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Programmes expérimentaux en taphonomie

Impacts des processus périglaciaires sur la préservation des ossements

Jean-Baptiste Mallye, Sandrine Costamagno, Véronique Laroulandie et Cédric Beauval
p. 26-31

Résumés

Cet article documente les processus de dégradation de restes fauniques soumis à des conditions périglaciaires en milieu naturel pendant quatre ans. Pour cette étude, différents types d’ossement ont été utilisés ; des os frais, secs, brûlés ainsi que des ossements fossiles. Le suivi longitudinal de ces restes nous a permis d’observer l’apparition et l’évolution des différentes altérations produites par l’action des cycles gel/dégel. En outre, la perte du matériel, engendrée par l’action des charognards ainsi que par la fragmentation des restes, est observée. Enfin, ces résultats nous permettent de discuter des implications générées par l’action de ces différents agents sur les études archéozoologiques conduites dans les gisements paléolithiques formés sous des conditions périglaciaires.

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Texte intégral

1De nombreux agents taphonomiques peuvent modifier les surfaces osseuses ou conduire à la destruction des ossements. Parmi eux, les facteurs climatiques affectent parfois de manière radicale les vestiges exposés à l’air libre ou enfouis à de faible profondeur. A. K. Behrensmeyer (1978) a défini, sur la base d’observations réalisées au Kenya en climat tropical semi-aride, six stades d’altération (weathering) de l’os, des ossements non altérés, potentiellement gras (stade 0), à des os entièrement désagrégés (stade 5). Ces altérations se caractérisent par une exfoliation des surfaces osseuses, le développement de fissures longitudinales et, à un stade avancé, le détachement de petits fragments osseux en forme de bâtonnets. Selon A. K. Behrensemeyer, elles résulteraient en majorité des variations de température et d’humidité du milieu. Depuis ces travaux, d’autres contextes environnementaux ont été étudiés : environnements désertiques (Griggo 2004 ; Andrews & Whybrow 2005), forêts tempérées (Andrews & Cook 1985 ; Fosse et al. 2004), milieux ouverts en zone tempérée (Andrews 1995 ; Andrews & Armour-Chelu 1998), contextes périglaciaires (Texier et al. 1998 ; Guadelli 2008). Ces observations montrent que la vitesse de détérioration est très variable d’un contexte à l’autre. Par exemple, les altérations d’os de mouton exposés plus de vingt-deux ans dans une prairie tempérée ne dépassent pas le stade 2 (Andrews & Armour-Chelu 1998) alors qu’en contexte semi-aride, dès la sixième année d’exposition, tous ont dépassé le stade 3 (Behrensmeyer 1978). Pour plusieurs auteurs, les radiations solaires et les variations d’humidité joueraient un rôle déterminant dans la formation des altérations climatiques décrites initialement par A. K. Behrensmeyer (Fosse et al. 2004 ; Andrews & Whybrow 2005). Ces nouvelles observations ont également mis en évidence d’autres types de modifications en relation directe avec l’action des agents climato-édaphiques. La pluie, selon l’acidité du sol, peut engendrer une corrosion des extrémités articulaires et autres ossements riches en tissu spongieux, aboutissant à leur destruction préférentielle (Andrews & Armour-Chelu 1998). La gélifraction, quant à elle, entraîne un éclatement des dents et une fragmentation « en assiette », qui se développe au niveau des diaphyses (Texier et al. 1998). Ces observations en milieu naturel ont été complétées par des études expérimentales menées en chambre froide (Guadelli & Ozouf 1994 ; Guadelli 2008). Les os courts et les dents provenant d’animaux immatures apparaissent beaucoup plus réactifs aux alternances gel/dégel que les os et dents d’individus adultes. Par ailleurs, sur des fragments de diaphyses, plusieurs milliers de cycles gel/dégel aboutissent à une fragmentation complète de la pièce sous la forme de petits fragments en « assiettes » deux fois plus longs que larges et dix fois moins épais que longs (Guadelli 2008). Parallèlement à cette documentation relative aux altérations d’origine climatique en divers contextes, d’autres études se sont attachées à comparer l’impact des agents climatiques sur des os de micromammifères et d’oiseaux avec les ossements de grands mammifères. Que ce soit en climat tropical semi-aride (Behrensmeyer, Stayton & Chapman 2003) ou en climat continental froid (Cruz 2008), l’altération des os d’oiseaux est plus rapide que celle des os de grands mammifères et, une fois le stade 2 atteint, ils disparaissent.

