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Modalités d’accumulations osseuses en milieu karstique
En milieu karstique, différents agents peuvent être à l’origine d’accumulations osseuses dites « naturelles » (par opposition aux accumulations anthropiques). Comme vu précédemment, l’endokarst est un milieu propice à la conservation d’importantes séquences stratigraphiques ainsi qu’à la conservation de restes archéologiques et paléontologiques. Au sein de ces séquences stratigraphiques, les éléments accumulés (sédiments, fossiles) peuvent être d’origine autochtone (éboulis de parois, résidus de dissolution, animaux morts sur place) ou d’origine allochtone (Gilli 2011). Dans ce dernier cas, les éléments peuvent être apportés par infiltration à travers le karst (sédiments essentiellement), avoir une origine fluviatile, éolienne ou encore gravitaire (chute d’éléments exokarstiques). Les modalités d’accumulations osseuses sont multiples et les animaux peuvent également être vecteurs de la mise en place d’assemblages fauniques dans ce contexte (Brugal et Jaubert 1991).
Différents types d’accumulations osseuses naturelles peuvent être distinguées par la composition du gisement fossilifère et la conformation de la cavité (fig.3).
Les repaires de carnivores se distinguent par la présence d’une importante quantité d’ossements accumulés en cavité de géométrie horizontale à subhorizontale. Cette accumulation peut être liée à la mort in situ des animaux (mort en contexte d’hivernation ou prédation au sein de la cavité) ou à l’apport de carcasses. La présence de bioglyphes (coprolithes, empreintes, polis, bauges) ainsi que la fragmentation des restes et la présence de marques de consommations sont autant d’indices de fréquentation par les carnivores (Brugal et Jaubert 1991).
Les avens sont des formations karstiques verticales ou subverticales faisant le lien entre le plateau et l’endokarst. Cette conformation entraine parfois la chute accidentelle d’animaux présents dans l’environnement local, générant ainsi la formation de gisements fossilifères appelés avens-pièges. Ce type de gisement est constitué à la fois de restes osseux mais également de sédiments provenant de l’exokarst local, apportés par colluvionnement ou par les vents. Les avens sont parfois associés à un réseau souterrain, complexifiant ainsi leurs modalités de fonctionnement et d’accès (Coumont 2006).
Cependant, l’aven-piège peut également être défini taphonomiquement. Ainsi, dans le cas d’un aven-piège typique, avec présence d’un dépôt primaire et sans accès secondaire pour les Hommes ou les carnivores, les caractéristiques taphonomiques principales développées par Coumont (Coumont 2006) sont les suivantes : le spectre faunique est dominé par des ongulés grégaires ; les structures sociales des populations animales correspondent à des groupes familiaux et non à des individus isolés ; les squelettes sont souvent en connexion anatomique et en bon état ; les os sont peu fragmentés ; les représentations anatomiques sont équilibrées ; il n’y a pas de traces de transport sur de longues distances ; il y a peu ou pas de traces de carnivores, pas de traces de découpe et peu ou pas d’artefacts associés.
L’aven-piège peut être alimenté ponctuellement par des chutes d’animaux (temps long, profil de mortalité en cloche) ou être le siège d’un, ou plusieurs, événements catastrophiques (incendie ou éruption volcanique par exemple) entrainant l’accumulation d’une grande quantité d’ossements sur un temps relativement court (profil de mortalité catastrophique) (Coumont 2006). Dans ce contexte, l’étude d’autres éléments de la stratigraphie est une aide précieuse pour déterminer les différentes périodes d’accumulation.
