caractérisation géologique.
B. II.2.1.2 Les travertins de Jebel Oust au sein des travertins mondiaux.
Avec un valeur moyenne (n=391 échantillons répartis sur l’ensemble du site) de -8,67 ‰ PDB en δ18O et de
1,82 ‰ PDB en δ13C, les dépôts carbonatés préservés dans les structures archéologiques du site de Jebel Oust
s’inscrivent parfaitement au sein des travertins s.s. mondiaux (Fig. B.44). La valeur moyenne du δ13C reflète
clairement l’influence des formations calcaires mésozoïques sur la composition isotopique de l’eau lors de son trajet en profondeur. Quelques excursions vers des valeurs très négatives (jusqu’à -8,72 ‰) sont influencées par une contribution plus négative de matières organiques sur quelques échantillons de travertin précipités par une eau moins lourde. Les valeurs en δ18O présentent une grande variabilité, entre -13,38 et -5,72 ‰ PDB, et
s’inscrivent dans la gamme typique des eaux (très) chaudes.
Figure B.44. Signature isotopique des travertins de Jebel Oust dans le diagramme d18O/d13C (PDB) des travertins s.l. mondiaux (cf. Fig. A.28).
B.II.2.1.2. Des dépôts proximaux jusqu’aux dépôts distaux. • Les dépôts proximaux du sanctuaire (vent) :
Les isotopes stables du carbone et de l’oxygène ont été analysés sur un échantillon (JO-07-124) provenant du dépôt recouvrant les parois du « puits d’accès » à la cavité hydrothermale. Cet échantillon possède des valeurs de 2,17 ‰ PDB et de -11,99 ‰ PDB en δ13C et δ18O, respectivement.
• Les dépôts de l’aqueduc à mi-pente (proximal slope) :
Des analyses isotopiques (Tab. 31) ont été réalisées sur des échantillons prélevés dans le travertin en mille-
feuilles (puff-pastry travertine) préservé dans l’aqueduc thermal, au niveau du « regard » percé dans l’aqueduc et les dépôts qui le colmatent. La puissance et la complexité de ce dépôt, entendons par là le caractère extrê- mement fin et friable des lamines de carbonates qui le composent, nous a amené à adopter une stratégie de prélèvements particulière. Nous avons prélevé une séquence de ce dépôt en mille-feuilles par « paquets » de lamines, afin de séparer cette séquence chronologique en différentes sections représentatives. Ainsi, l’échan- tillon JO-07-86 a été prélevé au sein d’une séquence de très fines et extrêmement friables lamines oranges qui scelle la séquence de travertin. Les échantillons JO-07-87 (n=14 points d’analyses), JO-07-88 (n=11), JO-07- 89 (n=5), JO-07-90 (n=7), JO-07-91 (n=6), JO-07-92 (n=4) et JO-07-93 (n=7) correspondent chacun à un « paquet » de lamines dans lesquels un certain nombre d’analyses (bulks) ont été réalisées.
Enfin, les échantillons JO-07-95 et JO-07-96 sont deux séquences de ce travertin en puff-pastry pour les- quelles les prélèvements ont été effectués à l’échelle de la lamine (31 lamines échantillonnées pour JO-07-95, 24 lamines échantillonnées pour JO-07-96). Ces deux échantillons ont été prélevés dans la coupe est du sec- teur 20, qui fait face à la coupe ouest précédente.
L’échantillon JO-07-86, pour lequel 7 analyses ont été effectuées (n=7), offre une gamme de valeurs isoto- piques entre 1,78 et 3,68 ‰ PDB pour le δ13C et entre -11,42 ‰ et -9,97 ‰ PDB pour le δ18O. La gamme des
valeurs isotopiques de l’échantillon JO-07-87 (n=14) s’étale entre -0,52 et 2,34 ‰ et entre -9,74 et -6,59 ‰ pour le δ13C et le δ18O, respectivement. L’échantillon JO-07-88 (n=11) présente des valeurs en δ13C comprises
entre 0,28 et 2,56 ‰ et entre -8,74 et -6,94 ‰ en δ18O. Le δ13C et le δ18O de l’échantillon JO-07-89 (n=5)
présentent des valeurs comprises entre 1,88 et 2,94 ‰ et entre -8,65 et -8,24 ‰, respectivement. L’échantillon JO-07-90 (n=7) offre une gamme de valeurs en δ13C comprise entre 2,54 et 2,93 ‰ et en δ18O entre -8,81 et
-7,91 ‰. L’échantillon JO-07-91 (n=6) offre une gamme de valeurs comprise entre 2,66 et 2,99 ‰ pour le δ13C
et entre -9,35 et -8,81 ‰ pour le δ18O. L’échantillon JO-07-92 (n=4) présente des valeurs de δ13C comprises
entre 2,86 et 3,31 ‰ et de δ18O entre -10,21 et -8,86 ‰.
