Métaux

Les métaux ne peuvent être datés par les méthodes classiques de datation absolue comme le carbone 14. L'archéométallurgie est une science qui étudie les procédés de fabrication des objets métalliques. Couplée à l'étude des processus d'altération et des patines de surface, il est possible de mettre en évidence des caractéristiques d'ancienneté, en accord ou non avec la datation supposée de l'objet.

COMPOSITION DES MÉTAUX ET DES ALLIAGES MÉTALLIQUES

La nature du métal (bronze, laiton, argent, or …) est une donnée essentielle dans le processus d’authentification.

Les analyses sont réalisées à partir de microprélèvements, étudiés en microsections, afin de permettre l’accès au métal sain, sous la surface corrodée.

Les résultats semi-quantitatifs obtenus par dispersion d’énergie de rayons X (E.D.X) sont confrontés aux ressources technologiques du laboratoire. Une base de données, fruit de plusieurs dizaines d’années d’expertise, vient compléter une bibliothèque scientifique (articles, monographies …) régulièrement mise à jour.

Un dosage quantitatif du métal avec identification des éléments traces peut être réalisé par la méthode PIXE (Particle Induced X-Ray Emission) ou LA-ICP-MS (Spectrométrie de Masse à Plasma induit par Couplage Inductif par Ablation au Laser).

Pendentif en or Précolombien sous laser PIXE pour étude des éléments traces. Les éléments traces dans les ors Précolombiens sont significatifs des minerais utilisés et d’une aire culturelle.

Étude des processus de corrosion

Bronzes et alliages cuivreux

Les alliages cuivreux sont particulièrement sensibles aux processus de corrosion. Il convient de différencier une dégradation naturelle et de longue durée du métal, d'un vieillissement artificiel.

Parmi les altérations spécifiques du bronze :

Corrosion intra- et intergranulaire
Altération préférentielle d'une phase spécifique de l'alliage
Altération des globules de plomb, dépôt de cuivre métallique et cristallisation de cuprite
Formation d'une patine minéralisée
...

Microsection d’un prélèvement de métal d’un « You » daté de la fin de la dynastie Shang (1600-1050 av. J.-C.). Corrosion préférentielle de la phase alpha riche en cuivre de l’alliage, révélant la structure dendritique brut de fonderie du métal

Microsection d’un prélèvement de métal d’un « Ding » daté du début de la dynastie Shang. Remplacement d’un gros globule de plomb par de la cuprite rouge.

Microsection d’un prélèvement de métal d’un « Ding » daté du début de la dynastie Shang. Patine minéralisée en surface du métal composée de sels d’étain et de cuivre. La phase delta riche en étain de l’alliage est préservée dans cette couche de corrosion superficielle.

L'absence d'altération en surface du métal et la présence d'une patine artificielle (peinture, résine ...) permettent d'identifier sans équivoque les "faux grossiers".

ARGENT

Parmi les processus de corrosion de l’argent, l’apparition de fissures par oxydation et lixiviation préférentielle des impuretés dans le métal, ou la cristallisation de sulfures, sont caractéristiques des phénomènes d’altération associés à l’argent.

Microsection d’une feuille métallique d’un gobelet en argent Inca. Apparition de fissures superficielles en relation avec la ségrégation, l’oxydation et la lixiviation préférentielle de cuivre et impuretés aux joints de grains

Pour les objets en argent, une attention particulière est apportée aux procédés de fabrication (martelage, brunissage, laminage).

Feuille d’argent obtenue par succession de martelages et recuits : structure à grain et présence de macles thermiques traversant les grains.

OR

L’or est un métal noble très peu soumis aux phénomènes d’altération. L’étude des processus de dégradation est possible via la corrosion des éléments d’alliages présents dans le métal.

Des dissolutions aux joints de grains, en relation avec la déplétion des éléments les moins stables, ou un appauvrissement en or de la surface de l’objet peuvent être mis en évidence.

Microsection d’un prélèvement d’alliage tumbaga Précolombien. Dissolution aux joints de grains (flèches) en surface du métal

Produits de corrosion blancs à rouges (chlorures d’argent et oxydes de cuivre) développés dans les vacuoles d’un alliage tumbaga Précolombien.

IMAGERIE SCIENTIFIQUE

Les études métallographiques peuvent être couplées à une radiographique, révélant la structure interne de l'objet et les techniques d'assemblage mises en œuvre.

Tube d’une boucle d’oreille Mochica révélant la présence de languettes de fixation et d’une brasure bord à bord.

La radiographie permet également d’appréhender l’état de conservation général de l’objet, en révélant par exemple des fissures masquées par les restaurations …

… ou un remontage récent à partir d’anciens fragments métalliques.

Cheval Han restauré suite à l’altération et à la fragmentation de la tôle en bronze. Fragments repositionnés et collés sur un support de laiton.

DATATION

La thermoluminescence pour dater les bronzes

Certains bronzes ont conservé leur noyau de terre cuite utilisé lors de la fonte de l’objet. Il est alors possible de réaliser un test d’ancienneté sur le noyau grâce à la thermoluminescence.

Courbes de thermoluminescence d’un noyau de terre cuite d’un bronze de la Dynastie Ming. L’âge moyen de la dernière cuisson se situe entre 400 et 500 ans.