CarMoThaP

Caractérisation et Modélisation des Thermo-altérations et des résidus de combustion en Parois

Contexte

Dans certaines grottes préhistoriques (Chauvet, Bruniquel, Enlène par exemple), la répartition spatiale des foyers, la nature des traces de combustion et l’importance des impacts thermiques sur le calcaire ou la calcite suscitent  les interrogations suivantes :

  • Quel type de feux a pu produire les impacts thermiques observés sur les sols et les parois ?
  • Quelle est l’influence de la nature des combustibles, bois ou os, sur les caractéristiques des thermo-altérations et des résidus de combustion ?
  • L’environnement atmosphérique dans la grotte permettait-il à l’Homme de séjourner à proximité des foyers et l’alimentation en continu du feu était-elle possible ?
  • Le choix du lieu d’implantation était-il raisonné ou pas ?
  • Quelles étaient la ou les fonctions du foyer : éclairage, chauffage, préparation des aliments, traitement et transformation des matériaux, protection contre les prédateurs, production de colorant (charbons), fonction symbolique...?

Pour répondre à ces problématiques, le programme CarMoThaP propose une démarche interdisciplinaire croisée, basée sur des données acquises par des expérimentations de feux, menées en extérieur et en domaine confiné.

Objectifs

Le projet comprend deux objectifs :

  • Élaborer et valider un outil de simulation de couplage aéro-thermo-mécanique, sur la base d’un référentiel de feux ;
  • Constituer et alimenter une base de données sur la nature physico-chimique des carbonisats issus de combustions de différentes essences de bois et d’autres combustibles (os par exemple).

Les recherches aboutiront également à la constitution d’un référentiel colorimétrique des résidus de combustion (charbon et suie), utilisable pour leur identification in situ non vulnérante sur les parois des cavités, notamment les grottes ornées ainsi qu’à la mise au point d’un paléothermomètre pour estimer les températures de combustion à partir de résidus tels que les charbons d’os et les suies.

Les sites archéologiques choisis pour utiliser les résultats permettront d’apporter des éléments de discussion sur la question de la fonction des foyers utilisés par l’Homme en domaine souterrain, au Paléolithique moyen (ou plus ancien ? – grotte de Bruniquel en Tarn-et-Garonne) et supérieur (grottes de Chauvet-Pont d’Arc en Ardèche et de Bruniquel en Ariège), à l’Age du Bronze (grotte des Fraux en Dordogne) et à l’époque médiévale (grotte de Comarque en Dordogne).

Partenaires

Partenaires institutionnels :

  • PACEA UMR 5199 (Université de Bordeaux)
  • I2M UMR 5295 (Université de Bordeaux)
  • IRAMAT-CRP2A UMR 5060
  • C2MA Centre des Matériaux des Mines d’Alès
  • TRACES UMR 5608
  • Laboratoire de Géologie de Lyon UMR 5276
  • LCPP Laboratoire Central de la Police de Paris
  • LGENS Laboratoire de Géologie de l’Ecole Normale Supérieure
  • CEPAM UMR 7264
  • Ministère de la Culture et de la Communication, Sous-direction de l’Archéologie, Centre Nationle de la Préhistoire à Périgueux
  • Cap Archéo à Cap Sciences

 Partenaires industriels :

  • Efectis France
  • Ingéliance

Contribution de l'I2M

L’UMR I2M est impliquée dans plusieurs volets du projet. En premier lieu, I2M est directement impliqué dans le développement du modèle aéro-thermo-mécanique, qui permettra de simuler le comportement des feux dans les cavités souterraines et les impacts induits sur les parois rocheuses. Pour ceci, les compétences des équipes d’I2M (TREFLE + GCE) en matière de mécanique des fluides, combustion, diffusion thermique et mécanique des milieux continus seront mobilisées. Le développement et la validation du modèle seront réalisés dans le cadre d’une thèse de doctorat de l’Université de Bordeaux (Ecole Doctorale SPI), dirigée par Mme Colette Sirieix, PU de l’Université de Bordeaux, et co-encadrée par Catherine Ferrier (UMR PACEA), Delphine Lacanette et Jean-Christophe Mindeguia (I2M).

En second lieu, plusieurs équipes d’I2M seront impliquées dans l’observation et la caractérisation expérimentale du comportement de différents matériaux (calcaires, os, …) face à une chauffe par le feu : Microscopie Electronique à Balayage Environnementale (avec les techniques d’analyses associées, par ex. la microanalyse X - EDS et WDS) et la spectrométrie vibrationnelle Raman et/ou FT-IR , imagerie optique et par spectrométrie au MEB, analyses par Cathodoluminescence, croisées avec des analyses LIBS. Le but est d'évaluer les effets thermiques grâce aux modifications de structures. Enfin, la variation de l’état de surface de la paroi (ramollissement) sera également étudiée, par des mesures de résistivité électrique, avant et après les feux.

Mise à jour le 25/04/2018