La sidérurgie ancienne dans le Bas Maine (VIIIe s. av. J.-C. - XVe s. ap. J.-C.), Former Ironworking in Bas Maine (8th BC - XVth AD)

De
Publié par

Sous la direction de Alain Ferdière
Thèse soutenue le 24 novembre 2008: Tours
Le Bas Maine (département de la Mayenne, ouest de la Sarthe et sud-ouest de l’Orne) reprend les contours de la cité antique des Diablintes. Les recherches anciennes et quelques découvertes ponctuelles indiquaient ici la présence probable de zones de production sidérurgique antérieures au XVe s. et à l’apparition du haut-fourneau dans cette région. La présente étude le confirme. L’utilisation de différentes méthodes de recherche documentaire et les vérifications au sol ont permis d’enregistrer plus de 420 sites liés à la réduction directe qui forment des zones de production, dont les plus importantes se trouvent à la limite des départements de la Sarthe et de la Mayenne. En outre, la fouille d’un ferrier, les analyses archéométriques menées sur les vestiges collectés sur les sites de réduction, mais également dans les forges de la capitale diablinte, Noviodunum/Jublains, ont permis d’apporter des éléments nouveaux sur l’organisation de la production du fer durant l’époque romaine, la plus représentée dans la région, et de proposer l’existence de variations techniques au sein de la filière de réduction directe du fer.
-Sidérurgie
The “Bas Maine” composed of the county of Mayenne, western Sarthe and south-western Orne), and situated in the north-western France, takes back the outlines of the ancient diablinte civitas. Former researches and some rare discoveries indicated the presence of iron production areas preceeding the appearance of blast furnace (at the end of the 15th century) in this region. The use of different documentary research methods and field survey permit to register more than 420 iron smelting slag sites which form several iron production areas. The largest ones are located along the border of the counties of Mayenne and Sarthe. Besides, the excavation led on a slag heap and the analyses of residues collected on iron smelting sites and in the iron-making workshops of the diablinte civitas capital, Noviodunum/Jublains (Mayenne), bring new data on the organisation of iron production during the Antiquity, the best known period in the region, and allow us to propose the existence of technical variations within the bloomery process.
Source: http://www.theses.fr/2008TOUR2008/document
Publié le : mercredi 26 octobre 2011
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UNIVERSITÉ FRANÇOIS - RABELAIS
DE TOURS


ÉCOLE DOCTORALE SHS
UMR 6173 – CITERES – Laboratoire Archéologie et Territoires

THÈSE présentée par :
Florian SARRESTE

soutenue le : 24 novembre 2008


pour obtenir le grade de : Docteur de l’université François - Rabelais
Discipline / Spécialité : Histoire / Archéologie



LA SIDÉRURGIE ANCIENNE DANS LE
BAS MAINE
e e(VIII s. av. J.-C. – XV s. ap. J.-C.)



Volume 1 : texte


THÈSE dirigée par :
Alain FERDIÈRE Professeur émérite, Université de Tours

RAPPORTEURS :
Katherine GRUEL Directrice de Recherche, CNRS
Vincent SERNEELS Professeur, Université de Fribourg (Suisse)


JURY :
Nadine DIEUDONNÉ-GLAD Maître de Conférences HDR, Université de Poitiers
Alain FERDIÈRE Professeur émérite, Université de Tours
Katherine GRUEL Directrice de Recherche, CNRS
Martial MONTEIL Maître de Conférences, Université de Nantes
Vincent SERNEELS Professeur, Université de Fribourg (Suisse)










À mes parents,













Sommaire


Sommaire




VOLUME 1

Sommaire ....................................................................................................................................... 1
Remerciements............................................................................................................................. 13
Avertissement............ 17
Introduction.................................................................................................................................. 19

ère1 partie. Présentation du sujet

CHAPITRE 1. PRÉSENTATION DE LA PROBLÉMATIQUE ET DU CADRE TECHNIQUE.............. 25

1.1. LA PROBLÉMATIQUE............................................................................................................................. 25

1.2. LES QUESTIONNEMENTS ....................................................................................................................... 27
1.2.1. Implantation et évolution de la sidérurgie ancienne : perspectives techniques........................... 27
1.2.2. Perspectives économiques............................................................................................................ 27
1.2.2.1. Échelle et organisation de la production....................................................................................... 27
• Organisation interne des ateliers de réduction
• Les zones de production sidérurgique
1.2.2.2. La sidérurgie entre ville et campagne........................................................................................... 28
1.2.3. Perspectives sociales.................................................................................................................... 29
1.2.3.1. Ceux qui produisent................................................................................................................... 29
1.2.3.2. Ceux qui encadrent 29
1.2.4. Répartition des sites et zones de production sidérurgique : perspectives spatiales..................... 29
1.2.4.1. La place de la production sidérurgique dans la trame d’occupation du territoire ............................... 29
1.2.4.2. Une documentation lacunaire...................................................................................................... 30