D’autres agents peuvent être à l’origine d’une accumulation osseuse secondaire en aven. La difficulté d’interprétation du gisement est liée à notre capacité à les distinguer d’une origine accidentelle. Ils peuvent être d’origine anthropique avec l’utilisation de l’aven comme dépotoir (exemple : couche 4 de Coudoulous I) (Coumont 2006). Ils peuvent aussi être d’origine naturelle avec par exemple des épisodes de fortes précipitations amenant l’aven à fonctionner comme une perte karstique. Dans ce contexte, les animaux morts sur le plateau peuvent être entrainés dans l’aven. En fonction de leur état de décomposition en surface, ceux-ci donneront des assemblages complets ou partiels. Un dépôt en contexte fluviatile souterrain est également possible comme ce fut par exemple le cas pour la faune pléistocène de l’affluent Robert de Joly à Padirac (Guérin et al. 1994). Dans ce cas, la connaissance de la spéléogenèse de la cavité est une nécessité pour la compréhension de l’assemblage.
L’intérêt de l’étude d’un aven-piège réside dans le fait que son accumulation, accidentelle, ne soit pas biaisée par la prédation humaine ou animale. Elle est donc, en théorie, plus représentative du spectre faunique de l’environnement local et de son évolution au cours des saisons et du temps que ne l’est un site archéologique soumis à la sélection anthropique.
Dans le cadre de cette étude, nous cherchons, à travers la caractérisation taphonomique de notre gisement, à caractériser le type d’accumulation présent dans l’aven du Devès de Reynaud.
L’aven du Devès de Reynaud
Contexte géologique et géomorphologique de l’aven
L’aven du Devès de Reynaud est une cavité fossile de faible développement (58 mètres de profondeur pour quelques dizaines de mètres de développement horizontal), creusée dans les calcaires du Barrémo-aptien de faciès urgonien du plateau de Saint-Remèze (fig.4). Son ouverture atteint les dimensions de 7 m sur 5 m. Cet orifice donne accès à un puits de 36 m de hauteur s’ouvrant sur une salle de grandes dimensions, la « salle principale », dont le sol est constitué de gélifracts. Un second puits de 13 m donne accès à une salle complètement obstruée au point bas de la cavité, à -58 m. Depuis la salle principale, une galerie remontante donne accès à une salle dont le plafond est percé d’une cheminée aveugle2 (fig.4, b)).
C’est l’extraction du remplissage sédimentaire de cette salle, au cours du 19ème siècle, qui a permis la mise au jour de la stratigraphie dans laquelle apparaissent deux niveaux de téphras. (Nous appellerons cette salle « salle des téphras » dans le cadre de ce mémoire). Ces niveaux de téphras correspondent à des retombées d’éléments solides expulsés lors de phases d’éruptions volcaniques et se présentent ici sous forme d’un dépôt sédimentaire noir et très fin. Ces dépôts volcaniques ont pu être étudiés par Debard et Pastre (2008) et Puaud et al. (2020). Seule la salle des téphras a conservé un remplissage sédimentaire quaternaire.
Projet et mission TéphrArd 2019
L’objectif du projet TéphrArd, porté par Simon Puaud (UMR 7194, HNHP), était la caractérisation et la datation des deux niveaux de téphras présents dans le remplissage sédimentaire de l’aven du Devès de Reynaud. C’est au cours de la mission menée dans le cadre de ce projet, en janvier 2019, qu’une partie des collections paléontologiques étudiées ici a été prélevée (§3.1.3).
Durant cette mission, deux coupes stratigraphiques ont été nettoyées puis relevées dans la salle des téphras et des échantillons de sédiments, d’os, de dents et de calcite ont été prélevés pour être datés. Les résultats obtenus à partir de l’analyse des échantillons prélevés ont déjà été partiellement présentés par S. Puaud lors du colloque Quaternaire 12 tenu en février 2020 (Puaud et al. 2020) et sont en cours de publication. Chaque coupe stratigraphique a été relevée de part et d’autre d’un niveau de téphra. Une coupe correspond au secteur supérieur de la salle (appelé « zone SUP » dans le cadre de ce mémoire) tandis que la seconde coupe correspond à la partie basse de la salle (« zone INF ») (fig.4 et 5).
