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Programmes expérimentaux en taphonomie

Évolution des niveaux archéologiques en contexte périglaciaire

Apport de l’expérience Gavarnie
Arnaud Lenoble, Pascal Bertran, Stéphane Boulogne, Bertrand Masson et Luc Vallin
p. 16-20

Résumés

Outre la caractérisation du fonctionnement naturel et de la sédimentation en entrées de grottes et en abris sous roche, le programme Gavarnie a permis la mise en œuvre une série d’expériences dédiées à la documentation des modifications que subit un ensemble de vestiges archéologiques abandonnés dans un environnement périglaciaire. Les expériences courts sur 3 à 5 ans. Elles documentent (1) la dispersion latérale et verticale d’un série d’objets abandonnée sur un talus gravitaire d’entrée de grotte, (2) le déplacement, la réorientation et le tri dimensionnel des vestiges placés au dos de coulées de solifluxion et (3) la modification d’une concentration d’objets à la suite de la fonte du manteau neigeux. Les mesures de déplacements sont mises en regard de l’enregistrement climatique du site pour déterminer l’influence respective des cycles de gel et dégel, d’une part, et des orages estivaux, d’autre part. Les résultats mettent en évidence l’influence du mode initiale de disposition des pièces – en amas ou dispersés - sur l’importance des déplacements par solifluxion. Les étapes de déformations de structures archéologiques telles que des amas de taille sont documentés. Les mesures de réorientation des pièces servent de base à une simulation informatique pour montrer le faible temps nécessaire à l’acquisition d’une orientation préférentielle des objets déplacés au dos d’une coulée de solifluxion, de l’ordre d’une vingtaine d’années. Enfin, la comparaison entre les observations réalisées à l’étage nival, d’une part, et les observations faites à l’étage alpin, d’autre part, mettent en évidence la spécificité des dégradation dans chaque milieu. L’ensemble de ces résultats apporte des éléments de comparaison indispensables à la détermination du degré de dégradation de nombreux sites paléolithiques européens.

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Texte intégral

1Le peu de travaux consacrés aux modifications naturelles des sites préhistoriques en milieu périglaciaire contraste avec les très nombreux sites paléolithiques concernés par ce sujet. Seules trois expériences en milieu actif peuvent ainsi être citées : une expérience conduite en milieu arctique et dédiée aux déplacements de vestiges provoqués par des aiguilles de glace (Bowers, Bonnichsen & Hoch 1983), une autre réalisée en milieu de toundra humide (Hilton 2003) et, enfin, une expérience menée en milieu périglaciaire d’altitude, décrivant et quantifiant la redistribution des vestiges archéologiques par solifluxion (Texier et al. 1998).

2Une raison de ce faible nombre d’expériences tient à la nature des processus mis en jeu dans les environnements périglaciaires. En effet, les phénomènes liés à la succession d’alternances de gel et de dégel sont des processus lents, dont l’efficacité dépend de la répétition sur un temps long d’événements individuellement peu efficaces. La solifluxion, la cryoreptation ou la genèse de sols figurés en sont des exemples. En conséquence, l’observation de l’expression de ces processus nécessite plusieurs décennies voire plusieurs siècles, ce qui est sans rapport avec la durée accessible à l’expérimentation.

3Les expériences en milieu actif sont cependant indispensables. Elles permettent de caractériser les fonctionnements propres aux différentes configurations naturelles, en décrivant les processus naturels à l’œuvre et leurs interactions. Surtout, elles autorisent une quantification des modifications. Ces expériences demandent néanmoins à être complétées par la réalisation de simulations informatiques. En programmant le report des mesures expérimentales, les simulations offrent alors une image de l’action de ce processus sur des durées comparables à celles qui ont pu affecter les sites préhistoriques (Bowers, Bonnichsen & Hoch 1983 ; Lenoble, Bertran & Lacrampe-Cuyaubère 2008).

