Sur la direction du champ magnetique terrestre, en France, durant les deux derniers millenaires

Physics of the Earth and Planetary Interiors, 24 (1981) 89—132 Elsevier Scientific Publishing Company, Amsterdam — Printed in The Netherlands

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SUR LA DIRECTION DU CHAMP MAGNETIQUE TERRESTRE, EN FRANCE, DURANT LES DEUX DERNIERS MILLENAIRES E. THELLIER 25 Avenue Emile Zola, 94100 Saint Maur (France)

(Recu le 20 février, 1980; accepté pour publication le 7 mai,

1980)

The direction of the Earth’s magnetic field, in France, during the last two thousand years. The study of the direction of the Earth’s magnetic field in the (historical) past is more difficult than that of its intensity. We present the results of an archaeomagnetic investigation of inclination and declination, undertaken since 1938, which relies on approximately 200 ovens and 50 sets of bricks. We first briefly recall the state of the art, then show the advantages of using baked clays and describe in detail the techniques which allow one to obtain results, the accuracy of which can be estimated: this includes the choice of materials, the sampling technique, the measuring instruments, the cleaning (alternating field or thermal) of samples, and the identification of overprinted magnetizations. We discuss next the difficult corrections which are required to bring all results to a common reference tocation. We present the secular variations of the inclination and of the direction of the field in Paris (inclination—declination) between 0 and 1800. Finally, after a comment on magnetic dating, we list results obtained outside France.

Thellier, E., 1981. Sur la direction du champ magnétique terrestre, en France, durant les deux derniers millénaires. Phys. Earth Planet. Inter., 24: 89—132. La recherche de la direction du champ magnétique dans le passé (historique) est plus difficile que celle de l’intensite. On présente les résultats de recherches archéomagnétiques sur l’inclinaison et la déclinaison poursuivies depuis 1938, portant sur environ 200 fours et 50 series de briques. Après avoir brièvement rappelé les connaissances acquises, on montre les avantages de l’utilisation des terres cuites et on indique en detail les techniques permettant d’obtenir des résultats dont on puisse estimer la precision: choix des matériaux, modes de prélèvement, appareils de mesure, traitement des échantilons (analyse par champs alternatifs, analyse thermique), et reconnaissance des aimantations parasites. On discute ensuite les corrections diffidiles qui sont nécessaires pour ramener en un méme lieu les resultats obtenus. On présente alors la courbe de variation séculaire de l’inclinaison Paris et la trajectoire directionnelle du champ (indinaison—décinaison) pour les années 0 1800. Après un commentaire sur la datation magnétique, sont donnés enfin des résultats acquis hors de France.

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1. Introduction Pour retrouver l’intensité du champ magnétique terrestre dans le passé, une mdthode décrite en 1938 (Thellier, 1938, sections 92 a 96), puis étendue (Thellier et Thellier, 1959), a connu un succès durable: plus de quinze arts après, ala l6éme Assemblée de l’Union Géodésique et Géophysique Internationale

(AoUt—Septembre 1975 a Grenoble), ii en a encore étd discuté (Carmichael, 1977). La recherche de l’intensitd du champ passé peut paraftre beaucoup plus difficile que celle de Ia direction, mais c’est l’inverse qui est vrai. Les méthodes que j’ai indiquées il y a près de quarante ans pour obtenir la direction (mode de prdlèvement, mesures, effet de la viscosité magnétique) sont relativement

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simples; les techniques sont au point et très précises en un petit nombre de laboratoires (Saint Maur, Oxford); elles sont peut.étre plus rapides mais moms précises aileurs. Toute la difficulté est de savoir dater un nombre suffisant de structures archéologiques utilisables. En fait, les recherches archéomagnétiques sur la direction sont en général abandonnées depuis plusieurs années au profit de celles qui portent sur I’intensite. Au contraire, les recherches paléomagnétiques sont restées actives et variées. Des 1938,j’ai fait des recherches de direction sur des series de briques provenant de monuments bien dates, donnant l’inclinaison magnétique. Je réclamais aussi des terres cuites en place (fours, foyers) qui puissent foumir en outre la déclinaison. Malgré de multiples démarches auprès de services plus ou moms archéologiques, nationaux ou locaux, ce n’est que beaucoup plus tard, en 1950, que des fours en place nous furent signalés par P. Cintas: c’était en Tunisie sur le site de Carthage (deux fours puniques, très beaux d’ailleurs, et un four romain fouillé par G. Picard). Le four suivant (Dr. H. Eiden) était en Rhénanie, en forët de Speicher, et, enfin, nous fumes appelés sur des fours francais; lentement, les etudes fondamentales pour nous, particulièrement celles relatives a la difficile période médiévale se multiplièrent dans notre pays (de Bouard, 1975). Je dispose actuellement de résultats archéomagnétiques portant sur plus de 200 fours et sur une cinquantaine de series de briques; cependant les datations restent le plus souvent insuffisantes. C’est cet ensemble de résul. tats que je discute ici.

2. Le champ magnétique terrestre et sa variation séculaire 2.1. Le champ magnétique d ‘après les mesures directes Les géomagnéticiens s’intéressent au champ actuel recent et suivent ses variations en grand detail. Tout cc qui concerne le champ terrestre et sa variation est bien connu et, en tout cas, exposé dans un grand nombre de publications dont deux d’entre elles, en français, facile a lire, publiées dans 1’Encyclopédie de la Pléiade (J. Goguel) (Thellier, 1959, 1971).

2.2.

champ magnérique antérieurement aux mesures directes

Le

Nous voulons étudier la variation séculaire a une autre échelle: avec une precision bien moindre, a cause des méthodes nécessairement utilisées, mais sur plusieurs millénaires (archéomagnétisme). Nous compterons les durées t en années, mais sans nous faire d’illusions, et les valeurs de l’inclinaison encore nétique Jet de la déclinaison ii a l’échelle encore trop fine, du 1/4 de degré (Jet D sont surlignés quand ils résultent de moyennes). Avec une precision encore beaucoup moindre, les “paléomagnéticiens” s’intéres. sent a l’évolution du champ terrestre pour des périodes dont la durée peut allerjusqu’à plusieurs dizaines de millions d’années. Les etudes “paléoséculaires” portent sur la dispersion des vecteurs correspondant a des mesures magnétiques sur de grandes regions. 2.3. Rappel de quelques points très familiers aux magnéticiens des roches 2.3.1. Graphiques représentant les résultats Pour suivre les variations, en un lieu, de D et del, connues d’après les mesures directes et, au-delà, par nos determinations archéomagnétiques, on peut utiliser les courbesIf(t) etD =g(t) ou les variations du vecteur direction défini par let D a la fois. L’extrémité libre des vecteurs décrit une sphere de rayon R dont les points correspondant a la mdme inclinaison sont des circonférences horizontales ayant leurs centres sur la verticale passant par le centre de la sphere; les points correspondant a la même déclinaison sont sur des grands cercles verticaux. Pratiquement, on projette cette sphere sur un plan, souvent horizontal. Plusieurs projections sont possibles; deux surtout sont utiisées: stéreographique (surtout en Angleterre), eta surfaces égales (surtout aux U.s.A.). Les paléomagnéticiens distinguent par un signe les points figuratifs de la demi-sphère inférieure de ceux de la demisphere supérieure; dans le deux cas, la projection de la sphere sur un plan horizontal est un cercle dont le centre correspond a 1 90°et la circonférence extérieure a I = 00; Ia seule difference est dans le rayon des cercies lieux d’egale inclinaison; en projection stéréographique le cercle extérieur a pour rayon R et les cerdes sont plus serrés vers le centre que vers les bords; en projection conservant les surfaces, le cercle exténeur

91 a pour rayon R ~/2 et les cercles sont moms serrés vers Ic centre. Mais l’aspect des deux figures est le méme. Les paleomagnéticiens qui ont souvent des directions très variées pour un méme site, donc des points figuratifs très disperses sur la sphere, utiisent en général toute Ia projection; en archéomagnétisme la dispersion est beaucoup moindre et il suffit de ne prendre qu’une petite partie du cercle projection comme sur la Fig. 1. 2.3.2. La variation en ovale dans l’Europe de l’Ouest Cette variation est bien connue pour les siécles récents a Londres eta Paris; mais déjà les mesures de Jet D aux XVIIème et XVIème siècles sont peu nombreuses et obtenues avec des appareils de plus en plus précaires. La valeur ultime de D a Paris en 1541 n’a qu’un sens indicatif avec une erreur qui peut étre de plusieurs degrés; les mesures del, trés imprécises d’abord, commencent a Londres en 1576 et a Paris seulement en 1671. La Fig. 2 montre les variations de ces deux éléments a Paris, Londres et Rome, encore que les mesures a Rome soient souvent douteuses et trop partielles. Pour Paris et pour Londres, qui détiennent les plus longues series de valeurs I et

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Fig. 1. Projection, utile pour nous (Pans, 2000 ans) d une partie de la sphere des directions, sur la projection, surfaces égales, des paléomagnéticiens.

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D, la courbe en ovate (parcourue dans le sens dextror. sum) est connue depuis plus d’un siècle;l’idée s’était répandue chez les géomagnéticiens et a fortiori ailleurs, que la direction du champ terrestre avait une variation a peu prés régulière, que l’ovale se fermerait et qu’antérieurement ii avait été parcouru a répétition. Disons des maintenant qu’en Europe de l’Ouest les points représentatifs de Ia variation séculaire ont bien décrit un vague ovale mais c’est un accident statistique propre a notre region et aux siècles récents; ii n’y a aucune raison de le généraliser et, comme nous le verrons, Ia direction du champ terrestre a Paris et a Londres n’a pas suivi l’ovale des quatre demiers siècles. 2.3.3. Les matériaux en principe utiisables en archéomagnetisme Les matériaux doivent étre datables et porter des aimantations rémanentes donnant la direction du champ terrestre a l’epoque de leur formation ou a une époque connue. Ii en est de trois sortes: (1) Les varves et les sediments récents. Ne revenons pas sur le detail des recherches qui ont été consacrées aux aimantations des varies et des sediments, en particulier a Birmingham, eta l’explication de Irving et Major (1964) qui distinguent: l’aimantation détritique de dépôt (depositional DRM) suivie d’une seconde phase (post.depositional DRM) pendant laquelle les particules magnétiques qui sont encore dans un milieu trés aqueux restent libres de tourner et s’orientent peu a peu sous l’effet du champ terrestre. Actuellement, un peu partout, ce sont les sédiments lacustres qui sont étudiés, sur de petits échantillons prélevés le long de carottes forées dans des lacs; mais cette étude a déjà une longue histoire. A l’Assemblée Générale de l’UGGI (Grenoble, 1975) on en a longuement discuté;plus récemment, ala reunion IAGA suivante (Seattle, 1977) de longs exposés et des discussions lui ont encore été consacrés. Comme toujours, dans la multitude des articles correspondants, surtout orientés vers Ic paleomagnétisme, il est beaucoup question de “périodes”. En cc qui conceme l’archéomagnétisme, des auteurs, certains avec prudence (Thompson, 1977) admettent qu’ils trouvent sur leurs carottes les variations de Jet D durant les millénaires récents. Mais d’une part, oü a-t-on Pu faire Ia verification? La vanation seculaire, méme celle des deux derniers millénaires, n’est pas connue .

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Fig. 2. Variations séculaires de la direction du champ terrestre

avec exactitude; d’autre part, la partie supérieure, boueuse, des sediments lacustres, relative aux siécles récents, semble difficilement collectable et l’aimantation n’y est pas encore fIxée. Par exemple, au Japon, oü K. Yaskawa et cinq autres chercheurs (Yaskawa et al., 1973) ont remonté, vers le centre du grand lac Biwa, une carotte longue au total de 197 m sur laqu. dIe ils ont prélevé le nombre énorme de 10000 échantillons; la partie boueuse n’était pas utilisable sur plus de 3 m, épaisseur correspondant a plus de 1000 ans. Et II faut compter aussi sur le décalage d’Irving(Yaskawa, 1974). K.M. Creer, qui a beaucoup travaillé sur les sédiments lacustres, a essayé de pallier les défauts de prélèvements, souvent très brusques, en utilisant plusieurs carottiers au méme lieu (Creer et al., 1976). En plusicurs endroits ml voit des périodes assez nettes pour D, mais différentes suivant les lieux (2700 ans pour le Lac Windermere, 2000 ans pour le Lac Michigan);

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Paris

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Londres •0

(mesures directes).

pour I, au contraire, qu’on croirait mieux défmni en general, les variations “périodiques” seraient souvent absentes. Finalement, l’interprétation des mesures magnétiques sur les sediments semble souvent conventionnelle; on peut craindre qu’il faille encore attendre avant que varies et sediments lacustres donnent le detail, que nous recherchons, de la variation séculaire du champ magnétique terrestre pendant les millénaires récents. (2) Les roches volcaniques. Elles portent une aimantation thermorémanente AIR qu’elles ont acquise en se refroidissant dans le champ magnétique terrestre; mais a cette rémanence, noble en quelque sorte, s’ajoute a coup sUr une certaine quantité d’ARV (aimantation rémanente visqueuse) et, eventuellement, d’autres aimantations parasites: ARI (aimantation rémanente isotherme), ARC (aimantation rémanente chimique) et ATRP (aimantation

93 thermorémanente particle) si elles ont été plus ou moms réchauffées. Les coulées volcaniques epanchées a des dates connues durant les temps historiques, qui seules peuvent intéresser l’archéomagnétisme, sont peu nombreuses et, lorsqu’elles sont superposées, les plus cachées ou les plus anciennes sont difficiles a identifier. Quelques-unes sont très sensibles a certaines rémanences parasites, tout particulièrement pour les coulées extrusives, a I’ARI due aux coups de foudre sur les massifs volcaniques; de plus leur misc en place a souvent été plus ou moms chaotique. Quoi qu’il en soit, l’utilisation des coulées volcaniques historiques pour suivre, pendant des temps limités, les variations séculaires del et D est fréquente. (3) Les terres cuites. Elles sont partout nombreuses et leurs aimantations naturelles (ARN), qui sont presque exactement des ATR, sont genéralement Si modestes que les champs parasites qu’elles créent (y compris leurs champs demagnetisants) sont pratiquement negligeables. Leurs minéraux magnétiques sont varies; a côté du sesquioxyde de fer (hematite Fe2O3~et maghémite Fe203y) auquel on pense (et qui peut manquer) on recontre de la magnétite et ses dérivés titanomagnétites avec toutes leurs substitutions, ainsi que d’autres oxydes plus ou moms puTs; mais ces minéraux sont généralement en grains très fins, caractère qui avait retenu l’attention de Ned (1949). Leur ARV, acquise dans le champ terrestre actuel dans lequel dIes se trouvent depuis leur cuisson, est toujours décelable mais son effet est le plus souvent très faible.

3. Les techniques en archéomagnétisme 3.1. Travail de l’archéomagnéticien sur le terrain 3.1.1. Sur des structures archéologiques en place: prélèvements Les poteries, les briques, ont été géneralement deplacées après leur cuisson; nous les ëtudierons plus loin. Mais il existe des restes archéologiques demeurés en place: tels sont les fours de potier qui sont, de loin, les structures sur lesquelles nous avons le plus échantillonné.

(1) Prélèvements sur un four de po tier. Généralement le sol a été cultivé ultérieurement au-dessus des ateliers de potiers et les parties supérieures des fours ont été détruitesjusque, au moms, la profondeur d’un soc de charrue. Mais les fours sont assez enterrés et l’archeologue et ses collaborateurs ont Pu en dégager les parties inférieure et moyenne (soles de chauffe et de cuisson, murs, pilier central éventuellement ou montants latéraux); c’est sur ces parties que nous prenons des échantillons au nombre de 5 a 15 suivant les circonstances (notre moyenne est de 9 environ par four) en essayant de les répartir au mieux. Notre mode de prélévement dit “au plãtre de Paris” est bien connu et je l’avais décrit, pour des roches volcaniques (Thellier, 1936, 1938 section 88); il a été amélioré depuis (moule, bouillie de platre fin préparée dans une poche de caoutchouc ala manière des dentistes, équerre solaire pour l’orientement des échantillons non visibles du théodolite). La Fig. 3 montre un prélévement en cours d’exécution: St. Victor des Oules (Gard), four 91A dont il reste la sole supérieure avec ses trous a feu; 11 échantillons, deux permettant de bien voir les moules en place; trois sont lissés mais portent encore les moules; les autres sont démoulés;enfin sur l’un d’eux est encore le déclinatoire donnant Ic méridien magnétique actuel. Bien entendu, le théodolite orienté n’est pas visible sur cette photographic; il est a une certaine distance de la fouille. Le chapeau de plâtre, parfaitement solidaire de l’échantillon et carré (12 cm de cOté génér. alement), définit trois directions: deux horizontales Ox et Oy et une verticale Oz, et II est orienté (trait trace Ic long d’une règle ~ éclimétre) au moyen d’une visée faite du théodolite préalablement orienté sur le soleil. Dans des circonstances exceptionnelles, surtout l’absence continue de soleil, nous devons nous contenter de l’orientation des échantillons avec Ia seule flèche magnétique (orientement magnétique) en prenant sur une carte la déclinaison D normale de Ia region. Cet orientement est pour nous un pis-aller que nous nous efforcons d’éviter; il est encore acceptable si l’environnement magnétique du four n’est pas pollué, mais s’il I’est (transformateur, grillage, habitations, etc.), nous considérons la déclinaison archeomagnétique ainsi obtenue de peu d’intérët; l’inclinaison I qui n’a rien a voir avec l’orientement et les conditions magnétiques actuelles, garde toute sa valeur.

