La vidéo. En cas de problème, voici le lien YouTube: http://youtu.be/K4t2m5Rllf0

Le diaporama

Terrain à Bibracte 2011

Présentation du protocole de fouille par Florance Cattin.

Cette année les étudiants en Master 2 AGES ont réalisé un stage de recherche à Bibracte du 3 au 7 octobre. Ce stage s’est effectué en compagnie des 1eres du lycée agricole de Auxerre. Après une présentation du site de Bibracte et une visite du musée, les ateliers ont consisté à :

1. Réaliser une fouille d’un atelier métallurgique,

2. Réaliser une topographie grossière sur une surface d’environ 1 ha autour du site métallurgique,

3. Réaliser trois microtopographies sur des édifices miniers,

4. Collecter des thalles de lichens afin d’évaluer la pollution atmosphérique induite par les mines,

5. Evaluer la biodiversité des sols en fonction des activités qui y ont pris place dans le passé.

Ces travaux  entrent dans le cadre du projet “Identification et impact des sites miniers abandonnés sur les écosystèmes aquatiques et terrestres actuels”.

Bibliographie & ressources

Le projet: “Identification et impact des sites miniers abandonnés sur les écosystèmes aquatiques et terrestres actuels”

Le cadre de l’étude : Etude de la métallurgie précoce via l’étude d’une tourbière (pdf), Impact des mines abandonnées sur la faune (pdf).

Atelier Fouille: Tutoriel réalisé par Florence Cattin (accès restreint)

Atelier lichens: Utilisation des lichens (et détails techniques) pour évaluer la pollution atmosphérique. Etudes de cas en Sicile (pdf), en Afrique du Sud (pdf) et au Maroc (pdf).

Pour l’identification des lichens, se référer à:

• Tiévant, P. (2001) Guide des lichens 350 espèces de lichens d’Europe, Delachaux et Niestlé ed., Collection : Les guides du naturaliste, 304 pp.
• Jahns, H.M. (2003) Guide des fougères, mousses et lichens d’Europe, Delachaux et Niestlé ed., Collection : Les guides du naturaliste, 257 pp.

Le Blog des Lycéens: Lien vers le blog des lycéens qui décrit leur stage de terrain à Bibracte (ici).

Voir le diaporama du terrain (ici); vidéo à venir.

Terrain à Bibracte 2010

Accueil des étudiants à Bibracte

Les étudiants de M2 AGES ont réalisé en 2010 une semaine de terrain sur le site de Bibracte. Après leur avoir présenté les projets de recherche en cours et le site, ils ont été divisés en trois ateliers:

1. Collecte de sphaignes dans les tourbières du Morvan pour un programme de recherche financé par PRIMEQUAL (resp. N. Bernard & D. Gilbert),

2. Collecte de sols autour du site des Corseries,

3. Capture de mulots sur le site des Corseries.

Ces deux derniers ateliers entrent dans le cadre du projet : “Identification et impact des sites miniers abandonnés sur les écosystèmes aquatiques et terrestres actuels” financé par les Fonds Européens de Développement Régional (FEDER), le Conseil Régional de Bourgogne, l’Université de Bourgogne, le Parc national des Cévennes, l’Unité Mixte de Recherche 5594 ARTéHIS, le Ministère de l’Education Nationale, de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, le Centre Archéologique Européen du Mont Beuvray. Il est soutenu activement par le Parc naturel régional du Morvan. Pour en savoir plus sur le projet, cliquez ici.

Ci dessous, vous trouverez un film sur le travail réalisé par les stagiaires.

Comme chaque année, les M2 AGE réalisent un stage de terrain d’une semaine. En octobre 2010, c’était le Centre de Recherches Archéologiques du Mont Beuvray qui les accueillait.

La vidéo. En cas de problème, voici le lien YouTube: http://youtu.be/x7niEhq2gtc

La vidéo. En cas de problème, voici le lien YouTube: http://youtu.be/xTa_pEOzL6U

Le diaporama

Mine abendonnée dans les Cévennes

Échantillonnage de sols dans les Cévennes

  Identification et impact des sites miniers abandonnés sur les écosystèmes aquatiques et terrestres actuels.

Mine abandonnée – Site de la Ruchette

Plus de 70 sites miniers anciens ont été récemment mis en évidence sur le territoire de 10 communes périphériques de Bibracte – Haut Morvan (Gourault, 2009). Ils se positionnent dans l’emprise de zones très enrichies en métaux non-ferreux, dont les teneurs peuvent localement atteindre 20 fois la moyenne régionale. Par ailleurs, deux études récentes réalisées dans le Parc National des Cévennes ont montré que d’anciennes zones minières – même abandonnées – étaient fortement impliquées dans la dissémination et la rémanence des micropolluants métalliques. Il s’est avéré que les truites (Salmo trutta fario Linnaeus), bons bioindicateurs des écosystèmes aquatiques, ont subi un impact écologique lié à ces activités ; certaines remontant à plusieurs milliers d’années (Monna et al., sous presse). Compte tenu de ces acquis, nous développons aujourd’hui un projet de recherche qui vise à identifier les mines abandonnées et à évaluer leur impact sur les écosystèmes aquatiques et terrestres actuels dans le Morvan et les Cévennes. Signalons que ces zones protégées de moyenne montagne sont supposées a prioripeu polluées et, de ce fait, souffrent face aux zones urbaines ou industrielles, d’un important déficit d’études environnementales traitant spécifiquement de la contamination métallique. Déficit qu’il convient de combler aujourd’hui.

