Figure IV.80: Ratios Medium+long vs short chains (medium + longs : C16-24 ; short : C9-15) calculés avec (à gauche) et sans les acides insaturés (à droite). La flèche indique la tendance attendue.
Avec cette méthode de calcul, tous les échantillons ont pu être analysés. Si l’on considère le calcul incluant les acides insaturés, quatre groupes se distinguent. L’échantillon M2 II a la valeur la plus basse et sa MO semble donc la moins dégradée. L’échantillon de contrôle M1, à l’inverse, a une valeur très haute ce qui indiquerait une MO très dégradée. Entre les deux, une série d’échantillons aux valeurs proches de 5 (2012I II, 2012J II, 2014 IIb et c) et une autre plus proche de 10 (2012H II, 2014 I, 2014 IIa et d) paraissent indiquer des degrés de dégradation modérés. Les mêmes tendances s’observent si l’on fait abstraction des acides insaturés, mais paraissent moins marquées. De plus, la dégradation de l’échantillon M1 paraît moins importante.
• Estimation du degré d’insaturation (Figure IV.81)
Figure IV.81: Estimations du degré d’insaturation en prenant en compte les acides C16 et C18 (à gauche) ou uniquement C18 (à droite). Les deux flèches illustrent les tendances attendues (Wiesenberg et al., 2010 et 2015).
À partir du calcul prenant en compte les acides C16 et C18, la majorité des échantillons paraît relativement peu dégradée (Wiesenberg et al., 2015). Les échantillons 2012I II et 2014 I font figure d’exceptions avec des valeurs hautes du fait de leur faible teneur en acides insaturés.
Avec la seconde méthode de calcul prenant en compte uniquement les acides C18, les différences sont nettement plus nombreuses. Trois échantillons (2012H II, 2014 IIb et d) aux valeurs supérieures à 1.5 paraissent peu dégradés tandis que quatre autres (2012I II, 2012J II, 2014 I et 2014 IIc), aux valeurs inférieures à 0.5, semblent l’être sensiblement plus (Wiesenberg
et al., 2010). Les trois échantillons restants, aux valeurs intermédiaires, doivent donc illustrer une
dégradation modérée. Il faut cependant noter que les valeurs repères définies par Wiesenberg et
al., (2010) l’ont été dans le cas particulier de leurs travaux sur la MO végétale. Leur emploi ici n’est
donc pas sans risque, et il parait donc plus prudent de se focaliser sur les tendances observées entre les échantillons plutôt que sur les données numériques.
182
Partie IV: Référentiel expérimental
• Average Chain Lenght (ACLFA ; Figure IV.82)
Figure IV.82: Average Chain Lenght des acides gras. La flèche indique la tendance attendue pour la dégradation (Wiesenberg et al., 2009) et les zones grisées les propositions d’attribution d’origine (Wiesenberg et al., 2010, 2015).
Les valeurs calculées sont relativement homogènes (14.91 à 16.71), hormis pour l’échantillon M2 (11.71). La valeur basse de l’échantillon M2 est due à la très forte représentation des acides courts (<C10) et pourrait donc indiquer une MO (animale) peu dégradée. Pour les autres échantillons, les valeurs recouvrent en partie la zone attribuable à de la MO issue de micro-organismes. En ce qui concerne la dégradation de cette MO, les valeurs indiquent une MO dégradée.
• Ratios C16:0 / C18:0 et C18:1/C16:0 (Figure IV.83)
Figure IV.83: Biplot des ratios C16:0 / C18:0 et C18:1/C16:0. La flèche indique la tendance supposée pour la cuisson et l’ellipse indique les valeurs attendues pour des produits « frais » selon Skibo (1992).
À partir de la comparaison des ratios retenus par Skibo (1992) pour des résidus expérimentaux dans des céramiques, les résultats obtenus ici ne semblent pas interprétables.