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Fig. 3. Prélèvement d’échantilons (St. Victor des Oules).

Depuis plus d’une décennie, les paléomagnéticiens et beaucoup d’archéomagnéticiens qui les imitent, utilisent des échantillons petits, de forme géométrique simple (cylindre ou cube) et de dimensions standards, pouvant “passer” sur les appareils du commerce maintenant trés répandus; ils sont obtenus apIes des carottages et des découpages, soit sur de gros échantillons recueilis préalablement, soit prélevés directement sur la formation géologique ou archéologique (Dod et Cox, 1963). Faut-il dire que si tout est simple ainsi, la precision de la mesure est considérablement abaissée, ce qui peut étre accepté en paléomagnétisme, oU les autres causes d’erreur sont grandes et le prélévement parfois difficile, mais est regrettable en archéomagnétismejusqu’à en étre dépourvu de toute signification. Avec les fours de potier, plusieurs difficultés peuvent se presenter au prélèvement. Si les parois du four sont entièrement faites de terre crue au depart (pla.

cages d’argile, briques crues), un échantillon, pris sur une telle paroi, a été chauffé a plus de 670°Csur le côté dirige vers le feu et il porte là une AIR totale; plus loin, vers l’extérieur, la temperature maximale a pu ëtre mnférieure ~ 670°Cet on a une ATRP mais qui ala direction de l’AIR totale, sinon son intensite; au-delâ encore la terre peut étre très peu cuite. Tout cela importe peu, la direction de l’aimantation AIR ou ATRP étant celle du champ ancien; on risque cependant que toute la terre peu cuite soit assez sensible a l’ARV et qu’ainsi l’échantillon prelevé alt une viscosité magnétique globale élevée. Si les parois sont faites de terre mêlée de tessons, ce qui est frequent, ou bien tout l’échantillon a été porte a 670°Cet au-delà, et toute ATR parasite a dispam, ou bien il faudrait le débarrasser des tessons peu recuits qu’il emmène et c’est genéralement impossible. Un cas un peu analogue mais mieux défini, est celui, frequent aussi, de parois de four faites de tuiles occu-

95 pant Ia largeur du mur. Ii arrive que la cuisson ait été trés forte jusqu’à “vitrifier” les tuiles; on ne craint rien alors et nous avons recontré cette situation plusieurs fois, par exemple: a Lezoux, four romain LAS 4 (no. 62), a Gueugnon (Saône et Loire) four 9 “Le vieux fresne” (no. 98). Mais les tuiles moms recuites portent deux ATRP qu’il faudrait separer. Ii arrive aussi qu’il faille abandonner les tuiles des parois et prelever sur la terre cuite les séparant, cc qui est facile si elle est un peu épaisse, alors que les tuiles peuvent bouger. Si l’on peut, enfin, on abandonne les parois extérieures pour ne prendre que des parties intérieures du foyer nécessairement chauffées a temperature élevée; cc fut, en particulier, le cas du four 10, a Gueugnon (no. 99), dans lequel la chambre de chauffe comportait deux murs longitudinaux, faits de tuiles séparant cette chambre en trois alveoles (Fig. 4). Sur un four de potier, il peut arriver que certaines parties des parois soient bombées ou penchées d’une facon qui paraft anormale et l’archéologue est un peu démuni pour dire si le four était ainsi lors de sa derniére chauffe ou s’il s’est trouvé déformé postérieurement, par la poussée des terres encaissantes par exemple. Dans des cas de cette sorte,nous prenons, en le notant, des échantillons en ces endroits; dans

Fig. 4. Four

a deux murs intérieurs a Gueugnon.

le premier cas, les Jet D trouvées sont Ies mémes que les autres; dans le second cas, elles seraient anormales. Nous avons plusieurs fois recontré la premiere situation qui montre, en passant, que des parois de fours sont souvent trés résistantes; ii en fut ainsi pour: le four romain de Lezoux LAS 4 (no. 62) oU des tuiles trés vitrifiées étaient anormalement mnclinées; le four 3 carolingien (no. 147) de Palaminy (Haute-Garonne) qui présentait une partie trés ronde formant comme une cuve hémisphérique;le four 2, mérovingien (no. 125) de Huy (Belgique), oü deux échantillons ont été pris sur un mur trés arqué qui s’est trouvé étre magné. tiquement normal. En différents pays, archeologues et archéomagnéticiens ont étudié le fonctionnement de fours de potiers, construits actuellement a la manière ancienne, charges et chauffés en respectant le mieux possible cc que l’on croit savoir sur les techniques correspondantes. En Angleterre, de telles experiences ont ete conduites avec beaucoup de soin (Hartley, 1961; Mayes, 1961, 1962). Plus récemment, une experience analogue a éte executee au Japon, par nombre d’auteurs de l’Université d’Osaka (preprmnt 1974, Tokyo). Le fait curieux dans toutes ces experiences, outre l’énorme dispersion magnétique observée sur les poteries cuites (mais en place), c’est que Ies fours, construits au mieux actuellement, sont disloqués par le chauffage, alors qu’on trouve des restes de fours après sans doute un assez long service; les craquelures qui pouvaient s’y produire étaient colmatees par des apports de mortier argileux parfois massifs (Fig. 3), cc qui est sans importance pour nous qui sommes intéressés par le demier refroidissement. Ii faut reconnaftre que les fours médiévaux, plus jeunes que les fours romains de près d’un millénaire, sont souvent beaucoup plus délabrés et tout ceci pose un curieux probléme sur l’art des potiers gallo-romains. (2) Autres fours. En plus des fours de potiers, beaucoup sont utiisables, a l’exception des fours a fer (fours a fonte et bas-foyers) ~ cause des fortes anomalies magnétiques dues aux fours eux-mémes et a leur entourage. Ainsi sont les fours a tuiles, de verriers, a chaux, a bronze, a sd. Les fours a tuiles sont, pour nous, absolument identiques aux fours de potiers a leurs dimensions près et a leurs formes. Nous en avons échantfflonnés de très beaux: a Mittelbron (près de Phalsbourg),

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four romain (no. 9), a Abrens (pres de Laure-Minervois), four romain aussi (no. 12), a Palaja (près de Carcassonne), romaintardif(no. 27), ~ Muscapeu (près de Brignoles), four romain encore (no. 48); ces très grands fours a tuiles, peut-étre faudrait-il ajouter romains, a vaste chambre de chauffe, partagée par un mur solide, semblent faits pour durer longtemps. Pour l’archéologue, a moms que leurs tuiles soient estampillées, ou qu’on y alt trouve nombre de pièces de monnaie, ces fours ont un environnement difficilement datable. Nous n’avons pas eu l’occasion d’échantillonner des fours de verriers, mais nous l’avons fait sur des fours a chaux, fours circulaires dont les parois, très cuites, sont souvent très résistantes. A environnement pauvre comme les fours a tuiles, ils sont aussi difficiles a dater. Souvent ils sont de la taille des fours de potiers et semblent n’avoir été utiisés que peu de temps: a Tintaine (region de Narbonne), XVIéme siècle (no. 51); au Portel (méme region), XVème siècle ou romain (no. 55); a Tavaux (region de Vervms), carolingien (no. 124). A Iversheim (region de Bonn, en Rhénanie), des fours romains de la 2ème moitié du IIIème siècle étaient énormes (II fallait de longues échelles pour grimper a leurs parois), alignes, a quatre actuellement, au bas d’une colline calcaire et constituant un vaste ensemble a production massive, on pourrait dire industrielle;un tel chantier paraft avoir fonctionné longtemps. Ii faut noter que là, a Iversheim, les parois, épaisses et trés vitriflees, de ces fours, étaient faites d’une roche calcaire et schisteuse sur laquelle nous avons pris nos échantillons qui, lors des mesures, se sont montrés trés aimantés. Disons encore que les lieux de chauffe de thermes, dits foyers de thermes, sont en réalité de véritables fours sur la sole et les parois desquels on peut échantillonner; nous n’en avons rencontré qu’un, a Barat de Vin (entre Dax et Orthez), four romamn du Verne siècle (no. 76), excellent, qui comme les fours a chaux d’Iversheim était fait non de terre cuite mais d’une roche, un grès coquillier rougi par le feu et bien suffisamment aimanté. Ainsi, des roches traitées comme des terres cuites peuvent avoir les mémes qualités magnétiques, et c’est vrai aussi pour d’anciens remparts “calcmnés” faits de roches qui ont été soudées par d’énormes feux;nous n’en avons échantillonné qu’un a Bègues (prés de Gannat), mais ils sont frequents.

(3) Foyers de toutes sortes. Dans la littérature archéomagnétique, il est souvent question de “foyers” (hearths). Or, l’expérience nous a montré que les échantillons pris sur de telles formations, a priori convenables, présentent souvent une dispersion inacceptable des valeurs individuelles I et D. Si un foyer est établi sur une sole organisée ou sur un sol bien défini et non magnétique au depart, cet encadrement qui a été chauffé peut fournir de bons échantillons; mais le foyer lui-méme,ses cendres et son charbon de bois qui, abandonnés, peuvent avoir été ultérieurement durcis par des circulations aqueuses, sont generalement deplorables. Quand le foyer fonctionnait les branchages cassaient, se retournaient; des hommes ont piétiné son emplacement, des constructions ont pu être édifiées dessus. C’est le cas souvent des foyers domestiques, des fonds de cabane rubéfiés, des surfaces a incinerations, des surfaces rougies et tout particulièrement des couches d’incendie s’étendant sur toute une partie d’une ville. Par exemple, ~ Beauvais, on trouve trois de ces couches, nettes ala Basse-Oeuvre (eglise vers l’an 1000), oü elles constituent des niveaux rouges paraissant bien définis (E. Chami). Ces niveaux, tentants parce qu’ils étaient bien dates, se sont montrés absolument décevants. Aussi avons-nous cessé d’échantillonner de telles formations; II faut dire que dans ces cas, l’erreur a craindre surIdépasse 3°et qu’aussi bien alors, nous éliminons la structure comme nous le verrons. 3.1.2. Sur des structures archéologiques déplacées (1) Poteries. Si des vases sont cuits avec leur “axe” systématiquement vertical (ouverture vers le haut ou, comme c’est frequent, vers le bas, les “rates de cuisson” le montrent), aprés refroidissement ils portent une AIR qu’ils vont conserver. La déclinaison magnétique est perdue, mais l’ATR a pour inclinaison celle qu’avait le champ terrestre dans le four. Malheureusement, d’une part les poteries sont rarernent cuites avec leur axe bien vertical, d’autre part, elles ont été souvent réchauffées a des temperatures inféri. cures ala temperature de Curie maximale de la terre cuite, disons 670°C,cela soit pour y faire apparaftre des couleurs, soit par accident, comme a la suite d’un incendie, soit enfin par vocation, la poterie étant faite pour aller au feu. Nous avons montre ces deux défauts sur des vases mortuaires puniques du sanctuaire de lanit a Carthage (Thelier et Ihellier, 1959, pp. 330—

97 331, 350—352); là, des poteries frustes, qui ont une AIR unique, ont été cuites dans des positions quelconques; des poteries décorées, au contraire, ont été cuites plus soigneusernent avec leur axe vertical, mais dIes ont ete recuites, a des temperatures que l’on peut d’ailleurs évaluer et leur rémanence est une somme d’ATRP; aucune ne peut fournir correctement l’inclinaison I. Cependant, pour des poteries grossiéres, Ia prerniére condition, Ia verticalité de l’axe, pourrait avoir eté remplie dans certains cas et, s’il en était ainsi, elles fourniraient l’inclinaison I. D’ailleurs, il n’est pas nécessaire d’avoir la poterie entière, son fond ou son col suffisent s’ils permettent d’en définir l’axe. Nous avons souvent rassemblé des collections de tels objets et chaque fois nous avons obtenu des inclinaiSons extrémement dispersées, par exemple au “champ d’urnes” de la grotte de Roche Chèvre a Barbirey-surOuche; a l’oppidum du Mont Laurés; au dornaine du Lac, près de l’étang de Déumès (Aude); ala Fontvieille (village de Buc); a Sigean. Ainsi, malgre un effort qui a ete considerable, presque jusqu’à l’obstination, jamais une étude magnétique de poteries ne nous a donne une valeur de I utilisable. Et nous ne faisons que signaler la possibiité, pour des poteries de valeur, d’avoir ét~transportées trés loin de leur lieu de fabrication, cc qu’on ne craint pas pour les terres cuites vulgaires (briques ou tuiles) dont l’intéret est,justement, qu’elles sont faites presque sur place. (2) Briques. La condamnation que nous venons de porter sur les poteries ne touche en rien les briques qui sont d’excellents rnatériaux fournissant l’inclinaison magnétique I; il faut entendre les briques hors de leurs foyers d’origine, prises sur des constructions, a condition que l’étude magnétique d’un site porte sur un nombre important d’objets de méme provenance: une vingtaine me paraft raisonnable. Depuis longternps j’ai étudié cc probléme des briques anciennes: cuisson en très grand nombre, position a la cuisson, generalement “de champ”, sensiblement horizontale, et montré comment elles fournissent I sur Ic lieu de cuisson (Thellier, 1938, Sections 81 a 85). Cependant, il peut arriver que parmi toutes les briques, cuites “de champ”, certaines apparaissent a aimantation de direction tout a fait anormale; en les suppoSant cuites “a plat” ou “debout”, tout rentre dans l’ordre. Le cas d’une brique a I complèternent

aberrant existe, rnais il est rare et il n’y a pas a hésiter pour I’éliminer. Ii faut remarquer que, surtout a l’époque romaine, de grandes briques plates ont pu étre cuites systématiquement “debout”. II n’y a l~rien de génant puisque I’accord des vingt valeurs del nous mndique qu’il en a bien été ainsi, mérne si une, ou un petit nombre d’entre elles, avaient été cuites “de champ” ou “a plat”. Mais le fait que, dans le cas habituel, l’on puisse avoir quelques briques cuites “a plat” ou “debout”, va pouvoir amener des complications. lant que l’incli. naisonJest nettement supérieure a 45°, comme dIe l’est trés frequemment dans nos regions durant les deux derniers millénaires,la situation reste normale et claire; pour chaque brique, on calcule les trois inclinaisons I~,J~,~ en imaginant que cette brique a ete cuite “de champ”, plat” ou “debout”. Naturellement l’une des inclinaisons est la bonne (aux erreurs prés que nous discuterons), elle est supéricure a 45°;lesdeux autres, fausses, sont suivant l’orientation de la brique au refroidissement comprises entre Ic complement del trouvé et 0°.Mais si I se rapproche de 45°et si la brique était plus ou moms NS, cc qui entrafne l’une des inclinaisons fausses vers 0°,les deux autres deviennent voisines et, strictement, on ne sait plus quelle est la bonne. La situation est plus grave encore là oü l’on utilise des briques carrées (Ephèse, Russie). (3) Autres terres cuites déplacées. Ce que nous venons de dire pour les briques, les grandes briques plates surtout, s’applique évidemment aux tuiles avec toujours cette possibiite d’abandonner la série si les vingt inclinaisons trouvées sont trop dispersées. Je n’ai étudié qu’une fois,jusqu’ici, des carreaux de pavage (de Barenton, Manche);ils ne portaient qu’une seule AIR et étaient de forme carrée. Ils avaient été cults “a plat”, tous dans un champ d’inclinaison voiSine de 68°;sans doute étaient-ils disposes en pilettes dans les fours. Une fois aussi, nous avons eu a étudier une collection du Musée du Louvre (MM. Parrot et Nougayrol) de “clous” sumériens. Ces masses de terre cuite, a large téte aplatie, avec un corps ëpais, alongé, ressemblant a un trés gros clou et couvertes d’mnscriptions cunéiformes, semblent avoir été utiisées rituellement a Ia base de constructions. Pour les archéologues, si les clous avaient ete cults la pointe en haut, “~

