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Culture, Science et Technique
Une rencontre délicate entre sciences humaines et sciences de la matière
Le concept de surface d'origine des objets métalliques archéologiques

Régis Bertholon

Connaître et préserver les vestiges archéologiques est l'objectif de la conservation-restauration (M.-C. Berducou, 1990). Cette discipline, dont le récent développement a accompagné l'essor de l'archéologie, est un exemple de lieu de rencontre entre sciences de l'homme et de la matière.
Rencontre indispensable, car l'identification et la signification d'un objet archéologique sont basées à la fois sur l'étude et l'interprétation de son contexte de découverte, et sur l'examen approfondi de sa matière.
La matière du vestige est donc au cœur de son rôle de témoin d'une culture : cette matière assure la possibilité d'une transmission du sens (ou des sens) de l'objet. Inversement, la reconnaissance et l'interprétation du sens nécessitent la conservation de la matière du bien culturel.
Une indissociable nécessité unit ici la connaissance du contexte humain (sciences humaines) et celle de la matière ou des matériaux altérés (sciences de la matière). Cette situation fournit l'occasion d'aborder un problème d'interdisciplinarité à travers un cas concret : l'émergence du concept de surface d'origine des objets métalliques.

Matière altérée et objet méconnaissable

Si la matière est notre seule source de reconnaissance de l'objet, elle se présente généralement très altérée. En effet, du fait de leur long enfouissement dans des milieux naturels, les objets métalliques archéologiques présentent souvent une corrosion très profonde de leurs métaux constitutifs. Dans pratiquement tous les cas, la surface métallique est remplacée par des couches de produits de corrosion qui peuvent aussi la déformer, comme la rouille défigure un objet en fer (figure 1).

Figure 1 : fichiers Bert-fig1a.jpg et Bert-fig1b.jpg

Figure 1. Une boucle en fer d'époque médiévale lors de sa découverte (photo a).
Ni l'anneau, ni l'ardillon ne sont visibles sur l'objet.
La radiographie X permettra l'identification (photo b). Un examen approfondi de l'objet et de la radiographie permettra de découvrir que cette boucle était recouverte d'un placage d'étain (étamage) et de repérer des restes de cuir de la ceinture.
Site de Saint-Denis, photo R. Bertholon-UASD.

Par cette corrosion, le métal peut être complètement transformé en une masse de divers composés minéraux (oxyde, hydroxyde, carbonate, sulfure, etc.). Si l'étude métallurgique des matériaux métalliques d'origine n'est alors plus réalisable, on peut encore envisager de retrouver diverses informations sur la forme de l'objet et certains détails de surface comme la présence d'un décor.
Cette découverte est possible sous deux conditions : les processus de corrosion ont gardé la trace de la surface du métal avant sa profonde altération, c'est-à-dire le plus souvent, avant l'abandon de l'objet lors de son enfouissement, et, bien sûr, on est capable de retrouver et d'identifier ces traces parmi les différentes couches de corrosion, à savoir de localiser la limite de la surface d'origine.1

Figure 2 : fichiers Bert-Fig02a.tif et Bert-Fig02b.tif

Figure 2. Coupe d'un fragment du Rouleau de cuivre du site de Qumran (Palestine). L'ensemble du matériau cuivreux est ici corrodé et il ne subsiste donc plus rien du métal d'origine. Pourtant, il est possible de localiser la limite de la surface d'origine des deux faces de ce document au sein des différentes strates de corrosion constituées d'oxyde cuivreux rouge (photo a) (Bertholon, R. et al. 1998).
Cette limite est aussi visible sous la forme d'une interface sub-rectiligne lors de l'observation au microscope électronique à balayage (photo b).
Photographies L. Robbiola(a) et EDF-Valectra(b).

Quand on cherche à révéler la limite de la surface d'origine, l'intervention dite de nettoyage consiste alors à éliminer les couches de corrosion situées au-dessus de cette limite, tout en conservant celles situées en dessous. Cette intervention permet de rendre aux objets une forme proche de l'originelle et de mettre au jour des inscriptions (figure 2) ou des décors qui ornaient la surface de l'objet lors de sa période d'utilisation. Après ce traitement, souvent long et difficile, notamment pour les objets en fer, les vestiges découverts lors de la fouille deviennent des données archéologiques étudiables et constituent un patrimoine pouvant être montré au public (figure 3).

ici figure 3 : ici fichiers Bert-Fig03.tif

Figure 3. Deux chaînes de suspension de fourreau d'épée de l'époque celtique sur le site de Gournay-sur-Aronde (60) présentées avant et après l'intervention de nettoyage. Ce traitement permet d'étudier ces objets et de comprendre le système de la chaîne employée pour maintenir le fourreau et éviter qu'il vienne entraver la charge des guerriers celtes. Photographie IRRAP