Le Morvan est un maillon de la chaîne hercynienne de l’Europe occidentale qui se situe à l’intersection de ceintures d’ampleur continentale enrichies en métaux (Routhier, 1980). Les gîtes minéraux y sont nombreux et à contenu varié, mais il s’agit principalement de gisements de faible ou de moyenne importance. Ces gîtes sont localisés aussi bien dans le vieux socle que sur les marges du massif où ont été reconnues des concentrations à fluorine-plomb-argent de typologie originale. D’un point de vue géochimique, le Morvan se singularise par d’importantes anomalies en plomb, zinc, argent, arsenic, cuivre, cadmium, tungstène et baryum au sein desquelles de nombreuses occurrences inédites restent à mettre en évidence ; ces éléments localement très concentrés ont pu être lessivés au cours du temps et entraînés dans les sols et les eaux (eaux de mine chargées en métaux, aires de traitement contaminées, diffusion des polluants par lessivage, ravinement, etc). Une première étude statistique, basée sur les résultats obtenus dans le territoire-pilote des 10 communes périphériques de Bibracte, suggère que le Morvan possède un potentiel en sites miniers anciens qui peut être estimé à un millier d’unités. L’identification de ces sites miniers et métallurgiques est donc indispensable, tout comme l’est celle des métaux qui y ont été exploités, si l’on veut circonscrire les aires de diffusion des polluants métalliques dans l’environnement. Le travail de caractérisation est entrepris dans les secteurs du Morvan qui présentent de fortes potentialités métallogéniques. Il s’agit de recherches sur le terrain qui nécessitent l’établissement préalable de cartes d’anomalies (gîtes minéraux, géochimie, prospection alluvionnaire). Ces recherches intègrent les sites métallurgiques liés aux mines avec une attention toute particulière portée au traitement des métaux non-ferreux, principaux générateurs de pollutions. Des levés et des études métallogéniques sont réalisés pour chaque site majeur. Un échantillonnage, systématiquement réalisé sur les zones découvertes, fait l’objet d’études minéralogiques dont l’objectif principal est d’identifier les métaux jadis exploités.

Il existe également une contribution naturelle qui provient de la percolation des eaux de ruissellement à travers les parties superficielles des gîtes minéraux ; elle est également à prendre en considération. Pour chaque substance polluante, des cartes de concentration des territoires les plus exposés sont établies. De là, une carte synthétique sera proposée aux acteurs et aux organismes concernés par la santé et l’environnement, en tant qu’outil d’aide à la décision. Les matériels et les méthodes sont résumés dans la Figure 1.

Figure 1 : Matériels et les méthodes utilisés pour caractériser et cartographier les risques environnementaux

Le deuxième volet du projet a pour objectif de préciser la part des éléments traces métalliques issus des sites miniers abandonnés et assimilables par les organismes vivants.Il s’articule suivant trois axes principaux:

• Quantifier la biodisponibilité des métaux transférés (Pb, Cd, As, Tl, + oligo-éléments Cu, Zn…) depuis les sites miniers abandonnés vers les compartiments aquatiques et terrestres et leur influence sur le développement des individus.
• Déterminer l’influence de l’âge des exploitations, de leur nature, et du substrat géologique sur les capacités de mobilisation des polluants à moyen et long terme.
• Modéliser l’impact des sites miniers sur les écosystèmes aquatiques et terrestres, notamment dans le temps et dans l’espace.

Truite pêchée dans le Ramponenche

La biodisponibilité dans l’écosystème aquatique est évaluée comme dans l’étude préliminaire via Salmo trutta fario Linnaeus ; un poisson ubiquiste, abondant, relativement sédentaire, et qui est fréquemment utilisé comme biomoniteur (e.g. Olsvik et al., 2001). Il nous renseigne essentiellement sur les transferts liés au lessivage des sites miniers et des sols contaminés environnants.

Concernant l’écosystème terrestre, le mulot (Apodemus sp.) possède les mêmes qualités. Le transfert métallique s’effectue par contact et ingestion. Sa position à la base de la chaine trophique permet de s’affranchir des biais induits par les processus d’accumulation / élimination à chaque étage de prédation. Il nous renseigne sur la biodisponibilité de la contamination accumulée dans les sols par dépôt atmosphérique ou par stockage direct de déchets métallurgiques. La bonne connaissance de son domaine vital permet l’obtention de cartes de biodisponibilité autour des édifices miniers.

