Dossier pédagogique Archéologie / Chantier de fouilles

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1 Balade dans l'évolution Dossier pédagogique Archéologie / Chantier de fouilles Contacts : CCSTI La Rotonde Théo DRIEU drieu@emse.fr Kévin FAUVRE fauvre@emse.fr Julie FORTIN fortin@emse.fr

2 Table des matières Table des matières... 2 L Homme d hier à aujourd hui... 3 Sur les traces des Hommes et de leurs diversités culturelles... 3 Les méthodes de datation physico-chimiques... 5 La prospection : une véritable enquête... 6 Les indices... 8 Pillage des mondes passés et archéologie préventive Le rôle des services archéologies du Ministère de la culture Pistes pédagogiques La fouille paléontologique Organisation d un chantier de fouilles Atelier chantier de fouilles exposition Balade dans l évolution L énigme des fossiles par les paléontologues Pistes pédagogiques Bibliographie Livres Revue et brochures Sites Internet... 19

3 L Homme d hier à aujourd hui En quête de son identité, L humanité cherche à comprendre son histoire depuis son apparition sur Terre. Des scientifiques étudient cette longue histoire et tentent d en élucider les mystères Les paléontologues «font parler» les fossiles des êtres vivants retrouvés dans les entrailles de la Terre et retracent ainsi l histoire de l évolution au cours des temps géologiques. La paléontologie est une sous-discipline de la géologie. Les anthropologues étudient les caractères anatomiques et biologiques de l Homme ainsi que tous les aspects liés à ses comportements culturels. Les archéologues enquêtent sur les traces matérielles (outils, constructions, art, ) du passé laissées par les Hommes et reconstituent ainsi leur histoire. Les généticiens étudient l hérédité et les gènes. Ils s intéressent ainsi à la transmission des caractères héréditaires entre des géniteurs et leurs descendants. Ils ont ainsi découvert que l Homme et certaines espèces de singes avaient des gènes identiques et donc, un ancêtre commun. La génétique est une sous-discipline de la biologie. Sur les traces des Hommes et de leurs diversités culturelles Seul représentant du genre Homo, les archéologues cherchent ainsi à comprendre pourquoi Homo Sapiens a développé autant de diversités culturelles depuis ans. À partir du XVI e siècle, la curiosité pour les objets du passé va progressivement se transformer en une nouvelle science appelée Archéologie. Biface Venus de Willendorf

4 Masque or Stonehenge Archéologie vient des mots grecs : Arkhaios = ancien et Logos = discours Les Hommes ont laissé des traces de vestiges enfouis sous terre, au fond de l eau, dans des grottes et dans des sépultures. Ils ont aussi transformé la matière, pratiqué l élevage et l agriculture et développé des modes de vie et des techniques. Comme toute autre discipline, l archéologue procède à différentes étapes successives pour effectuer son travail de recherche. En voici une liste non exhaustive : - Définition d objectifs - Collecte de données (recherche d archives, la fouille) - Analyse - Interprétation - Vérification des interprétations (datation) - Synthèse et publication L archéologue classe les objets trouvés lors des fouilles selon leur forme et leur fonction (méthode typologique) et il cherche à les situer dans le temps en s aidant de méthodes absolues et relatives. Il datera ainsi les objets en associant certains indices à l histoire, par exemple une monnaie portant le nom d un souverain dont la période de règne est connue. Ou bien, il fait appel aux méthodes physico-chimiques dont les plus connues sont : - Le carbone 14 - La datation radiométrique - La thermoluminescence - La dendrochronologie - La palynologie En résumé, la datation des objets se base sur l évolution stylistique des objets, sur l étude de la succession des dépôts sédimentaires de la Terre (stratigraphie) et sur les méthodes physicochimiques.

