Le contrôle non destructif... Pour préserver notre patrimoine !

La géophysique : un outil d'aide à la prospection archéologique

Qu’est-ce que la prospection archéologique ?

La prospection archéologique intervient en amont de la fouille. Elle doit répondre à la question : où est-il pertinent de fouiller ? Elle met en œuvre différentes techniques d’investigation préliminaires : études documentaires, observations sur le terrain, photographies aériennes, recherche d’objets en surface et… prospection géophysique.

À quoi sert la géophysique en archéologie ?

La prospection archéologique s’appuie sur la géophysique pour obtenir des images du sous-sol sans altérer les objets qui s’y trouvent. Géopat intervient dans la recherche d’informations contenues dans les sols. Ces dernières peuvent être de différentes natures :

  • Vestiges : traces d’occupation et de constructions anthropiques, infrastructures et objets archéologiques enfouis, fondations ou tout autres ouvrages et massifs enterrés,
  • Structures vides ou partiellement remblayées : cavités anthropiques, galeries, caves, cryptes, pièces cachées, sépultures,
  • Réseaux : canivaux, bassins, tuyaux, ovoïdes, carneaux,
  • Contexte géologique : lithologie, contact entre horizons géologiques et anthropiques, fontis en formation, décompression de couches de remblai ou du terrain naturel.

Grâce à nos méthodes d’investigations géophysiques non destructives, nous détectons et positionnons les objets, ouvrages et traces laissés par l’homme depuis des millénaires tout en respectant le milieu.

À quel moment et pour qui intervient-on ?

Utilisée idéalement dès la phase préalable d’étude, la géophysique permet une optimisation des moyens de fouilles mis en place par la suite. Les analyses et la compréhension du sous-sol qu’offrent les données de ces investigations non destructives sont la meilleure alternative à des campagnes de sondages archéologiques systématiques, intrusives et coûteuses.

GEOPAT peut intervenir dans les contextes et pour les spécialistes et organismes suivants :

  • Diagnostic archéologique en amont de potentielles fouilles (notion d’archéologie préventive) : archéologues du service public (INRAP), et organismes agréés privés,
  • Fouille programmée : archéologues du service public (DRAC), et organismes agréés privés,
  • Prospection avant travaux : architectes du Patrimoine, collectivités locales, maîtres d’ouvrage privés,
  • Préservation et valorisation de sites, associations de défense du Patrimoine.

Un voyage à travers le temps

Découvrir et comprendre les traces laissées par nos prédécesseurs, c’est un peu comme traverser le temps pour aller à leur rencontre.

Périodes historiques et types de structures rencontrées

L’Antiquité

Détection d’ouvrages massifs, constructions hydrauliques, infrastructures routières, nécropoles.

Cartographie radar autour de la porte dorée, vestige d'une arcature appartenant à d'anciens thermes romains sur l'ancien port de Fréjus (83)
Cartographie radar autour de la porte dorée, vestige d'une arcature appartenant à d'anciens thermes romains sur l'ancien port de Fréjus (83)

Le Moyen-âge

Détection sur cathédrales, châteaux forts, plaines de combats, ensembles bâtis parcellaires ruraux, travaux de terre, tournois, sépultures, cryptes, caves…

Recherche des vestiges des bassins et des ouvrages hydrauliques datés du XVIe siècle dans les cours et jardins du château de Dampierre en Yvelines (78)
Recherche des vestiges des bassins et des ouvrages hydrauliques datés du XVIe siècle dans les cours et jardins du château de Dampierre en Yvelines (78)

La Renaissance

Détection sur châteaux, édifices culturels, jardins ornementés.

L’Époque moderne

Détection de bâtiments industriels, églises, bâtiments publics, aménagements urbains.

L’Époque contemporaine

Détection de bâtiments industriels, traces de guerres récentes, présence d’éléments pyrotechniques.

Des méthodes sur mesure

Il n’est pas rare de combiner plusieurs méthodes géophysiques afin d’avoir une meilleure compréhension de la zone investiguée. Chaque méthode nous renseigne sur les variations en surface et/ou en profondeur d’un paramètre physique particulier. Plus nous avons de paramètres, plus nous avons de chance d’identifier l’objet recherché. 

Le choix des méthodes utilisées dépend de l’objet de l’étude (matériau, forme, structure vide ou remblayée) et de son contexte environnemental (naturel, urbain, profondeur…). Toutes les méthodes géophysiques peuvent être utilisées selon les cas.

