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1. IntroductionLa perforation est une étape délicate dans le façonnage des objets préhistoriques pour tous les types de matériaux : lithique, os, ivoire, bois animal ou même bois végétal généralement disparu. Cette étape est d’autant plus délicate quand il s’agit de perforer des objets de petites dimensions tels que des perles.Ces perforations, dans le cas des perles de l’abri Pataud du Blot et des Peyrugues (fig. 1), ont un but utilitaire pour assurer la suspension de certaines parures, ou pour fixer un objet sur un vêtement. Cependant les perforations pouvaient servir également d’éléments décoratifs tel que celles qui entourent cette rondelle du Mas d’Azil, ou bien ce décor en cupules ornant cette pendeloque de Sungir (fig. 2-3).Figure 1 : Perforation pour suspension, cas de perles gravetiennes.Perforation for suspension, case of ravettian beads.Figure 2 : Rondelle du Mas d’Azil. Disk of Mas d’Azil.Figure 3 Pendeloque de Sungir. Pendant of Sungir.On peut également observer cette recherche décorative à des périodes plus récentes. Par exemple sur cette palette à fard égyptienne du IIIe millénaire, la perforation de l’œil de l’oiseau est inscrite dans un triangle et n’est pas circulaire (fig. 4). Travail minutieux réalisé à l’archet avec trois inclinaisons différentes de l’axe du perçoir. Cette méthode de perforation à l’archet permet une rotation multi-tours. Elle est apparue au cours du mésolithique.Cette étude a pour but de rechercher le mode opératoire de la perforation des perles du paléolithique. Nous analyserons les paramètres liés à la perforation, suivis d’une simulation géométrique montrant l’influence de certains de ces paramètres sur la forme de la perforation, ce qui nous emmène à un exemple d’expérimentation de perle.Enfin, nous mentionnerons le matériel d’analyse, spécialement le microrugosimètre, permettant d’observer les caractéristiques des perforations de pièces archéologiques.Figure 4 : Palette égyptienne du IIIe millénaire.Egyptian plaque of IIIrd millennium.2. Détermination des paramètres liés à la perforationOn peut distinguer deux types de paramètres : ceux liés à l’outil qu’est le perçoir ou micro-perçoir, l’autre dépendant de la manière dont l’artisan l’utilise.Le perçoirLe perçoir utilisé au Paléolithique est un outil en matière dure, souvent en silex, de forme pyramidale. Les 2 arrêtes latérales sont tranchantes et forment entre elles un angle appelé angle d’ouverture (fig. 5).Les arrêtes tranchantes de cet outil peuvent présenter des discontinuités angulaires. On appellera angle d’épaulement ce changement d’orientation. Cet angle peut être positif ou négatif. (fig. 5).Figure 5 : Paramètres liés à la perforation.Parameters bound with the perforation.La tenue du perçoir par l’artisanL’axe du perçoir n’est pas systématiquement perpendiculaire à la surface à perforer, cet angle sera appelé angle d’incidence.Au Paléolithique supérieur la perforation se faisait par un mouvement alternatif de semi-rotation d’une amplitude inférieure ou égale à 180°. Au Mésolithique l’utilisation de l’archet a permis de réaliser des perforations multi-tours. D. Stordeur et G. Pion le mentionnent lors d’une analyse d’une plaquette perforée de La Fru (Stordeur et Pion, 1993).La force d’appui ne sera pas prise en considération ; ce paramètre ne joue essentiellement que sur la durée de réalisation du percement.L’oscillation de l’axe de l’outil peut être considérée comme négligeable. L’expérience montre que ce paramètre, important en début de perforation, est minoré en cours de pénétration, le perçoir étant guidé par les flans du volume perforé.Cas de la bi-perforationLa perforation est généralement biconique. Le paramètre lié au positionnement relatif des axes en angle d’incidence et en écartement linéaire pour chacun des deux perçoirs vient s’ajouter aux paramètres précédents (fig. 5).Analogie géométriqueLes simulations en géométrie descriptive permettent de mettre en évidence l’importance de ces paramètres. Deux exemples vont le montrer (fig. 6-7).