Lecture technologique des pâtes
p. 167-177
Texte intégral
1Se poser la question des opérations techniques sur le matériau argileux revient à s’interroger sur le matériau brut collecté et ses transformations qui comprennent, ainsi que nous l’avons vu dans le chapitre précédent, des opérations de modification du matériau brut, de fractionnement, de tamisage, d’hydratation et enfin de pétrissage et de malaxage. Ces transformations définissent des régimes de déformation propres aux contraintes du matériau et révélateurs des traditions développées localement.
Méthodologie
2L’étude technologique des pâtes implique une identification de l’état structural final du matériau argileux et la restitution de son état initial (matériau brut), afin de retrouver la séquence de transformation des fabriques au cours des opérations techniques. Cette lecture structurale découplée fait appel à des référentiels généraux de facies géologiques ainsi qu’à des référentiels expérimentaux s’appuyant sur la physique des matériaux [figure 2.1]. Elle est par essence délicate, du fait de la compacité à méso-échelle des pâtes céramiques inhérente au processus de fabrication et d’un effacement plus ou moins important des états structuraux par la cuisson. Néanmoins, des indices subsistent dans les pétrofabriques et dans les pétrofaciès pour restituer, au moins partiellement, la séquence technique.
3Les pétrofabriques décrivent l’organisation multi-scalaire de la masse fine et l’agencement des constituants grossiers au sein de la masse fine.
4Les pétrofaciès correspondent à l’ensemble des caractères pétrographiques, minéralogiques et granulométriques des constituants grossiers et des caractères minéralogiques de la masse fine.
Figure 2.1 Schéma illustrant la démarche suivie pour une lecture technologique des pâtes.

Grille descriptive
5Les marqueurs potentiels de la préparation du matériau argileux, non identifiables à l’œil nu, peuvent être caractérisés sur la base d’observations réalisées à la fois sur des sections fraîches et sur des tessons broyés. Les sections sont étudiées à la loupe binoculaire, au microscope pétrographique et en microscopie électronique à balayage couplée à une microsonde. Parallèlement, les tessons broyés font l’objet d’un tamisage à l’eau et d’une observation à la loupe binoculaire et en microscopie électronique à balayage des différentes fractions sableuses recueillies. Le broyage et le lavage permettent de révéler des constituants souvent dissimulés au sein de la masse fine, en particulier des composés carbonés.
6Les marqueurs intègrent les constituants organiques et minéraux de la masse fine et de la fraction grossière, ainsi que la porosité [figure 2.2].
Figure 2.2 Illustration des marqueurs pris en compte dans l’étude technologique des pâtes

