Session Archéologie



Laurent COSTA
UMR 7041 ArScAn - Archéologie et Sciences de l’Antiquité
Maison de l’archéologie et de l’ethnologie
92023 Nanterre Cedex

Laurent.costa-asi@mae.u-paris10.fr
 
Avec la collaboration de :

P. Rouillard (CNRS, Dir. Recherche, responsable de projet) UMR 7041 ArScAn - Archéologie et Sciences de l’Antiquité, Ch. Montenat (IGAL : Institut Polytechnique LaSalle Beauvais, Rue Pierre WAGUET , BP 30313, F-60026 BEAUVAIS Cedex) ,

G. Monthel (CNRS, Ingénieur d’étude, UMR 7041 ArScAn - Archéologie et Sciences de l’Antiquité), J. Moratalla (Univ. Alicante)

Mots-clés, logiciels ESRI utilisés et publics visés.

Mots-Clefs : Archéologie, Espagne, modélisation, 3D, carrières

Logiciels Esri
 :  ArcGIS Desktop 9.3 ArcView, Spatial Analyst, 3D Analyst, ArcCatalog, ArcMap, ArcScene

Public visé
 : tout public


Résumé: La zone nord d’Elche (Espagne) recèle un ensemble exceptionnel de carrières qui ont été exploitées de la période Ibérique (VI et II siècle av. J.-C.) jusqu’à la période Moderne. La découverte en 2005 d’une ébauche de sculpture de la période Ibérique dans le chapelet de carrières au lieu dit « El Ferriol » a suscité la relance d’un programme de recherche sur l’exploitation de la pierre au cours des âges.La démarche conçue comme multidisciplinaire associe géologues, archéologues et géomaticiens autour du développement d’un SIG destiné à la gestion et à l’analyse des données recueillies durant des campagnes de terrain et les études documentaires.

Elche, histoire d’un programme

Les massifs calcaires de la zone nord d’Elche (Espagne) ont fait l’objet d’une exploitation intensive de la pierre sur plus de 25 siècles (de la période ibérique à la période moderne). Cette activité à laissé de multiples traces dans le paysage et a ouvert pour notre équipe un nouveau domaine de travail, interdisciplinaire et inscrit dans la longue durée où toute la chaîne de production d’une sculpture peut-être envisagée, de la carrière à l’atelier de sculpture localisé près du lieu d’extraction de la matière première. Le site est d’autant plus exceptionnel que les différents fronts d’exploitation ne se superposent pas les uns avec les autres comme c’est généralement le cas pour ce type de site où la carrière la plus récente vient « effacer » la carrière la plus ancienne.

ZoomFig. 01 - Carte générale de situation.

En outre, la zone à livré en avril 2005 une ébauche de sculpture, découverte exceptionnelle dans le monde antique. Ce buste masculin à mi-corps, casqué a été abandonné sur place. Il est daté du IV siècle av. J.-C. Une telle ébauche de sculpture est une pièce unique en Espagne.
Aussi, à compter de 2007, sous la direction de P. Rouillard, nous avons inauguré un programme de recherche associant plusieurs archéologues, un topographe-géomaticien, un géologue et un spécialiste des carrières antiques destiné à repérer et comprendre l’organisation générale de ces exploitations[1]. Des ampoules préromaines aux carrières qui fournirent le matériel de construction de l’église Santa Maria de Elche au XVIII siècle nous avons une occasion unique de suivre l’évolution des techniques de taille, d’extraction et d’évacuation des blocs sur une vaste zone densément exploitée.

[1] Pour des détails sur le programme : http://www.diplomatie.gouv.fr/fr/actions-france_830/archeologie_1058/les-carnets-archeologie_5064/europe-maghreb_5066/espagne-les-iberes_5489/index.html


Des prospections à la base de données géographique

L’objectif initial était d’évaluer le potentiel d’étude de cette zone. C’est pourquoi nous avons mené une première reconnaissance de terrain en avril 2007 sur la zone des carrières supposées ibériques et sur deux autres zones complémentaires.

ZoomFig. 02 - Vue panoramique de la zone de Peligros. On aperçoit sur les coteaux des carrières modernes (photo LC - 2007).

