3.9 Les matériaux liés à la postréduction du fer
3.9.1.14 Les calottes non classées
(ne figurent pas au catalogue)
Les calottes n’ayant pu être attribuées à un type spécifique sont au nombre de 44, dont la moitié conservées à 75 % au moins. Aucun critère ne distingue les individus de ce groupe ; les données réunies ne figurent qu’à titre indicatif (fig. 79b). Comme à Develier-Courtételle, la plus grande calotte trouvée à Lai Coiratte n’a pas pu être classée (fig. 79a). Il s’agit de fait d’une pièce double, voire triple.
Fig. 76 Bilan de masse des calottes circulaires : origine principale des éléments (gris clair), correspondance des résultats (gris moyen), écarts (italique).
Calottes avec
bulbe Valeur moyenne(3 pièces) Valeur moyenne(3 pièces)* Trait caractéristique nb % nombre total 3 conservation (%) 85 longueur (cm) 13,7 bourrelet 0 - % des calottes classées 2,7 poids réel (g) 935 largeur (cm) 12 charbons 0 - poids total (kg) 2,8 poids estimé (g) 1115 épaisseur (cm) 7,6 concavité 1 33,3 % des calottes classées 4,7 densité 2,5 longueur / largeur 1,14 convexité 1 33,3 poids total estimé (kg) 3,3 longueur / épaisseur 1,83 quille 3 100 % des calottes classées 2,5 largeur / épaisseur 1,62 vitrification 0 -
surface fluide 2 66,7 surface rouillée 1 33,3 * conservation à 70% ou plus trace de paroi 0 -
Fig. 78 Les calottes avec bulbe. a : calotte CHE 002/11672 CO, zone d'activité de forge, bas foyer 1 (L. 12,4 cm; l. 11 cm). b : synthèse des données archéologiques. c : répartition par groupe de poids estimé.
<250 g 251-500 g 501-1000 g 1001-2000 g > 2000 g Total
nombre 0 0 2 1 0 3
% 0,0 0,0 66,7 33,3 0,0 100
Calottes non classées Valeur moyenne
(46 pièces) Valeur moyenne(12 pièces)* Trait caractéristique nb % nombre total 46 conservation (%) 72 longueur (cm) 8,1 bourrelet 5 2,3 % des calottes classées poids réel (g) 365 largeur (cm) 7,2 charbons 4 1,8 poids total (kg) 16,0 poids estimé (g) 505 épaisseur (cm) 3,6 concavité 3 1,4 % des calottes classées densité n.m. longueur / largeur 1,13 convexité 3 1,4 poids total estimé (kg) 22,2 longueur / épaisseur 2,41 quille 2 0,9 % des calottes classées largeur / épaisseur 2,20 vitrification 3 1,4 surface fluide 3 1,4 surface rouillée 1 0,5 * conservation à 50% ou plus trace de paroi 11 5,1
Fig. 79 Les calottes non classées. a : calotte double, voire triple CHE 002/16843 CO, zone d'activité de forge, bas foyer 1 (L. 26,5 cm, l. 21 cm). b : synthèse des données archéologiques.
Fig. 77 Les calottes avec quille. a : calotte CHE 002/11651 CO, zone du ferrier (L. 10,4 cm ; l. 11 cm). En haut : face supérieure ; en bas : face inférieure. b : synthèse des données archéolo- giques. c : répartition par groupe de poids estimé.