2À l’exception des travaux de J.-L. Guadelli (& Ozouf 1994 ; 2008), peu d’études documentent la dégradation des vestiges osseux en climat périglaciaire. Or, sous nos latitudes, de nombreux sites paléolithiques ont été soumis à de telles conditions. Face à ce paradoxe et dans la perspective de mieux caractériser les atteintes osseuses liées à la gélifraction, nous avons développé un programme expérimental en contexte naturel. Il s’inscrit dans le projet Gavarnie (voir Bertran et al. p. 11-16) et a pour objectifs, outre l’étude de la déformation des nappes de vestiges, la caractérisation de la dégradation des os de mammifères, des restes avifauniques et des os brûlés en contexte périglaciaire.

Matériel et protocole

3Afin de documenter l’état des ossements avant dépôt, chaque vestige a été photographié et décrit selon plusieurs variables quantitatives (dimensions) et qualitatives (taxon, anatomie, latéralisation, âge, état de fragmentation, état de surface, traces de dents, de boucherie, de racines). Au total, 244 ossements se rapportant à différents taxons (tabl. 1), classes d’âge (adultes, jeunes, fœtus) et parties anatomiques ont été déposés. Des os frais, brûlés, secs et fossiles ont été utilisés. Trois emplacements, correspondant à autant de dynamiques sédimentaires, ont été sélectionnés sur le versant sud du Taillon. Le premier correspond à une coulée de solifluxion sur une faible pente. Le deuxième est localisé au-dessus d’une petite grotte dans une zone de pente plus forte (fig. 1). Le troisième correspond à l’éboulis présent à l’entrée de cette cavité.

Tabl. 1

Tabl. 1

Inventaire du matériel osseux déposé dans chaque cellule expérimentale selon l’état de fraîcheur et le taxon considéré

Fig. 1

Fig. 1

Versant sud du Taillon (Pyrénées). Localisation et environnement des cellules expérimentales contenant des restes osseux

4Lors des missions de terrain, les vestiges ont été photographiés et leur position spatiale enregistrée à l’aide d’un théodolite. Cette prise d’information annuelle autorise le suivi des déplacements (voir Lenoble et al. p. 16-20) et documente l’état des pièces. Les observations de terrain complétées par un travail en laboratoire sur les supports photographiques ont permis de décrire les différentes modifications enregistrées par le matériel faunique (fig. 2). Au cours de la mission 2007, soit après quatre années de fonctionnement, la cellule de la pente a été fouillée sur une profondeur de 5 cm environ et le sédiment tamisé à sec. La fouille a continué l’année suivante pour les deux autres cellules, mais les conditions de terrain et la logistique propre à ce type de mission nous ont contraints à adapter le protocole de prélèvement. Ainsi, les ossements enfouis dans la grotte ont été récoltés sans tamisage. De plus, pour la cellule de la coulée, un névé en contrebas de la zone initiale de dépôt a empêché la récupération des pièces dispersées à ce niveau par le ruissellement. Ces dernières avaient fait l’objet d’un enregistrement exhaustif en 2007.

Fig. 2

Fig. 2

Modifications de surface observées sur le matériel osseux :
FS = fissure longitudinale superficielle 
FP = fissure longitudinale se développant de la surface vers l’intérieur de l’os ; cette forme est en continuité avec l’altération FS 
Q = recoupement de fissures longitudinales par un réseau de fissures transversales se développant depuis la surface de l’os vers l’intérieur 
X = exfolié, décollement de fines lamelles osseuses 
D = délité, des fissures se développent dans l’épaisseur de l’os selon un plan transversal aux fissures longitudinales et transversales. En se multipliant elles conduisent à la formation de « piles d’assiettes » selon J.-L. Guadelli (2008)
K = érosion de l’os cortical faisant apparaître la spongiosa

