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Contribution à l'étude des travertins carbonatés à l'analyse diachronique, fonctionnelle et architecturale des thermes : l'exemple des thermes du sanctuaire de Djebel Oust (Tunisie)Henri BROISEArchitecte-Archéologue, IRAA (MMSH Aix-en-Provence) - FRANCEJulien CURIEDoctorant, UMR 5594 ARTeHIS Archéologie-Terre-Histoire-Sociétés, Univ. de Bourgogne-CNRS – FRANCEType de contribution : communication longueLa formation de dépôts travertineux est un phénomène géologique fréquent dans les régions à substrat calcaire, tant au niveau de sources hydrologiques d'origine karstique que de rivières, de lacs ou de barrages naturels. S'il est peu courant d'observer ces formations sédimentaires superficielles préservées dans des structures archéologiques, nommées dans ce cas ‘travertins anthropiques', ce phénomène offre cependant un intérêt considérable quant à l'analyse et la compréhension de la relation entre la structure archéologique et l'eau qui l'alimentait. C'est ce que propose de démontrer cette étude, mêlant conjointement études archéologiques et architecturales d'un bâtiment thermal romain et analyses géoarchéologiques des travertins préservés dans ces bains.Les thermes du sanctuaire de Jebel Oust, situés à 80 m environ en aval du téménos, étaient alimentés par une source chaude (54°) captée dans une cavité naturelle située sous le temple. L'eau thermale était acheminée par gravité par le biais d'une canalisation souterraine et l'édifice disposait aussi d'eau douce provenant d'un oued voisin.Cinq grandes phases ont été mises en évidence lors de l'étude architecturale du bâtiment. Les deux premières (I et I bis), datant probablement du IIe siècle, sont mal connues mais il est en revanche possible de suivre dans le détail l'évolution de l'édifice dans les trois phases suivantes. Dans la phase II l'édifice possède une série de salles, dont un vaste frigidarium, correspondant à des gradations différentes de la température de l'eau. La phase III, lors de laquelle l'édifice est agrandi, est caractérisée par la mise en place de vastes réservoirs à ciel ouvert destinés à abaisser la température de l'eau avant que celle-ci ne soit acheminée vers les bassins tièdes. La phase IV enfin correspond à un changement de statut de l'édifice qui de public devient privé. En effet, à la fin du IVe siècle, suite probablement aux constitutions de Gratien et de Théodose autorisant le démantèlement des biens religieux, les thermes sont annexés par la villa située en contrebas. Ils subissent alors des transformations liées au nouvel usage qui en est fait. À la fin du Ve siècle ou au début du VIe siècle, l'activité se restreint et se concentre progressivement autour du frigidarium qui, peu avant l'abandon, deviendra polyvalent, abritant à la fois bassins froids et piscines chaudes.L'édifice, mis à part le vestiaire, a été entièrement dégagé dans les années soixante. Les seules stratigraphies conservées dans les salles thermales sont en conséquence celles constituées par les dépôts carbonatés qui s'y sont déposés au fil des années de fonctionnement. Pour cette raison, l'étude de ces dépôts présente un intérêt d'autant plus important.Parallèlement à une analyse macroscopique des dépôts sédimentaires, accompagnée d'une campagne d'échantillonnage sur le site, des analyses microscopiques ont été mises en œuvre en laboratoire. Des analyses pétrographiques et minéralogiques (observation en lames minces à l'aide de microscopes optique polarisant et électronique à balayage, analyses par diffraction des Rayons X) ont pu mettre en évidence les différents (micro)faciès de ces travertins.Nous avons pu observer des travertins à lamines millimétriques et régulières, présentant les deux formes principales du carbonate de calcium CaCO3, calcite et aragonite, et alternativement à cristallisation sparitique (formes nettes des cristaux) et micritique (forme fine des cristaux) se mettant en place dans des pièces prévues pour le bain.Un second faciès laminé se rapprochant du précédent, présente cependant une différence notoire quant à la pétrographie des lamines, avec une succession de lamine de précipitation dense à faible porosité couplée à une lamine de précipitation calcitique poreuse. Cette variation dans la précipitation du carbonate, et la présence de restes de microorganismes végétaux dans les lamines de précipitation, reflètent certainement un environnement de dépôt différent du premier type de travertin, à savoir une quantité de lumière bien plus importante dans les espaces dans lesquels ils se déposent. C'est sur ces bases, entre autres, que nous avons pu établir que la plus grande piscine de l'édifice n'était pas couverte mais simplement entourée d'un portique et qu'il s'agissait donc d'un bassin tiède dans lequel l'eau, arrivant directement de la source, pouvait refroidir de façon naturelle.Un troisième type de travertin, dit buissonnant, présente quant à lui une précipitation exclusivement calcitique et extrêmement vacuolaire, nettement influencée par la présence de microorganismes végétaux. Ces caractéristiques penchent en faveur d'un milieu de dépôt relativement calme, donc une eau relativement stagnante, et/ou bénéficiant d'une luminosité importante, comme en témoigne leur présence dans des réservoirs destinés à faire refroidir l'eau thermale.Ces différents types de travertins se mettent en place lors du fonctionnement régulier de l'édifice thermal, et représentent un enregistrement sédimentaire témoin d'une certaine gestion de l'eau thermale lors des différentes phases architecturales des thermes. L'abandon de l'édifice est marqué par la formation d'énormes travertins de cascade à l'embouchure des ultimes canalisations encore approvisionnées.La lecture de ces enregistrements sédimentaires couplée à l'analyse des séquences de lamines sont une source d'informations non négligeable concernant la chronologie relative et la durée d'utilisation de certaines pièces thermales. Une méthode d'analyse d'image à l'aide d'un logiciel de traitement du signal laminé nous permet de déterminer précisément le nombre de doublets de lamines constituant l'ensemble de la séquence. La lamination du travertin représente certainement une saisonnalité de la précipitation des carbonates, le doublet de lamines reflétant l'alternance saison sèche/saison humide typique des régions méditerranéennes. Il est ainsi possible de proposer des durées de fonctionnement grâce à ces dépôts.En complément, les analyses géochimiques des isotopes stables de l'oxygène et du carbone de ces travertins anthropiques permettent de reconstituer la température de l'eau de précipitation ainsi que sa nature. Grâce à cette méthode novatrice dans l'étude des dépôts en milieu archéologique, ils est donc possible de déterminer la température de l'eau qui alimentait les salles thermales, problématique qui jusqu'à présent n'était abordée que de façon empirique.