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Meilleure identification des matériaux osseux préhistoriques

par Ina REICHE - publié le

Ces recherches ont été réalisées dans le cadre de deux programmes ANR ArBoCo 2007-10 et MADAPCA 2007-11.

Compte tenu de la difficulté à distinguer les différents matériaux osseux dans les objets préhistoriques, il est très intéressant de mettre en place des bases de données conséquentes afin de disposer d’un référentiel suffisamment fiable pour déterminer leur nature exacte.
En dehors des analyses ADN, des rapports isotopiques ou des séquences d’acides aminés dans le collagène, plusieurs tentatives ont déjà été réalisées afin d’établir d’une façon non-destructive de critères fins permettent de distinguer la nature du matériau osseux des objets des musées.
Nous pouvons citer les variations de la teneur en Mg et en Ca pour les ivoires par rapport aux autres matériaux osseux. L’ivoire d’éléphant contient environ 5 % massique de MgO tandis que la concentration en MgO de l’os et du bois de cervidé n’atteint que des valeurs comprises entre 1 et 1.5 % massique de MgO (Figure 1., Müller & Reiche, 2011). Comme la teneur en CaO (de l’ordre de 45 % massique) est plus faible dans l’ivoire que dans les deux autres matières dures animales, le rapport MgO/CaO permet de discriminer ces matériaux même pour des échantillons anciens.

Figure 1. Variation des rapports normalisés de MgO sur CaO sur une coupe d’ivoire moderne entre la cavité pulpaire et le cément.

D’autres critères peuvent être établis grâce à l’analyse de la micromorphologie des tissus osseux qui est différente dans l’os, l’ivoire et le bois de cervidé. Ces paramètres sont accessibles grâce à des outils d’investigation tels que la microtomographie X (microCT) au synchrotron (Figure 2, Reiche, Müller et al. 2011).

Figure 2. Section virtuelle obtenue en microtomographie X au synchrotron à la BAMline/BESSY II d’une perle gravettienne de l’abri Pataud montrant la morphologie caractéristique de l’ivoire, les tubules d’un diamètre d’environ 2 µm.

La difficulté de ces déterminations ne réside pas dans la mise en évidence des critères, mais dans l’accès à l’information lorsqu’il est nécessaire de travailler sans prélèvement pour l’analyse.
Pour cette raison, nous avons commencé à développer une approche complètement non-destructive pour identifier la nature exacte des matériaux osseux durant nos travaux antérieurs. Grâce à ces développements analytiques permettant une caractérisation très fine des matériaux osseux archéologiques à différentes échelles, nous sommes désormais en mesure de mettre en place un référentiel conséquent basé sur l’analyse de matériaux osseux non altérés provenant de différentes espèces (os de mammifères terrestres ou marins, ivoire d’éléphant, de mammouth ou de morse, bois de cerf, de renne, etc.) et également de différents types d’os (métapode, crâne, côte, etc.).
A titre d’exemple citons les premiers résultats obtenus sur les marqueurs d’os de mammifères marins déterminés grâce à l’analyse microPIXE/PIGE à l’accélérateur de particules AGLAE de la composition élémentaire. Les rapports élémentaires du F par rapport au SrO/CaO déterminés sur du matériel récent et archéologique sont caractéristiques (Figure 3). Cette approche complètement non-destructive semble donc prometteuse pour du matériel provenant d’un même contexte archéologique. Des analyses complémentaires sur davantage d’objets du même contexte et d’autres sites archéologiques sont en cours afin de confirmer les premiers résultats obtenus (Müller & Reiche 2011).

Figure 3. Rapport SrO/CaO sur la teneur en F (valeurs obtenues en micro-PIXE/PIGE) des os des mammifères marins et terrestres ainsi que du bois de renne des niveaux magdaléniens moyen (MM) et supérieur (MS) ainsi que gravettiens (Gr) de la grotte d’Isturitz (ABM=os de mammifère marin ar-chéologique, AA=bois de renne archéologique, AB=os de mammifère terrestre archéologique) (Müller & Reiche 2011).

Références :

Reiche, Müller et al. 2011 "Synchrotron radiation and laboratory micro X-ray computed tomography – useful tools for the material’s identification of prehistoric objects made of ivory, bone or antler." Journal of Analytical Atomic Spectroscopy 26, 1802-1812.

Müller & Reiche 2011 "Differentiation of archaeological ivory and bone materials by micro-PIXE/PIGE with emphasis on two Upper Palaeolithic key sites : Abri Pataud and Isturitz, France." Journal of Archaeological Science 38, 3234-3243.