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L’évolution des premières métallurgies extractives du
cuivre
David Bourgarit, Benoit Mille, Laurent Carozza, Albane Burens-Carozza
To cite this version:
David Bourgarit, Benoit Mille, Laurent Carozza, Albane Burens-Carozza. L’évolution des premières
métallurgies extractives du cuivre. Tchené, 2003, pp.7-13. �hal-03148458�
David Bourgarit
L'évolution des premières
Benoît Mille
Laurent Carozza
métallurgies extractives du cuivre
Albane Burens
Résumé. L'histoire de la métallurgie extractive débute avec
le cuivre. Malgré la rareté, des témoignages archéologiques, l'étude des sites d'extraction et notamment des déchets permet depuis peu de caractériser, au moins partiellement, les premiers procédés. Ainsi, on arrive aujourd'hui à documenter
ce qui fut une véritable révolution au tout début de cette métallurgie, quand, d'une activité à faible production durant le Chalcolithique et le début de l'âge du Bronze, on passe progressivement à une véritable production de masse vers le milieu et la fin de l'âge du Bronze. Les premiers procédés sont non scorifiants, ils séparent mal le stérile du métal, et conduisent à des pertes importantes de. cuivre. Puis, en élevant les températures et/ou les conditions réductrices, et en contrôlant peu à peu la composition de la charge, on optimise la séparation scorie/métal pour aboutir progressivement à des chaînes opératoires quasi continues qui permettent d'augmenter drastiquement les cadences de production. Contrairement à ce que l'on pensait jusqu'à très récemment, ce changement de mode de production n'est pas lié à un changement de type de minerai de cuivre exploité : minerais oxydés et minerais sulfurés ont tous deux été traités dès les premières phases de l'histoire de. la métallurgie et continuent de l'être après la « révolution de l'âge du Bronze ».
Mots-clés. Métallurgie extractive, cuivre, archéologie,
âge du bronze, Chalcolithique, archéométallurgie.
Abstract. The history of extractive metallurgy begins with
copper. In spite of the scarcity of archaeological evidence, the study of extraction or workshops, and in particular of waste, has recently allowed us to characterise, at least partially, the earliest processes. Thus, we can now start to document what was a real revolution at the very beginning of this metallurgy, when the low-output activity of the
Chalcolithic and Early Bronze Age gradually moved to mass production towards the middle and end of the Bronze Age.
The early processes were none-slagging, they only imperfectly separated the waste from the metal and led to important losses of copper. Then, by raising the temperatures and/or the reducing conditions, and gradually controlling t he composition of the charge, slag/metal separation was optimised, progressively attaining almost continuous operating cycles which allowed drastic increases in production rates. Contrary to what was believed until very recently, this change in the method of production was not linked to a change in the type of copper ore being worked: both oxide and sulphide ores were processed from the very early phases of the history of metallurgy, and continued to be so until after the "Bronze Age revolution ".
Keywords. Extractive metallurgy, copper, archaeology,
Bronze Age, chalcolitic, archaeometallurgy.
I n t r o d u c t i o n
L a m é t a l l u r g i e extractive est l ' e n s e m b l e des p r o c é d é s métallurgiques qui p e r m e t t e n t d'« extraire un métal de son m i n e r a i ». L a p l u p a r t des m é t a u x s o n t p r é s e n t s à l'état n a t u r e l sous f o r m e oxydée. L ' e x t r a c t i o n consiste d o n c à faire passer un é l é m e n t d e p u i s c e t t e f o r m e oxydée (par e x e m p l e la malachite C u2C O3( O H ) 2 ou la
chalcopyrite C u F e S2) à la forme métallique : on parle de
réduction.
C ' e s t avec le cuivre q u e la m é t a l l u r g i e e x t r a c t i v e serait n é e1 [ M o h e n , 1 9 9 0 ; T y l e c o t e , 1 9 9 2 ; C r a d d o c k ,
1 9 9 5 ] : c'est l'âge du Cuivre ou C h a l c o l i t h i q u e , c'est-à-dire vers le début du I I Ie millénaire avant J.-C. en E u r o p e
o c c i d e n t a l e ( E O ) . L e d e u x i è m e g r a n d pas est franchi l o r s q u e la p r o d u c t i o n d'un a u t r e m é t a l est mise en
David B o u r g a r i t , i n g é n i e u r au C 2 R M F ( d a v i d . b o u r g a r i t @ c u l t u r e . g o u v . f r ) . B e n o î t Mille, i n g é n i e u r au C 2 R M F ( b e n o i t . m i l l e @ c u l t u r e . g o u v . f r ) . L a u r e n t C a r o z z a , i n g é n i e u r c h a r g é de r e c h e r c h e , I N R A P G r a n d Est, U M R 8 5 5 5 , C e n t r e d ' a n t h r o p o l o g i e de T o u l o u s e , 3 9 , allée J u l e s - G u e s d e , 3 1 0 0 0 T o u l o u s e ( l a u r e n t . c a r o z z a @ w a n a d o o . f r ) . Albane B u r e n s , i n g é n i e u r C N R S , U M R 5 5 9 4 , A r c h é o l o g i e , c u l t u r e s et sociétés, Université de B o u r g o g n e , 6, b o u l e v a r d Gabriel, 2 1 0 0 0 Dijon ( A l b a n e . B u r e n s @ u - b o u r g o g n e . f r ) .
