Thèse
Lundi 29 Juin 2026 à 14h00.
Nouvelles méthodes pour l étude archéométrique des mortiers et des céramiques : caractérisation pétrographique et géochimique par imagerie élémentaire µ-LIBS, développement de la datation radiocarbone des mortiers de chaux par ablation laser
Nicolas HERREYRE
Amphithéâtre de la MILC, 35 rue Raulin, campus Berges du Rhône de l Université Lumière Lyon 2
Invité(e) par
Vincent MOTTO-ROS et Anne SCHMITT
présentera en 1 heure :
''
Membres du jury / jury members :
Cécile FABRE, Professeure, Université de Lorraine, Laboratoire GéoRessources (UMR 7359) Rapportrice
Martine BUATIER, Professeure, Université Marie & Louis Pasteur, Chrono -Environnement (UMR 6249) Rapportrice
Benjamin GEHRES, Chargé de recherche, CNRS, CReAAH (UMR 6566) Examinateur
Gwenaël HERVÉ, Chercheur CEA, LSCE (UMR 8212) Examinateur
Norbert MERCIER, Directeur de reche rche, CNRS, Archéosciences Bordeaux (UMR 6034) Examinateur
Anne SCHMITT, Directrice de recherche, CNRS, ArAr (UMR 5138) Directrice
Vincent MOTTO-ROS, Maître de conférence, Université Claude Bernard Lyon 1, iLM (UMR 5306) Co-directeur
Christine OBERLIN, Ingénieure de recherche, CNRS, ArAr (UMR 5306) Invitée
Clothilde COMBY-ZERBINO, Ingénieure de recherche, CNRS, iLM (UMR 5306) Invitée
Résumé :
L’étude physico-chimique des archéomatériaux minéraux composites, notamment les mortiers et les céramiques, se heurte à d’importantes limites techniques et analytiques liées à leur forte hétérogénéité. La coexistence d’une matrice fine et d’une fraction granulaire plus grossière réduit la représentativité des analyses globales, complique l’identification des matières premières et limite l’étude séparée des différentes composantes du matériau.
Ces difficultés sont particulièrement critiques dans le cas de la datation radiocarbone (14C) des mortiers de chaux. Bien que ces matériaux constituent un support privilégié pour dater le bâti ancien, un verrou technique persiste depuis plus d’un demi-siècle : isoler le carbone du carbonate de calcium néoformé lors de la prise à l’air de la chaux. Cette opération est compliquée par la présence de carbonates d’origines différentes (géologique, secondaire), susceptibles de fausser les âges obtenus. Les approches classiques basées sur l’analyse de mortiers réduits en poudre et sur des procédés de séparation mécanique, chimique ou thermique, peinent à discriminer ces différentes fractions.
Cette thèse propose de nouvelles méthodologies visant à identifier et analyser de manière ciblée les différentes composantes de ces matériaux hétérogènes, afin de répondre à des problématiques archéométriques de provenance des matériaux et de datation. Elle repose principalement sur l’imagerie élémentaire μ-LIBS (micro Laser-Induced Breakdown Spectroscopy), technique peu invasive basée sur l’interaction laser-matière sur sections d’échantillon. Elle fournit des cartographies élémentaires à l’échelle micrométrique, permettant de distinguer les principales phases minérales, de la matrice et de la fraction granulaire, tout en restituant leur organisation spatiale. Appliquée aux mortiers et céramiques, l’imagerie μ-LIBS apporte des informations déterminantes pour leur caractérisation pétrographique et chimique. En particulier, la segmentation de la fraction argileuse des céramiques permet d’en détermination la composition élémentaire, affranchie de la contribution de la fraction non plastique, facilitant ainsi les comparaisons géochimiques entre productions céramiques à pâtes grossières et fines.
L’imagerie µ-LIBS est également intégrée dans le développement d’une méthodologie inédite de datation 14C des mortiers de chaux, basée sur une ablation laser automatisée, notamment à partir d’un réseau de neurones artificiels. Couplée à une approche complémentaire d’imagerie optique par photoluminescence UV, elle permet d’identifier précisément les zones de carbonate de calcium néoformé d’intérêt pour la datation, en évitant les carbonates contaminants. Il est alors possible de procéder à l’extraction ciblée du carbone par ablation laser, qui peut être mesuré par spectrométrie de masse couplée à un accélérateur (AMS).
En démontrant l’intérêt des approches spatialisées pour isoler analytiquement les différentes composantes des archéomatériaux minéraux composites, cette thèse propose de nouveaux outils pour leur caractérisation et la datation des mortiers de chaux.
''