• %S (Figure IV.84)
Figure IV.84: %S des acides gras. Les zones grisées illustrent les valeurs attendues pour différents types de MO à partir d’échantillons modernes (Marchbanks, 1989 cité par Malainey, 2011).
Du fait de l’absence d’acides polyinsaturés C18:2 et C18:3 dans la plupart des échantillons, ce ratio semble peu adapté dans notre cas. Notons que pour les deux seuls échantillons où ces acides sont présents (M1 : contrôle et 2012J II : foyer à bois), les valeurs obtenues sont paradoxalement compatibles avec une MO provenant d’animaux terrestres (Marchbanks, 1989 cité par Malainey, 2011).
• Index de saturation SI (Figure IV.85)
Figure IV.85: Index de saturation (SI) des acides gras. La flèche indique la tendance supposée pour la dégradation de la MO (disparition des acides insaturés).
Selon l’index de saturation de Loy (1994 cité par Malainey 2011), les échantillons avec les valeurs les plus élevées (2012H II, 2014 IIb et d) seraient les moins dégradés. À l’inverse, les valeurs très basses (2012I II et 2014 I) indiqueraient deux échantillons à la MO très dégradée. Entre ces extrêmes, les valeurs médianes semblent pointer des degrés de dégradation variables. Il est par ailleurs surprenant que l’échantillon M2, a priori ayant la MO animale la moins dégradée, n’obtienne pas une valeur plus élevée.
184
Partie IV: Référentiel expérimental
• Critères de Malainey (1997 ; Tableau IV.18)
Medium chain (C12:0+C14:0+C15:0) C18:0 C18:1 isomers Origine possible (Malainey, 1997)
M1 5,6 13,8 14,2 ?
M2 II 1,4 9,1 7,4 ?
2012H II 6,6 19,3 31,0 ?
2012I II 11,6 29,6 1,3 Grand herbivore
2012J II 7,4 26,0 6,8 ?
2014 I 6,9 40,8 3,5 Grand herbivore
2014 IIa 5,0 26,6 21,9 Grand herbivore avec plante ou moelle osseuse
2014 IIb 7,5 16,3 31,2 ?
2014 IIc 9,5 26,1 11,9 Grand herbivore ?
2014 IId 5,8 18,2 38,7 ?
Tableau IV.18: Identification de l’origine des échantillons expérimentaux à partir des critères de Malainey
(1997). Les valeurs sont des %Acides gras.
L’application directe des critères établis par Malainey pour des résidus de poterie d’origines diverses livre des résultats peu probants. Une forte variabilité existe entre nos différents échantillons, et il semble délicat, compte tenu du faible nombre d’expérimentations et de répliquats de proposer de nouvelles clefs pouvant compléter celles proposées par Malainey. Les critères qu’elle retient pour l’identification d’acides provenant de la MO de grands herbivores (medium chain (C12:0+14:0+15:0) : <15% ; C18:0 : >27.5% etC18:1 isomers : <15%) ou la moelle (medium chain (C12:0+14:0+15:0) : Low ; C18:0 : >25% et C18:1 isomers : 15<x<25%) semblent en tout cas ne pas pouvoir être appliqués directement dans le contexte de nos structures de combustion expérimentales. Les résultats des expérimentations 2012I et 2014 sont proches de ce qui est attendu pour de la MO animale, mais par contre ceux des échantillons M2 II et 2012H II sont relativement éloignés des valeurs théoriques pour de la MO animale (moelle comme viande).
• Critères d’Eerkens (2005 ; Figure IV.86 et Figure IV.87)
Les quatre ratios pris en compte par Eerkens pour ses propositions d’origine de la MO ont été calculés pour nos échantillons expérimentaux. Les résultats sont extrêmement variables vis-à-vis des zones d’attributions qu’il a établies. Rappelons que ces estimations ont avant tout été conçues pour des résidus de poterie (cf. Partie III.3.3.2).
L’échantillon de contrôle M1 est attribué à une MO de plante (Figure IV.86) ou issue de graine (Figure IV.87). Le même constat peut être fait pour 2014 I, même si les valeurs sont moins clairement interprétables.