98 reposant sur leur grosse téte, ils devaient se comporter comme des poteries cuites verticalement et nous devions retrouver l’inclinaison magnétique de l’époque (nombre isolé darts le temps et dans l’espace ici, mais cependant intéressant). L’étude a montré qu’il n’en avait pas été ainsi: les “clous” étaient cuits “a plat” probablement; comme ils étaient au nombre de 35, une étude statistique a été tentée;mais elle n’est pas bien définie car les clous, a cause de leur forme, n’étaient pas exactement “horizontaux” durant leur cuisson. 3.2. Travail de 1 ~‘irchéomagnéticien au laboratoire 3.2.1. Mesure des moments magnétiques Pour cc qui conceme l’archéomagnétisme, oü nous avons affaire a des aimantations non uniformes sur des échantilons (ceux pris en place notamment) de forme quelconque,j’ai toujours admis qu’il fallait utiliser un inductomètre et mesurer non des directions mais des valeurs “absolues” de moments magnétiques. Les directions s’en déduisent immediatement mais on connaft amnsi les moindres variations des moments s’il s’en produit. Pour cc qui conceme la conservation au moms semi-absolue des étalonnages, les moments mesurés sont toujours compares avec des moments de bobines parcourues par des courants mesurés en valeur absolue. Sur chacun des echantillons archéomagnétiques, il s’agit de mesurer les moments magnetiquesM~,M~, M~suivant trois directions rectangulaires matérialisées sur l’objet. Pour les échantillons a trièdre de platre, ces directions sont suivant les trois cOtés bien définis du trièdre,M~etant suivant la verticale sur le terrain. Pour les objets deplacés, briques ou tuiles, ces trois directions sont les trois arétes de l’objet; pour une poterie, Oz est suivant son axe et pour les deux directions Ox et Oy, on les a matérialisées, arbitrairement mais très visiblement. (1)Jnductomêtre a retournement. Ii date de 1935 etje l’ai décrit (Thellier, 1938, Sections 17 a 35) ainsi que les mesures magnétiques qu’il permet d’effectuer: composantes des moments magnétiques permanents d’échantfflons assez volumineux et susceptibilites magnétiques. Cet appareil, vieux maintenant de plus de 40 arts, est toujours en place et durant quatre décennies un grand nombre de mesures magnétiques ont ete faites grace a lui (recherches et applications

industrielles). Bien entendu, pour les trés grands objets il y a quelques concessions a faire sur l’uniformite de la constante électrodynamique des bobines induites (secondaire);j’avais étudié cc problème (Ihellier, 1938, Section 26) qui a été repris plus en detail récemment par M. Le Goff: la constante électrodynamique G des quatre bobines du secondaire est constante a 1% près jusqu’à 9 cm du centre de l’ensemble, a-t-il trouvé. (2) Jnductomètre rotatifdit “de Bellevue Cet inductométre dontj’ai calculé les bobines et prévu les modalités de fonctionnement a été construit dans les ateliers du CNRS ~Bellevue, sous la direction de H. Gondet qui a apporté un soin tout particulier a la réalisation des bobines et a toute la partie tournante, qui est entiérement de lui. Ii faut croire qu’elle était bonne car l’appareil, mis en service au laboratoire de Saint Maur en 1956 a depuis toume presque journellement, de longues heures chaque jour, et ii continue. Pour la mesure des moments rémanents, le circuit induit est constitué par deux systèmes d’Helmholtz ayant méme axe et méme centre, des surfaces égales et opposées (bobines mnternes 6545 tours et rayon moyen 19.7 cm, bobines extemes a quatre fois moms de spires et rayon double, en principe), réalisant ainsi un circuit “secondaire” dont la partie centrale est a induction uniforme pour l’objet toumant (de forme quelconque). Ce circuit induit est de surface nulle et syrnétrique cc qui fait que les variations du champ magnetique qui entoure l’appareil, partie uniforme et gradient, sont sans effet (comme pour les autres appareils). L’échantillon place sur Ic plateau central (apres avoir été équiibré statiquement a l’extérieur, sur une sorte de pendule inverse) tourne avec l’un de ses trois axes vertical, les deux autres, horizontaux, ayant été places parallélement a deux series de lignes rectangulaires tracées sur le plateau, amovibles mais reprenant toujours la méme position sur la partie tournante. La vitesse de rotation est faible, 5 Hz a cause du volume de l’objet a mesurer qui peut dépasser nettement 1 dm3. L’appareil est “de zero”, la partie toumante comportant deux bobmnes étalons rectangulaires, a axes parallèles aux lignes du plateau: ces bobmnes, par l’mntermédiaire d’un commutateur, sont alimentées par deux importants circuits dont on peut faire varier les courants i 1 et ~2 du ~.zAa 1’A. Evidemment, la mesure consiste, par action sur Ies resistances “.

99 des circuits, a faire varier i1 et i2 pour créer dans les bobines étalons des moments magnétiques egaux et opposes aux moments magnétiques a mesurer. Ainsi la mesure consiste en une compensation exacte, par le moment d’unc bobine, de la composante a mesurer de l’objet;les qualités d’égalité des surfaces des bobines induites, de l’amplification de l’electronique,jouent dans la compensation vis-à-vis de l’extéricur et dans la sensibiité, mais leurs caracteristiques numériques n’interviennent pas dans la mesure des moments et il n’est pas nécessaire de les connaftre. Faut-il dire que les trois axes repérés sur l’échantfflon sont amenés successivement suivant Ia verticale de sorte quc deux composantes du moment étant chaque fois mesurées, au total chaque composante cst mesuréc deux fois indépendamment. Le commutateur initial amenant les courants ii et i2 dans lcs bobines étalons qui tournent, était sec;il a été habilement remplacé par un contacteur au mercure (R. Formont) situé, avec un moteur électrique synchrone qui assure la rotation, sous l’appareil, ~la verticale, dans le sous-sol. Cela peut étre génant pour ceux qui ne disposent pas de deux pièces superposées. Les courants i1 et ~2 étaient initialement mesurés potentiométriquement; puis l’installation d’une detection synchrone sur la partie tournante a simplifie l’ajustage; enfin i1 et i2 sont “lus” sur un voltmetre electronique directement gradué en moments magnétiques. Je dois dire que, peu portés vers les publications, H. Gondet et moi, nous n’avons rien publie sur cc remarquable mnductom~treconstamment utiisé dans nombre de diplômes, de theses et de travaux divers dont massivement les mesures archéomagnétiques. Re~3ondanta unc demande en 1967,j’ai enfin décrit nos “big sample spinners” (Thellier, 1967). Au depart, j’espérais mesurer les susceptibilités magnétiques des objcts dont la rémanence était determimic, sans démontage, en méthode de zero, rotation arrétée. Pour cela une troisième paire de bobines, d’Helmholtz encore, constituant un circuit primaire, était installée dans le circuit induit en position d’induction mutuele nulle. Mais, avec cet agencement, les bobines primaires se trouvent assez près des bobmnes extérieures du secondaire, d’oü des effets capacitifs génants; par ailleurs, des effets induits parasites mntcrvenaicnt car l’appareil était monte sur un pied métallique, de conductibiité élcctrique faible

pour un metal, mais néanmoins siege de forts courants induits. Malgré des efforts prolongés, cdt appareil, excellent pour la mesure des moments magnétiques, a laquelle il est reserve, ne mesure pas les susceptibilités. Cependant le système d’Hclmholtz ajouté n’est pas inutile;l’appareil ayant son axe dirigé suivantla direction SN magnétique, on peut entretenir dans Ic système ajouté un courant constant qui annule la composante horizontale H du champ du laboratoire, de sorte que les composantes horizontales du moment mesuré tournent dans un champ nul. Une autre paire de bobines, a axe vertical, pour laquelle on n’a pas pris beaucoup de soins annule aussi, si on le desire, la composante verticale Z (Fig. 5). (3) Inductomètre de Saint Maur. Après un essai, je puis dire infructueux, d ‘un inductomètre commandé dans l’industrie et qui devait étre une copie du “Bellevue” sauf en cc qui concemait le “pied” métallique de cc dernier, j ‘ai calculé le nouvel inductomètre en

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Fig. 5. Inductométre de “Bellevue”.

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essayant d’échapper aux défauts de l’appareil de Bellevue,j’entends surtout pour la mesure des susceptibiités. Le circuit induit d’abord est un peu modiflé. Ii comporte toujours un système d’Helmholtz principal presque analogue au precedent (10 000 spires, rayon moyenR = 20 cm);il est “compensé” par unc bobine, qui maintenant n’est plus d’Helmholtz mais qui a évidcmment méme surface quc le système principal. Cette bobine a laquelle on a donné un rayon légèremcnt arbitraire 2R, devrait étre centrale mais pour laisser passer l’axe de rotation, elle est diviséc en deux parties aussi rapprochées que possible. On realise ainsi un pcu micux qu’avec l’addition de deux champs d’Helmholtz, opposes mais de dimensions différentes, la condition d’un circuit secondaire a constante elcctrodynamique uniforme dans un grand volume; le calcul a été fait par Le Goff(1975, p. 22). Quant au primairc, qui est de grandes dimensions (rayon moycn 3R) et cxtérieur au secondaire, la condition d’Helmholtz ne peut plus convenir ma.is l’échantillon relativement trés petit devant cette bobinc inductrice cst pratiquement dans un champ uniforme. Bien entendu, Si le rayon 3R est arbitraire, l’écartemcnt des deux bobmnes primaires se trouve impose par la condition d’induction mutuelle nulle entre primaire et secondaire. Quant au socle de l’apparcil, c’est un très lourd massif de granite dU a A. Godefroy qui a aussi vefflé attentivement a la construction et a la misc en place des bobines, finalement assez grandes: bobine primaire, extérieure, diamétrc 60 cm, écartement 25.9 cm, nombre de spires 2000. L’cnsemble électri. quc de l’inductométre est schématisé Fig. 19 de la these de Le Goff (1975, p. 31). Pour moi, le reste devait étre identique ~ cc qui existait. Mon excellent collaborateur M Le Goff m’a convaincu que, actuellement, tout pouvait étrc amélioré (Le Goff, 1975). L’une de ses idées était de rendre fixes les bobines etalons, a courants i 1 et i2 en les alimentant élcctroniquement a partir de la rotation du plateau portant l’objet a mesurer. Là, il a rencontré des difficultés et les bobines tournent actuellement mais elles sont alimentées électroniquement. D’autres cnnuis,jusqu’à l’utilisation malencontreuse d’un vernis conducteur ayant l’etrange propriété de ronger les isolants, ont beaucoup allongé le temps de misc au point. Le résultat final est excellent. L’appareil mesure ics susceptibiités magnéti-

ques sur dc gros objets si on le desire; pour cc qui concerne les moments magnétiqucs, ml est plus sensible et plus rapide quc notre apparel de Bellevue, sauf pour la misc en place des objets qui est la mème. Ii est prévu que cet apparel sera couple avec un ordinateur effectuant tous les calculs. Pour moi, c’est une condition secondc, la premiere étant d’avoir un dispositif faisant d’excellcntes mcsures absolues urbaines, sur des échantillons volumineux (100 cm3 et plus) de forme absolument quelconque, portant sur les moments magnétiques. 3.2.2. Traitement des échantillons pris sur des formations en place (1) Essai de viscosité magnétique. Ii a été fait souvent sur des corps deplacés comme les briques. Mais, sauf cas particuliers, celles-ci sont peu visqueuses et, le scraient-elles legérement, que se trouvant dans les constructions, un peu dans tous les sens en cc qui conceme leurs moments rémanents, lcs erreurs qui résultent de leur viscosité magnétiquc sont aléatoires et s’ajoutcnt aux autres. Les erreurs sont systématiques au contraire pour les formations en place. Aussi quand les échantillons sous platre arrivent au laboratoire, is sont places en “position directe”, leur composante M~étant verticale et leur flèche magnétique étant suivant le méridien magnétique du laboratoire; en gros, ils sont dans leur position de terrain. On lcs laisse ainsi une quinzaine de jours. Dans le cas habituel, l’échantillon a récupéré son aimantation visqucuse et la mesurc des trois cornposantesM~,M~,M~du moment magnétique représente l’AIR souillée par la visqucuse accumulée depuis l’origine, du moms sa partie qui ne di~paraftpas pendant la mesure. Les échantillons sont alors replaces dans une position renvcrsée par rapport a la précédente, par rotation de 180°autour de la normale au méridien magnétique du laboratoire. On les laisse ainsi pendant un temps de l’ordre du mois et on mesure a nouveau M~,M~,M~,qui sont maintenant souilées par une ARV d’un mois de sens oppose a l’ARV initiale, laquelle est demcurée en partie. On sait (these Plessard en cours) que la premiere ARV produite au laboratoire n’cst pas exactement enlevée par le champ terrestre agissant dans la seconde partic et que la dcuxiémc ARV n’est pas exactement l’ARV pure due au second séjour dans le champ terrestre; néanmoins on observe toujours unc difference entre

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les deux mesures des composantes du moment, et dans le bon sens, cette difference étant netternent la plus forte sur la composante M~suivant laquelle agit Ic champ Z du laboratoire, nettcment supérieur a la composante H horizontale. Aussi, pour éviter des calculs, tout a fait facics mais bien inutiles, prenonsnous depuis longtcmps pour l’indicc de viscosité de I’échantillon, u = ~Z/2M~ oft ~.Z est la difference

horizontal (en inversant les vemiers comme I’on salt). lout se passe alors comme si l’on avait visé Ic centre du soleil a l’instant rnoyen H et fait Ia lecture moycnne L au cerclc azirnutal. Mais H, lu sur la montre en TU, est une heure civile, de soleil moycn, ~ Greenwich. Pour le calcul,il nous faut la traduire en angle horaire B du sold qui est I’heure astronomiquc, de sold vrai, locale (0h

M~1—M~2entre les deux valeurs trouvées a un mois de distance pour les deux composantes verticales du moment de I’échantillon etM~est la valeur moyenne. On retient évidemment pour Ics cornposantesM~,M~ etM~du moment de l’objet, les valeurs moyenncs de chaque composante mesuréc deux fois. On pourrait épioguer a l’infini sur cette valeur de v, sur la nécessité de laisser reposer les échantillons en champ magnétique terrestre compensé, sur la nécessité de mesurer les moments en champ nul aussi, sur la noncompensation exacte de l’ARV acquise depuis l’origmne dans les moycnnes rctenuesM~,M~ et M2. Disons que, pour nous, l’indice v que I’on pcut compter en pourcent, est un indicc pratique de qualité archéomagnétique. Pour une bonne structure archéologique il est très faible,inféricur a 1%jusqu’à quelques pourcent. Nous sommes alors certains quc, pour de tels échantillons, l’ARV ne compte pratiquement pas et peutétre considérée cornme compensée.Quandv dépasse 5%, l’échantillon est pour nous trop visqucux magnétiquement et nous l’elimmnons; cela s’est produit pour 24 structures sur 213, dont certaines étaient éliminées aussi par une errcur a cramndre surl dépassant 3°. (2) Orientation sur le soleil par I ‘heure: calculs

quand le centre du soleil passe au rnéridicn du lieu). Evidemment I’on a: B = H 12h (equation de temps) l’équation de temps étant donnée par la “Connaissance des temps” et 4 étant la longitude du lieu comptée vers l’est a partir du méridien de Greenwich. Pour nous qui ne chcrchons pas une trés grande precision, le calcul est alors très simple (Fig. 6). On connaft en coordonnécs verticales locales: a, complement de la décinaison solaire, a l’instant H (Connaissancc des temps); c, colatitude du point stationné P; B, calculé a partir de l’heure H; et on desire connaftrc l’angleA qui: le matin est l’azimut A~du solcil vu de P, le soir est 360°—As. On applique les analogies dc Néper A C tan + = cot~cos[(a c)/2} 2 2 cos[(a + c)/2] A C B sin[(a c)/2] tan 2 cot-i sin[( +c)/2}

(A) Orientement du théodolite, puis des échantillons En principe, les échantillons ont ete orientes au moyen d’un théodolite installé une fois pour toutes près de chaque structure, en un point d’oft on voit les échantilons d’une part, le sold d’autre part. Actuellement, nous utiisons un théodolite moderne sur lequel on ne fait que des lectures azimutales mais précises et trés rapides. Avec cc theodolite, prealablement mis en station, on vise le soleil en notant sur un chronomètrc, ou une bonne montre, l’instant IU de viséc et on fait la 1ccturd correspondante sur le cercie horizontal. Ayant visé le solcil, un méme nombre de fois cercle a droite et cercie a gauche, on prend la moyennc de tous les instants de visée et de toutes les lectures au cercle

—

—

— ~,

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et I’on obtient l’angle A, d’ofi l’azimut A~du soleil correspondant a Ia lecture L faite sur le cercle horizontal du théodolite. On peut alors calculer la quantité ~L =A~ L qui est la “correction” a apporter aux lectures faites sur le cercle horizontal pour les traduire en azimuts du point visé ayant donné une Iccture L. (B) Orientementa l’équerre solaire Lorsqu’on oriente chaquc échantillon avec une équerre solaire, on note I’heurc exacte, en IU, du pointé et I’on trace la direction de I’équcrre sur l’échantillon, Avec les tables de la “Connaissance des temps” on a tout cc qu’il faut pour calculer comme précédemment l’azimut du solei, vu de P, a l’heure H. C’est directement l’azimut du trait trace sur la surface de l’échantilon. (C) Calcul del et D archéomagnétiques Sur la surface supericure d’un échantillon, on a donc, outre ses marques d’idcntification, un trait fin d’orientation, dont l’azimutA~est maintenant —

