Issue
BSGF - Earth Sci. Bull.
Volume 192, 2021
Special Issue Gearcheology
Article Number 23
Number of page(s) 18
DOI https://doi.org/10.1051/bsgf/2021016
Published online 16 April 2021

© Q. Borderie et al., Published by EDP Sciences 2021

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1 Introduction

Les environnements urbains de l’Anthropocène sont caractérisés par une forte érosion des sols (creusement de caves, parkings, évacuation des déchets), leur artificialisation (bétonisation, imperméabilisation, Béchet et al., 2017), une forte production de chaleur (CIESIN, 2016) et des émissions de carbone (Clerbaux et al., 2008). Ces émissions représentent la plus grande contribution humaine au changement climatique (Duren et Miller, 2012). Pourtant, l’exploration archéologique des villes d’Europe montre qu’il n’en a pas toujours été ainsi. En effet, le sous-sol a enregistré l’histoire pédo-sédimentaire des villes sur des épaisseurs pouvant atteindre une dizaine de mètres (Carver, 1993). L’étude archéologique permet alors de comprendre l’évolution du rapport entre les sociétés urbaines et leur environnement, par la nature même des stratifications, qui diffèrent d’une période à une autre (Borderie et al., 2014a). Ainsi, il a été constaté que, pour les Ve–XIe siècles, les archives sédimentaires des sociétés urbaines sont essentiellement constituées d’épaisses couches de terres noires, qui peuvent atteindre plusieurs mètres de puissance (Macphail et al., 2003 ; Yule, 1990). Ces terres noires sont qualifiées par les archéologues de « Dark Earth » (Alexandrovskaya et Alexandrovskiy, 2000 ; Biddle, 1969 ; Macphail et Courty, 1985 ; Yule, 1990), « Terre Nere » (Brogiolo et al., 1988 ; Cremaschi, 1992 ; Nicosia, 2018), « schwarze Erde » (Zagermann, 2019), « Svart jord » (Magnus, 1999), « terres noires  », « terres organiques », « terres sombres », généralement « homogènes » (Arlaud et al., 1994 ; Cammas et al., 1995 ; Galinié, 2004 ; Gébus, 1995 ; Le Maho, 1994 ; Mahéo, 1984) et se rencontrent dans les agglomération d’origine antiques, telles Paris, Londres, Cologne, Milan ou médiévales telles Saint-Denis, Bruxelles, depuis Moscou (Alexandrovskaya et Alexandrovskiy, 2000) jusqu’à Séville. Elles tranchent radicalement avec les stratifications plus anciennes, du passé antique romain, qui sont d’une coloration beaucoup plus claire, riches en calcaire, en mortiers, en matériau grossiers, et dans lesquelles des murs, des sols, et des bâtiments sont plus aisément identifiables (Samson, 1994). Les cas des fouilles de l’ancien couvent Sainte-Chrétienne à Metz (Fig. 1), de l’Hôpital Saint-Louis à Evreux (Wech, 2011) et du Collège de France à Paris (Guyard, 2003) illustrent bien cet aspect. Des murs maçonnés liés au mortier de chaux datés de la période gallo-romaine sont clairement observables directement sous les terres noires, ou bien sous une couche à la coloration blanche à orangée. Celle-ci est souvent qualifiée de « couche de destruction », et est constituée d’entassements de matériaux de construction dans une matrice sablo-argileuse issue de la dégradation des mortiers et terres architecturales des édifices antiques. Les terres noires sont différentes des couches des périodes postérieures aux XIe–XIIe siècles, dans lesquelles sont perceptibles de nombreuses fosses, des murs, des sols et des bâtiments propres à la ville de la fin du Moyen Âge (Desachy et Borderie, 2012).

Dans un contexte de remise en cause de l’urbanité même des sociétés, après l’effondrement de l’Empire Romain, les terres noires furent d’abord interprétées comme les témoins d’un abandon des villes (Bayard et Massy, 1983). Mais, cette interprétation n’était pas en accord avec la présence d’autres vestiges : d’importantes nécropoles chrétiennes, des centres cultuels monumentaux et la mention, certes rare, de villes populeuses (Galinié, 2002 ; Samson, 1994). L’étude fine des terres noires et les nouvelles interprétations qui ont pu en être faites grâce à l’apport des géosciences, permettent de remettre en cause cette hypothèse d’un abandon des espaces urbains. En effet, à partir des années 1980, une approche géo-archéologique des terres noires est mise en place en Grande-Bretagne (Macphail, 1981 ; Macphail et Courty, 1985), plus tardivement en France (Cammas et al., 1995) en Belgique (Devos et al., 2009), en Suisse (Asal, 2017) et en Italie (Nicosia, 2006), puis plus récemment encore en Pologne (Krupski et al., 2017), en Espagne (Gutiérrez-Rodríguez et al., 2020), en Allemagne (Zagermann, 2019) et au Danemark (Wouters, 2018 ; Croix et al., 2019) (Fig. 2). Elle consiste en l’exploration des couches pédo-sédimentaires grâce aux méthodes des géosciences, dans les contextes particuliers que sont les milieux artificialisés urbains (Borderie et al., 2014a, 2020 ; Laurent et Fondrillon, 2010).

