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Mine claire

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Hélène Morin-Hamon

II. Ressources minérales et territoires... en quête de techniques

Les méthodes de recherche

Full text

Choix et délimitation du secteur d’étude

1Le principal secteur de prospection, là où se localisent la plupart des zones étudiées, se situe au sud-ouest du département de la Haute-Saône. Les minerais de fer pisolithiques occupent une partie de l'arrondissement de Gray et une portion de celui de Vesoul. L'ensemble de cette région fortement boisée est abondamment arrosé par la Saône et ses affluents (fig 51).

2Des rivières permanentes et peu encaissées, recevant l'appoint de nombreuses petites sources issues de formations superficielles, constituent l'essentiel de ces affluents.

3Des recherches ponctuelles ont été effectuées sur la région périphérique de Montbéliard, zone particulièrement riche en minerai de fer sidérolithique et dont le faciès bien particulier complète l'étude. Elles permettent d’illustrer une étape de la chaîne opératoire dans la préparation mécanique du minerai. L'exploration de la mine karstique d'Onans (Doubs) a livré, quant à elle, des renseignements inédits sur le tri souterrain.

1. Bethoncourt
2. Onans
3. Lieffrans
4. Renaucourt
5. Etrelles-et-la-Montbleuse
6. Bussurel
7. Percey-le-Grand
8. La Chapelle-Saint-Quillain
Fig. 51. Préparation mécanique du minerai de fer. Réseau hydrographique. Localisation de l'étude et des sites tests.

Enquête toponymique

4Le travail en toponymie a consisté à rechercher les microtoponymes sur le cadastre napoléonien, dans les cadastres anciens ou actuels (aux archives départementales et dans les mairies). Ces recherches ont notamment permis de localiser sur la carte IGN des lieux-dits cités dans les rapports d’ingénieurs des Mines et dans les ordonnances donnant autorisation pour l’installation d’ateliers de lavage.

5La confrontation des données toponymiques n’a permis de mettre en évidence que de rares toponymes propres à la minéralurgie : Le patouillet (Vellemoz-Haute-Saône), La Goutte du Laïvu (Chagey-Haute-Saône). Les indications liées à l’emprise minière comme : minières, fontaine rouge, rouge terre, chaufour, le fourneau se retrouvent à proximité de certains sites de lavage, en dehors de ces contextes, il convient cependant de rester prudent sur une éventuelle interprétation.

6L’enquête micro toponymique a donc d’avantage servi à situer les anciens toponymes relevés aux archives, sur les cadastres ou les cartes du XIXe siècle. En croisant les différentes données, ce travail a permis, après un repérage sur les cartes IGN, de délimiter les secteurs à privilégier pour les prospections et parfois de localiser des sites.

7Une évolution des microtoponymes a pu être mise en évidence, par exemple : le Pré Gramaire est devenu le Pré Grand-Mère ; Les Ferreaux se sont transformés en Terreaux, Prépillot a évolué successivement en Pré Pilot ou Pillot puis Pré Vilot pour figurer actuellement en Prévillot sur la carte IGN.

8Dans le cas d’une utilisation de la toponymie comme révélateur de sites, il convient d’être relativement attentif au fait que certains substantifs proches du terme de lavage tels que les lavières ou les lavons désignent en réalité les endroits où l’on extrayait des roches calcaires pour les toitures : les laves. Dans le cas des lavons, le terme est signalé dans les archives du XVIIe siècle (ADHS C 36, 1613-1614) dans le Bailliage d’Amont comme désignant des lattes (le lavonnier désignait un marchand de lavons ou de lattes).

9En l’absence d’une analyse sémantique approfondie, l’utilisation de la microtoponymie comme indicateur spécifique des ateliers de lavage reste problématique. Il s’agit dans ce travail davantage d’une utilisation comme pointage et vérification de coordonnées sur la carte communale.

Enquête orale

10L'enquête orale a été particulièrement fructueuse dans le secteur rapproché de La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône). Les renseignements recueillis ont confirmé les premières investigations de terrain localisées dans cette commune. Ils ont permis de restituer l’histoire paysagère en abordant les problèmes de conservation des vestiges et surtout de préciser l’évolution du réseau hydrographique. Certains sites sont actuellement dépourvus en totalité ou presque de ressources hydrauliques, ce qui peut paraître à première vue paradoxal. En réalité les travaux de drainage ont intensément modifié les versants et certaines zones humides. De plus, il semble qu’un assèchement progressif ait affecté le domaine forestier, c’est du moins ce qui résulte des propos tenus par les responsables de plusieurs communes. Ainsi, le Bois du Saint (La Chapelle-Saint-Quillain) était autrefois occupé par un vaste marais utilisé pour l’hydraulique de lavage. (...) La nature du sol très aquatique ne permet pas de tirer la mine que dans les mois très secs de l’année et tout au plus pendant deux ou trois mois par année (...) (Lettre du 26 avril 1856 de MM Thierry et Cie au Préfet de la Haute-Saône, ADHS 297 S 38, Vellefrey).

11Aujourd’hui les zones humides sont rares. Elles ont pratiquement disparu dans certains secteurs ou bien se trouvent déplacées. Les bouleversements physiques liés à une extraction intensive mais aussi au drainage ont profondément modifié le paysage et vraisemblablement l’équilibre des nappes phréatiques cutanées drainées par de petits cours d’eau.