102 A

-~---

—~

J7\~ 0.. 0~

w

C)

cercle horaire du soleil a linstant H

Nord A

Vertical du soleil a linstant H

Fig. 6. Calcul d’un orientement sur le soleil par l’heure.

connu. La direction dc la composante horizontale du momentMH (M~+ M~)’~‘2 fait, avec l’axc Ox, l’angle a compté darts le sens des azirnuts croissants, donné par tan a = MY/MX. Donc a est connu et ii suffit de le porter sur un schema dans le système des axes Ox et Oy. Sur la surface de platre nous avons la droite d’azimutA5. En la corrigeant de —A~on obtient la direction du nord géographique sur l’échantillon en place. L’angle quc forment MH et la direclion du nord géographique est la déclinaison D archéomagnétique. D’autre partM~a ete mesuré et l’inclinaison archéomagnétique lest donnée par tan I = Mz/MH. (D)Erreurs ii craindre suJet ~ pour une structure archeologique Sur une structure archéologique, on a prélevé N

échantillons sous platre en notant bien leurs emplacernents et leurs divcrses qualités pour pouvoir en discuter éventuellement avec les archeologues. Ces échantillons sont en prmncipe equivalents mais les N valeurs de Jet D, dont on va prendre lesmoyennes T et D, préscntent une faible dispersion due aux erreurs aléatoires, sur les Jet lesD individuelles. Alors: ou bien on peut considérer les deux series desNvalcurs dcl et dcsN valeurs de D comme indépendantes et leur appliquer la statistique de Gauss; on calcule, pour chacune, l’crrcur quadratique moyenne e1et CD. L’erreur a craindre, si l’on veut une quasi-certitude ~ 95% est alors 2e/\/N. Ii y a donc 95 chances sur 100 pour que les valeurs vraies ne débordent pas les limites T±2EDVN, D ±2eD/~.,/N;ou bien on considèrc pour chaque échantillon le vecteur de direction

103 Jet D et l’on applique Ia statistique de Fisher (1953). On calcule un facteur de precision k d’oft l’on déduit l’erreur angulaire a craindre, demi-angle au sommct du cOne ayant pour axe la direction moyenne desN vecteurs et dont la direction vraic du champ archéomagnétique a 95 chances sur 100 de ne pas sortir: a95 = 140°/(kN)’/2 Si l’on veut revenir a des erreurs sur Jet sur D, on montre qu’à cette probabilite de 95%, I’erreur sur lest a95, et sur ~ a95/cos IL Pour nos regions, l’errcur a craindre surD est netternent plus grande que celle correspondant aIde la méme structure. Ces erreurs a craindre, qui semblent résulter d’un calcul, sont souvent prises dans un sens presque absolu. Pourtant Ic nombre N des objets est petit et les conditions statistiques dc Gauss ou de Fisher ne sont pas satisfaites. D’ailleurs, aux erreurs aleatoires, prises en compte, peuvent s’ajouter des erreurs absolucs, parfois très fortes en paléomagnétisme. En archeomagnetisme, ces erreurs absolues sont rares; retenons que les erreurs a craindre, aléatoires, que nous considérons comme un ordrc de grandeur intéressant mais sans plus. Ii faut reconnaftre que Ia probabiité a 95% est três dure et on rcste souvent en dessous de ces erreurs a craindre. (E) La déclinaison magnétique actuelle Cette determination de la déclinaison actuelle ne nous apporte qu’une verification, mais elle est importante. Sur la surface supéricure du trièdrc dc platre, nous avons aussi trace un autre trait fin le long d’un déclinatoire qui mndique Ia direction du nord magnetique actuel. L’angle de cc trait avec la direction du nord geographique est la declinaison magnetique actuelle Dact sur l’échantillon considéré. On peut determiner la moyenne Dact des N valeurs individuelldsDact trouvécs pour Ia structure considéréc avec comme precédemment, son erreur ~ craindre. Si cette erreur est faible, infénieure au degre, et si la valeur trouvéc encadne la valcur prévue d’après la carte magnétiquc, I y a toutes chances pour que les visées d’orientement, les traces et les calculs soient bons, c’cst-à-dire que l’onientcmcnt soit exact. Nous avons toujours rencontré cette situation sur des sites non perturbés magnétiquement. 3.2.3. Echantillons pris sur des formations déplacées

Comme pour des structuresen place mais néces-

sairement pourla seule grandeur I, on prendra Ia valcur moyenne let on calculera I’erreur ~ cramndre a Ia probabiité 95%, 2ej/’.,/N. La dispersion des valeurs Jindividuelles est toujours assez grande et c’est une raison de plus, s’il en fallait, pour prendre N assez grand. Les causes d’erreur sont en partie dans le materiau: effets dérnagnétisants et pentes dans les fours de cuisson; elles peuvent êtrc assez fortes accidentellement, et, a cause de cela, on peut élimincr les objets donnant une indinaison dépassant de ~3,en plus ou en moms, la valeurl de la send ou, mieux sans doute, Ia valcur médiane facile a obtenir des valeurs individuelles,I, observées. Pourla plupart de nos series on peut prendre /3 = 50 et on n’élimine amnsi que peu de valeurs trop écartées, moms de 5%. Mais parfois la dispersion est plus forte et on rejetterait un nombre trop important d’objets dont il a bien fallu mesurer l’aimantation pour s’en apercevoir; on peut alors prcndre /3 = 10°,cc qu’il nous est arrivé de faire trois fois seulement, tout objet a/3> 10°étant toujours abandonné. Dans des cas, qui s’observent avec des briques mal faconnees, oft l’élimination avec 3> 10° serait encore forte, i vaut mieux abandonner la série correspondante. (1) Cas d’une bonne sénic: chateau de Monfort (Hollande), vers 1260, oft N = 24 (toutes les briques sont cuites “de champ”), 7 dépassant la médiane de ±5°4 mais pour aucunc on n’atteint /3 = 10°; pour les 17 retenues,J = 58 1/4 ±1 1/4, alors que pour l’ensemble des 24 on aurait: I = 58 1/2 ±1 3/4. C’est un exemple mais nous avons beaucoup de series aussi bonnes et méme meileures. (2) Cas d’une série moins bonne: aqueduc inachevé de Mamntenon. Des 30 briques ou gros fragments raniassés, 17 dépassent Ia médiane de ±5° dont deux s’cn ecartent de plus de 10°.On a: pour les 13,1= 72 1/2 ±I l/4;pour les 28,1=74 1/2 ±2;pour I’ensemble des 30,1 = 73 1/2 ±2 1/2. Alors, a condition d’avoir pris N grand, bien que les erreurs individuelles sur les valcurs del soient nettement plus fortes que celles obscrvées sur des fours,I’erreur totale a craindre peut étre du méme ordre dans les deux cas; la limitationvient de la dunée des mesures de moment que l’on ne peut pas accroitre indéfiniment. Sinon on dispose généralement d’un nombre très grand d’objets par rapport a N, et on peut, sur le terrain, ne retenir que les briques les micux formées, en essayant de répartir au mieux les prdlévements sun Ia structure.

104 3.2.4. Causes d ‘erreur venant des matériaux et des

structures archeologiques Ces erreurs, nous venons de le voir, sont dues aux champs démagnétisants dans tous les cas et aux pentes dans les fours pour les briques et autres materiaux deplaces. (1) Les champs démagnétisants. Une terre cuite qui se refroidit dans le champ magnétique terrestre (défini par ses inductions horizontale H et verticale Z) est, dans sa matiére, soumise a cc champ, diminué (addition vectorielle) du champ démagndtisant dü aux aimantations, permanente et induite, non pas de l’objet que nous préléverons mais de l’ensemble de la structure dont I fait partic. En general, ces deux champs, direct et demagnetisant, ne coincident pas en direction, et c’est une des causes de la dispersion des I et D mesurees. On pourrait étudier le cas d’unc feuillct horizontal, d’extension infinie, cc qui représente ala limite une sole de four, en lui supposant encore un scul constituant magnétique, en grains fins, a temperatures de blocage TB assez rapprochdcs. Malgré cette simplicite, la situation reste compliquée, le champ ddmagnetisant variant tout au long du refroidissement, depuis la temperature dc Curie Tc du constituant jusqu’à la temperature ordinaire T0 (Bina, 1966). Dans lc cas envisage, scule la composante verticale de l’aimantation serait réduite cc qui réduirait l’inclinaison I mesurée. Si l’on considérait une paroi de four, schématisée par un mur vertical, d’extension illimitéc, située soit au nord soit au sud magnétiquc du four, c’est la composante horizontalc du champ resultant qui serait réduite et ainsi l’inclinaison magnétique observée serait augmentee. Cette inclinaison serait normale pour des murs est ou ouest. Enfin, pour des murs latéraux, l’inclinaison serait encore augmcntée mais moms quc precedemment, et la déclinaison D serait modifiée. Pratiquement, la situation est encore beaucoup plus compliquéc: méme pour un seul mineral magnétique, les temperatures de blocage TB dependent fortement de la forme et de la dimension des grains magnétiques; dans les terres cuites, on trouve toujours un mélange de mineraux pour lesquels sont différentes non seulement les TB mais aussi les Tc;les intensites d’aimantation des minéraux magnétiques sont très différentes et des varient fontement avec les conditions de cuisson;le four réduit maintenant était dif-

férent lorsqu’il fonctionnait avec ses pliers, lateraux ou central, avec ses deux soles et avec les objets qu’on y cuisait. Ii y a des differences d’opinion parmi les archeomagnéticiens sur les endroits a choisir pour les pré. lèvements sun des structures en place. Certains, pen. sant aux mouvements possibles des parois sous la pousséc des terres cxtérieures ou, inversement d’ailleurs, des remplissages du four devenu depotoir, recommandent de prélever sur la sole de chauffe, ou, si c’est impossible, a la base des parois (Aitken et Weaver, 1962). Pendant des années, nos collégues d’Oxford ont décrit un effet systématique (Harold, 1960), d’un “fall-out” des parois depuis le demier chauffage du four, d’oft I devait résulter de fortes differences entrc échantilons de sole et de parois, differences que nous n’observons pas. L’expenience anglaise, intéressante, de construction actuelle de fours l’ancicnne”, conduisit a abandonner cette explication mais non le fait lui-mdme qui est plutôt attribué a l’effet demagnetisant dc l’aimantation mémc de la structure (Aitken et Hawley, 1971). En cc qui nous conceme, l’expérience nous montrant que les effets demagnetisants sont trés faibles pour des aimantations raisonnables, nous prenons des échan“~

tllons en tous les points oft la possiblité nous en est offerte: sole de chauffc, sole dc cuisson parais en haut et en bas, notre souci majeur étant de disperser, autant qu’l est possible, nos prélévements. Sur un grand nombre d’échantllons quc nous avons prdlevés, mes élèves et moi-méme, en notant toujours leur position dans le four,j’ai essayé de voir si, dans des conditions de dispersion appréciables (fortes intensités d’aimantation), cette position influait systématiquement sur les valeurs I et D fourflies par les mesures magnetiques. En m’en tenant a l’inclinaison magnétique,je n’ai que de rares exemples oft I des échantillons de sole soit legerement plus faible que I des échantillons de parois. Souvent la réponse est confuse ou a pemnc significative quand dc n’est pas inverse, et nous pensons que les differences doivent plutôt s’expliquer par l’cffet, d’échantillon a échantiilon, d’anomalies locales dues a dc fortes aimantations anormales. En effet,jusqu’ici nous avons raisonné comme si l’intensité d’aimantation de la terre cuite dtait plus ou moins constante sur toute la structure échantillonnée. Or on salt que les terres cuites sont, en cc qui con-

105 cerne leurs intensités d’aimantation, trés sensibles a de faibles differences dans les conditions de cuisson (Ihellier, 1938, Sections 45 a 53). II est facile de l’observcr sur des series de briques, lesquelles n’étant pas enrobees dans le platre, permcttcnt dc mesurer, avec icur moment ATR, leur masse, d’oft lcur intensite d’aimantation a; et nous avons déterminé cc a pour toutes les briques de plusieurs series. Nous avons ainsi trouvé que certaines, rarcs, peuvent atteindrc la valcur relativement très élevée a = 100 X l0~(SI ou uem) dans des series ayant un a moyen egal ou infénicur ~ 10”’. Donc des terres cuites ont, en certains points, des intcnsités d’aimantation élevécs qui, au refroidissement, produisent des champs locaux inattendus sur elles-mémes et sun des parties VOi5ifld5 qui ne sont pas nécessairement très aimantées. (2) Les pentes des briques, ou des tuiles, dans les fours. Ces objets que nous prélevons sur des constructions n’étaient pas en position parfaitement horizontale dans les “fours” oü Is ont été cuits et II en résulte que les valeuns I du champ terrestre quc nous tirons de chacun d’eux sont entachecs d’errcurs pas du tout negligeables. En cc qui concerne ce probléme des pentes des bniques dans les fours, sur lequel j’ai beaucoup réfléchi, un mémoire a été publié (Abrahamsen, 1973). L’autcur part des figures et des tableaux publies jadis dans ma these, mais je ne suis pas certain quc son calcul, parfois un peu hermétique,soit trés utile car il faut rappeler que les briques ancicnnes, faites ala main avec du mortier (et non en terre pressed commd maintenant), sont Ic plus souvent de formc un peu irrégulière. Ainsi, si la dispersion des I mesurees vient bien des pentes, nécessairement inconnucs dans les fours, elle vient aussi, et beaucoup parfois, des causes déjà mentionnees (les briques n’ont pas la forme parallelipipédique reguliére et elles peuvent étre soumises a des champs demagnetisants parfois assez forts). Causes d ‘erreur venant de perturbations extérieures En paleomagnetisme les effets des perturbations extérieures sur les aimantations peuvent être extremement forts, et les procédés de “nettoyage magnétique” qui se sont hcureusemcnt développés sont trés importants. En archéomagnétismc, grace aux propniétés magnétiques remarquables des terres cuites, prati3.2.5.

quement seules utiisécs, et au fait qu’elles sont relativement trés jeunes, quclqucs milénaires au maximum, les “nettoyages magnétiques” ne révélent pas d’aimantations parasites vraiment importantes s’ajoutant a leur ATR, et ils servent surtout de yenfication. D’unc façon generale, la determination et l’élimination évcntuelle de l’effet d’unc aimantation para. site sc fait par action de champs altematifs (analyse “alternative”) et par rechauffements progressifs (analyse “thermiquc”). (l)Analyse par action de champs alternatifs ala

temperature ordinaire. L’action sun les aimantations naturelles de champs altematifs progressivement ramenés d’une valeur H maximale a zero (valeur efficace pour nous ou valcur “pointe a pointe” chez d’autrcs) a l’avantage de detruire sans constmirc (Née!, 1978: voir par exemple pp. 291 et 299). Bien connue des physiciens, elle n’dtait guére pratmquee en magnétisme des roches. Ses effets sur les différents types de rémanence et la production d’aimantation anhystérétique (ARA), si I’on superpose un champ continu au champ alternatif, ont été étudiés au Parc Saint Maur et ont donné lieu a des notes (Ihellier et Rimbert, 1954, 1955) et ala these de Rimbert (1958). Cette these distribuec aux specialistes mais n’ayant pam dans une veritable publication que l’année suivante (Rimbert, 1959), les méthodes et les appareils correspondants ont été etudies et publies parfois sans référence aux travaux francais anterieurs, ceux des physicicns et plus tard ceux des geophysiciens. Mais peu importe, l’analyse par champs alternatifs s’est rapidement répanduc dans tous les laboratoines interessés par le magnétisme des roches. En cc qui concerne les appareils utilisés,j’ai essayé de les decrire (Thellier, 1967). Il est capital que le champ alternatif diminue sans a-coups, l’échantilon se trouvant en champ continu nul. Dans Ic dispositif intial de Rimbert, c’cst l’echantillon qui s’éloigne de la bobine du champ altematif dans un champ continu a peu pres annulé; dans Ia plupart des autres dispositifs, l’échantillon est fIxe, au centre de bobines annulant le champ terrestre. Ayant établi a loisir le champ alternatif H-. dans une grosse bobine, on amène celle-ci a coiffer l’échantillon puis on l’éloigne lentement. L’échantilon est passé ainsi, en champ continu nul, d’un champ altematifH~-.qui diminue ensuite jusqu’à s’annuler. As et Zijderveld (1958) se sont

106 intéressés auk deformations par les harmoniques de H... donné par le secteur; puis d’autres, en nombrc considerable et pendant des années, se sont ingéniés a faire tourner l’échantillon pendant l’action de H.~ pour eviter la creation systématique d’aimantation remanente anhystérétique si le champ continu n’est pas exactement compensé, cc qui est difficile il faut le reconnaftre (Creer, 1959; Cox et Doell, 1962). A Saint Maur, oft nous travaillons souvent sur de gros echantillons, R. Formont s’est mngenie, avec 5Udd~5 d’ailleurs, a construire de tels systémes, a échantillon tournant autour de plusieurs axes. Actuellement nous sommes revenus ala méthode de physiciens: bobine ddmagnetisante fixe, alimentée par un alternateur local donnant une intensite qui decroft diectroniquement depuis H.... Cc système, important en volume, a été mis au point par M. Le Goff. Le champ

Fig. 7. Système

terrestre est annulé par des bobines d’Helmholtz; on “fignole” cette annulation grace a une petite bobine, a nombreuses spires fines, que l’on améne au centre des bobines d’Helmholtz et que l’on fait tourner a grande vitesse autour de deux axes successivement (turbine a air). Puis, Ic champ continu ayant ete annulé, on enléve la bobine tournante (on n’est pas allé jusqu ‘au dispositif, utilise dans quelques laboratoires, de trois sondes de zero maintenant l’intensite du champ continu constamment nulle). On installe l’échantillon, on amend la bobine de champ alternatif dans laquelle on fera ensuite passer l’intensite de 0 aH~puis, surtout, de H.. a zero. Sur la Fig. 7 on voit trois bobines mais une scule est en service, choisie suivant les dimensions de l’échantillon et, encore une fois, elle est fixe pendant l’action du champ alternatif. Les exemples qui suivent montrent

a désaimanter par action de champs alternatifs.