Calottes avec
quille Valeur moyenne(4 pièces) Valeur moyenne(2 pièces)* Trait caractéristique nb %
nombre total 4 conservation (%) 66 longueur (cm) 12,1 bourrelet 0 - % des calottes classées 3,6 poids réel (g) 390 largeur (cm) 10,6 charbons 0 - poids total (kg) 1,6 poids estimé (g) 640 épaisseur (cm) 6 concavité 0 - % des calottes classées 2,6 densité n.m. longueur / largeur 1,15 convexité 0 - poids total estimé (kg) 2,6 longueur / épaisseur 2,01 quille 4 100 % des calottes classées 3,2 largeur / épaisseur 1,80 vitrification 0 -
surface fluide 0 - surface rouillée 1 25 * conservation à 75% ou plus trace de paroi 0 -
<250 g 251-500 g 501-1000 g 1001-2000 g > 2000 g Total
nombre 0 3 0 1 0 4
Type Moyenne Plage Nb calottes 451 1717 154 avec bulbe 1115 806 3 avec quille 640 860 4 circulaire 1443 717 7 bourrelet 693 1173 15 charbonneuse 641 633 5 concave 582 646 10 fluide 387 890 8 aplatie 345 475 12 vitrifiée 207 440 21 déchiquetée 177 153 14 SAS 87 139 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 poids (g) 3.9.1.15 Synthèse archéologique et analytique des calottes
Au sein des scories en forme de calotte, douze types ont pu être distingués, soit 11 % en nombre d’individus par rapport à Develier-Courtételle. La moitié d’entre eux sont trop faiblement représentés, entre un et huit individus, pour permettre une inter- prétation quantitative et qualitative fiable. Les calottes circulaires ont toutefois fait l’objet d’analyses, car elles ont été considérées comme caractéristiques du corpus. De plus, elles constituent un ensemble cohérent, au contraire des types fluide et concave pour- tant représentés par un plus grand nombre de pièces. Les trois autres types analysés – aplati, déchiqueté et vitrifié – ont une fré- quence légèrement plus importante, entre 10 et 22 individus. Ici encore, c’est leur aspect homogène du point de vue des critères établis qui a guidé ce choix.
Compte tenu du fait que le poids des calottes est nettement plus faible dans ce corpus, ce sont surtout les rares très grandes pièces qui se trouvent isolées : seules trois calottes pèsent plus de 2 kg, dont deux n’ont pas pu être attribuées à un type précis
(fig. 80 et 81). Quelque 28,6 % des pièces conservées à 50 % ou plus n’ont pas été attribuées à un type. Bien que le poids n’a pas été un critère de classification, les groupes constitués de pièces de petite taille (voire très petite), normale (ou moyenne) et grande, semblent cohérents au sein même du corpus de Lai Coiratte. Compte tenu de la taille assez modeste du corpus des calottes de Lai Coiratte, d’autres aspects métrologiques ne seront pas abordés, faute d’une base quantitative suffisante (Eschenlohr et al. 2007, p. 53-54).
La composition chimique des calottes de Lai Coiratte affiche une plus forte influence des scories de réduction qu’à Develier- Courtételle (fig. 82a et b). Sur ce dernier site, la composi- tion chimique d’une grande partie des calottes est influencée de manière prédominante par la paroi de bas foyer (fig. 82a : triangles sur ou proche de la ligne indiquant la relation directe entre ces deux catégories), alors qu’à Lai Coiratte, seules deux calottes sont en contact avec la ligne correspondante (fig. 82a). Ainsi, 31 % des calottes ont un rapport SiO2/Al2O3 similaire à
celui de la paroi de bas foyer, tandis qu’à Lai Coiratte, seuls 12 %
0 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 50 60 70 80 SiO2 [%masse] Al2O3 [%masse] calotte DEV-CTT paroi DEV-CTT calotte CI calotte DC calotte VI calotte AP paroi foyer 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 V [%masse] Cr [%masse] calotte DEV-CTT scories coulées calotte CI calotte DC calotte VI calotte AP
Fig. 81 Variation du poids estimé des calottes par type (adaptée d'après Eschenlohr et al. 2007, fig. 59). Les types avec bulbe et avec quille ne figurent qu'à titre indicatif ; l'unique
calotte convexe n'apparaît pas. minimalevaleur moyennevaleur maximalevaleur
25% 25% 25% 25%
Fig. 80 Classes de calottes en fonction du poids estimé.
Fig. 82 Chevenez-Lai Coiratte et Develier-Courtételle (DEV-CTT). a : compa- raison des teneurs en SiO2 et en Al2O3 des parois de bas foyer et des scories en forme de calotte (relation indiquée par une ligne droite pour chaque site). b : comparaison des teneurs en V et en Cr des scories en forme de calotte, avec intégration des scories de réduction.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 nb
petite normale grande très grande
79 (51,3%) (35,1%)54 (11,7%)18 (1,9%)3 moyenne: 515 g 0 200 400 600 800 1000 1400 1800 2200 2800 4800 poids (g)
affichent un rapport similaire. Le développement continu de la composition des calottes vers des rapports plus faibles est frap- pant à Develier-Courtételle. A Lai Coiratte, il existe une rupture entre le rapport de la paroi de bas foyer et celui des valeurs plus faibles qu’affichent les calottes (fig. 82a).