La géomorphologie

12La géomorphologie a été d’un recours important pour la lecture des versants et l’étude des interfluves. Dans les systèmes complexes des interactions qui caractérisent la surface du sol, les différents facteurs ne sont pas égaux. Certains phénomènes sont plus intenses que d’autres et jouent un rôle moteur.

13L’action déterminante du réseau hydrographique, les perturbations enregistrées par l’exploitation minière et ses activités annexes, ont déclenché des évolutions différenciées du modelé (fig. 52 et 53).

14Pour appréhender cette interaction entre phénomènes naturels et anthropiques, il faut donc introduire un point de vue géomorphologique, point de départ au croisement des données brutes de terrain et à l’analyse des phénomènes passés et actuels dans la transformation des paysages. Cette démarche permet ainsi de mesurer la déformation en essayant de restituer la dynamique de ces paysages comme le démontre le travail réalisé sur le bassin-versant de la petite Morthe. Dans la part liée à l’interprétation, le discours géomorphologique prévaut à certains niveaux de l’analyse parce qu’il permet de relier à tout moment l’épiderme du sol à ces transformations et à son détournement par les activités humaines. Il s’agit de décrire aussi le type de sédimentation et son origine ; la morphogenèse règle la nature comme le transport des matériaux fournis tant par l’attaque naturelle que par l’érosion anthropique de zones d’ablation : des phénomènes spécifiques qui font l’objet de cette approche.

Fig. 52. Lieffrans (Haute-Saône). Lieu dit : "Petit-Lieffrans". Modelé anthropique sous couvert forestier lié à la préparation mécanique : haldes et zones de lavage.

Fig. 53. Roppe-Eguenigue (Territoire de Belfort) Modelé anthropique avec aire de lavage en premier plan et accumulation des déchets à l'arrière.

15La nature des vestiges étudiés, les méthodes appliquées pour les étudier ont donc forgé ce type de démarche tout autant que l’interprétation archéologique qui la complète.

16L’espace est source d’analyse et d’interprétation. Le paysage peut être le reflet de structures dont une grande partie n’est plus visible : c’est le cas de certains cours d’eau aujourd’hui taris qui ont peine à expliquer l’importance de certains volumes de déchets résiduels. La connaissance géomorphologique du terrain est donc indispensable pour comparer et distinguer les faits naturels du modelé anthropique. L’enquête montre de manière évidente l’importance des ateliers dans le paysage, dont une partie peut échapper à un observateur même averti.

17L’état de conservation des vestiges constitue dès lors la limite de cette étude. La seule manifestation anthropique d’un atelier peut être la marque d’un parcellaire matérialisé par un bosquet d’arbres. C’est le cas par exemple du site de lavage de Baslières (Haute-Saône) dont le plan est largement développé dans les sources mais dont il ne reste quasiment plus de vestiges au sol hormis l’exutoire, constitué par une perte karstique à demi comblée. Les contradictions entre les plans archives, les descriptions et la réalité troublent l’analyse et tendent à entraver l’interprétation. En réalité, le paysage livre l’image d’un processus de transformation complexe où se mêlent cycle naturel et modifications anthropiques : sédimentation, érosion, transformations... Il est possible ainsi de trouver des formes sans sources documentaires (Percey-le-Grand), à l’inverse, des sources documentaires et des vestiges qui ne coïncident que partiellement au levé topographique initial (Renaucourt). Rares sont les concordances parfaites entre sources et terrain comme à Lieffrans (site de Picardie) où le levé en plan des vestiges est le reflet d’une grande partie du plan exécuté par l’ingénieur des Mines.

18La méthode de recherche préconisée sur le terrain est une démarche d’analyse morphologique que parasite parfois l’information documentaire. Il convient donc de rester prudent et lucide, en l’absence de vérification archéologique exhaustive.

19Cependant, il appartient de s’interroger pour savoir si ces formes contribuent à l’interprétation archéologique et peuvent ainsi se prêter à une lecture sémiologique. Autrement dit de s’interroger sur la pertinence logique de l’analyse morphologique comme base d’une restitution et d’une interprétation. C’est aussi le sens de notre approche problématique en terme de méthodologie.

Les prospections

Les prospections au sol

20Les recherches sur le terrain ont fait l’objet de longues séances de prospection au sol, à partir d’un tri méthodique des informations géomorphologiques et des sources. L’objectif était de circonscrire des zones de recherches les plus larges possible afin de procéder dans une deuxième étape à des choix plus précis : les sites tests. Le dépouillement sommaire des sources et de la bibliographie, en amont des recherches de terrain, avait mis en évidence 120 communes concernées par l’implantation d'un ou plusieurs sites de lavage (fig. 54).

Fig. 54. Haute-Saône. Découpage communal. Localisation des communes ayant accueilli au moins un atelier de préparation mécanique de minerai de fer. D'après recherches dans les archives et la bibliographie.

Fig. 55. Vellemoz (Haute-Saône) lieu dit : "Champs montants". Versant sud du talweg de "la Petite Morthe". Haldes longilignes, arasées par les labours et visibles au sol (teinte jaune clair).