4L’application de ces modèles aux sites archéologiques fait cependant apparaître les limites de ces travaux, dont les principales sont : a) l’absence d’une prise en compte, dans les modèles de dégradation, des critères utilisés au cours des études de sites tels que la fabrique des vestiges ou le tri des objets selon leur taille et b) le faible nombre de configurations documentées, qu’il s’agisse des conditions locales de site (abri, entrée de grotte, versant) ou des configurations archéologiques reproduites par les expériences (objets disposés isolément ou groupés, etc.).

5Cet état des lieux justifiait la réalisation de nouvelles expériences. Nous présentons ici les principaux résultats acquis dans le cadre du programme Gavarnie, portant sur l’évolution des ensembles archéologiques par redistribution naturelle des objets. Le travail réalisé par L. Vallin et B. Masson sur la genèse de sols figurés est présenté p. 21-26. L’exposé des données se limite aux observations et aux mesures faites sur des répliques de silex taillés. Les données sur les déplacements des ossements ne sont pas présentées ici, car leur exploitation nécessite également la prise en compte des altérations subies par les objets au cours de l’expérience (fracturation, dessiccation).

Configurations documentées et protocoles expérimentaux

6Sur le site retenu à l’étage nival, les cellules mises en place documentent les modifications survenues sur le talus d’entrée de la grotte du Névé, ainsi que les transformations provoquées par solifluxion ou fonte du manteau neigeux sur les versants proches. L’équipement d’un site à l’étage alpin, dans le vallon d’Estaubé, offre une base de comparaison pour cerner les caractéristiques des modifications liées à chacun de ces deux environnements.

7Nous rappelons ici les principaux éléments des protocoles expérimentaux présentés ailleurs (Lenoble et al. 2009). Les cellules expérimentales sont formées de répliques de silex taillés. Selon la morphologie et la disposition de ces dernières, trois types de cellules sont distinguées :

  1. les « lignes » : une centaine de lames de silex placées en lignes elles-mêmes disposées transversalement à la pente. Ces cellules permettent la mesure du déplacement de pièces isolées et celle des modifications de l’orientation et de l’inclinaison des objets allongés ;

  2. les « amas reconstitués » : une série de pièces issues du débitage d’un même bloc est placée sur le site en suivant le modèle d’un amas de taille. Au préalable, les pièces ont été peintes de différentes couleurs selon leur dimension. La position de chacune d'entre elles est relevée en début et en fin d’expérience. Ces cellules visent à décrire l’évolution des structures archéologiques tout en documentant le tri des pièces selon leur taille. Elles permettent également l’acquisition des mesures du déplacement de pièces groupées ;

  3. les « amas taillés sur site » sont formées de la taille sur place d’un bloc de silex. Chaque année, la position des plus grosses pièces couvrant l’amas est relevée. Ces cellules permettent de suivre l’évolution de la déformation de la structure et d’acquérir des mesures du déplacement de pièces groupées. Leur mise en place et leur enregistrement, plus simples, rendent possible la multiplication des expériences.

Résultats

8Sur le talus d’entrée de la grotte, l’enregistrement de la position des répliques de silex taillés a montré, contre toute attente, que les débris étaient mobiles. Les déplacements latéraux ne sont pas négligeables puisqu’ils varient entre 1,3 et 1,7 cm par an en moyenne. On explique ces déplacements par une reptation du talus due la chute de débris rocheux ou des corps de glace détachés du plafond mais, aussi, par la pression qu’exerce la congère sur l’éboulis. Le glissement de cette dernière, favorisé par une température avoisinant 0 °C à sa base, joue probablement un rôle très important.