Les recherches préliminaires réalisées au printemps 2010 ont permis de sélectionner 3 zones contrastées dans le Morvan : (i) Chitry-les-Mines, mine de plomb argentifère médiévale exploitée jusqu’à la Renaissance; (ii) la Ruchette, près du Mont Beuvray, mine de fer antique réexploitée à la période Moderne, qui présente des ateliers métallurgiques en cours de datation radiocarbone, et un secteur aux alentours de (iii) Gien-sur-Cure, qui ne présente aucun site minier connu, et qui par conséquent pourra être utilisé comme site de référence. A titre indicatif notons que les concentrations en Pb dans ces sols atteignent ponctuellement 10 000 mg kg^-1 à Chitry, 1000 mg kg^-1 à La Ruchette et 10 mg kg^-1 à Gien-sur-Cure ; la valeur 100 mg kg^-1 correspondant au seuil à partir duquel un sol est considéré comme contaminé. Ces sites constituent les principales zones d’étude dans le Morvan.  La cartographie de ces sols et de leurs teneurs en métaux sur une surface couvrant 1 km² est actuellement en cours dans le Morvan (100 points par site). Ces informations permettront de mettre en regard la contamination de la faune et les paramètres abiotiques caractérisant les sols et les sédiments. En outre des prélèvements spécifiques de sols ont déjà été effectués afin de réaliser des extractions cinétiques. Il s’agit d’une technique susceptible de caractériser plus finement la biodisponibilté que l’analyse totale (Labanowski et al. 2008). Les matériels et méthodes sont résumés dans la Figure 2.

Figure 2 : Matériels et méthodes utilisés pour évaluer l’impact des sites miniers abandonnés sur les écosystèmes aquatiques et terrestres actuels.

Les premiers éléments recueillis lors de l’étude menée dans le Parc national des Cévennes sont surprenants. Les teneurs en éléments traces retrouvées dans les foies et les chairs de 120 truites prélevées sur six sites démontrent l’impact des mines en déshérence (Pb, Cd), notamment pour les sites les plus récents (c’est-à-dire post-XVIII^e siècle). Les concentrations atteignent 100 mg kg^-1 pour le Pb et 40 mg kg^-1 pour le Cd dans les foies secs ; de tels niveaux sont rarement reportés dans la littérature. Sur l’un des sites, la concentration en Pb et/ou en Cd des chairs dépasse, pour la moitié des truites, les seuils de consommabilité fixés par l’UE. Dans ce contexte, l’instabilité de développement morphologique des truites a été déterminée par le biais des niveaux d’asymétrie fluctuante (Alibert et al., 2002). Des relations nettes sont apparues entre concentrations en métaux lourds dans les foies et les niveaux d’asymétrie fluctuante. Le stress environnemental est tel qu’il semble affecter ici la qualité du développement des individus. Les résultats dans le Morvan, aujourd’hui en cours d’acquisition, pourraient bien nous réserver quelques surprises.

Ce programme de recherche est co-financé par le Fonds Européen de Développement Régional (FEDER), le Conseil Régional de Bourgogne, l’Université de Bourgogne, le Parc national des Cévennes, l’Unité Mixte de Recherche 5594 ARTéHIS, le Ministère de l’Education Nationale, de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, le Centre Archéologique Européen du Mont Beuvray. Il est soutenu activement par le Parc naturel régional du Morvan.

Bibliographie

• Alibert, P., Bollache, D. Corberant, V. Guesdon, F. Cézilly (2002). J. Parasit. 88(1): 47-54.
• Alloway, B. J., 1995, in B. J Alloway (ed.). Heavy Metals in Soils, Blackie Acad. & Professional, London, pp. 38-57.
• Gourault, C. (2009). Les anciennes mines du Haut Morvan. Méthode d’inventaire, essai de caractérisation. Mémoire de master 2, Université de Bourgogne, 117 p. + annexes.
• Jouffroy-Bapicot, I., Pulido, M., Galop, D., Monna, F., Ploquin, A., Baron, S., Petit, C., Lavoie, M., Beaulieu, J.-L., de, Richard, H. (2007) Environmental impact of early palaeometallurgy: pollen and geochemical analysis. Vegetation History and Archaeobotany. 251-258.
• Labanowski, J., Monna, F., Bermond, A., Cambier, P., Fernandez, C., Lamy, I., van Oort, F. (2008) Kinetic extractions to assess mobilization of Zn, Pb, Cu, and Cd in a metal contaminated soil: EDTA vs citrate. Environmental Pollution, 152, 693-701.
• Monna, F., Petit, C., Guillaumet, J.-P., Jouffroy-Bapicot, I., Blanchot, C., Dominik, J., Losno, R., Richard, H., Lévêque, J., Chateau, C. (2004). Env. Sci. Technol., 38, 3, 657-673.
• Monna, F., Camizuli, E., Revelli, P., Biville, C., Thomas, C., Losno, R., Scheifler, R., Bruguier, O., Baron, S., Chateau, C., Ploquin, A., Alibert, P. Wild brown trout affected by historical mining in the Cévennes National Park, France. Environmental Science & Technology, sous presse.
• Olsvik, P. A., Hindar, K., Zachariassen, K. E., Andersen, R. A., (2001). Biomark., 6, 274-288.
• Routhier, P. (1980). Où sont les métaux pour l’avenir ? Mémoire BRGM, n° 105, Orléans, 410 p.
• Tamas, C.-G., (2003-2004). C. R. Bourse postdoctorale, Région de Bourgogne, 2004, 86 p.

