« Si l’on y trempe un roseau ou tout autre chose, on trouve pétrifiée la partie qui était dans l’eau, sans que celle qui était dehors ait éprouvé le moindre changement » nous rapporte Vitruve (1er s. av. J.-C.), avant de poursuivre : « Il en est de même à Hiérapolis, en Phrygie, d’une grosse source d’eau bouillante. Dans les fossés qui entourent les jardins et les vignes où elle coule, elle forme au bout d’un an une croûte de pierre qui en tapisse les deux bords » (De Architectura, Livre VIII, 3). Le témoignage de Vitruve, rejoint sur ce thème par d’autres récits antiques (Géographie de Strabon, Histoires Naturelles de Pline l’Ancien, Questions Naturelles de Sénèque), atteste de l’observation et de la prise en compte dès l’Antiquité du phénomène d’encroûtement (de structures et d’objets) et de la formation de dépôts carbonatés par certaines eaux continentales. De plus, ces carbonates continentaux, lorsqu’ils atteignent une certaine puissance et que l’on nomme travertins (le lapis tiburtinus des Romains) lorsqu’ils précipitent à partir d’une source chaude, ou tufs calcaires lorsqu’ils sont issus d’eaux froides et superficielles, ont été l’objet d’une exploitation pour l’édification d’un certain nombre de monuments antiques, par exemple le Colisée à Rome, les temples grecs de Paestum (Italie), ou encore ceux de Ségeste (Sicile), pour ne citer que ceux-là.

Ainsi sommes-nous en présence de sédiments précipités par les eaux continentales, qui occupent alors une certaine place dans l’économie générale des sociétés humaines de l’Antiquité, participant à l’observation et la compréhension des processus naturels par les érudits, à la construction des paysages, et influençant les activités quotidiennes ou saisonnières liées aux pratiques hydrauliques des anciens.

Pourquoi s’intéresser actuellement aux carbonates archéologiques ?

Sont appelés « carbonates archéologiques » les dépôts carbonatés continentaux, cités précédemment, dont la formation (la précipitation) et le développement sont liés, plus ou moins directement, à des activités humaines du passé. Evoqués uniquement de manière quasi-anecdotique dans les manuels généraux consacrés à la géoarchéologie (Rapp & Hill (1998) et Goldberg & Macphail (2006) ne mentionnent que les dépôts carbonatés fluviatiles ou les précipitations de grotte liés à des occupations préhistoriques, et l’ouvrage de Davidson & Shackley (1976), s’il a le mérite de parler des dépôts d’aqueducs et autres canalisations et tuyaux, n’y consacre qu’un unique et maigre paragraphe), il faut l’étude pionnière de l’aqueduc de Nîmes dans les années 1990 et la publication de la monographie associée (Fabre et al., 2000) pour une véritable intégration des dépôts carbonatés au sein de programmes pluri-disciplinaires consacrés à l’étude des structures hydrauliques du passé. Depuis quelques années, leur prise en compte dans les problématiques archéologiques s’intensifient et un certain nombre de travaux démontrent leur fort potentiel tant géoarchéologique que paléoenvironnemental. Tout d’abord, les dépôts carbonatés continentaux offrent un fort potentiel de préservation des sites archéologiques ; ils sont un support efficace de l’enregistrement des occupations et des activités humaines de toute nature et de toute période (par exemple pour des périodes préhistoriques (Antoine et al., 2006), ou pour l’époque gallo-romaine (Curie et al., 2011)). De plus, les carbonates continentaux sont des enregistreurs fiables des variations environnementales et des activités géodynamiques, et sont ainsi largement utilisés pour reconstituer les climats et les conditions hydrologiques du passé (nombreux travaux sur les spéléothèmes ; les études sur les lamines carbonatés de l’aqueduc de Fréjus : Bobée et al., 2010 ; Dubar, 2006a, 2006b). Parallèlement à ce potentiel paléo-environnemental, les carbonates archéologiques rendent également compte de dynamiques anthropiques (gestion des structures, gestion de l’eau). Des études récentes mises en œuvre sur les dépôts préservés dans des structures hydrauliques antiques (Carlut et al., 2009 ; Sürmelihindi et al., 2014) en témoignent. Les travaux que nous avons pu entreprendre sur le site antique de Jebel Oust, en Tunisie (Curie, 2013) s’inscrit parfaitement dans ce sens, avec l’apport d’informations originales et primordiales concernant, entre autres, le fonctionnement et les conditions d’exploitation d’une source chaude durant l’Antiquité, le déroulement des pratiques cultuelles autour de cette source (Curie et al., 2015), les pratiques balnéaires romaines et l’architecture de thermes antiques (Broise & Curie, 2014), et l’impact des activités humaines sur la précipitation des carbonates (Curie & Petit, 2014). Il s’agit ainsi de faire parler les dépôts carbonatés afin de fournir un discours cohérent sur la gestion des structures antiques (nature et fonction des bâtiments, durée de fonctionnement des structures, réfection des structures bâties) et des eaux exploitées (nature des eaux, refroidissement des eaux chaudes, assèchement de la source chaude).