Nos expérimentations impliquant de la MO de mammifère terrestre en grande quantité ne sont que très rarement correctement discriminées. L’échantillon M2 II (moelle non thermo-altérée) est interprété de façon satisfaisante par la comparaison C16:0/C18:0 vs C12:0/C14:0(Figure IV.87), et proche des valeurs attendues pour C16:1/C18:1 vs (C15:0+17:0)/C18:0 (Figure IV.86).
Les échantillons des deux foyers à os (2012H II et 2012I II) sont déjà plus atypiques. Leurs valeurs sont très variables pour C16:1/C18:1 vs (C15:0+17:0)/C18:0, même si 2012H reste proche de la zone des mammifères terrestres (Figure IV.86). 2012I est quant à lui nettement plus proche des valeurs attendues pour la MO issue de plantes (Figure IV.86). Pour la comparaison C16:0/C18:0 vs
C12:0/C14:0, les valeurs de C16:0/C18:0 inférieures à 2 correspondent bien à ce qui est attendu pour la MO d’animaux terrestres, mais les valeurs de C12:0/C14:0 sont plus élevées que les 0.15 attendus (Figure IV.87).
Pour les quatre échantillons altérés du foyer 2014 (IIa, b, c et d) les valeurs de C16:1/C18:1vs (C15:0+17:0)/C18:0 (Figure IV.86) sont assez cohérentes avec de la MO animale terrestre, bien que la plupart soient hors de la zone attendue. En ce qui concerne le rapport C16:0/C18:0 vs C12:0/C14:0 (Figure IV.87), les mêmes observations que pour les deux foyers à os peuvent être faites (C16:0/C18:0 <2 mais C12:0/C14:0 élevé).
Figure IV.86: Biplot des ratios C16:1/C18:1 et (C15:0+17:0)/C18:0 (ellipses d’après Eerkens, 2005).
Figure IV.87: Biplot des ratios C16:0/C18:0 et C12:0/C14:0 (ellipses d’après Eerkens, 2005 et zones grisées d’après Buonasera et al., 2015).
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Partie IV: Référentiel expérimental
• Distribution C14:0, C16:0 et C18:0 de Lucquin (2007 ; Figure IV.88)
Figure IV.88: Diagramme ternaire des proportions relatives des acides C14:0, C16:0 et C18:0 des échantillons expérimentaux (ellipses d’après Lucquin, 2007 : compilation des Figures 78 à 83).
Les résultats obtenus en suivant la méthode proposée par Lucquin (2007) sont relativement cohérents avec les valeurs attendues pour de la MO animale au sens large. En effet, pour les expérimentations de foyer avec de l’os ou de cuisson de viande, les valeurs sont compatibles avec de la MO provenant de bovidé, de suidé, de cervidé ou de capriné, mais distinctes de celles correspondant à des produits laitiers ou de la MO d’équidé.
Malgré tout, notons que nos échantillons de contrôle (M1 et 2014 I) et de foyer à bois (2012J II) sont également compatibles avec ces mêmes attributions ce qui, en l’absence d’autres critères qualitatifs ou quantitatifs, rendrait l’interprétation de ces résultats pour le moins hasardeuse. Le fort recoupement qui affecte les différentes catégories au niveau spécifique ou du genre/famille rend par ailleurs l’interprétation « en aveugle » (c’est-à-dire sans informations contextuelles en particulier géographique, chronologique ou archéozoologique) plus que délicate.
4.4.3.3. Comparaison des résultats expérimentaux avec la littérature
Afin de pouvoir comparer les résultats obtenus à partir de nos échantillons et plus largement d’évaluer les différents outils mis en œuvre, nous avons pris en considération une sélection de plusieurs échantillons de références disponibles dans la littérature. Le détail de ces références est donné en Annexe C.