a) vue à faible grossissement : couleur de la masse fine en lumière naturelle, morphologie et abondance des larges cavités et de la fine porosité, abondance de la fraction grossière ; b) lumière analysée, non polarisée : fente et vésicules, fraction grossière bimodale (sables grossiers calcaires arrondis et sables fins quartzeux subanguleux), fraction fine dense homogène ; c) lumière analysée, polarisée : fraction fine carbonatée montrant un assemblage de biréfringence asépique, les domaines argileux sont faiblement reconnaissables par suite de la transformation des carbonates de la masse fine à la chauffe ; d) fentes et fines fissures, fraction grossière montrant une distribution bimodale très contrastée avec inclusions gréseuses centimétriques et sables fins quartzeux, fraction fine brun jaune à brun gris ; e) vue à plus fort grossissement, en lumière naturelle analysée polarisée, montrant les fines fissures et vésicules étirées et, l’abondance de domaines brun noir, au sein de la masse fine brun jaune dense, correspondant à des inclusions de matières organiques imprégnées d’oxyhydroxydes de fer ; f) vue en lumière analysée polarisée montrant un assemblage de biréfringence bien exprimé lié à une nette orientation des domaines argileux subparallèle à l’axe d’étirement ; g) vue à faible grossissement en lumière analysée non polarisée montrant des fentes et de fines cavités étirées avec résidus végétaux, associées à une masse fine brun jaune, dense, homogène ; h) vue en lumière analysée, polarisée montrant la masse fine calcitique partiellement amorphisée par la cuisson, et les résidus végétaux calcitisés au cours de la cuisson dans les fissures et cavités ; i) vue en lumière analysée non polarisée montrant une porosité constituée de fines fissures, cavités étirées et vésicules, une masse fine de domaines argileux compacts, fortement étirés, et une fraction grossière bien calibrée composée de grains de carbonés denses (goudrons) et de quartz arrondis.
La masse fine
7Les constituants de la masse fine sont inférieurs à 2 microns et comprennent des limons fins. Un ensemble de caractères décrit la masse fine :
- la couleur en lumière réfléchie (binoculaire) et en lumière transmise (au microscope pétrographique sur lames minces en lumière naturelle non analysée),
- la composition chimique et minéralogique des inclusions,
- l’assemblage de biréfringence de la masse fine (au microscope pétrographique sur lames minces en lumière analysée polarisée),
- l’état structural à l’échelle méso- et microscopique qui intègre l’organisation des domaines argileux.
8Assemblage de biréfringence : orientation et organisation géométrique des domaines argileux et de la fraction grossière anisotropes.
La fraction grossière
9La fraction grossière est constituée des inclusions présentes naturellement ou ajoutées dans le matériau argileux. Ces inclusions peuvent être :
- des grains minéraux simples,
- des grains composites (fragments de roches, fragments céramiques [chamotte], bioclastes [coquilles fossiles]),
- des composés carbonés (résidus végétaux siliceux [phytolithes], débris ligno-cellulosiques [bois, tiges, feuilles], résidus polymérisés [fibres et filaments]).
10Ces inclusions peuvent être également des fragments osseux. La nature des inclusions minérales est déterminée à partir des caractères optiques utilisés en pétrographie. La nature des composés carbonés est d’abord identifiée à la loupe binoculaire, puis en microscopie électronique à balayage. Pour des caractérisations spécifiques, d’autres voies analytiques sont envisageables, par exemple la spectrométrie infra-rouge et le Raman.
11Quatre variables décrivent la fraction grossière : la nature, la quantité, le spectre granulométrique et la forme. La quantité peut être évaluée à partir de chartes de quantification [figure 2.3].
La porosité
12La porosité (fentes, fissures, vides, cavités et vésicules) est décrite aux échelles méso- et microscopique en utilisant les référentiels de la micromorphologie des sols2. Les fentes et les fissures sont des vides allongés. Elles sont généralement rectilignes, mais on peut également trouver de grandes fentes incurvées. Les vésicules sont des vides sub-circulaires à elliptiques, correspondant à des volumes sub-sphériques. Les vides d’origine organique sont des vides de différentes formes, circulaires, en volutes, rectangulaires, aciculaires, vésiculaires, qui, dans les céramiques, correspondent essentiellement aux empreintes laissées par des fragments végétaux/organiques, naturels ou ajoutés comme dégraissants, consumés à la cuisson3. Les vides peuvent également correspondre à une porosité laissée par des bulles d’air piégées dans la masse fine au moment du malaxage.
13L’abondance des différents types de porosité peut être soit estimée à partir des chartes de quantification habituellement utilisées pour les inclusions [figure 2.3], ou quantifiée à l’aide de techniques d’analyse d’images à partir de radiographies, de tomographies ou de lames minces.
Figure 2.3 Chartes de quantification (d’après Courty et al. 1989) :