Alors que les conservateurs-restaurateurs s'efforçaient de retrouver ces traces, l'existence même de celle-ci a longtemps été mise en doute par les chimistes et les corrosionistes. On peut alors s'interroger sur les raisons d'une telle mise en doute et se demander pourquoi ce problème spécifique à la conservation-restauration a été très peu étudié jusqu'à une période récente.2

Sensibilité et intuition

La connaissance de la surface d'origine a commencé avec l'observation des objets peu corrodés. Ainsi dans le cas de certains bronzes présentant une patine très appréciée pour ses qualités esthétiques, une surface lisse avec un relief correspondant à un décor devait représenter la surface d'origine de l'objet.
Cette connaissance s'est poursuivie avec l'expérience du nettoyage. De la diversité des situations est née l'idée d'une conservation de la surface d'origine non seulement la ârtie externe mais au sein de la matière corrodée dans le cas d'objets déformés par la corrosion. G. A. Rosenberg semble l'un des premiers à avoir pris conscience que la limite de la surface d'origine peut être conservée au sein des couches de corrosion (G. A. Rosenberg, 1917). L'intuition de la surface d'origine a progressivement pris forme, rejoignant alors l'observation de la conservation de la forme sur un objet comportant une patine.
La localisation de la surface d'origine est aussi liée à la reconnaissance de certains caractères de la corrosion, et l'observation visuelle de la surface d'origine ne représente qu'une partie des moyens de perception à la disposition du conservateur-restaurateur.
Dans tous les cas, cette reconnaissance s'effectue par l'intermédiaire de moyens sensibles (acuité visuelle, voire auditive, sensibilité du toucher), qui représentent des capteurs dont les réponses doivent bien sûr être interprétées en permanence lors de la conduite du nettoyage. Les sensations perçues constituent l'impression des particularités de la matière corrodée sur la sensibilité du restaurateur. Par exemple, une variation dans la dureté ou la cohésion des couches de corrosion est décelée lors d'un contact physique avec la matière corrodée et non d'une observation visuelle.
L'outil est ici un intermédiaire qui prolonge la main du restaurateur, non seulement pour agir sur cette matière, mais aussi pour en ressentir les réactions. La sensibilité du restaurateur est primordiale et la maîtrise de l'outil indispensable.
En conséquence, la surface d'origine n'existait qu'en tant qu'elle paraissait aux yeux ou aux mains du restaurateur, une sensibilité particulière permettant à celui-ci d'en prendre conscience. La surface d'origine n'était connue qu'à titre de phénomène. Il est alors juste de dire que l'approche de la surface d'origine a été (et est encore) essentiellement phénoménologique. Cette approche phénoménologique se développera très lentement en partie à cause du manque d'outils descriptifs pour décrire le phénomène.

Conceptualisation de la notion de surface d'origine

Vers le milieu du XXe siècle, l'approche stratigraphique de la corrosion évolue notamment sous l'impulsion de R. J. Gettens (R. J. Gettens, 1961). Cela grâce au progrès et à la diffusion en premier lieu des instruments d'observation (loupes binoculaires, microscopes électroniques), puis des instruments d'analyse physique (fluorescence X et diffraction X).
Les phénomènes liés à la conservation d'une surface d'origine commencèrent à être rassemblés, puis unifiés, en partie par le concept de surface d'origine sous des noms divers (épiderme, surface originelle, etc.).
La conceptualisation fut une étape très importante, car elle ouvrait la voie à une reconnaissance partagée des différentes expériences sensibles (observation et auscultation pour le conservateur-restaurateur, observation et analyse pour le chimiste). Mais ce partage nécessitait un langage commun et celui-ci n'était pas disponible : les métaux profondément corrodés n'avaient jusqu'alors que trop peu appelé l'attention des chimistes et les outils descriptifs de la corrosion étaient surtout adaptés à la corrosion des métaux en milieu industriel.
On remarque tout de même la parution d'un article novateur publié par H. Jedrzejewska, chimiste dirigeant le Laboratoire de recherche du musée de Varsovie (H. Jedrzejewska, 1964). Mais cet article ne suscite pratiquement pas d'écho, preuve que le milieu professionnel n'était pas encore prêt à s'engager dans cette voie.
Le problème de la localisation de la surface d'origine n'était pas résolu par la conceptualisation. On peut dire que celle-ci posait l'existence de la surface d'origine, mais n'a pas indiqué où la retrouver.