Tableau 1. L e s grands types de minerais de cuivre
Familles Exemple Formule o x y d e s c u p r i t e C u2O M i n e r a i s c a r b o n a t e s m a l a c h i t e C u2, C O3, ( O H )2 o x y d é s sulfates b r o c h a n t i t e C u4S O4( O H )2 e t c . M i n e a i s p r i m a i r e s c h a l c o p y r i t e C u F e S2 s u l f u r é s f a h l o r e s t e t r a é d r i t e ( C u + Ag, A s , F e , Z n )1 2S b4S1 3
place, celle du fer, à l'âge du F e r (début du Ier millénaire
avant J . - C . en E O ) . Ces d e u x métallurgies, m é t a l l u r g i e du cuivre e t s i d é r u r g i e , o n t e l l e s - m ê m e s é t é le siège c h a c u n e d ' u n e révolution t e c h n o l o g i q u e majeure, avant la révolution industrielle. La plus c o n n u e est celle de la sidérurgie avec le passage du p r o c é d é direct au p r o c é d é indirect (au cours du Moyen Âge en E O ) : c'est notam-m e n t l ' a v è n e notam-m e n t d ' u n e p r o d u c t i o n à très g r a n d e é c h e l l e et l'apparition de la fonte [ D i l l m a n n et Fluzin, 2 0 0 3 ] . P o u r le cuivre, la r é v o l u t i o n survient vers le milieu de l'âge du B r o n z e ( d e u x i è m e moitié du I Ie
mill-é n a i r e avant J . - C . en E O ) , q u a n d d mill-é b u t e u n e vmill-éritable production de masse. O n assiste alors au r e m p l a c e m e n t progressif de l'outillage et de l ' a r m e m e n t lithiques par des o b j e t s m é t a l l i q u e s , p r i n c i p a l e m e n t en b r o n z e
(cuivre allié d ' é t a i n ) .
T r a d i t i o n n e l l e m e n t , c e passage e n t r e les d e u x m o d e s de production du cuivre est d é c r i t c o m m e é t a n t i n t i m e m e n t lié à un c h a n g e m e n t de type d e m i n e r a i e x p l o i t é : p o u r la p r e m i è r e fois c o m m e n c e r a i e n t d ' ê t r e exploités les minerais sulfurés, bien plus a b o n d a n t s dans l ' é c o r c e terrestre et, surtout, r é p u t é s plus c o m p l e x e s à t r a i t e r ( t a b l e a u 1 ) . Or, p l u s i e u r s travaux r é c e n t s o n t m o n t r é que des minerais sulfurés é t a i e n t exploités dès la
p r e m i è r e p h a s e . L ' o b j e t d e c e t a r t i c l e est d e faire un p o i n t sur l'état des c o n n a i s s a n c e s des p r e m i è r e s phases de la métallurgie extractive du cuivre, e n m o n t r a n t quels p r o g r è s t e c h n o l o g i q u e s o n t m a r q u é la « r é v o l u t i o n de l'âge du B r o n z e » et dans quelle m e s u r e ils se font indé-p e n d a m m e n t du tyindé-pe de m i n e r a i t r a i t é , o x y d é ou sulfuré.
Le chalcolithique o u les d é b u t s :
des procédés d'extraction n o n scorifiants
Les plus vieilles m é t a l l u r g i e s e x t r a c t i v e s du cuivre c o n n u e s se trouvent au P r o c h e et au M o y e n - O r i e n t , et sont a n t é r i e u r e s au I Ve millénaire avant J . - C . (figure l )2.
En F r a n c e , les p r e m i e r s t é m o i g n a g e s d a t e n t du d é b u t du I I Ie m i l l é n a i r e [ C a r o z z a et al., 1 9 9 9 ; A m b e r t et al.,
2 0 0 2 ] . Ces métallurgies p r é s e n t e n t u n e c a r a c t é r i s t i q u e c o m m u n e : elles sont peu productives, g é n è r e n t p e u de d é c h e t s et les pertes de cuivre sont i m p o r t a n t e s (systé-m a t i q u e (systé-m e n t plus de 10 % en (systé-masse de cuivre dans les d é c h e t s r e t r o u v é s ) . L a raison p r i n c i p a l e est é g a l e m e n t c o m m u n e à tous les sites étudiés : le cuivre m é t a l l i q u e est mal séparé des produits n o n désirables o u stériles, prin-c i p a l e m e n t les m i n é r a u x f o r m a n t la g a n g u e du m i n e r a i (quartz, d o l o m i t e , e t c . ) . L e s d é c h e t s q u e l'on retrouve sont des agglomérats de m i n é r a u x n o n fondus ( q u a r t z ) , d o n t la c o h é s i o n est assurée par des zones fondues plus o u m o i n s visqueuses m ê l a n t billes de m é t a l , phases de cuivre à l'état oxydé et phases silicatées (figure 2 ) .
A u t r e m e n t dit, il n'y a pas v é r i t a b l e m e n t f o r m a t i o n d ' u n e s c o r i e , c'est-à-dire d ' u n e p h a s e s u f f i s a m m e n t fluide p o u r q u e le m é t a l , plus d e n s e , se r a s s e m b l e audessous du stérile. O n dit alors q u e les p r o c é d é s d ' e x -t r a c -t i o n s o n -t n o n s c o r i f i a n -t s , ils n é c e s s i -t e n -t de
F i g u r e 1. Principaux sites connus,
témoins d'une activité de métallurgie extractive du cuivre. Ont été distingués les sites de la première phase (Chalcolithique-début de l'âge du Bronze) et les sites de la phase de production de masse (âge du Bronze et après). Sont indiquées également les principales mines anciennes de cuivre connues.
