Née d’une contrainte légale d’interdiction de l’exportation des échantillons hors d’Égypte, l’utilisation des p-XRF portables a révolutionné l’approche de l’archéométrie appliquée à l’archéologie, notamment dans la relation dialectique entre le chimiste et l’archéologue pour étudier les objets antiques, pour caractériser les matériaux et préciser leur provenance.

L’exemple présenté est celui des amphores de l’Antiquité adaptées au commerce maritime qui s’avèrent les véritables traceurs du commerce à longue distance à travers la Méditerranée et la mer Noire des produits de première nécessité, vin, huile, viandes et poissons séchés ou salés, etc. Les problématiques posées par l’archéologue au chimiste portent sur la différenciation entre des groupes d’amphores voisines (comme par exemple, entre Rhodes et la cité voisine de Cnide, Rhodes et ses possessions continentales), voire entre les différentes « Maisons » de production à Rhodes même et leur localisation sur le terrain en les comparant aux cartes géologiques. À partir de quelques exemples, on comprendra que les comparaisons archéologiques et chimiques fournissent ainsi à l’archéologue qui les découvre dans sa fouille un élément de datation de grande précision.

Vers le milieu du II^e millénaire avant notre ère, les données archéologiques montrent que la production du verre est bien maitrisée et qu’elle s’organise en deux temps : fabrication de verre brut dans des ateliers primaires puis élaboration d’objets au sein d’ateliers secondaires. En utilisant les propriétés de cette matière, qui peut être moulée, étirée, tournée, taillée, gravée et colorée à volonté, les verriers vont alors créer une palette presque infinie de teintes, de polychromies et de formes.
 

Le verre va ainsi être utilisé pour imiter des pierres ou des matières précieuses et semi précieuses, plus rares ou plus difficiles à travailler : lapis-lazuli, turquoise, émeraude, aigue-marine, rubis, grenat, améthyste, corail, ambre, jais, ou encore ivoire et perles naturelles. Combinant ingéniosité et savoir-faire, les artisans verriers vont aussi imiter l’or et l’argent. La plupart de ces procédés font appel à des réactions d’oxydo-réduction d’éléments de transition (manganèse, fer, cuivre ...) et de croissance cristalline. À partir de différents exemples et en utilisant les principaux apports de l’archéométrie, nous verrons comment les verriers de l’Antiquité ont acquis, de façon empirique, la maitrise de ces phénomènes et ont inventé des recettes qui, pour la plupart, perdureront jusqu’au XVII^e siècle.

La chimie des encres noires utilisées dans l'Antiquité n'a été que peu étudiée jusqu'à présent et cette invention technologique fondamentale reste très lacunaire et essentiellement basée sur les informations relatées dans les textes anciens. Il est ainsi généralement admis que l’encre noire était à base de noir de carbone alors que des analyses physiques-chimiques récentes, menées d’une part sur des fragments de papyrus d’Herculanum et d’autre part sur des fragments de l’ancienne Égypte, ont pourtant révélé la présence d’éléments métalliques (respectivement plomb et cuivre).

Si l’origine de ces éléments reste pour l’instant difficile à expliquer, leur présence peut permettre de préciser la nature des matières premières utilisées et modifier ainsi notre connaissance de la fabrication de l'encre dans l'Antiquité. L’exemple choisi présente les résultats d’une étude récente menée sur plusieurs fragments de papyrus de la collection du musée Champollion et l’utilisation d’encres noire et rouge et de différents pigments colorés, caractéristiques de la palette égyptienne. Des techniques d’imagerie non-destructives, utilisant des faisceaux de rayons X ou d’électrons, ont été mises en œuvre pour identifier les composés utilises et déterminer si possible la nature du noir de carbone.

Des enduits peints découverts dans les vestiges de maisons-tours hellénistiques dans un contexte d’enfouissement saumâtre subissent la chaleur et l'ensoleillement direct ce qui conduit à la remontée des sels et à la dégradation des couches de couleur et leur support. Un traitement de conservation préalable et la dépose des enduits encore en place doivent être effectués très rapidement sur le terrain.