Résultats des datations (U-Th et 14C). Modifié d’après Puaud et al. (2020). Les os sont indiqués en jaune.
Les datations par les séries de l’uranium indiquent un âge corrigé compris entre 348 ka et 355 ka (PU-Th1) (MIS 9) à la base de la coupe inférieure et un âge corrigé compris entre 11 ka et 13 ka (PU-Th3) au niveau du plancher stalagmitique scellant la stratigraphie supérieur (Garbé 2020, Puaud et al. 2020). Ainsi le dépôt sédimentaire aurait eu lieu entre la seconde partie du Pléistocène moyen et l’extrême fin du Pléistocène supérieur. Les datations par carbone 14 sur des échantillons osseux indiquent que le téphra supérieur se serait déposé aux alentours de 45 ka (MIS 3). Les observations de terrain indiquent des dépôts stratifiés à plat avec des figures de courants et une quasi-absence de dépôts grossiers de type cailloutis. La fraction granulaire est bien représentée dans les dépôts de la coupe supérieure. Il existe de rares pierres atteignant la taille du poing disséminées dans la stratigraphie. Les résultats de l’étude sédimentologique, quant à eux, montrent une alternance de dépôts limono-argileux entrecoupés de spéléothèmes et de téphras. L’analyse granulométrique des dépôts atteste d’une texture fine et extrêmement bien triée faisant état d’un transport des sédiments sur une certaine distance. L’organisation de ces dépôts témoigne de leur mise en place contrôlée par un hydrodynamisme de faible énergie et donc par un courant d’eau peu compétent (Puaud et al. 2020). Aucun indice ne témoigne de la mise en place d’un cône d’éboulis, souvent retrouvé en contexte d’aven. L’ensemble de ces données sera pris en compte lors de la discussion sur la mise en place de l’accumulation et sur l’attribution du caractère d’aven-piège à notre assemblage.
Approche historique de l’aven du Devès de Reynaud
Synthèse de la recherche documentaire
Un travail de recherche documentaire était ici nécessaire pour interpréter les données tirées des collections anciennes et pour préciser leur provenance. Nous souhaitons par ce travail, actualiser et synthétiser l’ensemble des données historiques dédiées à l’aven du Devès de Reynaud. Dans cette optique, une liste de la bibliographie et des archives existantes sur cette cavité est fournie en annexe de ce mémoire (annexe 1).
L’inventaire des gisements à rhinocérotidés de Claude Guérin (1980) nous a permis de retrouver deux collections : la collection de l’Université Claude Bernard Lyon 1 (FSL) et celle du Musée de Lyon (ML) (§3.1.1 et 3.1.2).
Pour la collection du Musée de Lyon, l’origine des pièces du 19ème siècle était imprécise et n’indiquait pas de provenance claire du matériel hormis les indications de la commune de Saint-Remèze. Or cette commune recense en 2020 un nombre total de 374 cavités3. C’est pourquoi certaines vérifications ont été menées pour justifier l’utilisation de cette collection dans notre étude.
Pour finir, nous avons mené des recherches sur l’extraction des ossements fossiles qui a eu lieu dans la cavité à la même époque car il est probable que l’activité des exploitants de ressources fossilifères ait été liée à celle des donateurs des collections du Musée de Lyon.
Pour mener cette investigation, de nombreuses institutions, associations et particuliers furent contactés en Auvergne-Rhône-Alpes. Leur contribution fut fondamentale et nous avons pu avoir accès à des sources publiques telles que des archives départementales et institutionnelles et à des sources privées sous forme d’écrits et de témoignages oraux. Les résultats de ces recherches sont présentés dans les paragraphes suivants et sont également utilisés pour présenter les différentes collections étudiées.