21Certaines de ces prospections ont été menées parallèlement aux recherches entreprises pour l'inventaire des minières et mines souterraines, car il peut y avoir une liaison fonctionnelle entre ces deux activités. Le site de la Montbleuse (Haute-Saône), par exemple, a été découvert lors d'une prospection effectuée en forêt sur un site d'extraction à ciel ouvert.

Fig. 56. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône) lieu-dit : "Le Creux Philippe". Versant sud du thalweg de la "Petite Morthe". Zone d'épandage de boues de lavage visibles au sol dans les labours (teinte jaune clair).

Fig. 57a. Etrelles-et-la-Montbleuse. lieu-dit : "En bonne Fontaine". Vue actuelle du site. Vestiges au sol de Fossés et de haldes (le ruisseau est à l'arrière-plan). ADHS 300 S 16, (1826).

22Quelques sites, plus rares, ont été repérés à partir de renseignements oraux ou sur le terrain avec la présence de travaux de drainage en fond de thalweg. À Cugney (Haute-Saône), la découverte de fosses de décantation du minerai est le résultat de terrassements menés dans un fond de vallon.

23Dans les zones cultivées, les structures arasées n’existent plus. Cependant les boues sont identifiables dans les labours où leur teinte claire tranche nettement avec le contexte pédologique local souvent brun rouge ou avec la couche humique (fig. 55 et 56).

24De rares sites ont été repérés dans un contexte de prairies et de cultures céréalières (fig. 57a et b).

Fig. 57b. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône) lieu-dit : "En bonne Fontaine". Lavoirs et complexe d'épuration parallèle au cours d'eau. ADHS 300 S 16, (1826).

25Sur le territoire de la commune de la Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône), les prospections ont été menées sur un ensemble de communes : La Chapelle-Saint-Quillain, Etrelles-et-la-Montbleuse, Vellemoz, Sainte-Reine et Vantoux-Longevelle, Vellefrey et Vellefrange. Les territoires de ces communes correspondent aux limites du bassin-versant d’une rivière nommée la petite Morthe (ou petite Morte).

26Il paraissait pertinent, en effet, d'élargir les recherches à partir de sites déjà étudiés comme celui de La Montbleuse et d'englober l'ensemble des affleurements ferrifères limitrophes : forêt de Bellevesvre ou Bellevaivre, Bois du Saint et de la Tuilerie sur la rive droite, Grand Bois de Gy en rive gauche. Les investigations se sont étendues à la périphérie des aires d'extraction en privilégiant les espaces drainés par la rivière de la Petite Morthe ou par des aquifères annexes : sources, étangs, zones humides, et affluents divers (ruisseau de Mazibé) qui jalonnent les versants et les thalwegs ; le territoire prospecté dans ce secteur représente près de 30 kilomètres carrés. La plupart des sites ont été localisés sous couvert forestier (fig. 58 et 59).

27De fait, la prospection au sol s’est concentrée dans les zones boisées, où il est difficile de repérer les sites par photographie aérienne et où les vestiges se trouvent dans un état de conservation relativement préservé (fig. 60).

Fig. 58. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône) lieux-dits : "Pré Goudet" "La Tuilière". Haldes sous couvert forestier. Au premier plan, amas de pisolithes débarrassés de leur gangue.

Fig. 59. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône) Lieu-dit : "La Vignotte". Vestiges des fosses quadrangulaires adossées à la halde : l'érosion fait apparaître des sédiments limoneux fins.

28Marqueurs universels des sites de minéralurgie, les dépôts de lavage ou de concassage apparaissent en concentrations qui peuvent atteindre plusieurs centaines de mètres carrés d’extension. Les prospections en sous-bois n’ont donc pas été réalisées suivant un cheminement rectiligne, mais à vue, au gré des anomalies de surface, matérialisées par de petits reliefs ou buttes jouxtant ou non des aménagements fossoyés. Les recherches se sont étendues aussi le long des cours d'eau dans une région riche en vestiges liés à l’extraction minière (fig. 61).

29De prime abord, les dépôts constitués de boues résiduelles ne permettent pas une lecture spatiale d'ensemble. Les prospections au sol favorisent dans un premier temps la localisation des vestiges d'installation de lavage que la plupart des descriptions mentionnent comme temporaires. Les observations n’autorisent toutefois pas d’en préciser la nature exacte : zone de lavage, de décantation, aire de stockage, type d’installation. Seul un examen approfondi des lieux et un relevé topographique permettent d'appréhender leur identité et d'en décoder leurs attributions (fig. 62).

Fig. 60. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône) Lieu-dit : "L'Etang". Zone de clarification des eaux de lavage. Chenal au centre de la photo et fosse.

Fig. 61. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône) Lieu-dit : "Le Bois du Saint" "Coupe 14". Fosse quadrangulaire associée à des résidus de lavage localisée à proximité des zones d'extraction minières.

Fig. 62. Vellemoz (Haute-Saône) Lieu-dit : "Champs montants". Haldes longilignes associées à des fosses sous couvert forestier. Dépôts constitués de sédiments limono-argileux.