Les problématiques traitées par l’étude des terres noires urbaines sont, en effet, historiques. Il s’agit de comprendre comment les sociétés, par leurs modes de vie, d’occupation des espaces, de gestion des déchets, de rapport au sol, peuvent produire une telle sédimentation ? Comment s’opère l’artificialisation des surfaces par les sociétés urbaines anciennes ? L’analyse systématique des terres noires dans de nombreux sites a permis de constater, à l’échelle de toute l’Europe (Fig. 2), l’omniprésence de ces couches (Nicosia et al., 2017), la grande complexité de leur mode de formation (Macphail, 1994) et le fait qu’elles ne sont pas synonyme d’un abandon des villes, bien au contraire (Borderie et al., 2014b; Fondrillon, 2009). Ces résultats sont présentés ici, par l’exposé d’une synthèse de travaux et de cas encore inédits.

thumbnail Fig. 1

Terres noires observées sur le terrain. A : îlot Sainte-Chrétienne, Metz (France), fouilles S. Augry, Inrap ; B : îlot Turmel, Metz (France), fouilles F. Gama, Inrap ; C : Cathédrale, Beauvais (France), fouilles B. Lefebvre ; D : rue de l’Évêché, Noyon (France), fouilles B. Desachy ; E : Galerie de la Tapisserie, Bayeux (France), fouilles G. Schutz.

Field observations of Dark Earth. A: îlot Sainte-Chrétienne, Metz (France), excavations S. Augry, Inrap; B: îlot Turmel, Metz (France), excavations F. Gama, Inrap; C: Cathedral, Beauvais (France), excavations B. Lefebvre; D: Évêché street, Noyon (France), excavation B. Desachy; E: Galerie de la Tapisserie, Bayeux (France), excavations G. Schutz.

thumbnail Fig. 2

Répartition des terres noires en Europe.

Distribution of Dark Earth in Europe.

2 Répartition, méthodes d’étude et caractéristiques des terres noires

2.1 Les terres noires dans l’Europe urbaine du début du Moyen Âge (Ve–XIe s.)

Si la présence récurrente de terres noires dans les villes d’Europe a été constatée dès la fin des années 1970 (Roskams, 1978), l’ampleur du phénomène n’a été évaluée, à l’échelle de l’Europe, qu’au début des années 2010 (Borderie, 2011), par la réalisation d’un inventaire systématique dans le Nord de la France, et l’essor des recherches sur la question en Belgique, en Italie, en Pologne (Fig. 2). Dans les villes de Bruxelles (Belgique), Metz, Noyon et Beauvais, la systématisation des études a permis de mieux comprendre comment ces dépôts pouvaient s’insérer dans l’organisation des espaces urbains. Concernant Bruxelles, qui se développe au Moyen Âge à partir du XIIe siècle (Devos et al., 2011), les terres noires constituent les strates les plus anciennes et les plus profondes observables (Degraeve et al., 2010, Devos et al., 2020). Elles se retrouvent sur toute la superficie de l’espace urbanisé à partir du XIIe siècle. En revanche, les villes de Metz, Beauvais et Noyon ont un passé romain, caractérisé par la présence de stratifications beaucoup moins organiques situées sous les terres noires (Fig. 3A). Elles sont aussi dotées, à la fin de l’Antiquité, d’une enceinte monumentale, qui enclot une surface respectivement de 60 ha, 10 ha et 1 ha (Brunella et al., 1992 ; Desachy, 1991a, 1999 ; Flotté, 2005 ; Pietri et al., 2006). Ces enceintes ont longtemps alimenté l’hypothèse d’une rétraction urbaine à l’intérieur de ces enclos (Bayard et Massy, 1983 ; Gauthier, 1986). Pourtant, des épaisseurs importantes de terres noires se trouvent à la fois à l’intérieur et à l’extérieur de ces enceintes, et peuvent aller jusqu’à 2 m de puissance à Metz intra muros (Augry et al., 2011 ; Gébus et Gama, 2004) et extra muros (Alix et al., 2009 ; Gama, 2010). Le même cas de figure est observable à Beauvais et Noyon, avec des épaisseurs atteignant respectivement 1 m et 1,50 m (Borderie, 2011 ; Desachy, 1991b ; Lacroix, 2004a ; Leman, 1982 ; Talon, 1987). Toujours dans ces trois villes, la corrélation des occurrences de terres noires avec les données propres à la ville de la période gallo-romaine montre qu’elles sont réparties sur tout l’espace urbanisé dans l’Antiquité, soit plus de 200 ha à Metz (Fig. 3). À Noyon, certains espaces à l’intérieur de cette enceinte tardo-antique sont dépourvus de terres noires (Borderie, 2011 ; Desachy, 1999), mais occupés par une architecture maçonnée monumentale, ou par le talus interne à l’enceinte, l’agger (Lacroix, 2004b ; Talon, 1987). Ces dispositions se retrouvent à Evreux (Gerber et Gerber, 1998). Si l’on confronte la répartition des terres noires avec celle des vestiges mobiliers attribuables au premier Moyen Âge (Ve–XIe s.), il est possible de constater, ici aussi, une cohérence des répartitions. Enfin, il est intéressant de constater que les terres noires se forment sur les rues dont la continuité est constatée depuis l’Antiquité jusqu’à aujourd’hui (Borderie, 2011, 2015 ; Lacroix, 2004a). Des terres noires se trouvent aussi à côté d’édifices prestigieux et monumentaux, tels les cathédrales et les sièges d’évêchés, qui sont eux documentés par les sources écrites, comme à Reims (Balmelle, 2005), ou Noyon (Desachy, 1999 ; Gaillard et Desachy, 2006). C’est aussi le cas à Rouen (Le Maho, 1994), où les fouilles fines de la cour d’Albane (1985–1990) et de la cour des Maçons (1990–1991) ont permis de montrer que les terres noires étaient constituées de « trois à cinq niveaux d’accumulation » riches en déchets (Le Maho, 1993). À Beauvais, les fouilles faites sur le parvis de la cathédrale ont mis au jours une séquence de dépotoir riche en rejets de latrines, avec des teneurs en phosphore (méthode Mikkelsen) atteignant 22,8 g/kg (Borderie, 2011, p. 269 ; Borderie et al., 2014b ; Lefèvre, 2008) .