L’interprétation des teneurs en vanadium et en chrome, très basses, est plus difficile. A Develier-Courtételle, le chrome domine le vanadium dans beaucoup de calottes, ce qui n’est jamais le cas à Lai Coiratte. Ceci est à nouveau directement lié à la paroi de bas foyer : à Develier-Courtételle, elle contient presque deux fois plus de chrome que de vanadium, tandis qu’à Lai Coiratte, elle en contient à peu près autant. Dans les scories de réduction de Chevenez, on trouve trois à quatre fois plus de vanadium que de chrome. Par conséquent, toutes les calottes affichent un excédent de vanadium ; le rapport V/Cr le plus bas se rencontre pour les calottes du type vitrifié avec 1,4.
Les bilans de masse montrent que les calottes aplaties comportent la plus petite part de scorie de réduction, mais la plus grande de métal (fig. 83). Ce type de calottes est le seul qui puisse être mis en relation avec le compactage de l’éponge de fer. Les calottes cir- culaires et déchiquetées sont les plus fortement influencées par l’expulsion des scories. Enfin, celles avec vitrification comportent beaucoup de paroi de bas foyer (la couche SAS) et davantage de cendres de charbon de bois. Les résultats des bilans de masse et les comparaisons des rapports SiO2/Al2O3 et V/Cr concordent ;
toutes les calottes analysées chimiquement montrent des traces d’expulsion de la scorie de l’éponge de fer (deux exceptions sur seize pièces analysées).
3.9.2.1 Les déchets métalliques
Emmanuelle Evéquoz
Au cours des investigations archéologiques, de nombreuses scories tant de réduction que de postréduction ont été recueillies, confir- mant le fonctionnement du site comme lieu de production et de travail du fer. Dans ce chapitre, l’étude se concentrera sur les rejets métalliques qui représentent 58,8 % en nombre et 61,1 % en poids du mobilier métallique en fer. Dans le cas de Lai Coiratte, l’en- semble de la chaîne opératoire du travail du fer a été mise en œuvre
in situ. Par conséquent, des fragments métalliques directement liés
à la production de fer s’ajoutent aux rebuts métalliques tradition- nellement récoltés dans une forge, rebuts pouvant résulter aussi bien d’objets fabriqués par les ateliers que d’outils utilisés par les forgerons ou d’instruments amenés afin d’y être réparés (Anderson et al. 2003, p. 77-81). Dans les faits, une telle distinction s’avère impossible en l’absence d’analyses métallographiques, malheureu- sement indisponibles au moment de la rédaction de cette étude 57.
La compréhension du mobilier en fer, très endommagé, est donc d’autant plus délicate que sa conservation se révèle très partielle 58.
Les déchets recueillis semblent toutefois essentiellement résulter d’objets élaborés et/ou réparés sur le site (fig. 85a).
Les déchets métalliques ont été classés en trois catégories : déchets ferreux, chutes, ébauches et/ou ratés (fig. 85b).
Les déchets ferreux
Ces rejets, très riches en fer et de forme non définie, sont proba- blement dus au travail de raffinage et de compactage de l’éponge dans les bas foyers ; leur provenance de la phase de production ne peut toutefois pas être exclue. Ils se distinguent par la présence de charbon de bois sur la surface, encroûtée de résidus scorifiés et de battitures (fig. 86) ; d’autres morceaux sont empreints de traces d’outils qui se rapportent à la découpe du métal (fig. 87, ici sans doute au moyen d’un tranchet).
Les chutes
Comme dans d’autres ateliers de forge du Haut Moyen Age, à Develier-Courtételle (Eschenlohr et al. 2007) ou au Runde Berg bei Urach (Reutlingen, D ; Koch 1984), ainsi qu’en contexte
Calotte Métal oxydé + Parois + Cendres + Scories Total
Vitrifiée 42 37 6 15 100
Circulaire 55 21 4 20 100
Déchiquetée 61 18 2 19 100
Aplatie 65 22 3 10 100
Fig. 83 Bilan de masse des quatre types de calottes analysés montrant les quantités des différents matériaux qui les composent. En gris : les composants distinctifs de chaque type.