Subjectivité

Alors que certains chimistes prenaient conscience de ce problème au sein de laboratoires de recherche établis dans quelques grands musées européens (British Museum, par exemple), dans le même temps, cette notion de surface d'origine était soupçonnée de non-scientificité par d'autres. Pourquoi une telle suspicion, qui a ralenti le développement de ce concept ?
Levons tout d'abord une ambiguïté. Depuis la fin du XIXe siècle des métallurgistes et chimistes se sont intéressés aux métaux archéologiques, comme en témoignent les travaux de Berthelot (M. Berthelot, 1894). Mais ils se sont davantage intéressés au problème de la stabilisation des processus de corrosion post-fouille des objets.
Nous avons vu que l'approche initiale du processus de la conservation de la surface d'origine était essentiellement phénoménologique. Basée sur la sensibilité des restaurateurs, sa reconnaissance n'en réclamait pas moins une description. Or cette réduction phénoménologique ne s'est pas faite par manque d'outils de description ou défaut de communication entre conservateurs-restaurateurs et chimistes. L'absence de description du phénomène perçu grâce à une sensibilité autant qu'une acuité visuelle a entraîné à la qualification de cette approche comme subjective.
En effet, l'approche phénoménologique est demeurée propre à chaque restaurateur, et l'on pourrait dire qu'elle est restée personnelle. Parce que chaque individu a sa sensibilité à lui, celle-ci est perçue comme subjective. L'approche de la surface d'origine a donc été considérée comme subjective, y compris au sein de la profession de conservateur-restaurateur parce que les particularités de la corrosion sur lesquelles se fonde la localisation de la surface d'origine n'étaient pas toujours les mêmes et d'ailleurs pas toujours clairement identifiées. L'absence de description précise tant des conditions de perception des propriétés des couches de corrosion que des résultats des observations ne permettait pas non plus un échange au sein même de cette profession.
Comment pallier cette incertitude permanente dans la définition des critères de localisation de la limite de la surface d'origine, problème important pour retrouver la forme d'origine des objets ? En faisant appel aux connaissances déjà établies sur d'autres objets archéologiques. Dans ce cas, le nettoyage est opéré selon l'interprétation de la forme et des détails observés en référence à d'autres objets déjà connus, et non aux particularités de la matière altérée de l'objet à nettoyer.
Ce mode opératoire n'est pas entièrement condamnable car il offre des clés d'interprétation. Mais lorsque trop peu d'indications sont données par la matière même de l'objet, le nettoyage dépend tout entier de cette interprétation alors subjective. Ceci explique les termes de sculpture ou de modelage, employés de manière très critique à propos, notamment, du nettoyage des objets en fer. La situation est alors inversée : l'objet ne peut plus constituer une source première de connaissance sur un site, mais en devient, au mieux, une simple illustration.

Non-scientificité ?

Les conditions de perception de la surface d'origine, de même que les palliatifs appliqués à la conduite du nettoyage, ont donc développé le problème de la surface d'origine d'un brouillard malsain, qui a découragé les plus aventureux chimistes, déjà pris au piège de la conservation. En clair, la localisation de la surface d'origine n'était peut-être pas un problème scientifique.
Outre un soupçon de subjectivité, l'étude de la surface d'origine d'objets métalliques archéologiques offrait bien peu d'attraits pour l'étude. Car la démarche scientifique aussi a ses préférences : expérimenter à partir de situations contrôlables et reproductibles, découvrir les lois générales d'un phénomène. Elle a aussi ses bêtes noires : conditions inconnues sur l'historique d'un phénomène, trop nombreux paramètres, grande diversité dans les objets à étudier. Force est de reconnaître que le problème de la localisation de la surface d'origine accumulait les mauvais points.
Les présupposés tirés des théories chimiques ont également un large impact sur la conservation au sein des quelques laboratoires de recherche consacrés aux objets de musée, et l'on est tenté d'ajouter : pour le meilleur et pour le pire.
Le meilleur n'est plus à démontrer : l'un des fondateurs de la discipline de conservation-restauration, F. Rathgen a cherché à mettre en place une approche rationnelle de ces objets corrodés (F. Rathgen, 1898). D'autres, comme C. G. Fink en 1925, ont tenté d'expliquer certaines observations à la lueur des théories sur la corrosion électrochimique tout juste découvertes par U. R. Evans (C. G. Fink, et E. P. Polushkhin, 1936) (U. R. Evans, 1928).
Le pire réside dans les limites de la recherche indirectement imposées. Par exemple, l'hypothèse de l'impossibilité d'une conservation de la limite de la surface d'origine sur le fer, émise par R. J. Gettens puis reprise par C. S. Smith sur la base de mécanismes chimiques de corrosion alors proposés, ralentira la progression des recherches (C. S. Smith, 1976).
De nombreux laboratoires travaillent sur la corrosion du fer et de ses alliages en raison de sa grande importance industrielle, mais très peu de travaux s'intéressent à la limite de la surface d'origine dans le cas du fer. Or, pendant ce temps, des conservateurs-restaurateurs nettoient des objets en fer et perçoivent des indices d'une surface d'origine.