thumbnail Fig. 3

Données archéologiques et occurrences de terres noires pour la Metz du premier Moyen Âge (d’après Borderie, 2011).

Archaeological evidence and Dark Earth occurrence of Early Middle Ages Metz (from Borderie, 2011).

2.2 Les méthodes d’étude

L’étude des terres noires combine une analyse de l’organisation spatiale en amont et au cours de la fouille, une approche fine de terrain, avec des fouilles par unités stratigraphiques et par passes arbitraires (quand aucune limite n’est perceptible), avec l’étude archéo-environnementale des sédiments. Cette dernière associe les disciplines des géosciences (sédimentologie, stratigraphie, pédologie, micromorphologie, géochimie) et de l’archéobotanique (carpologie, palynologie, phytolithaires), avec l’étude des vestiges mobiliers archéologiques et archéozoologiques (Borderie, 2011 ; Nicosia et al., 2013). La méthodologie propre à la fouille des terres noires a été mise en place à Metz à partir des années 1980, par les équipes de l’Association française d’archéologie nationale et le Groupe de recherches archéologiques de Metz, en s’inspirant des travaux réalisés outre-Manche à la fin des années 1960 et pendant les années 1970 (Addyman, 1975 ; Roskams, 1978 ; Scheldon, 1978), étoffée jusque dans les années 2000, par les équipes de F. Gama, L. Gébus, J. Burnouf (Alix et al., 2009 ; Gama, 2010, 2003 ; Gébus, 1995 ; Gébus et al., 1998 ; Gébus et Gama, 2004). Ces méthodes ce sont ensuite généralisées (Cammas et al., 1995) et ont été mises en pratique dans d’autres villes, comme à Tours (Jouquand et al., 1999) ou Paris (Guyard, 2003).

L’analyse de l’organisation spatiale a pour premier objectif de resituer l’emprise des dépôts de terres noires dans la topographie urbaine à l’échelle de la ville. La présence d’éléments structurants de la période gallo-romaine (un axe de circulation, un bâtiment, un mur par exemple), peuvent permettre de proposer des hypothèses quant à la structuration des terres noires et des vestiges qu’elles contiennent. Lors de la fouille, la reconnaissance de fosses postérieures ou de concentrations de mobilier et de toute structure archéologique permet d’orienter les stratégies de fouille, et de reconnaitre les espaces où la stratification est mieux préservée. L’étude du mobilier archéologique, de sa nature, de son état, permet d’aider à cerner les chronologies de formation et d’interpréter les processus de dépôt. Ainsi, à Jublains, il a été possible de montrer que le mobilier céramique datant de l’Antiquité pouvait prédominer dans des couches pourtant datées des VIIe-VIIIe s. (Fig. 4, Boquet, 2001, 1999, repris dans Borderie, 2011, p. 73). Depuis les travaux de R.I. Macphail (Macphail, 1981, 1994, 2010), les analyses micromorphologique et physico-chimique (Tab. 1) sont très largement utilisées pour identifier les processus à l’origine de la formation des terres noires: types d’accumulations, structuration par la faune du sol, présence de déchets fins, vestiges d’anciennes surfaces (Borderie, 2014 ; Cammas, 2004 ; Devos et al., 2011, 2017 ; Nicosia, 2018 ; Nicosia et al., 2012 ; Wouters, 2016). Le comptage systématique sur les lames minces permet de quantifier les observations et de repérer des concentrations de micro-constituants, sur des épaisseurs pouvant atteindre 1,50 m (Fig. 5). C’est donc dans l’interdisciplinarité, en associant les résultats apportés par ces différentes disciplines, qu’il est ensuite possible d’interpréter les terres noires en termes d’occupation des espaces, de fréquentation des lieux, d’activités, de fonctions.

