Archéorient et la Géophysique : 20 ans à explorer le sous-sol sans se salir

Le laboratoire Archéorient a, dès sa création, intégré une dimension fortement interdisciplinaire dans ses thèmes de recherche, héritage de synergies déjà existantes au sein du GREMMO, notamment dans les domaines de la géographie, l’archéobotanique, l’archéozoologie ou encore l’anthropologie biologique.

En 2003, l’intégration de la géophysique appliquée à l’archéologie dans ce panel de spécialités n’allait pas de soi car il n’y avait aucune tradition dans ce domaine, que ce soit au GREMMO ou au sein de la Maison de l’Orient. Plusieurs collaborations avaient néanmoins existé, en particulier avec Albert Hesse, pionnier dans cette discipline, qui travaillait alors au Centre de géophysique de Garchy (Nièvre). Le début des années 2000 marque par ailleurs un tournant dans l’utilisation de la géophysique en archéologie : le développement de nouveaux appareils permettant une reconnaissance à la fois rapide et de haute résolution, les capacités accrues d’ordinateurs capables de gérer des grandes quantités de données ont permis de produire des cartes géophysiques avec des informations particulièrement détaillées sur l’organisation spatiale des sites, lorsque bien entendu le contexte archéologique et les conditions environnementales étaient favorables.

L’idée d’intégrer la géophysique au sein d’un laboratoire SHS devenait alors particulièrement intéressante pour développer sa prise en compte dans les thématiques de recherche et travailler sur son adaptabilité à l’archéologie, à partir d’appareils qui sont initialement prévu le plus souvent pour le génie civil ou les études environnementales quand il s’agit du proche sous-sol. C’est pourquoi Pierre Lombard, tout juste élu directeur, proposa à Christophe Benech de rejoindre le laboratoire en cours de construction : s’éloigner ainsi de sa communauté scientifique est un défi sous de nombreux aspects ; ce fut l’extraordinaire opportunité de faire émerger une discipline qui n’existait jusqu’alors que dans des laboratoires spécialisés en sciences de la terre, et souvent en marge de leurs axes de recherche.

Les sites archéologiques du Proche et Moyen-Orient offrent en outre des conditions favorables à l’utilisation de la prospection géophysique qui connaît un essor fulgurant et livre, au début des années 2000, des résultats spectaculaires sur plusieurs grands centres urbains antiques, toutes périodes confondues, comme par exemple, à Doura-Europos (Benech, 2007) (fig. 1) et Tell Chuera (Meyer, 2007) en Syrie, Pasargades (Boucharlat et Benech, 2002) en Iran, Ulug Tepe (Lecomte, 2007) au Turkménistan ou encore à Uruk (Fassbinder et al., 2005) en Irak. Les cas d’étude vont ensuite se multiplier ; les cartes géophysiques apportent alors une source d’information nouvelle pour l’étude et l’analyse de l’espace urbain et périurbain, dans une approche qui s’avère complémentaire à la fouille. C’est pour travailler sur cette complémentarité et sur une meilleure intégration des données géophysiques dans la documentation archéologique qu’est lancé le projet ANR PROGECESA (2007-2011) avec pour cadre d’étude plusieurs centres urbains antiques de Syrie (fig. 2).

De plus en plus de missions au sein d’Archéorient, mais aussi plus largement dans la Maison de l’Orient, font appel à la prospection géophysique : Al-Rawda, Tell Sh’airat (fig. 3), Qinnasrin en Syrie, Taposiris en Égypte, Kition à Chypre ou encore Cluny en France vont faire appel à la géophysique, mais aussi d’autres laboratoires en France comme dans le cas de la mission de Larsa (Irak). Deux thèses incluant une forte composante en géophysique vont être soutenues à Archéorient : celle de Sébastien Gondet en 2011 sur l’occupation de la plaine de Persépolis à l’époque achéménide, et celle de Kourosh Mohamadkhani sur l’urbanisme des villes achéménides, en 2014. L’utilisation de la géophysique en archéologie achéménide va se poursuivre à travers le projet ANR-DFG « PARADISE » (2017-2020) co-porté par Sébastien Gondet (Archéorient) et Kai Kaniuth (Ludwig Maximilians Universität). Une autre thèse est en cours de réalisation par Khaldoun Rajab ; elle porte sur l’occupation de la plaine de la Bekaa au Liban aux époques hellénistique et romaine.