ZoomFig. 03 – Vue générale de la zone d’EL-Ferriol correspondant aux carrières les plus anciennes (Chaque flèche rouge correspond à un front d’exploitation) (photo LC - 2007)

Cette première approche nous a permis de nous rendre compte de la densité et de la qualité exceptionnelle de ces exploitations. Au total, à l’issue de cette première visite, ce ne sont pas moins de 58 établissements correspondant à des exploitations de pierre de toutes tailles et de toutes époques (dont certaines probablement très anciennes : El Ferriol II) qui ont pu être identifiés et localisés et cela sur un espace réduit à quelques hectares. Ainsi, le besoin d’évaluer aussi précisément que possible l’état du potentiel d’étude jusqu’alors inconnu de cette zone se révélait stratégique pour la suite du programme.

Notons dès à présent qu’une unité d’exploitation est définie dans notre cadre d’application, par la présence sur le terrain d’un front d’exploitation individualisable avec ou sans front de taille constitué. Ce front est modélisé dans la base de données sous la forme d’un point et d’une ligne pouvant posséder un ou plusieurs segments. Il peut être associé à une zone correspondant à un cône de déblais lui-même lié à une ou plusieurs unités d’exploitation.

Nous nous sommes donc engagés parallèlement à cette approche terrain, dans la constitution d’une base de données géographique. Nous avons pu réunir les premiers éléments de cartographie et de photographies aériennes[2] afin de composer un premier ensemble documentaire sur la région et de développer un embryon de base de données géographique à l’aide du logiciel Arc-GIS desktop (Bd Elche).

La méthode employée :

Sur la base des premières observations de terrain et toujours dans la perspective d’évaluer le potentiel d’étude de cette zone, nous avons modélisé ce qui nous semblait être la morphologie typique d’une carrière, puis nous avons dégagé trois indicateurs qui nous semblaient exploitables pour systématiser leurs repérages :

·         discordance de pendage avec la tendance normale de celui de la colline : front de taille plus ou moins marqué,

·         anomalie de forme dans le développement « naturel » des courbes de niveau : forme de carré ou «patatoïde»,

·         orientation divergente des fronts de taille par rapport à la tendance normale de la colline.

Le plan au 1/2000 de l’Ajuntament de Elche, par sa qualité, nous a servi de base de départ. Ce document topographique datant de 2002 propose une lecture très fine des différents éléments qui composent le territoire. Les courbes de niveau y sont indiquées tous les deux mètres contre cinq mètres pour la carte au 1/25 000.


Toute la chaîne de collecte de l’information a été gérée à l’aide d’un GPS GlobalSat portable couplé à un Pocket PC dell X51. Cet ensemble nomade nous a permis de caractériser et de délimiter directement sur le terrain les différents établissements. La précision des mesures, de l’ordre du mètre, nous a permis de constituer une base de données utilisable pour des cartographies allant jusqu’au 2000


[2]
La documentation réunie est constituée de :

·          La carte géographique au 1 /50 000 ;

·          Des cartes géographiques au 1/25 000. Cette carte réalisée par l’Instituto Geografico National (IGN) est la carte de référence pour l’Espagne ;

·          Des cartes géographiques au 1/10 000 de l’Instituto Cartografia Valenciana (L’ICV est l’institut de cartographie de la généralité de Valencia) ;

·          18 feuilles de la carte topographique numérique au 1/2 000 de l’Ajuntament de Elche.L’Ajuntament de Elche produit un plan numérique au 1/2000. Ce document décrit toutes les composantes topographiques du territoire. Il s’appuie sur une mission aérienne et une photo-interprétation développée spécifiquement pour l’occasion. Sa précision est inférieure au mètre et les courbes de niveau sont d’une très grande finesse. Il est le document le plus exact et le plus riche qui existe sur la zone. Il reste cependant structuré sur une logique DAO et demande des travaux de restructuration pour pouvoir être utilisé dans la base de données géographiques Elche ;

·          1 mission aérienne datant de 1945 au 1/50 000 réalisée par l’IGN. Cette mission permet de disposer d’un fond aérien ancien. Son intérêt est limité pour le repérage des carrières, mais en revanche ces clichés donnent une bonne image du paysage d’Elche au sortir de la seconde guerre mondiale avant industrialisation.