thumbnail Fig. 4

Comptage des fragments de céramiques et datation des passes de terres noires lors de la fouille du Buisson (Jublains, France), d’après Bocquet 1998–1999.

Counting of ceramic sherds and datation of the layers dug during the excavation of le Taillis des Boissières (Jublains, France), from Bocquet 1998–1999.

Tableau 1

Détail des protocoles utilisés dans les méthodes d’analyse physico-chimiques.

Details of protocols used in chemistry methods.

thumbnail Fig. 5

Résultats du comptage systématique des traits et micro-constituants sur des lames minces provenant des terres noires de la place A. Briand à Noyon (France), d’après Borderie, 2011.

Results of systematic counting of micro-features and micro-components on thin section, from a 2-m thick Dark Earth accumulation in A. Briand place, Noyon (France), from Borderie, 2011.

2.3 Épaisseur, chronologie, et contenu

Les terres noires sont caractérisées, en premier lieu, par leur chronologie. Si la précision interne de leur chronologie pose encore certaines difficultés, du fait de la prédominance du mobilier de la période gallo-romaine, de la rareté des structures « fermées » en leur sein, et de la remobilisation des matériaux datables (charbons) par les processus de leur structuration, il est certain qu’elles se mettent en place à partir du IVe siècle et sont présentes jusqu’au XIIe siècle, plus rarement au-delà (Galinié, 2004). Ensuite, les terres noires sont caractérisées par leur couleur, leur épaisseur et leur homogénéité apparente. La couleur des terres noires est comprise entre 7.5 YR 5/1 et 10 YR 2/1, selon la charte Munsell de couleur des sols. Toutefois, des variations peuvent être perçues, du fait de la constitution de la masse fine ou de la présence de certains constituants. Ainsi, une plus grande part de sable issu de la dégradation de mortier, ou d’alluvions, peut donner aux terres noires une légère teinte jaunâtre. La couleur sombre des terres noires n’est pas liée à la présence de manganèse, mais à la grande quantité de charbons et de végétaux microscopiques partiellement dégradés (Macphail, 1994).

La puissance sédimentaire constatée des terres noires est très variable. En effet, elle dépend des conditions de conservation des dépôts. Dans les contextes très érodés leur épaisseur peut être inférieure à 0,10 m, notamment du fait de la présence de caves de la fin du Moyen Âge. Ces excavations postérieures ont détruit toute la partie supérieure de la stratification. Le positionnement de ces caves, souvent en front de rue, conditionne donc les localisations possibles d’observation et d’étude des terres noires. Ce cas de figure a été notamment observé à Metz (Augry et al., 2011 ; Gébus et Gama, 2004). Un inventaire systématique conduit pour le Nord de la France (Borderie, 2011) a montré que l’épaisseur moyenne des terres noires est comprise entre 0,40 et 0,80 m. Mais, dans des contextes peu érodés et protégés par la présence de zones non bâties ou de jardin à la période moderne par exemple, leur épaisseur peut dépasser 3 m. Les deux cas de figure (0,80 m et 3 m de puissance) ont pu être rencontrés à Metz, espacés de seulement 10 m (Augry et Borderie, 2014).

L’examen stratigraphique de l’épaisseur des terres noires permet de constater leur grande hétérogénéité interne. Celle-ci est liée à la présence de nombreux constituants grossiers, dont la répartition permet de reconnaître des surfaces, parfois des éléments de murs ou de calage de poteau (Gébus et Gama, 2004). À Lyon, la fouille fine des terres noires de l’Îlot Tramassac a permis d’y identifier 9 phases (Arlaud et al., 1994). Lorsque de telles organisations évidentes ne sont pas perceptibles, une analyse de la structuration spatiale (Djindjian, 1999) permet d’observer les organisations latentes. Cela est réalisable par la fouille en fines passes et par carrés, l’enregistrement en trois dimensions de la position des artefacts, leur type et leur poids, qui permet de renseigner le contenu de voxels, des divisons volumétriques de l’espace. L’analyse factorielle des correspondances montre ensuite les relations entre la position de ces voxels et leur contenu. Avec cette méthode, il a été possible de percevoir à Metz une stratification latente, par la répartition des types de céramique et des clous (Borderie et al., 2012). Enfin, dans des cas plus rares, il peut arriver que des vestiges fugaces de surfaces soient conservés. Ainsi, des lambeaux de sols d’intérieur de bâtiment ont été trouvés sur quelques centimètres carré à Beauvais (Borderie, 2011), et sur moins de 2 m2 à Noyon (Lacroix, 2004a).

