Dosage des éléments en trace des calcaires au service de l’archéologie

Résumé Fr En

Un grand nombre de carrières ouvertes dans les calcaires lutétiens du Bassin parisien ont donné la pierre de construction et de décoration des monuments, depuis l’Antiquité jusqu’à nos jours. Afin de déterminer la provenance des pierres utilisées dans les maçonneries et en sculpture dans les monuments, une équipe de géologues et d’archéologues ont étudié plus de 300 carrières et récolté environ 2300 échantillons. L’observation à l’œil nu et au microscope permet aux géologues de distinguer les calcaires lutétiens de ceux du Crétacé ou du Jurassique. Les géologues tentent aussi de proposer des hypothèses sur les carrières d’origine des calcaires lutétiens utilisés dans les monuments de la région parisienne. Dans cette recherche de la provenance des pierres de construction et de sculpture, les méthodes d’analyses des géologues se heurtent à des limites, car plusieurs carrières peuvent donner le même lithofaciès. Un nouvel outil a été mis au point pour répondre aux questions soulevées par les historiens d’art. Étant donné que les calcaires de différentes carrières ont des concentrations en éléments en trace spécifiques, les analyses par activation neutronique vont permettre de comparer les compositions des pierres de construction ou statuaire d’un monument avec celles des carrières ou d’un autre monument. À l’aide de programmes informatiques, les cartes d’identité de la composition des calcaires lutétiens ont été établies et stockées dans une base de données. La base de données des calcaires contient les compositions d’environ 2250 échantillons provenant de monuments, de sculptures et de carrières. Elle est particulièrement riche en analyses sur le Bassin parisien. Cette méthode analytique se pratique au Brookhaven National Laboratory, à partir de poudres de calcaires et de standard, exposés à un flux de neutrons. Les analyses des pourcentages en éléments en trace ont permis de distinguer les calcaires lutétiens de la construction médiévale, de ceux des restaurations du XIXe siècle, à la basilique de Saint-Denis. Elles ont permis aussi d’établir que le calcaire fin, utilisé pour la sculpture à Notre-Dame de Paris, a été pris plutôt dans les anciennes carrières de Charenton (à l’est de Paris) qu’en des sites plus à l’ouest. Des calcaires du Languedoc ont aussi été analysés pour comparer ceux des carrières du Bois de Lens et de Saint-Martin-de-Londres, avec les sculptures de Saint-Guilhem-le-Désert. Les perspectives du projet sont de faire plus d’analyses sur des éléments des musées américains et français. Plus nombreuses seront les analyses dans la base de données, plus utiles seront nos réponses aux questions des conservateurs et historiens d’art.

Numerous quarries in the Lutetian limestone formations of the Paris Basin provided stone for the building and the decoration of monuments from antiquity to the present. To determine the origin of stone used for masonry and sculptures in these monuments, a team of geologists and archaeologists has investigated 300 quarries and collected 2300 samples. Petrographic and paleontologic examination of thin sections allows geologists to distinguish Lutetian limestones from Jurassic and Cretaceous limestones. Geologists also seek to formulate hypotheses regarding the origin of Lutetian limestones used for building and sculpture in the Paris region. In the search for the sources of building and sculptural stone, the analytical methods of geologists are limited because often several quarries produce the same lithofacies. A new tool is now available, however, to attack questions of provenance raised by art historians. Because limestones from different sources have distinctive patterns of trace-element concentrations, compositional analysis by neutron activation allows us to compare building or sculptural stone from one monument with stone from quarries or other monuments. This analytical method subjects a powdered limestone sample to standard neutron activation analysis procedures at Brookhaven National Laboratory. With the help of computer programs, the compositional « fingerprints » of Lutetian limestones can be determined and stored in a database. The limestone database contains data for approximately 2250 samples from monuments, sculptures and quarries. It is particularly rich in samples from the Paris Basin. Compositional analysis allows us to distinguish the Lutetian limestone used by stone masons during the medieval period from that used in XIX-century restorations at the basilica of Saint-Denis. The fine-grained limestone for sculpture of Notre-Dame de Paris was found to have come from the old quarries of Charenton (east of Paris) rather than from western sites. Limestones from Languedoc were analysed to compare the quarries of Bois des Lens and Saint-Martin-de-Londres with the sculpture from Saint-Guilhem-le-Désert. Future plans for the project include analysis of more samples from sculptures in American and French museums. The more samples in the database the more useful it will be for curators and art historians.