Centre européen d’Archéométrie

1. Composition du centre

Conseil de gestion :

Allée du 6-Août (Bât. B5a) Sart Tilman – 4000 Liège Patrick HOFFSUMMER, président, chargé de cours David STRIVAY, directeur

François MATHIS, secrétaire

Membres de l’Université : Dominique ALLART (Philosophie et Lettres), Bernard GILBERT (Sciences), Dimitri LABOURY (Philosophie et Lettres), Yvon RENOTTE (Sciences), Jacques VERLY (Sciences appliquées).

Membres extérieurs : Jannie MAYER (Paris, Centre de Re- cherches sur les Monuments historiques), Yvette VANDEN BEMDEN (Faculté Notre-Dame de la Paix à Namur).

Chercheurs attachés au centre :

Helena CALVO DEL CASTILLO, chercheuse post-doctorat Sébastien DUROST, chercheur post-doctorat

Jérôme EECKHOUT, licencié attaché à la recherche Renata GARCIA-MORENO, chercheuse post-doctorat François-Philippe HOCQUET, doctorant

David HOUBRECHTS, collaborateur scientifique François MATHIS, chercheur post-doctorat Sylvie NEVEN, doctorante, boursière ULg Muriel VAN RUYMBEKE, assistante volontaire Line VAN WERSCH, doctorante, boursière ULg

2. Activités scientifiques du centre

L’Université de Liège dispose d’une habilitation exclusive en Belgique francophone pour organiser un Master en Histoire de l’art et archéologie, orientation archéométrie. Ce Master, à finalité approfondie, s’est ouvert pour la première fois à la rentrée 2005-2006.

L’attractivité des cours spécifiques de la nouvelle orientation a attiré 8 étudiants lors de la rentrée de septembre 2005 auxquels se sont ajoutés 14 étudiants à la rentrée 2006. Par ailleurs, certains cours optionnels sont aussi suivis par d’ac- tuels étudiants de licence ou des élèves libres.

De nouveaux cours ont été créés et organisés pour la circonstance et ces enseignements offrent une formation extrêmement concrète aux étudiants, le plus souvent sous forme de séminaires interactifs organisés en journées ou demi-journées avec des visites ou activités en laboratoire à l’ULg (chimie analytique, Station scientifique des Hautes- Fagnes, Institut de Physique nucléaire, services de géogra- phie, paléontologie…) ou à l’extérieur (Institut royal du Patri- moine artistique, ateliers de restauration de l’École Saint-Luc, chantiers dans des monuments classés).

Les professeurs adjoints (Philippe WALTER, Centre de Re- cherche et de Restauration des Musées de France à Paris, Louvre ; Christian SAPIN, Centre d’Études médiévales d’Auxerre) ont dispensé 20 heures de cours très appréciées en plus des conférences destinées au grand public à l’occa- sion de leur séjour. Cette tribune a aussi été occupée par d’autres conférenciers de haut niveau comme, par exemple, Isabelle BIRON, C2RMF, François MATHIS, post-doctorant au CEA, Nicolas THOMAS, INRAP et CNRS.

Recherche

Méthodologie

Analyse des terres cuites architecturales :

À la demande de notre collègue du CNRS Christian Sapin (UMR 5594 « Archéologie, cultures et sociétés, la Bourgogne de la France orientale du Néolithique au Moyen Âge »), le CEA est repris comme partenaire de la « Convention de création d’un groupement de recherche européen (GDRE) » ayant pour thème : Terres cuites architecturales et nouvelles méthodes de datation (TCA médiévales et datation). La contribution du CEA est son apport potentiel à propos des matériaux de couvertures étudiés dans le cadre des recher- ches qu’il mène conjointement avec le Centre de Recherches sur les Monuments historiques de Paris sur les toitures de l’Ouest de la France.

Dendrochronologie :

La dendrochronologie de bois issus de différents contextes, notamment lors de fouilles, passe par la question de la faisabilité d’analyses d’essences différentes. Une recherche sur le hêtre est en cours en partenariat avec le Service de géochimie de l’Université de Liège.