107 quel parti on peut tirer, en archéomagnétisme, de l’action de champs altematifs sur les rémanences “naturelles” (ARN) des objets étudiés.

(A) Série normale: simple verification Souvent nous avons traité un ou plusicurs échantillons d’une série par champs altcmatifs, soit parce quc la dispersion des Jet D dans la série nous panaissait un peu forte, soit parce que les échantillons étaient trés hetérogèncs. Un exemple est Lezoux,jardin de l’Hopital, four a tuies no. 29, 11 échantillons, vers 180 aprés J .C. La viscosité magnétique et l’intensité d’aimantation étant normales, les erreurs a craindre: = 1 3/4, zID = 3 pouvaicnt paraltre un pcu fortes pour un aussi beau four. Un échantillon, 8, comportant un fragment de tuile et de Ia terre cuite, a été testé par action de champs altematifs agissant jusqu’à 500 Oe (5 X 10_2 T) avec les résultats suivants. Champ (Oe)

0

20

50

52 1/4 2 1/4W

53

52 3/4

3 1/2W

3 1/2W

Champ (Oe)

100

250

500

I (°)

53 3/4 3 1/4 W

53 3/4 3 3/4 W

52 1/2 3 1/2 W

I D

(°) (°)

D (°)

-

Donc, dans cdt echantillon, la stabihte de l’ATR, en

lraités par champs altcrnatifs, les deux morceaux gradent Ia méme direction d’aimantation. La seule

hypothése quc nous ayons pu retenir est que l’échantillon 1 appartenait a une partic de Ia structure qui a été déplacéc en cours de fouille et replacee dans unc autre position. Nous avons nencontré, a quelques reprises, cette situation d’un echantillon complètement anormal dans unc séde par ailleurs normale; par exemple: échantillon 6 de Coutelan (no. 123) oft I = 21 et D = 163 W. (C) Série a très forte dispersion, a A TR de trés forte intensité mais constante en direction par action des champs alternatifs

Exemplc: Walberbcrg (no. 23) près de Bonn, four carolingien du IXèrne siècle, 13 échantillons. Viscosité magnétique trés faible mais intensité d’aimantation trés forte avec erreurs a craindre ~J= 3 1/4 et = 11 1/4. Pour simplifier, ne considérons quc l’inclinaison I, on a choisi quatre échantillons présentant des valeurs minimale (4), intcrmédiaires (7 et 6) et maximalc (13). Ils ont été soumis ~ des champs altematifs croissants jusqu’à 6 X 10—2 1(600 Oe), les trois actions “directe”, “inverse” et “directe” (deux seulement pour le no. 6) étant faites a 200 et 600 X 10”’ 1. H(10~T) 0 10 50 100 _____________________________________________________

direction, est grandc, les erreurs a craindre pouvant venir de légers mouvements qui se sont produits dans cc four entiérement fait de tuiles lors des préléve. ments.’ (B) Série nor,nale comprenant un échantilon corn-

Echan-

6

tillons

7

plétement

_____________________________________________

aberrant

Exemple: Evreux, les mares Jumelles, four romain, 100 aprés J.C., 7 échantillons. La sénie a viscosité magnétiquc nette et assez forte intensité d’aimantation est cependant normale avec des erreurs a craindre ~Jet ~.Dde l’ordre de 1°,a condition d’éliminer l’échantillon I complètement aberrant en D (106°E). Cet échantillon est d’abond coupé en deux, parallélement ala paroi du four, cc qui donne: Echantilon initial

I ( ) 60 1/4 D (°)106 1/2 E

Morceau côté intérieur du four

60 104 E

Morceau Cxtérieur

72 3/4 66 1/4 64 80 3/4 200d

4 13 H (10—a 1) Echan-

6

tillons

~

1=

72 1/2 66 1/2 64 80 3/4 200i

711/2 66 1/2 64 1/2 80 1/4 200d

72 1/2 66 1/4 63 1/2 80 3/4 400

72 3/4

71 3/4

67

66 1/4

66 1/2

67

80

79 3/4

79 1/2

1/2

72 1/4

___________________________________________________

JI(1o—~T) Echan-

600d 6

tilons

=

13

600i

600d

72 1/4

72

65 1/4

63 3/4

65 1/2

79 3/4

81

80

Au vu des premiers résultats nous avions pensé a une perturbation parla foudre (ARI);il n’en cst nien puis57 3/4 104 E

__________________________________________________

quc I, pour chaque échantillon, est remarquablement constante. La viscosité magnétique n’est pas en

108 cause non plus. La dispersion trés forte des valcurs Jet D ne peut s’expliquer que par des mouvements relatifs, importants, dans la structure du four ou par des champs demagnetisants locaux intenses pour ces terres anormalement aimantées; nous pensons que c’est là la bonne explication. Dc cet cssai, I faut retenin que les maténiaux a très forte aimantation, heureusement rares pour les tends cuites, sont a eviter sur le terrain; on les observe facilement en mettant le déclinatoire sur l’échantillon le plus a l’est qu’il est possible puis le plus a l’ouest, on obtient deux directions du champ “actuel” non paralleles. Sur l’cxcmple donné, on pourra noter, en passant, la qualité des mesures magnetiques (au moms leur reproductibiitd). Ces mesures ont été faites avec l’inductomètrc ~ renversement (qui date de 1935) et l’action des champs altematifs encore avec un appareil, disons ancien, it translation de la bobine de H—,sans rotation de l’échantillon. La situation semble étre la méme pour Neusz III (au sud de I’usine Etemit), four romain it la viscosité magnétique raisonnable mais aux intensites d’aixnantation extrémement fortes, qui montre des erreurs a craindre trés grandes: ~I 2 3/4, L~D= 7 1/2, alors que quatre échantillons traités par H.... ont des stabiités remarquables de leur direction d’aimantation. (D) Série a trés forte dispersion, d intensité d ‘aimantation trés stable (on pourrait a/outer a viscosité magnétique faible et intensité d ~iirnantation non pas faible mais modérée) et dont la direction d ‘aimantation naturelle Jet D ne change pas du tout par action de champs alternatifs Nous sommes dans la méme situation que précédemment, a cette difference près que lcs aimantations ne sont pas très fortes. Ii est difficile alors d’expliquer la dispersion par des champs démagnétisants; I faut prendre l’hypothèse de deplacements relatifs, postedcurs ala demière chauffe de jadis, dans les structures échantillonnées. Effectivement, dans les quciqucs cas que nous avons recontres, nous avions note, sur le terrain méme, a priori en quelque sorte, que la structure archéologique semblait avoir souffert de tels mouvements. Ii en fut ainsi, disons malhcureusement: a Pierrefitte-en-Beauvaisis (no. 121), lieu dit Les Grands Prés, 9 échantfflons;la, le four, trés beau, était visiblement disloqué; it Coutelan (no. 123 II), four 2, 7 échantllons dont les deux extremes sont traites; on avait note “structure en mauvais état”; finalement

abandonnee; a Nénis-les-Bains(no. 130),lieu dit Le Péchin, four 1 romain, 8 échantillons. Ce four avait été, au cours des temps, coupe en deux pour Ia misc en place d’un mur. Faut-il dire quc la situation est plus grave encore quand un bulldozer sans détruire le four, car il n’y aurait plus de problèmes, est monte sun la structure ou l’a disloquée. Nous avons rencontré ccttc situation, soit avec doutc, soit avec certitude, dans quelques cas: a Strasbourg (Kocnigshoffen), no. 144, four 7; it Bollène, no. 152, lieu dit Jonqueirolle, four 743 A. Les briques, pour la plupart, appartiennent it cette categoric: viscosités magnétiques faibles, intensites d’aimantation fortes, mais pas trop en general. Par exemple, ~ Ihenailles (briques no. 33) oft elles nous inquiétaient par leur date, trois d’entre des (7, 13 et 20) ont eté traitées par champs altcrnatifs de o a 500 Oe ct leurs inclinaisons (calculées d’ailleurs sur les trois facesI~,I,,, I~)Sc sont montrees d’une reproductibiité incroyable. J’ai ainsi traité par H... un grand nombre de briqucs qui gardent des directions d’aimantation remarquablcment constantes, mais les valeurs I qu’elles fournissent sont assez fortement dispersdcs. Là, nous savons pourquoi dies présentent cette dispersion en quelquc sorte congenitale; elle vient des fours, soit par cffcts demagnetisants, soit ~ cause des pentes quc présentent les objets pendant leur refroidissement magnétisant. (E) Série a trés forte dispersion, a aimantation faible et ëvolu ant par action des H... Une tellc situation ne se rencontre jamais avec des structures archéomagnétiques franchement cuites; mais on l’observe sur des sols brUlés par des incinérations, des incendies ou des foyers domestiques, et, dans certains cas, sur des fours qui semblent n’avoir pas été fortement chauffés. Dcs échantillons pris sur de telles structures, méme si des n’ont pas été dérangécs, montrent le plus souvent une grande dispersion pour les valeurs I et D. Iraités par champs alternatifs, certains échantillons peuvent conserver approximativement leur direction d’aimantation comme si la structure était acceptable; d’autres, au contraire, evoluent parfois fortement et capricicusement. Généralement les intensités d’aimantation déjà faibles diminuent trés vite ct empéchent de poursuivre l’action des champs altcrnatifs. I! arrive que la viscosité magnétique reste acceptable mais, souvent, soit pour quelques échantllons, soit pour tous, elle devient énorme,

109 cc qui achéve de compliquer toutes les mesures magnétiques. Finalement, en archéomagnetismc, sauf dans le cas des briqucs d’Angkor ~ intensité d’aimantation forte et it ARI certaine, toute aimantation trés faible et surtout toute evolution, en direction, de l’ARN par action de champs altematifs, cntrafnc le rejet de l’échantillon correspondant, ou de toute la structure si plusieurs échantilons ont cc comportement. (2)Analyse thermique. Dans l’analyse thermiquc, on suit, en grandeur et direction, les variations du moment magnétique d’un échantillon porte ~ des temperatures T successives, croissantes, les moments atteints étant mesurés, soit it la temperature T, soit, le plus souvent, it la temperature ordinaire. Dans les determinations de l’intensité du champ par Ic procédé des “chauffes jumelles” (Ihellier, 1959), on connaft, accessoircment, I’évolution du moment ancien, a temperature croissante, cc qui constituc une analyse thermique. Mais, si l’on n’a pour but que cette analyse, on réduit de moitié Ic nombre des chauffcs et des mesures: l’échantillon it étudier est chauffe a des temératures T croissantes et refroidi, chaque fois, jusqu’à Ia temperature ordinairc, en champ nul. Dans les deux cas, on peut calculer non seulement la valeur du moment restant mais aussi sa direction aux temperatures T successivement atteintes. L’analyse thermique simple, que nous pratiquons couramment, ne fait,le plus souvent, que confirmer les résultats obtenus par action de champs alternatifs: une ATR pure disparaft progressivement mais en conservant la méme direction; si, au contraire, elle cornporte une aimantation parasite,la variation d’intensite devient capricieuse et, surtout, Ia direction de l’aimantation restante vane, et fortement en general, si l’addition est forte. Ainsi, it Walberberg oft deux échantillons ont été traites thermiquement, a Dreux oft Ic fragment 1 a été chauffe jusqu’à 400°C,a Thenailles oft quatre briques(2, 5, 11, 18) ont aussi été chauffées progressivement jusqu’it 400°C,les directions successives de l’aimantation n’ont pas change, cc qui a confirmé dans chaque cas l’unicité dc cette aimantation. Mais l’intérét principal de l’analyse thermique, c’est qu’ellc permet de séparer dcux ATR, dans le cas d’unc terre cuite normalement, donc a AIR totale, puis réchaufféc ultérieurement it la temperature i” (inféricure au point de Curie final Tc du matériau)

et refroidie dans un nouveau champ dont I’intensité et la direction pcuvcnt étre trés différentes de celles du champ initial. Conformément ala loi de me~91re magnétique”, la terre cuite porte une aimantation qui est la somme geométrique de l’aimantation acquise dans le nouveau champ de T~20°Cet du reste de l’aimantation initiale acquise dans le champ ancien de Tc a T. Lorsque par analyse thermique on monte progressivement vers T, la nouvelle aimantation disparaft peu it peu et, au-delà de T, c’est l’aimantation ancienne, restéc seule, qui disparaft mais a direction constante. La temperature T peut étre déterminée (pratiquement, approximativement seulement can le réchauffement se fait par bonds finis) et supposant que le réchauffement it T alt été homogène. Nous avons suppose un scul recuit, on peut en imaginer plusicurs. Dc la méme façon, si unc terre a ete cuite (une seule fois) a une temperature inférieure au point de Curie du matériau, unc analyse thermique révèle cette cuisson “incomplete” et donne sa temperature, au-dessus de laquelle il n’y a plus d’ATR dans un matériau qui pourrait s’aimanter au-delà. Alors que la separation de rémanences composites est trés pratiquee en paleomagnetisme (et dIe i’est méme de plus en plus actuellement) nous ne les rencontrons guére en archéomagnétisme. Nous n’en avons qu’un exemple: it Lezoux, sur le four nomain Chez Audouard, (no. 31), four rectangulaire fait de tuiles, de formes irréguliércs, 6 échantillons constituent un groupe normal avec cependant une assez forte erreur a craindre et deux sont par contre tout a fait aberrants, les tuies 23 et 28. Sur le carnet de terrain, on voit qu’dllcs sont nettement les plus extérieures dans le four et on soupconne qu’elles n’ont pas été recuitesjusqu’it Icur point de Curie. Une analyse thermique de l’echantillon “aberrant” 28 donne des JetD fortement variables; au contraire l’échantillon 27 appartenant au groupe central normal, traite de la méme facon, perd son aimantation rémanente it direction presque constante:

27 28

300

400

500

49

46 1/2

44 3/4

50 1/2

—12

—4 1/2

23 1/4

28 1/2

Indlinaison

Après

initiale (°)

200

49 23 3/4

En rdalité, pour la tuile 28, ml n’y a pas de coupure nette parce qu’elle a une grande surface entrafnant un