Les prospections aériennes

30La lecture de photographies aériennes (IGN) a été réalisée pour les secteurs de Bethoncourt (Doubs), La Montbleuse et de Cugney (Haute-Saône). Il paraissait intéressant de vérifier si d'éventuelles structures arasées de lavoirs ou de patouillets pouvaient être identifiées par ce moyen. En fait les clichés IGN consultés au Département de Géosciences (Université de Franche-Comté), sont anciens (années 1960) et ont été pris à une altitude trop élevée pour pouvoir en lire les détails, même avec le stéréoscope. Les clichés issus de certains logiciels n’apportent que peu de précisions. Il en est de même des clichés disponibles sur Internet.

31Il serait nécessaire de réaliser une couverture spécifique dans les secteurs concernés à des périodes adéquates. La photographie aérienne peut être un auxiliaire pour le repérage des aires de lavage à découvert, là où les structures arasées par les cultures étaient autrefois composée de fosses et de levées de terres.

32La télédétection par laser aéroporté (LIDAR, Light Detection and Ranging) est une technique d’avenir pour ce genre de sites. Elle permet de détecter les structures présentes sous couverts forestiers, avec une précision horizontale et verticale de l’ordre du décimètre. On obtient une image du sol similaire à celle que l’on aurait en éliminant toute végétation. Avec ce système, les coordonnées de l’ensemble des points au sol permettent de générer un modèle numérique de terrain (MNT). Une multitude de structures, murs, fosses, terrasses, levées de terre, puits, haldes, chenaux marquées par des dénivelés de quelques dizaines de centimètres sont ainsi détectables. Cette technique applicable aux zones minières pourrait être expérimentée dans les années futures.

Les levés topographiques

33Topographier un site revient déjà à en analyser les composantes.

34Dans le cadre de cette étude, les topographies sont des documents fondamentaux pour la lecture des vestiges, situés le plus souvent sous couverture forestière dense et dont les superficies sont très variables (de quelques ares à plusieurs hectares).

35Les structures en sous-bois : levées de terre ou dépressions ne permettent pas une visualisation immédiate, globale et parfaite des vestiges. La réalisation d'un plan topographique à l'échelle est incontournable pour saisir avec précision la représentation de l'espace et son organisation. Il peut servir de support graphique à une multitude d'observations tant archéologiques que géologiques ou hydrologiques.

36Plusieurs types de relevés topographiques ont été expérimentés. Dans tous les cas utilisées, il a été nécessaire de bien repérer les limites des sites et d’inventorier au préalable les vestiges à relever. La densité de la végétation oblige à prévoir de tels travaux entre l’automne et le printemps, périodes néanmoins contraignantes à cause des activités liées la chasse et de la météorologie souvent instable.

Le relevé topographique à la boussole de reconnaissance

37Ce type de relevé est une application adaptée des techniques utilisées pour les relevés souterrains. C'est un support de l'interprétation archéologique qui exige beaucoup de temps et de précision. Il consiste à effectuer un cheminement sous forme de ligne brisée (fig. 63). Les stations sont constituées par les sommets. On obtient l'ossature du relevé. Le principe est de suivre les points remarquables (sommet d'une élévation, centre d'une dépression...) en exécutant une succession de visées, chacune se raccordant à la précédente. Sont relevées : les mesures de longueur de l'angle, par rapport à l'horizontale (pente) et de l'angle par rapport au nord magnétique (azimuth). Le choix des stations détermine le cadre général du plan. Les points sont choisis au fur et à mesure de l'avancement du levé. Afin de limiter le nombre de visées, et ainsi les risques d'erreur, ce sont les points permettant les visées les plus longues qui sont choisis en priorité. Chaque station correspond à un point précis au sol. Un point est défini par trois grandeurs indépendantes. Une fois une origine définie, il faut donc trois mesures pour caractériser une visée ou la position d'un point dans un système de coordonnées ou de repères. Sur le terrain, on réalise le plus souvent les mesures en coordonnées sphériques (distance, azimut, pente) puis on passe par construction graphique ou calcul à des coordonnées rectangulaires (X, Y, Z). C'est la base de la topographie utilisée en milieu souterrain minier.

38Pour topographier à vue, une ou plusieurs structures, lorsque les conditions de visibilité le permettent, en cours de cheminement ou non, le levé est effectué par rayonnement à partir d'un seul point (fig. 64). Dans ce cas, la boussole peut être positionnée et stabilisée sur un support.

39Le meilleur instrument pour résoudre les problèmes de distance est le télémètre/distomètre électronique laser. Une mesure directe passe bien souvent là où une personne ne passe pas.

Fig. 63 (en haut). Topographie. Schéma type de levé par cheminement. De 1 on vise le point 2, et on prend la distance 1-2, ainsi que la pente et ainsi de suite. Après avoir topographie les structures 1 et 2, il est intéressant de revenir au point de départ et ainsi de réaliser un bouclage. Cette opération est indispensable pour vérifier la précision du cheminement.

Fig. 64 (en bas). Topographie. Schéma type de levé par rayonnement. A partir d'un point 0, on mesure 1, 2, 3, 4,... et ainsi de suite. Le report s'effectue à l'aide d'un compas. Cette méthode exige le positionnement du compas sur un point parfaitement fixe. Elle a l'avantage d'éviter toute erreur dans les mesures angulaires en concentrant les visées à partir d'un seul point.