F i g u r e 2. Faciès typique des scories chalcolithiques, avec l'exemple du site
de la Capitelle du Broum (Hérault. France) :
a ) vue générale montrant la petite taille des scories (poids moyen
autour de 1 g) ;
b) vue en coupe à la loupe binoculaire montrant les fragments de quartz
et d'argile non fondus (entourés en blanc) agglomérés par une phase passée par un état liquide plus ou moins visqueux (largeur de l'image : environ 2cm).
c o n c a s s e r le p r o d u i t (la « s c o r i e ») a p r è s refroidisse-m e n t p o u r en e x t r a i r e le refroidisse-métal. Cette non-scorification l a viscosité i m p o r t a n t e du p r o d u i t o b t e n u en s o m m e
-d e n t à trois p a r a m è t r e s : u n e t e m p é r a t u r e basse ; -d e s c o n d i t i o n s p e u r é d u c t r i c e s (figure 3 ) ; u n e a b s e n c e de maîtrise des c o m p o s i t i o n s de la c h a r g e3. Ces trois
para-m è t r e s p e r para-m e t t e n t d e d é c r i r e l ' e s s e n t i e l de la c h a î n e o p é r a t o i r e telle q u ' e l l e est a u j o u r d ' h u i c o n n u e p o u r l ' e n s e m b l e des sites é t u d i é s ( p o u r u n e s y n t h è s e , voir H a u p t m a n n , 2 0 0 0 ) .
1. L ' é t u d e des scories a r c h é o l o g i q u e s et les expéri-m e n t a t i o n s o n t expéri-m o n t r é q u e les t e expéri-m p é r a t u r e s atteintes n e d é p a s s a i e n t pas 1 2 0 0 °C. A u c u n vestige a r c h é o l o
-gique ne p e r m e t à c e j o u r de d é t e r m i n e r c o m m e n t ces t e m p é r a t u r e s é t a i e n t atteintes, et en p a r t i c u l i e r si u n e v e n t i l a t i o n f o r c é e était u t i l i s é e . Plusieurs m o d è l e s t e n d e n t à privilégier u n e ventilation par la force du vent, c o m m e à F e i n a n ( J o r d a n i e ) e t sur l ' î l e é g é e n n e de K y t h n o s . La n a t u r e du c o m b u s t i b l e n ' a , q u a n t à e l l e , j a m a i s été c l a i r e m e n t d é t e r m i n é e . O n suppute q u e du
c h a r b o n de bois était utilisé, c'est en effet le seul moyen c o n n u p o u r o b t e n i r des conditions suffisamment réduc-t r i c e s p o u r r é d u i r e les m i n e r a i s d e réduc-type o x y d e via le c o u p l e C O / C O2.
2. Les c o n d i t i o n s p e u r é d u c t r i c e s ( P o2 > 1 0- 6 a t m )
r é v é l é e s par t o u t e s les é t u d e s de s c o r i e s t r a h i s s e n t la faible h a u t e u r de c h a r b o n dans les foyers, et d o n c des r é a c t e u r s ou f o y e r s : o n l ' e s t i m e à u n e v i n g t a i n e d e c e n t i m è t r e s tout au p l u s4. L e s r é a c t e u r s s o n t très mal
c o n n u s . C e p e n d a n t , les quelques vestiges et les d o n n é e s révélées par l'analyse des scories p e r m e t t e n t de propo-ser u n e typologie c o m m u n e . C e sont des structures de petite d i m e n s i o n , 3 0 cm de diamètre au plus. La nature
Figure 3. Diagramme de phases à l'équilibre
du système Fe304/SiO2, montrant l'influence
de la pression partielle d'oxygène pO2 sur la
température de formation d'un composé eutectique entre oxyde de fer et quartz : à haute pression, la scorie se liquéfie à 1 400 °C, alors que, dans des conditions plus réductrices ( 1 0- 9 atm),
1150 °C suffisent pour former la fayalite Fe2SiO4
(un autre système est parfois rencontré en métallurgie du cuivre, qui voit intervenir le manganèse et la téphroite M n2S i O4)
des m a t é r i a u x constitutifs varie du simple trou c r e u s é dans le sol avec o u sans pavage lithique, à des vases en c é r a m i q u e .
3. Les c o m p o s i t i o n s c h i m i q u e s des scories très loin des e u t e c t i q u e s m o n t r e n t sans c o n t e s t e q u ' a u Chalcoli-thique, la c o m p o s i t i o n de la c h a r g e n ' é t a i t pas maîtrisée, n o t a m m e n t par l'ajout de fondant. L a préparation de la c h a r g e se r é s u m a i t à t r i e r le m i n e r a i , c'est-à-dire à le débarrasser au m a x i m u m de sa g a n g u e . Cet enrichisse-m e n t se faisait enrichisse-m é c a n i q u e enrichisse-m e n t , par concassage sur des « meules » rudimentaires (cf. les galets à cupule du Sud de la F r a n c e ) .
L'âge d u bronze et la p r o d u c t i o n d e masse :
la scorification
O u t r e par la mise en circulation d ' i m p o r t a n t e s quantités de m é t a l , le c h a n g e m e n t des é c h e l l e s de p r o d u c t i o n transparaît é g a l e m e n t sur les sites m ê m e s d ' e x t r a c t i o n , à travers les m o n t a g n e s de scories (les « haldes ») qui font leur apparition. A titre de c o m p a r a i s o n , le site chalcoli-thique de la Capitelle ( H é r a u l t ) a livré à ce j o u r m o i n s de 1 kg de s c o r i e s5. C e p h é n o m è n e m e t b i e n en avant
l ' a c t e u r principal de cette révolution métallurgique : la scorie et la mise au p o i n t d'un p r o c é d é scorifiant.