 

 

Dépôts de carbonates sur les parois du canal du Galermi, région de Syracuse (Sicile)

 

L’ensemble des travaux cités précédemment mettent en valeur le fort potentiel des dépôts carbonatés et tendent à démontrer qu’ils représentent un véritable document archéologique, une mémoire de l’eau et une fenêtre sur les dynamiques socio-environnementales du passé. Il est nécessaire de les prendre en compte et de les étudier à travers une approche pluridisciplinaire, mise en place au sein de problématiques d’archéologie environnementale et de géoarchéologie.

Les dépôts carbonatés dans le programme HYDRΩMED :

L’étude des carbonates archéologiques s’inscrit dans l’axe 1 « Géoarchéologie et Paléo-environnement » du programme HYDRΩMED et concerne à l’heure actuelle principalement l’étude du canal du Galermi alimentant la cité de Syracuse, en Sicile. Le captage par le canal du Galermi des eaux très carbonatées d’un cours d’eau, la Calcinara, a engendré la précipitation tout au long de ce canal d’importants dépôts calcaires (cf. photo). Notre démarche géoarchéologique mise en œuvre sur ce site cherche à caractériser parfaitement le modèle hydrogéologique actuel de la région, en analysant les caractéristiques physico-chimiques des eaux et des sédiments associés. Il s’agit ainsi de cerner les dynamiques hydrologiques et leurs conséquences sur la saisonnalité de la précipitation des carbonates.
Plusieurs pistes de travail sont appliquées concernant les dépôts carbonatés du canal, abordées simultanément lors des campagnes sur le terrain et des analyses en laboratoire :
– L’analyse de la répartition des dépôts tout au long de ce canal complexe (captages multiples, fonctionnement diachronique, formes architecturales variables) ;
– Leur position stratigraphique, leur géométrie et leur morphologie ;
– La définition des faciès sédimentologiques : la signature pétrographique, minéralogique et géochimique des carbonates ;
– La caractérisation des environnements de dépôt de l’amont à l’aval.

L’acquisition et la confrontation de l’ensemble des données recueillies nous permettront de proposer un discours pertinent à la réflexion portée sur le fonctionnement et l’histoire du canal du Galermi :
l’évolution du canal dans son environnement, la caractérisation des vitesses de dépôt sédimentaire au sein des structures anthropiques, des propositions de durée d’utilisation des structures, la mise en évidence de traces de réfection du canal, des informations sur la nature des eaux exploitées. Cette démarche géoarchéologique, qui réunit dans le programme HYDRΩMED un certain nombre de spécialistes des sédiments carbonatés continentaux, prend toute son importance dans la question des ressources hydrauliques et de la relation homme-environnement dans l’Antiquité.