Premiers résultats

Perte de matériel

5Pour la période concernée (entre 2003 et 2007), de nombreux ossements ont disparu. Le taux de perte varie selon la nappe, l’état de fraîcheur des os et le temps d’exposition (fig. 3). Il intéresse environ la moitié des os de la coulée et un cinquième des os de la pente. À l’exception des os fossiles de cette dernière cellule, toutes les catégories enregistrent une chute des effectifs. La perte annuelle la plus importante concerne les os frais durant la première année. Pour le matériel brûlé, le taux de disparition, constant durant les 3e et 2e années, diminue ensuite. Concernant les os secs, il apparaît que les taux sont relativement importants selon le taxon concerné. Alors que les ossements d’Ongulés diminuent de manière constante au cours des trois premières années avec une légère inflexion durant la dernière année pour atteindre 47 % de perte, les restes aviaires connaissent une évolution différente. En effet, la perte enregistrée sur cette catégorie de vestiges est nettement supérieure aux autres types d’ossements (près de 70 %) et la moitié des effectifs initiaux disparaît dès la 2e année. Après quatre ans, une chute des effectifs de 40 % à plus de 60 % concerne les os frais et secs, seulement un septième des os fossiles ont disparu, les os brûlés occupant une place intermédiaire (fig. 3).

Fig. 3

Fig. 3

Perte de matériel osseux selon les catégories de fraîcheur, par années d’exposition (en haut) et par nappes de vestiges (en bas). Les os frais proviennent de boeufs tués quelques jours avant le dépôt ; les os secs ont été récupérés dans divers contextes et ont quelques années à quelques dizaines d’années d’ancienneté ; les os fossiles proviennent des déblais de la fouille d’un gisement en grotte daté d’environ 14 000 ans ; les os brûlés sont issus d’une expérience sur les combustibles osseux

Comparaison des états de surface entre 2003 et 2007

6Les différentes altérations précédemment décrites ont été enregistrées d’après le relevé photographique effectué lors de chaque mission au niveau des ossements déposés dans la coulée et la pente. L’évolution de chaque caractère a été codée selon trois états :

  1. inchangé depuis le dépôt des restes correspondant à la persistance (présence ou l’absence) du caractère lors du dépôt des restes ;

  2. apparition du caractère en 2007 ;

  3. accentuation du caractère durant l’expérimentation.

7L’ensemble de ces états est illustré dans la figure 4. Dans un premier temps, il faut noter que les os frais n’ont subi aucune altération au cours de ces quatre années d’expérimentation et que seule la graisse a complètement disparu (voir infra). Concernant les os brûlés, à l’exception d’une légère exfoliation remarquée sur certains restes, les dommages les plus importants concernent la fragmentation post-abandon qui touche plus d’un tiers du matériel retrouvé en 2007.

8Les atteintes les plus remarquables sont enregistrées sur les os secs et les os fossiles. Elles se matérialisent tout d’abord par l’apparition d’un réseau de fissures longitudinales superficielles qui touche 30 % des os secs et apparaît surtout lors de la dernière année d’observation. Seul un reste en était déjà affecté avant 2007. Près de la moitié des os fossiles (15 sur 34) présentent de telles fissures et quatre d’entre eux montrent un réseau de fissures plus important que celui noté en 2003. Le réseau de fissures longitudinales profondes affecte quant à lui, une part moins importante d’os secs (7 sur 36) bien que, depuis 2003, ce caractère se soit accentué sur davantage de restes (6 sur 36). Il concerne en revanche près de la moitié des os fossiles (16 sur 34), dont 8 ont connu une accentuation de ce caractère depuis leur mise en place en 2003. Le recoupement de fissures longitudinales par un réseau de fissures transversales se développant depuis la surface de l’os vers l’intérieur n’a été observé que sur deux os fossiles parmi les 34 récoltés en 2007. Le décollement de fines lamelles osseuses ou exfoliation s’est surtout manifesté sur les os secs (un tiers) et, dans une moindre mesure, sur les os fossiles dont un cinquième présente de tels stigmates. Ce caractère s’est accentué sur quatre os secs et un os fossile. Le délitement des os et la formation de « piles d’assiettes » (Guadelli 2008) n’a été observé que sur un tiers des os étudiés ; il affecte les fragments de diaphyses d’os longs fossiles. Le développement de ce réseau de fissures dans l’épaisseur de l’os ne peut s’exprimer que lorsque les ossements sont fragmentés ce qui explique son absence sur les os secs, tous entiers. L’accentuation de ce phénomène reste discrète au regard du nombre de restes récoltés en 2007 (3 sur 34). Près d’un quart des os secs présentent une altération de la surface corticale faisant apparaître la spongiosa alors que seulement 5 % des os fossiles montrent de telles altérations. Ce caractère ne semble pas s’être accentué durant la période expérimentale.