Appa-F i g u r e 4 . Appa-Faciès typique des scories « de coulée » de la fin de l'âge du Bronze : a ) vue générale montrant la taille importante (50cm, 22,5 kg) et l'aspect
fluide (Timna, âge du Fer, d'après Rothenberg, 1990) ;
b) vue sur lame mince en lumière transmise au microscope optique
montrant la structure totalement fondue avec des écoulements laminaires (largeur 3,5 cm. Feinan, époque romaine, d'après Hauptmann, 2000).
raissent alors des r é a c t e u r s p y r o m é t a l l u r g i q u e s plus é l a b o r é s , qui a u t o r i s e n t d e s p r o c é d é s quasi c o n t i n u s avec p r o d u c t i o n d ' u n e scorie suffisamment fluide p o u r pouvoir être évacuée au fur et à m e s u r e de la réduction (figure 4 ) . Ces r é a c t e u r s , q u e l ' o n p e u t d o r é n a v a n t q u a l i f i e r de fours, vont p e r m e t t r e l ' o p t i m i s a t i o n des d e u x p a r a m è t r e s t e m p é r a t u r e e t c o n d i t i o n s oxydo-r é d u c t oxydo-r i c e s . I n d é p e n d a m m e n t du fouoxydo-r, le t oxydo-r o i s i è m e p a r a m è t r e , c o m p o s i t i o n de la c h a r g e , fera lui aussi l'ob-j e t d ' a m é l i o r a t i o n s sensibles, q u o i q u e plus progressives.
l . L e s t e m p é r a t u r e s se s i t u e n t m a i n t e n a n t e n t r e 1 2 0 0 et 1 3 0 0 °C, g r â c e à la m a î t r i s e de la v e n t i l a t i o n forcée d o n t t é m o i g n e n t les n o m b r e u x e m b o u t s de tuyè-res c é r a m i q u e s s y s t é m a t i q u e m e n t trouvés. O n n e c o n n a î t c e p e n d a n t pas p r é c i s é m e n t les p r o c é d é s e m p l o y é s ; le m o d è l e le plus c o u r a m m e n t i m a g i n é est celui de soufflets en peau.
2. L e s c o n d i t i o n s plus r é d u c t r i c e s p e r m e t t e n t d'abaisser f o r t e m e n t les t e m p é r a t u r e s des e u t e c t i q u e s , à l ' i m a g e du système le plus c o m m u n , le système F e3O4/ S i O2 (figure 3 ) . Ces c o n d i t i o n s plus r é d u c t r i c e s
s o n t atteintes g r â c e à l'élévation des foyers et d o n c de l'épaisseur de la c o u c h e de c h a r b o n ; c e d e r n i e r reste le c o m b u s t i b l e en u s a g e . L a t y p o l o g i e d e foyer la plus c o u r a n t e est celle r e p r é s e n t é e sur la figure 5, q u e l ' o n r e n c o n t r e aussi b i e n d a n s les a l p e s a u t r i c h i e n n e s e t i t a l i e n n e s q u ' a u P r o c h e - O r i e n t . P o u r a u t a n t , la f o r m e c o m p l è t e r e s t e un sujet d e d é b a t , e t e n p a r t i c u l i e r la h a u t e u r réelle du four [ D o o n a n , 1 9 9 9 ] .
3. L a maîtrise de la c o m p o s i t i o n de la c h a r g e est la clé de voûte des p r o c é d é s m o d e r n e s , e t l'évolution de la c o m p o s i t i o n des s c o r i e s avec le t e m p s m o n t r e c l a i r e -m e n t les p r o g r è s a c c o -m p l i s . P o u r a u t a n t , il est l o i n
F i g u r e 5 . Batterie de quatre fours de réduction
de minerai type chalcopyrite (notés 1 à 4, f = fosse) à Acqua Fredda dans le Trentin, Alpes italiennes, âge du Bronze final (1400-900 avant J.-C). Pour plus de détails, voir notamment Cierny [1998]. © Deutsches Bergbau Museum, Bochum, Prof. Dr. G. Weisgerber (diamètre de la fosse : environ 1 m).
d ' ê t r e c e r t a i n q u e c e s p r o g r è s e t la n a i s s a n c e du pro-c é d é spro-corifiant a i e n t é t é s i m u l t a n é s . C ' e s t e n tout pro-cas très clair à F e i n a n ( J o r d a n i e ) , où toutes les phases e n t r e le c h a l c o l i t h i q u e et la p é r i o d e islamique sont représentées : c e n ' e s t q u ' à partir de l'âge du F e r que les c o m p o -sitions des s c o r i e s se r a s s e m b l e n t a u t o u r de valeurs o p t i m a l e s , p r o b a b l e m e n t p a r l ' a j o u t de f o n d a n t s
[ H a u p t m a n n , 2 0 0 0 ] .