L’état de conservation de ces enduits permet de travailler sur les recettes antiques qui avaient conduit à leur mise en place. L'ensemble de ces divers objets et les échantillons de pigments bruts issus des fouilles ont ainsi permis de constituer un corpus de matériaux de couleur ou colorés et d’amorcer un travail de recherche sur les origines, la composition, l’usage des matières colorantes et les techniques appliquées aux couleurs pendant l’Antiquité.

La question de l’enfouissement, de la dégradation et des contaminations possibles tels que les sels, soulevés au moment de la fouille, soulignent le besoin d’une réflexion sur les traitements et les protocoles de conservation à mettre en place, ainsi que sur la chaine méthodologique analytique à suivre pour les objets issus de fouilles, depuis le terrain jusqu'au laboratoire.

Les éléments en bois retrouvés dans les fonds d’eau de mer ou d’eau douce, ou même lors de fouilles terrestres, après des centaines ou des milliers d’années, présentent tous les mêmes caractéristiques : ils ont perdu tout ou partie de certains polymères constitutifs des bois, les sucres (cellulose et hémicellulose), qui ont été consommés par les micro-organismes environnants.

Ces objets en bois sont devenus très fragiles, mous, se déforment très facilement et ne peuvent donc pas être séchés à l’air libre sous peine de déformations très importantes pouvant conduire à leur destruction. L’atelier de conservation-restauration ARC-Nucléart maitrise, depuis les années 1970, plusieurs procédés de conservation de ces bois dits « gorgés d’eau », appliqués dans la déontologie de la conservation-restauration. Il s’agit de procédés d’imprégnation par des résines, qui vont renforcer la structure du bois en consolidant les parois des cellules, ou en remplissant la porosité ouverte du bois, puis qui seront, en fonction de la nature du renforcement souhaité, soit séchés par lyophilisation, soit radio-polymérisés. La présentation décrit les processus chimiques mis en jeu lors de ces traitements de conservation, ainsi que leurs avantages et inconvénients avec l'exemple du Chaland Arles-Rhône 3.

Les pierres immergées dans l’eau de mer subissent une altération reconnaissable à des morphologies particulières. Cette « altération saline » est causée principalement par les pressions développées par les sels et elle est conditionnée par la mobilité de ces sels vis-à-vis des solutions qui transitent dans la porosité du matériau et vont s’évaporer à proximité de la surface en concentrant les espèces solubles. Elle dépend aussi des variations de l’humidité relative de l’air. Elle affecte les matériaux pierreux constitutifs du patrimoine : la pierre se dégrade progressivement si aucune intervention n’est faite.

Les interventions de conservation pour lutter contre les sels solubles sont décrites. Les processus physicochimiques en jeu sont d’une part la diffusion des ions dans le bain de dessalement et d’autre part l’advection qui permet de transférer de l’eau pure vers la porosité de la pierre. Les opérations de dessalement ont connu des développements théoriques et techniques considérables ces dernières années, mais des recherches sont encore à mener pour améliorer nos connaissances et les moyens de lutte contre les sels qui menacent le patrimoine en pierre.

L’Égypte interdit l’exportation d’échantillons d’antiquités à des fins d’analyses, invitant les archéologues à développer des laboratoires dans le pays. La récente miniaturisation des machines d’analyses a permis de répondre à cette contrainte et a eu pour conséquence l’intégration de chimistes dans les équipes d’archéologues, instaurant le pratique d’un dialogue incessant et continu.

Les machines du type p-XRF permettent des interventions non-destructrices sur le terrain archéologique, dans les musées, ainsi que la multiplication des analyses qui compense la relative modestie des outils portables par rapport aux grosses machines fixes des laboratoires européens dédies à l’archéométrie. Cet article illustre l’exemple de la caractérisation des matériaux dans les ateliers de production céramique dont les traces sont encore visibles dans les zones semi-arides au sud d’Alexandrie. L’archéologue et le chimiste travaillent de concert et ils sont en mesure de définir les points d’approvisionnement des sites de consommation. Cette nouvelle approche est étendue à bien d’autres domaines, à l’étude des silex dans le désert égyptien, au métal et aux monnaies. Elle se développe également sur des terrains de fouilles hors d’Égypte comme la pierre dans l’architecture de Délos, afin de distinguer l’approvisionnement local des importations.