Composition de l’équipe

Alibert, P.¹ ; Beis, P.² ; Bermond, A.³ ; Bohard, B.² ; Camizuli, E. ² ; Delivet, G. ² ; Gourault, C.² ; Guillaumet, J.P.²; Hamm, G.² ; Labanowki, J.⁴ ; Lachiche, C.² ; Losno, R.⁵ ; Monna, F.² ; Pereira, A.² ; Petit, C.⁶ ; Revelli, P.⁷ ; Scheifler, R.⁸ ; van Oort, F.⁹

1 : UMR 5561, Biogeosciences, Université de Bourgogne – CNRS, Boulevard Gabriel, Bat. Gabriel, F-21000 Dijon, France

2: UMR 5594, ARTéHIS, Université de Bourgogne – CNRS-culture, Boulevard Gabriel, Bat. Gabriel, F-21000 Dijon, France

3 : AgroParis Tech., Laboratoire de Chimie Analytique, 16 rue C. Bernard, 75231 Paris Cedex 05, France

4 : UMR 6008, Laboratoire de chimie et microbiologie de l’eau, CNRS, Université de Poitiers, ENSIP, 1 rue M. Doré, F-86022 Poitiers cedex, France

5 : UMR 7583, LISA, Universités Paris 7-Paris 12 – CNRS, 61 av. du Gal de Gaulle F-94010 Créteil Cedex, France

6 : UMR  7041 ARSCAN “Archéologie et sciences de l’Antiquité”, Université de Paris 1 Panthéon-Sorbonne, 3 rue Michelet, F-75006 Paris, France

7 : Cabinet vétérinaire, rue de la paix, F-63630, St Germain l’Herm, France

8 : UMR 6249, Laboratoire Chrono-Environnement, Université de Franche-Comté –  CNRS, 16 route de Gray F-25030 Besançon Cedex, France.

9 : I.N.R.A. UR 251-PESSAC, Physico-chimie et Ecotoxicologie des SolS d’Agrosystèmes Contaminés, RD 10, 78026 Versailles Cedex, France

Le programme scientifique est conduit par Fabrice Monna.

1. Les tourbières comme archives de l’histoire de la métallurgie. Il est aujourd’hui assez bien établi que le travail du métal s’est propagé en Europe de l’Est vers l’Ouest, pour simplifier des Balkans vers l’Arc Nord Alpin, et finalement vers la façade atlantique (Gale et al., 1991). Cependant, au delà de ce schéma général, de nombreuses questions subsistent car les découvertes de terrain illustrant la chaîne opératoire métallurgique depuis l’acquisition du minerai jusqu’à sa circulation et son utilisation au cours de la protohistoire sont exceptionnelles. Dans un premier temps, il s’agirait d’identifier les centres de production, même mineurs, ce qui permettrait, par extension, d’établir des réseaux d’échanges, témoins oubliés d’une certaine organisation sociale ou politique.

La tourbière du Col du Bonhomme, Vosges

Si les témoignages matériels de travaux d’extraction ou de transformation du minerai ont le plus souvent disparu dans les reprises d’exploitation postérieures, les bouleversements environnementaux qui les ont accompagnés, tels que la contamination en métaux lourds (Rosman et al., 1997) et les modifications du couvert végétal (Richard et Eschenlhor, 1998), peuvent avoir laissé des traces persistantes dans les environnements superficiels. Il s’agit de sélectionner un objet naturel capable de préserver sur le long terme ces informations, puis de les restituer. Les tourbières possèdent de telles qualités car, contrairement aux sols qui accumulent indistinctement les dépôts atmosphériques dans leurs horizons de surface, les tourbières constituent un lent enregistrement dont la chronologie peut être facilement établie sur la base de datations au radiocarbone réalisées à différentes profondeurs (e.g. Martínez-Cortizas et al., 2002). Si des travaux miniers et métallurgiques conséquents ont bien eu lieu sur le site, parions qu’ils ont engendré des prélèvements massifs en bois. De telles pratiques sont susceptibles d’introduire des bouleversements dans la végétation aux alentours, et en conséquence, des modifications dans la composition de la pluie pollinique enregistrée dans les tourbières.