La base de données dendrochronologiques de l’Université de Liège est réorganisée dans le cadre d’un projet de recherche dendro-climatique mené par Sébastien Durost, post-doctorant étranger au CEA.

Le CEA (laboratoire de dendrochronologie et IPNAS) a mis au point une technique d’analyse dendrochronologique non des- tructive de tables d’harmonies d’instruments à clavier. Plu- sieurs campagnes d’analyse ont ainsi été conduites par David Houbrechts, notamment à la demande du Musée des Instru- ments de Musique de Bruxelles. Des instruments conservés dans des collections étrangères (Reims, Salzbourg, Vienne) ont également été étudiés par le CEA.

Le CEA a réalisé, en collaboration avec Pascale Fraiture (IRPA), une campagne d’analyses dendrochronologiques au Musée d’Art religieux et d’Art mosan, dans le cadre des recherches menées pour le Corpus des Primitifs flamands par Dominique Allart.

Analyses par faisceaux d’ions, XRF et rayonnement synchro- tron :

Une comparaison entre les techniques PIXE et XRF a permis de montrer que le système XRF portable du CEA permet de résoudre un certain nombre de problèmes analytiques. Dans le cas des objets en métal et des pigments, cette technique donne de bons résultats. En effet, la plupart des pigments inorganiques peuvent être identifiés par cette méthode. Par contre, la détermination des éléments en traces et des éléments légers n’est pas aussi bonne qu’en PIXE. De nombreuses améliorations ont été apportées au système de XRF portable afin de miniaturiser le plus possible le système d’acquisition et plus précisément l’électronique d’acquisition. Une nouvelle ligne de faisceau du cyclotron de l’IPNAS est en développement. Elle permettra d’utiliser des faisceaux de particules alpha de haute énergie afin de réaliser des mesures combinées PIXE-PIGE-RBS. Des analyses de profil de con- centration seront ainsi rendues possible sur, par exemple, des couches picturales ou des métaux corrodés ou patinés. Les phases de conception et de transport de faisceau ont été réalisées.

Afin d’évaluer les applications possibles du rayonnement synchrotron dans l’analyse des objets du patrimoine culturel, David Strivay a participé à l’école organisée conjointement par le synchrotron Soleil (France) et le COST G8 et au workshop Synchrotron Radiation in Art and Archaeology. Une vue globale des activités en archéométrie liées au synchrotron a pu être ainsi réalisée. Par exemple, dans le domaine des pigments, ces techniques permettent de réaliser des profils de concentration (µ-XRF confocale) et de déterminer la nature moléculaire des pigments (µ-XRD). Toutefois, à l’heure ac- tuelle, ces analyses demandent toujours un prélèvement. L’ouverture du nouveau synchrotron SOLEIL permettra de réaliser plus facilement des expériences, car celui-ci met un accent particulier sur les recherches liées au patrimoine. Le CEA étudie quels types de problèmes pourraient faire l’objet d’une demande de temps d’expérience à l’ESRF.

Projet PAI (2007-2011) :

Sous la conduite du CEA (David Strivay), un projet de Pôle d’Attraction Inter-universitaire a été accepté (NACHO : Non- Destructive Analysis of Cultural Heritage Objects) concernant le développement et l’application de techniques 3D non destructives pour les objets du patrimoine culturel, et en particulier les couches picturales. Les partenaires de ce projet sont : David Strivay (ULg, CEA), Peter Vandenabeele, Luc Moens et Laszlo Vincze (Université de Gand), Koen Janssens (Université d’Anvers) et Philippe Walter (C2RMF, France). Dans ce cadre, des collaborations avec plusieurs musées liégeois, nationaux et étrangers ont été lancées.