ZoomFig. 04 - Le plan topographique au 1 / 2000e de l’Ajuntament de Elche se révèle d’une très grande précision. Ici, il est utilisé pour la réalisation d’un Atlas des carrières.



Fig. 05, 06 - Une exploitation type. A gauche une carrière du XVIII siècle dite carrière «Santa Maria» dans la zone de El Ferriol I. On voit que la forme est totalement divergente par rapport à la pente naturelle. Les fronts de taille de ce type d’établissements se dégagent complètement et sont repérables par photo-interprétation. A droite, illustration de la démarche de dégagement des indicateurs. L’exploitation présente des divergences d’orientation et de pente par rapport au terrain naturel.


De ces documents, nous avons extrait plus spécifiquement deux thèmes de données spécifiques :

·         Les objets traitant de l’altimétrie (courbes isolignes et points côtés). Ces données ont été transformées en objets 3D (TIN) puis en grille (MNT) pour pouvoir être traitées numériquement. Les indicateurs de pendage et d’orientation ont été calculés et les anomalies extraites pour être comparées aux données de terrain,

·         les objets identifiés comme des ruptures dans les courbes topographiques normales. Ces éléments correspondent presque systématiquement à des fronts de taille. Ces lignes de rupture ont été comparées avec les données de terrain pour validation sur les zones d’échantillonnage.

Au final, après de multiples tests, nous avons mis au point une méthode de repérage structurée en cinq étapes :

1.       Analyse visuelle des courbes de niveau et des lignes de ruptures, complété par une lecture visuelle du TIN en 3D,

2.       Validation et comparaison avec les anomalies de pendages et d’orientation,

3.       Comparaison avec les tracés de la carte topographique,

4.       Compilation avec les données GPS,

5.       Comparaison avec les images aériennes. Nous avons cherché à comparer ces données aux photographies aériennes verticales de 1945. Malheureusement la définition trop faible de ces documents et l’échelle de prise de vue trop petite (1 / 20 000) n’a pas permis de systématiser la démarche. Seules les carrières les plus grandes apparaissent sur ces documents. Nous avons donc cherché à nous appuyer sur une documentation plus précise. Nous nous sommes alors tourné d’une part vers les données de Google earth® et vers l’orthophotographie mise en ligne par le ministère de l’agriculture espagnol (Ministerio de Fomento). Ce travail de photo-interprétation reste à approfondir même si le bilan actuel reste assez mitigé, les exploitations étant peu ou pas visibles sur les documents photographiques.

ZoomFig. 07 - Démarche d’analyse et de modélisation des établissements de la carte topographique à l’Atlas des carrières.

Des 58 établissements repérés sur le terrain durant la première campagne de fouille et regroupés sur nos trois zones de prospection, nous avons obtenu un premier ensemble de 387 établissements supposés, confirmant l’importance du potentiel et la diversité des établissements auxquels nous étions confrontés.

ZoomFig. 08 - L’état du repérage. On voit se dégager des zones de densité.

Enfin, pour compléter cette approche et poursuivre l’analyse de ces établissements, la première approche globale a été confrontée aux données plus détaillées recueillies en prospection sur la vallée d’El Ferriol II  durant les campagnes 2008 – 2009. Cette zone a été choisie pour l’ancienneté supposée de ses carrières (le buste daté du IV s. en provenait). La zone considérée correspond à une vallée d’une longueur de 920 m environ du nord vers le sud, sur une largeur d’est en ouest de 1200 m environ. Celle-ci est constituée de flancs généralement abruptes (pente moyenne de 19% et 50% du terrain possède une pente supérieure à 15%) et l’ensemble est situé entre les altitudes 180 et 360 m (niveau par rapport à l’altimétrie espagnole située à Alicante). La zone est globalement orientée est / ouest,et par commodité nous distinguons à l’Ouest Ferriol I et à l’Est Ferriol II, les deux secteurs étant séparés par une route, grossièrement nord/sud, et pour une bonne part contemporaine.