Fig. 84 Eponge de fer ? (CHE 001/4846 CO ; L. 10,3 cm ; l. 7,4 cm ;ép. 4,3 cm).
Sur les vingt calottes qui peuvent être évaluées, 70 % ont un rapport avec l’expulsion de la scorie (attribution de quatorze pièces fondée sur la composition chimique), 20 % témoignent du compactage de l’éponge de fer (quatre pièces comportent des couches de métal) et seulement 10 % attestent le forgeage ordinaire (attribution de deux pièces basée sur la composi- tion chimique). Ceci contraste avec la situation de Develier- Courtételle, où environ 45 % des calottes ont un rapport avec le forgeage, et où le compactage de l’éponge de fer est aussi plus important (37 % des calottes ; Eschenlohr et al. 2007, p. 55-56).
3.9.2 Les déchets riches en fer
Dans le contexte particulier de l’atelier sidérurgique de Lai Coiratte, les déchets riches en fer mais informes ne peuvent pas être attribués aux opérations de réduction ou de postréduction sans le recours aux analyses (fig. 84).
romain à Châbles (Anderson et al. 2003), la majeure partie des résidus métalliques exhumés se rattache à la catégorie des chutes 59 (fig. 85b).
Les chutes de fer se répartissent selon leurs caractéristiques morpho- logiques : nodules, bandes, tiges, barres, tôles et plaques (fig. 85c). Les nodules, la forme la plus importante en poids, rasssemble des fragments de fer informes plus ou moins travaillés et trop mal conservés pour être classés dans l’un des autres types. Les bandes se caractérisent par une forme et une section rectangulaires, ainsi qu’une épaisseur comprise entre 0,1 et 0,4 cm (pl. 7.1-13). Deux pièces sont à signaler pour leurs traces de découpe ; la première marquée de coups de ciseau sur son pourtour (pl. 7.3), la seconde se distinguant par une bavure du métal à son extrémité (pl. 7.11). Les tiges sont tantôt de section ronde (pl. 7.14,18), tantôt de section quadrangulaire (pl. 7.15,17). Parfois, leur extrémité en biseau trahit un geste de découpe par écrasement (pl. 7.16), sur un coin de l’enclume à l’aide d’un marteau, alors qu’une termi- naison à coupure nette implique l’utilisation d’un ciseau droit, d’un tranchet ou d’une tranche (Duvauchelle et Agustoni 2002, p. 261-262). Les observations révèlent que ces deux techniques de travail ont coexisté dans ces ateliers. Les barres ont une section quadrangulaire d’une épaisseur supérieure ou égale à 0,6 cm, elles sont généralement marquées par des traces de martelage et peuvent présenter une extrémité en biseau (pl. 7.20) ; leur occur- rence est rare. Finalement, les tôles sont constituées de morceaux de fer, martelés, d’une épaisseur moyenne de 0,1 à 0,2 cm. Le plus souvent plates, leur découpe peut être de forme indéfinie, qua- drangulaire ou encore arrondie. Quelques-unes semblent avoir été volontairement incurvées (pl. 8.1,4-6,12) ou repliées sur elles- mêmes (pl. 8.1,2,7). Quelques pièces ont vraisemblablement été
brûlées dans le bas foyer (pl. 8.1,4-5,8-11). La séparation entre tôles et plaques (non restaurées et non dessinées) repose essen- tiellement sur leur épaisseur, plus importante pour les plaques. Ces derniers exemples montrent que la différenciation nette entre tôles ou plaques et objets abandonnés en cours de fabrication est très délicate. Ces catégories pouvant se recouper, l’appellation tôle doit donc être prise ici avec certaines précautions.
Les ébauches et/ou ratés
Le dernier type de déchets métalliques rassemble les ébauches et/ou ratés. Un forgeron expérimenté percevra immédiatement sous son marteau les caractéristiques d’un métal trop dur, trop cassant ou trop chauffé, voir brûlé ou déchiré, et rejettera la pièce. Ces anomalies, le plus souvent imperceptibles à l’œil nu, sont peu aisées, voire impossibles à détecter pour un œil non exercé ou en l’absence d’analyses métallographiques (Anderson et al. 2003, p. 130). Nous avons donc délibérément choisi de les pré- senter conjointement.
