Estudio especializado N° 2. Données géochimiques, sédimentologiques et pédologiques
p. 375-385
Texte intégral
COUCHE VII
Echantillon : 1989 (C9)
1– Analyse chimiqne : sédiment carbonaté (46 % de calcite) et légérement argileux (# 12 %), bien pourvu en :
Phosphore (P205 : 3,5 %). Cette teneur témoigne soit de la présence de petit débris osseux (que ne confirme pas l’observation microscopique), soit d’un enrichissement par lessivage de Phosphate à partir des niveaux supérieurs, soit d’un enrichissement consécutif à la combustion des végétaux.
Carbone organique (C. org. : 5,2 %). Cette haute teneur résulte de l’abondance de résidus de combustion de végétaux (graminées) et de végétaux peu transformés, cf. les informations données par l’observation microscopique.
2– Observation microscopiqtie :
Grande abondance de cendres végétales au contact desquelles (et aux dépens desquelles a précipité de la calcite.
Grande abondance de résidus de combustion de végétaux herbacés (graminées) : la combustion est très souvent incomplète, ce qui signifie que les herbes brûlées devaient être relativement fraîche, sans doute encore ± humides. D’abondantes fumées ont dû se dégager au cours de telles combustions. Présence également de particules de charbons de bois.
Remarquable concentration de phytolithes de graminées (1,3 %, en poids, de la terre fine < 2mm).
3Cette origine et cette concentration des phytolithes confirment l’utilisation des graminées à des fins de combustion.
Ce matériau ne présente pas d’agrégats exprimés ce qui signifie que le sol a dû être un sol d’occupation humaine et non un sol ayant eu la possibilité d’évoluer et de s’organiser dans des conditions naturelles.
4Sol d’occupation typique.
COUCHE VI
1) Echantillons n° 1961 (D7), 1969 (E9) et 2202 (CU)
5Représentent des sédiments archéologiques superposés dans cet ordre, de haut en bas.
6Sédiments carbonatés et argileux (10 à 20 % d’argiles dans lesquels la variation des teneurs en carbonates (# 20 % dans l’échantillon 1961, # 26 % dans l’échantillon 1969 et # 46 % dans l’échantillon 2202) suggére qu’ils peuvent appartenir à un mini-profil pédologique dans lequel les carbonates ont été lessivés de haut en bas (ce que confirme l’observation microscopique). Si la coupure avec les courbes sus-jacentes est nette, il y aurait là l’indice d’un abandon ayant duré un « certain temps ».
7Tous les niveaux sont riches en Phosphore (5,5 % < P205 < 6,3 %) contenu dans des débris osseux et des cendres végétales.
8Les niveaux supérieurs (1961 et 1969) présentent des teneurs en Fe203 relativement élevées (# 2,5 %) témoignant, peut-être, d’une incorporation de cet oxide au sédiment sous forme d’ocre ? (cf. n° 1983).
9Niveaux riches en Carbone organique (4,5 % < C. org. < 5,82 %) car riches en résidus de combustion de végétaux.
2) Echantillon n° 1987 (remplissage de la sépulture n° 1)
10L’analyse chimique indique un sédiment assez proche des précédents (# 48 % de calcaire et 7 % d’argiels), assez riche cependant en C. organique (6,1 %) et en Phosphore (6,6 % de P205) mais non enrichi en Fe203.
3) Echantillon n° 1983 (A9) (ocre+graisse ?)
11Echantillon dont la structure ne rappelle aucune structure pétrographique classique. II s’agit d’un agglomérat de fragments d’os, de fragments de calcaires, de grains d’oxydes de fer rouges bien cristallisés, le tout pris dans une masse opaque au microscope. Echantillon probablement anthropique.
12– Analyses microscopiques :
les niveaux les plus superficiels sont décarbonatés par rapport au niveau le plus profond, suggérant une décarbonatation par lessivage des niveaux supérieurs.
niveaux riches en cendres, ayant servi de support à des dépôts de carbonates et de phosphates.
présence de résidus végétaux (graminées) incomplètement brûlés, mélangés à des petites particules de charbon de bois. Les résidus incomplètement brûlés sont relativement beaucoup plus abondants dans le niveau supérieur (1961) que dans les deux autres. Ce niveau montre aussi de petits morceaux d’os légèrement brûlés.
niveaux riches en phytolithes de graminées constituant de bas en haut respectivement 0,2, 0,4 et 0,2 % du poids de la terre fine.
pas d’organisation pédologique (agrégats) done sois d’occupation anthropique.