1.3. LA SIDÉRURGIE ANCIENNE : NOTIONS GÉNÉRALES ............................................................................... 32
1.3.1. Le fer métal et ses alliages........................................................................................................... 32
1.3.2. Oxydes de fer et minéraux riches en fer....................................................................................... 33
1.3.2.1. Les oxydes et hydroxydes 33
1.3.2.2. Les autres minéraux riches en fer ................................................................................................ 33
1.3.2.3. Les minerais de fer .................................................................................................................... 34
1.3.3. La chaîne opératoire de la métallurgie du fer ............................................................................. 34
1.3.3.1. Extraction et préparation du minerai ............................................................................................ 35
1.3.3.2. Les traitements minéralurgiques.................................................................................................. 36
1.3.3.3. La réduction.............................................................................................................................. 37
• Deux filières techniques
• La réduction directe
1.3.3.4. Les activités de post-réduction .................................................................................................... 39


- 1 - La sidérurgie ancienne dans le Bas Maine
1.3.4. Installations, produits et déchets.................................................................................................. 40
1.3.4.1. La réduction.............................................................................................................................. 40
• Le bas fourneau
• L’atelier de réduction
• Les déchets de la réduction
1.3.4.2. La post-réduction....................................................................................................................... 43
• L’atelier
• Les semi-produits
• Les déchets de la post-réduction

CHAPITRE 2. ÉTAT DE LA RECHERCHE.................................................................................................. 47

2.1. TEMPS ET ORIENTATIONS DE LA RECHERCHE EN SIDÉRURGIE ANCIENNE .............................................. 47

2.2. LE FER : HISTOIRE DES TECHNIQUES ET DE LA PRODUCTION ................................................................. 51
2.2.1. Des premiers objets en fer aux premières traces de la métallurgie extractive en Gaule ............. 51
2.2.2. Évolution de l’Âge du fer au haut Moyen Âge ............................................................................. 52
2.2.3. Du Moyen Âge central à la fin du procédé direct ........................................................................ 56

2.3. FER ET ÉCONOMIE ................................................................................................................................58
2.3.1. L’économie antique : historiographie d’un débat passé.............................................................. 58
2.3.1.1. Le débat sur la nature de l’économie antique ................................................................................ 58
2.3.1.2. Le problème de la "ville de consommation".................................................................................. 59
2.3.2. La place de la production sidérurgique dans l’économie............................................................ 61
2.3.3. Les activités de post-réduction..................................................................................................... 66
2.3.3.1. Le rôle économique des activités de post-réduction....................................................................... 66
2.3.3.2. Les forges rurales ...................................................................................................................... 67
2.3.3.3. Les activités artisanales dans les capitales de cité.......................................................................... 68
2.3.3.4. Activités sidérurgiques dans les agglomérations secondaires.......................................................... 69
2.3.4. Le commerce du fer 70

2.4. FER ET SOCIÉTÉ .................................................................................................................................... 72
2.4.1. Activités métallurgiques et artisanat............................................................................................ 72
2.4.1.1. Une question de définition.......................................................................................................... 72
2.4.1.2. Spécialisation et saisonnalité des activités .................................................................................... 73
2.4.2. Propriété des mines et gestion de la production .......................................................................... 74
2.4.2.1. La Protohistoire......................................................................................................................... 74
2.4.2.2. La période romaine.................................................................................................................... 75
2.4.2.3. Métallurgie du fer et "romanisation" 77
2.4.2.4. Le Bas-Empire et le Moyen Âge ................................................................................................. 79
2.4.3. Les travailleurs du fer.................................................................................................................. 80
2.4.3.1. Image de l’artisan ...................................................................................................................... 80
2.4.3.2. Le cas des travailleurs du fer....................................................................................................... 83

