L`hétérogénéité des teneurs en plomb dans les monnaies de bronze

AURÉLIE DERAISME, JEAN-NÖEL BARRANDON et FABIEN PILON
L’hétérogénéité des teneurs en plomb dans les monnaies
de bronze antiques
Résumé
L’étude de nombreux monnayages en bronze au
plomb a montré que les teneurs en plomb pouvaient
varier dans des proportions non négligeables pour
des monnaies appartenant à un même ensemble
(même type, même série).
Ces variations peuvent avoir plusieurs origines :
•
•
Evolution volontaire ou non de l’alliage
Ségrégation du plomb lors de la coulée
l’influence sur la composition des flans, ainsi de
savoir s’il est possible de différencier les émissions
en se basant sur les teneurs en plomb. En effet, la
question est de déterminer si les teneurs obtenues
sont dues à une évolution volontaire ou non de l’alliage, s’il y a ségrégation selon une loi gravitationnelle lors de la coulée ou bien si la variation dans les
compositions est aléatoire et donc ne serait pas un
témoin valable pour caractériser des émissions.
1. Les différentes découvertes de moule de coulée
en calcaire
Le moule de coulée de flans monétaires en pierre
découvert sur le site gallo-romain de Châteaubleau
(France), nous a conduit à étudier le problème de la
ségrégation du plomb lors de la coulée des flans.
A partir d’un fac similé, nous avons réalisé des coulées de chapelets à partir d’un alliage contenant 35 %
de plomb. Sont présentés, ici, les premiers résultats
de cette reconstitution de fabrication de flans monétaires antiques.
Le bronze au plomb est un alliage couramment utilisé dans l’Antiquité. Des analyses, par activation aux
neutrons rapides de cyclotron (ANRC), de monnaies
de bronze provenant de Marseille (Barrandon et
Picard, à paraître; Brenot et Barrandon, 1988) et du
site gallo-romain de Châteaubleau (Seine-et-Marne),
ont montré des teneurs en plomb atteignant 40 %.
Dans le cas du monnayage de Marseille, pour des
monnaies de même type et de même différent, les
variations vont de 21% à 42%. La découverte d’un
moule de coulée en pierre calcaire dans l’une des trois
officines mises au jour à Châteaubleau, nous a permis de mettre en œuvre un processus de recréation de
flans monétaires de doubles sesterces. Ces expériences ont pour but premier de voir s’il y a une ségrégation du plomb lors de la coulée et si oui d’en étudier
Dans le bulletin de la société française de numismatique de décembre 1972, K. Nicolaou (Nicolaou,
1972, 310) nous fait part de la découverte d’un
moule en calcaire de l’époque ptolémaïque à Paphos.
Seuls des fragments ont été découverts, mais il semblerait que ces moules étaient de petites dimensions:
14 x 11 x 3,5 cm, et se composaient de deux parties.
Il est constitué de chapelets, lesquels sont composés
de cavités reliées entre elles par des canaux. Les alvéoles ont un diamètre variant de 1,5 cm à 3,5 cm et
leur profondeur peut aller jusqu’à 2,5 mm.
Une autre découverte de moules de ce type a été faite
à Khirbet Rafi, en Israël. Ces moules ont été utilisés
an Ier s. av. J.-C. et Ier s. ap. J.-C. Contrairement à celui
découvert à Paphos, ceux –ci se composent de trois
parties, ce qui avait comme avantage de doubler la production (Kloner, 1993, 59).