Vers des recherches spécifiques en conservation-restauration

Les dernières années du XXe siècle voient une progression.
Premièrement, progression de la connaissance fine de la corrosion et notamment de sa topographie comme le montrent les études de D. A. Scott, L. Robbiola ou T. Chase (D. A. Scott, 1991), (L. et al. Robbiola, 1998), (W. T. Chase, 1991). Ces chercheurs, chimistes de la corrosion davantage que praticiens de la conservation intègrent le problème de la localisation de la surface d'origine dans l'étude de la corrosion. Ils ont appréhendé l'étude de la corrosion avec plus de réalisme, en tenant compte que la surface d'origine n'est pas toujours visible, ni facilement analysable. Si elle n'avait pas été toujours reconnue auparavant, c'est aussi parce que la corrosion avait été observée et analysée, mais peut-être insuffisamment auscultée ou palpée comme l'aurait fait un médecin. Il n'est pas sans importance de souligner que ces trois auteurs ont aussi suivi des études de conservation et sont donc bien informés et sensibilisés aux problèmes de conservation-restauration.
Secondement, progression de la connaissance des techniques de conservation-restauration par un échange et une diffusion des observations réalisées. Avant les années 1980, les publications sont très rarement réalisées par des praticiens de la conservation-restauration, mais plutôt par des chimistes et parfois des archéologues ou conservateurs de musée n'ayant pas eux-mêmes une connaissance aussi intime de la chose que celle offerte par le contact quotidien avec la matière corrodée. À partir des années 1980, les praticiens publient de plus en plus souvent les résultats de leurs observations ou de leurs recherches, révélant ainsi une approche restée personnelle ou confidentielle durant un siècle. L'apparition de formations universitaires spécifiques à la conservation-restauration dans les années 1970 et 1980 a certainement favorisé ce développement.
Troisièmement, progression dans la connaissance de la chimie et la physique des surfaces en partie grâce au développement des méthodes physiques d'analyse. À la fin du XXe, émerge une science des surfaces aux retombées économiques considérables. Il en allait autrement il y a seulement un quart de siècle, et les questions de surface ne bénéficiaient pas de théories, ni d'outils d'analyse aussi élaborés.
Enfin, le problème de la localisation de la limite de la surface d'origine a été dissocié du choix de la surface à dégager sur l'objet (degré de nettoyage). Le choix de la surface à dégager est par essence subjectif et orienté par l'aspect final souhaité : conservation ou non des couches de corrosion externes pour des raisons notamment esthétiques ou symboliques (la corrosion étant perçue comme une manifestation de l'ancienneté du vestige métallique). La conservation de la limite de la surface d'origine dépend quant à elle des processus de corrosion, et sa localisation n'est pas par essence subjective. Ces deux problèmes ont longtemps été confondus, et la récente prise de conscience de leur différence ouvre la voie à une véritable recherche.

Vers une véritable rencontre

Depuis quelques années, se précisent les conditions d'une véritable interdisciplinarité sur ce sujet. On ne saurait trop insister sur la formation initiale des professionnels. Cette rencontre est maintenant favorisée par l'ouverture aux autres domaines de la connaissance tant des conservateurs-restaurateurs, pour la formation desquels la chimie occupe une grande place, que des chimistes, dont des spécialisations abordent directement les sciences humaines.3
Le spectaculaire développement de l'archéométrie, grâce aux méthodes de datation, comme celle du carbone 14, ou de caractérisation, comme récemment l'application de l'identification ADN aux contextes archéologiques, a également montré la richesse d'une démarche commune. L'archéométrie a aussi ouvert la voie, dans le sens où elle a entraîné les sciences de la matière dans des terrains difficiles où l'expérimentation est confrontée à de multiples paramètres et où l'historique des phénomènes observés est loin d'être connu.
Les conservateurs-restaurateurs ont aussi dû modifier leurs habitudes de travail. Il a fallu apporter davantage de rigueur à leur observation ou, pourrait-on dire, à leur interrogation de la matière altérée. Il a aussi été nécessaire d'inventer des outils méthodologiques (protocole de constat d'état d'altération, méthodes descriptives, méthodes d'évaluation des résultats des traitements).
Les chimistes et métallurgistes, quant à eux, sont incités à considérer d'un œil plus curieux les métaux profondément corrodés. Curiosité aiguisée par l'observation de faciès de corrosion, qui s'écartent nettement des prévisions établies à partir des modèles théoriques proposés et qui les remettent en cause.
Peut-on aussi voir dans ces objets métalliques profondément altérés, nous venant d'un lieu éloigné et d'une époque peu connue, un intérêt pour " l'exubérant paysage du détail singulier " dont nous parle Michel Serres (M. Serres, et N. Farouki, 1997) ? (figure 4). Ces surfaces en perpétuelle transformation nous renvoient autant à la complexité des sociétés humaines qu'à celle des phénomènes naturels.