– Analyse de l’hémoglobine : Cette analyse a été réalisée sur l’échantillon 1969. Le résultat est positif, la bande de Soret apparaît à 415 mm dans le spectre d’absortion de l’extrait du sédiment par le mélange acétone + méthanol.
COUCHE V
1) Echantillon n° 1952 (A6 – V inf.)
13Sédiment stérile du point de vue archéologique. Sa composition chimique est celle d’un sédiment argileux (# 15 %) et carbonaté (# 15 %), riche en carbone organique (8,2 %) et en phosphore (8,2 % de P205).
14Cette richesse en phosphore peut résulter soit de la présence de petits fragments d’os soit du lessivage de phosphate aux dépens des horizons sus-jacents.
15Hélas, cet échantillon n’a pas donné lieu à la confection de lames minces.
2) Echantillon n° 1925 (E9 – V inf.)
16Sédiment de niveau archéologique.
17– Analyse chimique :
18Sédiment légèrement argileux (# 15 %) et carbonaté (# 12 %), riche en carbone organique (# 5,4 %) et en phosphore (# 8 %).
19– Analyse microscopique :
20Grande richesse en résidus de combustión (souvent incomplète) et en charbon de bois.
21Présence d’humus (rougeâtre en lumière transmise) conférant au matériau un faciès sombre et presque tourbeux.
22Riche en débris osseux (non brûlés).
23Les carbonates sont relativement peu abondants et semblent avoir été localement lessivés.
24Au total, niveau anthropique riche en matière organique d’origine graminéenne constituée par le mélange de résidus de combustión incomplète et d’humus de néoformation. Cette couche a dû se comporter comme une couche spongieuse, riche en eau.
3) Echantillon n° 1856 (A6 – V sup.)
25Sédiment de niveau archéologique.
26– Analyse chimique :
27Sédiment remarquable par sa richesse en calcite (# 65 %) et contenant, par ailleurs, environ 25 % d’argile. Bien pourvu en carbone organique (6 %) et relativement plus pauvre en phosphate que les autres niveaux de cette série.
28– Analyse microscopique :
29Celle-ci révèle un niveau surchargé de carbonates de type pédologique (pseudo-mycelium). Les os sont souvent plus ou moins dissous, ce qui expliquerait la teneur relativement plus faible du phosphore que dans les autres strates anthropiques. Mais l’on observe des phosphates en aiguilles, de précipitation.
30Ces caractères témoignent d’activités intenses de dissolution-reprécipitation des éléments minéraux, sans doute dans des conditions pédologiques. Ceci serait en accord avec la présence de matière organique humide (rougeâtre en lumière transmise).
31Ces processus se sont développés dans un matériau anthropique (c’est-à-dire un sol d’occupation) comme en témoigne la présence des os et de cendres végétales.
4) Echantillon n° 1894 (C10 – V sup.) (chargé d’ocre ?)
32L’analyse chimique et banale et ne signale pas avec netteté une présence ahondante d’oxyde de fer (# 2 %).
5) Echantillon n° 1879 (CU – V sup.) et 1932 (A7 – V sup.)
33Echantillons prélevés dans des zones de combustion.
34Composition assez banale : argiles (environ 10 % dans 1879, 15 % dans 1932), calcaire (environ 40 % dans 1879, 15 % dans 1932) ; carbone organique abondant (> 6,6 %) ; phosphore également bien représenté encore que relativement peu abondant dans 1879 (suggérant que les os ne devaient pas étre brûlés pour eux-même).
6) Galets rouges (V sup.)
35Les deux galets observés en lames minces se révèlent très différents. II s’agit dans les deux cas d’échantillons de roches naturelles apparemment non transformés.
36Le premier est un grès quartzeux et ferrugineux dans lequel l’oxyde de fer a pénétré au sein d’un grès à éléments peu usés.
37Le second est un calcaire irrégulièrement imprégné d’oxyde de fer, parfois de façon lamellaire, parfois de façon « nodulaire ».
38Une analyse chimique effectuée sur un autre galet pris dans le lot a correspondu à un échantillon de ce dernier type (CaO 47 %, Fe203 24,4 %, P205 0,2 %, MgO 0,2 %).
