Pyrotechnia, la base archéologique expérimentale de Montagney (Doubs)
L'archéologie expérimentale tente de reconstituer les caractéristiques de structures ou de technologies disparues. En 2005 a été créée la base archéologique expérimentale de Montagney dans le Doubs à proximité du site de la Forge.
Centre expérimental, la base de Montagney est un outil au service de la recherche en minéralurgie et paléométallurgie à partir duquel sont développés plusieurs protocoles d'expérimentation à plus ou moins long terme. Les fours de métallurgie réalisés grandeur nature à partir des observations effectuées sur des chantiers de fouilles aboutissent à la création de structures relativement proches de ce qu'ont pu connaître les hommes du passé.
Une démarche expérimentale. À chaque étape, la matière subit des transformations en un lieu donné (mine, atelier…) et y laisse des déchets. Les produits nobles sont exportés et il ne reste sur place que les résidus et les traces liées aux diverses activités. Reconnaître et faire parler longtemps après abandon ces vestiges, telle est l’ambition de l’archéologie des mines et des métallurgies.
Les reconstitutions expérimentales apportent des éléments à l’interprétation. Ces études ne peuvent être exercées efficacement que par des équipes composées de chercheurs acceptant un travail pluridisciplinaire. Les ateliers regroupent des archéologues, des géologues, des géomorphologues, des ingénieurs spécialisés, des métallurgistes mais aussi des historiens afin de replacer tous ces apports dans leur contexte historique, économique et socioculturel.
Transformer l’élément chimique métal de l’état de minerai à l’état métallique implique la réalisation d’une suite d’opérations mettant en œuvre divers procédés technologiques, c’est la chaîne opératoire. Une chaîne opératoire métallurgique comprend les étapes suivantes :
- Extraction minière ;
- Préparation du minerai ;
- Extraction métallurgique ;
- Préparation du métal, éventuellement des alliages ;
- Mise en forme du métal (élaboration des objets, modifications et réparations) par martelage, moulage.
Les lois physico-chimiques qui régissent les transformations permettant d’extraire un métal de son minerai ou de modifier un métal sont les mêmes quels que soient les lieux géographiques et les époques historiques. Ce qui change, ce sont les conditions de leur mise en œuvre, c’est-à-dire les procédés techniques qui favoriseront telles ou telles réactions. La confrontation des observations archéologiques et des études des déchets, permet de comprendre le fonctionnement des ateliers et d’appréhender les filières technologiques. Cette notion peut s’étendre à toutes les opérations conduisant du minerai dans son gisement géologique au métal et du métal à l’objet fini, jusqu’à à son entretien et ses réparations.
Un ancrage expérimental sur la métallurgie ancienne. L’équipe ERMINA a construit un haut fourneau de trois mètres de hauteur, réplique d’un modèle chinois datant de la période dite du “ grand bond en avant ”.
L’expérimentation prévue a pour but de reproduire les opérations de réduction indirecte du minerai au charbon de bois, afin d’établir une cartographie des températures au cœur de la cuve. À partir des données obtenues comme le débit d’air pulsé, les masses de minerai et de charbon de bois déversées, les masses de laitier et de fonte récupérée, cette étude permettra d’élaborer des modèles analytiques et numériques du procédé de réduction au charbon de bois. En effet, si la réduction au coke est parfaitement connue, celle au charbon de bois relève de savoir-faire traditionnels très anciens et n’a été que peu étudiée scientifiquement.
Accessibles à un large public, les opérations de mises à feu et de coulées de fonte sont visibles, lors des journées patrimoines ou au cours d’animations pédagogiques.
La construction d’un haut fourneau. Avant sa construction, le haut fourneau doit faire l’objet d’une étude d’architecture avec un cahier des charges précis prenant en compte tous les aspects techniques comme le respect de la géométrie intérieure de la cuve, la maîtrise des échanges thermiques, la résistance tant mécanique que thermique des matériaux.
Sur une chape en ciment servant de fondations a été scellé un lit de briques creuses destinées à isoler thermiquement le fourneau du sol en limitant les échanges de chaleur. L’étape suivante, certainement la plus délicate, a été la construction du massif du fourneau constitué d’une ceinture en briques réfractaires. L’ensemble se présente comme une tour cylindrique doublée à l’intérieur d’un garnissage réfractaire. La tuyère permettant l’approvisionnement en continu d’air sous pression ainsi que plusieurs tubes destinés aux différentes prises de températures ont été positionnés avec précision lors de leur scellement dans la structure en briques.
La première mise à feu qui a eu lieu lors des journées du patrimoine d’octobre 2006 a mis en évidence une faiblesse du revêtement réfractaire.
Pour remplacer le chemisage par un matériau plus performant et capable de tenir des températures supérieures à 1 500°C, il convenait de mettre en place un noyau en bois à l’intérieur du fourneau. Le noyau de moulage devant être démontable une fois le revêtement réfractaire mis en place, sa conception s’avère complexe. De nouvelles expérimentations sont en projet dès que le chemisage interne du haut fourneau sera stabilisé.
Des expérimentations et des problématiques renouvelées. D’autres mises à feu sont programmées sur le site à partir de problématiques renouvelées et s’appuyant sur des structures diversifiées : foyers, bas fourneaux, foyers de forges…
La base expérimentale de Montagney a bénéficié du soutien du Conseil Régional de Franche-Comté, de la DRAC Franche-Comté et du Conseil Général du Doubs.