5 Coupes stratigraphiques Enfin, la reconstitution globale fait converger plusieurs disciplines dont les sciences naturelles (géomorphologie, palynologie ), mais également la géographie, l histoire, l ethnologie, l anthropologie, la paléontologie Les méthodes de datation physico-chimiques Carbone 14 C est ce que l on appelle la datation radiocarbone. Les organismes vivants absorbent des atomes radioactifs dont le carbone 14. Ce dernier est contenu dans les rayons cosmiques qui pénètrent en permanence dans l atmosphère terrestre. Quand un organisme meurt, le carbone 14 se désintègre et diminue de moitié tous les ans. On peut ainsi dater dans une fourchette allant de ans à ans les matériaux tels que le bois, le charbon, les os, les coquilles, les graines Datation radiométrique Cette technique permet de mesurer l âge de certaines formations carbonatées d origine animale ou sédimentaire grâce au rapport uranium-thorium ou potassium-argon. La datation à l uraniumthorium a permis de déterminer sur ans les dépôts de calcaires des grottes. Quant à la datation au potassium-argon, elle a permis de dater les plus anciens fossiles d australopithèques d Olduvai (Tanzanie, Afrique) vieux de 2 millions d années. Thermoluminescence Elle permet de calculer l énergie piégée dans les argiles cuites ou les pierres brûlées d un foyer ou d un four. Le re-chauffage en laboratoire permet de libérer une énergie lumineuse dont on mesure l intensité : plus l intensité est forte, plus l objet est ancien. Il est ainsi possible de dater des feux préhistoriques de plus de ans. Dendrochronologie Elle fournit des datations précises de pièces en bois, à l année près sur une période de plusieurs milliers d années, en comptant et en analysant la morphologie des anneaux de croissance des arbres. Les premières séquences de références ont été établies en 1930 par l astronome américain Andrew Douglas sur des séquoias vieux de 5000 ans. En analysant les anneaux de croissance de nombreux bois, il est possible de reconstituer globalement, pour chaque essence d arbre, des indices de croissance année après année et d établir un catalogue de références.

6 Les outils utilisés en dendrochronologie. Palynologie ou étude des pollens Les pollens participent à la reproduction des plantes et se conservent très bien dans le temps. En les étudiant, il est possible de reconstituer la végétation à différentes époques et de les associer aux climats du passé. La prospection : une véritable enquête Aujourd hui, les archéologues sont partout et s intéressent à tous les temps historiques de l humanité : de l origine de l Homme à aujourd hui. Chantier de fouilles

7 Certaines découvertes relèvent d un heureux hasard comme celle de la grotte de Lascaux en 1940 par Marcel Ravidat, alors âgé de 17 ans. La légende dit que c est en voulant sauver son chien tombé dans un trou qu il aurait glissé dans la grotte et découvrert les peintures. Les légendes sont poétiques, mais généralement, la découverte d un site archéologique est le résultat d une prospection : méthode scientifique programmée. Peintures grotte de Lascaux Le but d une prospection archéologique est d évaluer l histoire de l occupation d un territoire (vallée, plaine, montagne) à travers le recensement des vestiges du passé. Comme le firent par exemple deux archéologues et anthropologues anglais, Mary Leakey ( ) et son mari Louis Leakey ( ). Leur travail permit l identification du Zinjanthrope (1959), d homo habilis (1960) et d empreintes de pas fossilisées à Laetoli (1978). La découverte d humains de plus en plus anciens s est ensuite accélérée : Lucy en 1974, Ardipithèque en 1992, Abel en 1995, Toumaï en Mary et Louis Leakey

8 Lucy en 1974 Ardipithèque en 1992 Abel en 1995 Toumaï en 2001 Avant de commencer une prospection sur le terrain, l archéologue effectue une recherche bibliographique (textes anciens, photos aériennes, vieilles cartes qui comportent souvent des indices toponymiques et anciennes voies de communication, les légendes ). La prospection à pied est très rependue aujourd hui en Europe même si elle a surtout été médiatisée pour ses grandes découvertes dans le Rift est-africain, le plus riche gisement d hominidés fossiles de la planète. La prospection aérienne révèle des indices non visibles autrement tels que les : - Indices phytographiques (les plantes) - Indices hydrographiques - Indices pétrographiques (la couleur des sols) - Indices sciographiques (micro-reliefs).

