Méthodes scientifiques de l'archéologie
# Méthodes scientifiques de l'archéologie

Les méthodes scientifiques de l'archéologie incluent des outils issus des sciences de la nature permettant à l'archéologue d'analyser et d’interpréter les vestiges matériels du passé et leur contexte, par opposition à l'historien analysant les sources écrites.

## Historique

Pendant longtemps, l'intérêt pour les sociétés du passé s'est résumé à la collecte d'objets d'art anciens, que l'on admirait et que l'on commentait à la façon d'une dissertation littéraire.

Le travail scientifique commence par l'observation d'une méthode stricte dans le travail sur le terrain. Le matériel dégagé est soumis à des analyses en utilisant une série de méthodes scientifiques. L'interprétation est la synthèse des résultats.

Comme pour toute discipline scientifique, le travail doit, in fine, être validé par une publication professionnelle.

## Méthode du travail de terrain

Les fouilles archéologiques impliquent, pour mettre au jour les vestiges, la destruction du reste de l'information pouvant être contenue dans les déchets du chantier : il est impossible de revenir à l'état initial. Les prospections sont, au contraire, non destructives : souvent, elles précèdent les fouilles.

### Méthodes de prospection

La prospection vise à localiser les sites qui ont été occupés en les différenciant des espaces vides. L'observation fine permet de repérer des anomalies dans le paysage, telles que de légères différences visuelles dans la végétation (indices phytographiques) et dans le niveau du sol (indices topographiques). Une prospection géophysique peut également être effectuée afin de mettre en évidence des différences de résistivité électrique du sol (résistivimètre), des légères différences dans le champ magnétique terrestre (magnétomètre) ou encore des différences dans les caractéristiques électromagnétiques du sol (détecteur de métaux).

La prospection pédestre consistant à un simple ramassage systématique des débris a par exemple permis de localiser et de dater les habitats des premiers Israélites, sur les hautes terres de Cisjordanie.

### Stratigraphie des fouilles

La stratigraphie, au cœur de la fouille archéologique, est une méthode inspirée de la géologie qui permet de comprendre et d'analyser les données du terrain. Elle consiste à identifier chaque strate du terrain correspondant à la même période. En général, une strate qui en recouvre une autre est plus récente et les couches sont d'autant plus anciennes qu'elles sont plus profondes. Cette règle n'est cependant pas absolue. Les fondations d'une construction, par exemple, traversent localement des strates plus anciennes. Des remblais peuvent ramener un matériau ancien par-dessus des couches plus récentes. Une même strate peut ainsi se trouver morcelée, ce qui complique l'identification des niveaux archéologiques.

Techniquement, on identifie une unité stratigraphique pour chaque événement réel ; on repère les interfaces entre ces unités ; on établit la chronologie des unités et on synthétise le déroulement temporel dans un diagramme logique dit diagramme de Harris (en) conçu par Edward Harris.

## Méthodes scientifiques d'analyse

Le matériel fourni par la stratigraphie est soumis à une série d'analyses qui permettent de le caractériser.

### Classement par type

La typologie, méthode inspirée des sciences naturelles, consiste à classer les vestiges selon leur ressemblance et leur dissemblance et à les localiser dans l'espace et dans le temps en les rattachant à un contexte. L'axe diachronique distingue, dans l'analyse, l'évolution à l'intérieur d'une série archéologique. Pour l'axe synchronique, la problématique s'oriente vers les fonctions ou les utilisations des différents objets. On met alors en évidence deux types de structures : la partition (rupture) ou la sériation (continuité de proche en proche). Chaque culture archéologique est, finalement, périodisée, c'est-à-dire découpée en phases chronologiques.

Les méthodes statistiques sont de plus en plus utilisées. L'analyse factorielle des données, par exemple, permet de mieux encadrer les facteurs subjectifs, en définissant des axes factoriels au sein des nuages de données et en hiérarchisant leur importance dans les ressemblances ou les dissemblances entre ces données. Cette analyse est une science expérimentale qui se fonde sur des référentiels actualistes et qui part toujours d’une question archéologique. Lors de l’analyse fonctionnelle, chaque fonction doit être recensée, caractérisée, ordonnée, hiérarchisée et valorisée grâce à l’analyse de résidu présent sur l’objet. On détermine aussi, les fonctions principales, les fonctions secondaires et les fonctions contraintes d’un vestige. Il est important de faire ce recensement afin d’effectuer un dimensionnement correct des caractéristiques de l’objet archéologique. Ces analyses permettent ainsi de vérifier la compatibilité entre des observations expérimentales et archéologiques. Pendant l’analyse il est important de définir la dureté de la matière travaillée, la cinématique de même que l’angle d’attaque du tranchant.