Le cas des sulfures
La question des minerais n ' a pas été a b o r d é e . Pourtant, c o m m e n o u s l'avons m e n t i o n n é e n i n t r o d u c t i o n , e l l e sous-tend le s c h é m a classique qui décrit la « révolution de l ' â g e du B r o n z e » c o m m e m a r q u a n t les p r e m i è r e s e x p l o i t a t i o n s des m i n e r a i s sulfurés. En q u o i u n e telle exploitation aurait-elle dû a t t e n d r e u n e révolution tech-n o l o g i q u e ? L ' e r r e u r pritech-ncipale vietech-nt du fait que les seuls p r o c é d é s envisagés j u s q u ' à r é c e m m e n t p o u r traiter les minerais sulfurés étaient d i r e c t e m e n t inspirés des modè-les du Moyen Âge, décrits par Agricola p o u r le sulfure le plus a b o n d a n t , la chalcopyrite C u F e S2 [Agricola, 1 5 5 6 ] :
ils s o n t c o m p l e x e s et d o n c p e u c o m p a t i b l e s avec des c o n t e x t e s de métallurgie naissante. L a c o m p l e x i t é de c e p r o c é d é « Agricola » tient à d e u x c h o s e s (figure 6 ) :
a) u n e é t a p e p r é a l a b l e à la r é d u c t i o n est n é c e s -saire ; elle consiste à évacuer tout le soufre du minerai : c'est le grillage, réalisé à basse t e m p é r a t u r e ( 4 0 0 - 7 0 0 °C)
et dans des c o n d i t i o n s f o r t e m e n t o x y d a n t e s dans des foyers c o m p l è t e m e n t ouverts ; il peut être r é p é t é j u s q u ' à dix fois p o u r parvenir à un grillage suffisant ;
b) des c o n d i t i o n s très r é d u c t r i c e s s o n t e n s u i t e nécessaires, à la fois p o u r r é d u i r e l'oxyde de cuivre e t p o u r optimiser la formation d ' u n e scorie de type fayalite (voir ci-dessus) : des foyers évolués de type bas fourneau étaient alors envisagés.
Ce s c h é m a « sulfures = âge du b r o n z e = p r o c é d é avec grillage » était de plus c o r r o b o r é par les trouvailles a r c h é o l o g i q u e s . En effet, les principaux sites de l'âge du b r o n z e traitant des sulfures o n t livré, o u t r e des foyers dits de réduction, des zones s'apparentant à des aires de g r i l l a g e6.
C e p e n d a n t , d e p u i s les a n n é e s 1 9 8 0 , un p r o c é d é a l t e r n a t i f n e t t e m e n t m o i n s c o m p l e x e a c o m m e n c é d'être proposé. D ' u n e part, une étude physico-chimique a p p r o f o n d i e des s c o r i e s a r c h é o l o g i q u e s d'un site du d é b u t de l'âge du b r o n z e dans les Alpes a u t r i c h i e n n e s (Mitterberg) a m o n t r é que l'étape dite de réduction se déroulait dans des conditions relativement peu réductri-c e s [ M o e s t a e t S réductri-c h l i réductri-c k , 1 9 9 0 ] . U n p r o réductri-c é d é d e type Mabuki a alors é t é p r o p o s é (figure 6 ) qui se c o n t e n t e d'un grillage partiel et, p o u r l'étape haute t e m p é r a t u r e , d e c o n d i t i o n s p e u r é d u c t r i c e s , d o n c d'un foyer p e u élevé. D ' a u t r e part, des premiers travaux e x p é r i m e n t a u x o n t c o n f i r m é la faisabilité d'un tel p r o c é d é peu réduc-teur, o ù sulfures de cuivre et oxydes de cuivre interagis-sent p o u r f o r m e r du métal [ R o s t o k e r et al, 1 9 8 9 ] . Des travaux plus r é c e n t s o n t affiné le m o d è l e de Rostoker et
F i g u r e 6. Les différents procédés pyrométallurgiques de réduction de minerais
de cuivre, d'après Biswas et Davenport, 1976 ; Yazawa, 1 9 8 0 ; Moesta, I9S6 (les équations ne sont pas équilibrées).
m o n t r é q u e le p r o c é d é pouvait ê t r e r é d u i t à sa plus g r a n d e s i m p l i c i t é . O n p a r v i e n t alors à des c o n d i t i o n s tout à fait c o m p a t i b l e s avec ce q u e nous avons décrit plus h a u t des p r o c é d é s c h a l c o l i t h i q u e s : basse t e m p é r a t u r e , c o n d i t i o n s peu réductrices, aucun c o n t r ô l e de la c o m p o -sition de la c h a r g e [ B o u r g a r i t et Mille, 2 0 0 1 ; B o u r g a r i t
et al, à p a r a î t r e ]7. De plus, o n aboutit alors à u n e c h a î n e
o p é r a t o i r e qui p e u t s'affranchir de l'étape de grillage, pourvu que suffisamment d ' o x y g è n e soit présent dès le d é p a r t dans le système : au m i n e r a i sulfuré s'ajoute du minerai oxydé.