9La fragmentation est le dommage le plus fréquemment observé sur l’ensemble osseux déposé en 2003. À l’exception des os frais, toutes les catégories de vestiges sont affectées selon différentes proportions. Les os fossiles sont les plus endommagés avec un taux de fragmentation de 0,4, viennent ensuite les os brûlés (voir supra), puis les os secs dont un quart est affecté. Durant la période d’observation, il semble que les conditions environnementales (météorologiques et biologiques) aient participé activement à la sur-fragmentation. Il nous est toutefois impossible de quantifier la part des processus climatiques par rapport à celle provoquée par le piétinement des animaux (ou occasionnellement des randonneurs).

10Au bout de cinq ans, les pièces mises en place dans la grotte ne montrent pas de modifications perceptibles de leur surface, que leur état initial soit frais, sec ou fossile. Notons que certains os frais sont encore légèrement gras ou maintenus en connexion par des ligaments. La protection contre les agressions climatiques qu’offre à la fois la cavité et les coulées de débris ayant rapidement recouvert la nappe de vestiges explique vraisemblablement l’altération différentielle observée relativement aux os exposés en plein air.

Fig. 4

Fig. 4

Exemples de modifications des ossements après cinq années d’exposition en plein air. À gauche : développement de fissures longitudinales et d’exfoliation sur une hémi mandibule sèche de Chevreuil. À droite : délitement, exfoliation et fragmentation se développant sur un fragment fossile de radius gauche de Bouquetin.

Discussion

Perte de matériel

11La perte de matériel enregistrée au cours de l’expérimentation peut s’expliquer, selon la nature des objets déposés, par l’action combinée ou non de plusieurs agents.

12Les restes aviaires montrent le plus fort pourcentage de disparition à la fin de l’expérimentation. La perte la plus importante est enregistrée sur la cellule disposée sur la coulée de solifluxion à faible pente où deux agents sont à l’origine des plus grandes perturbations : le ruissellement qui a déplacé une grande partie du matériel loin en aval du dépôt initial, et les charognards qui ont emporté plusieurs os frais ainsi que des os secs. En revanche, la cellule disposée sur la pente à l’extérieur de la grotte ne comportait pas d’os frais, ce qui a limité de fait l’action d’éventuels charognards, et les os ont été peu affectés par des phénomènes géologiques. Ainsi, le pourcentage élevé de disparition des restes d’oiseaux dans la cellule 1 peut être expliqué par l’action combinée des charognards et du ruissellement.

13Concernant les os frais, les principaux agents de perturbation des nappes de vestiges sont les charognards (gypaète barbu ou petits carnivores). Les nappes de vestiges déposées lors d’activité de boucherie peuvent être rapidement remobilisées et continuent d’être perturbées pendant plusieurs années par les charognards. Les premiers os frais à disparaître ont été un fémur complet et deux extrémités articulaires de tibia de Bovidé ainsi que deux blocs tarsiens riches en graisse. Cette information permet de supposer que des ossements de grands Ongulés déposés dans des conditions environnementales identiques restent potentiellement attractifs pour les charognards plusieurs années après leur dépôt. Il n’en va sans doute pas de même pour des espèces plus petites. De fait, leur disparition vient confirmer les précédentes observations sur l’influence des carnivores sur les amas de boucherie (par exemple Marean & Spencer 1991 ; Marean et al. 1992 ; Marean & Bertino 1994).

