Six millénaires d’exploitation du plomb et de l’argent retracés grâce aux tourbières européennes

Des archives naturelles pour retracer l’histoire de la métallurgie en Europe et en Méditerranée

La quête des métaux a joué un rôle majeur dans l’histoire des sociétés, en stimulant les échanges longue distance, les mobilités et l’expansion territoriale.

Parmi les minerais métallifères les plus convoités, la galène, un sulfure de plomb souvent argentifère, a notamment servi à produire des monnaies, des objets, des équipements et des infrastructures urbaines. Son extraction et sa transformation ont également libéré dans l’atmosphère des particules de plomb, parfois transportées sur de longues distances avant de se déposer dans les tourbières, les lacs ou les glaces polaires. Ces archives naturelles conservent ainsi la mémoire des activités minières et métallurgiques passées.

Jusqu’à présent, ces archives ont surtout permis de reconstituer l’évolution des retombées atmosphériques de plomb au cours du temps. Il restait toutefois difficile d’identifier les principales régions minières à l’origine de cette pollution. Les signatures isotopiques du plomb constituent de véritables empreintes géochimiques, mais plusieurs gisements peuvent présenter des compositions proches et les particules déposées dans une tourbière peuvent provenir simultanément de plusieurs sources.

L’EMII, un nouvel indicateur pour suivre l’intensité et la géographie des activités minières à grande échelle

Pour surmonter ces difficultés, l’équipe scientifique a rassemblé les données isotopiques du plomb disponibles dans les archives environnementales d’Europe et du bassin méditerranéen. Sur près d’une centaine de sites recensés, environ un quart seulement fournit des mesures incluant le ²⁰⁴Pb, un isotope rare du plomb indispensable au fonctionnement de l’algorithme archéométrique utilisé pour retracer l’origine des minerais. L’analyse par EMII (Environmental Match Intensity Index ou indice d’intensité des correspondances environnementales) développée par l’équipe scientifique, se concentre sur 19 séquences de tourbe, représentant 476 échantillons répartis entre le Néolithique et la période contemporaine. Elle intègre également de nouvelles données issues d’une carotte de deux mètres  prélevée dans la tourbière de la Digonnière, dans le massif du Pilat, qui couvre les six derniers millénaires.

Les compositions isotopiques enregistrées dans les tourbières ont été comparées à environ 7 000 analyses de minerais de plomb et d’argent réunies dans la base isotopique du plomb de Lyon, qui couvre l’Europe et le bassin méditerranéen. Pour chaque grande période historique, l’indicateur EMII mesure le nombre moyen de correspondances isotopiques entre les échantillons de tourbe et les minerais plombo-argentifères de la base. Sur le plan chronologique, l’EMII fournit une mesure relative de l’évolution du signal atmosphérique lié aux activités minières ; sur le plan spatial, sa cartographie fait apparaître les grandes régions métallifères susceptibles d’y avoir contribué.

Une réorganisation des réseaux métallurgiques dès l’âge du Fer

Les résultats révèlent une profonde transformation de l’organisation de la production et de la circulation des métaux. Au Néolithique final et au Chalcolithique, les premières correspondances détectées dans les tourbières se concentrent autour de la région minière du Laurion, en Grèce, qui apparaît comme l’un des premiers foyers de la métallurgie du plomb et de l’argent. Pendant l’âge du Bronze, le système s’étend à la Méditerranée orientale, de la mer Égée et des Cyclades jusqu’à la région de Troie et aux côtes de l’actuelle Turquie. Cette géographie suggère que les connaissances et les techniques de cette métallurgie se sont diffusées à l’échelle de la Méditerranée orientale, principalement par les réseaux d’échanges maritimes.

La transition entre l’âge du Bronze et l’âge du Fer marque un changement majeur. Le centre de gravité se déplace vers l’ouest et l’exploitation des minerais devient plus polycentrique. Plusieurs régions d’Europe occidentale et centrale contribuent désormais au signal atmosphérique : le Massif central, les massifs rhénans et germaniques ainsi que plusieurs zones minières britanniques, des collines de Mendip, dans le sud-ouest de l’Angleterre, jusqu’aux Pennines, plus au nord. Ces régions sont reliées par des réseaux multimodaux associant voies fluviales, routes terrestres et liaisons maritimes. Les grands corridors du Rhône, de la Saône, de la Moselle et du Rhin jouent notamment un rôle important dans la circulation des métaux.

Ce résultat bouscule le modèle traditionnel qui place la péninsule Ibérique au centre de l’approvisionnement en plomb et en argent à partir de l’âge du Fer, puis sous l’Empire romain. Sans remettre en cause l’importance des mines ibériques, abondamment documentée par l’archéologie, l’EMII met en évidence le rôle longtemps sous-estimé de plusieurs régions minières continentales et britanniques.

L’EMII atteint son niveau le plus élevé pendant le Haut-Empire romain, période de forte production de plomb et d’argent. L’Empire n’invente toutefois pas ce système d’approvisionnement : il reprend l’organisation polycentrique et multimodale déjà en place à l’âge du Fer, l’intègre à l’échelle impériale, puis intensifie fortement la production. Le signal diminue ensuite durant l’Antiquité tardive et le haut Moyen Âge, avant d’augmenter à nouveau à partir du Moyen Âge central. Aux périodes moderne et industrielle, les régions minières britanniques et germaniques occupent une place croissante.

À la période contemporaine, la baisse de l’EMII ne signifie pas que la pollution au plomb diminue. Elle traduit plutôt une modification de ses origines. Depuis environ 250 ans, les retombées atmosphériques résultent d’un mélange de sources industrielles de plus en plus diverses et mondialisées : combustion du charbon, métallurgie industrielle, essence plombée et circulation de matières premières entre continents. Le plomb atmosphérique présente donc une signature isotopique de moins en moins compatible avec les minerais répertoriés dans la base de référence européenne et méditerranéenne.

Cette recherche montre que les tourbières peuvent éclairer non seulement l’histoire de la pollution, mais aussi celle des économies anciennes, des réseaux d’échange et de l’exploitation des ressources. Elle met en évidence le passage d’un système métallurgique oriental principalement maritime à une organisation occidentale, polycentrique et multimodale. Elle ouvre également la voie à l’application de cette méthode dans d’autres régions du monde et, à terme, à des reconstructions plus quantitatives de l’histoire de la production métallique.

Archéorient