Donc, l’homogénéité des terres noires n’est qu’apparente, liée à une mauvaise appréciation stratigraphique.

2.4 Caractéristiques physico-chimiques

La texture des terres noires est très peu dépendante du fond pédo-géochimique local. En effet, excepté dans des cas de sédimentations alimentées par des dépôts de crue (à Florence dans Nicosia et al., 2012, à Metz dans Fig. 6), où les terres noires sont plus sableuses, elles admettent toujours une texture limono-sableuse à sablo-limoneuse indépendante du substrat. En revanche, d’une ville à l’autre et d’un site à l’autre, des constantes peuvent se retrouver. C’est le cas avec Noyon et Beauvais, par exemple, pour lesquelles les terres noires peuvent se distinguer par leur texture (Fig. 6). Quant à la part des constituants grossiers, elle peut être très variable.

Les terres noires sont particulièrement riches en matière organique, relativement aux autres stratifications qui composent le sous-sol urbain (Tab. 2). Les valeurs moyennes de carbone organique sont comprises entre 9 et 35,9 g/kg, alors qu’elles sont inférieures à 10 g/kg pour les contextes de la période gallo-romaine (Borderie et al., 2014a). Les teneurs en phosphore sont très importantes (Tab. 2), puisqu’elles dépassent 12 g/kg, ce qui correspond à des contextes de latrines dans les référentiels archéologiques (Goldberg et Macphail, 2006). Les teneurs en CaCO3 sont très variables, inférieures à 100 g/kg dans les contextes sableux de Londres, Bruxelles et Florence, mais comprises entre 100 et 300 g/kg dans les environnements plus carbonatés (Paris, Beauvais, Noyon, Metz). Enfin, les teneurs en métaux lourds sont révélatrices d’une forte pollution. Si le fer est seulement compris entre 0,618 et 1,157 g/kg, cela correspond déjà à un sol riche en fer (Inra GISsol). Dans les quatre secteurs du site de Sainte-Chrétienne à Metz, les teneurs en cuivre, zinc et plomb sont particulièrement élevées, dépassent largement celles des strates de la période gallo-romaine et, pour la plupart, dépassent même les seuils de sécurité fixé aujourd’hui (Tab. 3). Notamment, le plomb atteint jusqu’à 1830 mg/kg.

thumbnail Fig. 6

Granularité des terres noires de Metz, Beauvais et Noyon, d’après Borderie, 2011.

Grain size anaysis of Dark Earth from Metz, Beauvais, and Noyon, from Borderie, 2011.

Tableau 2

Résultats des analyses physico-chimiques pratiquées sur les terres noires.

Results of Dark Earths chemistry analysis.

Tableau 3

Résultats des analyses de métaux lourds (HF) (d’après Augry et al., 2011; Borderie, 2011).

Results from heavy metal analysis (HF) (from Augry et al., 2011; Borderie, 2011).

