La spectrométrie de masse dans le domaine de l Art et l Archéologie

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Brian Paris
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1 La spectrométrie de masse dans le domaine de l Art et l Archéologie (mv) temps (mn) x Intensity mass / u Pascale RICHARDIN

0 0.5 459.27 473.25 487.29 501.25 517.33 531.34 545.37 559.36 587.38 615.37 629.

2 Sciences du patrimoine Une vieille histoire d éminents scientifiques Michel Eugène CHEVREUL ( ) 1806 : première publication sur l analyse chimique d ossements archéologiques. Annales de Chimie, 17, 1806, Louis PASTEUR ( ) 1860 : première chaire consacrée à la physico-chimie appliquée aux Arts à l'école des Beaux-arts de Paris. Marcellin BERTHELOT ( ) Etude des métaux anciens et phénomènes d altération de vestiges Archéologiques.

Louis PASTEUR (1822-1896) 1860 : première chaire consacrée à la physico-chimie appliquée aux Arts à l'école des

3 géologues, géochimiques Sciences du patrimoine Une discipline pluridisciplinaire biologistes médecins Sciences du patrimoine conservateurs archéologues historiens de l art physiciens, chimistes, informaticiens... Métiers d art joailliers restaurateurs photographes

conservateurs archéologues historiens de l art physiciens,

4 C2RMF - Centre de recherche et de restauration des musées de France

5 AGLAE - Accélérateur du Grand Louvre pour l Analyse Élémentaire NewAglae 3ième Workshop Andromède - Mercredi 9 Juillet 2014

6 Analyse des objets du patrimoine Connaissance de l œuvre Identification et origine des matériaux Statuette reliquaire Musée du quai Branly Procédés de fabrication et utilisation Datation Approvisionnement, routes commerciales (ICP/AES ou MS, IBA, IRFT, SM...) Technique artistique, savoir-faire, histoire de l objet (photographie, radiographie, MEB, tribologie, tracéologie,...) Âge ou date de fabrication de l objet (TL, OSL, 14 C AMS, dendrochronologie, archéomagnétisme )

7 Spectrométrie de masse Applications Les applications de la SM depuis son invention depuis analyses élémentaires/isotopiques composés organiques composés biologiques Les applications de la SM en art et archéologie Analyses isotopiques Analyses élémentaires Analyses moléculaires/structurales Datation : 14 C AMS Régime alimentaire / métabolisme : δ 13 C, δ 15 N (IRMS) Origine du gisement : 206 Pb/ 204 Pb (ICP/MS, TIMS, Origine du gisement : éléments traces (ICP, LA-ICP, ) Diagenèse du collagène : C/N Corrosion (SIMS, ICP/MS, ) Composition globale (DCI, FAB, ESI, MALDI, L-SIMS, ) Recherche de marqueurs (GC/MS, LC/MS, ) Composition matériaux hybrides (ToF-SIMS) / interaction

alimentaire / métabolisme : δ 13 C, δ 15 N (IRMS) Origine du gisement : 206 Pb/ 204 Pb (ICP/MS, TIMS, Origine du gisement : éléments traces (ICP, LA-ICP, ) Diagenèse du

8 Problématique de la datation par 14 C des objets de musées Diversité Objets préhistoriques Objets archéologiques Objets sacrés Objets historiques Objets ethnologiques Restes humains Objets d art

archéologiques Objets sacrés Objets historiques

9 Problématique de la datation par 14 C des objets de musées Hors contexte (historique ou archéologique) Dons ou acquisitions Peu ou pas de documentation Muséographie : mise en scène Traitement de conservation / restauration

ou acquisitions Peu ou pas de documentation

10 Problématique de la datation par 14 C des objets de musées Le plus petit possible / mais suffisant Prélèvements nécessaires Représentatifs de l œuvre / de la date Dans un endroit non visible Localisation consensuelle Matériau bois charbon de bois cheveux, poils, laine os Quantité nécessaire 5 à 10 mg 10 à 30 mg 10 à 30 mg 200 à 1500 mg

un endroit non visible Localisation consensuelle Matériau bois charbon de bois

11 Intérêt de la mesure par AMS La quantité nécessaire Echantillon prétraitements Echantillon propre combustion CO 2 graphitisation C greffé sur Fe Mesure sur Artémis

12 Objets très pollués La préparation des échantillons Echantillon Echantillon propre

13 Trois bustes d Henri IV en cire (Musée Carnavalet, Paris Musée Condé, Chantilly Musée Granet, Aix-en-Provence) 14 mai 1610 Plaque commémorative, rue de la Ferronnerie

14 Trois bustes d Henri IV en cire (Musée Carnavalet, Paris Musée Condé, Chantilly Musée Granet, Aix-en-Provence) (Musée Carnavalet, Paris) (Musée Condé, Chantilly) (Musée Granet, Aix-en-Provence)

