Méthodes d’étude des roches cristallines appliquées aux problèmes spécifiques de l’archéologie
p. 115-133
Résumés
Les populations préhistoriques ont fait grand usage de matériaux lithiques variés pour la confection d’objets divers, armes, outils, objets de mouture et de parure, etc.
Pour la détermination des roches et minéraux utilisés, les méthodes d’étude pétrographiques peuvent donc être très utiles aux archéologues. Plusieurs méthodes différentes sont disponibles, par exemple les analyses micrographiques sur lames minces, les analyses géochimiques sur roches totales et les analyses à la microsonde sur minéraux en lames minces, ainsi que les analyses diffractométriques. Toutes ces méthodes sont utilisées depuis longtemps par les géologues pétrographes. Elles peuvent être adaptées aux problèmes archéologiques avec quelques petites modifications. Pour les illustrer, plusieurs exemples de tels travaux effectués récemment en France et en Syrie sont exposés.
Des analyses micrographiques sur lames minces ont été effectuées dans trois cas. (1) Sur des objets en « roches vertes » provenant du Bugey (Jura méridional) ; (2) sur du matériel paléolithique provenant du site du Rocher de la Caille au nord-ouest de Lyon et (3) sur des lames et des outils en provenance du site néolithique de Géovreissiat (Jura méridional). Les méthodes géochimiques ont été utilisées pour déterminer l’origine des méta-dolérites utilisées pour la confection des haches polies néolithiques en Limousin. L’analyse a la microsonde électronique a été appliquée dans le cas d’une hache polie néolithique en jadéitite provenant du Bugey. Les méthodes diffractometriques ont servi pour l’étude d’objets de parure et d’outils divers en provenance de divers sites du Moyen-Euphrate (Syrie) et du nord-ouest des Alpes.
Prehistoric people have widely used various lithic materials to make various implements, tools, grinders, weapons and stone ornaments and so on.
Thus, classical petrographic studies and other methods can be very useful for archeologists. Several different methods are available including micrographic analyses on thin sections, geochemical analyses on whole rocks, chemical analyses on single minerals by way of microprobe, and X-ray diffractometer analyses. All these have been widely used for a long time by geologists. They just need a few modifications before being applied to archeologic subjects. The different used methods are examplified by several actual cases belonging mainly to neolithic times in France and Syria.
Micrographic analyses on thin sections have been applied in three cases. (1) to several artefacts made of “greenstone” and found in the Bugey area in the southern Jura chain ; (2) to paleolithic artefacts coming from the Rocher de la Caille site, about 50 kilometers north-west of Lyon : (3) to neolithic axes and grinders found in the Géovressiat site in southern Jura. Geochemical methods on whole rocks were applied to determine the geographic origin of the meta-dolerites used to make neolithic axes in the Limousin area. Microprobe analyses on single minerals in thin section allowed the precise determination of jadeite in the case of a polished stone axe. X-ray diffraction technics were used to study neolithic stone ornaments from middle Euphrates in Syria, and tools and stone ornaments from the north-western Alps area.
Entrées d’index
Mots-clés : Archéométrie, objets lithiques, analyses pétrographiques, analyses géochimiques, analyses diffractometriques
Keywords : Archeometry, lithic implements, petrographic analyses, geochemical analyses, diffractometric analyses
Texte intégral
Introduction
1Lorsqu’un archéologue présente un objet quelconque à un géologue, c’est toujours pour lui poser les mêmes questions : en quoi c’est ? d’où ça vient ?
2Pour répondre à ces deux questions, le géologue pétrographe dispose des outils et des raisonnements qui sont ceux de sa discipline. Éventuellement, il sera amené à les modifier et à les adapter pour mieux répondre à la problématique archéologique. Pour répondre à la première question, il est nécessaire de déterminer les roches. Ce n’est généralement pas bien difficile pour un pétrographe. Répondre à la seconde est beaucoup plus compliqué. Préciser l’origine géographique d’une roche peut revenir à déterminer les zones d’affleurement possibles ou probables. Mais il peut aussi s’agir de gisements secondaires tels les galets dans des terrasses fluviatiles ou des moraines. Ce n’est que tout à fait exceptionnellement que le site d’exploitation pourra être localisé (Le Roux et Giot, 1965). Dans ce dernier cas, c’est l’archéologue ou l’équipe archéologue-géologue qui pourra apporter la solution correcte. L’approche n’est pas nouvelle, particulièrement dans le domaine des roches cristallines, magmatiques ou métamorphiques. Les français ont beaucoup travaillé dans ce sens à partir des années cinquante, particulièrement en Bretagne (Voir par exemple Cogné et Giot, 1952 à 1957 ; Giot, 1964 ; Le Roux, 1990, Pétrequin et al.., 1997), mais aussi dans le Massif central (Santallier et al., 1986) et dans les Vosges. Dans ce dernier cas cependant, à propos des outils en « aphanite », l’accent est rarement mis sur l’aspect géologique. Mais on pourrait probablement compléter utilement l’approche ethnoarchéologique (Jeudy et al., 1995 ; Pétrequin et al., 1996 par exemple) par une étude pétrographique relativement récente (Schneider, 1990). Les Italiens aussi se sont récemment intéressés au domaine alpin et aux régions méditerranéennes, parfois en collaboration avec les Français (voir par exemple D’Amico et al., 1990 ; Ricq de Bouard et al., 1990 ; Campagnoni et al., 1995 ; Ricq-de-Bouard, 1996). Les Anglo-Saxons ont également développé des programmes d’études ambitieux dès 1920 et jusque pendant les années soixante – soixante-dix et au-delà (par exemple Shotton et Hendry, 1979 ; Peacock, 1980 ; Cann, 1983 ; Cummins, 1983 ; Kempe, 1983 ; Moore, 1983 ; Woolley, 1983 ; Elliot et al., 1986 ; Williams-Thorpe et Thorpe, 1989).