9Le second mécanisme de transformation des nappes de vestiges observé est un effet de tamis où les plus petits vestiges pénètrent les interstices de l’éboulis. Au bout de quatre ans, la nappe de vestiges, disposée initialement à même le sol, est dispersée sur une dizaine de centimètres et présente un granoclassement vertical inverse. La pénétration des vestiges de petite taille est limitée, au-delà de 10 cm, par la présence d’une fraction limoneuse qui comble les vides. Il ne fait pas de doute que la dispersion aurait été plus importante sans ce colmatage de l’éboulis.

10Les déplacements de vestiges par solifluxion ont été enregistrés sur les versants proches de la cavité. La distribution de ces déplacements suit une loi log-normale, avec une proportion de grands déplacements (> 10 cm) variable selon les cellules et les années (fig. 1). Si l’on exclut ces derniers, les moyennes sont comprises entre 2,2 et 3,5 cm par an.

Fig. 1

Fig. 1

Comparaison de la distribution des déplacements pour les différentes années de mesures, cellule 1 « lignes »

11La variabilité annuelle des déplacements est significative. Ils sont plus importants pendant l’année 2004-2005, suivie par l’année 2005-2006. Cela indique une réponse commune des cellules aux sollicitations climatiques, la variabilité liée aux différences d’expression des processus sédimentaires induite par la microtopographie ou au mode de disposition des vestiges (en amas ou en ligne) étant subordonnée.

12Pourtant, le déplacement annuel moyen n’est pas corrélé aux nombres de cycles gel/dégel. Pour expliquer cela, il faut prendre en compte le rôle des orages estivaux.

13L’impact du ruissellement estival a été particulièrement marqué au cours de l’année 2005, comme en témoigne la proportion plus importante de grands déplacements enregistrée. Sur le terrain, l’apparition de rigoles et de petits ravins a été observée. Les deux séries de mesures réalisées au début et à la fin de l’été 2005 permettent de préciser la contribution de ce ruissellement au déplacement des vestiges. Entre la mi-septembre 2004 et le début du mois de juillet 2005 ils ont été relativement faibles, de 1,2 à 1,7 cm, malgré un nombre de cycles de gel/dégel élevé (31), tandis que la période couvrant l’été suivant est marquée par des mouvements importants (2,7 à 8,7 cm), alors que seuls deux cycles de gel/dégel sont enregistrés. La contribution du ruissellement s’exprime également dans l’orientation du déplacement des pièces, qui est beaucoup plus variable au cours de l’été que lors de la période précédente. Les déplacements estivaux peuvent donc être essentiellement imputés à l’action du ruissellement. D’une manière générale, le déplacement des objets à la surface du sol additionne tous les effets de la solifluxion (pipekrakes, cryoreptation du sol riche en matrice sous le pavage superficiel) à ceux de la reptation pluviale. L’occurrence de ce dernier processus est conditionnée par le temps de récurrence des orages, difficile à apprécier. Le rôle de ces orages dans le déplacement des débris exprime une situation pyrénéenne sous l’influence des dépressions d’ouest et, à ce titre, caractérise un environnement périglaciaire à précipitations abondantes.

14Le suivi sur plusieurs années de structures archéologiques déformées fait bien apparaître l’influence du mode de disposition des objets, comme l’illustre la cellule 3 (fig. 2). L’évolution globale est celle prédite pour la mobilisation de vestiges par solifluxion, à savoir une translation dans la pente sur le versant et une diffusion des objets sous la forme d’un éventail s’ouvrant à l’aval. Les expériences réalisées montrent cependant que l’évolution est plus complexe. En effet, les interactions entre pièces rendent les objets disposés à l’amont de la concentration moins mobiles que ceux placés à l’aval. Il en résulte une concentration résiduelle marquée, susceptible de persister plus longtemps que ne le suggèrent les simulations informatiques réalisées jusqu’ici.

15terprétatifs pour chacun de ces deux environnements.