Le programme de recherches est axé autour de deux domai- nes :

- l’imagerie 3D du support et de la couche picturale

- l’analyse élémentaire et moléculaire des différentes cou- ches composant l’objet d’art

L’imagerie 3D permet d’obtenir des informations sur les couches picturales et le vernis sans effectuer aucun prélève- ment, ce qui permet d’identifier les modifications (restaura- tions, faux…) et les facteurs externes de dégradation de la

couche picturale (moisissure, développements de champi- gnons…).

Les études physico-chimiques donnent des informations quantitatives sur la composition des pigments et des colo- rants, du vernis, des liants et des feuilles métalliques. Ceci permet de caractériser les décolorations et les dégradations de la couche picturale en surface et en profondeur.

Les techniques sur lesquelles nous voulons nous focaliser ont un grand potentiel pour effectuer des analyses non destructi- ves et pour donner des données quantitatives tridimensionnel- les :

- la micro fluorescence X (µ-XRF) et les techniques d’analy- ses par micro-sonde nucléaire pour les concentrations élémentaires

- la micro diffraction X (µ-XRD) et la spectroscopie d’absorp- tion X (XAS) pour les analyses de structure, et le SIMS et les spectroscopies Raman et IR pour les analyses moléculai- res,

- la micro tomographie X (micro-CT) pour la structure tri- dimensionnelle.

La validation des résultats se fera par la comparaison avec des techniques sur micro-échantillon. Les principaux objectifs de ce projet sont :

- l’imagerie 3D par micro-CT

- le développement de techniques d’analyse élémentaire et moléculaire

- le développement de systèmes mobiles

- l’identification et la caractérisation du support et des cou- ches picturales

- l’étude des transformations et des dégradations des cou- ches picturales

- la diffusion et l’accès aux professionnels du patrimoine culturel

Tous les objets étudiés dans le projet NACHO seront analysés par plusieurs des techniques suivantes :

- micro-échantillon : XRD, SEM-EDX, FT-IR, GC-MS, HPLC, Raman Spectroscopy, Micro-CT, XAS.

- Analyses directes et in situ: PIXE, XRF, RBS, Raman Spectroscopy, Micro-CT, XRD, XAS

Applications

Tombe Menna (Égypte) :

Renata-Garcia Moreno a préparé la campagne d’analyse de la tombe de Menna, en Égypte, notamment pour l’application des analyses de la couleur par la spectrométrie UV-Visible, en collaboration avec l’équipe de l’IPNAS.

Sépultures de Calakmul (Mexique) :

L’étude des techniques picturales à Calakmul, à travers les analyses comparatives du mobilier funéraire et des peintures murales récemment découvertes, a été menée par Renata Garcia-Moreno. Un séjour de prélèvement a été organisé sur le site, en décembre 2006. Une centaine d’échantillons ont été rapportés au CEA pour leur analyse.

Caractérisation des mines de cinabre au Mexique et en Europe :

Renata Garcia-Moreno cherche à comprendre le processus d’extraction et de purification du cinabre naturel. Ce minerai

était utilisé par les anciens comme pigment rouge. L’identifica- tion des impuretés retrouvées, tant sur des artefacts que sur l’emplacement de gisements, permettra de mieux connaître les processus d’échange du minerai. Cette recherche se réalise en collaboration avec les Laboratoires de Chimie de l’ULg, l’Institut national des Recherches archéologiques pré- ventives (INRAP, France) et, à partir de 2008, avec Laszlo Vincze et Bart Vekemans de l’Université de Gand, comme partie d’un projet PAI (Pôle Attraction interuniversitaire de la Politique scientifique belge).

Caractérisation des sites archéologiques du Bassin de la Vesdre (Belgique) :

Poursuivant ses recherches dans le bassin de la Vesdre, Muriel Van Ruymbeke a terminé l’inventorisation bibliographi- que et commence la rédaction des fiches types préalables à l’encodage sur logiciel de Base données. Elle a aussi com- mencé la vectorisation des sites archéologiques recensés. L’inventorisation des ressources cartographiques numériques disponibles est en cours de même que la préparation des protocoles d’analyse sur SIG en les testant tout d’abord sur les sites funéraires.