3Déterminer une roche, cela revient à lui donner un nom, lequel va dépendre du mode d’agencement des éléments constitutifs (structure macroscopique ou texture microscopique) et de la nature des minéraux constitutifs. Donner un nom précis à une roche, c’est donc répondre à la première question « en quoi c’est ? ». C’est important, car cela conditionne une bonne approche de la seconde question « d’où ça vient ? ». En effet, si la détermination est erronée, on risque fort de chercher l’origine du matériau au mauvais endroit, surtout si on utilise une carte géologique.
4Le présent travail a pour but de recenser les méthodes d’études simples, couramment utilisées lorsque l’on s’intéresse à ce que les archéologues appellent souvent les « roches dures » et qui sont des roches cristallines si l’on en excepte les silex. Pour illustrer l’exposé, quelques exemples pris dans des travaux récents seront utilisés.
5Ainsi que le signale fort justement Ricq-de-Bouard (1996) un cas typique de confusion introduite par des déterminations approximatives, c’est celui des « roches vertes ». Même chez les géologues, ce vocable peut prendre plusieurs sens, ce qui le rend imprécis. (Fillion et Santallier, 1993 ; Santallier et al., 1998). (1) « Une roche verte » c’est avant tout une roche métamorphique de composition basique et appartenant au faciès dit des schistes verts, c’est-à-dire recristallisée à faible pression et température. On obtient ainsi des roches métamorphiques diverses (chloritoschistes, amphibolites, prasinites, etc.) constituées d’albite, d’épidote, d’actinote et de chlorite. Macroscopiquement, celles-ci sont effectivement de teinte verte. (2) Par restriction de langage, une « roche verte » c’est un fragment de paléo-croûte océanique métamorphisée recristallisée sous faibles pression et température. Et ceci quelle que soit la nature des roches ultrabasiques (serpentinites souvent noires), basiques ou acides (roses ou blanches) qui constituaient ladite croûte. (3) Un nouveau glissement de langage a conduit à appeler “roches vertes” tout fragment de paléo-croûte océanique métamorphisée, quelles que soient les conditions pression-température du métamorphisme. Les produits obtenus (amphibolites, éclogites, jadéitites, etc.) ont alors à peu près toutes les couleurs possibles. (4) Et enfin, certains archéologues ajoutent à la confusion en baptisant « roches vertes » toutes les roches de teintes vertes sur le terrain, quelle que soit leur nature pétrographique.
6Premier exemple. Prenons un cas concret. Santallier et al. (1998) ont étudié un lot de 10 outils réputés en « roches vertes » car ils présentent les mêmes teintes gris verdâtres plus ou moins sombres. Ils proviennent du Bugey et de la région de Besançon où ils ont été récoltés par des amateurs (Fillion et Santallier, 1993 ; Cartonnet et Santallier, 1994) en pleins pays calcaires. L’étude micrographique a montré que l’on avait affaire à 2 métabasites de haut degré (1 méta-gabbro coronitique très rétromorphosé (photo 1) et 1 éclogite), 2 métabasites de bas degré (1 méta-gabbro épizonal (photo 2) et 1 schiste vert s.s.), 2 roches ultrabasiques (1 serpentinite et 1 chloritite), 3 roches acides (3 jadéitites) (photo 4) et 1 calcédonite (photo 3). Il est bien évident que des roches si dissemblables ne sauraient avoir la même région d’origine. Si les roches avaient été prélevées en place, la simple dénomination de « roche verte » ne permet déjà absolument pas de répondre à la deuxième question « D’où ça vient ? ». Mais dans le cas présent, le problème est encore plus complexe car l’absence d’affleurement de roches cristallines à proximité des sites de trouvaille conduit à envisager l’utilisation de galets morainiques ou fluvio-glaciaires.
7Il nous faut donc nous pencher sérieusement sur le problème de la détermination la plus précise possible des matériaux lithiques Dans le cas des roches cristallines (magmatiques ou métamorphiques), quelles sont les techniques d’étude dont nous disposons ?
Les techniques d’étude
8L’étude macroscopique ne permet qu’un dégrossissage préliminaire. Elle permet cependant en général de juger du caractère orienté ou équante d’une roche, et donc de son caractère métamorphique ou magmatique. Elle ne permet de juger du mode d’agencement des minéraux qu’autant que ceux-ci sont visibles à l’œil nu. C’est dire que l’on ne va pas très loin, même avec l’aide d’une loupe, et qu’il est vite nécessaire de passer au microscope.
9L’étude microscopique implique l’usage du microscope lequel permet – au moyen de lames minces de 0,03 millimètre d’épaisseur – d’observer textures et minéraux même lorsque ceux-ci sont très petits. Donc, les lames minces permettent une détermination en principe sure et précise. C’est une technique classique en pétrographie des roches cristallines et que l’on emploie depuis plus d’un siècle. En pratique, la confection d’une lame mince passe par le sciage de l’échantillon ou de l’objet. C’est donc une méthode relativement destructive, dont l’emploi est de ce fait limité.
10Pour faire le moins de dégâts possible, on peut réaliser des carottages préalables de quelques 7 millimètres de diamètre au moyen d’un foret diamanté, puis confectionner les lames minces à partir des carottes ainsi obtenues. La technique employée a été déjà décrite dans plusieurs publications (Le Roux, 1975 ; Ricq-de-Bouard, 1987). Il est ensuite possible de boucher le trou avec du plâtre ou une résine quelconque et de faire une peinture à la patine pour rendre à l’objet son aspect initial. La méthode est ainsi beaucoup moins destructive. L’auteur pratique avec succès cette technique depuis maintenant plus de 10 ans (Santallier et al., 1986 ; Fillion et Santallier, 1993 ; Cartonnet et Santallier, 1994 ; Fillion et Santallier, 1995 ; Gisclon et Santallier, 1995 ; Santallier et al., 1998 ; Deloge coord, en préparation). Voici maintenant quelques exemples concrets de ce que l’on peut attendre de la simple étude pétrographique sur lames minces, avec ou sans carottages préalables.