Cette prospection pédestre réalisée en 2009, nous autorise à préciser encore les résultats de l’analyse documentaire : d’une vingtaine d’établissements repérés sur la vallée d’El Ferriol par carto et photo-interprétation, nous aboutissons à un corpus réel de 101 établissements complétés d’éléments non repérables autrement que par une approche terrain (citernes, ornières...). Ainsi, extrapolé à l’ensemble de la zone nord d’Elche ce ne sont plus 387 établissements potentiels mais environ 4 à 5 fois plus de toutes époques et toutes morphologies confondues. Ici seule une prospection systématique permettrait d’en avoir une idée véritablement juste.

Elche : une exploitation sur la longue durée, premiers éléments de résultats,

Il ne s’agit pas de livrer ici une analyse spatiale complète de ces établissements. En effet ce pré-inventaire n’est de fait qu’un ensemble de données brutes. Des vérifications sur le terrain, voire des sondages s’imposent qui permettront de préciser, de mieux caractériser et peut-être de dater quelques-uns de ces établissements. Nous ne livrons donc ici qu’une première série de constats sur la répartition spatiale de ces établissements dans leur environnement.

A l’échelle régionale d’abord, ces premiers travaux permettent de dégager des zones de très forte densité autour des lieux-dits El Ferriol, Peligros, El Canteres et El Cremats avec des densités allant de 50 exploitations au km jusqu’à presque 120 exploitations au km.

Si l’on analyse les longueurs moyennes des fronts de tailles de nos 387 indices, elles s’étalent de 8,8 m jusqu’à 254,5 m. La moyenne des longueurs s’établit à 43,70 m et la déviation standard de ces mesures est de 34,1 m. La valeur médiane s’établit à 34,2 et plus de 50 % de l’effectif possède une longueur comprise entre 8 et 45 m [classes 8 à 21 m. (63) ; 21 à 33 m. (108) et  33 à 45 m. (78)].

ZoomFig. 09 - Relevé topographique des exploitations de la zone d’El Ferriol II. La carrière étudiée apparaît en rouge

ZoomFig. 11 : Vue tridimensionnelle de la vallée d’El Ferriol. Le nord se situe en haut. Les limites de la zone parcourue correspondent au trait rouge. La zone constitue une unité géographique cohérente correspondant à un bassin versant. Les couleurs se rapportent aux niveaux altimétriques (bleu : 150 - 200, vert : 200 - 250, marron : 250 - 300, blanc : sup. 300 m).

ZoomFig. 10 - Vue générale de la carrière El Ferriol II, 1 et de son relevé trimdimentionnel (Photo PR).

ZoomFig. 12 : Répartition des fronts d’exploitation et axes de circulation.

A l’échelle de la vallée ensuite, la prospection systématique nous a permis de distinguer au moins quatre types d’exploitations :

·         Les exploitations du « Type 1 » sont des exploitations de sommet (El Ferriol, II) qui semblent être les plus anciennes. Elles se regroupent dans l’est de la zone de prospection où elles s’organisent généralement sous la forme de chapelets de fronts d’exploitation opposés ou d’exploitations de flancs et sont toutes situées entre les altitudes 250 et 300 m. Leurs tailles restent généralement modestes et la longueur des fronts d’exploitation varie de 6 à 96 m  avec une moyenne de 30 m. Les tailles de ces exploitations restent sensiblement identiques 10 à 15 m de large pour une longueur de 15 à 20 m avec un front d’exploitation allant de 2 à 9 m avec une hauteur visible moyenne de 4 à 6 m (soit une volumétrie moyenne extraite estimée d’environ 300 à 600 m).

ZoomFig. 13 – Caractérisation du type 1

·         Les exploitations de « Type 2 » sont les exploitations basses ou de fonds de vallée. Regroupées dans la partie centrale de la zone prospectée entre les altitudes 230 et 260 m, elles sont toutes de petites tailles (de 9 à 17 m en largeur pour une profondeur de 2 à 4 m en moyenne avec un volume d’extraction estimé de 90 à 110 m) en largeur et se différentient des précédentes par le type de module extrait, légèrement supérieur, et par leur organisation où les fronts d’exploitation visibles sont peu élevés (entre 0,5 et 2,5 m). Elles sont aussi associées à des aménagements (plateforme, murets) permettant sans doute d’effectuer des opérations complémentaires à l’exploitation directe de la pierre. Leur proximité immédiate avec les voies penche aussi dans ce sens.