9 Les indices aériens Phytographiques La présence de vestiges enfouis sous un champ de blé ou une prairie modifie le taux d humidité du sol et provoque des anomalies dans la croissance des céréales. Au-dessus d un mur, les plantes poussent moins haut et jaunissent plus vite. Ces contrastes s accentuent lors de périodes de sécheresse et peuvent révéler le plan complet d un vestige (ferme gallo-romaine, par exemple). Phytographie - Coursac Phytographie - Grezac Hydrographiques L évaporation de la pluie ou la fonte de la neige sont plus ou moins rapides sur des vestiges de murs ou de fossés. Pétrographiques Les différences de couleurs de la terre dans un champ labouré montrent également la présence de vestiges : les taches rougeâtres peuvent indiquer d anciens fours, des lignes blanchâtres indiquent les murs d un vieux bâtiment. Sciographiques A partir d une vue aérienne, il est possible d identifier des micro-reliefs dans un champ, une plaine, un désert. Ces derniers se révèlent grâce aux ombres portées, tôt le matin ou tard le soir et suivant les saisons. Ce type d indices est plus facilement visible dans les régions désertiques, car dans les pays comme la France, les labourages millénaires de la terre ont fait disparaître la plupart des ondulations de terrain. Malgré une forte pression d aménagement du territoire en France, il est possible de détecter aujourd hui des micro-reliefs comme la motte féodale à Rely (Pas-de-Calais). Motte féodale à Rely

10 Pillage des mondes passés et archéologie préventive Le pillage archéologique est l'acte de fouiller de manière illégale un site archéologique qui induit inévitablement une détérioration voire une destruction des sites archéologiques d exception ou d autres encore inconnus par la communauté scientifique. Au-delà du vol et du trafic d objets, c est une tranche de l histoire qui disparaît. La convoitise de vestiges ou de pièces exceptionnelles existe depuis toujours et a été le plus souvent animée par l esprit de compétition des savants et des empires. A défaut de maîtriser le trafic d'antiquité et de pièces archéologiques 1, de nombreux pays prennent conscience que leur patrimoine archéologique peut être mis en péril par des projets d aménagement du territoire. En Europe, plusieurs pays ont signé La convention de Malte de 1992 s engageant ainsi à protéger leur patrimoine archéologique. La France a promulgué la loi 2001 permettant de règlementer l archéologie préventive et programmée. Elle intègre la protection du patrimoine archéologique dans le cadre de l aménagement du territoire. De ce faite l État a créé en 2002 l Institut National de Recherches Archéologiques Préventives (INRAP) dont la mission est d assurer la conservation et la sauvegarde du patrimoine archéologique qui pourrait être endommagé ou détruit par des travaux publics ou privés. La loi a également permis la mise en concurrence de l archéologie préventive avec la création de services de collectivités et d entreprises privées. Il ne s agit pas d opposer le passé au présent, mais de conserver des vestiges d exception et d éviter la perte d informations. 1 Le trafic d'antiquité et de pièces archéologiques est souvent considéré comme le second trafic le plus lucratif au monde, après celui de la drogue (Antiquaire et trafiquant, tout un art. Vincent Noce, Journal Libération, 12 octobre 2006). Le rôle des services régionaux d archéologie du Ministère de la Culture et de la Communication En France, le Ministère de la Culture et de la Communication, à travers ses directions régionales (DRAC), a pour mission la protection du patrimoine archéologique de la France. Les services régionaux d archéologie de la DRAC veillent à l application de la législation et ils mènent des missions d inventaire, d étude, de protection et de diffusion. Ils autorisent les fouilles archéologiques, surveillent et contrôlent leur exécution. Quant à l inventaire patrimonial il est informatisé proposant ainsi un outil indispensable pour la gestion du territoire et la prise en compte des vestiges archéologiques (aménagement du territoire, étude d impact ). Aujourd hui, cet inventaire recense entités archéologiques à intérêt patrimonial. La carte est consultable au service régional de l archéologie (SRA) au sein des DRAC. La carte participe à l enrichissement de l atlas des patrimoines consultable également sur internet :