C’est par la combinaison de ces deux approches (géochimie et paléobotanique) que nous avons choisi d’aborder la question de l’activité minière sur de nombreux sites en France et à l’étranger possédant un fort potentiel minier. Un important travail a déjà été réalisé sur le site de Bibracte en relation étroite avec le Centre Archéologique Européen du Mont Beuvray. Dès 1999, des prospections pédestres menées sur le Mont Beuvray (Morvan) avaient permis de repérer une dizaine de longues tranchées partiellement comblées qui étaient suspectées d’être des minières (Guillaumet et al., 2001). Dans le cadre de la recherche sur les paléométallurgies celtiques sur le Mont Beuvray (resp. C. Petit, financement Centre Archéologique Européen du Mont Beuvray), une première carotte de tourbe a donc été prélevée au lieu-dit « le Port-des-Lamberts » situé à quelques kilomètres au nord de l’oppidum celtique de Bibracte. Son étude a été réalisée en étroite collaboration avec Isabelle Jouffroy et Hervé Richard, Laboratoire de Chrono-écologie, Université de Franche-Comté. Fort de ces résultats publiés dans une revue environnementale généraliste (Monna et al., 2004), et identifiés par le CNRS comme projet innovant, trois nouvelles séquences ont plus récemment été prélevées dans la Nièvre : près d’Arleuf, aux environs de Saint-Agnan, et à Prémery. Ce travail a été effectué par Benoît Forel dans le cadre de sa thèse de doctorat co-dirigée par Claude Mordant et moi-même, financée par l’ACR « Bronze » dir. Jean-François Piningre (conservateur du patrimoine, SRA Besançon) et par un projet de conservation des zones humides de Prémery (dir. Isabelle Jouffroy-Bapicot, Université de Franche-Comté).

Prélèvement d’une tourbière aux alentours de Rosia Montana, Roumanie

Il s’avère que les analyses géochimiques et polliniques confirment le caractère très local des activités minières et métallurgiques puisque les trois séquences fournissent des histoires différentes. S’il s’était agi d’une pollution plus globale, tous les sites auraient fourni approximativement le même profil. Les tableaux ci-dessous récapitulent les actions déjà réalisées sur le même thème et celles en voie d’achèvement.

Actions finalisées sur le sujet

• France
  Morvan: Guillaumet et al. (2000) in Bibracte, Centre archéologique européen, 305-308; Monna et al. (2004) Environ. Sc. Technol., 38, 3, 657-673; Jouffroy-Bapicot, et al. (2008) In Le peuplement de l’arc alpin. Paris, Éd. du CTHS. p. 323-334; Camizuli, et al. (2014) Sci. Tot. Environ. 472, 425-436.
  Pays Basque: Galop et al. (2001) Sud Ouest Européen, 11, 3-15; Galop, et al. (2002) Archeologia Postmedievale, 6, 155-169; Beyrie, et al. (2003) Aquitania, 19, 49-66; Monna et al. (2004) Sc. Tot. Env. 327, 197-214; Carozza, et al. (2005) Doc. Arch. Méridionale. 28, 7-23.
  Pyrénées centrales: Monna et al. En prep.
  Vosges: Forel et al. (2010) J. Geochem. Explor. 107, 9-20
  Synthèse: Jouffroy-Bapicot et al. (2007) Veget. Hist. Archaeobot. 251-258, Jouffroy-Bapicot, et al. (2013) The Holocene, 23, 1888-1902.
• Allemagne: Monna, et al. (2000) J. Geochem. Explor. (68)3, 201-210
• Groenland: Massa et al. (2012) Quaternary Sci. Rev. (32) 119-130.

Actions en cours de finalisation ou en projet

• Jordanie: Paléopollutions / Paléoclimats. Premières métallurgies. Université de Reading (S. Black, C. Rambeau), Université d’Amman, Jordanie.
• Roumanie: Paléopollutions / Paléobotanique. Métallurgie protohistorique de l’or. Université de Toulouse (B. Cauuet, D. Galop, J.-P. Métaillé), Université de Cluje – Roumanie (C. Tamas, I. Tantau).
• Egypte: Paléopollutions dans la baie d’Alexandrie. Université de Genève, Suisse (J. Dominik), Smithonian Institute, USA (J.L. Stanley).