Les échantillons analysés à une résolution à l’échelle de la lamine présentent des valeurs en δ13C comprises
entre 1,30 et 3,03 ‰ pour JO-07-95 (n=31) et entre 2,10 et 3,32 ‰ pour JO-07-96 (n=24) ; les valeurs de δ18O
sont comprises entre -9,77 et -7,42 ‰ pour JO-07-95 et entre -9,13 et -8,20 ‰ pour JO-07-96.
Pour l’échantillon JO-07-86 (n=7), prélevé dans la séquence de fines lamines oranges qui scelle le dépôt de travertin, la valeur moyenne du δ13C est 2,93 ‰ et celle du δ18O est -10,65 ‰. Concernant les bulks successifs
de lamines prélevés dans le dépôt de travertin en mille-feuilles, ils présentent des valeurs moyennes en δ13C et
en δ18O de : 1,30 et -10,65 ‰ (pour l’échantillon JO-07-87, n=14) ; 1,98 et -8,10 ‰ (JO-07-88, n=11) ; 2,56
et -8,52 ‰ (JO-07-89) ; 2,75 et -8,40 ‰ (JO-07-90, n=6) ; 2,86 et -9,06 ‰ (JO-07-91, n=6) ; 3,11 et -9,16 ‰ (JO-07-92, n=4) ; et 3,08 et -9,27 ‰ (JO-07-93, n=7). Les deux échantillons prélevés à l’échelle de la lamine présentent une valeur moyenne en δ13C de 2,18 ‰ (JO-07-95, n=95) et 2,78 ‰ (JO-07-96, n=24), et une valeur
moyenne en δ18O de -8,74 ‰ (JO-07-95) et -8,76 ‰ (JO-O7-96).
Les analyses à l’échelle de la lamine de l’échantillon JO-07-95 (Fig. B.45) montrent une anti-corrélation entre les valeurs du δ18O et du δ13C. Les valeurs ne présentent pas de variation régulière (cyclicité) à l’échelle de la
lamine, mais il existe une certaine variabilité de la gamme du δ18O entre ~ -9 et -8 ‰ et dans la gamme du δ13C
entre ~ 2 et 3 ‰. Dans le contexte de l’aqueduc couvert par des dalles, ces variations reflètent une variabilité de la température de la source à l’émergence (liée aux variations de son débit) et de l’activité microbienne, responsable du dépôt en puff-pastry.
Sur un ensemble de 116 analyses des isotopes stables du carbone et de l’oxygène, les travertins anthro-
piques situés à mi-pente, au sein de l’aqueduc thermal, présentent une valeur moyenne en δ18O de -8,73
‰ PDB et en δ13C de 2,40 ‰ PDB.
Tableau 3. Moyenne et écart-type des valeurs isotopiques des travertins de l’aqueduc antique de Jebel Oust.
Echantillon n δmoyenne du 18O (‰ PDB) écart-type du δ18O moyenne du δ13C (‰ PDB) écart-type du δ13C JO-07-86 7 -10,65 0,5 2,93 0,78 JO-07-87 14 -7,91 0,8 1,3 0,84 JO-07-88 11 -8,1 0,56 1,98 0,67 JO-07-89 5 -8,52 0,17 2,56 0,41 JO-07-90 7 -8,4 0,31 2,75 0,14 JO-07-91 6 -9,06 0,18 2,86 0,13 JO-07-92 4 -9,16 0,11 3,11 0,16 JO-07-93 7 -9,27 0,48 3,08 0,19 JO-07-95 31 -8,74 0,49 2,18 0,38 JO-07-96 24 -8,76 0,26 2,78 0,31
• Les dépôts distaux des thermes (distal slope) :
L’analyse des isotopes stables de l’oxygène et du carbone a été réalisée sur les travertins anthropiques des dif- férentes salles de l’édifice thermal (Tab. 4)1, en position distale par rapport à la source chaude. Les travertins
laminés des grande salles rectangulaires T1 (JO-05-38, n=10 ; JO-07-49, n=29) et T5 (JO-05-39, n=6 ; JO-07- 44, n=21 ; JO-07-41, n=12) ont une valeur moyenne de -8,97 et -8,62 ‰ PDB en δ18O et de 2,22 et 2,01 ‰ en
δ13C, respectivement. Les travertins de la salle circulaire T9 (JO-07-66, n=44 ; JO-07-63, n=18) ont une valeur
moyenne de -8,74 ‰ en δ18O et 1,15 ‰ en δ13C. Concernant les grandes salles situées dans la partie sud de
l’édifice, les travertins à structure spongieuse de la salle T19 (JO-07-106, n=5), T20 (JO-05-53, n=14) et T23 (JO-06-10, n=15) ont des valeurs respectives de -6,79 ‰, -7,46 ‰ et -6,87 ‰ en δ18O et de 2,89 ‰, 3,52 ‰ et
3,91 ‰ en δ13C. Les travertins à structure spongieuse des salles T11 (JO-05-37, n=12), T12 (JO-05-29, n=12)
et T13 (JO-07-103, n=1), situées au cœur de l’édifice thermal, présentent des valeurs de -6,68 ‰, -7,28 ‰ et -7,06 ‰ en δ18O et de 3,50 ‰, 3,13 ‰ et 3,70 ‰ en δ13C. Enfin, les travertins laminés des petites pièces T4
(JO-07-56, n=13), T6 (JO-10-30, n=8 ; JO-07-121, n=6 ; JO-07-122, n=8), et T15 (JO-07-67, n=13) ont des valeurs de -6,11 ‰, -10,74 ‰ et -8,36 ‰ en δ18O et de -2,30 ‰, -1,37 ‰ et 0,99 ‰ en δ13C , respectivement.