COUCHE IV
1) Echantillons n° 1886 (E10 – IVc) et 1800 (D6 – IVa)
39Sédiment de niveaux archéologiques.
40Argües (20 % environ dans les deux cas), calcaire (12 % environ dans les deux cas), carbone organique (> 5,6 %), phosphore (> 5,8 % de P205).
41Composition très semblable à celle des niveaux anthropiques rencontrés ci-dessus (done au-dessous dans la coupe), caractérisé notamment par l’abondance des phytolithes de graminées (0,2 % en poids de la terre fine de l’échantiflón 1886). De même, présence d’hémoglobine décelable dans ce niveau (bande de Soret à 415-425 mm).
2) Echantillon n° 1831 (remplissage du foyer dallé B7)
42Par certains points l’analyse chimique ne diffère pas de façon frappante de celle des autres sédiments (argiles # 15 %, calcaire # 40 %, P 05 4,2 %).
43Elle en diffère par contre par la teneur faible en carbone organique (1 %) et par l’abondance remarquable des phytolithes (la plus grande observée dans la série d’échantillons analysés, atteignant 1,5 % du poids de la terre fine). Ces deux caracteres correspondraient à un matériel riche en cendres, sans que celles-ci constituent la totalité de celui-ci (15 % d’argiles éléments siliceux autres que les phytolithes relativement abondants).
3) Echantillons n° 1821 (pierres de B11-IVa)
44Calcaire (calcite) contenant 1,6 % de MgO (Na20 0,05 % ; K20 0,08 % ; Fe203 0,35 % ; P205 0,23 %, MnO 0,05 %).
4) Concrétions n° 1806 (E6-IVa)
45II s’agit dans un cas d’un fragment de calcaire (calcaire marin à organismes) entouré par un dépôt secondaire de phosphate de calcium. Ceci suppose une certaine mobilité du phosphate, sous forme soluble, au sein de cette couche.
46Dans l’autre cas, la concrétion est constituée de deux parties, un noyau central et un cortex. L’analyse chimique révèle que le noyau est constitué d’un calcaire légèrement magnésien, légèrement enrichi en phosphate (CaO 46,3 %, MgO 3,4 %, P205 1,1 %). Ce calcaire est semblable à l’échantillon précédent, à l’exception de sa teneur en phosphore. Cet élément y a été introduit à partir du cortex qui se révéle très enrichi en phospore (CaO 39,6 %, MgO 0,15 %, P205 6,5 %). Le développement du cortex est révélateur de transferts du phosphate en solution au sein du niveau où a été prélevé l’échantillon. L’observation microscopique confirme cette structure : le noyau est constitué d’un calcaire à organismos marins (semblable à celui qui constitue l’échantillon de « pierre (non) chauffée » de la couche III), entouré par des dépôts de phosphate laminés et colloformes.
5) Echantillons organiques (poils d’animaux ?) n° 1795 (C &) et 1800 (D6-IVa)
47L’analyse a porté sur la nature et les proportions des acides aminés contenus dans ces divers échantillons (tableau 2).
48La comparaison du contenu des colonnes C7 et D6 respectivement avec celui des colonnes donnant la composition des poils de lama, du cuir de lama et du cuir de veau, montre sans ambiguité que l’échantillon C7 est un échantillon de cuir portant sans doute quelques poils (l’hydroxyproline signalant le cuir et l’acide cystéique les poils) tandis que l’échantillon D6 est constitué de poils.
49La présence de certains acides aminés est, par ailleurs, symptomatique de résidus bactériens (acide diaminopimélique, A2pm ; acide γ- aminobutyrique, Á Abu ; Galactosamine, GalN). L’altération de la matière organique des cuirs et des poils est, par ailleurs, confirmée par les valeurs élevées des teneurs en Glucosamine (GlcN) dans l’échantillon de cuir C7 et en Ornithine (Orn) (dans les deux échantillons). Mais cette altération est, en définitive, légère, le spectre de composition des acides aminés permettant de reconnaître sans ambiguïté l’origine des échantillons (cuirs et poils).
50La comparaison du contenu des colonnes (cuir) et (poils) montre que les cuirs de lama et de veau ont des compositions très semblable en acides aminés. Les différences observées entre les teneurs en Hydroxyproline (HPr), Alanine (Ala) et Glycine (Gly) ne sont peut-être pas significatives et sont d’ailleurs faibles en valeur relative.
