitées, lorsqu’elles sont soumises à une humidité élevée en présence d’oxygène, restent néanmoins sensibles aux moisissures.

Les cuirs archéologiques restent sensibles aux moisissures quel que soit leur degré d’altération.

92Voir aussi Chavigner (1990 : 69) ; La Baume (1990 : 232-233, 242-243) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 54) ; Madvo (1992).

1.5.1.4. Les fibres textiles d’origine animale

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                

Les fibres textiles d’origine animale sont essentiellement la laine et la soie. Elles sont composées de protéines : kératine, pour la laine, fibroïne et séricine, pour la soie. Dans le premier cas il s’agit de poils qui seront filés pour constituer des fi dans l’autre il s’agit d’un fil sécrété par un insecte.
Ces fils sont par la suite tissés, puis teints, cousus, brodés, etc.

Dans des conditions normales d’enfouissement en milieu terrestre, ces fibres ne se conservent pas. Dans des conditions très particulières : faiblement acides ou , basiques, gorgées d’eau et anaérobies, ou, au contraire, ls, très sèches, on peut retrouver des textiles altérés.
Ceux-ci ont perdu une partie de leurs composants protéiniques.
Des dépôts minéraux, dus à la précipitation de sels véhiculés par l’eau, peuvent se loger entre les fibres. Ce phénomène, s’il est précoce, soustrait le textile aux micro-organismes. Même si la nature chimique des fibres se dégrade fortement, leur forme peut être préservée par ce moyen : ils sont « minéralisés ».
Les colorants éventuels disparaissent la plupart du temps.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                

Ce sont des matériaux souples, poreux et hygroscopiques. Leur souplesse dépend de la fibre et du nombre de fils au cm dont ils sont tissés.
La torsion des fils et leur entrecroisement leur confèrent une bonne résistance mécanique.
Les fibres animales sont sensibles aux variations hygrométriques : lorsque les textiles sont neufs, leur souplesse leur permet d’accompagner les mouvements induits.
Les textiles sont anisotropes : les tensions ne se répartissent pas de la même façon le long des fils de chaîne et des fils de trame. L’absorption d’humidité fait, par exemple, gonfler la laine dans le sens de l’épaisseur bien plus que dans celui de la longueur.

Les textiles retrouvés en milieu gorgé d’eau sont moins souples, plus poreux et plus hygroscopiques que les matériaux neufs. Les vides laissés par la disparition des constituants les rendent particulièrement fragiles.
La dégradation chimique et biologique rend les fibres plus poreuses.
Les textiles secs ou minéralisés ont perdu totalement leur souplesse et sont très fragiles et cassants.
Même s’ils ne sont pas minéralisés, les textiles altérés ne peuvent plus supporter les variations d’humidité
sans rupture. Ils restent très hygroscopiques et té sensibles aux variations d’humidité relative, : les effets de ces variations sont plus durement ressentis du fait de l’affaiblissement général de la structure.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                

Les fibres animales sont principalement sensibles aux milieux fortement basiques, et sont relativement résistantes dans un milieu faiblement acide ou de basicité modérée.

Pour les textiles non minéralisés, la sensibilité aux bases reste importante, d’autant que celles-ci sont véhiculées par l’eau au sein d’une structure fragilisée par l’altération.
La sensibilité des textiles minéralisés est celle des sels qui le composent, la plupart du temps attaqués par les acides.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                

Ces fibres sont dégradées par les micro-organismes et les insectes.

Les textiles archéologiques non minéralisés restent sensibles aux agents biologiques.

93Voir aussi Janaway, Scott (1989) ; La Baume (1990 : 232-233, 243-244) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 70).

1.5.1.5. Les matériaux rares d’origine animale

94La corne et l’écaille de tortue sont composées de kératine, c’est-à-dire la même protéine que la laine : ils sont donc sensibles aux mêmes agents chimiques. La corne est plus anisotrope que l’écaille de tortue qui, de ce fait, est moins sujette à la délamination ou à la fissuration dans le sens des fibres. Ces matériaux, surtout en couche mince, sont très sensibles à l’hygrométrie et à la chaleur, et peuvent se déformer ou se fissurer sous l’effet des variations climatiques. Altérés, ils perdent leur transparence et leur élasticité (O’Connor 1987b).