Apport de la pétrographie classique sur lames minces
11Les limites de la méthode, c’est d’avoir l’autorisation de scier ou carotter les objets que l’on souhaite étudier. C’est l’archéologue qui doit en prendre la responsabilité car il peut y avoir des précautions à prendre pour l’implantation des carottes ou des traits de scie. Les photos 1 à 4 donnent des exemples de l’aspect des lames minces de roches en lumières naturelle et polarisée.
12Deuxième exemple : le site paléolithique du Rocher de la Caille (Deloge coord. En préparation), à quelques 8 kilomètres au sud-ouest de Roanne dans la Loire. Le chantier a été mené sur une vingtaine d’années par une équipe pluridisciplinaire. Les résultats sont en cours de publication. Un inventaire des matériaux utilisés a révélé la présence, en plus de nombreux silex, d’une grande variété de roches cristallines. La détermination sur lames minces des secondes a permis de se faire une bonne idée de leurs provenances géographiques possibles. Ont été ainsi étudiés : des galets bruts divers (principalement des galets de foyers), des « galets utilisés » (percuteurs divers et enclumes), des lampes et récipients de pierre et des plaquettes gravées. À part une, les lampes sont taillées en talc – ou stéatite – pur. Du fait de sa très faible dureté il n’y a pas eu besoin de lames minces pour identifier celui-ci. Quant à sa provenance, pas besoin d’aller chercher les Pyrénées ou les Alpes alors qu’il y a une poussière de petits gisements dans tout le Massif Central. Parmi les galets « utilisés » ou non, on a recensé des roches volcaniques récentes venues du Velay (phonolites et basaltes essentiellement), des leucogranites bien représentés dans la partie nord du Massif central et quelques roches appartenant à la formation viséenne dite des tufs anthracifères du Roannais. Deux lampes et un godet ont été taillés respectivement dans un trachyte et un basalte (roches volcaniques récentes issues du Velay) et l’autre dans un bloc de tuf anthracifère. Les plaquettes gravées proviennent des affleurements de schistes carbonifères situés à quelques kilomètres. Les gisements primaires sont donc très divers, mais on remarque que toutes les roches identifiées sont présentes dans les environs immédiats du site, en affleurements ou dans les alluvions et terrasses de la Loire toute proche. Dans le cas du Rocher de la Caille, une bonne détermination des roches employées a donc permis de préciser les zones d’approvisionnement possibles.
13Troisième exemple : le site néolithique de Géovreissiat dans l’Ain, découvert à l’occasion des travaux de l’autoroute A 404 d’Oyonnax. Les fouilles ont été menées par le Service Régional de l’Archéologie de Lyon. Deux catégories d’objets ont fait l’objet d’études micrographiques après carottages (Gisclon et Santallier, 1995 ; Santallier, Dec. 97-Janv 98) : le matériel poli (lissoirs, lames, percuteurs) et le matériel de broyage (meules et molettes). On s’aperçoit que les roches utilisées pour la confection des deux types d’outils ne sont pas les mêmes. Pour le matériel poli on a recensé une grande majorité de roches métamorphiques basiques (anciens basaltes ou gabbros) et ultrabasiques (anciennes péridotites serpentinisées). Toutes montrent des textures engrenées qui ont totalement effacé les textures magmatiques primitives. Les textures métamorphiques secondaires expliquent que les roches soient particulièrement tenaces et de ce fait offrent une grande résistance au choc. Pour le matériel de broyage, on a de nouveau trouvé quelques roches métamorphiques basiques, mais celles-ci ont conservé leur aspect massif primitif de roches magmatiques à gros grain. On a surtout recensé beaucoup de roches détritiques sédimentaires (grès et conglomérats) ou métamorphiques (quartzites) ainsi que des granites métamorphiques très déformés (protogines). Dans tous les cas, on a des roches très hétérogranulaires et/ou constituées de minéraux de dureté très différentes. Ce sont donc des roches rugueuses dont la rugosité s’auto-entretient ou est facile à ré-aviver. L’étude pétrographique du matériel lithique de Géovreissiat montre que tous les matériaux utilisés proviennent de la chaîne alpine. Certains (les grès et les métabasites épizonales) proviennent des zones externes, les autres des zones internes. Dans les deux cas, on est loin du secteur d’Oyonnax. Mais toutes sont susceptibles de se trouver à l’état de galets dans les moraines qui ont recouvert le sud du Jura (Campy, 1982). L’étude pétrographique met donc ainsi en évidence un fait digne d’intérêt : des matériaux différents ont été sélectionnés pour fabriquer des types d’outils différents. Les propriétés mécaniques des matériaux constituaient vraisemblablement un critère de choix important. Par exemple les lames sont réalisées dans des matériaux susceptibles d’être coupants (silex ou obsidienne). Pour les outils de broyage, la rugosité est une qualité intéressante qui peut s’auto-entretenir naturellement, ou bien être entretenu par bouchardage. Pour les haches, la ténacité est une qualité intéressante. Elle va de pair avec les textures enchevêtrées des méta-dolérites recristallisées de Bretagne et du Limousin (voir ci-dessous le quatrième exemple). Donc, on peut dire que les propriétés mécaniques dépendent beaucoup de la texture des roches. Et que les lames minces permettent une bonne observation de ces textures (Santallier et al., sous presse). Il sera peut-être possible dans un proche avenir de quantifier au moins grossièrement les caractéristiques précédentes en adaptant les techniques de la métallographie au comportement des matériaux Ethiques. Des expériences préliminaires sont actuellement en cours (Rantsordas et al., 1997).
