Méthodes géophysiques de reconnaissance archéologique maritime

Dans les domaines de la géophysique et de la géologie, on utilise régulièrement différentes méthodes de cartographie ou de télédétection pour dresser une carte, effectuer un relevé ou pour faire de la prospection. Ces méthodes facilitent souvent la planification de fouilles archéologiques que ce soit sur terre ou dans des étendues d’eau salée et d’eau douce. Ces mêmes méthodes peuvent également être utilisées avec succès pour réaliser une cartographie environnementale ou topographique, comme pour détecter des ressources telles que le gravier, le sable, l’argile ou l’eau douce. On peut aussi appliquer ces méthodes dans la recherche d’objets archéologiques précis, en particulier lorsqu’il s’agit de délimiter les endroits les plus propices à une étude plus détaillée.

Notre objectif est de donner de courtes descriptions de méthodes de cartographie indirectes qui sont très utiles ainsi que de leurs applications et limites. Nous donnerons quelques exemples, bien que notre propre expérience soit surtout fondée sur des méthodes utilisant le magnétisme, la gravité, la sismographie et la géoélectricité. Le tableau 1 montre une liste des méthodes ainsi qu’une brève description et quelques propriétés et restrictions. […]

Méthodes spécifiques de reconnaissance : photographie aérienne

Il s’agit de la meilleure méthode de reconnaissance pour les sites archéologiques sur terre ou dans des eaux du littoral lorsque les conditions environnementales sont propices. Les facteurs limitatifs sur terre (excluant le coût des vols) incluent la période de la journée (à cause de la position du soleil, donc de la présence d’ombres), la période de l’année (à cause de la végétation) et la fertilité et l’humidité du sol (ce qui occasionne une croissance différentielle des cultures). Les facteurs limitatifs liés au littoral maritime incluent les réflexions sur la surface de l’eau, la transparence réduite et une profondeur de l’eau qui ne devrait pas excéder 2 à 3 m. Pour en savoir plus sur ce sujet, voir Svejgaard (1990). […]

Le magnétisme

Les mesures d’aimantation rémanente peuvent être utilisées comme outil de datation grâce à la mémoire magnétique contenue dans certains matériaux. De plus, un relevé magnétique par arpentage, qui a déjà été mentionné dans le paragraphe précédent, est utile pour la cartographie d’objets ou de structures cachés ayant des propriétés magnétiques qui diffèrent nettement de l’environnement naturel. Ces matériaux incluent le câble, les pierres, la céramique, les briques, les scories, les anciens foyers ainsi que les outils et les armes en fer métallique; même les fossés remplis de sol avec un terreau différent peuvent être détectés. […]

La géoélectricité (résistivité)

Les mesures géoélectriques peuvent être utilisées pour la cartographie des variations en résistivité électrique de matériaux souterrains. Puisque la résistivité est très sensible au contenu d’argile et d’eau dans les sédiments naturels, elle est utilisée sur le terrain comme outil de cartographie des couches géologiques superficielles (sondage géoélectrique) et des variations latérales à certaines profondeurs (profilage géoélectrique). Dans un contexte archéologique, les mesures de profilage géoélectrique peuvent être utiles pour établir les antécédents géologiques (par ex., le fond d’un lac ancien ou la topographie d’une tourbière); dans certains cas, on peut retracer des anciens fossés, des murs ou des chaussées cachés. […]

Le géoradar

Le géoradar emploie la technique sismographique qui consiste à enregistrer des signaux réfléchis de couches ou d’objets souterrains, mais utilise les ondes électromagnétiques à haute fréquence (80-1000 MHz) au lieu des ondes sonores à basse fréquence (0,02-50 kHz). Le signal réfléchi (ou transmis) dépend des contrastes en permittivité électrique (diélectricité relative) qui dépend principalement du contenu en eau; la profondeur de pénétration dépend en grande partie de la conductivité qui limite généralement cette profondeur de 2 à 5 m (ce qui est tout à fait suffisant dans la plupart des contextes archéologiques).

La méthode convient bien pour détecter des structures situées près de la surface du sol, telles que des fossés et des murs, ainsi que des objets individuels comme des amas de pierres ou de la chaussée. Cette méthode est souvent encore trop coûteuse pour être utilisée lors de fouilles archéologiques courantes, n’étant disponible que commercialement. (Elle est généralement utilisée pour résoudre des problèmes géotechniques.)

Le détecteur de métal

Le détecteur de métal est un instrument pratique, peu coûteux et très populaire. Il est utilisé pour détecter des objets avec une conductivité électrique opposée, généralement des objets en pierre ou en métal tels que des pièces de monnaie et des outils (et la ferraille moderne). Un circuit avec une couronne hélicoïdale est calibré dans un environnement neutre (c’est-à-dire stérile et homogène). Lorsque la couronne est tenue près de la surface du sol, les petits objets qui ont une conductivité électrique opposée changeront l’auto-induction. Son calibrage sera alors perturbé et une tonalité est émise par un petit haut-parleur ou une déflexion est perçue sur le compteur. L’instrument peut être très sensible (selon le calibrage et l’homogénéité du sol), mais la profondeur de pénétration est généralement en deçà de 30 cm. Lorsque les signaux communs et en quadrature sont combinés, on peut distinguer les matériaux conducteurs magnétiques et non magnétiques. On peut même prendre des mesures sous l’eau bien que cela réduise la sensibilité.

Le détecteur de métal est presque toujours utilisé sur terre, mais il peut aussi être utilisé dans un environnement maritime en des circonstances spécifiques (voir Skaarup, dans Møller et al. 1984). Il est très utile lors de fouilles permanentes, car un site peut être rapidement balayé pour détecter des objets avant d’enlever les prochains 10-20 cm de surface.

Conclusions

Voici un résumé de nos conclusions sur le travail de reconnaissance géophysique et archéologique :
1. Aucune méthode de reconnaissance ne peut s’appliquer universellement.
2. Il peut être avantageux d’utiliser une combinaison de plusieurs méthodes lors des premières phases de sélection d’un site et de planification des fouilles.