Histoire récente de la cavité
C’est Martel (1894) qui mentionne pour la première fois la descente du puits de l’aven du Devès de Reynaud. D’après ses écrits, Ollier de Marichard, préhistorien ardéchois connu pour ses découvertes archéologiques et ses explorations des cavités de l’Ardèche (Tscherter et Paillole 2006), y serait descendu dans les années 1880 (Martel 1894). À cette époque l’aven est appelé « abîme du Devès de Reynaud » par Martel.
Le terme de « devès » est un terme occitan provenant du latin defensum. Il correspond à un bois, une pâture ou une jachère à accès réglementé. Au cours des siècles la connotation prohibitive aurait disparu ne laissant paraitre que le sens agricole de « pâturage » (Astor 2002, p. 288). Le nom de famille « Reynaud » est, quant à lui, très courant à Saint-Remèze et en Ardèche. Ainsi, il est probable que le nom de la cavité soit lié au type d’utilisation du terrain et au nom du propriétaire de l’époque.
Au cours des années suivant cette première exploration, la cavité fut parfois appelée « aven du Devez » ou « puits de St-Remèze » (Balazuc et al. 1986). Les cahiers d’entrées du Musée de Lyon du 19ème siècle mentionnent, quant à eux, « l’aven de St-Remèze ».
Chiron (instituteur, préhistorien ardéchois et découvreur des gravures de la grotte Chabot en 1876), Madier (entrepreneur de Saint-Remèze), Parceint (ou encore « Parcin » ou « Parcint » selon les écrits) et Gaillard (directeur du Musée de Lyon de 1909 à 1939) sont, avec Ollier de Marichard, les personnages le plus souvent cités en lien avec la collecte d’ossements au sein de la cavité au 19ème siècle (Balazuc 1956, 1986).
C’est également au cours de cette seconde moitié du 19ème siècle qu’il est fait mention d’une exploitation de la cavité pour ses ressources en phosphates (§2.3.4).
En 1901, Chantre fait la première analyse du contexte géologique, sédimentologique, historique et paléontologique de l’aven (Chantre 1901). Au niveau sédimentologique, il fait mention de limons de ruissellements et suggère que les animaux soient tombés accidentellement ou que les cadavres aient été apportés par des cours d’eaux locaux et non torrentiels. Il note que certains squelettes sont en connexion anatomique et que peu de traces de charriages sont visibles.
Au cours du 20ème siècle et à la suite du développement de la spéléologie, la cavité fut explorée à de multiples reprises. À partir des années 1970, la présence de dépôts noirs dans la stratigraphie dégagée par les phosphatiers attira l’attention des scientifiques. Ce fut le début de l’étude des téphras de l’aven du Devès de Reynaud (Debard 1997).
Les « fouilles » réalisées
Au moins deux « fouilles » auraient été conduites dans l’aven du Devès de Reynaud depuis le 19ème siècle. Le terme « fouille » souvent retrouvé dans les archives est ici utilisé avec prudence car actuellement aucune documentation de première main n’existe sur le travail réalisé.
Des restes de faunes quaternaires attribués à « Hyaena spelaea, Canis lupus, Rhinoceros tichorhinus, Elephas primigenius, Equus caballus, Cervus tarandus, Cervus megaceros et Bos priscus » ont été extraits de la cavité à la fin du 19ème siècle (Chantre 1901) (fig.6). Cette faune sera, a posteriori, rattachée par Guérin (1980) à la standardzone MNQ26.
Parmi ces découvertes, dont nous ne connaissons pas avec certitude le ou les auteurs, nous retrouvons la mention d’un proboscidien dans plusieurs publications (Martel 1894, Chantre 1901, Vallon 1912, de Joly 1937). Des restes, identiques à ceux décrits alors (un fémur et un tibia de mammouth), ont été déposés au Musée de Lyon en 1895 par Madier et Chiron. En recoupant les différentes informations il ressort que le mammouth était probablement entier et en connexion anatomique lors de sa découverte et que la majorité des pièces ont été vendues à des collectionneurs locaux (Vallon 1912).