CHAPITRE 3. PRÉSENTATION DE LA ZONE D’ÉTUDE......................................................................... 87

3.1. DE LA CITÉ DIABLINTE AU BAS MAINE 87
3.1.1. Définir une aire d’étude............................................................................................................... 87
3.1.2. La cité diablinte et son territoire ................................................................................................. 87
3.1.3. Les contours de la zone d’étude................................................................................................... 90
3.1.3.1. Les contraintes .......................................................................................................................... 90
- 2 - Sommaire
3.1.3.2. Au nord et au nord-ouest ............................................................................................................ 91
3.1.3.3. Au sud...................................................................................................................................... 91
3.1.3.4. A l’est....... 92
3.1.3.5. Une limite interne à la cité diablinte ?.......................................................................................... 93

3.2. LE MILIEU NATUREL ............................................................................................................................. 94
3.2.1. Le substrat géologique................................................................................................................. 94
3.2.1.1. Histoire géologique régionale ..................................................................................................... 94
3.2.1.2. Les ressources minérales et minières ........................................................................................... 96
3.2.2. Contexte géomorphologique et hydrographie.............................................................................. 98
3.2.3. Les sols et le couvert végétal...................................................................................................... 100

3.3. CADRE CHRONOLOGIQUE ET HISTORIQUE 102
3.3.1. Jublains, capitale de la cité des Diablintes................................................................................ 102
3.3.1.1. Présentation du site.................................................................................................................. 102
3.3.1.2. Présentation de la ville antique de Noviodunum des Diablintes..................................................... 106
3.3.2. Les données historiques sur le territoire.................................................................................... 111
3.3.3. État des connaissances archéologiques sur le territoire............................................................ 114
3.3.3.1. Les temps de la recherche......................................................................................................... 114
3.3.3.2. De l’Âge du Bronze à celui du Fer............................................................................................. 115
3.3.3.3. L’époque romaine.................................................................................................................... 118
3.3.3.4. La période médiévale............................................................................................................... 121

CHAPITRE 4. CHOIX ET DÉFINITION D’UN CORPUS ......................................................................... 125

4.1. LE CHOIX DU BAS MAINE................................................................................................................... 125
4.1.1. Une zone de fort potentiel .......................................................................................................... 125
4.1.2. Une région encore mal connue .................................................................................................. 126
4.1.3. Un terrain pour l’application des méthodes d’études spécifiques à la sidérurgie..................... 126
4.1.4. La constitution d’un triple corpus.............................................................................................. 126

4.2. MÉTHODES ET TECHNIQUES DE RECHERCHE....................................................................................... 128
4.2.1. Définition des sites recherchés................................................................................................... 128
4.2.2. Les méthodes de recherches documentaires .............................................................................. 129
4.2.2.1. La bibliographie ...................................................................................................................... 129
4.2.2.2. La toponymie.......................................................................................................................... 130
4.2.2.3. La photo-interprétation des clichés aériens verticaux................................................................... 133
4.2.2.4. Enquête orale et écrite.............................................................................................................. 135
4.2.3. Les travaux de terrain................................................................................................................ 135
4.2.3.1. Vérification des indices............................................................................................................ 135
4.2.3.2. Prospection en milieu forestier.................................................................................................. 137

4.3. PRÉSENTATION DU CORPUS 139
4.3.1. Les données antérieures à la présente étude.............................................................................. 139
4.3.1.1. Les documents historiques........................................................................................................ 139
4.3.1.2. La bibliographie ancienne : le temps des érudits.......................................................................... 142
4.3.1.3. De la Seconde Guerre Mondiale à aujourd’hui............................................................................ 143
4.3.1.4. Les données inédites du Service Régional de l’Archéologie et de l’archéologie préventive.............. 144
4.3.2. Les recherches de terrain 2004-2007......................................................................................... 145
4.3.2.1. Sites et indices de sites : l’enregistrement................................................................................... 145
• Les indices
• Les sites
- 3 - La sidérurgie ancienne dans le Bas Maine
4.3.2.2. Bilan des méthodes de recherche............................................................................................... 146
4.3.2.3. Les limites de l’information : le problème de la récupération des scories ....................................... 148
4.3.2.4. La représentativité du corpus .................................................................................................... 153
4.3.2.5. Mobilier de surface et datation des sites à scories coulées : problèmes méthodologiques ................. 156
• Des conditions de visibilité très mauvaises
• L’indigence du mobilier céramique sur les ferriers
• Le mélange du mobilier dû à une stratigraphie complexe
• Une datation extrinsèque au site
• Tessons rouges sur fond noir
• La définition des fossiles directeurs
4.3.3. Les sites liés à la métallurgie du fer........................................................................................... 159
4.3.3.1. Classification et interprétation................................................................................................... 159
4.3.3.2. Les chiffres............................................................................................................................. 160

