Projet de recherche sur la métallurgie et l’hydraulique en pays de Bray.

Projet de recherche sur la métallurgie et l’hydraulique en pays de Bray.

 Membres de l'équipe :

Arribet-Deroin Danielle (Dr) : Maitre de conférence Paris I-Panthéon-Sorbonne.

Thème de recherche : la métallurgie indirecte (le haut-fourneau) depuis la fin du Moyen-Âge.

 Colliou Christophe (Dr) : Archéologue, paléométallurgiste.

Thème de recherche : la métallurgie directe, de la protohistoire à la fin du Moyen Âge.

 Sorel Patrick : chercheur associé, membre titulaire de la C.D.A.

Thème de recherche : les moulins et les structures hydrauliques du pays de Bray.

  

1 / Problématique

Ce projet de recherche concerne une période allant de l'époque protohistorique aux Temps modernes. L'équipe est composée de trois chercheurs et compte aborder les deux thèmes qui sont liés : la métallurgie et l’hydraulique à travers divers travaux portant sur le charbonnage, la production métallurgique directe et indirecte et l’activité hydraulique. En effet, la métallurgie du fer, implantée près des matières premières (minerai et bois) depuis l’Âge du fer, a profité de l’énergie hydraulique disponible pour les moulins à fer, hauts fourneaux, forges d’affinerie à partie de la fin du Moyen Âge. Ces derniers ont bénéficié des savoirs locaux des constructeurs de moulins pour aménager les sites, qui regroupaient souvent plusieurs types de moulins. Il s’agira donc de faire des recherches sur le charbonnage, la production métallurgique directe et indirecte et l’activité hydraulique.

Dans des travaux récents, une relation a été mise évidence entre la production de fer par réduction directe et les concentrations de charbonnières visibles sur les vues aériennes. Les systèmes anciens permettant d’obtenir du fer ne fonctionnaient qu'avec du charbon de bois pour des problèmes de température et ces fours étaient de très grands consommateurs de combustible. Il fallait donc une activité charbonnière très importante pour parvenir à obtenir du métal. Cette production était localisée à proximité des ateliers des métallurgistes et elle a laissé des traces dans les champs labourés. Ces traces sont presque imperceptibles depuis le sol, mais elles sont aisément discernables depuis un point haut. Le meilleur moyen pour chercher ces vestiges s'est révélé être la vue aérienne. Partant de cette observation, différentes ressources ont été utilisées pour obtenir des informations, notamment les photos aériennes verticales de l'IGN, les globes virtuels comme Géoportail, Google Earth, les images satellites et des prospections aériennes effectuées en ULM. Sur ces images, les essartages pratiqués sur la forêt, parfois très anciens, sont également visibles. Il en est de même avec les différents aménagements nécessaires à l’exploitation d’une machinerie hydraulique.

Quatre sites ont été choisis pour 2018. Ils ont été sélectionnés, après une concertation entre les différents membres, en fonction de données archivistiques, des résultats de prospections pédestres et aériennes et de fouilles archéologiques. Dans un premier temps, l’objectif est de procéder à l’aide d’un drone à des relevés orthophotoplans sur les zones de charbonnages, et de métallurgie par réduction directe. Des modélisations 3D par photogrammétrie seront conjointement effectuées sur quatre sites, où l’hydraulique est soupçonnée d’avoir été utilisée dans un cadre métallurgique. Dans un second temps, les résultats obtenus seront étudiés collégialement par les membres de l’équipe.

 2 / La zone d’étude

Le Pays de Bray est situé à cheval sur les départements de Seine-Maritime et de l'Oise. Cette zone est une particularité géologique, bordée par des escarpements formant deux sortes de "lèvres", côtes ou cuestas crayeuses de 60 à 150 m de dénivellation. On trouve dans cette boutonnière des formations ferrugineuses qui n'existent pas sur le plateau crétacé. Sur ce dernier, l’importante perméabilité du sous-sol crayeux favorise l’infiltration souterraine des eaux au détriment du ruissellement de surface. Le Pays de Bray présente une situation inverse, le fond de la boutonnière est particulièrement argileux et imperméable. Il existe un important chevelu de ruisselets qui donnent naissance à trois rivières importantes, l’Epte, l’Andelle et la Béthune, offrant une grande capacité dans le domaine de l’énergie hydraulique. De fait, de nombreux moulins se sont implantés sur ces cours d’eau, non seulement des moulins à blé, mais aussi des moulins dits « industriels », grâce auxquels il était possible de fabriquer des produits non alimentaires, notamment des demi-produits et objets en fer. En dehors de deux recherches sur la métallurgie ancienne et de quelques opérations préventives réalisées à l'occasion de la construction des autoroutes A28 et A29, les investigations historiques et archéologiques sur le Pays de Bray datent essentiellement du XIXe siècle. La mise en place de ce projet de recherche est un bon moyen pour faire émerger l'histoire de cette partie de la Normandie généralement laissée dans l'ombre.