1 Les résultats des analyses de la composition isotopique des travertins des secteurs distaux sont donnés en annexe (cf. Annexe C).
Figure B.45. Évolution des valeurs du δ18O et du δ13C le long de l’échantillon laminé JO-07-95 de l’aqueduc thermal de Jebel Oust.
Synthèse de l’analyse des isotopes stables de l’oxygène et du carbone des travertins anthropiques de Jebel Oust :
Dans un diagramme δ18O/δ13C (‰ PDB) (Fig. B.46), les signatures isotopiques des travertins anthropiques
de Jebel Oust présentent une répartition caractéristique depuis les dépôts proximaux localisés dans la zone cultuelle du site jusqu’aux dépôts distaux du secteur thermal. Depuis la source jusqu’aux dépôts intermédiaires (proximal slope) de l’aqueduc, 35 m plus en aval, le δ13C des travertins augmente de 0,22 ‰ et le δ18O aug-
mente de 3,26 ‰, caractérisant un refroidissement de l’eau thermale et une certaine évaporation, provoquant un appauvrissement en isotope léger 16O et, certes peu marqué, en 12C. Ce phénomène se poursuit jusqu’aux
dépôts distaux (distal slope), à 90 m en aval de la source, des salles T11, T12 et T13 et des salles T19, T20 et T23, avec une augmentation significative du δ18O de 1,70 ‰ et du δ13C de 1,10 ‰. Ces variations isotopiques
de l’amont vers l’aval sont typiques des travertins et de leurs eaux associées, lorsque le dégazage progressif de CO2 ainsi que le refroidissement de l’eau entraînent une perte préférentielle des molécules légères, et un enrichissement en 18O et en 13O croissant depuis la source. Le signal isotopique d’un cheminement amont/aval
(Vent/Proximal slope/Distal slope) « naturel » de travertins est ainsi parfaitement caractérisé (Fig. B.47) pour l’ensemble de ces secteurs.
Salle n δmoyenne du 18O (‰ PDB) écart-type du δ18O moyenne du δ13C (‰ PDB) écart-type du δ13C T1 39 -8,97 0,9 2,22 0,67 T4 13 -6,11 0,34 -2,3 1,32 T5 39 -8,62 1,31 2,01 1,7 T6 22 -10,74 2,03 -1,37 3,23 T9 62 -8,74 1,14 1,15 1,44 T11 12 -6,68 0,55 3,5 0,46 T12 12 -7,28 0,55 3,13 0,64 T13 1 -7,06 - 3,7 - T15 13 -8,36 0,39 0,99 0,86 T19 5 -6,79 0,53 2,89 1,25 T20 14 -7,46 0,34 3,52 0,43 T23 15 -6,87 0,42 3,91 0,32
En revanche, la signature isotopique des dépôts distaux des salles thermales T1, T5, T9 et T15, et davantage pour les salles T4 et T6, répond différemment. Les travertins des salles T1, T5 et T9 possèdent sensiblement la même composition isotopique des dépôts de mi-pente, ce qui signifie que les phénomènes cités précédemment ne jouent très peu sur la composition isotopique et la nature de l’eau responsable de leur dépôt. Il en est de même pour les travertins de la salle T15, qui ont certes un δ13C plus faibles, mais qui restent néanmoins dans
la gamme des dépôts de l’aqueduc. Le signal isotopique des salles T4 et T6 s’écarte largement du dessin clas- sique, avec des valeurs en δ13C nettement négatives et des valeurs en δ18O plus faibles pour T6 et plus élevées
pour T4. Cela caractérise la variabilité du signal des isotopes stables dans un système travertineux anthropisé répondant à certaines variations des eaux de formation (mélanges avec une eau douce, etc.) due à une gestion anthropique complexe.
Figure B.46. Compositions isotopiques (carbone et oxygène) d’échantillons de travertin provenant de différents secteurs (notés sur le graphique) du site antique de Jebel Oust.