CHAPITRE 5. MÉTHODES D’ANALYSE ET OUTILS DE TRAVAIL ................................................... 163

5.1. LES OUTILS DE TRAVAIL..................................................................................................................... 163
5.1.1. Constitution d’une base de données informatisée...................................................................... 163
5.1.2. De la cartographie au SIG......................................................................................................... 164
5.1.2.1. Cartographie et SIG ................................................................................................................. 164
5.1.2.2. Les fonds numériques mis en oeuvre ......................................................................................... 166

5.2. ARCHÉOMÉTRIE ................................................................................................................................. 168
5.2.1. Analyses chimiques .................................................................................................................... 168
5.2.1.1. Présentation générale des analyses chimiques............................................................................. 169
5.2.1.2. Les notions d’héritage et de partage........................................................................................... 172
5.2.1.3. Saturation en oxydes de fer....................................................................................................... 174
5.2.1.4. Le corpus d’analyses chimiques ................................................................................................ 177
• Analyses globales
• Analyse de métal
5.2.2. Les observations au microscope 178
5.2.2.1. Métallographie et pétrographie des matières premières et déchets sidérurgiques............................. 178
• Les objets en fer
• Les culots de forge
• Les battitures
5.2.2.2. Corpus d’observations microscopiques ...................................................................................... 182
• Métallographie
• Minéralogie des minerais de la fouille de l’atelier métallurgique de "Roche Brune"

e2 partie. Du minerai au fer par la filière directe dans le Bas Maine :
analyses des données historiques et archéologiques

CHAPITRE 6. EXPLOITATION DES MATIÈRES PREMIÈRES............................................................ 187

6.1. LES MINERAIS DE FER DU BAS MAINE ................................................................................................ 187
6.1.1. Les formations primaires ........................................................................................................... 187
6.1.1.1. Formation des Grès de Blandouet.............................................................................................. 187
6.1.1.2. Le minerai oolithique ordovicien............................................................................................... 188
6.1.1.3. Les grès ferrugineux du Dévonien............................................................................................. 189
6.1.1.4. Minerai de fer carbonifère ........................................................................................................ 189
6.1.2. Le gisement hydrothermal de Rouez (Sarthe) ............................................................................ 190
6.1.3. Les formations secondaires 190
6.1.3.1. Le calcaire jurassique à oolithes ferrugineuses 190
6.1.3.2. Le minerai de fer cénomanien des argiles à glauconie.................................................................. 190
- 4 - Sommaire
6.1.3.3. Les grès ferrugineux cénomaniens............................................................................................. 191
6.1.4. Les formations tertiaires et quaternaires................................................................................... 191
6.1.4.1. Les dépôts sidérolithiques (Tertiaire)......................................................................................... 191
6.1.4.2. Les formations néogènes de surface........................................................................................... 192

6.2. CARTOGRAPHIE DES MINERAIS ET DES EXTRACTIONS ANCIENNES...................................................... 194
6.2.1. Les données géologiques............................................................................................................ 194
6.2.2. Les données historiques et archéologiques................................................................................ 196
6.2.3. Les secteurs miniers du Bas Maine............................................................................................ 197
6.2.3.1. Présentation des secteurs .......................................................................................................... 197
• La région d’Évron
• Les Bercons et le siléen
• La région de La Baconnière / Le Bourgneuf-la-Forêt
• Les Charnies
• Le sud de la Mayenne
• La haute vallée de la Sarthe
• La région de Lignières-Orgères
• La Ferrière-aux-Étangs
• La région de Marcillé-la-Ville / Grazay
• Les mentions isolées
6.2.3.2. Bilan ...................................................................................................................................... 203

6.3. LES TECHNIQUES D’EXTRACTION ....................................................................................................... 205
6.3.1. Les minières 205
6.3.2. Puits et galeries.......................................................................................................................... 206
6.3.3. Mines en galeries profondes. ..................................................................................................... 210