Fig. 2

Fig. 2

Évolution de l’amas sud de la cellule 3 au cours de l’expérience. À noter l’orientation préférentielle des vestiges qui se manifeste en quelques années d’expérience

16Les modifications accompagnant la fonte du manteau neigeux ont été documentées au début de l’été 2005 par la taille d’un bloc de silex sur une partie encore enneigée des versants proches de la grotte du Névé. Les vestiges ont fait l’objet d’un relevé photographique, à la mise en place puis au cours de la mission d’automne suivante, alors que la congère avait disparu (fig. 3).

Fig. 3

Fig. 3

Déformation d’un amas de taille à la suite de la fonte du manteau neigeux. L’amas est taillé au début de l’été, alors que la neige persiste (a). Après fonte de la neige, les vestiges sont réorganisés en petits regroupements (b)

17La déformation se caractérise par la formation de plusieurs regroupements associant une dizaine d’objets environ, ainsi que par une dispersion de la petite fraction dans la pente à mettre en relation avec les orages estivaux. La formation des regroupements, en revanche, s’explique par les modalités de fonte du manteau neigeux. Les débris minéraux, cailloux ou silex taillés, à forte transmitivité et à plus grande absorbance que la neige, génèrent des points de fonte préférentielle. Ces derniers se manifestent par des petits puits qui piègent les débris et, ainsi, les soustraient aux dynamiques de versant. Il est possible que la coalescence de ces lieux de fonte préférentielle, au cours de la dégradation du manteau, participe au regroupement des pièces. Au final, les concentrations secondaires se superposent aux dépressions de la microtopographie, ce qui témoigne de leur glissement sur les faces inclinées des blocs qui couvrent le sol à l’emplacement de l’amas et qu’oblitérait le manteau neigeux lors de la taille du bloc.

18Le tri granulométrique des objets est l’un des critères utilisés pour caractériser le degré de dégradation d’un ensemble archéologique. Le tri généré par solifluxion a été documenté par le biais de la cellule 1 « amas recomposé » (fig. 4). Les vestiges de chaque catégorie dimensionnelle ont été dénombrés d’après une grille à maille de 10 cm de côté, à la mise en place, puis à la fouille de la cellule. La mobilité de chacune des classes de taille peut ainsi être établie (fig. 4b).

19On retrouve, dans cette expérience, l’évolution générale d’un amas déformé par solifluxion pour un intervalle bref de temps, soit une translation de la structure dans la pente avec une diffusion plus prononcée vers l’aval. S’y ajoute une traînée formée des vestiges de plus petite taille. Cette traînée se superpose à la rigole qui prolonge le front de la coulée de solifluxion sur laquelle a été placée la cellule ; elle témoigne de la contribution du ruissellement à la déformation générale.

20Un examen de la cartographie des différentes fractions dimensionnelles ne fait pas apparaître de tri dimensionnel, et ce aussi bien pour la concentration résiduelle de l’amas que pour l’éventail formé par la redistribution des vestiges par solifluxion (fig. 4b). Cette expérience montre ainsi que le tri des vestiges selon leur taille ne caractérisera pas les premières étapes de modification des structures archéologiques.

Fig. 4

Fig. 4

a) Courbe d’égale concentration des objets de petite taille (< 2 cm) et position des objets de grande taille (> 2 cm) de la cellule 1 « amas recomposé » en début et en fin d’expérience. Les déplacements des objets de grande taille sont également montrés. b) Distribution de chaque fraction dimensionnelle à la fin de l’expérience

21Les mesures réalisées ont aussi permis de documenter la vitesse d’acquisition d’une orientation préférentielle des pièces. L’exemple de l’amas 3 montre que sur forte pente (23°), cette acquisition est très rapide (fig. 2). Trois ans suffisent pour obtenir une orientation préférentielle prononcée. Il n’en est pas de même sur faible pente (5 à 10°), où la réorientation des pièces conformément à la pente n’est parfois même pas évidente. On remarque que les années où l’attitude des vestiges se rapproche d’une fabrique planaire sont également celles où l’influence des orages estivaux est la plus importante. Il apparaît ainsi que le ruissellement et la solifluxion ont des influences opposées sur l’orientation des pièces, les déplacements par solifluxion conduisant à une orientation assez marquée tandis que les orages estivaux désorganisent les cellules.