CONCLUSIONS
511) Le premier caractère qui frappe à la lecture des tableaux de composition est la variabilité relativement faible de la composition des niveaux constituant ce profil de sédiments anthropiques.
52II s’agit de sédiments contenant dans l’ensemble du calcaire (12 à 65 %), des argiles (10 à 20 %), des résidus organiques (C. org. compris entre 3,5 et 9 %), du phosphate de calcium (P205 compris entre 3 et 9 %).
532) Les analyses chimiques et microscopiques révèlent que ces éléments se répartissent au sein des composés suivants : calcaire hérité des roches environnantes (éléments détritiques) et calcite de précipitation chimique, phosphate de calcium contenu dans des débris osseux et phosphate de calcium de précipitation chimique, argiles, grains de quartz, éléments volcaniques), cendres de combustion de produits végétaux, éléments organiques constitués de restes de graminées incomplètement brûlées, particules de charbon de bois et humus de néoformation de type isohumide tout á fait caractéristique de l’origine graminéenne de la matiére végétale dont il est issu.
54Au total, les sédiments apparaissent constitués d’éléments assez constants se répartissant, du point de vue granulométrique, entre des sables (teneurs souvent voisines de 40 %), de limons abondants (dont la teneur peut atteindre 48 %, ce qui suggère des apports par voie éolienne de particules de type loessique, auquelles se sont associées de petites quantités de cendres volcaniques), et d’argiles dont la teneur est plus variable (comprise entre 3 et 21 %). Tous ces éléments sont associés à des résidus organiques de combustion et á de l’humus de néoformation.
553) Un caractère remarquable de ces sédiments est la présence de marques, souvent très claires, de remaniements chimiques au sein de certains niveaux dans le profil. II s’agit essentiellement de remaniements de calcaire et de phosphate aux dépens des éléments des cendres végétales et des débris osseux.
56La localisation de ces marques dans certains niveaux semble permettre de découper le profil en unités ayant fonctionné successivement du point de vue pédologique. Ces niveaux correspondent bien d’ailleurs à certaines des coupures de la stratigraphie archéologique.
57La remobilisation et le depôt des phosphates de calcium autour de fragments de roches calcaires ont conduit à la genèse d’éléments arrondis apparaissant comme des « concrétions ».
584) Les résidus végétaux sont remarquables. Ils sont constitués de particules de charbon de bois et d’abondants restes de graminées plus ou moins complètement brûlés. On imagine la répétition de la combustion de tas d’herbes relativement fraîches, produisant de la chaleur et beaucoup de fumées.
59L’abondance des phytolithes (concrétions siliceuses contenues dans les graminées) est remarquable dans ces sois et s’explique ainsi aisément.
605) Une analyse réalisée sur quatre échantillons a permis de trouver dans deux d’entre eux, correspondant à des niveaux archéologiques, de petites quantités de porphyrines dont la bande de Soret correspond à celle de l’hémoglobine beaucoup plus qu’à celle de la chlorophylle.
616) II semble que l’ocre ait été utilisé. On retrouve de petites particules d’oxydes de fer très rouges, mélangées à d’autres éléments minéraux (et organiques ?) au sein de concrétions dont la structure ne rappelle pas celle d’un matériau naturel.
62Cependant des galets rouges ont été trouvés dont l’origine « naturelle » est attestée par la structure pétrographique (grès et calcaire plus ou moins ferrugineux).
63Aucune marque de rubéfaction par combustión n’a été observée dans les échantillons, peu nombreux, que nous avons étudiés.
647) Enfin l’analyse des acides aminés s’est révélée un excellent outil pour reconnaitre les restes de phanères (cuirs et poils) ayant appartenu à des animaux. Outre la présence et la quantité d’acides aminés symptomatiques de ces constituants (hydroxyproline pour les cuirs, acides aminés soufrés pour les poils), celle d’autres acides aminés est révélatrice des processus d’altération microbienne subie par ces restes organiques au sein des profils.
Note
65L’analyse granulométrique de ces sédiments pose des problèmes spécifiques qui en rendent la réalisation difficile et l’interprétation délicate.