Le site gallo-romain de Châteaubleau fait l’objet de
fouilles depuis de nombreuses années. Les campagnes successives ont mises au jour quatre officines
monétaires. Dans l’une d’elle, ont été découverts
deux moules de coulée de flans monétaires servant à
la frappe de double sesterces. Cette officine semble
avoir fonctionné dans la période 260 ca- décennie
219
AURÉLIE DERAISME, JEAN-NÖEL BARRANDON et FABIEN PILON
280 (Pilon, 1993, 59). Des flans frappés à l’effigie
de l’empereur gaulois Postume ont été trouvés à
proximité. Le moule est en calcaire poreux, il mesure 33 x 28 cm et une goulotte permet d’alimenter
des chapelets de cinq ou six flans (Pilon, à paraître)
(fig.1). Ces flans ont un diamètre de 3 cm et une
épaisseur de 6 mm. Le moule était recouvert d’une
plaque calcaire sur laquelle le négatif de flans est
encore visible.
Nous pouvons constater que toutes les découvertes
ont mises au jour le même type de moules.
2. Technique de recréation des flans monétaires
de doubles sesterces
Suite aux conseils d’Annie Blanc du LRMH, nous
avons choisi une pierre provenant de la carrière de St
Maximin dans l’Oise, pour recréer un moules aux propriétés similaires au moule archéologique (fig.2).
Le moule recréé est composé de six chapelets liés
entre eux par un canal de coulée. Chaque chapelet se
compose de six alvéoles liées par des canaux.
La présence d’une gouttelette de bronze sur le moule,
nous a permis de déterminer l’angle d’inclinaison du
moule lors de la coulée: 60°.
Le moule est placé dans une étuve à 200°C afin d’éviter les chocs thermiques lors de la coulée du métal.
Nous utilisons un four électrique permettant d’atteindre une température de 1200°C. Des morceaux
de cuivre recouverts de charbon de bois afin de limiter au maximum l’oxydation de surface, sont placés
dans un creuset. Lorsque le cuivre commence à
ramollir, le plomb est ajouté, de cette manière le
point de fusion de l’alliage est abaissé et la fonte se
fait plus rapidement. L’étain est ajouté au dernier
moment, afin d’éviter qu’il ne se volatilise. Durant
toute l’expérience, l’alliage est remué à l’aide d’une
branche d’arbre.
Le moule est sorti du four et l’alliage est immédiatement coulé. Afin de remplir le moule il faut environ 3
kg de métal lorsque la teneur en plomb est maximale.
Ainsi le poids total à manipulé est de 6 kg, ce qui pose
problème pour la manipulation. L’alliage est coulé en
plusieurs passages dans le moule.
3. Analyses par activation par des neutrons
rapides de cyclotron (ANRC)
Les flans sont ensuite analysés grâce à l’ANRC. L’analyse
par activation est une méthode globale et non destructive. Depuis les années 1980, au Centre Ernest Babelon
(Beauchesne, 1986), l’étude des monnaies en alliage cuivreux se fait au moyen de neutrons rapides de cyclotron.
Les neutrons sont créés par l’accélérateur de particules
du Centre d’Etudes et de Recherches par Irradiation
(C.E.R.I.) du CNRS d’Orléans. Un faisceau de deutons
interagit avec une cible de béryllium ce qui créé des neutrons rapides. Ces neutrons rapides réagissent avec les
éléments constituant l’échantillon et forment ainsi des
radio-isotopes. Ceux-ci émettent des rayonnements
gamma détectés grâce à un spectromètre gamma. De là
un programme de calcul nous permet de déterminer la
composition des échantillons analysés (Deraisme et
Barrandon, 2003).
4. Résultats et discussions
Dans un premier temps, un alliage de 34 % de plomb, 2
% d’étain et 64 % de cuivre (tab.1) a été coulé selon le
procédé indiqué ci dessus. Chaque flan a été coupé en
deux et chaque moitié de flan a été analysée par ANRC.
En moyennant sur les teneurs en plomb obtenues dans
chaque flans, la valeur moyenne en plomb dans le moule
est de 32,7 ± 2 %, ainsi il n’y a pas eu de perte lors de
la coulée de l’alliage. Les teneurs en plomb s’étalent
entre 29 % et 36 %. D’autre part, dans un même chapelet, les teneurs sont variables. Par exemple, dans le chapelet n° 3 (tab .1), les teneurs varient entre 29,8 % et
34 % sans que cette évolution obéisse à une loi gravitationnelle. Les teneurs oscillent autour de la valeur mise
dans l’alliage initial (fig.1). En ce qui concerne l’étain, la
valeur moyenne de l’étain est de 2,1 ± 0,1 % (tab.1),
ainsi ces teneurs fluctuent peu (fig.2).
