Caractérisation thermique de structures de combustion par les effets de la chauffe sur les minéraux : thermoluminescence et propriétés magnétiques de foyers de la grotte des Fraux (Dordogne)

Abstract

Les structures de combustion constituent un témoin de la fréquentation humaine et leur étude permet d’appréhender un aspect du mode d’occupation d’un lieu donné. Ainsi, pour compléter les approches classiques qui s’intéressent à la typologie des foyers, à la fréquence des feux, à la nature des combustibles, etc., une caractérisation thermique de ces structures a été proposée. Elle s’appuie sur les impacts thermiques enregistrés par les sédiments soumis aux feux et plus précisément sur les modifications des propriétés de thermoluminescence (TL) et de magnétisme avec la chauffe.Le site-laboratoire est celui de la grotte de Fraux (Dordogne), occupée à l’Âge du bronze, dont le statut et le mode d’occupation pose question puisqu’elle présente tant des vestiges domestiques (sols de circulation, foyers, mobiliers) que des vestiges symboliques (manifestations pariétales, dépôts de mobilier). La place importante des foyers parmi ces vestiges a induit une étude spécifique de ces structures. En effet, ce site recèle plus d’une soixantaine de structures de combustion et, aspect important pour notre approche archéométrique, présente un état de conservation exceptionnel puisque la grotte est restée fermée depuis l’occupation de l’Âge du bronze.L’étude de certains foyers de la grotte des Fraux a permis de tester le potentiel de paléothermomètres fondés sur ces deux propriétés indépendantes à savoir la TL des grains de quartz et le magnétisme des oxydes de fer contenus dans les sédiments. Le paléothermomètre TL a été élaboré en comparant les signaux TL d’échantillons provenant de foyers archéologiques à ceux de références thermiques chauffées en laboratoire. Pour le magnétisme deux pistes ont été exploitées : les températures de déblocage de l’aimantation rémanente et l’évolution de la signature magnétique -minéralogie et taille de grain) avec la chauffe. La détermination des paléotempératures atteintes par les sédiments substrats des structures de combustion apporte une première indication sur leur intensité de chauffe. Afin d’étalonner ces informations paléothermométriques en termes d’énergie mise en jeu, des feux expérimentaux ont été réalisés. Ils ont permis de comparer les impacts thermiques entre feux archéologiques et feux expérimentaux, de construire un échantillonnage d’histoire thermique connue, mais aussi d’estimer les températures atteintes, les épaisseurs de sédiments affectés, les quantités de combustibles consommés pendant un temps donné, la quantité d’énergie dégagée par la combustion… Ces expérimentations ont aussi servi de base à une modélisation de la propagation de la chaleur dans les sédiments. Les simulations effectuées dans ce modèle numérique permettent alors d’estimer un temps minimal de fonctionnement des structures de combustion.Nous disposons ainsi d’un nouvel outil pour la caractérisation thermique de foyers archéologiques.