a) charte utilisée pour estimer l’abondance des constituants grossiers au sein de la masse fine ; b) charte utilisée pour estimer le degré d’arrondissement des constituants grossiers au sein de la masse fine.
Caractérisation des pétrofabriques
14L’état structural final du tesson est défini essentiellement par le type d’organisation des domaines argileux, ainsi que par la répartition des constituants grossiers au sein des domaines argileux et à leurs interfaces.
15La reconnaissance des domaines argileux à l’échelle microscopique (de l’ordre de 50 à 200 μ) s’appuie sur l’identification de contrastes de micro-organisation révélant une géométrie d’interfaces au sein de la masse fine. L’observation d’une régularité de cette géométrie à l’échelle du tesson permet de caractériser un type d’organisation en termes de porosité, de taille et compacité des domaines argileux (agencement des micro-constituants et de la microporosité).
16Rappelons que les domaines argileux identifiés correspondent aux entités structurales les plus petites issues du fractionnement et des tamisages successifs au cours de la préparation de la pâte.
17La visibilité des domaines argileux dépend de leurs propriétés physiques et de leur transformation au cours du pétrissage et du malaxage. Ce degré de transformation est fonction de la nature et de l’abondance de micro-inclusions organominérales au sein de l’argile assurant le rôle de squelette rigide déformable. Par exemple, ce degré est faible s’il s’agit d’un réseau de filaments carbonés de type polymère ou d’inclusions carbonatées intimement associées aux argiles. À l’inverse, en l’absence de cette gamme d’inclusions, la déformation plastique va entraîner une coalescence importante des domaines argileux dont la géométrie deviendra alors difficile à reconnaître [figure 2.4].
Caractérisation des pétrofaciès
18La caractérisation des pétrofaciès vise à établir leur gamme de variabilité au sein d’un site. Elle doit donc être faite à partir de l’ensemble de l’assemblage céramique du site.
19La première étape consiste en l’élaboration d’une classification des pétrofaciès à partir d’observations à la loupe binoculaire de sections fraîches des tessons. Elle prend en compte un ensemble d’attributs diagnostiques de la masse fine et des inclusions grossières, principalement leur pétrographie, leur minéralogie, leur granulométrie, leur morphologie et leur abondance. Les limites inhérentes aux observations à la loupe binoculaire, en particulier pour la pétrographie et la minéralogie des fractions fines et grossières, imposent de contrôler en lames minces la pertinence des attributs diagnostiques.
20Dans le cas des assemblages céramiques montrant soit une variabilité continue à l’intérieur d’un type de pétrofaciès bien défini, soit des types de pétrofaciès bien distincts, la vérification au microscope pétrographique des attributs diagnostiques utilisés pour la classification à la loupe binoculaire est aisée. La tâche est plus délicate pour des assemblages céramiques complexes constitués d’un grand nombre de pétrofaciès qui n’ont pas pu être bien différenciés à la loupe binoculaire du fait du recouvrement entre les attributs diagnostiques. Dans la pratique, la procédure la plus fiable est d’opérer des allers retours entre les observations à la loupe binoculaire et au microscope pétrographique, jusqu’à ce que la pertinence de la classification réalisée à la loupe binoculaire soit confirmée en lames minces [figure 2.5].
Figure 2.4 Illustration de différents types de pétrofabriques

a) organisation bien exprimée de domaines argileux faiblement transformés, nettement reconnaissables à ce grossissement ; b) masse fine dense à cavités fermées montrant une organisation de domaines argileux fortement coalescents, à peine reconnaissables à ce grossissement.
Figure 2.5 Exemple de classification de pétrofaciès

a) pétrofaciès distinct montrant des inclusions grossières constituées de calcite pilée au sein d’une masse fine, dense, brune, homogène, riche en sables fins quartzeux ; b) exemple de pétrofaciès faiblement différencié montrant un continuum depuis les sables moyens (concrétions carbonatées arrondies) et les sables quartzeux.
Pétrofaciès et provenance
21L’ensemble des classes de pétrofaciès identifiés pour chaque site est analysé ensuite en fonction des caractères que présentent les contextes de dépôt de la période considérée, révélés par les études paléogéographiques. Ce sont les similitudes établies entre les pétrofaciès et les contextes de dépôts locaux qui permettent d’inférer les sources locales et micro-régionales utilisées et leurs états structuraux initiaux [figure 2.6].
22Les types de pétrofaciès non compatibles avec les dépôts locaux sont considérés comme des matériaux exogènes. Une connaissance macro-régionale des provinces géologiques peut apporter suffisamment d’informations pour identifier les contextes de dépôt. Dans d’autres cas, cette reconnaissance peut être plus difficile, soit parce que les contextes de dépôt ont subi des transformations géomorphologiques profondes au cours du temps, soit parce que le paysage macro-régional est peu différencié, par exemple dans un contexte loessique.
23Dans la pratique, l’identification des sources d’argile s’appuie sur une comparaison avec une base de données établie à partir des documents existants, des observations d’affleurements géologiques, des formations superficielles et des sols. Les données des cartes géologiques de grande échelle, au minimum au 50 000ème, restent les plus pertinentes même si elles doivent être utilisées avec précaution dans la mesure où elles donnent une idée biaisée de la distribution spatiale et de la nature géologique des formations superficielles. En effet, généralement, les matériaux bruts ont été extraits à partir des dépôts superficiels de milieux fortement réactifs aux changements environnementaux, tels que des berges de rivière et des sols de plaine d’inondation. De ce fait, une base de données correcte des sources d’argile disponibles à une époque donnée nécessite de connaître l’état paléogéographique de la région d’étude pour la période concernée. De plus, une connaissance détaillée des formations superficielles et des sols associés pour les périodes anciennes apporte des informations sur la variabilité des matériaux sources à une échelle micro-régionale. Ainsi, des différences subtiles d’attributs pétrographiques peuvent être utilisées pour subdiviser un grand groupe de matériaux argileux, qui correspond au même type régional de formation géologique, en des entités distinctes spécifiques de petits bassins versants développés sur cette même formation géologique.
Figure 2.6 Exemple de corrélation établie entre pétrofaciès céramique et contexte de provenance :

