Carte d'anomalie magnétique sur un site archéologique. © Bruno Gavazzi
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Identifier des sites archéologiques enfouis grâce au géomagnétisme

Question/RéponseClassé sous :géophysique , archéologie , géomagnétisme
 

En archéologie, la prospection de nouveaux sites peut s'avérer difficile compte tenu du fait que les vestiges sont souvent partiellement ou totalement enfouis. Comment, dans ce cas, évaluer rapidement l'intérêt et le potentiel archéologique ou l'étendue d'un site sans avoir recours à un laborieux travail de fouille ? Certaines méthodes géophysiques viennent désormais au secours des archéologues en permettant une investigation rapide et détaillée du sous-sol. C'est le cas de la méthode magnétique.

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Le travail de fouille est essentiel en archéologie. Il permet d'étudier de manière détaillée des vestiges archéologiques. Cependant, la fouille ne concerne qu'une zone souvent très réduite, sur des sites qui peuvent être très étendus. Dans le cas de sites totalement enfouis et dont il reste peu ou pas de traces, comment positionner de manière optimale le lieu de la fouille ?

Le géomagnétisme au service de l’archéologie

Pour répondre à cette problématique, les archéologues se tournent de plus en plus vers les méthodes géophysiques d’imagerie de la subsurface, qui ont la particularité et l'avantage d'être non intrusives et non destructrices : gravimétrie, sismique, radar, tomographie électrique et bien sûr géomagnétisme. Ces méthodes permettent d'investiguer le sous-sol jusqu'à une centaine de mètres. Chacune est basée sur une mesure physique différente et les informations recueillies seront donc de natures diverses.

Actuellement, le géomagnétisme est certainement la méthode la plus utilisée en archéologie. Rapide à mettre en œuvre sur de grandes surfaces et facilement transportable dans des zones difficiles d'accès, le géomagnétisme est donc particulièrement indiqué pour la prospection archéologique. Il s'agit d'une méthode passive : il n'y a pas besoin d'induire de perturbation dans le milieu (comme en sismique par exemple). La méthode se base sur la mesure d'une variable physique naturelle, en l'occurrence les variations spatiales du champ magnétique terrestre.

Des anomalies magnétiques créées par les vestiges archéologiques

Le champ magnétique de la Terre n'est en effet pas homogène et varie en fonction de l'aimantation du sous-sol. Ces variations d'aimantation peuvent être causées par l'hétérogénéité des roches, ou par la présence d'objets enfouis et notamment de vestiges archéologiques. Ces petites variations spatiales du champ magnétique terrestre (de l'ordre de quelques nanoteslas) peuvent être mesurées grâce à des capteurs et cartographiées sous forme de cartes d'anomalies magnétiques. L'intérêt du géomagnétisme dans le contexte archéologique est que la plupart des structures d'origine anthropique se caractérisent par un contraste d'aimantation par rapport à l'encaissant. Il est ainsi possible d'imager assez facilement des vestiges de bâtis, de fosses et fossés ou de structures ayant subi une chauffe comme les fours de potiers ou les forges.

Exemple d'application de la méthode magnétique pour l'archéologie. À gauche le site où a eu lieu la campagne de prospection, au centre la carte d'anomalie magnétique obtenue après les mesures et le traitement des données, à droite l'interprétation des structures enfouies. © Bruno Gavazzi

L'amplitude de l'anomalie magnétique produite par la présence de vestiges archéologiques dépend de leur teneur en minéraux ferromagnétiques par rapport à l'encaissant. Par exemple, un mur en calcaire est moins aimanté que l'encaissant principalement argileux. Le contraste d'aimantation entre le mur et l'encaissant va ainsi créer une anomalie subtile mais détectable, si la structure n'est pas enfouie trop profondément. Certains matériaux vont par contre créer de fortes anomalies. C'est le cas de la terre cuite, qui contient des oxydes de fer. De fait, la méthode magnétique est particulièrement efficace pour identifier la présence d'anciens fours ou de murs en terre cuite. Par contre, la présence d'objets métalliques peut créer de très fortes anomalies, qui peuvent aller jusqu'à perturber, voire masquer le reste des mesures. Ces objets étant omniprésents en milieu urbain, la méthode magnétique n'est donc pas adaptée à des prospections dans ce genre d'environnement.

Mise en œuvre et résultats

Il existe plusieurs techniques pour la réalisation des mesures mais le principe est toujours le même : des capteurs (magnétomètres) sont déplacés le long de profils régulièrement espacés. La mesure peut être opérée à pied, ou à l'aide d'un drone par exemple. Les paramètres de mesure (espacement des capteurs et des profils, fréquence...) définiront la précision des résultats.

Dispositif de mesure géomagnétique. © Bruno Gavazzi

Une anomalie magnétique se caractérise par une partie positive et une partie négative, comme si chaque objet était un dipôle magnétique. La forme de l'anomalie mesurée va également dépendre de la direction du champ magnétique régional et de la propriété magnétique de la source. Il est donc impossible dans un premier temps de connaître le positionnement exact de la source. Avant de pouvoir interpréter les cartes d'anomalies obtenues, les données recueillies doivent donc être traitées grâce à des méthodes de traitement du signal.

Le géomagnétisme permet ainsi aux archéologues d'avoir un premier aperçu d'un site archéologique enfouis et d'identifier ainsi avec précision les futurs lieux de fouille.

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