110 réchauffement hetérogéne. Ici l’analyse thermique reduit it montner que l’aimantation de cette tuile est composite. (3) Effets mécaniques. Ii ne s’agit plus ici de techniques d’analyse, appliquées au laboratoire, pour comprendre les défauts de l’aimantation, mais de l’action sur ces aimantations des efforts mécaniques qu’elles ont pu subir avant leur mesure. Dans notre méthode de prelévement des échantillons, au plittre, nous jouons bien du bunin et du marteau (ils pourraient être amagnétiques mais cela n’ajamais pam nécessaire pour des terres cuites), pour dégager la place du moule et pour détacher l’échantillon it la fm; mais c’est vraimcnt peu. Les chocs ne sont pas plus grands pour détacher les bniques d’une construction. D’ailleurs s’il y avait quelque effet des efforts que nous mettons en jcu, I en nésulterait nécessairement unc forte dispersion des let D que nous n’observons pas. Il en a été de méme dans des cas trés nanes oft des échantilons a platner ont été prepares ala scie métallique (Siegbourg,no.35, four 2). Nos mateniaux, des terres cuites generalement, sont presque toujours it grains magnétiqucs mono (ou pseudo-mono) domaines. Mais qu’en est-il pour des noches ~ grains polydomaines que nos collègues carottent et découpent pour en faire leurs trés petits échantillons de quelque 10 cm3 et moms? Qu’en cst-il surtout s’il s’agit d’aimantations douces ou faibles comme celles de certaines roches volcaniques et, plus encore, comme celles de nombreuses roches sedimentames? C’est surtout un probléme pour paleomagnéticiens, mais il nous mnteresse aussi si nous cherchons it tirer quelque parti de couiees volcaniques récentes. Les physiciens connaissent depuis trés longtemps les variations irréversibles d’aimantation déclenchées par les contnaintes mécaniques et les vibrations, et ils ont etudie l’aimantation par chocs, ou aimantation “dynamique”, resultant de l’application de chocs répétés sun un matériau ferromagndtique en presence d’un champ magnetique. Ccs effets magnétiques ont meme pnis une grande importance du point de vuc mlitaire et Is ont fait l’objet de recherches approfondies, tout particuliénement dans le cas des champs faibles (Ned, 1978). Ici, comme alleurs, les geophysiciens s’intdrcssant aux rémanences dans les roches ont tendance a considérer que leurs materiaux aux mineraux fernimagnétiques trés disperses sont nettement dif-

férents des corps fcrromagndtiques. Et pountant, dans lcs deux cas, l’essentiel de la rémanence est portee par des grains magndtiques polydomaines ferro- et fernimagnétiques, comportant des parois que les contraintes mécaniques ou les chocs font mouvoir, changeant ainsi l’aimantation du matériau porteur. Mais les specialistes de l’aimantation des roches sont, it tort ou it raison, moms sensibles it la cause des remanences parasites qu’it leun probléme pratique: quelle est l’intensité et la stabiité des ces aimantations parasites nées des sciages et carottages de roches? A priori, les aimantations parasites dependent, d’une part, de Ia rouc coupante, géneralement magnétique et pouvant porter une aimantation rémanente, du support sun lequel on fait mouvoir la roche it decouper, du carottier, enfin du champ ambiant qui est trés génénalement lc champ terrestre; d’autrc part, de la roche traitée et de la qualite de son aimantation rémanente natunellc quc l’on chenche a atteindre. A cc point de vuc, quelles roches y sont sensibles? Dans quelles noches les aimantations parasites sont-elles faibles et susceptibles d’ëtre détruites par des champs altematifs modérés? Dans quelles roches, au contraire, peuvent-elles changer définitivement l’ARN? J’ai souvent pose ces questions aux intéressés sans obtenin de réponse claire. Beaucoup de paléomagnéticiens (quand us s’en préoccupent) admettent que les aimantations parasites dues a la preparation de leurs “spéci. mens” ou bien sont insignifiantes ou bien sont comme l’ARV (du moms le pensent-ils) faclement détruites pan action des champs altematifs faibles que l’on applique toujours, maintcnant, aux ARN. Un certain nombre d’expériences, dc laboratoire ou de terrain, qui se developpent heureusement, en particulier a l’Institut de Physique du Globe de Strasboung, montrent que cette opinion optimiste est parfois fausse. Ii faut reconnaftre que l’étude des aimantations parasites dues au sciage et au forage est difficile, d’autant plus quc ics experiences ont lieu sur des roches porteuses d’ARN cc qui entrafne la nécessite de distinguer l’aimantation parasite nouvelle de l’ARN ancienne, parfois modified par lcs actions mécaniques subics par la roche. Jusqu’ici les etudes portent plutOt sur des cas particuliers, alors qu’il faudnait d’abord atteindne les causes et, pour cela, commencer par les cas les plus simples: roue coupante, plateau, carottier non magndtiques, roches (naturelles

111

si l’on veut) mais entiérement désaimantées au préalable, ou mieux, roches synthétiques a aimantation initiale nulle. Dans son diplOme d’Ingénieur geophysicien, Kuster (1968), étudiant des roches paléozoiques, montre nettement l’existence d’aimantations parasites fortes, et parfois stables, dues aux carottages: mais, pour lui, ces aimantations fortes sont portées par des roches anciennes, des roches plus jeunes y étant peu sensibles. Après lui, Bonhommet dans sa these traite assez longuement, mais plus ou moms statistiquement, de l’effet des carottages dans les roches volcaniques d’Auvergne qu’il a étudiées (Bonhornmet, 1972, pp. 97—118). Plus récemment, Burmester (1977) a conduit une étude importante mais sur deux échantillons (de monzonite) seulement. Il montre qu’il existe dans ces roches une forte aimantation parasite par découpage (DIR, drilling-induced remanence), relativement stable, qu’il attribue a une sorte d’aimantation visqueuse acquise suivant la direction du champ ambiant durant le sectionnement des minéraux magnétiques polydomaines. En consequence, et il y depense beaucoup d’efforts, il étudie le “lavage chimique” (par HC1 concentré) qui ne convient pas pour de gros échantillons mais qu’il limite justement aux parties proches de la coupe. Ce lavage l’inquiete cependant, et fInalement, il recommande de preparer les échantillons en champ magnétique pratiquement nul (champ terrestre compensé et outils non magnétiques). C ‘est a la rigueur possible au laboratoire, mais ii est difficile, sinon impossible, de compenser le champ terrestre lors d’un carottage sur le terrain, et l’emploi d’outils non magnétiques semble rare jus. qu’ici. Plus récemment encore, Lauer (1978) a repris ce problème, apropos d’une étude sur des roches ophiolitiques du Trodos (Chypre) qui présentaient de fortes aimantations parasites. Ii coupe en deux de gros échantilons; il peut ainsi determiner les aimantations apparaissant dans chaque morceau et suivre leur résistance aux champs alternatifs. Ii en carotte d’autres. Pour lui, l’aimantation parasite, dont la direction semble correspondre a une moyenne du champ ayant agi au cours de l’opération, serait plutôt due aux vibrations subies par la roche, plus grandes au contact des outils agissants. II rejoindrait ainsi Néel et les tenants de “l’aimantation dynamique” étudiée sur

les roches en plusieurs endroits, en URSS notamment (par exemple, Shapiro et Ivanov, 1969) mais qu’il expérimente lui-méme. Son travail est poursuivi, surtout au laboratoire, sur différents types de roches et principalement sur des corps, synthétiques ou naturels, coupés ou carottés mais a aimantation nulle au depart. En ce qui conceme encore les effets d’actions mécaniques sur les terres cuites, on peut en ajouter deux que je connaissais particulièrement bien: celui lie a l’anisotropie des terres cuites (Daly, 1970) et ceux venant des effets de pression (Pozzi, 1973). Des effets anisotropes dans les terres cuites ne se conçoivent guère que dans les briques faites de mortier d’argile force (et force est beaucoup dire) dans des moules. Des experiences sur des briques récentes, faites a la presse, m’ont montré qu’un tel effet n’était pas décelable. Quant aux effets de pression, on ne peut guêre les attendre que sur des briques supportant le poids d’une “meule” lors de leur cuisson ou celui d’une construction lors de leur utiisation (et dans ce cas d’ailleurs l’action parasite est aléatoire) mais il s’agit d’actions trés faibles. Finalement, ces effets d’anisotropie et de pression, qui peuvent étre trés importants pour certaines roches pressées ou enfouies, ne me paraissent pas a considérer en archéomagnétisme. 4 ~ 4.1. Corrections géographiques La variation séculaire du champ magnétique terrestre moyen étant ala fois dans le temps et dans l’espace, II faut nous placer en un lieu pour étudier ces variations au cours des siècles. Pour ce lieu standard nous avons choisi Paris; notre problème est donc: ayant mesuré let D a une date donnée, en un lieu donné, quelles auraient été, a cette date,Jet b a Paris? C’est là une operation facile pour l’époque actuelle; il existe des cartes donnant partout Jet D et on peut y lire avec precision les corrections “géographiques” U et ~D a appliquer a Jet ~ pour les “transporter” a Paris. Mais ces cartes, nous ne le savons que trop, sont rapidement imprécises et ne valent plus rien au-delà de trois siécles en arrière; et encore on peut dire, a ce point de vue, que nous sommes favorisés en Europe de l’Ouest.

112

Cette “transposition” est un probléme que nous allons essayer de contoumer mais qui n’a pas de solution exacte. La meilleure méthode serait de pouvoir réduire au maximum la region échantilonnée. Etant donné l’extréme pénurie en sites archéologiques que nous avions rencontrée au depart, nous avons été amenés a échantillonner une surface assez considerable de l’Europe de l’Ouest (toute la France continentale, le Sud de l’Angleterre, la Belgique et la Hollande, la Rhénanie et le Wurtemberg, la Suisse). Comme nous avons, pour les deux derniers milénaires, environ 140 fours ou foyers retenus et 30 series de briques, on pourrait songer a découper Ia surface prospectée en trois parties: nord, centre et sud, ou ouest, centre et est. Ce peut étre une vue d’avenir mais, actuellement, les variations de la direction du champ étant fortes, et surtout les dates étant mal définies pour beaucoup de structures, nous pensons que ces surfaces plus limitées seraient trop pauvres. La situation étant cependant assez différente pour U et ~D, nous allons envisager ces deux “corrections” séparément. 4.1.1. Correction “géographique”M pour l’inclinaison magnetique Cette correction paraft plus facile que celle concernant la déclinaison; en effet le champ actuel et sans doute celui des mfflénaires récents peuvent étre considérés comme resultant de l’addition du champ dipole, fort et lentement variable, et du champ non dipole, important soit, mais plus faible que le champ dipole et retentissant davantage sur la déclinaison. Reportons-nous aux cartes magnétiques relatives a l’inclinaison; actuellement, sur la France et les regions limitrophes, les isoclines sont sensiblement est—ouest (legerement montantes vers l’est) Ct Iaugmente sur tout ce territoire, de Perpignan a Dunkerque, de 8 environ pour une difference en latitude de 8°1/2. D’après les cartes de H. Fritsche tracées pour l’Europe, l’Afrique et les deux Amériques, cartes assez sommaires ou la surface occupée par la France est évidemment reduite, on trouve des isochnes, pour nos regions, de direction plus ou moms analogue (legerement montantes vers l’est pour 1915, un peu plus pour 1842 et 1780, presque horizontales pour 1700 et trés legérement descendantes vers l’est pour 1600)le changement pour le territoire français pouvant varier de 4°environ vers 1780 a 7°vers 1915.

On peut dire, pour ce qui concerne I, qu’il y a vague. ment accord avec l’Atlas de Neumayer et avec la carte de J.C. Wilke. Finalement, l’examen de ces cartes et de celles correspondant a l’Hemisphére Nord actuel, nous amène a conclure, sans que ce soit exact dans le detail, que les lignes isoclines sont sensiblement est—ouest, l’incinaison magnétique croissant du sud au nord, et son gradient, variation pour 10 de latitude, ëtant d’autant plus faible que l’inclinaison Test plus forte. Alors, comme il n’y a aucune raison pour que le gradient actuel de i~ dans nos regions, soit le meilleur pour les millénaires récents, nous avons cherché un gradient dI par degre de latitude, moyen pour tout l’Hémisphére Nord mais dependant de la valeur de Taux points considérés. Pour cela, prenant la carte actuelle delpour notre hémisphère, nous avons suivi six isoclines (75, 70,65,60, 55 et 50°)tout autour du Globe et pour chacune, nous avons note le gradient dI de part et d’autre de l’isocline, en huit points correspondant a deux maximums (absolu et relatif) de latitude, a deux minimums et aux quatre points intermédiaires. Prenant pour chaque isocline Ia moyenne des huit gradients mesurés, il en est résulté le Tableau I qui nous paraft donner la correction dJ p~rdegré de latitude a appliquer partout sur notre h~misphéreoO l’on a mesuré une inclinaisonI. Nous avons ajouté, colonne de droite, le gradient dJ qui correspondrait a I mesuré si le champ magnétique terrestre se réduisait a celui d’un dipOle axial. Dans ce cas extrémement simpliflé, les valeurs dIne sont pas trés éloignées de celles que nous appliquerons (colonne du milieu), la parenté venant de ce que, dans nos regions de latitude non polaire, le champ axial TABLEAU I Gradient mesuré sur la carte mondiale actuelle de I: Hémisphere Nord. Pour les ileux oii l’on observe 7, correction dJ a appliquer pour une variation en latitude de 10 (7 augmente avec cette latitude) I

— (0)

dI par degre .

dl calcule dans l’hypothese

de latitude

simple du champ de

75 70

0°40’

65

052

0°36’ 0°40’ 046

~

~O,

0O~

~

~°~‘

0046~

.

dipole axial

113

reste une approximation du champ reel. Evidemment il y a dans l’adoption de la correction 61 une part d’arbitraire mais qui ne semble pas devoir entrafner une forte erreur sur la valeur de I ramenée a Paris. On peut nous objecter que nous avons la possibilité d’un contrOle experimental: a une date donnée, prenons deux lieux, l’un le plus au nord de notre zone, l’autre le plus au sud et appliquons nos corrections;les deux valeurs trouvées pour là Paris doivent ëtre sensiblement les mérnes. Oui, mais cornment trouver de tels points, surtout s’il s’agit de fours dont ii est toujours difficile de fixer l’epoque d’arrét? Puis les deux valeurs del mesurées ont chacune leur marge d’erreur; de sorte que, méme sans des conditions favorables, l’imprécision de Ia verification risquerait de dépasser l’erreur sur 61 que nous calculons. A la vérité, pour des series de briques, souvent plus faciles a dater mais aux erreurs a craindre un peu fortes, nous avons trois sites correspondant sensiblement a Ia méme date: 1460—1465: le Palais Rihour a Lille, l’aille Dunois du Chateau de Cháteaudun et la Maison dite de Tristan a Tours. Les valeurs I rnesurées donnent, après la correction annoncée,les valeursI~,a Paris, suivantes: —

PalaisRihour 1=64 ±11~4 dl = 0°54’ Jp = 62 1/2 ±11/4 Aile Dunois T= 63 3/4 +1 1/2 + 1,2 / dI—0 55 Ip—64 1~2_1 Maison Tristan 1=60 I,’2±l112 dI 0°57’ I = 62 +11/2 —

—

—

— —

—

En tenant compte des erreurs a craindre, la verification est acceptable rnais ne prouve pas que les gradients dl soient les rneilleurs. Méme une verification excellente ne vaudrait que pour l’époque choisie et non pas pour les deux derniers millénaires comme nous le desirerions. Notre meilleur controle sera sans doute dans l’alignement acceptable des points correspondants a Tsur Ia courbe de variation séculaire T~= f(t). 4.1.2. Corrections “géographique”6Dpourla déclinaison magnétique Actuellement, les isogones sur la France sont plus ou moms “verticales”, et ~ partout ouest (negative) devient plus est quand on va d’ouest en est (variation positive); de l’extrérne ouest de la Bretagne au Rhin, soit pour 13°de longitude, la variation de D est de 5°45’environ. Jusqu’en 1800 et méme 1780 (Frit-

sche, 1903, 1910), les isogones restent sensiblement verticales et Ia variation, constante en senS, reste de l’ordre de 60 a travers la France (un peu moms sur la carte de Neumayer, 1900). En 1700, Ia situation devient floue, Ia carte de Halley, premiere carte magnétique, valable pour l’Océan Atlantique Nord et Sud, qui reste inquiétante sur beaucoup de points, nous annonce, pour la France, des isogones plutOt est—ouest avec diminution de Den allant du sud au nord, de l’ordre de 1°1/2(5°1/2W au sud a 7°Wau nord); Neumayer est d’accord rnais, un peu curieusement, Fritsche volt sur toute Ia France une déclinaison pratiquement constante de I’ordre de 8°W.Pour 1600, la difference des opinions s’est accentuée; Fritsche voit les isogones quasi est—ouest avec .b est augmentant du sud au nord (6°Eau Sud de Ia France a 8°E au Nord). Pour Neumayer, les isogones seraient plutOt “verticales”,D est diminuant de 2°d’ouest en est(8°Evers la Bretagne a 6°Evers l’Alsace);le gradient serait donc inverse de celui qui nous avons observe de l’époque actuelle a 1800. Pour Fritsche, le gradient de ~ sur la France aurait constamment le sens actuel (positif en allant d’ouest en est),les isogones étant plus ou moms verticales. Mais les valeurs de D annoncées sur ces cartes ne sont pas d’accord -

avec les valeurs trouvees archeomagnetiquement, et cela ne nous étonne pas du tout. Ainsi de l’examen un peu décourageant D, on peut seulement retenir des que cartes jusqueanciennes vers 1780de nous pouvons .