Tourbière dans le désert jordanien

Dans les prochaines années, il s’agira de concentrer l’effort de recherche sur des sites ayant connus des métallurgies précoces afin d’appréhender la dynamique d’occupation des territoires. La Jordanie pourrait constituer un chantier d’étude particulièrement intéressant via des collaborations étroites avec les Universités de Reading (School of Human & Environmental Sciences, Claire Rambeau et Stuart Black) et de Amman (Département de Botanique, Dawud Al-Eisawi), suite aux deux missions de terrain effectuées en 2007 et 2008. Outre cette approche archéologique et paléoenvironnementale, il est également important de cibler des enregistrements situés à des hautes latitudes, comme par exemple au Groenland (coll. Université de Franche-Comté), afin de préciser les modes de dissipation des polluants à grande échelle.  L’identification d’un ou de plusieurs éléments susceptibles de tracer le type de métallurgie (plomb, cuivre ?) qui a pris place dans le passé constitue également un défi que nous devons relever afin d’étendre le potentiel de l’approche paléoenvironnementale. D’après les premiers résultats obtenus, notamment dans le cadre de recherches effectuées dans les Pyrénées Centrales, le bismuth pourrait être un bon traceur de la métallurgie du plomb/argent et posséder les qualités requises assurant l’intégrité du signal géochimique. Tout cela doit néanmoins être vérifié.

2. Persistance des micropolluants dans les sols. Au cours du temps, les sols accumulent indistinctement les polluants déposés par voie atmosphérique dans les horizons de surface. De là, on assiste à une lente migration en profondeur dont on peut, au mieux, observer l’état actuel par la mesure de la distribution des éléments traces métalliques au sein d’un profil de sol. Compte tenu de l’absence de connaissance sur l’évolution de ces distributions dans le passé et du manque de données concernant les flux atmosphériques historiques, il n’est généralement pas possible de modéliser les mécanismes de migration des micropolluants métalliques. Sur le territoire français, il existe pourtant d’importants sites miniers et métallurgiques anciens dont la chronologie est bien connue. Les contaminations générées par ces activités constituent autant d’analogues archéologiques ou historiques susceptibles d’illustrer le comportement des métaux dans les sols à une échelle temporelle (milliers d’années) qui est importante dans l’analyse du risque environnemental sur le long terme.

Le dispositif des 42 parcelles, INRA Versailles

L’objectif est donc d’établir à moyen terme un modèle fidèle et prédictif du transfert des métaux dans les sols naturels. Pour cela il sera nécessaire de confronter les expériences acquises à la fois sur les tourbières et sur les sols. Dans un premier temps, il s’agira d’identifier des tourbières situées à proximité de ces sites miniers, puis de déterminer précisément l’histoire, la magnitude des flux anthropiques des éléments qui n’ont pas subit de migration post-dépôt, et l’évolution temporelle de la signature isotopique en plomb du contaminant. Une fois cette étape réalisée, il s’agira d’identifier, de sélectionner et de caractériser des sols voisins qui n’ont pas été soumis à des phénomènes d’érosion ou de sédimentation, puis d’établir la distribution en éléments traces et majeurs à des échelles pertinentes : celles des horizons, des constituants et des micro-organisations (van Oort et al., 2002). L’application de telles études, en collaboration avec Folkert van Oort de l’INRA de Versailles permettra d’appréhender la séquestration mutuelle carbone-métaux sur le long terme, d’établir la chronologie dans le cas du plomb, et de démontrer le caractère récalcitrant du carbone dans les complexes organométalliques.

Actions finalisées sur le sujet

• Persistance et mobilité des métaux dans les sols: Lévêque et al. (2002) In « Les éléments traces métalliques dans les sols. Approches fonctionnelles et spatiales » INRA Ed. D. Baize & M. Tercé, coord. 375-391.
• Mobilité du plomb dans les sols: Semlali, et al. (2004) Environ. Sc. Technol., 38, 5, 1513-1531
• Mobilité et origine des polluants suivant le type d’agrosystème:  Fernandez, et al. (2008) Environ. Poll. 156, 1083-1091.
• Extractabilité des polluants dans les sols: Labanowski et al. (2008) Environ. Poll., 152, 693-701.
• Mobilité du ¹³⁷Cs dans les sols: Monna et al. (2009) J. Environ. Radioact. 100, 9-16.

Actions en cours de finalisation ou en projet:

• Spatialisation de la pollution des sols: Coll. F. van Oort.

3. Persistance de témoins de l’activité anthropique au sein du patrimoine bâti. Les matières en suspension collectées sur des filtres à des pas de temps plus ou moins longs constituent de bons supports pour étudier la qualité de l’air. Néanmoins, les éléments qui leur sont associés montrent en général une grande variabilité tant en concentration qu’en origine. En milieu urbain, une approche beaucoup plus naturelle consisterait à utiliser directement les façades de bâtiments comme indicateurs de la pollution atmosphérique à laquelle ils ont été soumis depuis leur construction (ou leur éventuel nettoyage). Il est bien connu que l’émission de dioxyde de soufre par l’activité anthropique provoque sur les bâtiments calcaires la cristallisation de gypse (Simao, 2006). Ce gypse incorpore les poussières ambiantes, les suies résultant des combustions et d’autres particules anthropiques d’origines variées, ce qui donne à la façade sa teinte sombre correspondant à la ‘croûte noire’ (Ausset, 1999).