### Datation par type

Le style des poteries est beaucoup utilisé, pour les cultures de l'âge du bronze et de l'âge du fer, afin d'obtenir une première datation à partir de débris de poterie contenus dans une unité stratigraphique.

### Datation par le carbone 14

Le carbone 14, produit par les rayons cosmiques, se trouve intégré aux organismes vivants par le cycle du dioxyde de carbone. À la mort de l'organisme, du fait de la radioactivité qui le caractérise, l'abondance de cet isotope par rapport au carbone 12 décroît au cours du temps. La mesure de cette abondance, au moyen d'un compteur ou d'un spectromètre de masse, permet de déterminer le temps écoulé depuis la mort de l'organisme. Cependant, l'abondance initiale a légèrement varié au cours du temps, ce qui impose de procéder à une correction, appelée étalonnage, désormais prise en compte. La spectrométrie de masse permet désormais de travailler sur de très petites quantités de matériaux organiques, telles qu'un noyau d'olive ou quelques graines. De plus, un traitement statistique sophistiqué de plusieurs prélèvements indépendants permet d'affiner le résultat. Pour les datations à l'âge du bronze ou à l'âge du fer, la marge d'erreur est désormais de l'ordre de +/- 20 ans, de l'ordre d'une génération, ce qui rend désormais la datation par le carbone 14 particulièrement appréciée.

Le dosage entre le carbone 14 et le carbone 12 permet des datations jusqu'à 40 000 ans. Le dosage entre l'uranium et le thorium permet de dater des échantillons de 10 000 à 350 000 ans, celui entre le potassium et l'argon au-delà de 500 000 ans (surtout utilisé en géologie).

### Autres méthodes de datation absolue

La dendrochronologie fournit la courbe de calibration du carbone 14. L'observation des cernes de croissance du bois permet de définir des séquences caractéristiques, pour une essence donnée et une même contrée. On recale ainsi, avec des arbres de plus en plus anciens, l'ordre des cernes, jusqu'à 7000 ans pour le chêne en Allemagne ou en Irlande ou pour le pin en Californie. La date fournie est celle de l'abattage de l'arbre, avec une précision de 1 an.

La thermoluminescence permet de mesurer l'énergie stockée au cours du temps dans des éléments initialement chauffés tels que pierres de foyers, céramiques, traces d'incendies, etc. Pour ce faire, on chauffe à nouveau le matériau et on mesure la lumière émise lors du dégagement des électrons piégés au cours du temps. Ce piégeage, dans des pièges cristallins, se produit au cours du temps sous l'action de la lumière ambiante.

L'archéomagnétisme est la détermination du champ magnétique terrestre (orientation et intensité) grâce à l'oxyde de fer des argiles, fossilisés lorsqu'ils ont été chauffés à plus de 680 °C (soles de foyers retrouvés telles quelles à l'endroit où elles ont été utilisées). La précision est de 20 ans pour le dernier millénaire.

### Techniques de fabrication

La connaissance détaillée des techniques de fabrication (approvisionnement, outillage, transmission du savoir-faire) est essentielle pour comprendre les sociétés du passé, car la conception de la technique est étroitement liée au social. On identifie l'origine des matières premières (silex, argile, cuivre, étain pour le bronze, fer). Les traces d'utilisation sur les outils (usure des surfaces) permettent de reconstituer leur usage. Les traces de résidus alimentaires, soumises à des analyses physico-chimiques, fournissent des informations chrono-culturelles.

L'expérimentation vient compléter l'analyse. La technologie de la taille des silex est comprise et reconstituée. La reconstitution de maisons du Néolithique permet d'évaluer la quantité de matériaux, la main-d’œuvre et le temps nécessaires.

### Caractérisation des matériaux

On sait déterminer la provenance exacte de chaque argile (minéralogie et chimie) et reconstituer son mode détaillé de cuisson à partir des transformations que ses composants (quartz, calcium, feldspaths) ont subies. Les observations de la microstructure des métaux permettent d'identifier les procédés de formage, de reconstituer la chaîne de fabrication et d'évaluer la qualité du savoir-faire technique.

### Caractérisation environnementale

L'étude du paléoenvironnement concerne la reconstitution des paysages et des actions humaines (fumures, brûlis etc.), le climat, l'archéobotanique (pollens, graines et fruits de semences, sélection des plantes, gestion forestière) et l'archéozoologie (évolution des espèces, domestication, gestion des troupeaux, techniques de découpe bouchère).

On étudie également l'archéologie funéraire, la démographie, l'état sanitaire des populations et la paléobiologie (détermination du régime alimentaire par analyse isotopique à partir de l'étude des os, génétique à partir de l'ADN).