22Des simulations informatiques ont été réalisées pour prédire l’évolution de la fabrique sur une plus longue durée. Les mesures utilisées dans la simulation portée sur la figure 5 sont celles de la cellule 1 « lignes » pour l’intervalle 2003-2008. Cet exemple montre que, dans les conditions du site expérimental, l’acquisition d’une orientation préférentielle nécessite au plus une vingtaine d’années. L’observation d’une orientation préférentielle sur un site enfoui dans des dépôts de solifluxion n’est donc pas synonyme de dégradation prononcée, dans la mesure où la modification des structures archéologiques, sur un tel intervalle de temps, reste modérée. Ce résultat doit cependant être pondéré. En effet, les simulations conduites à partir des mesures acquises sur la cellule 2 ne montrent pas d’acquisition d’orientation préférentielle. Cela exprime probablement l’influence de conditions locales (topographie ou alimentation en eau) qui favorisent l’expression des orages estivaux plutôt que de la solifluxion dans la réorientation des pièces. Il serait ici souhaitable de disposer d’une durée d’expérience plus longue de façon à dégager un schéma cohérent pour l’ensemble du site.

Fig. 5

Fig. 5

a) Simulation de l’acquisition d’une orientation préférentielle d’une série de vestiges déplacés par solifluxion par report des modifications d’orientation des vestiges de la cellule 1 « ligne » mesurés sur la totalité de l’expérience (2003-2008).

b) Détail des premiers cycles montrant la durée d’acquisition de l’orientation préférentielle.

Le taux d’orientation utilisé est le taux d’orientation préférentielle de Curray. Un cycle représente l’évolution de l’orientation des pièces sur une durée d’un an. À chaque cycle, les écarts de position sont calculés et la nouvelle orientation des pièces est établie. Pour rendre compte d’un pivotement d’autant plus grand que les vestiges sont disposés transversalement à la pente, les objets sont répartis en trois catégories selon leur disposition initiale (conforme, oblique ou transverse à la pente) et les paramètres statistiques sont établis pour chaque catégorie d’objets. Ces écarts de position présentent des paramètres statistiques identiques à ceux des mesures réalisées au cours de l’expérience

23Les expériences réalisées dans l’abri du vallon d’Estaubé offrent un point de comparaison des processus à l’œuvre entre l’étage nival et l’étage alpin. Dans cet abri, elles ont montré le rôle particulier joué par la végétation herbacée, qui masque rapidement les objets. Son développement est accompagné d’un enfoncement dissymétrique des objets dans le sol – surtout les objets en silex – (fig. 6), marqué en particulier à l’extrémité aval des pièces et associé à la formation d’un petit bourrelet de terre. En l’absence d’observations tout au long de l’année, ce phénomène reste mal expliqué. Il est probable qu’il se soit produit à la fonte des neiges, lorsque le sol était détrempé par les écoulements diffus. Le poids de la couverture neigeuse a également pu jouer un rôle important.

Fig. 6

Fig. 6

Évolution de la disposition dans le plan vertical de vestiges placés dans l’abri du vallon d’Estaubé au cours des deux premières années d’expérience

24Les objets se déplacent toutefois, en moyenne de 1,5 à 4,5 cm par an. Ces mouvements sont attribués à la solifluxion sous pelouse. La faible variabilité s’explique par l’ancrage des objets par la végétation. D’une façon générale et malgré la courte durée sur laquelle reposent les observations, il apparaît que la végétation joue un rôle sensible, en limitant à la fois les mouvements erratiques et la variabilité des directions de déplacement. Les données acquises sur ce site montrent que les modalités de dégradation d’un niveau archéologique diffèrent de celles observées à l’étage nival. Les modifications qui accompagnent l’enfouissement des vestiges conduisent très certainement à une meilleure préservation des structures archéologiques en dépit de leur déplacement sur le versant.