Le lycée Carnot en 1919, Dijon

En 2006, un programme regroupant des spécialistes (géochimie, magnétisme, bâti) issus des Universités de Bourgogne, de La Rochelle, de Paris XII, et de Reims a été initié. Le but était de tester les capacités des façades calcaires à retenir l’information environnementale et à fournir des indications sur la magnitude, l’origine et la dispersion des micropolluants métalliques en milieu urbain. Certains paramètres magnétiques, comme la susceptibilité magnétique, peuvent être utiles pour atteindre cet objectif. En effet, les combustions à haute température produisent des sphérules magnétiques de tailles micrométriques qui sont très concentrées en métaux. Ce matériel magnétique présente l’avantage d’être rapidement et précisément mesurable, de sorte qu’il est susceptible de fournir à bas coût un indicateur de pollution (Sagnotti et al., 2006). Cependant, il n’avait jamais été testé sur le bâti. Cette étude, menée à partir de plusieurs façades du lycée Carnot, construit fin XIXe siècle à Dijon et aujourd’hui très exposé à la pollution urbaine, a fournit des pistes de recherche originales et prometteuses. Il s’avère que les façades calcaires ont conservé des traces de la pollution atmosphérique passée (les émissions liées à l’utilisation de charbon sont par exemple toujours visibles), mais elles peuvent avoir été altérées du fait de l’exposition directe à la pluie ou du micro-ruissellement observé à la surface des pierres de construction ; les particules anthropiques et naturelles étant soumises à des mécanismes de compétition dynamique agissant entre les phénomènes de dépôt/précipitation et lessivage par la pluie.

Grattage de la façade du Parvis St Jean, Dijon

Nous poursuivons actuellement les recherches sur ces ‘géoaccumulateurs’ que sont les façades de bâtiments. Il s’agit maintenant de déterminer plus particulièrement les mécanismes et la dynamique d’accumulation afin de préciser les modalités de conservation des informations géochimiques et magnétiques et l’impact des polluants dans les processus de dégradation du patrimoine bâti. Ce travail sur les mécanismes est d’autant plus important que la nature des polluants émis par l’activité anthropique n’a cessé d’évoluer au cours du XXe siècle. Les attendus sont doubles. D’une part nous espérons tester les potentialités des géoaccumulateurs dans l’évaluation de la qualité de l’air actuelles et passées. D’autre part, déterminer les relations entre accumulation / dégradation de la pierre et origine du polluant afin de proposer des scénarios prédictifs d’altération du bâti.

Action finalisée sur le sujet

• Enregistrement des polluants sur les façades. Lycée Carnot, Dijon: Monna et al. (2008)  Atmosph.  Environ. 42, 999-1011

Actions en cours de finalisation ou en projet

• Altérations d’une façade du Parvis Saint-Jean, Dijon, en réponse à la pollution atmosphérique: M2 Aurélie Turmel, C. Durlet, C. Petit (U. Bourgogne), B. Marin, G. Fronteau (U. Champagne-Ardenne), R. Losno (U. Paris XII), F. Lévêque (U. La Rochelle).

(la suite…)

Guyane, Novembre 2014

Vue depuis la Montagne de Kaw

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L’objectif de la mission était de réaliser un reportage photographique en Guyane française (financement CNRS IMAGES / Délégation Centre-EST du CNRS / Biogéosciences) dans le cadre du programme “Fragmentation and biological invasions” (resp. Stéphane Garnier, laboratoire Biogéosciences). Il s’agit d’évaluer l’impact de la fragmentation des forêts sur plusieurs espèces d’oiseaux forestiers. Souvent due aux activités anthropiques, cette fragmentation est impliquée dans le déclin, voire la disparition locale, de plusieurs espèces d’oiseaux de la zone Caraïbe…

Saint Gond, Juillet 2014

Fouilles archéologiques dans les marais de Saint-Gond

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Mission photogrammétrique dans les hypogées des marais de Saint-Gond, Marne, où des fouilles sont organisées par Rémi Martineau (remi.martineau@u-bourgogne.fr). L’équipe se compose de spécialistes issus de plusieurs disciplines et d’étudiants dont la plupart poursuivent leurs études à l’Université de Bourgogne.  Pour en savoir plus sur le programme scientifique: http://saintgond.hypotheses.org/.

Afrique du Sud, Août 2014

Zèbre dans un environnement de savane, typique d’Afrique du Sud

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Trois semaines de terrain en Afrique du Sud dans le cadre du projet FLATOCOA (Flux ATmosphérique d’Origine Continentale sur l’Océan Austral, resp. R. Losno). Comme pour la mission Namibie 2013, le travail de terrain s’effectue avec Arnault de Lange, dont l’association Global-ESR (http://www.global-esr.org/) soutient les travaux de recherche à objectif environnemental. Il s’agissait de collecter des sols à travers le pays afin de couvrir les environnements les plus représentatifs. Ces sols seront analysés, comme cela a déjà été fait pour ceux de Patagonie, d’Australie et de Namibie; le but étant d’identifier l’origine des poussières qui alimentent l’Océan Austral.