Quatorze pièces peu identifiables ont été regroupées dans cette catégorie, soit 10,8 % des déchets métalliques, pour un poids total de 165 g ou 10,3 % (fig. 85b). La première est une simple tige vrillée (pl. 8.13) qui semble avoir été rejetée en raison d’une déchi- rure, de même qu’un possible aiguillon (pl. 8.21 ; Anderson et al. 2003, p. 131-132 et 185), alors qu’un fragment de tôle présente une perforation accidentelle (pl. 8.17). Un disque de tôle percé en son centre présente l’amorce d’une tige quadrangulaire (pl. 8.18). Cette particularité suggère l’extrémité d’un élément d’attache simi- laire à celui exhumé dans les fouilles du Runde Berg (Koch 1984, pl. 16.13), les dimensions et la morphologie des deux pièces sont en tous points comparables. Son rejet, de même que celui d’un clou à tête rectangulaire (pl. 8.23), paraissent devoir être imputés à une cassure en cours de travail 60. D’autres fragments portent des
résidus de brasure et ont sans doute brûlé dans le foyer du forgeron (pl. 8.19-20). Enfin un défaut de qualité de la matière travaillée
Type Poids nb % g % Déchets ferreux 18 8,6 358 13,6 Déchets de forge 112 50,2 1249 47,5 Objet usuel 93 41,7 1023 38,9 Total 223 100 2630 100 Type Poids nb % g % Déchets ferreux 18 13,8 358 22,3 Chutes 98 75,4 1083 67,4 Ebauches / ratés 14 10,8 166 10,3 Total 130 100 1607 100 Catégorie Poids nb % g % Nodules 19 19,4 322 29,7 Bandes 16 16,3 87 8 Tiges 19 19,4 78 7,2 Barres 6 6,1 77 7,1 Tôles 29 29,6 289 26,7 Plaques 9 9,2 230 21,3 Total 98 100 1083 100
Fig. 86 Déchets ferreux encroûtés de résidus scorifiés et de battitures
(CHE 001/2359, 002/6707 CO). Fig. 87 Déchets ferreux portant des empreintes d'outils (CHE 002/5940, 6668 CO).
Fig. 85 Mobilier métallique en fer. a : répartition des déchets et des objets (chap. 3.11.6). b : répartition des déchets. c : répartition des chutes.
peut être invoqué pour l’abandon en cours de fabrication d’un second aiguillon (pl. 8.22) ainsi que d’un possible ferret (pl. 8.16). Plusieurs pièces de morphologie et de dimensions similaires ont été retrouvées en Allemagne du Sud, dans une tombe masculine de Dittenheim (Haas-Gebhardt 1998, pl. 10.15.4) et à proximité de la cuisse droite d’un individu masculin dans la tombe 207 de Saffig (Mayen-Koblenz, D ; Melzer 1993, p. 187 et pl. 42.16). W. Melzer suggère une pince à épiler ; au Runde Berg, deux rivets de fixa- tion, implantés au sommet d’un fragment analogue, permettent de l’identifier comme un ferret (Koch 1984, p. 223 et pl. 5.27). Si l’objet de Lai Coiratte demeure énigmatique, son interpréta- tion comme pince à épiler est séduisante étant donné l’absence de perforation ou de rivet de fixation. Sa forme parfaitement rectan- gulaire cadre cependant mal avec un tel objet dont les meilleurs parallèles se rattachent au type 322 de R. Legoux, attribué à la fin du 6e - début 7e siècle ap. J.-C., mais dont la forme est plus trapézoï-
dale (Legoux et al. 2004). En revanche, la morphologie des ferrets de harnachement rectangulaires mis en évidence au Runde Berg sont très semblables à la pièce de Lai Coiratte. Et malgré l’absence d’un système de fixation, sans doute en raison du rejet de l’objet en cours de fabrication, cette hypothèse d’interprétation nous paraît devoir être privilégiée. Cette pièce serait donc à rattacher à la période mérovingienne tardive, soit entre 630-640 et 720 ap. J.-C.