– Influence de l’angle d’incidence Dans cet exemple (fig. 6) l’axe du perçoir est décalé tous les 5° entre 0° et 20° par rapport à l’axe perpendiculaire à la surface. La bi-perforation simulée est réalisée avec deux perçoirs identiques de forme simple c’est-à-dire de section triangulaire, d’angle d’ouverture de 60° et animés d’un angle de semi-rotation de +/-180°. La variation de l’angle d’incidence s’effectue uniquement sur le perçoir de la face supérieure. La partie encadrée montre la déformation de la perforation, c’est une vue de dessus de la surface perforée. L’ovalisation de la partie hachurée est uniquement due au perçoir supérieur. On observe également le décentrement de la zone blanche qui est la jonction des deux perçoirs. C’est la perforation elle-même.– Influence de l’angle de rotation La simulation présentée est faite dans le cas de la bi-perforation (fig. 7). Le perçoir de la face supérieure possède un angle d’épaulement. L’axe de rotation du perçoir est perpendiculaire à la surface à perforer. Le paramètre variable est l’angle de semi-rotation pour lequel trois valeurs ont été choisies : +/-360°, +/-180° et +/-120°. Cette dernière valeur est expérimentalement la plus naturelle. On observe dans ce cas un pincement de la figure obtenue. L’expérimentation sur une plaque de talc montre l’identité de forme (fig. 8).De nombreuses pièces archéologiques présentent ce type de déformation. C’est le cas de cette rondelle perforée de Bedeilhac (fig. 9) ou des perles d’origine diverses par exemple la perle 30 de l’abri Pataud (fig. 9).Il est à noter que cette valeur de 120° est un ordre de grandeur que l’on retrouve sur les perforations utilisant la technique de semi-rotation.Figure 6 : Influence de l’angle d’incidence du perçoir.Influence of the incidence angle of the flint tool.Figure 7 : Influence de l’angle de semi-rotation du perçoir.Influence of the semi-rotation angle of the flint tool.Figure 8 : Expérimentation sur plaque de talc. Cas de semi-rotation de 120°, le perçoir a un angle d’épaulement.Experimental study on talc plate. ase of the semi-rotation of 120°, the flint tool has a rupture angle.Figure 9 : a-b/ Exemple de semi rotation Rondelle perforée de Bédeilhac. c/ perle 30 de l’Abri Pataud.Example of semi-rotation angle in the perforation. a/ the Bedeilhac disk ; b/ detail ; c/ bead n° 30 of Abri Pataud.3. Expérimentation à partir de perle en stéatiteLa perforation est une étape délicate. Elle est réalisée avant la mise aux dimensions finales et le polissage. C’est tout au moins le cas de perles ou de pendeloques de petites dimensions, la minceur de la paroi en est la raison. L’expérimentation suivante va l’illustrer.Elle est faite dans le cadre d’une étude sur le mode opératoire de fabrication de perles magdaléniennes en stéatite des Peyrugues de la couche 3 (fig. 10a). Ses dimensions sont : 6 mm de longueur sur 3 mm dans sa plus grande largeur et ~2 mm d’épaisseur avec une perforation ≤ 1 mm. La stéatite, minéral proche du talc, a une dureté de 1 dans l’échelle de Mohs, elle est donc très tendre. Des tests sur talc ont montré que différents types de perçoirs pouvaient être utilisés avec succès : silex, os, ivoire, et même bois en genévrier. Les comparaisons de tracéologie entre les perles archéologiques et les perles expérimentales ont montré que les perforations avaient été réalisées avec des outils en silex. L’irrégularité de la paroi active de l’outil est due aux éclats de la taille de façonnage du perçoir et se retrouvent sur les flans de la perforation (Rodiere 1996).Figure 10a : Perle en stéatite des Peyrugues.Steatite bead of les Peyrugues.Cette étude a été élargie à d’autres matériaux lithiques de dureté plus grande : calcaire, bauxite (dureté 3-4), azurite (dureté 