Ecole de terrain en géologie, Avril 2014

La promotion de L3 dans le Jura

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Comme chaque année, les étudiants en L3 Sciences de la Terre et de l’Environnement de l’Université de Bourgogne ont suivi une école de terrain sur une semaine. Ce stage les a amené à découvrir les exploitations minières du Morvan, les formations sédimentaires du Jura ainsi que les traces de dinosaures, la tectonique alpine et les formations glaciaires aux alentours de Chamonix…

Prague, Mars 2014

Josef Wilczek sur le site de Hrazany

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Visite en compagnie de Nicolas Navarro à nos homologues tchèques, notamment Natalie Venclova. Cette mission a lieu dans le cadre de la thèse de doctorat de Josef Wilczek intitulé “L’oppidum de Hrazany et la fonction des sites de hauteur fortifiés de l’époque laténienne en Bohème“ (co-tutelle Dijon-Brno).

Namibie, Juillet 2013

Collecte de sols dans le désert namibien

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Trois semaines de terrain en Namibie, en compagnie d’Arnault de Lange, dans le cadre du projet FLATOCOA (Flux ATmosphérique d’Origine Continentale sur l’Océan Austral, resp. R. Losno).  L’objectif était de collecter des sols à travers le pays. Ces sols seront caractérisés chimiquement, comme cela a été fait pour ceux de Patagonie et d’Australie. L’idée est d’identifier l’origine des particules, émises par érosion éolienne depuis les continents, puis transportées par voie atmosphérique dans l’Océan Austral.

Jordanie, Juin 2013

Carottage d’une zone humide en Jordanie

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Une semaine de terrain en Jordanie avec Claire Rambeau (responsable du projet) et une équipe de paléobotanistes de l’Université de Berne, Suisse. L’objectif était de carotter plusieurs zones humides situées près de Wadi Feynan, et plus particulièrement à proximité du site minier de Khirbat en-Nahas, qui est supposé correspondre aux légendaires mines du Roi Salomon…

Géotraverse, Mai 2013

Les étudiants de L3 STE devant un affleurement

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Comme chaque année, les étudiants en L3 Sciences de la Terre et de l’Environnement de l’Université de Bourgogne ont suivi une école de terrain sur une semaine. Ce stage les a amené à découvrir les exploitations minières du Morvan, les formations karstiques aux alentours de Nuit-Saint-Georges, la tectonique alpine et les formations glaciaires aux alentours de Chamonix…

Patagonie, Mars 2013

Paysage patagon

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Trois semaines de terrain en compagnie de Rémi Losno, LISA – Paris 7, et de Zihan Qu, doctorant. L’objectif était double: d’abord collecter les résultats des différents LIDAR installés en Patagonie, ensuite collecter des sols en Patagonie du Nord le long d’un transect Ouest-Est.

Maroc, Décembre 2012

Edouard Ravier, Eric Portier et Jean-François Buoncristiani

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Une semaine de terrain en compagnie d’Edouard Ravier, doctorant au laboratoire Biogéosciences, et de ses encadrants: Jean-François Buoncristiani et Eric Portier. Le but de la mission était de reconnaitre et d’échantillonner les dépôts sous glaciaires ordoviciens de l’Anti-Atlas marocain…

Australie, Juillet 2012

Mine dans le Territoire du Nord

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Mission de terrain en Australie à Rum Jungle (Territoire du Nord) dans le cadre d’un projet de recherche visant à utiliser les lichens pour estimer l’impact de l’exploitation ancienne d’uranium sur l’environnement proche.

Islande, Juin 2012

Jean-François Buoncristiani (uB)

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Une semaine de terrain en Islande sur un projet pluridisciplinaire alliant physique, géologie et géochimie. L’objectif était double: (i) évaluer les potentialités de terrain d’une LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) portable en conditions difficiles (transport sur pistes cahotiques, importantes fluctuations de températures), (ii) tester les capacités de l’appareil pour différencier les séries magmatiques. Pour en savoir plus sur la LIBS, cliquez ici.

Digne-les-Bains, Mai 2012

Le vélodrome

Voir la vidéo en basse définition ou téléchargez la en HD (ici).

Comme chaque année, les étudiants en Masters 1 ETEC parcours Géobiosphère ont effectué un stage de terrain en géologie d’une semaine dans la région de Digne (encadrement Jean-François Deconinck & Pierre Pellenard). Il s’agit d’un stage de cartographie en contexte sédimentaire fortement tectonisé.

Nouvelle Calédonie, Mars – Avril 2012

Mine de nickel

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Mission de terrain en Nouvelle Calédonie avec Christophe Durlet et Benjamin Brigaud. Collecte de lichens atour de Nouméa et le long d’un transect reliant la côte ouest aux installations minières situées sur la côte est. Collecte de boues carbonatées dans les lagons et lagunes.