15 Trois bustes d Henri IV en cire (Musée Carnavalet, Paris Musée Condé, Chantilly Musée Granet, Aix-en-Provence) datation par luminescence dendrochronologie 2100 datation par le carbone Musée Granet cire bois Musée Condé cire terre cuite 1800 Musée Carnavalet Âge calendaire terre cuite cire Mort d'henri IV cire

le carbone-14 2000 Musée Granet cire 1 1900 bois Musée Condé cire terre cuite 1800

16 Massue en bois Tupinamba (Musée du quai Branly) Carte de l Amérique du sud selon Thévet (1575) André Thévet ( ) cosmographe du roi Henri II puis de François 1 er. Expédition au Brésil ( )

André Thévet (1515-1590) cosmographe du roi Henri

17 Massue en bois Tupinamba (Musée du quai Branly) Massue Tupinamba (Brésil) supposée avoir été rapportée du Brésil par André Thévet

18 Massue en bois Tupinamba (Musée du quai Branly) Massue Tupinamba (Brésil) supposée avoir été rapportée du Brésil par André Thévet

19 Massue en bois Tupinamba (Musée du quai Branly) N cible (réf. UMS) Référence échantillon Q CO2 δ 13 C (ppm) pmc Âge radiocarbone (BP) Âge calibré à 2σ SacA 8308 TIRI B 1,13-25,17 56,78 ± 0, ± 30 / SacA A82 0,72-26,57 96,12 ± 0, ± (64,6%) (35,4%) SacA A83 0,73-23,97 95,88 ± 0, ± (95,4%) Contemporaine aux expéditions d André Thévet du XVIe siècle, cette massue peut être alors considérée parmi les pièces les plus anciennes d Amérique des collections françaises.

4545 ± 30 / SacA 8311 1A82 0,72-26,57 96,12 ± 0,36 320 ± 30 1501-1595 (64,6%) 1612-1660 (35,4%) SacA 8312 1A83 0,73-23,97 95,88 ±

20 Projet de recherche : Momies et cheveux longs GDR 3446 Momies Momies de origine Projet Musée du Louvre Momies Copte Antinoé Projet Franco-chilien Momies Chinchorro Projet C2RMF-Musée des Confluences de Lyon

Louvre Momies Copte Antinoé Projet Franco-chilien

21 En pratique Préparation des cheveux Cheveux cuticule cortex Pourquoi le mouton est-il frisé? Extraction des protéines S S cuticule Kératine (cortex) Ext. + précipitation dithiothréitol SH SH + Protéines du cortex solubilisées

22 Projet «Momies d Antinoé» - Musée du Louvre - SRDAI Musée des Confluences de Lyon Momie de femme avec un enfant - n byzantine romaine Origine??

23 Projet «Momies d Antinoé» - Musée du Louvre - SRDAI Musée des Confluences de Lyon Momie de femme «La Diounesast» - n Autre origine?

24 Crâne à mosaïques (Mexique) (Musée d'arts Africains Océaniens Améridiens MAAOA Marseille) (N d inventaire ) Epoque Mixtèque (900 à 1500 après J.-C.) ou Aztèque (1300 à 1500 après J.-C.)?

25 Crâne à mosaïques (Mexique) (Musée d'arts Africains Océaniens Améridiens MAAOA Marseille)

26 Crâne à mosaïques (Mexique) (Musée d'arts Africains Océaniens Améridiens MAAOA Marseille) Civilisation antérieure à celle des Aztèques. Il peut être issu du tout début de la civilisation Mixtèque ou bien d une civilisation antérieure.

27 DCI / MS Desorption Chemical Ionisation Dépôt de l échantillon Volts Molécules intactes CIT Courant ionique total Produits de pyrolyse 30 to 700 ma temps Ionisation douce Soft Ionization Ne dégrade pas les molécules (dans la plupart des cas) pendant le processus d ionisation

28 DCI / MS Desorption Chemical Ionisation Volts CIT Courant ionique total Abondance temps Molécules intactes m/z-->

29 DCI / MS Desorption Chemical Ionisation Volts CIT Courant ionique total Abondance temps Produits de pyrolyse m/z-->

30 DCI / MS Identification de marqueurs caractéristiques de résines Abondance Mastic en larmes moderne m/z 6,10 2 Nor-α amyrone Dammaradienone Dammaradienol Oleanonic aldehyde Ursonic aldehyde Oleanolic aldehyde Ursolic aldehyde Hydroxyhopanone Hydroxydammarenone Dammarenediol Oleanonic acid Ursonic acid Dammarenolic acid ,24-epoxy-25-hydroxy-dammaran-3-one ,9,10, , ,11 6,10 9,11 23,24 5,7 8,12 4 [MH] + [MNH 4 ] + Fragments m/z

31 DCI / MS Identification de collections anciennes de résines MNHN Abondance Mastic en larmes moderne m/z Dammar moderne Abondance Mastic ancien MNHN m/z Dammar Martins m/z

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