2.5 Les caractéristiques micromorphologiques

L’analyse des dépôts de terres noires au microscope optique permet d’identifier les traits et les micro-constituants qui les composent. Ainsi, les grains de sable et de limon sont généralement constitués de quartz, potentiellement associés à d’autres minéraux (silice, feldspath, calcite, calcite-micritique, glauconie) issus du substrat local. Ces grains proviennent parfois de la dégradation de mortiers de chaux et sont alors enveloppés dans de la calcite micritique. Il a aussi pu être constaté l’omniprésence de la bioturbation, dans tous les contextes analysés (Borderie, 2011, 2011 ; Cammas, 2004 ; Devos et al., 2009 ; Macphail, 1981, 1981 ; Nicosia, 2006). Elle est identifiable à l’agrégation, ainsi qu’à la présence de biosphéroïdes calcitiques. Cette bioturbation est liée à l’activité racinaire, et surtout à celle des vers de terre, lombrics et enchytréïdes. Dans un grand nombre de cas observés, une organisation sub-horizontale est néanmoins conservée, vestige d’anciennes surfaces et sub-surfaces, où s’exprime l’agrégation issue de l’activité d’enchytréïdes (Cammas et al., 1998). La bioturbation n’a donc pas entraîné la disparition totale des organisations sub-horizontales. Ces organisations peuvent montrer, en outre, des traces de tassement provoquées par le piétinement. Dans de plus rares cas, des organisations massives d’entassement de grains et d’agrégats peuvent se rencontrer. Ces accumulations épaisses présentent alors un gradient vertical plus net dans la bioturbation et la distribution des biosphéroïdes calcitiques (Augry et Borderie, 2014 ; Borderie, 2011). La dégradation des matières organiques est aussi observable, par la fragmentation des charbons et des végétaux, leur humification, la teinte brune de la fraction argileuse de la masse fine (Fig. 7A). La présence de revêtements dans les pores est plutôt rare, tout comme celle de carbonatations secondaires. Dans certains cas, les teneurs importantes en phosphore provoquent la formation de cristaux de vivianite dans des contextes réducteurs micro-locaux (Fig. 7A) (Gebhardt, 1997 ; Macphail, 1994 ; Macphail et Courty, 1985). Les micro-constituants anthropogènes identifiables par l’analyse micromorphologique sont nombreux et diversifiés. Les micro-charbons sont très nombreux, ainsi que les petits fragments de végétaux partiellement dégradés. C’est leur grand nombre qui donne cette couleur très sombre aux terres noires. L’observation de fragments de céramique, de terre à bâtir, de mortier, d’os, d’os de poisson, de coquille d’œuf et de phytolithes est aussi récurrente; plus rarement, on y trouve des graines et du bois (Fig. 7BE). La présence de plages cendreuses, carbonatées, peut être parfois observée, tandis que les agrégats de silice fondue sont récurrents (Fig. 7F).

thumbnail Fig. 7

Microphotographies de terres noires. A : masse fine teintée par la matière organique et vivianite (LPnA) ; B : Limon argileux issu d’horizon BT de luvisol présentant des revêtements argileux, utilisé comme matériau de construction (LPnA) ; C : Fragment de verre ; D : Fragment de coquille d’œuf (LPA) ; E : Fragment d’os brûlé (LPnA) ; F : Agrégat de silice fondue (LPnA).

Microphotographies of Dark Earth. A: Decayed organic matter and vivianite (PPL); B: Clayish silt from BT horizon of luvisol with clay coatings used as building material (PPL); C: fragment of glass (PPL); D: fragment of egg shell (XPL); E: Fragment of burned bone (PPL); F: Melted silica (PPL).

3 Processus à l’origine de la formation des terres noires

3.1 Les apports de matériaux sédimentaires

À l’échelle macroscopique de l’aire fouillée ou à celle microscopique de la microstructure, l’organisation des terres noires renseigne sur les processus à l’origine de leur accumulation. Ces informations sont précisées par la nature et l’état des micro-constituants. Dans de rares cas, les apports peuvent être massifs et épais, mais dans la grande majorité des cas il s’agit d’accumulations progressives, comme le montre la préservation d’une agrégation biologique de surface ou de sub-surface. Les matériaux apportés sont, pour partie, issus de la dégradation d’architectures maçonnées ou en terre dans lesquelles sont utilisés les mortiers de chaux ou la terre crue (Macphail, 1994). Celle-ci est identifiable par la présence d’agrégats limono-sableux ou sablo-limoneux manufacturés. Cependant, la plus grande part des matériaux présents dans les terres noires est constituée du produit d’activités humaines et des modes de fréquentation des espaces. Ces matériaux peuvent être bien conservés, disposés à plat, et documenter alors les activités ayant lieu sur place. C’est le cas des phytolithes en connexion anatomique, des excréments d’omnivores ou d’herbivores écrasés, d’os de poisson et de coquilles d’œuf fragmentés en place ou encore de lentilles de cendres (Borderie, 2011). Il s’agit donc des déchets et dépôts, volontaires ou non, laissés lors de l’occupation des espaces et qui contribuent progressivement à l’exhaussement des surfaces. Dans certains cas de figure, l’état des micro-constituants indique une redistribution des matériaux, dont l’origine est à situer à plus grande distance du lieu de leur découverte. Leur dégradation est alors avancée, soulignée par une ferruginisation marquée, une importante fragmentation ou une morphologie sub-arrondie (Devos et al., 2017 ; Macphail, 2003, 2010). Ils peuvent même être inclus dans des agrégats, parfois phosphatés, dont la production témoigne d’un usage spécifique de l’espace localisé ailleurs ou du séjour de ces micro-constituants dans des milieux différents, plus humides ou plus riches en matières organiques. C’est le cas pour des fragments de sols d’étables contenant des excrément d’herbivores et parfois des diatomées, qui sont trouvés dans des espaces interprétables comme liées à l’horticulture urbaine (Gama, 2010 ; Nicosia, 2018), ou de sols d’intérieur d’habitat retrouvés dans des espaces extérieurs (Borderie et al., 2018).