14Les os fossiles sont les vestiges qui présentent les taux de disparition les plus faibles. Cela s’explique par l’absence d’éléments nutritifs, diminuant l’action d’éventuels charognards. La disparition des os brûlés est liée à leur grande fragilité face aux conditions extérieures, qu’elles soient biologiques (piétinement) ou météorologiques. Les fragments ainsi constitués peuvent être dispersés par le ruissellement avant de percoler entre les pierres. La reconnaissance des restes brûlés, initialement déposés, dépend ainsi du degré de dispersion des fragments. La disparition des os secs d’Ongulés résulte vraisemblablement de l’action combinée des charognards qui peuvent (ou croient) y trouver un apport nutritif et d’autres agents biologiques (isards, randonneurs). Ces derniers peuvent en effet les piétiner, induisant leur fragmentation et leur dispersion et rendant difficile leur reconnaissance au cours des différentes missions.

Altération des restes fauniques

15Les restes de faune déposés dans les différentes cellules expérimentales se sont altérés de manière différente. Alors qu’aucune altération macroscopique n’a été relevée sur les os frais, les os secs, fossiles et brûlés ont été altérés par les conditions environnementales durant les quatre années d’expérimentation.

16Ils sont pour la plupart affectés (de 30 % pour les os secs à 50 % pour les os fossiles) par la formation d’un réseau de fissures. D’abord superficiel, il augmente en intensité avec le temps jusqu’à devenir un réseau de fissures profondes. Il apparaît difficile de mesurer l’ampleur de ce phénomène sur les os brûlés, déjà initialement fissurés ; en effet, l’action du gel et du dégel combinée à d’autres agents météoriques et biologiques n’a fait qu’accentuer leur fragmentation initiale et leur mauvaise identification sur le terrain. Le recoupement de fissures longitudinales par le réseau de fissures transversales reste relativement discret sur l’ensemble osseux étudié.

17L’exfoliation a uniquement été observée sur les os secs (20 %). Si ce phénomène apparaît de faible ampleur sur les os déposés dans le cadre de cette expérimentation, ses effets ne doivent pas être sous-estimés. À terme, cette altération conduit à la disparition des traces de découpe les plus superficielles. En contexte archéologique, ce phénomène peut gêner la diagnose des agents accumulateurs et diminuer le pourcentage de traces anthropiques, occultant ainsi les modes d’exploitation des carcasses. Il en va de même pour la corrosion de l’os. Affectant surtout les os secs (> 20 %), l’attaque des surfaces articulaires conduit à la disparition des traces de découpe laissées lors de la désarticulation.

18Le délitement des pièces osseuses et la formation d’os en « pile d’assiettes » n’a été remarqué que sur des fragments de diaphyse d’os secs. Ce phénomène conduit, de manière irrémédiable, à une perte d’information pour qui s’intéresse au recrutement des espèces chassées. En effet, certaines portions osseuses ne peuvent être déterminées de manière spécifique, faute d’éléments anatomiques caractéristiques. L’archéozoologue les trie alors par classes de taille d’Ongulés en se fondant sur l’épaisseur et la robustesse de l’os. Or, le délitement des portions de diaphyses d’os longs produit des portions de cylindres d’épaisseur variable similaires à celles d’Ongulés de plus petite taille. Combiné avec la corrosion qui altère la lecture des surfaces, le délitement des os longs en « pile d’assiettes » modifie donc de manière notable la proportion des différentes classes d’Ongulés dans un ensemble osseux.