40Dans le cas de mesures au décamètre ou au fil perdu, les points des stations étant déterminés, le fil sera tendu, ce qui permet la lecture de la distance. La direction de la visée est prise en se basant sur le fil tendu, ce qui évite un maximum d'erreur. La pente sera obtenue comme précédemment. A chaque station, l'opérateur a diverses opérations à effectuer (fig. 65). C'est là qu'il prendra toutes les données nécessaires à un premier report : direction, distance, pente, croquis, observations diverses.

Les instruments de topographie

41Des outils et des techniques variables selon le site ou la structure à étudier peuvent être utilisés :

42* Le topofil est un dérouleur à fil perdu muni d'un compteur gradué en centimètres. L'erreur est relativement faible, mais son fonctionnement est délicat ;

Fig. 65. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône). Lieu-dit "Forêt de Bellevaivre". Topographie de surface à l'aide du décamètre ruban et de la boussole Chaix.

43* Le décamètre : son usage est précis mais d'un maniement peu pratique dans les secteurs boisés fortement humides et boueux ou dans les zones difficiles d'accès ou en partie remblayées ;

44* Le topomètre électronique ou télémètre laser : cet appareil est fait de deux boîtiers étanches et antichoc portés chacun par deux topographes. Le boîtier émetteur envoie en direction du boîtier récepteur et en même temps, un faisceau infrarouge et un faisceau ultrason, qui se propagent à des vitesses très différentes. L'écart de temps entre signaux à l'arrivée au boîtier récepteur est retraité électroniquement pour donner la distance en centimètres. La marge d'erreur est inférieure à 1 %. Cet appareil est d'un maniement plus délicat mais beaucoup plus efficace. Il a été utilisé en priorité sur la majorité des sites ;

45* La boussole : deux types de boussoles ont été utilisés pour les relevés ;

  • La boussole Topochaix d'une grande précision utilisée sur l'ensemble des sites ;

  • Le compas et le clinomètre Suunto ont été utilisés en alternance avec la Topochaix. La grande souplesse de ces deux appareils permet de les utiliser dans des conditions très difficiles, en particulier dans les galeries souterraines (Mine d’Onans dans le Doubs).

46* L'altimètre a surtout servi pour mesurer certains dénivelés (coupes). Son utilisation délicate reste soumise aux variations de la pression atmosphérique ;

47* Pour effectuer le report des coordonnées des sites, le GPS a été utilisé pour affiner les informations et effectuer des reports plus précis. Son utilisation est toutefois délicate sous couvert forestier. Dans ce cas précis, seul le GPS différentiel peut donner de bons résultats.

Le report topographique

48Le report topographique s'effectue à partir des notes prises sur le terrain. Les distances mesurées sont donc réduites à l'horizontale, et les dénivelés donnés à la verticale. Plusieurs méthodes permettent d'arriver à ce résultat.

49* Par le calcul trigonométrique (fig. 66).

On aura :

H = AB x Cos α

V=AB x Sin α

Fig. 66. Topographie. Calcul trigonométrique. A l'aide d'une table trigonométrique, il est possible de calculer pour chaque longueur AB les distances H et V correspondantes.

50* Par les tables numériques : à l'aide de tables graphiques ou de tableur qui calculent automatiquement les coordonnées de chaque station.

51Le report sur plan s'effectue avec le rapporteur et une règle graduée. Une fois le cheminement tracé, il est nécessaire de l’habiller c'est-à-dire de représenter le contour des structures. La représentation définitive s'accompagne d'une série de signes conventionnels.

Le relevé topographique au tachéomètre laser.

52Cette technique classique utilisée par les professionnels consiste à relever une série de points remarquables, puis à les relier entre eux au moyen de programmes informatiques adaptés (fig. 67).

53Deux sites ont été relevés suivant cette technique : le site de Picardie à Lieffrans (Haute-Saône) et le site de la Source du Faix à Renaucourt (Haute-Saône). La présence de l’archéologue est indispensable aux côtés du géomètre professionnel (Michel Hild, géomètre professionnel, membre de l’équipe ERMINA). Un plan à vue a été dessiné par l’archéologue pour permettre au topographe de se repérer dans l’espace du site et de localiser au mieux les principales stations. Les points de levés à partir des stations sont pro posés par l’archéologue qui possède une bonne connaissance de tous les détails du terrain. Les configurations du sol tels que replats, dépressions, remblais de faibles amplitudes, peuvent avoir une importance archéologique qu’il convient d’enregistrer.

Fig. 67. Renaucourt (Haute-Saône). Lieu-dit : "la Source du Faix". Topographie du site au théodolite laser.

54Cette méthode permet d'obtenir une précision inégalée dans le positionnement des différents points. Elle exige en revanche de ne pas travailler sous un couvert forestier trop dense, ce qui pose problème car la plupart des sites encore lisibles sont recouverts par une végétation de sous bois non entretenue. Ce type de relevé exige une préparation préalable du site (débroussaillage).

Le relevé topographique au tachéomètre manuel

55Développée depuis plusieurs années par Rudolf Glutz (géomètre professionnel, topographe à l'institut pour la Conservation des Monuments Historiques de l'École Polytechnique Fédérale de Zurich), cette méthode a été expérimentée avec succès sur plusieurs sites localisés sur le territoire de la commune de La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône).

