L’étude de la filiation minerais / scories / objets, en sidérurgie ancienne : L’importance d’une base de données archéologique / archéométrique régionale ; l’exemple de la Lorraine
Résumé
Depuis près de vingt ans, un vaste programme d’étude est développé en Lorraine, concernant la sidérurgie ancienne. Ce travail a été initié et développé par Marc Leroy. Accompagnant une étude archéologique complète de cette activité métallurgique, une banque de données d’analyses chimiques s’est constituée au fil des ans, portant ainsi le nombre d’échantillons analysés (minerais et scories) à plus de trois cent cinquante. Les analyses globales sont effectuées par ICP-AES pour les éléments majeurs et par ICP-MS pour les éléments en trace (laboratoire SARM du CRPG, Nancy). Elles portent sur des échantillons prélevés lors de fouilles d’ateliers mais également lors de prospections (minerais géologiques ou scories prélevées sur les amas de déchets encore visibles dans le paysage autrement appelés ferriers). Ce travail qui s’inscrit dans le temps a permis d’obtenir une bonne cartographie archéologique et archéométrique de la région.
Les résultats du traitement de cette base de données sont les suivants : deux types de minerais de compositions chimiques différentes ont été exploités : la Minette de Lorraine riche en certains éléments chimiques, et le minerai de Fer Fort appauvrit en ces mêmes éléments. Cette différence de composition chimique se retrouve dans la composition des scories de réduction associées. On a ainsi pu constater que neuf ateliers de réduction sur dix employaient la Minette comme minerai, sites qui sont datés de la période gallo-romaine à l’apparition des premiers hauts fourneaux.
La spécificité chimique de la Minette de Lorraine nous a permis de prolonger l’étude afin de tenter de caractériser les déchets des étapes suivantes de la chaîne opératoire. Tout d’abord, il a fallu fixer les bornes de la variation chimique du minerai, et surtout celles des scories de réduction associées, élément par élément. Seule une vaste campagne d’analyses chimiques peut permettre de réaliser cela. Cette signature est caractérisée par de fortes teneurs en certains éléments chimiques (Ca, P, V, Cr, Be…) et par les rapports des éléments chimiques entre eux, qui peuvent être assez constants et spécifiques. Il est très important de connaître ces paramètres concernant les scories de réduction (et non ceux des minerais) car ce sont eux qui vont servir à tracer les filiations chimiques dans la suite de la chaîne opératoire. C’est donc parce que les caractères chimiques des scories de réduction ont bien été déterminés qu’il est possible d’isoler les caractères chimiques des autres déchets de la suite de la chaîne opératoire. Ainsi, en considérant les teneurs en SiO2, Al2O3 et CaO, il est possible d’isoler un groupe d’une cinquante d’analyses qui correspondent à des scories de post-réduction ; le lot principal d’analyses (deux cent cinquante analyses) correspondant aux scories de réduction. L’utilisation d’éléments en trace permet d’aller plus loin dans l’interprétation des scories de post-réduction. Ainsi, dans le diagramme ternaire (Co+Ni ; Cu+Zn ; Cr+V) il est possible de séparer les scories issues de l’étape de l’épuration de la masse brute (étape suivant la réduction), de celle issue de la forge d’élaboration des objets métalliques. Les scories d’épuration sont encore enrichies en V et Cr, éléments chimiques provenant du minerai (l’épuration consiste entre autre à évacuer les derniers fragments de scories de réduction qui adhèrent encore au métal produit).
Enfin, un dernier développement semble pouvoir être réalisé. Il s’agit de faire le lien chimique entre les scories de réduction et les objets manufacturés, qui contiennent encore dans leur structure interne des inclusions de scories de réduction. L’analyse de ces inclusions et la comparaison avec la banque de données (des scories de réduction) devra permettre à terme d’identifier des objets qui auront été fabriqués avec le minerai « Minette de Lorraine ».
Cette étude, actuellement unique en France, montre bien les développements très prometteurs qu’une telle approche régionale peut laisser envisager. Seules de vastes études régionales associant observations archéologiques et analyses archéométriques pourront, à terme, permettre de connaître l’ampleur des productions dans chaque région, à chaque époque, et pourront, on l’espère, mettre en évidence des circuits de commercialisation du métal.