Le projet PROGECESA a montré tout l’intérêt d’intégrer une discipline comme la géophysique au sein d’un laboratoire d’archéologie. Cette intégration doit alors passer par la création d’un véritable pôle de méthodes et d’analyses géophysiques, positionné à l’interface entre sciences de la terre et sciences humaines, et capable de travailler sur les besoins spécifiques d’outils géophysiques en archéologie. C’est chose faite en 2014 avec l’arrivée de Lionel Darras qui prend la responsabilité de ce pôle.

Archéorient va alors commencer à se doter d’un parc de matériel plus conséquent afin de diversifier les approches géophysiques, mais aussi de développer un programme en Recherche et Développement (R&D) ambitieux et répondant aux besoins spécifiques de l’archéologie. L’impulsion lancée par l’Agence nationale de la Recherche (ANR) pour créer des laboratoires communs entre laboratoires publics et compagnies privées, connus sous le nom de « LabCom », est un dispositif qui répond exactement aux besoins du jeune pôle géophysique d’Archéorient. Un projet est soumis en 2015, en collaboration avec la société Éveha International, et retenu la même année par l’ANR. Le LabCom GEO-HERITAGE, co-dirigé par Christophe Benech (Archéorient) et Thomas Creissen (Éveha International) est né. Le programme géophysique du LabCom, qui débute en 2017, est construit sur deux axes : le premier sur l’adaptabilité et l’ergonomie des appareils géophysiques qui, dans la plupart des cas, ne sont pas conçus pour des applications archéologiques, et le second sur le développement de logiciels en open source pour le traitement des données géophysiques (Vitale et al., 2019), richement documentés et disposant d’une interface graphique conviviale. L’objectif de ces logiciels est, d’une part, de rendre ces traitements plus accessibles aux chercheurs et étudiants issus de l’archéologie qui souhaiteraient se spécialiser dans ce domaine, et d’autre part d’intégrer dans les SIG des outils d’analyse et de visualisation qui permettent un meilleur travail collectif autour de ces données. Différents projets du LabCom ont été présentés lors des salons « Innovatives SHS » en 2019 et 2022.

Dans le cadre du premier axe, une réflexion a été initiée sur la problématique d’une acquisition simple de la microtopographie d’une zone lors d’une prospection géophysique en environnement « masqué » (boisé, urbain, souterrain …) où un GPS ne peut pas être utilisé. Les systèmes ZheoPS et ZheoPS-RTK (fig. 4) ont ainsi été développés : ils permettent de mesurer l’altitude de chaque point de mesure grâce à un simple capteur de pression (Darras et al., 2023). Ils peuvent être connectés à tout instrument géophysique et permettent la construction d’une carte altimétrique simultanément à la carte géophysique afin de pouvoir mieux interpréter cette dernière. Concernant l’ergonomie du matériel (Darras et Benech, 2019), une réflexion particulière avait été portée sur le besoin et l’amélioration du portage d’un instrument de prospection électromagnétique à une distance constante et proche du sol. Le système GeoRoller (fig. 5) a ainsi été conçu à base de pièces mécaniques et de roues, tout en portant attention à pouvoir le fixer rapidement et facilement à l’instrument géophysique sans perturber ses mesures. Ces exemples montrent bien l’importance de l’apport du développement instrumental pour une utilisation de la géophysique dans un contexte archéologique.

Le LabCom mise en effet sur l’interdisciplinarité et se positionne à l’interface entre l’archéologie et les autres domaines de recherche en sciences de la terre, sciences environnementales ou encore en physique : plusieurs partenariats vont ainsi être créés avec des laboratoires rattachés à différents instituts comme l’INSU, l’INEE ou l’IN2P3. Le LabCom est en permanence à la recherche de nouvelles applications, afin d’élargir le champ d’investigation de certaines thématiques archéologiques : il s’est ainsi intéressé à l’étude du bâti (Benech et al., 2021) (fig. 6), à déterminer le volume des carrières antiques aujourd’hui comblées (Vitale et al., 2023) ou encore à travailler sur la détection de galeries, en parallèle de mesures réalisées par muographie.