66La dispersión de tels matériaux riches en éléments phosphatés et en résidus de combustion (dont les propriétés sont différentes de celles des humus) s’est révélée difficile et souvent incomplète. La somme des poids des particules appartenant aux diverses classes de taille a souvent été voisine de 90 %.
67De plus, l’interprétation des résultats des analyses granulométriques est rendue difficile à cause de l’abondance des particules phosphatées (débris et fragments osseux dont la taille est souvent celle des sables tres fins ou des limons) et des particules carbonées issues de la dissociation des fragments de charbons de bois incomplètement brûlés et dont la taille les range dans la catégorie des limons et des argiles. Sans une étude minéralogique et pétrographique complète il est alors difficile de comparer les spectres de composition granulométrique de ces sédiments à ceux de sédiments pédologiques naturels, argilo-quartzeux ou argilo-carbonatés.
Tablean 1 – Composition chimique des sédiments anthropiques de Telarmachay. Valeur en % pondéraux.

Provenance de
l’échantillon
Le carbone organique (C. org.) participe à la « perte au feu ». Il a done été pris en compte au sein de cette rubrique dans í’établissement du « Total ».
Tableau 2 – Nature et quantités des acides aminés contenus dans des échantillons de cuir et de poils recueillis dans les niveaux archéologiques de Telarmachay (colonne de gauche) et dans des échantillons de cuirs et de poils de référence. Valeurs exprimées en nombre de résidus pour 1000 résidus totaux.

n. dec. = non décelé n. det. = non déterminé.
* Valeurs fournies par le Centre technique du cuir, Lyon.
** Poils de lama, C. org. = 43.0 %. Cuir de lama, C. org. = 35.5 %.
Planche 1 – en haut : structure d’un sol d’occupation anthropique du niveau VII. Les deux éléments tres sombres sont des fragments de bois incomplètement brûlés. L’élémént gris arrondi est un petit galet de roche calcaire. Le fond de la lame est riche en calcite provenant de cendres végétales et du lessivage de la calcite d’horizons supérieurs (niveau VI). LN. (34X). En bas : vue montrant la manière dont les particules charbonneuses issues de la combustion des végétaux se dispersent dans le fond (plasma) du matériel pédologique (niveau VII). LN. (34X).

Planche 2 – En haut : échantillon n° 1989, niveau VII. Vue de la structure d’un sol d’occupation anthropique. La zone la plus claire correspond à une zone riche en calcite ayant précipité au droit d’anciennes cendres végétales. En bas à droite, on distingue un fragment d’os. LP. (34X). En bas : échantillon n° 1856, niveau Vsup. Vue de dépôts de calcite de type pseudo-mycelium (en blanc) autour d’éléments pédologiques agrégés (en noir). Cette structure témoigne de l’intense remobilisation du carbonate de calcium dans un ancien horizon pédologique. LP. (34X).

Bibliographie
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Références :
– analyse de l’hémoglobine : Les analyses ont été effectuées par M. Van Damme du « Centre de Recherche sur les Solides à Organisation Cristalline Imparfaite » (C.R.O.S.C. L), C.N.R.S., Orléans.
La référence utilisée a été :
10.1016/B978-0-12-220101-1.50014-7 :DiNello R.K. et Chang C.K. (1978), Isolation and Modification of Natural Porphyrins. Dans « The Porphyrins », vol. I, édité par D. Dolphin, Acad. Press.
– analyse des phytolithes : Les analyses ont été réalisées par M.F. Bartoli du Centre de Pédologie Biologique (C.P.B.), C.N.R.S., Nancy.
Les méthodes utilisées sont données dans la thèse de F. Bartoli : « Le cycle biogéochimique du silicium sur roche acide. Application à deux écosystèmes forestiers tempérés (Vosges) ». Thèse Doct. ès-Sciences, Université de Nancy I, 1981.
Toutes les autres analyses ont été faites au Laboratoire de Géologie Appliquée de l’Université d’Orléans (S. Casseault pour les analyses chimiques, A. Chabin pour les acides aminés, P. Ruben pour les granulométries).
Auteur
Professeur à l’université d’Orléans. Laboratoire de Géologie appliquée (ERA n° 601 du C.N.R.S.).
Le texte seul est utilisable sous licence Licence OpenEdition Books. Les autres éléments (illustrations, fichiers annexes importés) sont « Tous droits réservés », sauf mention contraire.
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