1.5.2. Les matériaux d’origine végétale

1.5.2.1. Le bois

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                

Le bois est composé de cellulose, d’hémicellulose et de lignine. La cellulose, quantitativement plus importante, forme la paroi des cellules. La lignine se mêle à celle-ci sur la paroi extérieure, au cours de la croissance : c’est elle qui donne sa rigidité au bois.
Les cellules sont allongées selon le sens de pousse de l’arbre, formant des vaisseaux orientés dans ce même sens, traversés par des canaux orientés radialement : les « rayons ».
La mise en œuvre de ce matériau est avant tout mécanique. Il peut en outre être verni, ciré, doré ou peint.

Dans des conditions normales d’enfouissement en milieu terrestre, le bois ne se conserve pas, du fait des attaques biologiques. Seuls des milieux gorgés d’eau et anaérobies non acides, ou encore des microclimats totalement privés d’oxygène, rendent possible la préservation du bois.
Le bois a généralement perdu une partie de ses composants, en particulier la cellulose. Des dépôts minéraux, dus à la précipitation de sels véhiculés par l’eau, peuvent se loger dans les vides.

Du point de vue des propriétés physiques
                                                

Le bois est un matériau de dureté variable, selon les espèces et l’endroit de l’arbre dont est issu le fragment considéré : aubier (périphérie) ou duramen (centre).
Le bois est hygroscopique. Dans un bois vert, l’eau atteint 30 % du poids sec. Le bois a une faible densité et flotte dans l’eau. Un bois sec reste sensible à l’hygrométrie : il gonfle dans une humidité élevée, et se rétracte et fissure lorsque l’humidité baisse.
Le bois est un matériau fortement anisotrope : il se fissure dans le sens des fibres et se courbe perpendiculairement à celles-ci.

La dureté et la rigidité du bois gorgé d’eau sont amoindries : selon l’état de dégradation, une très faible pression suffit à le déformer et, dans certains cas, il se tasse par incapacité à soutenir son propre poids.
Un bois gorgé d’eau altéré peut comporter jusqu’à 90 % d’eau en poids et 80 % en volume. Il ne flotte pas.
Le bois altéré reste très hygroscopique et sensible aux variations d’humidité relative, : les effets de ces variations sont plus durement ressentis du fait de l’affaiblissement général de la structure.
La dégradation chimique et biologique rend le bois plus poreux que le bois neuf. Les vides laissés par la disparition de la cellulose le rendent particulièrement fragile.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                                

La cellulose est particulièrement sensible aux acides, à l’oxydation et à l’hydrolyse.

La cellulose, lorsqu’il en reste, est sensible aux acides.
La lignine est attaquée par les bases. Les effets de ces altérations sont d’autant plus graves que la structure est déjà affaiblie.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                                

Le bois est très sensible aux attaques biologiques, qu’il s’agisse d’insectes xylophages, qui y creusent des galeries, de champignons ou de bactéries.

Le bois altéré reste sensible aux attaques des microorganismes, et même aux insectes. Les effets de ces altérations sont d’autant plus graves que la structure est déjà affaiblie.

95Voir aussi La Baume (1990 : 225-229, 240-241) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 59).

1.5.2.2. Les fibres textiles d’origine végétale

Matériau

Matériau altéré

Composition et fabrication
                                                

Les fibres textiles d’origine végétale les plus couramment rencontrées sont le lin et le coton.
Elles sont composées essentiellement de cellulose.
On y trouve également des pectines, des hémicelluloses et de la lignine.
La mise en œuvre est avant tout mécanique, sauf la teinture, qui fait appel à des produits chimiques.

Dans des conditions normales d’enfouissement en milieu terrestre, les fibres d’origine végétale ne se conservent pas, du fait des attaques biologiques.
On peut retrouver des textiles dans des conditions très particulières : anaérobies non acides, microclimats particuliers non oxygénés. Ils ont alors généralement perdu une bonne partie de leurs composants, en particulier la cellulose. Dans certains cas, le textile enfoui peut très rapidement être infiltré par de l’eau contenant des sels minéraux qui précipitent dans les fibres. Ce phénomène peut permettre d’en préserver la forme (textiles « minéralisés »).