4-5) ainsi qu’ivoire et os (fig. 10b). Seul le perçoir en silex est utilisable. Le tableau 1 montre le temps mis pour perforer les perles de ce type en fonction des différents matériaux.Figure10b : Perles expérimentales réalisées avec des matériaux différents.Experimental beads made with different materials.Tableau 1 : Temps de perforation et de façonnage de perle en fonction des matériaux utilisés.Timing of perforation and shaping of bead for different materials.Matériau des perlesTemps de perforationTemps total de façonnageDuretééchelle MOHSStéatite2 minutes15 minutes1Talc2 minutes15 minutes1Calcaire6 minutes30 minutes2 à 3Bauxite15 minutes60 min4 à 5Azurite18 minutes70 min4 à 5,4Genévrier7 minutes30 minutesBuis10 minutes60 minOs12 minutes60 minIvoire d’éléphant15 minutes60 minIvoire de Mammouth12 minutes60 minLa tenue de la perle entre le pouce et l’index permet le façonnage aussi bien de la perforation que des finitions par abrasion et par polissage malgré leurs petites dimensions (6 mm x 3 mm x 1,5 mm).Cette opération de perforation était précédée par un marquage initial de positionnement soit par piquetage pour les matériaux lithiques, soit par grattage comme on peut l’observer sur certaines dents perforées.L’expérimentation sur ce type de perles des Peyrugues s’est poursuivie par un test d’usure sur des perles montées en collier (fig. 11). Les perles en stéatite étaient disposées 2 par 2, chaque groupe étant séparé par des dentales, (coquillages marins provenant de la Méditerranée ou de l’Atlantique [Taborin, 2004]) trouvés sur le site à proximité des perles en stéatite.Figure 11 : Test d’usure sur table vibrante a/ d’un collier expérimental de perles séparées par des dentales b/.Test on vibrating table a/ of an experimental of beads separated by dentalium shells b/.Le collier est placé contre un support en peau non tannée, incliné à 15°, sur une table vibrante avec des fréquences variables donnant ainsi des mouvements aléatoires à l’ensemble du collier. L’impact dentale/perle est net et fait apparaître un évasement au niveau de la perforation, évasement que l’on retrouve sur la perle archéologique (fig. 12).Figure 12 : a) Usure par contact entre dentale et perle provenant du collier expérimental ;  contact use by abrasion between dentallium shell and bead of the experimental necklet; Figure 12 : b) Comparaison avec une perle archéologique des Peyrugues présentant un évasement au niveau de la perforation.b) comparaison with archeological bead of Peyrugues.4. Méthodes d’analysePour l’étude des perforations nous avons utilisé une binoculaire, le Microscope Electronique à Balayage (MEB) ainsi que le Microrugosimètre. Ce sont des équipements très complémentaires. Le MEB permet de réaliser des images à fort grossissement avec une grande profondeur de champ, de définir la nature des différents éléments constituant la surface observée et même d’en établir une cartographie. Le microrugosimètre permet de quantifier les irrégularités de surface de l’objet : stries, courbure de la surface, rupture de planéité…Nous décrirons uniquement les possibilités de ce dernier équipement, le MEB étant devenu un équipement d’analyse fréquemment employé.Le microrugosimètre est un instrument d’analyse des surfaces par balayage optique sans contact mécanique, donc sans risque de perturbation de l’objet. C’est un équipement de micromesure STIL avec capteur optique haute résolution CHR 150. Il a été utilisé notamment pour l’analyse de plaquettes de La Marche (Mélard, 2008).Son principe est de focaliser une source de lumière blanche sur la surface à observer par l’intermédiaire d’une optique à chromatisme axial. La lumière est diffractée uniquement dans l’axe de l’optique et une seule longueur d’onde lumineuse est focalisée sur l’objet (fig. 13-14). Un retour optique renvoie le signal lumineux sur un spectromètre. L’analyse se fait par balayage de la surface à observer.Plusieurs