F i n a l e m e n t , d u r a n t la d e r n i è r e d é c e n n i e , il est d e v e n u possible d ' e n v i s a g e r un t r a i t e m e n t simple des m i n e r a i s sulfurés qui a u r a i t pu ê t r e p r a t i q u é avant la « r é v o l u t i o n de l ' â g e du B r o n z e ». Or, j u s t e m e n t , plusieurs é t u d e s a r c h é o l o g i q u e s et a r c h é o m é t a l l u r -g i q u e s des dix d e r n i è r e s a n n é e s o n t m o n t r é q u e des minerais de type sulfuré o n t bel et bien été exploités au C h a l c o l i t h i q u e , b i e n avant la « révolution de l ' â g e du B r o n z e » : Abu Matar, Ross Island, Cabrières, Selevac e t p r o b a b l e m e n t Al Claus (figure 1 ) . M a l h e u r e u s e m e n t , les t é m o i g n a g e s c h a l c o l i t h i q u e s sont e n c o r e plus rares que
p o u r l'âge du B r o n z e et il est b i e n difficile de d o c u m e n -ter les p r o c é d é s e x a c t s utilisés : si les seuls vestiges qui n o u s p a r v i e n n e n t - l e m é t a l c o m m e les d é c h e t s p r o d u i t s - p e r m e t t e n t à c o u p sûr de valider l'hypothèse d'un p r o c é d é oxydant sans scorification, ils n ' a u t o r i s e n t pas e n c o r e à é c a r t e r l'hypothèse d ' u n e étape de grillage partiel ni à statuer sur le n o m b r e d ' é t a p e s haute tempé-r a t u tempé-r e . O n e s p è tempé-r e q u e la fouille c o m p l è t e de l ' a t e l i e tempé-r m é t a l l u r g i q u e du site de la C a p i t e l l e ( H é r a u l t ) , e n d o c u m e n t a n t l ' o r g a n i s a t i o n de l'activité et en particu-lier l'éventuelle spécificité de tel o u tel foyer pyrométal-l u r g i q u e , p e r m e t t r a d ' a p p o r t e r des r é p o n s e s ppyrométal-lus t r a n c h é e s .
Conclusion
O n p e u t s c h é m a t i s e r l ' h i s t o i r e des d é b u t s de la métal-l u r g i e e x t r a c t i v e , e n métal-l ' o c c u r r e n c e c e métal-l métal-l e du cuivre, c o m m e étant la succession de d e u x phases. La p r e m i è r e phase à faible niveau de p r o d u c t i o n se c a r a c t é r i s e p a r des p r o c é d é s p e u p e r f o r m a n t s . Elle est suivie d ' u n e phase qui d é b o u c h e sur u n e p r o d u c t i o n de masse g r â c e à la mise au p o i n t de t e c h n i q u e s qui e x t r a i e n t très effi-c a effi-c e m e n t le effi-cuivre m é t a l l i q u e d e son m i n e r a i . L e s f o n d e m e n t s de c e s c h é m a é v o l u t i f s o n t é t a b l i s d e p u i s relativement longtemps, puisque la seule c o n s i d é r a t i o n des produits, les objets en cuivre et alliages, p e r m e t t a i t d ' e n t r a c e r les g r a n d e s l i g n e s : la masse d e m é t a l e n circulation à la fin de l'âge du B r o n z e est sans c o m m u n e m e s u r e avec celle des tout débuts de la métallurgie. L a caractérisation des p r o c é d é s de la métallurgie extractive du cuivre est n e t t e m e n t plus r é c e n t e et, on l'a vu, e n c o r e très parcellaire. U n des acquis les plus significatifs de ces d e r n i è r e s a n n é e s n o u s s e m b l e ê t r e l ' é l i m i n a t i o n de la n a t u r e du m i n e r a i c o m m e p a r a m è t r e a t t a c h é à c e t t e évolution : minerais à base de sulfures et minerais oxydés peuvent être réduits par des c h a î n e s o p é r a t o i r e s similai-res, aussi bien par les premiers p r o c é d é s n o n scorifiants q u e par les t e c h n i q u e s plus é v o l u é e s qui é v a c u e n t le stérile de façon plus ou m o i n s c o n t i n u e .
C e t t e p r é s e n t a t i o n , e n s ' a t t a c h a n t à d é c r i r e u n e évolution unique de la métallurgie extractive du cuivre, n'évite pas l ' é c u e i l d ' u n e trop g r a n d e simplification. Il n e fait aucun d o u t e que la réalité de ces p h é n o m è n e s , d a n s l ' e s p a c e c o m m e d a n s le t e m p s , est b i e n plus c o m p l e x e . D ' u n e part, p o u r u n e m ê m e p é r i o d e les p r o c é d é s se d é c l i n e n t c e r t a i n e m e n t sur un n o m b r e de m o d e s très variés selon la région, à l'instar des quantités très variables de scories retrouvées sur les différents sites c h a l c o l i t h i q u e s c o n n u s ou, b i e n plus tard, au M o y e n Age, des différentes m a n i è r e s de traiter la chalcopyrite ( p r o c é d é A g r i c o l a , p r o c é d é M a b u k i ) . D ' a u t r e part, la « r é v o l u t i o n d e l ' â g e du B r o n z e » a é t é p r o b a b l e m e n t
très progressive, à l'image de c e que l'on p e u t observer à Feinan en J o r d a n i e vis-à-vis de l'ajout de fondants. Il faut enfin g a r d e r à l ' e s p r i t q u e l ' é v o l u t i o n t e c h n i q u e n ' a a u c u n e raison d'avoir été p a r f a i t e m e n t m o n o t o n e dans le temps ; la « q u ê t e vers le progrès » est une n o t i o n héri-tée de la révolution i n d u s t r i e l l e et n e p e u t ê t r e appli-q u é e sans d i s c e r n e m e n t à l ' é v o l u t i o n des s o c i é t é s a n c i e n n e s . C a r les c o n t i n g e n c e s qui p è s e n t sur la p r o d u c t i o n métallurgique sont multiples. U n e évolution p r o v o q u é e par un d é t e r m i n i s m e naturel sera aisément
d é t e c t a b l e , c o m m e par e x e m p l e l'affaiblissement de la richesse des minerais qui va c o n d i t i o n n e r l ' a b a n d o n de t e c h n i q u e s et la mise au point de nouvelles t e c h n i q u e s . Mais il faut é g a l e m e n t t e n t e r d ' a p p r é h e n d e r l'impact de la structure sociale : que se passe-t-il l o r s q u ' u n e société se h i é r a r c h i s e très f o r t e m e n t ? L'identité culturelle d'un g r o u p e peut-elle é g a l e m e n t se définir par les t e c h n i q u e s qu'il maîtrise ? Q u e l sera le poids du symbolisme attaché à ce nouveau matériau si particulier ?