14Mais il arrive que l’observation micrographique ne suffise pas, ou bien que l’on ne puisse pas réaliser de lame mince. On doit alors faire appel à d’autres techniques d’étude.
Apport de l’étude chimique des matériaux
15Il y a deux cas à envisager suivant la nature des problèmes posés. On peut ou bien réaliser des analyses sur roche totale ou bien des analyses sur minéraux.
Étude chimique sur roche totale
16Il peut arriver que la lame mince ne suffise pas à identifier une roche. C’est le cas par exemple pour les verres volcaniques dans lesquels il n’y a pas de minéraux visibles et donc identifiables. Ce peut être aussi le cas pour des roches à grain très fin. Pour les identifier, on doit alors employer des diagrammes de classifications géochimiques et non plus les diagrammes de classifications minéralogiques. Les deux approches conduisent à des résultats tout à fait comparables pour une bonne raison : la composition minéralogique d’une roche est étroitement dépendante de sa composition chimique. Suivant les méthodes de dosage utilisées, on pratique soit par mise en solution de l’échantillon après broyage en poudre très fine (analyses par voie humide), soit par irradiation de la poudre (analyses par fluorescence X, par activation neutronique, etc.). On est là dans le domaine des méthodes physiques d’analyses. De toute façon, puisqu’il y a broyage, c’est une méthode très destructive que l’on emploie en dernier ressort. Il est cependant parfois indispensable de recourir à la géochimie pour la détermination des matériaux et surtout pour en préciser l’origine géographique.
17Quatrième exemple : L’étude des haches polies néolithiques en Limousin. Le travail qui a duré plusieurs années s’est d’abord effectué en collaboration entre un archéologue du S.R.A. Limoges (D. Vuaillat) et deux géologues de l’Université de Limoges (J.P. Floc’h et D. Santallier). La première étape a été l’étude pétrographique d’environ 300 lames minces dans des haches limousines. On a ainsi obtenu un inventaire des matériaux utilisés qui se répartissent en 8 groupes pétrographiques différents diversement représentés (Santallier et al., 1986). Beaucoup avaient manifestement une origine locale. Parmi les roches recensées les méta-dolérites épizonales (anciennes dolérites très peu déformées – et donc bien reconnaissables – recristallisées sous faibles pression et température) constituaient 28 % des outils étudiées. Leur origine géographique était incertaine et le problème se posait ainsi : Les méta-dolérites épizonales utilisées avaient-elles une origine lointaine ? La célèbre « dolérite de type A » des archéologues bretons (Cogné et Giot, 1952 à 1957 ; Giot, 1964 ; Le Roux, 1990) issue de la série magmatique dévono-dinantienne du bassin de Chateaulin et exploitée au Néolithique à Plussulien (Le Roux et Giot, 1965) était-elle venue jusqu’en Limousin ? Ou bien s’agissait-il de matériaux locaux ? Les géologues connaissaient de très nombreux affleurements de méta-dolérites épizonales en Bas Limousin dans la série dite de Thiviers-Payzac (Guillot, 1981 ; Santallier, 1981 ; Floc’h, 1983). Comme les deux populations de dolérites sont quasi identiques en macroéchantillons et aussi en lames minces, il fallut trouver un autre critère de discrimination. C’est pourquoi nous avons dû envisager une étude géochimique. Nous pensions distinguer sans peine les deux populations puisque les métabasites bretonnes étaient considérées comme intracontinentales (Sagon, 1976) alors que celles du Limousin étaient réputées de type compressif d’après les études géochimiques préliminaires (Guillot, 1981). Nous avons donc fait appel à un géochimiste du C.R.P.G. Nancy (A. Ploquin). Dans une première étape, nous avons procédé au prélèvement des roches en place en Bretagne et en Limousin, puis à leur caractérisation géochimique à l’aide des éléments majeurs, traces et terres rares. Les terres rares ont montré que si les méta-dolérites-épizonales bretonnes avaient bien les compositions de tholéiites continentales attendues, leurs équivalents limousins appartenaient aussi au type distensif (fig.2). C’était un résultat géologique important, mais cela ne résolvait pas le problème archéologique. Heureusement, nous avons aussi constaté que les méta-dolérites épizonales limousines étaient globalement plus riches en chrome à teneur en nickel égale (fig.1), mais que leurs équivalents bretons étaient plus riches en titane à valeur égale du rapport mg = Mg/ (Fe + Mg) (fig.2). Nous pouvions donc distinguer les deux populations. Restait alors à comparer les matériaux des haches avec les roches en place. Nous avons donc broyé une vingtaine de haches et les avons analysées. Les matériaux utilisés constituaient un groupe chimiquement homogène qui se différenciait nettement de Plussulien sur les diagrammes Cr/Ni (fig.1) et surtout TiO2/mg (fig.2) alors qu’il se rapprochait nettement du groupe de Thiviers-Payzac. Il est important de noter que ce travail a été à bénéfice mutuel. Pour les archéologues, l’origine locale des matériaux utilisés pour la fabrication des haches polies en méta-dolérites épizonales est prouvée. Pour les géologues, les résultats sont aussi très importants. Tout d’abord, le magmatisme dévono-dinantien intra-plaque était le seul qui n’avait pas encore été typé en Bretagne par les géochimistes ; il l’est maintenant. Quant aux méta-dolérites épizonales du Limousin, le fait qu’elles représentent un magmatisme de distension nous a obligé à revoir toute l’histoire géologique de l’ouest du Massif Central pendant le Paléozoïque inférieur (Vuaillat et al., 1995).