Analyses archéométriques de sites archéologiques (Belgi- que) :

Le CEA est intervenu dans le cadre des chantiers du château de Koerich (Grand-Duché du Luxembourg) et de l’enceinte de la Ville d’Anvers pour des analyses dendrochronologiques. Sur le chantier de fouilles de l’ancienne Via Mansuerisca près de la Baraque Michel (Waimes, fouilles du Ministère de la Région wallonne, Marie-Hélène Corbiau, DGATLP), des ana- lyses ont été confiées à différents laboratoires du CEA (Laboratoire de Dendrochronologie, service de Géologie, Gé- ochimie et Paléobotanique).

D’autres contacts ont eu lieu avec le Ministère de la Région wallonne à propos des possibilités d’analyses d’objets et de sites du Haut Moyen Âge par le CEA.

Étude de la civilisation mérovingienne dans le bassin de la Meuse (Belgique et Pays-Bas) :

Line Van Wersch a poursuivi son étude du matériel des fours de potiers de Maastricht Wyck ainsi que l’inventaire des sites mérovingiens de la vallée mosane. Cet inventaire regroupera non seulement les sites de production et les sites d’habitat mais aussi les nombreuses nécropoles qui n’ont pas encore été toutes recensées.

Son projet propose de croiser l’analyse archéologique avec les méthodes de laboratoire pour exploiter au mieux le potentiel informatif de certains objets. Grâce à l’étude techno- logique et morphologique des céramiques, verres et métaux, des informations primordiales pourront être rassemblées afin de reconstituer l’histoire économique, sociale et culturelle de la période mérovingienne.

Les toitures de l’Ouest de la France et de Belgique :

Dans le cadre de coopérations ou de contrats de recherches passés avec le Ministère de la Région wallonne (Division du Patrimoine) et le Ministère de la Culture (Paris, Médiathèque de l’Architecture et du Patrimoine), des études de charpentes ont été réalisées combinant le plus souvent observations archéologiques et dendrochronologie. Plus particulièrement, un effort important a été consenti pour la préparation d’un

ouvrage sur les toitures de l’Ouest de la France qui sera publié par les Éditions du Patrimoine (Paris, Monum).

Les toitures de l’Europe :

Le projet européen « Toitures de l’Europe », cofinancé par l’Union européenne, programme Culture 2000, est une action d’une année de fin 2006 à fin 2007. Il est conduit par le CEA, en partenariat avec l’Institut du Patrimoine wallon (IPW), le Centre d’Études médiévales d’Auxerre (CEM), la Médiathèque de l’Architecture et du Patrimoine à Paris, l’Académie des Sciences de Prague et le Centre de Documentation sur les Monuments historiques à Varsovie (KOBIDZ).

L’histoire des toits de l’Europe est envisagée sous différents aspects : matériaux, couverture, charpente, décor, circulation des savoir-faire, méthodologie. Le projet vise une mise en commun de méthodes de travail avant de lancer d’autres travaux plus ambitieux. Les coorganisateurs et partenaires des différents pays (B, F, Pl, Cz) ont partagé leurs connais- sances et leurs expériences lors de quatre workshops d’exer- cices pratiques, d’une semaine chacun, organisés dans cha- cun des pays. La synthèse sera publiée par l’Institut du Patrimoine wallon et le site web www.roofs.cz centralisera les informations recueillies.

Analyse de pièces égyptiennes conservées au Musée Curtius à Liège (Belgique) :

Différentes techniques d’analyse et d’imagerie ont été appli- quées lors de l’étude de quelques pièces égyptiennes (sarco- phage, statues...) conservées au Musée Curtius en prévision de l’exposition La Caravane du Caire, organisée par la Ville de Liège en automne 2006. Une campagne de prélèvements sur des sarcophages permettra notamment de mieux connaître l’importance des restaurations du XIXe _siècle.