6.4. MINÉRALOGIE ET CHIMIE DES MINERAIS ............................................................................................ 212
6.4.1. Présentation des lieux de collecte et regroupement par faciès géologiques.............................. 213
6.4.1.1. Minerais des formations sidérolithiques ..................................................................................... 213
• Saint-Pierre-la-Cour (SAR 658 et 659)
• Le Bourgneuf-la-Forêt (SAR 663)
• Andouillé (SAR 665)
• Changé (SAR 656 et 657)
• Sainte-Suzanne (SAR 664)
6.4.1.2. Minerai des grès secondaires du Bassin Parisien ......................................................................... 214
• La Ferrière-Bochard (SAR 660)
6.4.1.3. Minerai oolithique primaire ordovicien...................................................................................... 214
• La Chapelle-Anthenaise (SAR 662)
• Lignières-Orgères (SAR 661)
6.4.2. Examens minéralogiques et analyses chimiques........................................................................ 215
6.4.2.1. Les minerais sidérolithiques...................................................................................................... 215
• Examen minéralogique
• Composition chimique
6.4.2.2. Les minerais des grès cénomaniens ........................................................................................... 220
6.4.2.3. Minerai primaire à oolithes ferrugineuses................................................................................... 221
6.4.2.4. Les minerais découverts sur le site de "Roche Brune" : caractéristiques et origine .......................... 223
• Présentation des minerais
• Analyses chimiques
• Examen minéralogique
• Identification du minerai utilisé par l’atelier de "Roche Brune"
6.4.3. Conclusion partielle sur les minerais étudiés ............................................................................ 229

6.5. BOISEMENT ET COMBUSTIBLE ............................................................................................................ 231
6.5.1. Données sur le boisement ancien............................................................................................... 231
6.5.2. L’apport de la palynologie......................................................................................................... 234

- 5 - La sidérurgie ancienne dans le Bas Maine
CHAPITRE 7. PRÉSENTATION DES SITES DE RÉDUCTION DIRECTE DU FER DU BAS MAINE ...
.................................................................................................................................................................... 239

7.1. FACIÈS DES RÉSIDUS DU TRAITEMENT DU MINERAI............................................................................. 239
7.1.1. Les scories issues de bas fourneaux sans écoulement de la scorie ............................................ 239
7.1.1.1. Les scories piégées .................................................................................................................. 239
7.1.1.2. Les scories de fond de four ....................................................................................................... 241
7.1.2. Les scories coulées..................................................................................................................... 242
7.1.2.1. Les scories coulées denses en cordons fins ................................................................................. 242
7.1.2.2. Les scories coulées en "plaquettes"............................................................................................ 244
7.1.2.3. lées à cordons vacuolaires .................................................................................. 246
7.1.2.4. Bilan des faciès dominants des déchets sur les sites de réduction du Bas Maine ............................. 246
7.1.3. Les autres scories de réduction.................................................................................................. 247
7.1.3.1. Les scories internes.................................................................................................................. 247
7.1.3.2. Les scories en cylindres fins ou "bouchons de tuyères"................................................................ 247
7.1.3.3. Les scories cylindriques de grand module 248
7.1.4. Les éléments de parois de fours et de ventilation....................................................................... 249
7.1.4.1. Les éléments de parois de bas fourneaux.................................................................................... 249
7.1.4.2. Les tuyères ............................................................................................................................. 250

7.2. COMPOSITION CHIMIQUE DES SCORIES DE LA ZONE D’ÉTUDE ............................................................. 252
7.2.1. Présentation des sites où les scories ont été collectées.............................................................. 252
7.2.2. Présentation générale des résultats ........................................................................................... 253
7.2.3. Saturation en fer ........................................................................................................................ 255

7.3. DIMENSIONS DES FERRIERS ................................................................................................................ 259
7.3.1. La surface................................................................................................................................... 259
7.3.2. Hauteur et volume...................................................................................................................... 262
7.3.3. Interprétation des classes........................................................................................................... 264

7.4. DATATION DES SITES DE RÉDUCTION.................................................................................................. 266
7.4.1. Datation de quelques scories piégées ........................................................................................ 266
7.4.2. Les sites à scories coulées.......................................................................................................... 268
7.4.2.1. Les datations fournies par la bibliographie ancienne.................................................................... 268
7.4.2.2. Les données archéologiques récentes......................................................................................... 269
7.4.3. Bilan des datations obtenues...................................................................................................... 272
7.4.3.1. Les datations obtenues grâce au matériel collecté en surface des ferriers par les prospections récentes
(2004-2007) ............................................................................................................................................. 272
7.4.3.2. Bilan général........................................................................................................................... 273
7.4.4. Confrontation des documents historiques et des découvertes de terrain ................................... 274
7.4.4.1. La sidérurgie médiévale dans la région de Craon......................................................................... 274
7.4.4.2. Le secteur de La Ferrière-aux-Étangs 277
7.4.5. Chronologie, dimensions et faciès des scories........................................................................... 279
7.4.5.1. Faciès des scories et chronologie............................................................................................... 279
7.4.5.2. Chronologie et dimensions ....................................................................................................... 281
7.4.5.3. Faciès des scories et dimensions des ferriers............................................................................... 282

- 6 -

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