18Les limites de la méthode sont donc d’abord de disposer d’un nombre suffisant de pièces ou de fragments de pièces que l’on puisse sacrifier. Il faut ensuite faire une étude micrographique la plus complète possible. Il faut enfin disposer d’un référentiel sur échantillons de roches brutes.
Analyse chimique sur minéral
19Cinquième exemple. Une jadéitite trouvée par un amateur dans le Bugey (Fillion et Santallier, 1993). La jadéite est un minéral qui intéresse souvent directement les archéologues (voir par exemple D’Amico et al., 1990, et la bibliographie très complète proposée par les auteurs). La première hache polie en pyroxénite sur laquelle j’ai eu l’occasion de travailler m’a amenée à me poser la question de la composition chimique du pyroxène constitutif. La jadéite est le pyroxène alumino-sodique de formule Na Al Si206. Il existe d’autres pyroxènes (acmite équivalent ferrifère de la jadéite, diopside calcique, omphacites sodi-calciques de la série jadéite-diopside, etc.) ; tous ont des caractères optiques similaires. Pour les différencier, il est donc nécessaire de passer par l’analyse chimique. C’est ce que nous avons fait sur la hache polie en question en utilisant la méthode dite de la microsonde électronique. Avec cette méthode, on peut, sur une lame mince, procéder à une ou même plusieurs analyses chimiques à l’intérieur d’un même cristal. Les 4 analyses que nous avons ainsi réalisées en plusieurs points de la lame mince nous ont montré que notre pyroxène contenait entre 79 et 87 % de jadéite + acmite.
Fig.1 – Diagramme Cr/Ni (repris de Vuaillat et al. 1995)

Fig.2 – Diagramme Ti/mg en milliatome avec mg = Mg/ (Fe+Mg) (repris de Vuaillat et al. 1995)

20Quelles sont les limites de la méthode ? Une analyse à la microsonde électronique ne prend guère que 1 ou 2 minutes. On passe plus de temps à positionner la lame. En fait, une journée passée sur la microsonde fournit plusieurs centaines d’analyses brutes. Le problème est donc de disposer de suffisamment de matériel à analyser pour déclencher une telle opération.
Apport de l’étude diffractométrique des matériaux.
21Lorsqu’aucune méthode destructive ne peut être employée. Lorsqu’on ne peut ni tailler une lame mince ni broyer pour faire une poudre, il reste une méthode très efficace pour déterminer les matériaux, c’est la diffraction X qui permet d’utiliser la structure atomique des minéraux comme critères de détermination. En principe, dans la méthode classique dite des poudres, il est nécessaire de broyer les échantillons très finement. Ceci ne paraît pas en faire une méthode idéale pour les archéologues, sauf si l’on peut effectuer des micro prélèvements : 2 milligrammes sont suffisants pour obtenir des résultats interprétables. Mais surtout, il est possible de passer des échantillons entiers au prix de quelques transformations de l’appareillage qui ont été réalisées pour nous par A. Thozey et R. Véra au Centre de Diffractométrie de l’université Claude Bernard Lyon 1. Essentiellement, il faut modifier les passeurs d’échantillons en fonction de la taille des objets. Le passeur automatique standard est directement utilisable lorsque les objets ne dépassent pas les cotes maximales de 30 x 30 x 2 millimètres. Un dispositif spécial permet de passer des objets un peu plus épais ; les cotes maximales sont alors de 10 x 10 x 5 millimètres ; le chargement manuel de l’objet dans l’appareil est alors nécessaire. Pour les très gros objets (nous en avons étudié qui mesuraient jusqu’à 40 centimètres de long et pesaient jusqu’à 1,5 kilogramme) il faut partiellement démonter l’appareil. Dans ce dernier cas, il a fallu concevoir un dispositif permettant le réglage de l’azimuth et assurant une fixation solide et stable de l’échantillon. Un support en croix s’est révélé tout à fait efficace. Un problème peut se rencontrer dans le cas d’objets dont la surface bombée induit un déplacement général des raies du spectre. On y pallie en ajoutant au pinceau un peu de poudre de silicium en suspension dans de l’alcool à la surface de l’objet. Le silicium joue le rôle d’étalon interne et permet de recaler l’ensemble du spectre. La méthode est intéressante soit si l’on a affaire à de petits objets que l’on ne veut en aucun cas détruire (cas des perles et rondelles), soit lorsque l’on a affaire à des outils de grande taille, trop spectaculaires pour que l’on ait l’autorisation de les carotter. Les très petits objets (de l’ordre du millimètre) ne présentent pas de difficultés particulières, si ce n’est que l’impact du faisceau peut recouvrir partiellement la pâte à modeler qui sert de support de fixation. Il faut alors tenir compte de la charge de calcite présente dans la pâte à modeler lors du dépouillement des spectres. Pour les très grosses pièces, on est en limite des possibilités méthodologiques parce-que l’on a généralement affaire à des roches à relativement gros grain. Il est nécessaire de prendre beaucoup de précautions pour l’interprétation des résultats car on risque d’avoir le spectre d’un seul constituant monocristallin de la roche et non pas celui de la roche totale. Parmi les premiers auteurs à avoir exploré les possibilités d’une telle pratique, nous trouvons Giot et Morzadec (1989). Pour notre part, nous avons été amenés à nous intéresser pour la première fois à la diffraction X dans le cadre des études portant sur le Néolithique du Moyen-Orient (Santallier et al., 1997).