ZoomFig. 14 – Caractérisation du type 2

·         Les exploitations du « Type 3 » (dans El Ferriol I)  sont pour la plupart regroupées dans le nord de la zone prospectée sur la face sud de la colline entre les altitudes 260 et 290. Avec des fronts d’exploitation plus systématiques et d’une grande régularité, les blocs exploités sont de taille plus importante que ceux du type 1. Les fronts peuvent être de longueurs variées entre 30 et 130 m et d’une hauteur de 3 à 6 m (la largeur moyenne de 16 m et la longueur de 30 m, soit un volume d’exploitation de 500 à 1500 m). Elles sont à proximité du chemin principal sur lequel elles s’ouvrent. Les cônes de déblais associés viennent s’étaler sur une longueur d’une quarantaine de mètres autour des exploitations et sont constitués de modules plus gros que les deux précédentes. Ce groupe montre une organisation spatiale rigide qui permet de croire en la présence d’une suite de concession fermière solidement réglementée. Il faut remarquer que tous les déchets d’extraction et de taille sont tous disposés dans le même sens (est-ouest) en évitant soigneusement les concessions voisines. Cet emplacement ne sera tardivement « pollué » que par les dépôts de morts-terrains, découvert ou déchets de moellonage issus d’une ou plus sûrement des deux très grandes carrières dites de la Santa Maria, néanmoins extérieures et invisibles depuis l’ensemble primitif cohérent du vallon.

ZoomFig. 15 – Caractérisation du type 3

·         Les « Type 4 » sont les exploitations les plus récentes. Elles sont réparties sur la pente ouest de la zone prospectée. Elles s’organisent en chapelets de deux à quatre exploitations autour d’un chemin de desserte qui rejoint l’axe principal de la vallée. De grande taille, certaines peuvent avoir des dimensions impressionnantes (30 m x 30 m en moyenne) avec des fronts d’exploitation dont les hauteurs peuvent varier entre 10 et 25 m (soit un volume d’exploitation estimé de 9000 m). Elles sont associées à des aménagements complémentaires liés à leurs exploitations (citernes, maisons, treuils, forge, quais, voies de chargement…). Deux des carrières de ce type montrent même des traces d’exploitation à la mine. Le matériel d’exploitation est resté sur place pour l’une d’elles avec en particulier le treuil de tirage, deux quais de chargement, les traces des câbles de halage. Sur l’autre, la maison de comptage ou abri d’atelier (forge ?) subsiste.

ZoomFig. 16 – Caractérisation du type 4

Au-delà de cette typologie, ce qui ressort de l’analyse de ces données de prospection est la cohérence des types, tant sur leurs caractéristiques morphologiques que sur leurs positionnements. Ici, c’est par le biais du SIG et de l’analyse de la répartition de ces établissements qu’en l’absence de données de terrain plus précises et d’éléments datant nous pouvons dégager à la fois des morphologies et des zones d’implantation spécifiques à chacun des types (cf. tableau 01). Peut-on pour autant proposer une chronologie relative de ces établissements ?

La question reste difficile à résoudre même si on possède quelques éléments de réponse :

Actuellement les exploitations de type 1 sont associées à la sculpture ibérique et considérées comme les plus anciennes. Cependant aucun élément datant n’est véritablement associé à ces établissements. Les sondages prévus pour les prochaines campagnes de fouille (2011) permettront de préciser cette hypothèse.

Les exploitations de type 4 sont associées pour la plupart à des aménagements pour certains modernes et contemporains (treuils en métal, maison utilisée jusque dans les années 1930-40). On peut cependant penser que certaines de celles-ci peuvent se révéler plus anciennes et qu’un rattachement à la période médiévale peut être envisagé. Ici encore, il reste à affiner la lecture des archives et des modalités d’exploitation. Ces deux aspects nous donneront sans doute des éléments pour établir une chronologie plus précise de ces derniers établissements.

Enfin, la question est de même nature pour les types 2 et 3 auquel aucun élément véritablement datant n’est associé. Cependant la présence de certains petits indices (vasque, présence d’ébauche de colonnette) ou encore l’organisation des établissements de type 3, peut aller dans le sens d’une datation plutôt ancienne (période antique ?).