3.2 La restructuration

Dans quelques cas, notamment à Bruxelles, la présence d’agrégats tranchés suggère l’utilisation d’outils de travail du sol, qui ont pu contribuer à une restructuration des anciennes surfaces et à leur effacement (Devos et al., 2009). Dans la plupart des cas, les nombreux indices de bioturbation, associés aux processus d’une accumulation progressive, montrent que la structuration des terres noires s’opère à mesure de l’accrétion et du dépôt des matériaux. Cette bioturbation est alors entretenue par la nature des matériaux, riches en matière organique, tout en étant contrainte par les dépôts constants et le tassement des surfaces, liés à la fréquentation intense des espaces. Dans ces cas de figure, les terres noires peuvent donc constituer des anthroposols cumuliques (Cammas, 2004). Enfin, excepté dans le cas d’apports massifs ensuite soumis à une pédogenèse, le transfert de particules ne semble que faiblement contribuer à la structuration des terres noires. Les revêtements dans les pores sont le plus souvent absents, et les carbonatations secondaires très rares (Borderie, 2014 ; Cammas, 2004 ; Devos et al., 2009 ; Macphail, 1994 ; Nicosia et al., 2012).

3.3 Les activités à l’origine des terres noires

Conjointement à l’interprétation des modes de formation des pédo-stratifications, l’analyse du spectre des constituants présents dans les terres noires, déposés sur les surfaces ou remobilisés, permet de renseigner les activités à l’origine de ces dépôts (Macphail, 1981 ; Macphail et Courty, 1985). La présence systématique de nombreux de construction, dégradés, suggère que des activités liées à la préparation, la mise en œuvre ou la récupération de ces matériaux prennent place dans ces espaces (Macphail, 1994). Les activités domestiques se retrouvent quasi-systématiquement (Gebhardt, 1997 ; Gébus et Gama, 2004 ; Macphail et al., 2008). Elles sont documentées par la présence de déchets culinaires tels les os et coquilles d’œufs chauffés, les fragments de céramique, les cendres et les charbons, ainsi que par une masse fine phosphatée. Dans de nombreux cas, des indices d’activités artisanales peuvent aussi être observés, par la présence de cendres, de scories, de verre et d’agrégats de silice fondue, ainsi que de fragments d’agrégats limono-sableux chauffés à haute température. La perception d’une activité artisanale intense est soulignée par une forte pollution aux métaux lourds, notamment au plomb. Plus rarement, des indices de mise en culture peuvent être relevés, par la présence de phytolithes de céréales, associés à d’autres déchets organiques liés à l’enrichissement des sols (Devos et al., 2009, 2013). Enfin, le rejet de fèces est récurrent dans ces espaces. Il se matérialise par des sédiments très riches en phosphore, mis en exergue par la cristallisation de vivianite, et la présence d’excréments, dont la bonne conservation permet parfois d’identifier une origine omnivore ou herbivore.

Ces différents spectres d’activités ne sont jamais exclusifs. Dans tous les cas étudiés, les terres noires montrent au contraire une concomitance de systèmes d’activités complexes. Les comptages systématiques sur une même séquence permettent de percevoir les variations au sein de ces systèmes d’activités. Ainsi, rue de l’évêché à Noyon, dans une séquence bien marquée par la succession de sub-surfaces structurées par les enchytréïdes ou les lombrics, il est possible de constater une alternance entre des rejets d’excréments d’omnivores et des rejets d’excréments de grands herbivores (Fig. 8).

thumbnail Fig. 8

Résultats du comptage systématique des traits et micro-constituants sur des lames minces provenant des terres noires de la rue de l’évêché à Noyon (France), d’après Borderie, 2011.

Results of systematic counting of micro-features and micro-components on thin section, from the Dark Earth accumulation in rue de l’évêché à Noyon (France), from Borderie, 2011.

4 Les modes d’occupation et l’urbanité du premier Moyen Âge

4.1 Les matériaux et les surfaces

À l’échelle de l’Europe, le premier résultat de l’analyse des terres noires est le constat d’un changement radical dans la nature des matériaux constitutifs des espaces urbains et des surfaces parcourues. En effet, même si les matériaux maçonnés et les mortiers de chaux ne disparaissent pas complètement, les principaux matériaux de construction identifiés sont en terre. Si l’origine des fragments fins de végétaux ne peut être assurée, il est possible qu’ils puissent aussi entrer dans la constitution d’architectures, comme c’est le cas pour les chaumes (Gébus et al., 1998). Ensuite, les surfaces parcourues ne sont pas minéralisées, bétonnées, comme elles peuvent l’être davantage pour la période gallo-romaine. Au contraire, les sols sont le lieu d’une intense vie biologique, qui peut être entretenue par la nature des déchets rejetés par les activités humaines. Les vers de terre sont omniprésents, même dans les espaces intensément parcourus, comme les rues, ainsi que dans les sédiments pollués aux métaux lourds.