22Sixième exemple. Les sites néolithiques de Syrie (Moyen-Euphrate). Le travail s’est fait dans le cadre d’une collaboration entre l’U.F.R. des Sciences de la Terre de Lyon 1, l’U.P.R. 7537, de l’Institut de Préhistoire Orientale de Jalès et Maison de l’Orient Méditerranéen, Lyon 2, et le centre de diffractométrie Henri Longchambon de Lyon 1 (Santallier et al., 1997). Un lot de 85 objets de parure (perles, pendeloques, rondelles, etc.) a été sélectionné. Une première tentative avait été effectuée il y a une vingtaine d’années. Elle avait nécessité le sacrifice d’environ 20 rondelles, compte-tenu du niveau technique de l’époque, elle avait fourni des résultats encourageants mais fragmentaires (en général un seul minéral identifié par objet). Il n’était pas question de continuer les broyages. Nous avons donc envisagé d’adapter la méthode au passage des objets entiers en modifiant les porte-objets en fonction des formes et des dimensions des objets. Résultat, nous avons obtenu 85 spectres (fig.3) de matériaux presque tous polyminéraux. Ce sont des fragments de roches qui ont été utilisés et non des minéraux. 3 groupes sont largement dominants, dont on a pu retracer l’origine par comparaison avec la géologie locale. (1) le groupe des chlorites, accompagnées de quelques talcs et d’une serpentine provient des massifs ophiolitiques de Turquie ; (2) le groupe des phosphates (fig.3) provient des grands gisements économiques du Moyen-Orient et plus particulièrement des gisements alumineux du nord, éloignés de moins de 200 km, et non pas des gisements du sud ferrifères ; (3) le groupe des roches carbonatées (calcaires et dolomies) avec une contribution évaporitique (gypse et halite), typique de la série sédimentaire de plate-forme locale, a été ramassé sur place.
Fig.3 - Un exemple de spectre radiometrique : objet en phosphate (repris de Santallier et al. 1995)

23Septième exemple. Le même genre de travail est actuellement en cours dans le cadre d’une thèse sur le néolithique alpin et du programme C.I.R.C.A.L.P. (Thirault et al., à paraître). Les objets de parure donnent des résultats tout aussi satisfaisants. Nous poursuivons nos tentatives d’utilisation de la diffractométrie pour déterminer la composition des roches ayant été utilisées pour la confection des haches polies. Ce qui pose des problèmes méthodologiques car (1) la diffractométrie ne donne pas de renseignement sur les textures et (2) la composition minéralogique est représentative d’une très petite portion de la surface de l’objet. Il est donc préférable d’utiliser des matériaux homogènes, à grain fin et non orientés. Mais, ces réserves étant faites, le plus gros objet que nous ayons actuellement analysé de façon satisfaisante est une hache de quelques 40 centimètres de long et de plus d’un kilo.
24Quelles sont les limites de la méthode ? Il semble qu’elles soient peu nombreuses puisque l’analyse est non destructive. La taille maximum possible atteint actuellement les 40 centimètres. Il ne semble pas que l’on puisse aller beaucoup plus loin compte-tenu des caractéristiques du diffractomètre employé. Par contre, il est essentiel que le matériel soit homogène, non orienté et à grain fin pour que la fiabilité soit la plus grande possible.
25Enfin, la méthode de la diffraction X peut même être utilisée sur lames minces dans le cas de roches à grain trop fin pour que l’étude micrographique permette à elle seule une détermination correcte. La lame mince vous donne la texture. L’analyse diffractométrique vous donne la composition minéralogique. On peut donc déterminer la roche avec une grande précision.
Conclusion
26En conclusion, nous dirons que les différentes techniques d’étude des matériaux lithiques cristallins sont bien au point du point de vue des pétrographes. Leur adaptation aux problèmes archéologiques est tout à fait possible. On peut même dire qu’elle est bien avancée. Les résultats obtenus peuvent être précieux, pour ce qui est de la détermination précise des roches. On peut alors aborder beaucoup plus facilement les problèmes des critères de choix des matériaux par les préhistoriques et de l’origine des matériaux, . Tout ceci peut permettre de retracer dans de meilleures conditions les circuits d’échanges éventuels.
Remerciements
27La méthodologie proposée ici est basée sur une somme de faits analytiques ou d’observation. À la base, il y a donc le travail de nombreuses personnes que je souhaite remercier vivement ici. A l’U.F.R. des Sciences de la Terre de l’université Claude Bernard Lyon 1, il y a M. Clermont qui a fabriqué les lames minces, P. Capiez qui a fait une part des analyses chimiques, N. Potdevigne qui a réalisé la planche microphotographies et A. Armand qui s’est chargé de scanner les figures. Il y a tout l’énorme travail d’adaptation des techniques de diffraction X qu’ont conduit A. Thozey et R. Véra au Centre de Diffractométrie de l’Université de Lyon 1.
Bibliographie
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CAMPY M. (1982) – Le Quaternaire franc-comtois. Essai chronologique et paléoclimatique. Thèse d’État Université de Franche-Comté, 575 p.
CANN J.R. (1983) – Petrology of obdidian artefacts. In “The petrology of archeologic artefacts”. Kempe D.R.C et Harvey A.P ed., Clarendon press, Oxford, 227-255.
CARTONNET M. et SANTALLIER D. (1994) – Découverte d’une hache néolithique à Prémillieu (Ain). Le Bugey, 81, 9-15.
COGNÉ J. et GIOT P.R. (1952) – Étude pétrographique des haches polies de Bretagne. Bull. Soc. préhist. fr., XLIX, (8), 388-394.
10.3406/bspf.1952.5080 :COGNÉ J. et GIOT P.R. (1953) – Étude pétrographique des haches polies de Bretagne IL Bull. Soc. préhist. fr., L, (1-2), 37-39.
COGNÉ J. et GIOT P.R. (1954) – Étude pétrographique des haches polies de Bretagne III. Bull. Soc. préhist. fr., LI, (1-2), 28.