Titre du tableau
Type
Taille moyenne (m)
Hauteur moyenne
Position
Pente
Volume extrait (m3)
Ancienneté relative
Type 1
15 x 20
2 à 6 m
Sommet et flanc sud
15 à 20 %
300 à 600
1
Type 2
10 x 3
1 à 4 m
Fonds de vallée
15 à 25%
90 à 110
2??
Type 3
30 x 5
2 à 6 m
Flanc sud
20 à 25 %
500 à 1500
3??
Type 4
30 x 30
10 à 25 m
Flanc ouest
40 à 70 %
5000 et plus
2
 
 
 
 
 
 
3

Perspectives

L’intérêt de cette base de données se situe dans la liaison qu’elle autorise entre les différentes échelles d’approches : de l’analyse des fronts de taille jusqu’à l’approche micro-régionale et régionale, la Bd Elche permet de dégager, selon des échelles multiples, des visions différentes d’un même espace et de voir combien ces différentes visions sont indissociables si l’on souhaite comprendre un espace dans sa dynamique.

Comme outil fédérateur la Bd Elche est à la fois le lieu d’expression des différentes thématiques développées (géologie, archéologie, analyse spatiale) et le média de l’échange pluridisciplinaire. Ici le recours aux techniques de l’analyse spatiale a permit de dégager un corpus d’établissement que seule une approche terrain permet de valider, cette approche terrain elle même nécessite un regard d’expert où la lecture des fronts de taille permet de catégoriser chacun des indices repérés. Outre ces possibilités de production cartographiques[1], le SIG constitue pour le projet Elche à la fois un élément de stratégie scientifique par les choix d’intervention qu’il permet et le nœud de travaux en interaction permanente (géologie, lecture des fronts de taille, approche spatiale).

Au final, on voit que l’analyse multi scalaire des établissements permet de dessiner une organisation du paysage d’une zone intensément exploitée au fil du temps. Chaque période a laissé une trace et des modalités d’exploitations qui semblent différentes. Gageons que la poursuite de ce programme par l’analyse détaillée des modalités d’exploitation de ces établissements, et de leur insertion dans le paysage complété par une campagne de sondages permettra de préciser ce premier schéma.

[1] A cette étape du travail, nous avons formalisé cinq types de documents : des cartes de synthèse présentées au 1/50000 et au 1/25000 qui présentent les premiers résultats de l’analyse de carto et photo interprétation et qui permettent de se rendre compte de la répartition générale des vestiges ; un ensemble de documents au 1/5 000, sorte d’atlas, construit sur le fond de plan de l’Ayuntamiento qui livre la localisation précise de chacun des établissements repérés en carto et photo interprétation sous la forme d’un point numéroté ; une carte au 1/500 présentant le résultat à l’échelle de la vallée de la prospection pédestre réalisée pour le repérage de l’intégralité des fronts de taille, artefacts liés aux exploitations (citernes, voies, très petites exploitations...) ; des cartes de la prospection de la prospection de la vallée d’El Ferriol qui restitue dans le détail le tracé des différents fronts d’exploitation et des cônes de rejet ; les plans de la carrière El Ferriol II, 1 qui montrent les délimitations précises d’un front de taille ainsi que des restitutions 3D.
 


Bibliographie

·         ROUILLARD, P., GAGNAISON, C., MONTENAT, Ch., MORATALLA, J., et TRUSZKOWSKI, E., « Au pays de la dame d’Elche, la carrière et l’ébauche de buste de El Ferriol (Elche, Alicante) », CRAI, 2006, p.241-253 .

·         GAGNAISON, C., MONTENAT, Ch., BARRIER, P. et ROUILLARD, P., « L’environnement du site ibérique de La Alcudia et les carrières antiques de la Dame d’Elche (Province d’Alicante, Espagne) », ArchéoSciences, revue d’archéométrie, 31, 2007, p. 59-78.

·         ROUILLARD, P., « Recherches archéologiques dans la province d’Alicante : La Malladeta (Villajoyosa) et El Ferriol (Elche) », Mélanges de la Casa de Velázquez, 38, 1, 2008, p. 341-352.