Dans un second temps, nous avons voulu savoir si cette
répartition aléatoire n’était pas due au mode de coulée.
Ainsi, nous avons coulé un alliage ayant des proportions
similaires: 35,03 % de plomb, 1,99 % d’étain et 62,98
% de cuivre en remplissant les chapelets dans l’ordre.
Cette expérience présente quelques risques, en effet, le
manipulateur est obligé d’être très prés du creuset et
lors de la coulée il y a de nombreuses projections de
métal en fusion. Cette technique semble peu vraisemblable pour l’époque et rendrait inutile la présence d’un
canal de coulée.
220
L’HÉTÉROGÉNÉITÉ DES TENEURS EN PLOMB DANS LES MONNAIES DE BRONZE ANTIQUES
L’étude de chaque flan, montre que le plomb a une
valeur moyenne de 34,5 ± 3,5 % sur la totalité du
moule (tab.2). La composition en plomb des flans
s’échelonne entre 29 % et 46 %. Dans un même chapelet nous faisons la même constatation que précédemment (fig.3). En revanche, dans le cas de l’étain,
nous constatons une décroissance constante de la
quantité d’étain dans les chapelets, cela s’explique
par un mauvais mélange de l’étain dans le bain de
fusion. En effet, les analyses par ANRC ont montré
que le résidu d’alliage se trouvant dans le creuset à la
fin de la coulée est composé de 1,7 % d’étain, 34 %
de plomb et 63 % de cuivre. D’autre part les 10 premiers flans coulés ont une teneur moyenne de 3,8 %
d’étain et ils représentent un quart de la masse du
métal analysé, sachant que le reste de métal représente également un quart de la masse de métal analysé, on peut dire qu’ils se compensent.
Lors de la coulée la présence de zinc est détectée. Cet
élément serait introduit par le charbon de bois utilisé.
En effet, des analyses sur des cendres ayant servies à
la fabrication de verre ont mis que ces cendres contenaient du zinc.
Les expériences ont montré qu’il n’y a pas de loi mettant en relation la position des flans et la concentration en plomb. Nous pouvons donc conclure que les
fluctuations des teneurs en plomb observées dans des
monnaies de même type et de même différent sont
dues aux aléas de la coulée.
D’autre part, les variations observées lors de notre
étude sont du même ordre de grandeur que celles
constatées sur certaines monnaies provenant de
Marseille (Barrandon, à paraître) et de Thasos
(Beauchesne, 1986). Les teneurs en plomb dans les
monnaies de Thasos sont de l’ordre de 5,5 %, avec des
monnaies contenant entre 1,5 % et 7,8 %. Ainsi ces
différences peuvent être dues à la fabrication de l’alliage ou aux hasards de la coulée.
Et enfin, il est à noter que quelque soit la technique
de coulée observée : chapelets par chapelets ou des
allers retours sur l’ensemble du moule, les variations
dans les teneurs en plomb sont similaires. Ainsi la
technique n’a pas d’influence sur la répartition des
nodules de plomb dans les flans. Cependant, la difficulté de couler chapelet par chapelet nous permet d’éliminer cette méthode.
5. Bibliographie
Brenot C. et Barrandon, J.-N., Les émissions de bronze à Marseille: apports des analyses I: les bronzes
lourds, Revue Numismatique, tome XXX, 1988, pp. 91113.
Barrandon J.-N. et Picard O., Les bronzes de Marseille, à
paraître.