Analyses d’objets archéologiques par faisceau d’ions : En collaboration avec Olivier VRIELYNCK (Région wallonne), un corpus de grenats provenant de la nécropole mérovin- gienne de Grez-Doiceau a été analysé par PIXE. Ces analy- ses ont permis de montrer la provenance unique de ces grenats.

François MATHIS a d’autre part continué ses recherches sur l’étude des patines intentionnelles en collaboration avec le C2RMF.

Étude des pratiques et secrets d’ateliers de peintres aux XIVe

et XVe _{siècles (Europe du Nord) :}

Sylvie Neven a entamé sa recherche doctorale par l’approche historique et philologique du Manuscrit de Strasbourg, connu pour être l’un des plus anciens textes en langue allemande traitant des techniques de la peinture. L’objectif est d’abord d’en fournir une première adaptation en langue française. Ensuite, un parallèle avec les autres traités ou réceptaires en circulation à l’époque, antérieurs ou contemporains, sera envisagé en vue d’établir les autres textes dont l’auteur du Manuscrit de Strasbourg a pu s’inspirer. Un corpus de référen- ces a été réalisé et permettra à terme de réaliser une base de données des textes et recettes de cette époque en relation avec la peinture du Nord de l’Europe. Puis, la reconstitution, ou l’actualisation, de recettes sera confrontée à des analyses de laboratoire de pigments et de liants.

Mesures sur des dessins de Lambert Lombard (Liège, Belgi- que) :

Une campagne d’analyse XRF sur des dessins de Lambert Lombard a été organisée en 2006 en prévision du colloque Liège au XVIe _{siècle, Art et culture autour de Lambert Lom-}

bard, organisé du 15 au 17 avril 2006 par le Service d’Histoire et de Technologie des Arts plastiques des Temps modernes. Il s’agissait de dessins et de croquis préparatoires. Les objectifs de cette première campagne d’analyses étaient de constituer un corpus de références des encres utilisées par Lombard à différentes époques, et de voir si l’on peut établir des corréla- tions entre les dessins monogrammés et datés, d’une part, et les dessins ne présentant ni date ni signature, d’autre part.

Colloque

Les 2 et 3 octobre 2006, le CEA, avec le Centre wallon de l’Archéologie du Bâtiment (CWAB, Institut du Patrimoine wal- lon), a organisé un colloque ayant pour thème Les peintures murales, les techniques, analyses scientifiques. Les différen- tes questions soulevées lors des analyses des peintures murales à la cathédrale de Tournai – les analyses du CEA y ont été menées par l’équipe du professeur Gilbert – justifiaient l’élargissement du débat tandis que de son côté, l’Institut du Patrimoine wallon, qui a pour ambition de sauvegarder le patrimoine et de le rendre accessible au plus grand nombre, était confronté à des questions analogues, en particulier au sein du CWAB.

Les actes du colloque seront édités par l’Institut du Patrimoine wallon sous la direction scientifique de Renata GARCIA- MORENO, de Sophie DENOËL et du CEA.

Publications

CHÊNE, G., GARNIR, H-P, MARCHAL, A., MATHIS, F. et STRIVAY, D., Improved Energy Resolution of a Cyclotron Beam for RBS Measurements, dans International Conference ECAART 9, 3-7 septembre, 2007, Florence, Italie, p. 33. CORBIAU, Marie-Hélène et HOFFSUMMER, Patrick, Waimes/Robertville : la Via Mansuerisca et la découverte d’un véhicule, dans Vie archéologique, chronique de l’archéologie wallonne, n° 13, 2006, p.134-136.

DE BERNARDY DE SIGOYER, Sophie et VAN WERSCH, Line, Étude de la céramique du Haut Moyen Âge issue d’une occupation en périphérie de l’agglomération de Huy (site de l’ISI, rue Saint Victor) : un aperçu de la céramique domestique au VIIe _{siècle, dans Archaeologia mediaevalis, 2007.}

GARCIA MORENO, Renata, MATHIS, François, MAZEL, Vin- cent, DUBUS, Michel, CALLIGARO, Thomas and STRIVAY, David, Discovery and Characterisation of an Unknown Blue- Green Maya Pigment : Veszelyite, dans Archaeometry, 2007 (accepté pour publication).