3.9.2.2 Les scories riches en fer ou gromps
Catalogue analytique nos 50 à 55
Les 1855 fragments classés dans la catégorie des scories riches en fer représentent 1682 pièces individuelles pour un poids de 32,8 kg, correspondant à 5 % des déchets scorifiés mis au jour à Lai Coiratte. La difficulté de l’attribution de ces déchets a déjà été évoquée auparavant (chap. 3.4). En l’absence de données plus concluantes apportées par le biais de la répartition spatiale, seule l’étude ana- lytique peut déceler des indices probants en faveur d’une attribu- tion à la production ou au travail du fer (chap. 3.14.2).
Les données analytiques
Marianne Senn (analyse chimique et interprétation) et Barbara Guénette-Beck (analyse métallographique)
Six gromps ont été analysés du point de vue chimique et métal- lographique. Une pièce a la forme d’une calotte (cat. 50) ; il s’agit probablement d’un agglomérat issu d’un foyer de forge.
Une autre constitue un bloc partiellement anguleux avec des faces clairement aplaties (cat. 55). Les quatre autres morceaux ont une morphologie plutôt irrégulière (cat. 51 à 54), cat. 53 comportant toutefois des surfaces aplaties par martelage. Toutes les pièces sont constituées à plus de 75 % de métal. Pour cat. 50 (surface couverte de scorie), cat. 51 (partiellement constitué de scorie), cat. 52 (surface localement scorifiée) et cat. 54 (partiel- lement enrobé de scorie), la scorie s’est vraisemblablement fixée de manière secondaire. Cette présence de scorie se limite à des inclusions que pour cat. 53 ; cat. 55 ne contient pas d’inclusions de scorie. La wustite est présente dans la scorie pour cat. 51 à 54. A Lai Coiratte, la wustite n’a été constatée que dans les scories en forme de calotte (chap. 3.9.1.2 à 3.9.13).
Toutes les pièces ont un lien avec le forgeage (morphologie, fixation de la scorie, présence de wustite). Cinq morceaux sont à considérer comme déchets. Seul cat. 53 est un gromp quelque peu travaillé. Trois pièces sont des déchets en raison de la qualité non malléable du métal : cat. 51 (constituée partiellement de fonte), cat. 52 (composée d’acier hypereu- tectoïde), cat. 55 (un acier hypoeutectoïde comportant des inclusions de stéatite et de soufre, ces dernières provoquant des grandes hétérogénéités de dureté). Pour cat. 50 et 54, la scorie qui recouvre partiellement la surface suggère une inter- prétation comme déchet.
La composition chimique permet de les interpréter comme suit (fig. 88). Deux pièces peuvent être corrélées avec le groupe de réfé- rence de Develier-Courtételle : cat. 51 et 52, composés respective- ment de fonte et d’acier hypereutectoïde. Le métal contenu dans la calotte cat. 33 fait également partie de ce groupe. Toutefois, ce groupe de référence ne comporte qu’une pièce de fonte, toutes les autres ayant été exclues comme données aberrantes. Le métal contenu dans les scories à Develier-Courtételle n’a pas non plus été retenu dans le groupe de référence. Ceci permet de sup- poser que la composition chimique différente de la fonte et du métal contenus dans de la scorie à Chevenez-Lai Coiratte n’est pas caractéristique du métal transformé et travaillé sur place. Fer et acier, partiellement travaillés (cat. 53 et 55), sont par contre riches en phosphore à Lai Coiratte, ce qui les distingue clairement du groupe de référence de Develier-Courtételle ; cat. 54 semble être composé d’un second type de métal travaillé sur place à Lai Coiratte (fig. 88).
2500 2000 1500 1000 500 0 300 0 600 900 1200 3000 2500 2000 1500 1000 0 1000 0 2000 3000 4000 500 400 300 200 100 0 10 0 20 30 40
Chevenez- Lai Coiratte Develier-Courtételle cat. 50 cat. 54 cat. 53 cat. 55 Co [mg/kg] Ni [mg/kg] As [mg/kg] P [mg/kg] Mn [mg/kg] Cu [mg/kg]