Beauchesne F., Analyse non destructive du cuivre et de ses
alliages par activation à l’aide de neutrons rapides de cyclotronApplications à la numismatique, Thèse de doctorat,
Orléans, 1986, 244p.
Deraisme A. et Barrandon J.-N., Analyse par activation
neutronique avec des neutrons rapides de cyclotron,
de monnaies en bronze à forte teneur en plomb: résolution du problème lié à l’auto absorption, Revue d’archéométrie, 27, 2003, pp. 165-170.
Kloner A., Flan mould from Kh. Rafi, Atiqot, 11,
1976, pp. 112-113, pl. XXXII.
Nicolaou K., Découvertes d’un Hôtel des monnaies de
l’époque ptolémaïque à Paphos (Chypre), BSFN, 27,
10, 1972, pp.310-315.
Pilon F., Un dépôt monétaire du IIIe siècle au sanctuaire de sources de Châteaubleau (Seine et Marne):
nouvelles analyses physico-chimiques de bronzes de
Postume, Trésors monétaires, XIII, 1993, pp. 59-72, pl.
XVIII-XIX.
Pilon F., Un fait unique en Gaule romaine: la découverte de moules à flans monétaires en pierre calcaire,
La revue numismatique suisse, à paraître.
221
AURÉLIE DERAISME, JEAN-NÖEL BARRANDON et FABIEN PILON
1a
1b
2a
2b
2c
2d
2e
3a
3b
3c
3d
3e
3f
4a
4b
4c
4d
4e
4f
5a
5b
6a
6b
6c
6d
6e
Moyenne
Ecart type
Sn
2,22%
2,09%
2,25%
2,02%
2,10%
2,24%
2,17%
1,95%
2,06%
1,99%
2,00%
2,06%
2,29%
1,80%
1,95%
2,04%
2,47%
2,11%
2,21%
1,93%
1,98%
2,04%
2,15%
1,99%
2,08%
2,04%
2,10%
0,10%
Zn
0,27%
0,26%
0,24%
0,68%
0,69%
0,71%
0,67%
0,68%
0,80%
0,81%
0,82%
0,71%
0,66%
0,80%
0,68%
0,89%
0,68%
0,29%
0,60%
0,20%
Sb
0,30%
0,30%
0,35%
0,33%
0,34%
0,33%
0,31%
0,29%
0,26%
0,04%
0,04%
0,04%
0,32%
0,04%
0,04%
0,04%
0,04%
0,33%
0,32%
0,34%
0,34%
0,33%
0,38%
0,37%
0,29%
0,32%
0,20%
0,10%
Pb
36,43%
35,02%
33,63%
32,27%
33,03%
33,59%
35,02%
33,17%
33,62%
29,80%
29,87%
29,84%
34,03%
30,89%
29,79%
30,82%
35,55%
33,93%
35,40%
29,85%
31,97%
31,78%
30,82%
32,61%
33,15%
34,99%
32,70%
2%
Cu
60,78%
62,32%
63,53%
64,69%
64,53%
63,14%
61,78%
63,93%
63,39%
67,37%
67,27%
67,24%
62,65%
66,61%
67,42%
66,43%
65,72%
62,95%
62,07%
67,87%
65,67%
65,85%
66,65%
65,02%
64,48%
62,36%
64,70%
2,10%
Tableau 1: Récapitulatif des résultats obtenus par ANRC sur les flans fabriqués
avec un alliage a 34 % de plomb, 2 % d’étain et 64 % de cuivre.
222
L’HÉTÉROGÉNÉITÉ DES TENEURS EN PLOMB DANS LES MONNAIES DE BRONZE ANTIQUES
Variations des teneurs en plomb
37%
35%
33%
31%
29%
27%
25%
1a 1b 2a 2b 2c 2d 2e 3a 3b 3c 3d 3e 3f 4a 4b 4c 4d 4e 4f 5a 5b 6a 6b 6c 6d 6e
Echantillons
Figure 1: Graphique mettant en évidence la variation du plomb dans les six chapelets.