Références bibliographiques A g r i c o l a G., 1 5 5 6 . De re metallica, traduit p a r A. F r a n c e - L a n o r d , 1 9 8 7 , édité et i m p r i m é p a r G é r a r d Klopp S.A., Thionville. A m b e r t P., C o u l a r o u C , C e r t C., G u e n d o n J . -L., B o u r g a r i t D., Mille B . , Dainat D., H o u l è s N. et B a u m e s B . , 2 0 0 2 . L e plus vieil établissement d e métallurgistes d e F r a n c e ( I I Ie millénaire avant J.-C.) :
P é r e t ( H é r a u l t ) , Compte rendu Acad.
des sciences. Pale vol. 1, 6 7 - 7 4 .
Biswas A.K. et D a v e n p o r t W.G., 1 9 7 6 . E x t r a c t i v e Metallurgy o f c o p p e r , Int.
Series on Mat. Sci. and Tech., P e r g a m o n .
B o u r g a r i t D., Mille B., B u r e n s A., C a r o z z a L., à p a r a î t r e . Smelting of chalcopyrite during
chalcolithic times: some have done it in ceramic pots as vase-furnaces, 3 3 r d Int.
Conf. on A r c h a e o m e t r y , 2 2 - 2 6 avril 2 0 0 2 , A m s t e r d a m .
B o u r g a r i t D. et Mille B., 2 0 0 1 . L a t r a n s f o r m a t i o n en m é t a l d e m i n e r a i s de cuivre à base d e sulfures : et p o u r q u o i pas dès le C h a l c o l i t h i q u e ?,
Revue d'Archéométrie, 2 5 . 1 4 5 - 1 5 5 .
C a r o z z a L . , B o u r g a r i t D. et Mille B . , 1 9 9 9 . L'habitat et l'atelier d e métallurgiste c h a l c o l i t h i q u e d'Al C l a n s : analyse et i n t e r p r é t a t i o n des t é m o i n s d'activité m é t a l l u r g i q u e , Archéologie en Languedoc, n° 2 1 , p. 1 4 7 - 1 6 0 . Cierny J . , M a r z a t i c o F., Perini R. et W e i s g e r b e r G , 1 9 9 8 . P r e h i s t o r i c C o p p e r Metallurgy in the S o u t h e r n Alpine Region, in L'atelier du bronzier
en Europe du XXe au VIIIe siècle avant
notre ère, eds. M o r d a n t C., P e r n o t M.,
R y c h n e r V., Paris, C T H S , t o m e II, 2 5 - 3 4 .
C r a d d o c k P.T., 1 9 9 5 . Early metal mining
and production, E d i n b u r g h , E d i n b u r g h
University Press.
Dillmann P. et Fluzin P., 2 0 0 3 . « Analyse des m a t é r i a u x et histoire d e la sidérurgie »,
Technè n° 18, p. 2 0 .
D o o n a n R.C.P., 1 9 9 9 . C o p p e r p r o d u c t i o n in the E a s t e r n Alps d u r i n g the B r o n z e Age : t e c h n o l o g i c a l c h a n g e a n d the u n i n t e n d e d c o n s e q u e n c e s o f social
r e o r g a n i z a t i o n , in Metals in Antiquity. éds. Young S.M.M., Pollard P.A.M., B u d d P., I x e r R.A., B A R i n t e r n a t i o n a l series 7 9 2 , O x f o r d : A r c h a e o p r e s s , 7 2 - 7 7 .
H a u p t m a n n A., 2 0 0 0 . Z u r frühen Metallurgie des Kupfers in F e n a n / J o r d a n i e n , Der Anschnitt. Beiheft 1 1 , B o c h u m : D e u t s c h e s B e r g b a u M u s e u m .
M o e s t a , H., 1 9 8 6 . B r o n z e Age C o p p e r Smelting, Interdisciplinary Science Reviews, 11, 1, p. 7 3 - 8 7 .
M o e s t a H. et Schlick G , 1 9 9 0 . T h e f u r n a c e o f M i t t e r b e r g an oxidizing B r o n z e Age c o p p e r p r o c e s s , Bulletin of the metals
Museum. 14. p. 5-16. M o h e n J.P., 1 9 9 0 . Métallurgie préhistorique. Introduction à la paléométallurgie, Palis. Masson. R o s t o k e r W., Pigott V.C. et Dvorak J . R . , 1 9 8 9 . Direct r e d u c t i o n to c o p p e r m e t a l by oxide-sulfide m i n e r a l i n t e r a c t i o n , Archeomaterials, 3 , 6 9 - 8 7 .
R o t h e n b e r g B . , 1 9 9 0 . The Ancient Metallurgy
of Copper, vol. 2, L o n d o n , Institute
o f A r c h a e o l o g y .