—

corriger laD trouvee, le dD par degre de longitude étant de l’ordre de l’actuel (0°25’par degré de longitude, plus est vers l’est). Antérieurement, nous ne savons rien sur la variation de D a la surface de la terre et rien sur son gradient qui peut étre inverse de l’actuel. Si l’on veut, nous ne savons pas si nous sommes dans le champ de l’agonique (isogone 0°)qui est actuellernent vers la Pologne et oü D augrnente quand on va vers l’est, ou si nous sornmes vers l’autre agonique qui est actuellement sur les Etats-Unis, 00 D diminue de l’ouest vers l’est. Si nous admettions I’hypothése simple d’un champ dipole axial,la déclinaison serait alors partout nulle, son gradient aussi évidernment, et toute correction 6D disparaftrait. Pour nous qui échantilonnons sur une assez grande surface et qui savons bien que la correction géographique 6D n’est pas nulle, c’est là un abandon assez dur. Ne pourrait-on pas en prenant sur Ia surface prospectée deux points de méme date, l’un

114

le plus a l’est et l’autre le plus a l’ouest possible et, de la mérne façon, deux points 1 ‘un au nord, l’autre au sud, car nous ne savons pas l’orientation des isogones, mesurer en quelque sorte ces gradients? Nous retrouvons, en plus grave d’ailleurs la difficulté rencontrée pour verifier la correction d’inclmnaison et cette méthode, excellente a priori, est pratiquement inapplicable. Mais n’y a.t-il pas une autre possibiité générale eta laquelle tout le rnonde pense, celle de passer par un pole virtuel? Soit un site éloigné de Paris, Bonn par exemple oO nous avons mesuré archeomagnetiquement Jet D pour une époque

virtuel et ne vaut que pour Bonn; au mérne moment a un autre point correspondrait un autre dipole, dans le cas reel et il donnerait d’autres valeursi~et Dp a Paris. A ce point de vue, nous avons fait l’expérience suivante. Pourl’epoque 1967.5 nous avons considéré huit observatoires magnétiques européens entourant Paris. Pour chacun, oO l’on a observe Jet D, nous avons calculé 0’ et de leur pole virtuel et, de ce pole virtuel, déduitlp et D~ que devrait presenter le champ terrestre ~Paris oO nous connaissons leurs valeurs vraies en 1967.5: Jpo = 64°23’, Dp0 = 5051 ‘W.

donnée. De Jet ~ mesurées, nous pouvons déduire le pole virtuel correspondant a Bonn;entendons bien, nous irnaginons le champ correspondant comme du a un dipole centre (non axial) et nous calculons ce dipole qui aurait donné a Bonn,IetD que nous y avons trouvées. De ce dipole fictifnous retenons les coordonnées geographiques, sa colatitude 0’, et sa longitude ~‘, et nous pouvons déduire l’inclinaisonlp et la déclinaison i~pqu’il donnerait a Paris. Tout cela est correct en soi, mais T~et D~ ne sont pas l’inclinaison et la déclinaison qui existaient a Paris quand ces éléments étaient Jet D a Bonn; ce ne serait vrai que si le champ observe était dipole, ce qu’il n’est pas et d’assez loin. Passant par ce dipole, nous pourrions nous imaginer étre passé de l’échelle locale ~ celle de la terre, il n’en est rien: let D a Bonn ou le dipole calculé, sont exactement equivalents;le dipole est

Le Tableau II, resume les résultats obtenus qui sont acceptables pour l’inclinaison oO l’on a enrnoyenne pour les huit observatoires Ip = 64 17 ±0 23 ; mais pour la déclinaison les valeurs Dp trouvées pour Paris, qui devraient étre egales si l’effet géographique se trouvait corrigé, sont trop est pour les stations situées a l’est de Paris et inversement, la moyenne pour les huit observatoires étantDp = 5°30’W±1045?. On peut voir qu’à peu de choses prés, les valeurs trouvées pour Paris par cette ~correction” sont presque egales aux valeurs observées comme si l’on n’avait pas fait de correction; une trés faible partie seulement de l’effet géographique est corrigée ici par le passage au pole virtuel. Finalement,je suis oblige d’admettre qu’ayant mesuré une ddclinaison D en un lieu donné, a une certaine époque,je ne connais pas la correction 6D a

TABLEAU II Jet D Paris,

a

~‘

a partir des poles virtuels de huit observatoires magnétiques entourant Paris

Observatoires

Latitude

Longitude

Champs moyens

POles virtuels

Champs des dipoles virtuels a Paris

0’

Tp

en 1967.5

7

Th

58°29’ 64°

1°07’W 2°W

3°19’ 2°47’

151°27’W 138°52’W

64°06’ 64°39’

2°06’W 2°33’W

67°37’ 65°36’

4°14’W 4°57’W 5°38’W

3°28’ 5°41’

122°44’W 119°05’W 127°19’W

64°49’ 64°44’ 63°28’

4°10’W 4°58’W 6°12’W

6°59’W

6°09’

121°16’W

63°35’

7°17’W

9°52’W 9°20’W

6°06’ 6°19’

108°22’W 109°02’W

64°31’ 63°23’

8°16’W 8°30’W

L’Aquila

42°23’

13°19’E

Furstenfeldbruck

48°10’ 52°49’ 50°06’

11°17’E 6°40’E 4°36’E

40°49’ 42°27’ 55°19’

O°30’E 2°31’W

56°37’ 58°33’

3°12’W 4°29’W

69°34’ 66°32’

Witteveen

Dourbes Ebro

Logrono Eskdalemujr Hartland

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Moyennes (a la probabilité 95%) pour le champ des dipoles virtuels a Paris: 7 64°17’ ±0°23’;~=5°30’W±1°45’.

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Champ moyen Paris en 1967,5, qu’on devrait trouver pour chaque observatoire aprés corrections: Tpo = 64°23’;Thpo 5°51’W.

115

appliquer pour obtenir Ia déclinaison a Paris a Ia méme époque. Ainsi, aux erreurs déjà un peu fortes entachant D~archéomagnétique, s’ajoute l’erreur 6D que nous ne pouvons réduire qu’en limitant la surface prospectée. De ce fait l’erreur a craindre sur D sera nettement plus forte que celle que nous avons a craindre surf Bien entendu, ce probléme de la “reduction” des mesures magnétiques effectuées en différents lieux pour les transposer en un lieu standard a été envisage par différents auteurs. Imamiti (1956), étudiant la variation séculaire de la déclinaison au Japon, déclinaison obtenue a partir de 1613 seulement, surtout par des mesures sur bateaux, réduit ces mesures de D a Kakioka d’aprés des cartes anciennes jusqu’en 1600. Nous avons dit quelle est l’extréme pauvreté des cartes magnétiques anciennes; nous avons pose qu’avant 1780 ily avait entre ces cartes des déccacords graves dans nos regions a priori les plus riches en observatoires, et qu’il était tout a fait illusoire d’en

tirer la valeur des corrections 6D. Shuey et al. (1970) se sont livrés ~une étude qui semble répondre exactement a notre interrogation: “Geographic correction of archeomagnetic data”. Mais il s’agit d’une étude statistique portant sur le champ analytique (IGRF, 1965), d’une grande partie de la terre, pour comparer les méthodes de reduction employees: du dipole centre axial (Aitken et Hawley, 1967) et du dipole centre (Irving, 1964, p. 69, 70). Mais notre probléme n’est pas du tout statistique et il s’applique d’ailleurs a une toute petite region du Globe et au champ reel a l’époque pour laquelle nous voulons “réduire”. 4.2. Les courbes de variation séculaire

Faut-il rappeler que ces courbes établies avec des résultats archéomagnétiques venant de toute la France métropolitaine et de regions ëtrangéres mais assez

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Fig. 8. Courbe J f(t)

a Paris.

116 strictement limitrophes sont, pour le moment, “ramenées” a un point unique plus ou moms central, Paris. 4.2.1. Courbe 1 f(t) a Paris (Fig. 8, Tableaux III et IV) Ta ete mesuré soit sur des formations non deplacées (fours ou foyers), soit sur des series de briques et nous avons dit comment était calculée ha correction “geographique” 61 ramenant Jet son erreur a craindre du site échantillonné a Paris. Précisons que nous éliminons toutes les formations pour hesquelles h’erreur a craindre sur Jest supérieure a 3°,l’indice de viscosité magnétique supérieur a 5%, le nombre d’échantillons inférieur ~4 et quelques-unes, très rares, 00 l’on peut avoir des doutes sur la stabiité (bulldozers). Nous avons ainsi conserve 142 formations non déplacées (dont 47 ont une erreur a craindre surJ~ 10 et 69 comprises entre 1 et 2°)et 32 series de briques ou tuiles. Chacun des points de la courbe J=fit), prolongeant celle, ~ peu prés connue depuis 1600 environ, devrait comporter une barre verticale correspondant ~ l’erreur a craindre sur la valeurlretenue et une barre horizontale correspondant a l’erreur a craindre sur ha date. La premiere barre qui depend de nous (prélévement et mesures) mais aussi de l’état de la structure échantillonnée pour laquelle nous ne pouvons rien, saufl’abandonner, pourrait étre tracée; mais ha seconde depend entièrement de l’archéologue;ehle est, quoi qu’on fasse, pres. que toujours inconnue d’autant plus qu’il s’agit de la derniére chauffe pour des formations comme des restes de fours. Nombre d’entre eux, en effet, sont dates par ajustage entre des conditions historiques OU locales, des formes de poteries cuites ou des monnaies trouvées a l’intérieur, et parfois, partiellement, de fl05 resultats archeomagnetiques. Evidemment, cette datation est diffIcile et nous n’arrivons pas a comprendre que ce puisse étre plus facile ailleurs. C’est cette gene qui nous a arrétés si longtemps et nous ne serions pas étonnés que, plus tard, nos courbes se trouvent modiflees tout de méme. Nous trouvant ainsi devant ha diffIculté du trace de barres d’erreurs horizontales et hes barres d’ailleurs compliquant nos courbes 00 nous avons beaucoup de points, nous ne les tracerons pas; chacun des points doit étre considéré comme centre d’une surface d’erreur. Finalement ha courbe I = flt) (Fig. 8) pour hes deux

derniers millénaires, conduit aux observations suivantes. L’ampleur de la variation est forte, entre des limites qui sont sensiblement 55 et 750, soit de l’Qrdre de 20°.La valeur actuelle del, de l’ordre de 64°1/2 est presque a mi.chemin dans cette variation, ce qui est un pur hasard; au debut de notre ére, cette valeur était de l’ordre de 69°.La variation est irréguhere; les durées séparant un minimum d’un maximum voisin sont nettement variables et ces extrémums ont des ordonnées différentes. A certaines epoques ha variation est lente, forte a d’autres, mais en restant “douche” a l’échelle du siéche. Si l’on voulait chercher une parenté entre hes maximums de Jvers 1725 et vers 800 on serait inimédiatement gene par la période actuelle oOl, a peu prés stationnaire depuis 1905 jusque vers 1950, décroIt maintenant mais trés légérement (de l’ordre de 30’ en 25 ans). Evidemment on peut livrer ces vaheurs de I a une analyse numérique et trouver des “périodes”, mais qui pourra imaginer que ces “periodes” sont valables avant ou aprés la durée analysée et ont, ce que n’hesitent pas ~admettre des “théoriciens”, une valeur mondiale. Les champs dipole et non dipole jouent a leur guise, lentement soit mais différemment suivant hes époques et hes regions du globe, et nous ne pouvons que suivre heur résultante. Il faut faire en d’autres lieux des etudes analogues pour permettre de séparer l’évolution de ces deux champs et voir, en particulier, si le champ dipole s’est modifié en direction(en valeur nous le savons) pendant les deux millénaires récents. —

4.2.2. Courbe a Paris (Fig. 9, Tableau IV) Elle ne peut évidemment étre tracée qu’à l’aide des structures archéologiques en place, qui fournissent les deux éléments. Mais l’erreur a craindre sur Jetant connue, nous pouvons affecter le point d’une barre d’erreur verticale; il en est de méme pour l’erreur a craindre sur D, du moins en partie, et nous pourrions tracer une barre horizontale sachant que cette barre est en realite plus grande, ha correction “géographique” sur étant inconnue. Pas plus que pour la courbe precedente et pour les mémes raisons nous ne les avons tracées. Ii est certain que si les erreurs surlet 17 étaient presque nulles, les points figuratifs de chaque site traceraient d’eux-mémes la courbe cherchée, indepen. damment du temps (abscisse curvihigne sur cette ~

117 TABLEAU III Valeurs de Ifournies par des matériaux déplacés (briques, tuiles). Le numéro de la premiere colonne est conventionnel. Ce tableau ne comprend que les structures retenues; les autres (numéros abandonnés ici) correspondent des structures oO l’erreur craindre est supérieure ~°, ou dont la date est inconnue ou très douteuse. Les nombres en chiffres romains sont ceux employés jadis dans la these deThellier (1938). Tousles angles ont été arrondis au 1/4 de degré. 1 ère colonne: numéro de la structure; 2ème colonne: lieu du prélèvement et monument échantilonné; 3ème colonne: N, nombre d’échantfflons recueiilis; 4ème colonne: ‘N’ indlinaison obtenue sur ces échantillons, avec son erreur craindre; Sème colonne: Air, nombre d’échantillons retenus ~ < 5°(fl: écart de l’inclinaison d’un échantillon Ia médiane de la série); 6ème colonne: ‘Nr’ indinaison correspondant aux échantfflons retenus, avec son erreur craindre; 7ème colonne: 8,, correction géographique sur I; 8ème colonne: de cuisson, d’après le ou Tp, indinaison magnétique “transférée” Paris, valeur date laquelle a été adjointe les archéologues compétents; 9ème colonne: l’erreur craindre de Ia colonne 6

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Fig. 9. Courbe T—Th a Paris.

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n’est pas du tout repetitive; (ii) la declmnaison a divague plus fortement que l’inclinaison, environ 22°ouest vers 1815 et 22°est vers l’an 1000, soit de prés de 45°,ceci avec des allers et retours; (iii) pendant toute l’epoque romaine, 17 a relativement peu change vers 17 = 0, pendant que I, au contraire, variait trés vite. Plus tard, la déchinaison est devenue est, assez puis trés fortement, pendant plusieurs siécles autour de l’an 1000. Mais là le nombre des vecteurs Jet 17 est réduit et nous sommes dans une période qui peut étre fort douteuse. On pourrait s’inquiéter aussi de Ia pénode 300—700 pour laquelle nous n’avons pas beaucoup de sites (fin de h’époque romaine et temps merovingiens) et 00 hes archéologues datent trés difficilement, mais elle semble moms douteuse que la precédente. Je considére maintenant que de iiso a 1250 ha

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126

déclinaison était assez fortement est (1 0°Eet plus) alors qu’ensuite, après 1300, elle n’ëtait plus que faiblement est. Mais l’accord pour ces dates n’est pas unanime chez les archéologues. C’est toujours, fautil le répéter, a cause des difficult~squ’ils ont pour dater avec la pr~cisionque nous désirerions et ceci méme pour le XIIIème siècle. Ensuite la courbe est plus sure car elle comporte plus de points, et elle rejoint bien celle qui correspond aux mesures directes. 4.2.3. La datation magnétique Nombre d’archéologues nous demandent de dater leurs trouvailes sans toujours s’inquiéter de notre problème, pourtant le premier a résoudre, ce qui malgre nos efforts est três lent. Disons tout de suite que la méthode magnétique ne permet pas, comme d’autres, moms précises peut-~tre,de dater un tesson ou mëme une formation archéologique très altérée. Elle ne s’applique qu’à des structures cuites (fours ou lots de briques) analogues a celles que nous avons considérées jusqu’ici. Cette datation est alors très

simple de principe, elle n’est que la réciproque de la technique des archéomagnéticiens. Supposons sensiblement exactes les deux courbes de variation séculaire du champ magnétique terrestre que nous avons présentées, condition essentielle pour qu’il puisse y avoir possibiité de datation magnétique. Pour une formation d’age archéologique indéterminé, nous avons trouvé, toutes mesures faites, une valeur ide l’inclinaison magnétique et D de la déclinaison avec leurs marges d’erreur ou une valeur Tseulement pour des matériaux déplacés. Ii faut chercher sur les courbes la date correspondant a ces valeurs. Dans le cas oü Jet D sont déterminés, la courbe a utiiser d’abord, est celle I=ftt) (Fig. 8). Mais un problème, nouveau celui-la, se pose: quand nous portons sur cette courbe la valeurTde la formation a dater, nous trouvons plusieurs solutions, plusieurs valeurs du temps t correspondant a cette valeur de 1 et ce nombre peut étre grand pour les deux derniers millénaires. C’est la consequence de deux faits, l’un heureux, l’autre génant: Tvarie relativement vite au cours des siècles mais entre des limites étroites (nous avons trouvé 20°environ). Nous recourons ensuite a la courbe T—D (Fig. 9) sur laquelle nous essayons de trouver l’époque t corre—

—

—

spondant approximativement aux valeurs Jet D de la formation a dater. En gën~ral,nous aurons une réponse confuse a cause de l’imprécision des valeurs de D; cependant parmi les dates trouvées pr~cédemment plusieurs apparaissent aussitOt impossibles. L’archéologue intervient aussi: en gén~ralil a une idée, a un ou deux siècles près, de la date de la structure et, ainsi, le nombre de dates trouvées peut se ramener a une seule. Mais il peut rester des indéterminations; par exemple a l’~poqueromaine oü I vane très vite et D presque pas. Une autre difficulté apparaft si l’on se trouve au voisinage d’un extremum de la courbe T=ftt) car nous avons alors, pour une valeur deL deux dates qui peuvent ëtre assez voisines. Parfois pourtant, si D vane vite a l’époque, nous pourrons opter pour l’une, antérieure ou postérieure a l’extremum; mais d’autres fois ce sera impossible et nous resterons avec deux ages nécessairement voisins mais aussi probables l’un que l’autre. Bien entendu, toutes ces dates trouvées sont un peu flottantes a cause des erreurs a craindre sur les courbes utiisées et sur les valeursJet D de la structure a dater. Ainsi, la datation magnétique n’est pas immediate et absolue; mais elle peut étre plus precise que d’autres méthodes de datation a condition que les erreurs a craindre soient partout aussi réduites que possible. Cela demande que les prélèvements, les mesures, et les structures, soient tous d’excellente qualité. 4.2.4. Période protohistorique et préhistorique J’ai constamment parle des deux millénaires récents, rien ne s’oppose a l’étude de periodes antérieures a notre ère. J’ai des valeurs soit de Tet D, soit de Jseulement, obtenues sur des formations

archéologiques datées par des préhistoriens ou des géologues du Quaternaire. Mais ces formations sont trop peu nombreuses pour qu’on puisse tracer des courbes continues 1 ftt) ou T—~ entre deux points “voisins” plusieurs siècles ont Pu s’écouler et on ne salt pas du tout ce qui s’est passé dans l’intervalle. Cependant, appeles sur un site de cette nature, nous l’échantillonnons et les valeurs obtenues sont conservées; lorsque ces mesures seront un peu plus nombreuses, l’archéomagnéticien pourra avec intérét juger de l’encombrement de la surface sur la courbe J—D, et ses extremes, dont les differences ont probablement dépasse les bornes (20°pour I, 45°pour D) que nous avons trouvées pour les deux derniers millénaires en France.