19Cette étude relate les premiers résultats de l’exposition pendant quatre ans de trois lots d’ossements aux conditions périglaciaires. Elle permet de démontrer que sous de telles conditions climatiques, les amas osseux de boucherie sont affectés par les agents post-abandon conduisant à leur dispersion et à leur disparition. Les traces caractéristiques des phénomènes météoriques décrits par les travaux antérieurs sous d’autres conditions climatiques ont été enregistrées. Les principales attaques relevées à la surface des os concernent l’apparition d’un réseau de fissures longitudinales superficiel qui tend progressivement à s’approfondir. En leur surface, les restes subissent des décollements de lamelles osseuses et une destruction de l’os cortical au niveau des surfaces articulaires. Le réseau de fissures progressant en profondeur dans l’os cortical, il vient à rencontrer un réseau transversal conduisant au délitement des pièces, à la formation de piles d’assiettes et in fine à la fragmentation totale des restes. Cette fragmentation obtenue en laboratoire par J.-L. Guadelli (2008) n’a pas été observée sur les vestiges étudiés, à l’exception des os brûlés. Il est probable que le temps d’expérimentation n’ait pas été suffisamment long pour documenter cet état d’altération. L’expérimentation, qu’elle soit effectuée en laboratoire ou en milieu naturel, doit donc se poursuivre.

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Table des illustrations

Titre Tabl. 1
Légende Inventaire du matériel osseux déposé dans chaque cellule expérimentale selon l’état de fraîcheur et le taxon considéré
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/892/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 328k
Titre Fig. 1
Légende Versant sud du Taillon (Pyrénées). Localisation et environnement des cellules expérimentales contenant des restes osseux
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/892/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 304k
Titre Fig. 2
Légende Modifications de surface observées sur le matériel osseux : FS = fissure longitudinale superficielle FP = fissure longitudinale se développant de la surface vers l’intérieur de l’os ; cette forme est en continuité avec l’altération FS Q = recoupement de fissures longitudinales par un réseau de fissures transversales se développant depuis la surface de l’os vers l’intérieur X = exfolié, décollement de fines lamelles osseuses D = délité, des fissures se développent dans l’épaisseur de l’os selon un plan transversal aux fissures longitudinales et transversales. En se multipliant elles conduisent à la formation de « piles d’assiettes » selon J.-L. Guadelli (2008)K = érosion de l’os cortical faisant apparaître la spongiosa
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/892/img-3.jpg
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Titre Fig. 3
Légende Perte de matériel osseux selon les catégories de fraîcheur, par années d’exposition (en haut) et par nappes de vestiges (en bas). Les os frais proviennent de boeufs tués quelques jours avant le dépôt ; les os secs ont été récupérés dans divers contextes et ont quelques années à quelques dizaines d’années d’ancienneté ; les os fossiles proviennent des déblais de la fouille d’un gisement en grotte daté d’environ 14 000 ans ; les os brûlés sont issus d’une expérience sur les combustibles osseux
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/892/img-4.jpg
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Titre Fig. 4
Légende Exemples de modifications des ossements après cinq années d’exposition en plein air. À gauche : développement de fissures longitudinales et d’exfoliation sur une hémi mandibule sèche de Chevreuil. À droite : délitement, exfoliation et fragmentation se développant sur un fragment fossile de radius gauche de Bouquetin.
URL http://nda.revues.org/docannexe/image/892/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 494k
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Pour citer cet article

Référence papier

Jean-Baptiste Mallye, Sandrine Costamagno, Véronique Laroulandie et Cédric Beauval, « Impacts des processus périglaciaires sur la préservation des ossements », Les nouvelles de l'archéologie, 118 | 2009, 26-31.

Référence électronique

Jean-Baptiste Mallye, Sandrine Costamagno, Véronique Laroulandie et Cédric Beauval, « Impacts des processus périglaciaires sur la préservation des ossements », Les nouvelles de l'archéologie [En ligne], 118 | 2009, mis en ligne le 30 décembre 2012, consulté le 19 octobre 2017. URL : http://nda.revues.org/892 ; DOI : 10.4000/nda.892

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Auteurs

Jean-Baptiste Mallye

Umr 51199 Pacea-Ipgq, université de Bordeaux-1, Talence
j|b.mallye@ipgq.u-bordeaux1.fr

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Sandrine Costamagno

Cnrs, Umr 5608 Traces, université Toulouse-2 - Le Mirail
costamag@univ-tlse2.fr

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Véronique Laroulandie

Umr51199 Pacea-Ipgq, Talence
v.laroulandie@ipgq.u-bordeaux1.fr

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Cédric Beauval

Archéosphère, Bordeaux
cedric.beauval@free.fr

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