Tylecote R.F., 1 9 9 2 . A history of metallurgy. Brookfield, T h e Institute o f Materials. Yazawa A., 1 9 8 0 . Distribution o f various
e l e m e n t s between c o p p e r , m a t t e , a n d slag, Erzmetall, 3 3 , 7-8, p. 3 7 7 - 3 8 2 .
Notes
1. Il est p r o b a b l e q u e l ' e x t r a c t i o n du p l o m b lui ait é t é c o n t e m p o r a i n e .
2. Des dates bien plus a n c i e n n e s e x i s t e n t p o u r c e r t a i n s sites (VIe millénaire
voire e n c o r e a v a n t ) , mais a u c u n e é t u d e a r c h é o m é t a l l u r g i q u e suffisamment a p p r o f o n d i e n'a été c o n d u i t e p o u r certifier l'activité d e m é t a l l u r g i e e x t r a c t i v e .
3. La r e c h e r c h e de l'état liquide, c'est enfin et avant t o u t la r e c h e r c h e d ' u n e c o m p o s i t i o n p r o c h e d e l ' e u t e c t i q u e ( t y p i q u e m e n t celle de la fayalite F e2S i O4) .
Or, il est r a r e q u e le m i n e r a i affiche u n e telle c o m p o s i t i o n , et les métallurgies efficaces
suppléent a u x é c a r t s de c o m p o s i t i o n en ajoutant dans la c h a r g e c e r t a i n s é l é m e n t s , les fondants. 4. L a h a u t e u r d e c h a r b o n influe d i r e c t e m e n t sur les c o n d i t i o n s d ' o x y d o -r é d u c t i o n via la q u a n t i t é d e C O au sein d u c o u p l e C O / C O2 : ( 1 ) C + O2> C O2 e t ( 2 ) CO2 + C - > 2 C O . Il est c o n n u en
sidérurgie qu'il faut u n e h a u t e u r m i n i m a l e d e 6 0 c m p o u r p a r v e n i r à l'équilibre d e B o u d o u a r d ( r é a c t i o n 2 ) d a n s des c o n d i t i o n s cinétiques (et n o t a m m e n t d e t e m p é r a t u r e ) s t a n d a r d s .
5. L'information quantitative c o n t e n u e d a n s les scories est biaisée p a r le fait q u ' a u C h a l c o l i t h i q u e , d é c h e t ( s c o r i e ) et m é t a l n e f o r m a i e n t q u ' u n . A u t r e m e n t dit, les scories é t a i e n t retravaillées ( c o n c a s s a g e voire r é i n t r o d u c t i o n dans la c h a î n e o p é r a t o i r e ) , c'est-à-dire en s o m m e au m o i n s p a r t i e l l e m e n t recyclées. De plus, intervient la notion d e richesse d e m i n e r a i . Ainsi, à Ross Island ( I r l a n d e ) , a u c u n e s c o r i e n'a j a m a i s é t é r e t r o u v é e , alors que plusieurs kilos
sont r e t r o u v é s au P r o c h e - O r i e n t (Abu Matar, Wadi Fidan 4 , e t c . ) voire des quantités plus i m p o r t a n t e s à Kythnos ( m e r E g é e ) et C h r y s o k a m i n o ( C r è t e ) !
6. P r i n c i p a l e m e n t dans les Alpes a u t r i c h i e n n e s et italiennes. L e s a u t r e s g r a n d s sites, sur l'île d e C h y p r e (cf. l'Odyssée d ' H o m è r e ) et au sud de la péninsule Ibérique a u t o u r du Rio T i n t o , n ' o n t pas e n c o r e livré d e s t r u c t u r e s p y r o m é t a l l u r g i q u e s p e r m e t t a n t de d o c u m e n t e r 1rs c h a î n e s o p é r a t o i r e s p r a t i q u é e s . 7. O n c o n s t a t e m ê m e q u e la p r é s e n c e de sulfures d a n s le minerai aurait finalement t e n d a n c e à faciliter l ' e x t r a c t i o n et d o n c à r e n d r e les m i n e r a i s à base d e sulfures plus faciles d'emploi q u e leurs h o m o l o g u e s oxydés. D ' u n e part, en effet, le d é p a r t du soufre est e x o t h e r m i q u e (bien c o n n u en p a r t i c u l i e r p o u r la pyrite F e S2)
et, p a r c o n s é q u e n t , facilite la m o n t é e en t e m p é r a t u r e . D ' a u t r e part, la c o r é d u c t i o n s u l f u r e s / o x y d e s d e cuivre ô t e tout besoin d ' a g e n t r é d u c t e u r e x t e r n e et, en particulier, d e c h a r b o n , c'est-à-dire d'un produit m a n u f a c t u r é .
F i g u r e 1. Exemples de scories de réduction dans la chaîne opératoire directe.
a) Scorie coulée.
b ) Fond de four du Val Gabbia VIe siècle,
© photos P Fluzin.
Bracelet (x 0,8). Aluminium ciselé, vermeil, camée en pierre de lave, ca. 1865. Collection et cliché J. Plateau. Inv. 11 1923.
Boîte à pilules (x 1,5). Aluminium repoussé et ciselé, vermeil, émail, ca. 1 8 6 2 .
Attribuée à Bédier et Picot.
Collection et cliché J. Plateau. Inv. 11869.
Service à thé (x 0,3). Bronze d'aluminium, ca. 1865. Poinçon de Paul Morin. Collection et cliché J. Plateau. Inv. 12207.
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