optiques sont disponibles suivant la profondeur de champ désirée (tableau 2).On obtient donc un réseau de points donnant une image en fausses couleurs chacune correspondant à l’altitude relative de chaque point d’analyse de la surface (fig. 13).Tableau 2 : caractéristiques de résolution spatiale en fonction de l’optique utiliséeCharacteristis of spatial resolution for different opticals.Profondeur de champ3 000 µm300 µmRésolution en Z0,1 µm0,01 µmRésolution en X, Y0,1 µm0,1 µmFigure 13 : Schéma de principe du microrugosimètre.Scheme of the principle of the microrugosimeter.Figure 14 : Microrugosimètre STIL du C2RMF.Microrugosimeter STIL of C2RMF.5. Résultats et discussionNous avons pris pour exemple l’observation de la perle 30 de l’abri Pataud. De cette acquisition de mesures, un logiciel permet d’extraire des lignes de profil dans toutes les directions, il permet également d’afficher la valeur du rayon de courbure de la zone bombée, de même que l’angle d’ouverture de la perforation (fig. 15).Figure 15 : Perle 30 de l’abri Pataud : exemple de mesure de l’angle de perforation et du rayon de courbure du bombement de la perle.Bead n°30 of abri Pataud : measurement example of the perforation angle and of the radius of the convexity of the bead.Les perles de l’abri Pataud ont des similitudes de dimensions mais diffèrent légèrement par leur forme (fig. 16) (Brickeer, 1995). Les unes sont bombées sur les deux faces, les autres ont un bombement sur une seule face, l’autre face est plane et légèrement arquée. Cette surface aurait pu être rabotée à partir de la forme précédente et donc amincir son épaisseur. Dans les deux cas la perforation est réalisée par semi-rotation de ~120°. Les angles d’ouverture de la perforation varient de 50° à 75° suivant les perles. Toutes n’ont pu être mesurées à cause de la présence de vernis protecteur qui masque les traces superficielles et agglomère les sédiments où se trouvaient ces perles.Figure 16 : Perles de l’abri Pataud.Beads of the abri Pataud.Il y a analogie de forme avec des perles de la même époque Gravettienne : celles des Peyrugues (Allard et al., 1967) et celle du Blot (fig. 17). Toutes les trois présentent bulbes, ensellement et perforation biconique par semi-rotation, seules les dimensions diffèrent allant de ~ 7,5 mm pour les perles de l’abri Pataud, 10 mm pour celles des Peyrugues, à 13 mm pour celle du Blot. Pour certaines perles de l’abri Pataud seule une des faces est aplanie c’est le cas de la perle 24 (fig. 17), elles ont alors une plus faible épaisseur.Il y a similitude de forme des perles de ces trois sites avec celles retrouvées au voisinage de sépultures à Sungir en Russie et à Grub/Krawetberg en Autriche (Antl, 2005). Elles sont datées de la même période et réalisées en os ou ivoire de mammouth (White, 1993) comme celles de l’abri Pataud des Peyrugues et du Blot.Figure 17 : Similitude de forme entre les perles des trois sites.Similarity of the form of the beads from the three sites.6. ConclusionsAvec ces équipements, complétés par l’expérimentation, il est possible de remonter au façonnage des perles préhistoriques et de tout objet perforé :– à l’ouverture de la perforation,– à l’angle d’incidence du perçoir par rapport à la surface,– à l’angle de semi-rotation, donc à la tenue de l’outil pour réaliser ces perforations,– aux rayons de courbure des surfaces bombées,– aux stries et irrégularités de surface.En cela Microscope Electronique à Balayage (MEB) et microrugosimètre sont très complémentaires. Le MEB a une grande profondeur de champ et peut donner la nature des éléments de surface de l’objet observé, le microrugosimètre permet de chiffrer les formes et les irrégularités de surface sans contact donc sans risque de dégradation.Les hypothèses faites sur les paramètres liés à la perforation sont valables et l’expérimentation simule bien les perforations observées sur les perles archéologiques.