56Dérivée d'une méthode à positionnement laser pour ce qui est des points cotés remarquables (points IGN) le relevé topographique s'effectue manuellement par cheminement et stations de courtes distances directement sur les structures à mesurer (fig. 68 a et b).

57Les plans constituent des documents importants pour tout travail de conservation des monuments historiques et en archéologie. L'Institut pour la Conservation des Monuments Historiques de l'École Polytechnique Fédérale de Zurich recherche de nouvelles voies aussi appropriées que possible à ce genre de levé topographique. Une tachéométrie simplifiée est effectuée avec une boussole en même temps qu'un inventaire des objets à relever. Des configurations de terrain ayant une importance archéologique comme des terrasses ou des remblais sont relevées simultanément à l'aide de quelques points.

Fig. 68a. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône). Levés topographiques au tachéomètre manuel par cheminement et stations de courtes distances.

Fig. 68b. Exemple de plan topographique au tachéomètre manuel par cheminement et stations de courtes distances : ateliers de lavage de la "Croix Mauffrey". La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône). Levés et reports topographiques, Rüdi Glutz).

58Le procédé convient particulièrement bien pour des relevés de paysage en particulier pour des surfaces de quelques hectares lorsqu'il n'est pas rentable d'utiliser la photogrammétrie ou un équipement topographique perfectionné. Une seule personne peut effectuer ainsi le levé. Les nombreuses allées et venues entre la mire et l'instrument donnent de surcroît une bonne connaissance de tous les détails du terrain dont le relevé est réalisé en fonction de leur valeur archéologique (Glutz, 1997).

59Au préalable, il convient de se procurer les documents nécessaires : les cartes de localisation des points géodésiques et des repères de nivellement auprès des services de l’IGN ; certaines mairies disposent parfois de ces données pour leurs besoins en matière d’urbanisme. Il est nécessaire ensuite d’effectuer une reconnaissance des lieux et de rechercher les points de triangulation les plus proches. Étant donné les distances entre les points géodésiques de la France (3-5 kilomètres), il est nécessaire de fixer d’abord des point polygonaux à l’aide d’un cheminement de plus de 3 kilomètres le long des routes : ces distances ont été mesurées électroniquement. A partir de ces points polygonaux, repérés provisoirement avec des jalons adaptés, il est possible de mesurer quelques cheminements avec le théodolite à boussole Wild TO. Une étape supplémentaire est nécessaire pour le calcul du cheminement, pour définir le travail à exécuter et la surface à cartographier en se basant sur l'apparence des lieux. Les points mesurés sont reportés sur la feuille à dessin à l’aide d’un coordinatographe rectangulaire. Un géomètre expérimenté peut relever par rayonnement, en moyenne, 130 points de détail par journée de terrain en moyenne, puis il en calcule l'altitude à l'aide d'une calculatrice de poche programmable et les reporte avec un rapporteur. Ces points soigneusement choisis constituent le canevas à partir duquel on dessine à main levée sur le terrain les courbes de niveau, l'état des lieux et les vestiges. Si des plans cadastraux sont disponibles, ils peuvent être placés sous la feuille transparente pour fournir les renseignements désirés. Le dessin à l’encre demande une journée de travail. Une personne peut cartographier de cette manière une surface de 3 hectares en quatre jours (échelle 1 :600e, équidistance des courbes de niveau = 2 m). En terrain difficile et pour des vestiges étendus, il convient de compter au moins deux jours par hectare. Le plan définitif est affiné sur le terrain.

60L'emploi de jalons mires à division centimétrique et chiffres intégrés (Système Lindenmann) pour la mesure optique de la distance à l'aide des fils stadimétriques peut sembler de prime abord comme obsolète. Un tel équipement est toutefois d'un coût abordable. De plus son poids total de 32 kg peut être facilement porté par une seule personne. La précision de la mesure des distances, de l'orientation magnétique et du report des points avec un rapporteur suffit pour un plan topographique au 1 :500e jusqu'au 1 :2000e.

61Le plan de référence réalisé contient toutes les informations récoltées y compris les cotes mesurées. A partir de cette base de données, il est possible de procéder à une mise au net des éléments essentiels aux interprétations.

62Le caractère inédit de la topographie des vestiges liés au lavage a demandé une réflexion sur les signes conventionnels à adopter en relation avec les symboles préexistants décrits dans le cahier Zeichenrichtlinien proposés par Glutz, Grewe et Müller (Glutz, Grewe, Müller, 1984). La représentation d’un bac ou des limites d’une halde par une ligne traitillée permet ainsi d’obtenir une lecture géomorphologique des vestiges.

Fig. 69. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône). Lieu-dit : "Forêt de Bellevaivre" Prospections géophysiques.

63Dans tous les cas les trois méthodes impliquent une connaissance parfaite du terrain et de sa géomorphologie.