Nous avons ainsi mobilisé douze échantillons documentant de la MO d’origine animale (viande, moelle, graisse) fraîche ou ayant subi différentes formes d’altération thermique (résidus de cuisson en poterie, foyer à os). Dix autres références documentent de la MO d’origine végétale ayant été thermoaltérée. Il s’agit à la fois de composés retrouvés dans les fumées de différentes expérimentations de combustion et de sédiments de forêts ayant été affectées par des incendies. Cette sélection, qui documente des contextes assez différents de nos propres expérimentations, cherche avant tout à savoir si les tendances observées dans nos foyers l’ont aussi été dans d’autres situations. Par ailleurs, il s’agit aussi d’un moyen d’évaluer si les outils que nous avons recensés peuvent être réellement employés dans notre cas, avec éventuellement quelques ajustements.
• Carbon Preference Index (CPIcourt ; Figure IV.89)
Figure IV.89: Carbon Preference Index des acides courts (C13-19) des références de MO animales et végétales. Les valeurs indiquées en abscisse correspondent à une évaluation du degré de dégradation de la MO basée sur les données de Malainey (1997) et donnée à titre indicatif pour les autres références. 0 correspond à une MO fraîche, 1 à une MO moyennement dégradée et 2 à une MO fortement dégradée. Noter que les échelles sont différentes pour les axes des ordonnées.
Les résultats obtenus semblent bien corroborer le principe général d’une diminution de la valeur de CPI avec l’augmentation de l’altération des échantillons. C’est en particulier le cas pour les échantillons de MO animale suivie à trois états différents (0, 1 et 2). Dans le cas des échantillons de sol ayant subi des feux de forêt, une baisse du même type est observée mais à une échelle bien plus limitée.
L’hétérogénéité des valeurs absolues est frappante que ce soit au sein des références de MO animale ou végétale. Malgré tout, cela corrobore l’utilisation proposée par Lucquin (2007) du CPIcourt comme outils de différentiation entre plusieurs types de MO. Les valeurs élevées correspondent bien à de la MO animale, tandis que des valeurs basses sont à attribuer à de la MO végétale. Toutefois, des valeurs comprises entre 10 et 20 peuvent correspondre aux deux catégories.
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Partie IV: Référentiel expérimental
L’intégration de plus de données permettrait sans doute d’affiner les différents critères de distinction. En l’état, cela confirme les remarques faites pour nos échantillons, mais ne permet pas d’être plus précis pour les échantillons présentant justement les mêmes valeurs intermédiaires.
• Ratio Long-chains vs short-chains (Figure IV.90)
Figure IV.90: Ratios Long vs short chains (longs : C20-24 ; short : C16-19) calculés avec les acides saturés et insaturés des références de MO animales et végétales. Les valeurs indiquées en abscisse correspondent à une évaluation du degré de dégradation de la MO basée sur les données de Malainey (1997) et donnée à titre indicatif pour les autres références. 0 correspond à une MO fraîche, 1 à une MO moyennement dégradée et 2 à une MO fortement dégradée. Noter que les échelles sont différentes pour les axes des ordonnées.
Que l’on prenne en compte les acides insaturés ou non (voir Annexe C), la tendance attendue (augmentation du ratio avec la dégradation) n’est qu’exceptionnellement observée. Toutefois, du fait d’une bien plus importante contribution des acides longs (>C19), les échantillons de MO végétales livrent des valeurs nettement plus élevées que ceux de MO animales. Il pourrait donc s’agir d’un moyen de distinguer ces deux origines.
Cela serait assez cohérent avec nos échantillons expérimentaux pour lesquels les foyers aux valeurs élevées sont ceux ayant fonctionné avec du bois.
La variante proposée prenant en compte les acides plus courts a également été appliquée aux références issues de la littérature (Figure IV.91).