GARCIA MORENO, Renata, THOMAS Nicolas, Cinnabar or Vermilion ?, Actes du colloque ATSR, ICOM, Madrid, septem- bre 2006 (en édition).

GARCIA MORENO, Renata, Les enduits peints de sépultures royales de Calakmul, Actes du colloque Les peintures murales – Les techniques, ULg IPW, Liège, octobre 2006 (en édition).

GARCIA MORENO, Renata, MATHIS, François and STRIVAY, David, Veszelyite : A New Blue-Green Maya Pig- ment, Proceedings of the XI International Conference on PIXE and its analytical applications, Puebla, Mexique, 2007. HOFFSUMMER, Patrick, Roof Framing from 11th to 19th century : Typology and Evolution in Northern France and Belgium, dans DRDACKY, M. (éd.), European Research on Cultural Heritage, ARIADNE 18, Historic roof timber frames, ARCCHIP (Advanced Research Center for Cultural Heritage Interdisciplinary Projects), ITAM, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague, vol. 4, 2006, p. 321-326.

HOFFSUMMER, Patrick et EECKHOUT, Jérôme, 25 cernes plus tard, dans Liber amicorum en hommage à André Matthys, Cahier de l’urbanisme, hors série, septembre 2006, p. 102- 107.

HOFFSUMMER, Patrick, MATHIS, François et VAN WERSCH, Line, Analyses archéométriques des verres du Haut Moyen Âge découverts à Theux, dans Abstracts du 17e

congrès de l’Association internationale pour l’Histoire du Verre, Anvers, du 4 au 8 septembre 2006, Anvers, 2006, p. 204.

LEPOT, Laurent, DENOËL, Sophie et GILBERT, Bernard, The Technique of the Mural Paintings of the Tournai Cathedral, dans Journal of Raman Spectroscopy, n° 37, 2006, p. 1098- 1103.

MATHIS, F. et AUCOUTURIER, M., L’analyse et les traite- ments de surface des cuivreux archéologiques : applications à la détection et à la compréhension des patines antiques, dans La revue de l’actualité chimique, n° 312-313, octobre-novem- bre 2007.

MATHIS, F., DELANGE, E., ROBCIS, D. et AUCOUTURIER, M., Hmty-km and the Egyptian Bronzes Polychromy : A Study of the Egyptian Collection of the Louvre Museum, dans Journal of Cultural heritage (soumis).

MATHIS, F., DESCAMPS, S., DELANGE, E., SALOMON, J., PAGÈS-CAMAGNA, S., DUBUS, M., ROBCIS, D. et AUCOUTURIER, M., Corrosion Patina or Intentional Patina : Contribution of Non-Destructive Analyses to the Surface Study of Copper based Archaeological Objects, dans DILLMANN, P., PICCARDO, P., MATTHIESEN, H. et BERANGER, G., Corrosion of Metallic Heritage Artefacts : Investigation, Con- servation and Prediction of Long Term Behaviour (EFC 48), Woodhead Publishing Ltd, Cambridge, 2007, p. 219-238. MATHIS, F., TROCELLIER, P. et AUCOUTURIER, M., Explanation of the Tin Role in the High Temperature Oxidation Resistance of Bronzes, dans Copper 06, Compiegne, Wiley- VCH, 2006.

MATHIS, F., SALOMON, J., TROCELLIER, P. et AUCOUTURIER, M., Unusual Application Of Ion Beam Analysis For The Study Of Surface Layers On Materials Relevant To Cultural Heritage, dans International Conference SPIG 2006 (23rd Summer School and International Sympo- sium on the Physics of Ionized Gases), invited conference, AIP conference proceedings The Physics of Ionized Gases,