25Les expériences menées dans le cadre du projet Gavarnie documentent de nouvelles configurations : modifications subies par les nappes de vestiges enfouis dans des éboulis à l’entrée de grottes et réorganisations des structures abandonnées sur la neige. Elles fournissent aussi de nouvelles mesures concernant la solifluxion pour un environnement périglaciaire à précipitations abondantes où le ruissellement joue un rôle significatif à côté de la solifluxion.

26Elles permettent de prédire la réponse des différents critères utilisés au cours des études taphonomiques : apparition probablement assez rapide d’une orientation préférentielle et acquisition plus lente d’un tri dimensionnel. Ces résultats aideront à affiner la détermination du degré de modifications des structures lors des études de sites préhistoriques. Le suivi de l’évolution des structures archéologiques permet de décrire les premières étapes de déformations et montre l’influence des interactions entre vestiges groupés sur leurs déplacements. Ce résultat nécessite une révision des modèles informatiques réalisés jusqu’ici, de façon à offrir des référentiels interprétatifs plus proches des situations archéologiques.

27Enfin, la comparaison entre les expériences menées aux étages nival et alpin met en exergue les spécificités des modifications observées dans ces deux milieux. À ce titre, elle précise le domaine d’application des expériences tout en témoignant de l’intérêt qu’il y a à établir des référentiels in

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Table des illustrations

Titre Fig. 1
Légende Comparaison de la distribution des déplacements pour les différentes années de mesures, cellule 1 « lignes »
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/872/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 68k
Titre Fig. 2
Légende Évolution de l’amas sud de la cellule 3 au cours de l’expérience. À noter l’orientation préférentielle des vestiges qui se manifeste en quelques années d’expérience
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/872/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 216k
Titre Fig. 3
Légende Déformation d’un amas de taille à la suite de la fonte du manteau neigeux. L’amas est taillé au début de l’été, alors que la neige persiste (a). Après fonte de la neige, les vestiges sont réorganisés en petits regroupements (b)
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/872/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 112k
Titre Fig. 4
Légende a) Courbe d’égale concentration des objets de petite taille (< 2 cm) et position des objets de grande taille (> 2 cm) de la cellule 1 « amas recomposé » en début et en fin d’expérience. Les déplacements des objets de grande taille sont également montrés. b) Distribution de chaque fraction dimensionnelle à la fin de l’expérience
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/872/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 212k
Titre Fig. 5
Légende a) Simulation de l’acquisition d’une orientation préférentielle d’une série de vestiges déplacés par solifluxion par report des modifications d’orientation des vestiges de la cellule 1 « ligne » mesurés sur la totalité de l’expérience (2003-2008).
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/872/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 104k
Titre Fig. 6
Légende Évolution de la disposition dans le plan vertical de vestiges placés dans l’abri du vallon d’Estaubé au cours des deux premières années d’expérience
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/872/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 72k
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Pour citer cet article

Référence papier

Arnaud Lenoble, Pascal Bertran, Stéphane Boulogne, Bertrand Masson et Luc Vallin, « Évolution des niveaux archéologiques en contexte périglaciaire », Les nouvelles de l'archéologie, 118 | 2009, 16-20.

Référence électronique

Arnaud Lenoble, Pascal Bertran, Stéphane Boulogne, Bertrand Masson et Luc Vallin, « Évolution des niveaux archéologiques en contexte périglaciaire », Les nouvelles de l'archéologie [En ligne], 118 | 2009, mis en ligne le 30 décembre 2012, consulté le 23 mars 2017. URL : http://nda.revues.org/872 ; DOI : 10.4000/nda.872

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Auteurs

Arnaud Lenoble

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a.lenoble@ipgq.u-bordeaux1.fr

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