COGNÉ J. et GIOTP. R. (1955) – Étude pétrographique des haches polies de Bretagne IV. Les haches de combat en métahornblendite. Bull. Soc. préhist. fr., LII, (7), 401-409.
COGNÉ J. et GIOT P.R. (1957) – Étude pétrographique des haches polies de Bretagne V. Bull. Soc. préhist. fr., LIV, (5-6), 240-241.
COMPAGNONI R., RICQ-DE-BOUARD M., GIUSTETTO R. et COLOMBO F. (1995) – Eclogite and Na-pyroxenite stone axes of southwestem Europe : a preliminary petrologic survey. In “Studies on metamorphic rocks and minerals of the western Alps”, B. Lombardo ed., Turin, 329-359.
CUMMINS W.A. (1983) – Petrology of stone axes and tools. In “The petrology of archeologic artefacts”. Kempe D.R.C et Harvey A.P ed., Clarendon press, Oxford, 171-225.
D’AMICO C., CAMPANA R. FELICE G. et GHEDINI M. (1990) – Eclogites and jades as prehistoric implements in Europe. A case of petrology applied to Cultural Heritage. Eur. J. Minerai. 7, 29-41.
10.1127/ejm/7/1/0029 :DELOGE H., de BEAUNE S.A., ALIX P. et SANTALLIER D. Détermination et origine géologique de la matière première. In H. Deloge ed. : “Le Rocher de la Caille : un habitat magdalénien de plein air au Saut-du-Perron, commune de Saint-Jean-Saint-Maurice-sur-Loire (Loire)”, ed. DARA., sous presse.
ELLIOT C., XENOPHONTOS C. et MALPAS J. (1986) – Petrographic and mineral analyses used in tracing the provenance of late bronze age and roman basalt artefacts from Cyprus. In “Report of the Department of Antiquities Cyprus”, 80-96.
FILLION J.P. et SANTALLIER D. (1993) – Étude du matériel néolithique dans la région de Bellegarde (Ain, France). 1 ère partie : Étude pétrographique détaillée de 4 haches polies en “roche verte”. Le Bugey, 80, 3-26.
FLOC’H J.P. (1983) – La série métamorphique du Limousin central : une traverse de la branche ligérienne de l’orogenèse varisque de l’Aquitaine à la zone broyée d’Argentat. Thèse d’État Université de Limoges, 2 vol. 445 p.
GIOT P.R. (1964) – Résultats de l’identification pétrographique des matériaux des haches polies en France septentrionale. In Studien aus AltEuropa (R. Lslar et K.J. Narr eds.). Böhlau Verlag Köln Graz ed, vol. 1, 123-133.
GIOT P.R. et MORZADEC H. (1989) – Un procédé diffractométrique sans prélèvement destructeur. Revue d’Archéométrie, 13, 29-30.
10.3406/arsci.1989.869 :GISCLON J.L. et SANTALLIER D. (1995) – Le matériel de mouture et de broyage. Dans : Géovreissiat “Derrière-le-Château” (01). Les occupations Chalcolithiques, Bronze final et Historiques d’un site de plein air du Jura méridional. P. Hénon (coord.) Document préliminaire de synthèse, sauvetage programmé n° 001342. Site 01 170 00. (Vol. 1 B, 298-326). Ministère de la Culture, sous-direction de l’Archéologie, Direction Régionale des Affaires Culturelles de Rhône-Alpes.
GUILLOT P. L. (1981) – La série métamorphique du Bas-Limousin : de la vallée de l’Isle à la vallée de la Corrèze. La socle en bordure du Bassin Aquitain. Thèse d’État Université d’Orléans, 3 vol. 369 p.
JEUDY F., JEUNESSE C., MONNIER J.L., PÉLEGRIN J., PÉTREQUIN A.M., PÉTREQUIN P. et PRAUD Y. (1995) – Les carrières néolithiques de Plancher-les-Mines (Haute-Saône). Exemples d’une approche intégrée. In “Les mines de silex au Néolithique en Europe : Avancées récentes.”. C.T.H.S., Documents préhistoriques, 241 – 280.
KEMPE D.R.C (1983) – Raw materials and micellaneous uses of stone. In “The petrology of archéologie artefacts”. Kempe D.R.C et Harvey A.P ed., Clarendon press, Oxford, 53- 79.
LEFÈVRE (1979) – Un exemple de volcanisme de marge active dans les Andes du Pérou (sud) du Miocène à l’actuel (zonation et pétrogenèse des andésites et shoshonites. Thèse d’État Université de Montpellier.
LE ROUX C.T. (1975) – Il y a plusieurs millénaires... Fabrication et commerce des haches en pierre polie. Dossiers Archéologie, 11, 42-55.
LE ROUX C.T. et GIOT P.R. (1965) – Étude pétrographique des haches polies de Bretagne VI. Découverte des ateliers de la dolérite du type A. Bull. Soc. préhist. fr., C.R.S.M., 4, cxxviii-cxxix.
LE ROUX C.T. (1990) – La pétro-archéologie des haches polies armoricaines 40 ans après. Rev. archéol. Ouest. Suppl. n° 2, 345-353.
MARCHAL M. (1983) – La banque de données géochimiques OPHRA (ophiolites et roches associées). Principes et techniques de création. Représentation thématique et régionale de son contenu. Premières exploitations synthétiques. Thèse 3 ème. cycle Nancy, 294 p.
MOORE D.T. (1983) – Petrological aspects of some sharpening stones, touchstones, and milling stones. In “The petrology of archeologic artefacts”. Kempe D.R.C et Harvey A. P ed., Clarendon press, Oxford, 277-299.
PEACOCK D.P.S. (1980) – The Roman millstone trade : a petrological sketch. World Archeology, 12, 1,43-53.