Regarder aujourd’hui un objet archéologique dans une vitrine de musée suscite toujours, au-delà de l’intérêt historique ou esthétique, le sentiment d’une intemporalité que d’ailleurs notre conscience a du mal à saisir ...un objet pluri centenaire voire pluri millénaire venu jusqu’à nous... un long périple marqué par cinq vies successives...

De l’archéologue au restaurateur il y a  cinq vies en effet : celle de sa fabrication, de son temps d’usage, de son enfouissement, de sa découverte, de sa conservation-restauration. Chacune a ses acteurs, son environnement, son histoire dont l’objet aujourd’hui en vitrine est la résultante sans être forcément l’objet d’origine. Le propos est de caractériser ces cinq vies, de montrer l’apport des sciences humaines ou des sciences exactes, tout particulièrement de la chimie, pour comprendre, restituer et compléter ce qui nous échappe pour arriver à une dernière vie, celle de « sémiophore » (K. Pomian) où l’objet perd son utilité matérielle pour n’exister que par ce qu’il signifie pour l’humanité.

Dans le monde ancien, l'art du verre était une activité gérée déjà dans l'Égypte ancienne par des corporations professionnelles bien déterminées, alors que l'alchimie, qui comptait elle aussi ses origines en Égypte, était au contraire le fruit de notions assez diversifiées. L'alchimie ancienne ne concernait pas exclusivement la transmutation des métaux en or. Au contraire, dans ses premières manifestations, elle semble se donner pour but de recréer par l'art chimique des copies identiques aux produits de la nature par exemple des substances précieuses par la manipulation chimique de matériels communs comme le verre.

Il s'agit de deux procédés semblables à cette différence près : la transmutation présuppose que certaines substances contiennent en elles-mêmes les qualités chimiques de l'or. La technique de l'imitation en revanche, parvient à la production de substances plus nobles par le mélange de deux ou plusieurs ingrédients différents. Par exemple, la production du lapis-lazuli artificiel, n'était pas une transmutation du verre en lapis-lazuli naturel mais une transformation chimique qui demandait d'ajouter et de combiner de nombreux ingrédients différents. Grâce à la proximité du gisement de soude naturelle de Wadi Natron, Alexandrie devint très vite l'un des principaux centres de production du verre brut en Méditerranée.

Le Pseudo Démocrite est un auteur d'origine égyptienne, qui « a créé le procédé pour rendre l'ivoire malléable et la méthode pour convertir une pierre en émeraude par la cuisson et la répétition de celle-ci. » La vitalité des rapports entre la philosophie alchimique et l'art du verre ne sont pas illustrés uniquement par les techniques inventées par le Pseudo Démocrite mais aussi par les appareils utilisés par les alchimistes dans leurs laboratoires pour perfectionner ces techniques.

Depuis 30 ans, le Centre d’Études Alexandrines, à travers ses fouilles, ses prospections et ses recherches, a pour mission l’étude d’Alexandrie sur ses 2 400 ans d’histoire. Fondée en 331 avant J.-C., Alexandrie et son hinterland, proche ou lointain, est un centre de rayonnement durant toute l’Antiquité et offre un terrain exceptionnel pour examiner et étudier par tous les biais possibles la richesse de la civilisation qui s’y est développée. La redécouverte d’Alexandrie et plus largement de l’Égypte gréco-romaine débute à la fin des années 1980. L’archéologie tire parti des nouvelles techniques et disciplines qui se mettent alors en place : archéobotanique, archéozoologie, archéoanthropologie, géoarchéologie, ethnoarchéologie, archéométrie... et vise à une reconstitution et à une compréhension des mondes qui nous précédent dans leur globalité.

Les analyses physico-chimiques portent sur l’ensemble des matériaux utilisés par l’homme pour se nourrir, produire et échanger les artefacts qui lui sont nécessaires pour transporter les denrées et les consommer, construire et décorer sanctuaires, maisons, bâtiments publics et utilitaires, se parer, créer les écrits qui sauvegardent la connaissance et entourer leurs défunts. Ces analyses visent à déterminer les caractéristiques des matériaux, leur provenance et les méthodes de fabrication des objets du quotidien et de l’élite politique et culturelle. Les analyses physico-chimiques sont en outre essentielles pour mettre en place les meilleurs protocoles pour la restauration et la conservation de tous les matériaux anciens et ainsi pouvoir les transmettre aux générations à venir.