Du point de vue des propriétés physiques
                                                

Leur souplesse dépend de la fibre et du nombre de fils au cm dont ils sont tissés. La torsion des fibres et leur entrecroisement leur confèrent une bonne résistance mécanique.
Les fibres végétales sont hygroscopiques et sensibles aux variations hygrométriques. Lorsque les textiles sont neufs, leur souplesse leur permet d’accompagner les mouvements induits.
Les textiles sont anisotropes : les tensions ne se répartissent pas de la même façon le long des fils de chaîne et des fils de trame.

La dégradation chimique et biologique rend les fibres plus poreuses. Les vides laissés par la disparition de la cellulose rendent les textiles gorgés d’eau particulièrement fragiles.
Lorsque les textiles sont minéralisés, ils deviennent généralement très fragiles et cassants.
Même s’ils ne sont pas minéralisés, les textiles altérés ne peuvent plus supporter les variations d’humidité sans rupture. Ils restent très hygroscopiques et sensibles aux variations d’humidité relative : les effets de ces variations sont plus durement ressentis du fait de l’affaiblissement général de la structure.

Du point de vue des propriétés chimiques
                                              

La cellulose, leur composant essentiel, est particulièrement sensible aux acides, à l’oxydation et à l’hydrolyse.

La cellulose, s’il en reste, est sensible aux acides.
La lignine est attaquée par les bases. Les effets de ces altérations sont d’autant plus graves que la structure est déjà affaiblie.
La sensibilité des textiles minéralisés est celle des sels qui le composent, attaqués surtout par les acides.

Du point de vue de la sensibilité aux attaques biologiques
                                            

Les fibres végétales sont très sensibles aux attaques biologiques.

Le tissu altéré mais non minéralisé reste sensible aux attaques des micro-organismes, et même aux insectes.
Les effets de ces altérations sont d’autant plus graves que la structure est déjà affaiblie.
Les tissus minéralisés y sont insensibles.

96Voir aussi Janaway, Scott (1989) ; La Baume (1990 : 225, 243-244) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 70).

1.5.2.3. Les matériaux rares d’origine végétale

Le lignite

97Le lignite est un bois fossilisé à un moindre degré degré que la houille. Il reste, quoique largement minéralisé (55 à 75 % de carbone), anisotrope, et la structure de croissance du bois reste encore perceptible sur les éléments moins minéralisés. Il peut se fendiller sous l’effet de variations hygrométriques, mais est largement insensible aux attaques chimiques et biologiques.

98Voir aussi Chavigner (1990 : 69-71) ; Howie (1995).

Le charbon de bois

99La combustion du bois à l’abri de l’air le transforme en charbon. Composé essentiellement de carbone, celui-ci conserve parfois la structure du bois fossilisée. Il n’est pas attractif pour les microorganismes, ce qui explique sa conservation. Le matériau peut être fragilisé du fait de sa structure très poreuse et du lessivage de certains composants.

100Voir aussi Chavigner (1990 : 72) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 66).

La vannerie

101La vannerie résulte du tissage de fibres végétales telles que l’osier, des roseaux ou de la paille. Seules des conditions d’enfouissement anaérobies permettent leur préservation, autrement elles disparaissent sous le coup des attaques biologiques. La plupart du temps, ces matériaux sont retrouvés gorgés d’eau, appauvris en cellulose et très fragilisés (cf. supra § 1.5.2.1., § 1.5.2.2.).

102Voir aussi La Baume (1990 : 241) ; Bergeron, Rémillard (1991 : 67).

L’ambre

103L’ambre est une résine fossile, issue des forêts de conifères des époques géologiques. Il est constitué, en particulier, d’acide succinique (3 à 8 %), mais sa composition connaît une grande variété selon son origine géographique et ses conditions de formation. Ce matériau, qui est jaune translucide lorsqu’il n’est pas dégradé, subit une altération due à l’oxydation qui le rend opaque et granuleux, en surface, puis progressivement à cœur. Il est très sensible aux variations d’hygrométrie et se fissure lors d’une dessiccation. C’est l’un des rares matériaux archéologiques susceptible d’être dissous par des solvants organiques.

104Voir aussi Waddington, Fenn (1988) ; Chavigner (1990 : 73-74) ; Howie (1995).

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