11 Pistes pédagogiques Piste 1 Étudier ou découvrir les cités perdues et la découverte de sites archéologiques exceptionnels comme par exemple, Herculanum, Pompéi, l armée de l Empereur de Chine L Organisation des Nations Unies pour l éducation, la science et la culture propose la liste du patrimoine mondial sur son site internet : Étudier ou découvrir les sites d exception européens et français : Piste 2 Approfondir les différentes méthodes de datation en consultant le dossier Méthodes de datation. Piste 3 Approfondir la conservation des objets après leur découverte. L état de conservation dépend de 3 facteurs : - Les circonstances d abandon des objets - La matière qui les compose - Le milieu où ils ont été trouvés - La façon dont ils sont extraits du sol et la façon dont ils sont conservés par la suite La conservation des objets dans le temps, rubrique «Études et Recherche» du musée archéologique de Nice : Piste 4 Approfondir la règlementation sur les fouilles archéologiques et vestiges de France. Toutes les fouilles archéologiques en France sont soumises à la loi du 17 janvier 2001 (code du patrimoine, livre 5) et doivent être autorisées par l État. Service archéologie du Ministère de la Culture et de la Communication : Découverte de l archéologie à l école primaire Cycle 3 Piste 5

12 La fouille paléontologique, archéologique Véritable travail d équipe qui réunit de nombreux spécialistes, la fouille d un site prend des allures d enquête policière. La fouille étant une destruction, l équipe devra récupérer un maximum d informations permettant, à tout moment, de reconstituer la disposition des vestiges. Chantier de fouilles La fouille est l acte de rechercher des vestiges enfouis (archéologie) ou les indices qui retracent l histoire de l évolution (paléo-anthropologie, paléontologie). L équipe du chantier creuse la terre et révèle les couches de sol (stratigraphie) accumulées les unes sur les autres au fil du temps ; les plus profondes étant les plus anciennes Plus l on creuse profondément, plus on remonte le temps. ATTENTION, l épaisseur de la couche ne dépend pas de la durée de la formation. Par exemple, une rivière peut déposer 10 cm de boue en une journée, mais il faut plusieurs siècles pour accumuler 1 cm de poussière dans une grotte. Au moment de la fouille, l équipe retire la terre, couche par couche, en respectant la position des indices, même les plus petits. C est pourquoi, elle travaille délicatement avec des outils de précision. Toutefois, il ne faut pas croire que tout se conserve dans le sol : le bois et la peau pourrissent rapidement. Quant aux matériaux comme la pierre et l os, ils se conservent mieux, mais ils peuvent être déplacés par des éléments ou phénomènes naturels (pluie torrentielle ou diluvienne, glissement de terrain, faille géologique, etc.).

13 Organisation d un chantier de fouilles L équipe d enquêteurs qui œuvre sur un chantier de fouilles est composée de différents spécialistes qui utilisent des outils techniques. Pour ne pas trop souffrir de la chaleur, le travail débute au lever du jour, vers 6 heures. Chantier de fouilles Chef d équipe Le scientifique (archéologue, paléontologue, paléo-anthropologue) est le chef d orchestre de l opération. Il dirige en moyenne une équipe de 30 personnes, gère le budget et s occupe d un chantier dont la surface varie de quelques mètres carrés à plusieurs hectares. Les fouilleurs Véritables petites fourmis du chantier, les fouilleurs cherchent les fossiles ou les vestiges en utilisant différents outils : pioches, marteaux, brosses, pinceaux, stylos et carnets. Un seul fouilleur prospectera une surface de 3m X 3m tout au long du chantier. Il note tout : date, heure, situation géographique, description et croquis de la découverte. Le fouilleur a également un équipement particulier : pantalon renforcé au genou, un haut à manches longues pour se protéger du soleil, un casque de sécurité, des gants.