PÉTREQUIN P., CASSEN S, CROUTSCH C. et WELLER O. (1997) – Haches alpines et haches camacéennes dans l’Europe du Ve millénaire. Notae Prehistoticae 17, 135-150.
PÉTREQUIN P., JEUDY F. et JEUNESSE C. (1996) – Minières néolithiques, échanges de haches et contrôle social du sud vosgien à la Bourgogne. Revue Archéologique de l’Est, quatorzième supplément, 449 – 476.
RANTSORDAS S., SANTALLIER D. et VUAILLAT D. (1997) – Les propriétés mécaniques des matériaux comme critères de choix des Préhistoriques ; exemple du Néolithique limousin. Poster présenté au colloque G.M.P. C.A. de Rennes, 16/19 avril 1997.
RICQ-DE-BOUARD M. (1987) – L’homme et le matériel lithique et céramique : 1 – Pétrographie : b) Roches “tenaces”. In “Géologie de la Préhistoire” (J.C. Miskowski ed.). Edition Association pour l’étude de l’Environnement Géologique de la Préhistoire. 860-870.
RICQ-DE-BOUARD M., COMPAGNONI R., DESMON J. et FEDELE F. (1990) – Les roches alpines dans l’outillage poli néolithique de la France méditerranéenne : classification, origine, circulation. Gallia Préhistoire, 32, 125-149.
10.3406/galip.1990.2278 :RICQ-DE-BOUARD M. (1996) – Pétrographie et sociétés néolithiques en France méditerranéenne. L’outillage en pierre polie. Monographie du C.R.A. 16, éditions C.N.R.S., 272 p.
SAGON J.P. (1976) – Contribution à l’étude géologique de la partie orientale du bassin de Chateaulin (Massif Armoricain) : stratigraphie, volcanisme, métamorphisme, tectonique. Thèse d’État Université Paris VI, 2 vol., 671 p.
SANTALLIER D. (1981) – Les roches basiques dans la série métamorphique du Bas-Limousin, Massif Central (France). Thèse d’État Université d’Orléans, 2 vol. 340 p.
SANTALLIER D., TARDIVEAU D. et VUAILLAT D. (1986) – Les haches polies en roches dures du Limousin. Premières réflexions sur la base de leur étude pétrographique. Rev. arch. Centre France, 25, 1, 7-20.
SANTALLIER D., MARÉCHAL C. et VÉRA R. (1997) – Éléments de parure du Néolithique syrien. Identification et provenances des matériaux. Revue d’Archéométrie, 21, 55-65.
10.3406/arsci.1997.947 :SANTALLIER D. Étude pétrographique (Déc 97-Janv. 98) – in J.L. Gisclon : “Le matériel de mouture et de broyage de Derrière-le-Château”, in L’énigmatique civilisation Campaniforme (Rhône-Alpes A 404), Archéologia, hors série n° 9, p. 69.
SANTALLIER D., CARON V., GISCLON J.L. et RANTSORDAS S. Réflexions préliminaires sur les qualités mécaniques des matériaux lithiques actes de la Table ronde “Moudre et Broyer. L’interprétation fonctionnelle de l’outillage de mouture et de broyage dans la Préhistoire et l’Antiquité.” Clermont-Ferrand Novembre-Décembre 1995. Sous presse.
SANTALLIER D., FILLION J.P. et MIGNOT A. (1998) – À propos de ce que l’on appelle les “Roches Vertes” en archéologie. Revue d’Archéométrie n° 22, 45-55.
10.3406/arsci.1998.961 :SCHNEIDER J.L. (1990) – Enregistrement de la dynamique varisque dans les bassins volcano-sédimentaires dévono-dinantiens : exemple des Vosges du sud (zone Moldanubienne). Thèse Université de Strasbourg 222 p.
SHOTTON F.W. et HENDRY G.L. (1979) – The Developping Field of Petrology in Archaeology. J. Arch. Sci., 6, 75-84.
THIRAULT E., SANTALLIER D. et VÉRA R. (1999) – Les matériaux lithiques du Néolithique rhône-alpin : de la caractérisation à l’interprétation archéologique. Rapport du programme C.I.R.C.A.L.P. (Beeching A. dir. – circulations et identités culturelles Alpines à la fin de la préhistoire – Matériaux pour une étude). Travaux du Centre d’Archéologie Préhistorique de Valence n° 2. À paraître.
VUAILLAT D., SANTALLIER D., PLOQUIN A. et FLOC’H (1995) – Les haches néolithiques limousines. Étude géochimique des matériaux méta-doléritiques. Conséquences archéologiques et géologiques. Revue d’Archéométrie, 19, 63-78.
10.3406/arsci.1995.928 :WILLIAMS-THORPE O. et THORPE R.S. (1989) – Provenancing and archeology of roman millstones from Sardinia (Italy). Oxford J. Arch. 8, (1), 89-112.
WOOLLEY A.R. (1983) – Jade axes and other artefacts. In “The petrology of archeologic artefacts”. Kempe D.R.C et Harvey A.P ed., Clarendon press, Oxford, 256-276.
Annexe




Lames minces (repris de Santallier et al. 1998). Micrographs captions. (after Santallier et al. 1998)
Photo 1 – Métagabbro coronitique. Observation en lumière naturelle.
Photo 2 – Métabasite épizonale. Observation en lumière polarisée.
Photo 3 – Calcédonite. Observation en lumière polarisée.
Photo 4 – Jadéitite. Observation en lumière polarisée.
Auteur
Centre d’Archéométrie, U.F.R. des Sciences de la Terre, Université Claude Bernard Lyon 1, 29 / 43, Boulevard du 11 Novembre, 69622 Villeurbanne cedex,
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