L’invention et la diffusion de la métallurgie du cuivre et de bronze en Europe constituent une véritable innovation technique pour les sociétés au milieu du IIIe millénaire avant notre ère. Sur les sites archéologiques de l’Ouest de la France, les techniques de production du métal et de fabrication des objets de prestige comme des outils restent largement méconnues. Grâce à une collaboration entre des archéologues des laboratoires Trajectoires et CReAAH, de l’Inrap et d’Eveha et la ligne DIFFABS, des analyses microscopiques de traces d’utilisation, combinées à leur étude par spectroscopie de fluorescence X, ont permis d’identifier les premiers outils en pierre utilisés pour la production d’objets métalliques en Bretagne.
L’émergence et le développement des métallurgies du cuivre et du bronze constituent un enjeu majeur en archéologie pour aborder les sociétés de la fin du Néolithique et du début de l’âge du Bronze dans l’ouest de l’Europe. À partir du milieu du 3e millénaire avant J.C., cette innovation technique a profondément restructuré les réseaux de circulation des populations et d’échanges de biens, qui intègrent désormais les minerais et les mobiliers métalliques. Pourtant, les vestiges d’activités minières comme d’ateliers de productions métallurgiques restent particulièrement rares à l’échelle de la façade atlantique, en particulier dans le Massif armoricain. La découverte de témoins directs ou indirects de la métallurgie, comme des creusets, des moules ou des fours, se révèle cruciale pour ces périodes.
Grâce à une collaboration entre archéologiques des laboratoires Trajectoires et CReAAH, de l’Inrap et d’Eveha, des analyses ont pu être menées sur des outils en pierre provenant de plusieurs habitats du début de l’âge du Bronze en Bretagne. Ces outils étaient potentiellement impliqués dans la production d’objets métalliques.
Figure 1 : Outil de concassage et broyage ; cercles violets : points d’analyses XRF (photos et sections: E. Collado, dessins: V. Brisotto)
Une stratégie d’analyse combinée a été mise en place afin de déterminer précisément la fonction des outils en pierre, à travers l’analyse des traces microscopiques (tracéologie) et des analyses élémentaires par spectroscopie de fluorescence des rayons X (XRF) des éventuels résidus liés à leur utilisation. L’analyse tracéologique, réalisée au stéréomicroscope et au microscope métallographique, permet d’observer et d’interpréter les traces d’utilisation sur les outils archéologiques par analogie avec des référentiels constitués par expérimentation. Les analyses élémentaires par XRF ont été conduites avec deux modalités de mesure : à l’aide d’un instrument portable (pXRF) et sous rayonnement Synchrotron (Sy-XRF).
Figure 2 : Exemple de spectre d’analyses XRF mesuré sur la ligne DIFFABS. Légende : Ar = argon, K = potassium, Ca = calcium, Ti = titane, Cr = chrome, Mn = manganèse, Fe = fer, Ni = nickel, Cu = cuivre, Zn = zinc, As = arsenic, Br=brome, Rb = rubidium, Sr = strontium, Y = yttrium, Pb = plomb.
Les mesures de Sy-XRF ont été réalisées sur la ligne de lumière DIFFABS en utilisant un faisceau de rayons X d’une énergie de 18 keV. La taille du faisceau a été réduite à 50 µm grâce à un petit diaphragme en molybdène. Un balayage bidimensionnel rapide de l’outil permet d’obtenir une cartographie sur quasi l’ensemble de l’objet, avec un pas de mesure de 50 µm. Un spectre XRF est acquis pour chaque pixel de la cartographie et analysé pour en déduire les éléments en présence.
La précision analytique permise par cette analyse Sy-XRF, grâce notamment aux cartographies de distribution des différents atomes, avec une résolution choisie de quelques dizaines de micromètres, permet de bien distinguer des éléments chimiques relevant des minéraux composant les roches hétérogènes, généralement utilisées pour les outils en pierre, des résidus des matières transformées piégées à la surface. La cartographie XRF a ainsi permis de montrer que des résidus de matières cuivreuses étaient associés aux traces microscopiques liés à l’utilisation des outils en pierre.
Figure 3 : Cartographie élémentaire d’analyses XRF effectuées sur DIFFABS. Plus le signal de fluorescence enregistré pour chaque élément est important, plus le point est lumineux (cartographie : S. Reguer).
L’analyse révèle ainsi que différents outils en pierre étaient utilisés sur les sites d’habitat du début de l’âge du Bronze à différentes étapes de la production et de l’entretien des outils métalliques, du concassage du minerai jusqu’à l’aiguisage des lames en passant par la mise en forme des objets.