Une pause sur le terrain

Le projet d’étude de la grotte des Fraux atteint un cap, après 4 années d’acquisition de données. Le programme de recherche s’est déroulé sous la contrainte du calendrier d’équipement de la cavité : l’équipe s’est en effet concentrée sur l’acquisition de la volumétrie globale du réseau par lasergrammétrie et la réalisation de prospections géophysiques. Aujourd’hui nous disposons d’une masse de données importante qu’il convient de traiter avant de poursuivre l’étude du site.

L’année 2011 est par en grande partie consacrée au traitement des données et à l’archivage des informations acquises dans le but de les mettre en forme et de les publier. L’objectif est d’aboutir en 2012 à la parution d’une première publication. Pour mener à bien cette publication, plusieurs tâches doivent être engagées ou achevées :

– confronter les données archéologiques (foyers) et géophysiques (susceptibilité magnétique), et intégrer les données microtopographiques ;

– traiter les prélèvements sédimentaire et engager des études paléo-écologiques (antracologie, carpologie…) ;

– réaliser l’étude archéolozoologique du lot issu de la fouille du secteur 13 – zone 1 ;

– préciser le cadre chronologique et culturel en réalisant 6 dates C14 sur les foyers fouillés ;

– finaliser l’approche tracéologique par l’étude du référentiel expérimental.

L’un des enjeux de cette « année blanche » est de tirer le bilan des expériences conduites depuis 3 ans, notamment dans les domaines de l’archéométrie et de la modélisation 3D. Il s’agira également de « consolider » la documentation acquise. En effet, nous avons acquis une masse conséquente d’archives photographiques et de données numériques (3D) qu’il convient d’indexer et d’archiver. L’année 2011 doit également permettre de programmer la seconde phase d’étude de la grotte des Fraux. L’établissement de ce projet devra s’opérer en lien étroit avec le SRA et la CIRA de manière à préciser la part des enjeux de conservation et l’aspect nécessairement invasif de la recherche.

Une première session d’étude s’est déroulée du 19 au 25 juin à Saint-Martin-de-Fressengeas. Elle a réuni une dizaine de chercheurs qui ont pu échanger et confronter leurs données.

Réunion de travail préparatoire à la publication des premiers travaux

En marge, une journée de terrain a été organisée dans la grotte des Fraux de manière à compléter l’acquisition de données et d’effectuer des vérifications.

 

couverture du rapport de fouille 2010 (fin de programme triannuel)

Au(x) feu(x) !

L’étude des foyers de la grotte des Fraux, dont l’objectif est la détermination de la fonction de chacun de ces paléo-feux, est fondée sur des observations macroscopiques et sur la caractérisation des états de chauffe des structures par l’archéométrie. Ainsi, la taille, l’organisation, les températures atteintes devraient-elles permettre d’appréhender la fonction des foyers (éclairage, chauffage, séchage, cuisson…). Un des objectifs de notre travail est de déterminer l’impact des foyers sur leur environnement (le réseau souterrain des Fraux) et sur le cadre de vie des occupants de la grotte. Par ailleurs, nous avons entamé un travail de classification des paleo-feux en fonction de leur impact sur le substrat (couleur, épaisseur de la zone rubéfiée…). L’année 2010 a notamment été mise à profit pour déterminer les « paléotempératures » de plusieurs foyers de la grotte par thermoluminescence. Suite à cette étude, il nous est apparu important de comparer les intensités de chauffe trouvées sur les foyers archéologiques à celles de feux « réels », reproduits de façon expérimentale.

Mise en place du feu expérimental n°3 d'après la sole de cuisson F4 tretrouvée dans le secteur 13 de la grotte des Fraux

Aussi avons-nous conduit en extérieur, du 25 au 30 septembre 2010, une session de travail expérimental instrumentée. Elle a porté sur la reproduction de 3 modèles de foyers archéologiques de la grotte des Fraux. Cette session de travail a permis de mesurer les températures atteintes par les modèles expérimentaux et de suivre en temps réel les variations de températures au sein des matériaux via plusieurs dizaines de thermocouples. Les thermocouples nous permettent en effet de connaître l’histoire thermique précise en certains points du substrat. Nous avons également pu travailler sur la question de la propagation de la chaleur au sein d’un milieu homogène (ou non), observer les impacts du feu sur le substrat (rubéfaction, sécahge, craquèlement…)  et estimer les quantités de matériaux substrat nécessaire à la reproduction de chaque modèle archéologique. Enfin, nous avons quantifié les combustibles nécessaires à la conduite de feux permettant d’atteindre les températures enregistrées sur les modèles archéologiques.