Par Julien CURIE
Chercheur Post-doctorant – Géoarchéologue
Equipe d’Archéologies environnementales / UMR ArScAn 7041 – Univ. Paris 1 Panthéon-Sorbonne
email : julien.curie@mae.u-paris10.fr

Références bibliographiques :

Antoine, P., Limondin-Lozouet, N., Auguste, P., Locht, J.-L., Galheb, B., Reyss, J.-L., Escudé, É., Falguères, C., Voinchet, P. (2006) – Le tuf de Caours (Somme, France) : mise en évidence d’une séquence Éemienne et d’un site paléolithique associé. Quaternaire, 17(4), 281-320.

Bobée, C., Huon, S., Guendon, J.-L., Salomon, J., Gébara, C., Michel, J.-M., Regert, M. (2010) – High-resolution (PIXE) analyses of carbonate deposits in a roman aqueduct (Fréjus, SE France): palaeohydrological variability and water ressources management in southern Gaul during the Roman period. Archaeometry, 53, 241-260.

Broise, H., Curie, J. (2014) – L’étude de travertins carbonatés du sanctuaire de Jebel Oust (Tunisie) : une contribution à l’analyse diachronique, fonctionnelle et architectural des thermes, dans Boussac M.-F., Denoix S., Fournet Th. & Redon B. (éd.) Balaneia, Thermes et Hammams – 25 siècles de bain collectif (Proche-Orient, Egypte et Péninsule Arabique), Édition Balnéorient/IFAO/IFPO, 4 tomes, p. 573-583.

Carlut, J., Chazot, G., Dessales, H., Letellier, E. (2009) – Trace element variations in an archaeological carbonate deposit from the antique city of Ostia : Environmental and archaeological implications. C. R. Geoscience 341, Geochemistry (Isotopic Geochemistry), 10-20.

Curie, J. (2013) – Les travertins anthropiques, entre histoire, archéologie et environnement : étude géoarchéologique du site antique de Jebel Oust, Tunisie. Thèse de doctorat, Université de Bourgogne, 327 p.

Curie, J., Petit, C., Ben Abed, A., Scheid, J. (2015) – Étude géoarchéologique d’un lieu de culte implanté sur une source thermale : le sanctuaire de Jebel Oust (Tunisie), dans Dechezleprêtre Th., Gruel K. & Joly M. (dir.) Agglomérations et sanctuaires – Réflexions à partir de l’exemple de Grand, Collection Grand, Archéologie et territoire, Conseil départemental des Vosges, p. 275-289.

Curie, J., Petit, C. (2014) – Geoarchaeology of “anthropogenic” travertine: a story of water and life etched in stone, European Geologist, 38, p. 21-24.

Davidson, D.A., Shackley, M.I. (ed.) (1976) – Geoarchaeology – Earth Science and the Past. Duckworth Edition, London, 408 p.

Dubar, M. (2006a) – Approche climatique de la période romaine dans l’est du Var : recherche et analyses des composantes périodiques sur un concrétionnement centennal (Ier-IIe siècle apr.J.-C.) de l’aqueduc de Fréjus. ArchéoSciences, revue d’archéométrie, 30, 163-171.

Dubar, M. (2006b) – Recherche et interprétation climatique des microcycles du concrétionnement travertineux de l’aqueduc romain de Fréjus (Var, France). Quaternaire, 17 (2), 79-85.

Fabre, G., Fiches, J.-L., Paillet, J.-L. (dir.) (2000) – L’aqueduc de Nîmes et le Pont du Gard. Archéologie, géosystème, histoire. CNRS Editions, CRA Monographies, 542 p.

Goldberg, P., Macphail, R.I. (2006) – Practical and theorical geoarchaeology. Wiley-Blackwell Editions, 486 p.

Rapp Jr., G.R.., Hill, C.L. (1998) – Geoarchaeology – The Earth Science Approach to Archaeological Interpretation. Yale University Press, New Haven and London, 274 p.

Sürmelihindi, G., Passchier, C.W., Spötl, C., Kessener, P., Bestmann, M., Jacob, D.E., Baykan, O.N. (2013) – Laminated carbonate deposits in Roman aqueducts: Origin, processes and implications. Sedimentology, 60/4, 961-982.

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