Ce dépôt est le premier lien qui relie notre collection du Musée de Lyon au Devès de Reynaud. Plusieurs autres indices confirment ce lien parmi lesquels des écrits et des cartes dessinées par Chiron et Ollier de Marichard attestant de l’emplacement de « l’aven de St-Remèze » ou de « l’aven du Mammouth ». De plus, il n’existe pas, sur Saint-Remèze, d’autres cavités avec un tel remplissage paléontologique à cette époque (Balazuc 1956, 1986).
C’est pourquoi, au regard de l’ensemble de ces éléments, nous considérons que nous pouvons raisonnablement rattacher la collection ML à l’aven du Devès de Reynaud (§3.1.2).
Une deuxième « fouille », infructueuse, aurait été conduite en 1937 par de Joly dans une autre partie de la cavité (de Joly 1937). Le travail de Billaud en 1974 (§3.1.1) fut le dernier pour lequel des ossements ont été prélevés.
Indices d’exploitation des sédiments fossilifères
L’exploitation des phosphates de chaux s’est développée rapidement en France durant la seconde moitié du 19ème siècle (Gèze 1994). Les poches de sédiments phosphatés étaient recherchées afin d’être utilisés comme engrais pour l’agriculture. Malgré le fait que leur teneur en phosphate ne soit pas toujours attestée, de nombreux gisements fossilifères furent exploités à travers le pays. En Ardèche, cette activité s’est développée aux alentours de Vallon (fig.7) et notamment dans les grottes de Louoï et de Cayre-Creyt qui témoignent encore de cette exploitation (Tscherter et Paillole 2006).
Concernant l’aven du Devès de Reynaud, les seuls écrits que nous ayons à disposition nous parviennent de Chantre (1901). Selon cet auteur, cette activité économique nécessita beaucoup de moyens humains et matériels et environ une tonne de fossiles aurait été sortie de la cavité. Ces ossements auraient ensuite été pulvérisés à la meule pour être utilisés comme engrais. C’est dans ce contexte que certaines pièces remarquables, ou bien conservées, purent être sauvées et parfois cédées au Musée de Lyon.
Malgré l’absence d’archives sur ce sujet, la cavité présente de nombreux indices témoignant d’un travail d’extraction de sédiments fossilifères dans la salle des téphras (fig.8 ; tabl.1).
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Table des matières
Introduction
1. Cadre de l’étude
1.1. Contexte local
1.2. Modalités d’accumulations osseuses en milieu karstique
2. L’aven du Devès de Reynaud
2.1. Contexte géologique et géomorphologique de l’aven
2.2. Projet et mission TéphrArd 2019
2.3. Approche historique de l’aven du Devès de Reynaud
2.3.1. Synthèse de la recherche documentaire
2.3.2. Histoire récente de la cavité
2.3.3. Les « fouilles » réalisées
2.3.4. Indices d’exploitation des sédiments fossilifères
3. Matériel et méthodes
3.1. Collections de l’aven du Devès de Reynaud
3.1.1 Collection Billaud/FSL
3.1.2. Collection du Musée de Lyon
3.1.3. Collection TéphrArd
3.2. Ensembles étudiés
3.2.1. Définition des ensembles
3.2.2. Présentation générale de l’assemblage
3.3. Méthodes
3.3.1. Quantification et identification du matériel
3.3.2. Estimation de l’âge
3.3.3. Taphonomie
3.3.3.1. Fragmentation
3.3.3.2. Relevé des états de surface
3.3.4. Conservation différentielle
4. Résultats
4.1. Diversité faunique
4.2. Présentation du matériel et des principaux taxons
4.3. Taphonomie
4.3.1. État et origine de la fragmentation
4.3.2. Modification des surfaces osseuses
4.3.3. Conservation différentielle des bovinés de l’ensemble SUP
5. Discussion
6. Conclusion et perspectives
Bibliographie
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