La géophysique

64Le sol et la végétation contribuent à niveler les structures au cours du temps surtout lorsque celles-ci sont de nature éphémères. Les vestiges se trouvent donc plus ou moins arasés, qu’il s’agisse de fosses ou de micro-structures en élévation. Les phénomènes d’érosion et de sédimentation ont effacé toute trace visible. La prospection de telles surfaces nécessite une méthode appropriée permettant de lire les structures enfouies sans pour autant réaliser une fouille. La géophysique permet justement de localiser les anomalies liées à la constitution du sol ou du sous-sol. Pour autant cette méthode ne permet pas d’identifier dans le détail les vestiges révélés. Dans le cas des vestiges de lavage, celle-ci permet d’indiquer des zones plus humides que d’autres, des zones de changement sédimentologique liées par exemple à des remplissages allochtones. Elle permet de localiser les vestiges et leur emprise, même si leur morphologie reste encore difficile à dessiner à travers les restitutions informatisées et ainsi de mettre en évidence des paléo-chenaux voire des espaces de lavage actuellement invisibles au sol (fig. 69).

65Cette méthode nécessite une collaboration étroite entre tous les acteurs. Le géophysicien a besoin de connaître les différentes hypothèses d’anomalies qui, a priori, peuvent affecter une surface donnée afin d’étalonner son appareil. Il a besoin aussi de confronter ses données avec les informations contextuelles livrées par l’archéologue et d’en évaluer la signification. Il s’agit bien d’une démarche pluridisciplinaire appliquée à des problématiques ciblées comme celle, induite par l’approvisionnement en eau de structures de lavage ou la liaison opérationnelle entre réservoirs et fosses de lavage. Cette méthode doit pouvoir confronter en permanence données archéologiques et mesures de terrain. La principale difficulté étant d’interpréter les signaux révélés dans ce type de contexte. L’approche est ici strictement expérimentale : elle a été testée sur le site de la Montbleuse.

La sédimentologie

66La préparation mécanique des minerais implique la mise en œuvre d'un processus de séparation du minerai de sa gangue et de l'encaissant.

67Dans le cas de la Montbleuse, le minerai est constitué par un agrégat de pisolithes cimentées autour d'une gangue siliceuse. Ces agrégats sont par ailleurs localisés dans les niveaux argileux.

Fig. 70. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône). Lieu-dit : "Forêt de Bellevaivre". Prélèvements sédimentologiques à la tarière manuelle.

68Les accumulations de déchets des ateliers seront donc forcément constituées de ces deux éléments : sables et argiles. L'analyse sédimentologique des levées de terre et des structures de lavage permet d'identifier la fonction de chaque aire de travail. Il est donc essentiel dans un premier temps de recueillir toutes les informations concernant l'origine du minerai et sa composition puis de cerner les différentes aires de concentration de sédiments allochtones présents sur le site (fig. 70).

69L'analyse stratigraphique permettra dans une étape ultérieure d'identifier les différentes phases d'activités au sein d'un même atelier tout en vérifiant la teneur des minerais utilisés.

70Dans l'exemple de Cugney (Haute-Saône) une tranchée de drainage a fait apparaître des fosses régulières comblées par de l'argile rouge compacte avec présence de grains siliceux de petite taille. Une confrontation entre les échantillons de minerai non traité, recueillis à proximité et le remplissage observé a permis de confirmer l'existence de bacs d'épuration jouxtant l'atelier de lavage.

Fig. 71. Percey-Le-Grand (Haute-Saône). Terriers de blaireaux mettant en évidence les boues issues du lavage des terres à mine.

71L'analyse sédimentologique à partir d’échantillons prélevés à la tarière permet à la fois d'interpréter chaque structure et d'en dresser la statigraphie.

Méthodes utilisées au cours des prospections au sol

72Au cours des prospections, l’observation des déchets liés à l’activité du lavage a contribué à l’interprétation des différentes unités fonctionnelles des ateliers et a permis dans certains cas d’émettre des hypothèses sur leur évolution. Les échantillons observés ont tous été prélevés dans un matériel limoneux ou limono-argileux. Le plus souvent, la terre végétale superficielle est mince ; l’activité des animaux fouisseurs (fig. 71 et 72) ou les travaux forestiers ont largement contribué à faciliter ces observations.

73Pour une lecture plus précise une fiche de détermination a été élaborée ; la couleur des échantillons est donnée d'après le code expolaire étalonné par Cailleux et Taylor. La présence de fines, de couleur jaune très clair, étudiées sur les sites correspond ainsi aux phases de décantation des eaux fortement chargées en silts et argiles ou encore en sables extrêmement fins. Ces déchets sont issus d’une décantation liée à la séparation des minerais de leur gangue. Ces limons résiduels sont généralement des siltites mal classées, comportant une grande quantité d'argiles ainsi qu'une fraction sableuse non négligeable. Cette dernière provient essentiellement du démantèlement du ciment bréchifié compactant à l’origine les grains de limonite ou constituant le liant essentiel des niveaux de fer.

Étude en laboratoire

74Pour affiner les études sur les différents vestiges de lavage et confirmer l’existence de structures intermédiaires, non visibles au sol, une étude sédimentologique en laboratoire, a été testée sur le site de la Montbleuse. Des sondages à la tarière ont été réalisés suivant plusieurs profils sur le site de Bellevaivre à Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône) et des observations en laboratoire ont été effectuées dans le cadre de ce travail.

Fig. 72. Fahy-lès-Autrey (Haute-Saône). L'activité des taupes confirme la présence de boues de lavage dans un pâturage.