Les plus courantes en prospection archéologique sont des méthodes de prospection géophysique comme :

La prospection Géoradar

Méthode la plus fine en termes de résolution spatiale, le radar est particulièrement indiqué en milieu urbain ainsi que pour traiter des surfaces importantes : entre 3000 et 8000 m2 /jour selon les conditions environnementales et jusqu’à plusieurs hectares par semaines en terrain dégagé. En effet, dans des contextes de forte stratification, la caractérisation et la différenciation fine du tissu urbain requièrent une résolution spatiale importante et une richesse d’échos électromagnétiques que seules nos antennes de 400 à 900 MHz sont en mesure d’apporter.

 

Détection des ouvrages enterrés et anomalies du sous-sol de la Chapelle Saint Cosme à Gigondas (84)
Détection des ouvrages enterrés et anomalies du sous-sol de la Chapelle Saint Cosme à Gigondas (84)

Le radar est très approprié pour :

  • la localisation et la caractérisation d’objet enterrés (vestiges, ouvrages, murs, fondations),
  • la détection de cavités anthropiques (sépultures, cryptes, caves, réseaux anciens, bassins, ouvrages hydrauliques),
  • la modélisation du terrain encaissant (stratigraphie, substratum, failles, contacts géologiques avec la couche étudiée).
Mesures de tomographie électrique au château de Gaillon (27)
Mesures de tomographie électrique au château de Gaillon (27)

La prospection électrique

La prospection électrique peut être réalisée, le long d’un profil, sous forme de tomographie afin d’obtenir les variations de résistivité au droit d’une coupe géoélectrique du sous-sol. Elle peut également être utilisée à des fins cartographiques en réalisant un trainé électrique pour mettre en relief les variations latérales des résistivités d’une tranche de terrain d’épaisseur constante.

La prospection électrique est particulièrement adaptée à :

  • la caractérisation de niveaux géologiques (substratum rocheux, terrains de couverture),
  • la mise en évidence d’objets conducteurs dans un contexte résistant (cavités remblayées d’argile au sein d’un terrain calcaire, fossés, grandes fosses, circulations d’eau),
  • la recherche de cavités ou d’ouvrages et objets enterrés de nature résistante au sein d’un terrain conducteur (puits, galeries, maçonneries, fondations enfouies dans un terrain argileux ou humide).

La cartographie magnétique

La présence de vestiges archéologiques peut par ailleurs être mise en évidence grâce à des contrastes ferromagnétiques (aimantation). Ce procédé, rapide et permettant de couvrir de grandes surfaces, s’opère par la mesure du champ magnétique terrestre.

Il permet de mettre au jour la présence :

  • d’objets métalliques enfouis,
  • de vestiges en creux (fosses, fossés),
  • de structures ayant subi une chauffe (fours de potier, forges etc). 
Prospection magnétique sur l’ancien port romain de Frejus (83)
Prospection magnétique sur l’ancien port romain de Frejus (83)

La cartographie électromagnétique basse fréquence

Particulièrement bien adaptée pour cartographier les hétérogénéités des terrains peu profonds, la cartographie électromagnétique basse fréquence est une bonne technique d’approche pour mettre en évidence les changements de nature du proche sous-sol ou localiser les potentielles traces de travaux anthropiques. Elle permet notamment de révéler :

  • des bancs sableux, poches d’argile, anciens chenaux de rivière ou lits fluviaux,
  • des vestiges, anciennes structures enterrées,
  • des cavités naturelles ou anthropiques peu profondes,
  • des zones humides.

La cartographie microgravimétrique

La cartographie microgravimétrique a pour but d’établir la répartition de densité du sous-sol par la mesure des variations du champ de pesanteur terrestre. Elle permet ainsi la mise en évidence de tout défaut ou excès de masse par rapport au terrain encaissant.

Cette méthode est utile en archéologie pour la recherche :

  • de cavités anthropiques (structures vides ou semi-remblayées enterrées, galeries, anciens réseaux),
  • de cavités naturelles (fontis, zones décomprimées).

Des cartographies précises sous SIG

Les méthodes cartographiques ou tomographiques permettent de présenter les résultats sous formes de cartes 2D horizontales ou de coupes 2D verticales. L’association des deux permet même une représentation en 3D.
Grâce à ses experts et son savoir-faire en géophysique, Géopat apporte une aide précieuse aux archéologues pour identifier le potentiel archéologique d’un site et pointer du doigt la position des vestiges les plus intéressants. Les rendus sous système d’information géographique (SIG) fournissent une mine d’informations à forte valeur ajoutée, avec une précision de positionnement élevée et adaptée aux besoins des opérateurs de fouille.

Cartographie radar sur vue aérienne
Cartographie Géoradar dans les jardins de l’enclos à Saint-Maximin-la-Sainte-Baume (83)
Modélisation 3D d’une cave détectée par investigations Géoradar à l’Hôtel de la Marine de Paris (75)
Modélisation 3D d’une cave détectée par investigations Géoradar à l’Hôtel de la Marine de Paris (75)

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