En prenant en compte les acides saturés et insaturés, une diminution des valeurs est observable en lien avec l’augmentation de la dégradation, aussi bien avec les MO animales que végétales. Cela va à l’encontre des principes retenus pour de la MO provenant de plantes fraîches ou d’origine microbienne/bactérienne (Wiesenberg et al., 2010). L’importante contribution des chaînes courtes pour les MO animales fraîches et leur dégradation rapide semblent notamment pouvoir expliquer ce phénomène. Pour les MO végétales, une étude plus détaillée incorporant des MO fraîches serait toutefois nécessaire pour préciser les processus à l’œuvre.
À partir de ces observations, les remarques formulées pour nos propres échantillons doivent donc être reconsidérées. En effet, nos échantillons impliquant de la MO animale (os ou viande) ont des valeurs très basses, souvent inférieures à 10, ce qui par comparaison indiquerait une MO très altérée. Les expérimentations impliquant du bois comme combustible sont quant à elles dans la norme de ce que nous avons observé pour les MO végétales altérées thermiquement.
Figure IV.91: Ratios Medium+long vs short chains (medium + longs : C16-24 ; short : C9-15) calculés avec les acides saturés et insaturés des références de MO animales et végétales. Les valeurs indiquées en abscisse correspondent à une évaluation du degré de dégradation de la MO basée sur les données de Malainey (1997) et donnée à titre indicatif pour les autres références. 0 correspond à une MO fraîche, 1 à une MO moyennement dégradée et 2 à une MO fortement dégradée. Noter que les échelles sont différentes pour les axes des ordonnées.
• Estimation du degré d’insaturation (Figure IV.92)
Figure IV.92: Estimations du degré d’insaturation en prenant en compte les acides C16 et C18 (à gauche) ou uniquement C18 (à droite) des références de MO animales et végétales. Les valeurs indiquées en abscisse correspondent à une évaluation du degré de dégradation de la MO basée sur les données de Malainey (1997) et donnée à titre indicatif pour les autres références. 0 correspond à une MO fraîche, 1 à une MO moyennement dégradée et 2 à une MO fortement dégradée. L’axe des ordonnées du diagramme de gauche suit une échelle logarithmique.
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Partie IV: Référentiel expérimental
Les résultats obtenus à partir des références confirment les tendances attendues pour les deux rapports. Avec la dégradation, la disparition des acides insaturés induit une baisse dans le cas de C16 et C18 et à l’inverse une augmentation dans le cas de C18. C’est particulièrement le cas pour les échantillons de MO animale de 30 jours de Malainey quel que soit le calcul privilégié. Dans le cas des MO végétales affectées par le feu de forêt, les mêmes variations sont observées, mais avec des écarts moins conséquents. Globalement, la MO végétale thermoaltérée présente des valeurs élevées (C16et C18) ou hautes (C18) qui illustrent sa faible teneur en acides insaturés.
Les remarques qui ont été faites pour les échantillons expérimentaux paraissent donc devoir être relativisées.
En effet, si les valeurs hautes (C16 et C18) des échantillons 2012I II et 2014 I peuvent bien traduire une MO animale et /ou végétale très dégradée, les valeurs plus basses, mais comprises entre 1 et 5 peuvent correspondre à des MO ayant déjà subi d’importantes altérations. Avec la seconde méthode de calcul prenant en compte uniquement les acides C18, nos échantillons paraissent bien dégradés. En ce qui concerne les expérimentations impliquant de la MO animale, les valeurs inférieures à 2 sont à rapprocher des MO fortement dégradées de la littérature. Pour la MO végétale, la même remarque peut être faite.
Finalement, et même si au sein de nos échantillons il est sans doute possible de distinguer des niveaux de dégradation variables entre eux à partir du degré d’insaturation, il n’en demeure pas moins que tous semblent affectés par une dégradation importante.
• ACLFA (Figure IV.93)
Figure IV.93: Average Chain Lenght des acides gras des références de MO animales et végétales. Les valeurs indiquées en abscisse correspondent à une évaluation du degré de dégradation de la MO basée sur les données de Malainey (1997) et donnée à titre indicatif pour les autres références. 0 correspond à une MO fraîche, 1 à une MO moyennement dégradée et 2 à une MO fortement dégradée.