Signature chimique des Rejets Métallurgiques historiques comme traceur des Dynamiques géomorphologiques des cours d’Eau
Financement MITI 2023-2024
Porteur : Frédéric Gob (Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne / Laboratoire de Géographie Physique)
Pour l’IRAMAT : Guillaume Sarah
Financement MITI 2023-2024
Résumé : Avec l’utilisation de l’énergie hydraulique et surtout avec l’adoption du procédé indirect d’élaboration du fer à partir du 14e siècle, la rivière est devenue un facteur déterminant de localisation des usines à fer, entraînant la mise en place d’aménagements hydrauliques spécifiques. L’activité des usines métallurgiques, bas fourneaux et surtout hauts fourneaux et forges d’affinerie, a entrainé le rejet aux abords et dans les cours d’eau de grandes quantités de scories (dont laitiers et scories de forge), qui ont été remobilisées et déposées lors des crues . L’objectif de ce projet exploratoire est d’utiliser la composition chimique (éléments majeurs et en traces) des rejets des activités de la métallurgie du fer comme marqueurs chronostratigraphiques des dynamiques fluviales passées. L’hypothèse de travail est que l’évolution des techniques associées à la métallurgie ancienne (passage de la production directe à la production indirecte, puis évolution des techniques jusqu’au 19e siècle) et l’évolution des lieux d’approvisionnement en minerai puissent être tracées au travers de la composition chimique des scories déposées dans les lits fluviaux et les plaines d’inondation associées. Cette approche couplée à la datation par carbone 14 des scories permettrait alors d’évaluer finement l’évolution de la dynamique fluviale au cours du dernier millénaire.
Pour atteindre ces objectifs, notre étude s’appuiera sur les compétences complémentaires des deux laboratoires porteurs le LGP et l’ICMPE, la géographie physique et la géomorphologie pour le premier et la chimie des matériaux et les analyses statistiques pour le second, mais aussi sur les spécialités de plusieurs partenaires à ArScAn, au LaMoP, à IRAMAT, à ULg et au CREAAH, notamment l’archéologie et l’histoire. La démarche méthodologique du projet est fondamentalement pluridisciplinaire et se décline en trois étapes.
– La première associe principalement les collègues géomorphologues, historiens et archéologues pour échantillonner des macro-scories (centimétriques), méso-scories (millimétriques) et micro-scories (micrométriques) dans les remblaiements alluviaux des sites où la présence de l’activité métallurgique est bien documentée. Les macro-scories seront prélevées dans les lits fluviaux et les méso- et macro-scories, sous forme de carottes de sédiment, dans les dépôts de débordement sur la plaine alluviale. (LGP, ArScAn, LaMoP, ULg et CREAAH)
– La seconde étape repose sur l’étude des scories des différents sites de forges / hauts fourneaux afin de distinguer les types de production (direct – indirect) et l’évolution géographique des sources d’approvisionnement en minerai au cours du temps. Cette étape s’appuiera sur une série d’analyses innovantes et exploratoires grâce à la complémentarité des laboratoires impliqués tant d’un point de vue disciplinaire qu’en terme d’équipement (étude des carottes sédimentaires pour déterminer la concentration en scories et mesure de la masse volumique des résidus sidérurgiques (LGP et ICMPE) ; analyse des éléments majeurs par ICP-OES des scories (ICMPE) ; analyse des éléments en trace dans les scories par spectroscopie de masse à plasma induit par couplage inductif par ablation au laser (LA-ICP-MS) (ArScan, ICMPE et IRAMAT) ; traitements statistiques multivariés des résultats des analyses chimiques (ArScan et LAPA).
– La troisième étape rassemblera l’ensemble des partenaires avec comme objectif le calage chronologique des sites de production du fer en croisant les sources écrites issues des archives et la datation par C14des charbons piégés dans les scories et ainsi l’affinage de la chronologie de l’évolution de la dynamique sédimentaire des cours d’eau.