ici Figure 4 : fichier Bert-Fig04.tif

Figure 4 : Ce paysage nous emmène sur les bords de la mer Morte. Le relief situé au tiers inférieur de l'image correspond à la limite de la surface d'origine du Rouleau de cuivre de Qumràn. Sur cette surface autrefois métallique, était inscrit un texte : c'était il y a deux mille ans.
(photographie Robbiola) (R. et al. Bertholon, 1998)


Bibliographie :

- M. C. Berducou, dir., La conservation en archéologie, méthodes et pratiques de la conservation-restauration des vestiges archéologiques, Paris, Masson, 1990.
- M. Berthelot, " Sur l'altération lente des objets en cuivre au sein de la terre et dans les musées ", Comptes Rendus hebdomadaires de l'Académie des Sciences, 118, 1894, pp. 768-770.
- R. Bertholon, " La limite de la surface d'origine des objets métalliques archéologiques, caractérisation, localisation et approche des mécanismes de conservation ", Doctorat en archéologie, UFR03 Art et Archéologie, université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, Paris, 2000.
- R. Bertholon, " The original surface of corroded metallic archaeological objects : characterisation and location ", Revue de Métallurgie, 98e année, (9), 2001a, pp. 817-823.
- R. Bertholon, " To get rid of the crust or not : emergence of the idea of original surface in the conservation of metal archaeological objects during the first half of the XXe, in A. Oddy, S. Smith, dir. Past Practice-Future Prospect. London, British Museum Press, 2001b, pp. 5-11.
- R. Bertholon, L. Robbiola, N. Lacoudre, " Corrosion du rouleau de cuivre de Qumrân et localisation de la surface originelle ", in Metal 98 International Conference on Metals Conservation, Draguignan, 1998. James and James, pp. 125-135.
- W. T. Chase, " Chinese bronzes : casting, finishing, patination and corrosion ", in Ancient and historic metals. Conservation and scientific research, Getty Conservation Institute, 1991, The J. Paul Getty Trust, pp. 85-117.
- U. R. Evans, La corrosion des métaux, Paris, Dunod, 1928.
- C. G. Fink, E. P. Polushkhin, Corrosion of ancient bronzes, 1936.
- R. J. Gettens, " Mineral alteration products on ancient metal objects ", in Recent advances in conservation-colloque de l'IIC, Rome, 1961. Butterworths Ed, pp. 89-92.
- H. Jedrzejewska, " Corrosion processes in very ancient bronzes, the original form and surface of objects preserved within the mineralized deposits " in Primo convegno internazionale sui problemi della conservazione delle opere d'arte: il bronzo e i metalli antichi non ferrosi.5-12 ottobre 1964, Spolète, 1964, p. 7.
- F. Rathgen, Die Konservierung von Alterthumsfunden. Berlin, W.Spemann, 1898, Handbücher der Königlichen Museen zu Berlin.
- L. Robbiola, J. M. Blengino, C. Fiaud, " Morphology and mechanisms of formation of natural patinas on archaeological Cu-Sn alloys ", Corrosion Science, 40, (12), 1998, pp. 2083-2111.
- G. A. Rosenberg, Antiquités en fer et en bronze, leur transformation dans la terre contenant de l'acide carbonique et des chlorures et leur conservation, Copenhague, Gyldendalske Boghandels Sortiment, 1917.
- D. A. Scott, Metallography and microstructure of ancient and historic metals. Los Angeles, The J. Paul Getty Trust, 1991.
- M. Serres, N. Farouki, Le Trésor. Dictionnaire des Sciences. Paris, Flammarion, 1997.
- C. S. Smith, " Some speculations on the corrosion of ancient metals ", Archaeometry, 18, (fev.), 1976, pp. 114-116.

 






 

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