  

3 / Calendrier des interventions

Les prospections vont se dérouler au long de l’année 2018. Les vols du drone dépendront des conditions climatiques. Plusieurs survols sont prévus pour chacun des sites.

Outre l’étude sur la zone particulière du pays de Bray, ce projet cherche à mettre en place une méthodologie innovante sur la métallurgie ancienne. En fonction des résultats obtenus en 2018, le projet sera reconduit en 2019 après une concertation avec le SRA Normandie.

  

4 / Moyens matériels mis en œuvre

-          Drone et prospection aérienne

L'archéologie aérienne est un outil très efficace pour la détection de sites inédits ou la documentation précise de sites déjà connus ou en cours de fouille. Cependant, c'est souvent la chance qui est à l'origine des plus spectaculaires découvertes aériennes, à la faveur de conditions d'éclairages rasants, d'humidité propice ou de mûrissement favorable des cultures, autant de paramètres qui sont impossibles à maîtriser quand les missions de survols aériens doivent être planifiées plusieurs semaines à l'avance. Il est de plus difficile de répéter fréquemment des missions de survol coûteuses pour observer la variation des résultats en fonction du changement des paramètres d'intervention. Enfin, les différentes méthodes d'acquisition sont généralement caractérisées par la faible résolution spatiale des données acquises. Ce fait tient à l'altitude de vol des avions utilisés en prospection aérienne, qui ne peuvent descendre sous le plancher des 150 m. Le problème existe également avec les images acquises par les satellites civils. Car si l'imagerie satellitaire a permis d'augmenter la résolution spectrale des observations, elle est pénalisée par une résolution spatiale généralement faible des informations acquises.

Face à ces problèmes, l'utilisation d'un drone apporte une solution. L'usage de ces appareils en télédétection archéologique se révèle intéressant à plus d’un titre. On peut d’abord noter leur faible coût d'exploitation comparativement aux autres méthodes possibles et la possibilité de répéter les vols.

Ces engins sont relativement faciles d'utilisation et fournissent des environnements de vol sécurisés, notamment grâce aux systèmes de navigation GPS et la possibilité de programmer des missions semi-automatisées. De plus, le faible encombrement du matériel permet une prise de décision rapide pour la réalisation des survols, en fonction des conditions météorologiques du moment. Ainsi, il peut être décidé de réaliser un survol du jour au lendemain, voire même du matin pour l'après-midi. Cette souplesse d'utilisation est très précieuse en télédétection archéologique, car elle permet de choisir les paramètres optimaux de réalisation du vol en fonction des vestiges recherchés (conditions atmosphériques et humidité du sol par exemple). Elle permet surtout de faire varier ces paramètres par des survols répétés au-dessus de la même zone d'intérêt afin de maximiser les chances de détection d’indices. En effet, on sait que des conditions de vol données ne seront pas favorables à la détection de tous les types de vestiges. Le diagnostic complet d'une zone donnée ne peut donc être réalisé de façon fiable que par des survols répétés à différents moments de la saison culturale, ce que permet la souplesse de mise en œuvre des drones. On peut ainsi compter de façon plus assurée sur la maîtrise des paramètres de détection des vestiges que sur le "facteur chance" qui est le plus souvent à l’œuvre dans la télédétection aéroportée ou satellitaire.

Les progrès en matière de résolution des images numériques et la possibilité de les acquérir en grand nombre, avec un fort taux de recouvrement, grâce à l'utilisation d'un drone, permettent de couvrir des zones de plusieurs hectares en vue de la modélisation 3D photogrammétrique. De plus, l'augmentation constante des capacités de calculs des ordinateurs et la mise à disposition d'algorithmes permettent l'automatisation d'un certain nombre d'étapes de la restitution 3D (appariement des images, création de mosaïque par exemple) et rendent la méthodologie relativement accessible, à condition de disposer d’outils informatiques suffisamment performants.

La restitution 3D par photogrammétrie permet un gain de temps non négligeable dans la démarche de relevé d'informations archéologiques par comparaison aux techniques plus traditionnelles qui consistent en un maillage de points relevés à l'aide de GPS différentiels ou d'un tachéomètre. La surface de la zone à traiter et la finesse du maillage souhaité peuvent conduire à des temps de travail sur le terrain pouvant atteindre plusieurs heures, voire plusieurs jours. L'usage d'un drone équipé d'un appareil photographique numérique permet de couvrir une surface d'environ 4 à 5 ha au cours d'un vol de moins d’une heure.

 -          Procédure d’investigation :

Des vols seront d’abord réalisés sur le site de Glinet à Compainville. Les résultats des traitements informatiques seront confrontés à ceux obtenus en fouille par Mme Arribet-Deroin.

Ce premier travail permettra de déterminer parmi les techniques utilisées pour collecter de l’information avec le drone, celles les plus à même d’apporter de nouvelles informations. Ces protocoles seront ensuite testés sur les trois autres sites envisagés.