Le premier modèle expérimental correspond a un foyer du secteur 13 de la grotte, installé sur un substrat principalement argileux. Il nous a permis d’étudier voir la propagation de la chaleur dans un milieu homogène.

Modèle expérimental n°1 : substrat argileux homogène

Le second modèle reprend la configuration d’un foyer du secteur 8 de la grotte : une sole d’argile aménagée sur le substrat argileux. L’argile ayant servi au façonnage de la sole expérimentale provient d’un secteur non archéologique de la cavité.

Modèle expérimental n° 2 construit d'après la sole découverte dans le secteur 8 de la grotte.

Enfin, le troisième modèle correspond à la sole foyère F4 du secteur 13 : une sole façonnée en argile a été aménagée sur un support gréseux.

Chaque foyer expérimental a fait l’objet de plusieurs chauffes, toutes instrumentées. Un point de blocage, autour de 100°C, a été observé dans l’enregistrement des températures : il correspond à l’étape d’évaporation de l’eau présente dans les matériaux. Une fois ce palier passé, les températures en surface varient entre 600 et 800°C. À 2 cm de profondeur elles sont autour de 500°C ; à 4 cm autour de 300°C. Au-delà, elles restent généralement inférieures à 250°C.

Suivi des variations de températures en temps réel par le terminal d'acquisition relié aux 60 thermocouples disposés dans les foyers expérimentaux

Les matériaux mis en œuvre dans la réalisation des modèles expérimentaux ont été prélevés en vue de l’étude de leur susceptibilité magnétique ainsi que de leur température par thermoluminescence. Ces analyses nous permettront notamment d’évaluer l’évolution de la susceptibilité magnétique ainsi que la marge d’erreur autour des paléotempératures mesurées pour les foyers archéologiques.

Ces premiers tests effectués, il nous reste  à traiter l’ensemble des données et des prélèvements acquis pendant ces 5 jours de travail expérimental. Un des objectifs pour l’année 2011 étant de reproduire ce travail dans un environnement confiné similaire à celui de la grotte des Fraux, dans le but d’évaluer l’impact d’un feu en termes d’énergie dégagée, de chaleur ressentie, de lumière émise, de fumée…

par Aurélie Brodard

Première descente d’un scanner ScanArm (Faro) en milieu souterrain…

Dans le cadre du programme du Site d’Études en Écologie Globale (INEE-CNRS) dédié à grotte des Fraux, nous avons conduit, début juin, deux journées d’expérimentation consacrées à la numérisation 3D en très haute résolution d’une portion de panneau orné de tracés digités à l’aide d’un bras de mesure tridimensionnel : le laser Faro ScanArm V3.

Cette expérimentation fait suite à différents tests de numérisation des parois ornées de la grotte, tests réalisés avec notamment le Photon 80 ou le Photon 120.

Sur le terrain, le bras articulé du ScanArm s’est avéré très maniable et a permis un accès au plus près des parois. La numérisation a en effet pu être effectuée à quelques centimètres à peine des panneaux ornés, ce qui a encore amélioré la résolution d’acquisition. Autre point positif, la possibilité de réaliser une lecture immédiate du nuage de point sur écran. Cette « interactivité » nous a permis d’éviter toute « zone d’ombre » ou « manque » dans le modèle numérique en repassant sur ces zones avec la tête du laser positionnée selon différentes orientations.

Les nuages de points acquis début juin sont actuellement en cours de traitement.

Numérisation par Pascal Burgain d'une portion du grand panneau du secteur 13 par le laser FARO ScanArm