List of illustrations

Caption 1. Bethoncourt2. Onans3. Lieffrans4. Renaucourt5. Etrelles-et-la-Montbleuse6. Bussurel7. Percey-le-Grand8. La Chapelle-Saint-QuillainFig. 51. Préparation mécanique du minerai de fer. Réseau hydrographique. Localisation de l'étude et des sites tests.
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Caption Fig. 52. Lieffrans (Haute-Saône). Lieu dit : "Petit-Lieffrans". Modelé anthropique sous couvert forestier lié à la préparation mécanique : haldes et zones de lavage.
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Caption Fig. 53. Roppe-Eguenigue (Territoire de Belfort) Modelé anthropique avec aire de lavage en premier plan et accumulation des déchets à l'arrière.
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Caption Fig. 54. Haute-Saône. Découpage communal. Localisation des communes ayant accueilli au moins un atelier de préparation mécanique de minerai de fer. D'après recherches dans les archives et la bibliographie.
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Caption Fig. 55. Vellemoz (Haute-Saône) lieu dit : "Champs montants". Versant sud du talweg de "la Petite Morthe". Haldes longilignes, arasées par les labours et visibles au sol (teinte jaune clair).
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Caption Fig. 56. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône) lieu-dit : "Le Creux Philippe". Versant sud du thalweg de la "Petite Morthe". Zone d'épandage de boues de lavage visibles au sol dans les labours (teinte jaune clair).
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Caption Fig. 57a. Etrelles-et-la-Montbleuse. lieu-dit : "En bonne Fontaine". Vue actuelle du site. Vestiges au sol de Fossés et de haldes (le ruisseau est à l'arrière-plan). ADHS 300 S 16, (1826).
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Caption Fig. 57b. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône) lieu-dit : "En bonne Fontaine". Lavoirs et complexe d'épuration parallèle au cours d'eau. ADHS 300 S 16, (1826).
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Caption Fig. 58. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône) lieux-dits : "Pré Goudet" "La Tuilière". Haldes sous couvert forestier. Au premier plan, amas de pisolithes débarrassés de leur gangue.
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Caption Fig. 59. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône) Lieu-dit : "La Vignotte". Vestiges des fosses quadrangulaires adossées à la halde : l'érosion fait apparaître des sédiments limoneux fins.
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Caption Fig. 60. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône) Lieu-dit : "L'Etang". Zone de clarification des eaux de lavage. Chenal au centre de la photo et fosse.
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Caption Fig. 61. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône) Lieu-dit : "Le Bois du Saint" "Coupe 14". Fosse quadrangulaire associée à des résidus de lavage localisée à proximité des zones d'extraction minières.
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Caption Fig. 62. Vellemoz (Haute-Saône) Lieu-dit : "Champs montants". Haldes longilignes associées à des fosses sous couvert forestier. Dépôts constitués de sédiments limono-argileux.
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Caption Fig. 63 (en haut). Topographie. Schéma type de levé par cheminement. De 1 on vise le point 2, et on prend la distance 1-2, ainsi que la pente et ainsi de suite. Après avoir topographie les structures 1 et 2, il est intéressant de revenir au point de départ et ainsi de réaliser un bouclage. Cette opération est indispensable pour vérifier la précision du cheminement.
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Caption Fig. 64 (en bas). Topographie. Schéma type de levé par rayonnement. A partir d'un point 0, on mesure 1, 2, 3, 4,... et ainsi de suite. Le report s'effectue à l'aide d'un compas. Cette méthode exige le positionnement du compas sur un point parfaitement fixe. Elle a l'avantage d'éviter toute erreur dans les mesures angulaires en concentrant les visées à partir d'un seul point.
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Caption Fig. 65. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône). Lieu-dit "Forêt de Bellevaivre". Topographie de surface à l'aide du décamètre ruban et de la boussole Chaix.
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Caption Fig. 66. Topographie. Calcul trigonométrique. A l'aide d'une table trigonométrique, il est possible de calculer pour chaque longueur AB les distances H et V correspondantes.
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Caption Fig. 67. Renaucourt (Haute-Saône). Lieu-dit : "la Source du Faix". Topographie du site au théodolite laser.
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Caption Fig. 68a. La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône). Levés topographiques au tachéomètre manuel par cheminement et stations de courtes distances.
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Caption Fig. 68b. Exemple de plan topographique au tachéomètre manuel par cheminement et stations de courtes distances : ateliers de lavage de la "Croix Mauffrey". La Chapelle-Saint-Quillain (Haute-Saône). Levés et reports topographiques, Rüdi Glutz).
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Caption Fig. 69. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône). Lieu-dit : "Forêt de Bellevaivre" Prospections géophysiques.
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Caption Fig. 70. Etrelles-et-la-Montbleuse (Haute-Saône). Lieu-dit : "Forêt de Bellevaivre". Prélèvements sédimentologiques à la tarière manuelle.
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Caption Fig. 71. Percey-Le-Grand (Haute-Saône). Terriers de blaireaux mettant en évidence les boues issues du lavage des terres à mine.
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Caption Fig. 72. Fahy-lès-Autrey (Haute-Saône). L'activité des taupes confirme la présence de boues de lavage dans un pâturage.
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© Presses universitaires du Midi, 2013

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