Variations des teneurs en étain
2,7%
2,5%
2,3%
2,1%
1,9%
1,7%
1,5%
1a 1b 2a 2b 2c 2d 2e 3a 3b 3c 3d 3e 3f 4a 4b 4c 4d 4e 4f 5a 5b 6a 6b 6c 6d 6e
Echantillons
Figure 2: Graphique mettant en évidence la variation d’étain dans les six chapelets.
223
AURÉLIE DERAISME, JEAN-NÖEL BARRANDON et FABIEN PILON
Ni
1a
1b
1c
1d
2a
2b
2c
2d
2e
2f
3a
3b
3c
3d
3e
3f
4a
4b
4c
4e
4d
4f
5a
5d
5f
6a
6b
6c
Moyenne
Ecart type
0,002%
0,002%
0,002%
Sn
3,80%
3,40%
3,60%
3,70%
4,10%
3,70%
4,50%
4,00%
3,70%
3,90%
2,60%
2,90%
2,80%
2,90%
3,00%
3,10%
2,00%
2,30%
2,30%
2,20%
1,90%
2,50%
2,30%
2,30%
2,10%
2,10%
2,40%
2,20%
2,90%
0,80%
Zn
0,071%
0,088%
0,070%
0,069%
0,20%
0,000%
0,10%
0,30%
0,087%
0,068%
0,10%
0,099%
0,059%
0,22%
0,22%
0,095%
0,080%
0,18%
0,21%
0,10%
0,10%
Sb
0,074%
0,099%
0,10%
0,098%
0,090%
0,092%
0,094%
0,092%
0,090%
0,091%
0,088%
0,090%
0,11%
0,10%
0,11%
0,090%
0,10%
0,11%
0,11%
0,12%
0,12%
0,11%
0,11%
0,10%
0,094%
0,11%
0,20%
0,12%
0,10%
0,00%
Pb
30%
29%
29%
31%
34%
33%
36%
34%
35%
36%
35%
37%
32%
32%
35%
38%
32%
33%
36%
32%
33%
37%
39%
38%
36%
36%
46%
34%
34,50%
3,50%
Cu
66%
68%
67%
66%
61%
63%
59%
62%
61%
60%
62%
60%
65%
65%
62%
59%
66%
65%
62%
65%
65%
61%
58%
59%
62%
62%
51%
64%
62,40%
3,50%
Tableau 2: Récapitulatif des résultats obtenus par ANRC sur les flans fabriqués avec un alliage a
35 % de plomb, 1,992 % d’étain et 62,98 % de cuivre.
224
L’HÉTÉROGÉNÉITÉ DES TENEURS EN PLOMB DANS LES MONNAIES DE BRONZE ANTIQUES
Variations du plomb
2,7%
2,5%
2,3%
2,1%
1,9%
1,7%
1,5%
1a 1b 2a 2b 2c 2d 2e 3a 3b 3c 3d 3e 3f 4a 4b 4c 4d 4e 4f 5a 5b 6a 6b 6c 6d 6e
Echantillons
Figure 3: Graphique mettant en évidence la variation du plomb dans les six chapelets
Variation de l’étain
5,0%
4,0%
3,0%
2,0%
1,0%
0,0%
1a 1b 2a 2b 2c 2d 2e 3a 3b 3c 3d 3e 3f 4a 4b 4c 4d 4e 4f 5a 5b 6a 6b 6c 6d 6e
Echantillons
Figure 4: Graphique mettant en évidence la variation de l’étain dans les six chapelets
225
AURÉLIE DERAISME, JEAN-NÖEL BARRANDON et FABIEN PILON
Figure 5: Moule archéologique, découvert à Châteaubleau
(Seine-et-Marne), servant à la coulée de flan de
doubles sesterces.
Figure 6: Recréation du moule présenté figure 5.
Figure 7: Chapelets coulés dans le moule présenté
figure 6.
226