14 Topographe Le topographe prend les mesures du chantier afin de pouvoir redessiner le chantier en relief (3D). Il met également en place le carroyage (quadrillage de la zone de fouille). Il prend les mesures à l aide d un théodolite (instrument d arpentage) qui vise une mire tenue par une autre personne. Responsable du mobilier Le responsable du mobilier nettoie SOIGNEUSEMENT ET DÉLICATEMENT tous les objets trouvés sur le chantier. Il les dépoussière et les lave avec de l eau ou des produits. Ensuite, il inscrit un code sur une étiquette d identification pour inventorier le fossile ou l objet. Celui-ci sera ensuite envoyé au laboratoire pour être analysé. Photographe Le photographe prend des centaines voire des milliers de photos tout au long du chantier : vues d ensemble de la fouille et plans rapprochés des vestiges ou fossiles trouvés. Dessinateur Le dessinateur est le témoin de l apparence originelle du site. Il dessine tout : les fouilleurs en action, les objets trouvés et les coupes stratigraphiques. Le reste des outils ou équipement Plâtre : on utilise du ciment pour effectuer le moulage d empreintes impossibles à extraire. Pelleteuse : Elle est utile pour les chantiers qui couvrent une grande surface. Elle permet d enlever les premières couches de terre (terre végétale) sans valeur scientifique. L opération est dirigée en général par deux archéologues ou paléontologues. Le sol est ensuite creusé avec des pelles, des pioches et des truelles. Les amas de terre ou de sable inutiles sont amenés chargés dans une brouette. Planches de déambulation : les fouilleurs circulent sur des planches de déambulation posées sur des calles audessus du sol, afin de ne pas écraser les indices de valeurs scientifiques. Tamis : les tamis servent à filtrer le sable ou la terre pour effectuer un premier tri et rechercher des indices plus fins (pollens, charbon ). Les fouilleurs trient ensuite manuellement ce qui reste. Outils de mesures : le mètre et le décamètre, le niveau à bulle pour contrôler les mesures horizontales, le fil à plomb pour les mesures verticales.

15 Atelier chantier de fouilles exposition Balade dans l évolution Principe et objectif de l atelier Cet atelier permet à l enfant de découvrir, par la pratique, deux étapes de la fouille paléontologique. Il découvre ainsi quelques techniques de fouilles et apprend à utiliser des outils. Les chantiers de fouilles de l exposition sont composés d une seule couche stratigraphique et renferment des fossiles qui retracent l histoire de l évolution. Au fur et à mesure du dégagement de la couche de sable, l enfant voit apparaître divers fossiles (crânes, ammonites, rostres de bélemnites, ). Il consigne les différentes données dans une feuille de route : date, heure, lieu, croquis du fossile Étapes de l activité proposée dans l exposition «Balade dans l Evolution». Mesurer le chantier de fouilles avec le mètre Fouiller et rechercher des fossiles avec des pelles, des sceaux et des pinceaux Mesurer le positionnement du fossile dans le chantier avec le mètre Remplir la feuille de route : date, heure, lieu, croquis du chantier avec le carroyage, positionnement du fossile (mesures), croquis et typologie du fossile. La fouille archéologique et paléontologique comporte évidemment davantage d étapes et de procédures. Celles absentes de cette activité sont : - Nettoyage et numérotation des fossiles - Datation, identification et étude scientifique - Gestion et conservation - Fossile d ammonite

16 L énigme des fossiles par les paléontologues Définition Les fossiles sont les restes ou empreintes des organismes vivants (animaux, végétaux ou hominidés) naturellement conservés dans des dépôts sédimentaires. La plupart correspondent aux parties dures de l organisme : coquilles, os, dents Ils peuvent être conservés dans leur totalité, mais généralement la substance d origine est minéralisée, c est-à-dire remplacée par une substance minérale (l organisme a subi l action d une eau riche en sels minéraux). L étude des fossiles permet au paléontologue de retracer l histoire de la Vie et de remonter le temps jusqu à moins de millions d années. Fossile de poisson Fossile de fougère La fossilisation La fossilisation commence dès la mort des organismes. Le processus de fossilisation peut s effectuer sur le lieu de mort de l organisme, mais il arrive que ce dernier soit éloigné de son milieu initial, c est ce que l on appelle le «transport post mortem». Par exemple, après sa mort, une ammonite se vide de sa partie molle, elle s allège et peut donc ensuite être entraînée par le courant. Un vertébré qui meurt près du lit d une rivière peut être emporté très loin de son biotope originel par une crue. Le milieu où l organisme meurt sera déterminant pour sa conservation. Les sédiments peu perméables (argiles, marnes) sont propices à la conservation des organismes morts tandis que les sédiments perméables (sables, graviers ) sont peu propices à leur conservation. Le milieu marin est ainsi plus favorable que le milieu continental. Enfin, un sol gelé (pergélisol) peut parfaitement conserver des organismes dans leur globalité: les fossiles de mammouths retrouvés en Sibérie en sont un parfait exemple. La fossilisation d un organisme dans leur globalité est un processus aléatoire qui peut prendre des millions d années.