127 Nos prélèvements, a la vérité peu nombreux pour les époques protohistorique et prehistorique, sont les suivants. No. 70. Grotte de l’Escale (St. Estéve-Janson, Bouches du RhOne), M. et Mme Bonifay. Foyers trés anciens (couche G. Mindel), 7 échantillons;J = 48 ± 3,D = 38 E ±4 1/2. Structure curieuse;lesvaleursl etD, assezdispersées soit, le seraient beaucoup plus s’il s’agissait de foyers d une cabane prehistonque. Nous avons là, pensons-nous, le résultat d’une cuisson par un vaste incendie. No. 120. Fontenay-le-Marmion (Calvados). Tumulus de la Hoguette, crématoire; M. et Mme Lagnel. Longue fosse oü avaient été ranges des cadavres, calcinés ensuite. Vers —2800 (2800 avant JC), 7 échantillons;T 63 1/2 ±i,D = 8 1/2 W ±1 1/4. No. 5.La Couronne (rochers a l’ouest de Marseille). M. Escalon de Fonton.Sol cuit vers —550,5 échantillons;163 1/2±2,D41/4W±21/2. No. 13. Njssan-lez-Ensérune (Hérault). M. le Chanoine Giry. Salle aux chapiteaux. Vers —230; 6 échantillons;I= 72 3/4 ±2 3/4,D = 2 3/4 E ±6 1/4. Nous avons abandonné, après échantillonnage et mesures: des foyers au Roc de Conilhac (Aude), vers —700, un sol brülé a Nissan-lez-Ensérune (M. Gallet de Santerre), vers —550, et au méme endroit (Cha. noine Giry), des couches a incineration ala Nécropole, vers —400, sites pour lesquels les erreurs a craindre sur 1 depassaient les 3°que nous nous sommes imposes et qui d’ailleurs étaient a premiere vue très altérés. 4.2.5. Résultats francais acquis hors de France Nous avons effectué un certain nombre de prélèvements hors de France; d’autres ont été faits par des chercheurs utilisant nos méthodes sur le terrain et effectuant les mesures magnétiques au labo-

ratoire de Saint Maur. Souvent les résultats ne couvrent que quelques siècles pour lesquels on peUt tracer une courbe de variation séculaire évidemment limitée, et souvent aussi, ils ne valent que pour des points isolés toujours trop lointains pour qU’On puisse utilement les ramener a Paris. Dans ce dernier cas, nous sommes pour les pays éloignés dans la méme situation qu’en France pour les sites préhistoriques, c’est-à-dire, soyons francs, que ces résultats sont de peu d’intérét pour le moment malgré la qualité des prélèvements et des etudes magnétiques au laboratoire.

(1) Carthage (a) Deux fours puniques paraissant contemporains et arrétés par l’invasion romaine de —146 (P. Cintas). Les premiers résultats ont ete completes et ont donné fmnalement: Dermech no. 1. Dix échantillons a viscosité magnétique très inférieure a 1% ~= 57 ±1 1/4 ~ = 2 1/2 W ±2 1/4 Dermech no. 2. Sept échantillons 1= 58 ±I = 2 1/4W ±1 1/4 (b) Un four romain du sanctuaire de Tanit, antérieur a 300 d’après G. Picard. Neuféchantillons. Les mesures faites primitivement a l’inductomètre a retournement ont ete reprises a l’inductomètre tournant de Bellevue;la concordance est excellente. 1=51 ±1/2 D = 1 1/4W ±I —

Les valeurs Jet D sont toujours ala probabilité 95%. (2) En Algérie. Deux series de briques ont ete récoltees sur des constructions romaines a Cherchell (18 échantillons), a Djemila (13 échantillons). Les valeurs de I, très dispersées, sont inutilisables. (3)Au Maroc. Des prélévements de briques ont été faits par J. Meunié a Marrakech sur deux sites d’epoques très différentes: Palais All ben Yousof, vers 1125, 22 échantillons retenus sur 28; 1~— 32 + 1 —

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Palais du Bédi, vers 1580, 7 échantillons retenus sur 11 7— 57 1 4 + 2 1 4 —

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(4) Temples d’Angkor. Ii s’agit de briques récoltées par Groslier et Thellier (1967) a raison de 25 par édifice. Ces temples ont des ages compris entre 650 et 1000. Des caisses ont été perdues et nous n’avons, pour les trois siécles et demi, que 14 points dont 3 seulement entre 680 et 880. La plupart des briques avaient été cuites placees “de champ”;J~était plus petite que 45°ce qui pourrait etre génant, mais par un hasard heureux ‘d et J~,étaient, en général, l’une nettement superieure,l’autre nettement inférieure a 45°;les cas douteux étaient rares, ils ont été éliminés. Les erreurs a craindre allant de 1 a 3°sont modérées pour des briques massivement traitées par des champs

128

alternatifs. Les dates sont pour la plupart remarquablement déterminées d’une part parce qu’elles sont inscrites sur des pierres de dédicace des monuments,

les d’autre avant résultats part parce obtenus, subia700 des queet que réfections. ceux-ci nous étaient abandonnés bien 10 ses resume voulu completer (5) est venu Sited’avoir détudier ‘Ephèse entre Saint 900. Maur. d ‘Asie). IIaurions aLapresente Le physicien résulautrichien a (Turquie récolté des deFig. briques tats dansBammer une publication qui series comporte p. 299 qu’il la courbe que nous reproduisons Fig. 11. Elle n’a que 14 points pour 9 siècles. Les erreurs a craindre sont faibles pour l’epoque romaine et fortes ensuite. (6) Volcan Etna (Sicile). J.C. Tanguy a entrepris, dans le cadre d’une étude volcanologique approfondie de l’Etna, une recherche de la direction du champ magnétique terrestre qui avait été ébauchée par R. Chevallier au temps des premiers balbutiements de l’archéomagnétisme. Chercheur au laboratoire de Saint Maur, il en a utiisé les techniques; il a préleve et étudié de nombreux échantillons sur une trentaine de coulées dont II vérifie aussi bien que possible l’identité et l’age. C’est ainsi qu’il a montré que les résultats obtenus par Chevallier étaient entachés d’erreurs dues, en grande partie, a des confusions concernant l’age de certaines coulées (Tanguy, 1970, 1975). La courbe T—D qu’il a tracée présente une bonne analogie avec celle de la Fig. 9: l’inclinaison atteindrait un maximum vers 1680, serait ensuite constamment décroissante jusque vers 1300 pour redevenir croissante; la déclinaison, assez fortement occidentale en 1800, s’annulerait vers 1640 et deviendrait orientale, -

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d’abord faiblement puis plus fortement. Cette courbe sera prochainement publiee par Tanguy dans sa these de doctorat-és-sciences oü il a donné une grande place a l’étude critique de l’áge des coulées (Tanguy et Pozzi, 1980). (7) Byblos. Au Moyen-Orient nous n’avons qu’une série de mesures sur quatre ëchantillons recueillis par P.N. Mayaud en 1962 sur un four qui remonterait au Chalcolithique et qui a donné: 7=541/4±21/4

~=0±41/2

Actuellement cette “region” est explorée sporadiquement par J. Thiriot qui n’ignore pas qu’il faut un grand nombre de points archéomagnétiques pour tracer des courbes de Jet D; mais il recherche aussi des applications du geomagnétisme a l’archéologie et nous savons qu’elles sont nombreuses. (8) Pompéi. Sur la ville romaine, installée sur le site de Pompéi posterieurement a l’eruption du Vésuve ayant détruit la ville, nous avons fait des prélèvements orientés en trois endroits: Thermes du Forum, Stabiennes, Auberge de aCampagne raison de (rue 5, 6 et des6Tombes) échantillons. et Thermes Pour les trois endroits, nos mesures (directe et inverse) ont révélé des dispersions incroyables, allant jusqu’a

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l’inversion résultats sont au absolument moms pour inutilisables. les deux premiers D’après sites; lesles archéologues italiens, ii s’agissait de structures en place, cuites ou réchauffées a haute temperature, ce qui, certainement, ne peut pas étre.

129

4.2.6. Résultats étrangers L’étude de Ia direction du champ magnétique terrestre a suscité a l’étranger de nombreux travaux d’ampleur et de qualité variées. Certains chercheurs ont adopté la méthode francaise de prélévement au platre de gros échantillons orientés au théodolite, et de mesure a l’aide d’inductométres de ces gros échantillons. Mais d’autres, beaucoup plus nombreux, ont préferé opérer par carottage puis découpage et mesurer leurs petits échantillons soit avec des inductomètres du commerce, soit avec des magnétomètres. A Oxford,Ies archeomagnéticiens utilisent la première méthode et us sont pratiquernent les seulsàle faire. Ils ont publié des courbes de I, de D, et I—D, en insistant avec raison sur l’impossibiité de tracer des courbes préromaines avec le petit nombre de points dont us disposaient. Actuellement, pour la periode correspondant a notre ère, il leur reste d’assez larges lacunes et leurs courbes vont le plus souvent de 100 a 300 et 950 a l’epoque actuelle avec difficultés pour Ia période de croissance del de 1300 a isoo (Aitken and Weaver, 1962; Aitken et al., 1963, 1964; Aitken and Weaver, 1965). Mais peu a peu I’experience leur a montré (et nous a montré aussi) que ce trace était douteux, que des dates paraissant sUres ne l’étaient pas toujours et qu’il en fallait beaucoup;et dans un article de 1966, Aitken and Hawley écrivent (p. 191): “quand nous écrivions notre demier rapport (Archaeometry, vol. 6) la situation pour cette periode (postromaine) paraissait en voie de clarification. Malheureusement les nouveaux résultats obtenus depuis semblent indiquer que la courbe de variation séculaire est plus cornpliquée que celle que nous avions proposée”; et Hurst (1966) renchérissait encore sur cette opinion. Aussi depuis quelques années les chercheurs d’Oxford, comme d’autres qui portent maintenant leur effort sur Ia recherche de I’intensité du champ, attendent, pour sa direction, une plus grande richesse en documents. Dans une publication plus récente, Aitken (1970) se risque a suggérer une courbe T—D avec une partie romaine (100—300) et une autre allant de iooo a 1600, avec les mesures directes au-delà. Une suggestion de cette courbe est l’existence d’une boucle sinistrorsum entre 1200 et 1400 avec des déclinaisons vers 10°Eavant 1300 et vers 00 après 1300. Comme on peut le voir, les courbes de variation séculaire sont difficiles a tracer; mais, l~ou les résultats anglais sont

en abondance normale, des parentés sérieuses existent avec nos résultats parisiens; par exemple le minimum del vers 200, Ia grande valeur est de Dyers l’an 1000, le fort minimum de Javec une déclinaison décroissante vers 1300. Paris et Londres étant relativement voisins, cette parenté devrait s’affirmer de plus en plus. La comparaison avec les résultats obtenus dans d’autres pays est difficile d’une part a cause de la distance séparant ces pays de la France, d’autre part a cause des differences de méthode de travail. Nous nous bomerons donc a rappeler succintement les principaux travaux. DuBois a fait de nombreux prelévements dans cinq regions américaines, Ia plus étudiée étant celle du Sudouest des Etats-Unis, les autres étant les Etats du Centre et de l’Est des Etats-Unis et deux nations: Pérou et Bolivie. Ii a utili3é de nombreux foyers indiens qu’il date par dendrochronologie jusque vers le debut de l’ère chrétienne et par le ‘4C pour les périodes plus anciennes (DuBois, 1960; DuBois et Wolfman, 1970). Au Japon les recherches archéomagnétiques ont porte d’abord sur des roches volcaniques, par exemple Yukutake(1961) a l’ile Oshima; puis les chercheurs se sont intéressés aux terres cuites. Aprés les travaux de Kawai et al. (1965), qui couvrentla période du Verne au XIVème siècle, Hirooka (1971) a complété la courbe qui s’étend alors sur prés de 2000 ans. Après lui Asami et al. (1972) obtiennent des résultats relatifs a cinq sites, entre 500 et 1800 et ils formulent quelques critiques sur la courbe précédente. Puis Domen et Muneoka (1973) ajoutent 6 points entre 600 et 1400 dont certains sont assez écartés des courbes deja tracées. En U.R.S.S. les recherches ont commence vers 1960, avec Mme Burlatskaya, sur des briques du Caucase (Burlatskaya et al., 1970). Puis elles ont ete étendues aux fours et foyers; Rusakov et Zagniy (1973) ont preleve, sur 48 structures, 160 échantillons orientés dans lesquels ils ont découpé 908 specimens cubiques; les résultats leur ont perrnis de tracer 3 courbesl rJIt),D g(t) etl—D qui cornportent encore des parties a préciser. Bucha (1967) a utilisé des terres cuites (fours et poteries) de Tchecoslovaquie et de Turquie, puis des roches glaciaires de Sud-Moravie et enfin, ce qui est original, des terres cuites et porcelainites resultant de la cuisson de couches sédimentaires souterraines

130 par des combustions spontanées de couches charbonneuses en Nord-Bohéme. En Bulgarie, Mme Kovatcheva (1973) a fait un important travail archéomagnétique sur des terres cuites et des sediments, qu’elle a continue en 1976 sur des sites préhistoriques. La Chine semble étre trés intéressante pour les archéornagnéticiens grace a sa longue histoire et a sa probable richesse en terres cuites. Des mesures y ont été faites sur des briques mais nous n’avons qu’un court résumé des résultats (Teng Hsing-Huei et Li Tung Chieh).

5. Conclusion Les lecteurs auront sans doute remarqué combien j’ai toujours essayé de travailler avec le maximum de precision: sur le terrain en examinant soigneusement la qualite du site, écartant définitivement celui-ci s’il ne paraissait pas valable, ou notant d’avance la confiance lirnitée qu’on pouvait lui accorder quand jl ne paraissait pas bon;puis en faisantles prelèvements après avoir orienté les échantillons avec tout le soin et la precision possible; au laboratoire en mesurant les trois composantes du moment magnétique directement sur l’échantillon prélevé, en discutant la validité de chaque résultat et en recherchant les causes de désaccord de certains d’entre eux avec la rnoyenne de la série. Depuis plus de quatre décennies, j ‘ai accumulé patiemment les résultats obtenus sur tous les sites valables que les archeologues m’avaient proposes. J’ai eu l’occasion, au cours de symposiums, d’exposer oralement l’état de mes recherches, mais j’ai attendu pour en publier les résultats;j’espérais toujours que des archéologues feraient de nouvelles découvertes, surtout dans les periodes encore mal explorées. Remerciements Ii m’a bien fallu mettre un point final, mais le travail se poursuivra a Saint Maur. Mme Bucur continuera a oeuvrer pour améliorer mes courbes; elle a les qualités de sérieux et de soin nécessaires, elle a toute la competence voulue. Elle m’a beaucoup aide durant ces derniéres années tant sur le terrain qu’au laboratoire; qu’il me soit permis ici de la remercier.

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