La formation interdisciplinaire fait aussi partie des priorités du pôle géophysique et du LabCom. Un enseignement spécifique à la géophysique appliquée à l’archéologie est délivré dans le cadre du master « Archéologie, sciences pour l’archéologie » de l’université Lumière Lyon 2, accompagné d’un stage d’initiation à la géophysique pour les étudiants du master (fig. 7). Plusieurs étudiants ont réalisé des mémoires de master incluant une composante géophysique dans leur travail ; Archéorient a aussi accueilli des étudiants d’autres universités dotées de formations en sciences de la terre qui souhaitaient découvrir les applications archéologiques des méthodes géophysiques.

Aujourd’hui, le pôle géophysique d’Archéorient est le plus important à l’échelle nationale pour un laboratoire de l’InSHS, tant en équipement qu’en personnel. Fort de l’expérience du premier contrat LabCom, ce dernier a été prolongé, toujours avec Éveha International, jusqu’en 2026, avec de nouveaux projets de développement. L’aventure continue…

Bibliographie

Benech, C., 2007. New approach to the study of city planning and domestic dwellings in the ancient Near East. Archaeological Prospection 14, 87–103.

Benech, C., Vitale, Q., d’Agostino, L., Parfant, C., 2021. GPR Mural Study of the Commandery of Jalès (France). ArcheoSciences. Revue d’archéométrie 157–159. https://doi.org/10.4000/archeosciences.9253

Boucharlat, R., Benech, C., 2002. Organisation et aménagement de l’espace à Pasargades. Reconnaissance archéologique de surface, 1999-2001. ARTA 1, 1–41.

Darras, L., Benech, C., 2019. La portabilité en géophysique : enjeux et stratégies, in: Benech, C., Cantin, N., Languille, M.-A., Mazuy, A., Robinet, L., Zazzo, A. (Eds.), Instrumentation portable. Quels enjeux pour l’archéométrie ?, « Sciences archéologiques ». Editions des archives contemporaines, pp. 199–210.

Darras, L., Castel, C., Barge, O., 2023. A new approach to the acquisition of microtopography associated with geophysical survey (Bat/Al-Arid, Sultanate of Oman), in: Advances in On- and Offshore Archaeological Prospection: Proceedings of the 15th International Conference on Archaeological Prospection. Presented at the 15th International Conference on Archaeological Prospection, Kiel: Universitätsverlag Kiel, Kiel, Germany, pp. 341–344.

Fassbinder, J.W.E., Becker, H., van Ess, Ma., 2005. Prospections magnétiques à Uruk (Warka). La cité du roi Gilgamesh (Irak). Dossiers d’Archéologie 20–25.

Lecomte, O., 2007. An iron urban settlement revealed by magnétic survey: the case of Ulug Depe (Turkmenistan), in: Posselt, M., Zickgraf, B., Dobiat, C. (Eds.), Geophysik Und Ausgrabung ; Einsatz Und Auswertung Zerstörungsfreier Prospektion in Der Archäologie, Naturwissenshaft Und Technologie. pp. 99–110.

Meyer, J.-W., 2007. Veränderungen des Grabungsstrategie in Tell Chuera (Syrien) aufgrund des Ergebnisse des geomagnetischen Prospektion., in: Posselt, M., Zickgraf, B., Dobiat, C. (Eds.), Geophysik Und Ausgrabung ; Einsatz Und Auswertung Zerstörungsfreier Prospektion in Der Archäologie, Naturwissenshaft Und Technologie. pp. 223–236.

Vitale, Q., Darras, L., Benech, C., Thiesson, J., 2019. WuMapPy an open-source software for geophysical prospection data processing: 2019 milestone., in: New Global Perspectives on Archaeological Prospection. Presented at the 13th International Conference on Archaeological Prospection, Archaeopress Publishing Ltd, Sligo, pp. 293–295.

Vitale, Q., Finco, C., Moretti, J.-C., 2023. Non-invasive depth estimation of Delos quarries, in: Advances in On- and Offshore Archaeological Prospection: Proceedings of the 15th International Conference on Archaeological Prospection. Presented at the 15th International Conference on Archaeological Prospection, Kiel: Universitätsverlag Kiel, Kiel, Germany, pp. 287–291. https://doi.org/10.38072/978-3-928794-83-1/p58

Les auteurs

Christophe Benech est Chargé de Recherche au CNRS. Spécialiste en géophysique appliquée à l’archéologie. UMR 5133-Archéorient, Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Lyon.

Lionel Darras est ingénieur d’étude au CNRS, spécialiste en géophysique et en développement instrumental. Il est membre de l’UMR 5133-Archéorient, Maison de l’Orient et de la Méditerranée, Lyon.

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