17 Les fossiles ont longtemps gardé leur secret L étude scientifique des fossiles n a que 300 ans. Il a donc fallu attendre le XVIe siècle pour que l on établisse que les fossiles étaient des restes enfouis d anciens êtres vivants. Leur étude a permis de connaître l âge de différentes roches et de la Terre mais aussi de résoudre les mystères de l extinction ou de l évolution des espèces. On trouve parfois des trésors et des exceptions! Habituellement, les parties molles des organismes se décomposent, mais il existe des cas exceptionnels de fossilisation complète. La chair fossilisée est une source d informations bien plus précieuse que les os, dents ou coquilles. En voici deux exemples Piège gluant Un insecte peut être pris au piège dans la résine (l ambre jaune) gluante qui s écoule le long d un tronc d arbre ou d une tige. Ce piège permet de conserver l animal pendant des millions d années. Mouche prisonnière dans de l ambre jaune Pergélisol Des carcasses de mammouths entières ont été retrouvées dans les sols gelés de la Sibérie. On pense qu ils ont été piégés et gelés en tombant dans des crevasses de glaciers. Chez certains d entre eux, le contenu de leur estomac a même été conservé. Mammouth entièrement fossilisé

18 Sur les traces de nos ancêtres Les fossiles des premiers êtres humains sont rares et fragmentaires, mais, depuis quelques années, on en découvre de plus en plus. Ils nous apprennent beaucoup sur l origine et le développement des hominidés. Selon les découvertes est les hypothèses validées en 2012, l histoire de l Homme commence avec Toumaï et se continue pour le moment avec l Homo Sapiens. Nos plus proches cousins vivants sont les bonobos, les chimpanzés ou encore les gorilles. Nous sommes tout de même différents sur certains points. Pistes pédagogiques Piste 1 Approfondir la notion du temps. Frise chronologique sur le site de l INRAP : Dans la rubrique «Ressources multimédias / multimédias / chronologie générale» Mesures de durée sur le site de La main à la pâte : Dans la rubrique «Activités de classe / Mesures / Mesures de durée Piste 2 Travailler sur la classification des êtres vivants : Rubrique «Activités de classe / Evolution» Piste 3 Faire une activité sur le moulage de fossiles, via un lien de l académie de Lyon :

19 Bibliographie Livres Raphaël De Filippo et Roland Garrigue. L archéologie à petits pas. Institut national de recherches archéologiques préventives. Éditions Actes Sud Junior. 2007, 70p. Jean-Loup Craipeau. À la rencontre des hommes préhistoriques. Éditions Nathan. 1997, 64 p. Isabelle Bourdial. Les origines de l Homme, c est pas tout de faire le singe! Éditions Gallimard Jeunnesse. Les DocuDéments. 1997, 140 p. Paul Taylor. L énigme des fossiles. Éditions Gallimard. Collection Les yeux de la découverte. 1989, 72 p. Steve Parker. De l os au squelette. Édition Gallimard. Collection Les yeux de la découverte. 1988,,64 p. Revue et brochures Texte et documents pour la classe. L archéologie. Scérén et Inrap, N 929, 1 er février L archéologie en France. Ministère de la Culture et de la Communication. 2012, 27 p. Dis, c était comment la préhistoire? Guide à l usage des enfants. Musée régional de préhistoire d Orgnac. 2003, 36 p Sites Internet Muséum national d histoire naturelle de Paris : Musée national de la préhistoire en Dordogne : Visite virtuelle de la grotte de Lascaux : Jeu proposé par Cap Sciences Bordeaux «Sur les traces de l Homme en Aquitaine» : Site pour expliquer aux enfants un chantier de fouilles : Service d archéologie du Ministère de la Culture français : Site de vulgarisation scientifique «Quand la Terre nous livre ses secrets» :