a) vue de terrain d’accumulation de lœss dans le Haut Negev (Israël) ; b) vue en lumière analysée, non polarisée, à faible grossissement d’une lame mince de céramique (niveau Chalcolithique final, site d’Abu Hamid, vallée du Jourdain) montrant une masse fine brun rouge dense et des inclusions grossières bimodales (sables grossiers arrondis carbonatés et sables fins quartzeux) ; c) vue détaillée en lumière analysée non polarisée montrant ce pétrofaciès caractéristique de formation loessique faiblement pédogénisée. La corrélation établie ici implique un transport des matériaux argileux source sur plus d’une centaine de kilomètres depuis le Negev jusqu’à la zone de production des céramiques dans la vallée du Jourdain.
Identification des opérations techniques
24Les caractères recherchés correspondent plus particulièrement aux opérations techniques suivantes :
- incorporation ou non d’éléments plastiques ou non plastiques et/ou mélange de matériau argileux modifiant les pétrofaciès initiaux ;
- concassage et tamisage participant à un processus d’homogénéisation du matériau brut ;
- pétrissage et malaxage participant à un processus d’élimination des bulles d’air contenues dans les pâtes, indispensable pour contrer l’apparition des défauts structuraux (craquelures, fissures).
25Ces opérations techniques peuvent être déduites de la comparaison entre état structural initial et état structural final. La reconnaissance d’une discontinuité granulométrique et éventuellement pétrographique entre la population de constituants grossiers et les inclusions au sein de la masse argileuse constitue l’un des attributs diagnostiques les plus fiables pour avancer l’hypothèse d’une introduction intentionnelle de dégraissants [figure 2.7]. A contrario, les pâtes montrant une continuité granulométrique et éventuellement pétrographique, des éléments les plus grossiers jusqu’aux inclusions de la masse fine, offrent les caractéristiques d’un matériau brut faiblement modifié à non modifié [figure 2.7]. En effet, le recours aux référentiels géologiques montre une large diversité d’exemples d’une telle continuité dans de nombreux contextes de dépôts, qu’ils soient alluviaux, éoliens ou colluviaux. À la différence, aucun exemple ethnographique ne montre une incorporation intentionnelle de dégraissants préalablement sélectionnés qui présentent une telle continuité du fait même du calibrage résultant du tamisage. L’exemple le plus caractéristique d’une incorporation intentionnelle après préparation soignée est celui des pâtes montrant des constituants grossiers homogènes tant au plan pétrographique que minéralogique au sein d’une masse argileuse fine dépourvue d’inclusions grossières [figure 2.7].
26L’interprétation de la continuité entre constituants grossiers et masse fine peut être confortée par la reconnaissance de fabriques montrant une intégration des constituants et inclusions grossières au sein des domaines argileux. De fait, une telle intégration ne peut résulter que de processus naturels et non d’une incorporation intentionnelle des dégraissants laquelle ne peut créer un tel phénomène.
27La reconnaissance des transformations structurales liées aux opérations de concassage/tamisage, pétrissage/malaxage est réalisée par la lecture des microfabriques à l’aide de référentiels expérimentaux. Ainsi, le degré de coalescence des domaines argileux et l’abondance de la porosité laissée par des bulles d’air sont les deux attributs diagnostiques les plus significatifs pour apprécier la qualité du malaxage.
Figure 2.7 Exemples de continuité et discontinuité granulométrique :

a) exemple de discontinuité granulométrique nette révélatrice d’une incorporation intentionnelle de dégraissants constitués ici de sables grossiers, arrondis, composés de basalte, grains carbonatés et grains de grès ferruginisés ; à noter que l’absence dans la masse fine d’une composante basaltique indique des provenances à partir de sources différentes des fractions grossières et fines ; b) exemple de continuité granulométrique et minéralogique entre les fractions grossières et fines révélatrice de provenance identique des deux classes de constituants.
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