4.2 Les modes de gestion des déchets

Les modalités de constitution des épaisseurs de terres noires, qui associent des apports progressifs de rejets avec des espaces fréquentés, permettent de percevoir une gestion particulière des déchets dans la ville du début du Moyen Âge. La pratique des dépôts sur place, à proximité des lieux de vie, semble être privilégiée relativement à celle d’une relégation dans des espaces extérieurs à la ville, comme cela a pu être constaté pour les agglomérations du monde romain (Ballet et al., 2003 ; Kaspzryk et Labaune, 2003 ; Nin et Leguilloux, 2003), ou à celle du remplissage de fosses-dépotoirs mises en évidence surtout à partir du XIIIe siècle (Arlaud et al., 1994 ; Brunella et al., 1996 ; Catalo, 2002 ; Desachy, 1991b ; Galinié, 2007 ; Leguay, 2003). Pour autant, il est aussi possible de percevoir une certaine prise en compte de la valeur des déchets, et des procédés de recyclage, notamment pour l’amendement des sols. La présence d’agrégats potentiellement issus de zones de parcage d’animaux a ainsi pu être constatée dans des secteurs de mise en culture (Crabtree et al., 2017 ; Devos et al., 20092013 ; Nicosia, 2018). Les déchets, même les excréments, sont aussi considérés comme des matériaux de construction à part entière, que ce soit pour la construction de surfaces non bétonnées (Borderie et al., 2018) ou pour celle d’élévations, comme cela a pu être constaté lorsque celles-ci sont conservées (Macphail et al., 2008).

4.2.1 Pratiques spatiales: mobilité et co-fonctionnalité

L’étude des terres noires permet d’envisager, pour le premier Moyen Âge, des pratiques spatiales particulières, qui complexifient notre perception des espaces urbains et de leur fonctionnalité. En effet, elles montrent en premier lieu une pratique de rejets dans des espaces fréquentés, ce qui sous-tend une certaine perception de ce qui peut être considéré comme sale ou propre. La nature des surfaces, en constante évolution et transformation, dans lesquelles œuvre une vie biologique, suggère aussi un rapport au sol urbain différent de celui qui a pu être vécu à la période gallo-romaine ou à la fin du Moyen Âge et jusqu’à aujourd’hui. Cette nature organique et vivante des surfaces peut aussi se retrouver dans les agglomérations de l’âge du Fer, comme sur l’oppidum d’Amboise (Laruaz, 2019) ou à Chartres (Coussot, 2008). Enfin, le constat de la multiplicité des activités pratiquées dans un même lieu montre qu’à un seul espace ne peut pas être associée une seule fonctionnalité, mais que des usages multiples doivent être envisagés. Les activités artisanales peuvent être juxtaposées aux activités domestiques, comme cela a été montré à Metz, Bayeux et Bruxelles (Borderie, 2011, 2014 ; Devos et al., 2011 ; Guyard, 2003 ; Nicosia et al., 2013 ; Schütz et al., 2014), les arrière-cours peuvent être dédiées conjointement à l’horticulture, au parcage d’animaux et au rejets de déchets (Gebhardt, 1997 ; Gébus et Gama, 2004) et les espaces de circulation sont aussi des espaces de rejets et de parcage d’animaux, comme c’est le cas à Noyon et Evreux (Borderie, 2014, 2015). De surcroît, la dispersion spatiale des indices relatifs à ces activités, qu’elle soit liée à une redistribution volontaire ou une diffusion (pollutions atmosphériques au plomb par exemple, Augry et al., 2011 ; Gama, 2010), invite à percevoir la ville comme un continuum spatial, et non pas comme une juxtaposition d’espaces fonctionnellement figés. Ces résultats renouvèlent donc la perception que l’on peut avoir tant de l’organisation des villes que de l’artificialisation des espaces qui la composent. À ce titre, les modes d’occupation actuels des espaces urbains en Mongolie, en Afrique sub-saharienne ou au Moyen Orient montrent des exemples certes décalés, mais néanmoins évocateurs, de ce que peuvent être d’autres trajectoires urbaines (Choplin, 2012), où les déchets sont stockés, répandus et recyclés dans les espaces habités (Cann, 2012 ; Chombart de Lauwe et Pribetich, 2013), où l’horticulture est pratiquée sur les intersections de rue, les ronds-points (Bondaz, 2011 ; Moustier et Pages, 1997), et où une cour d’immeuble peut être consécutivement un dépotoir, un atelier de potier, de fabrication de briques d’adobe et un espace de vannage de céréales (observation des auteurs à Herat (Afghanistan) et Bakhtapur (Népal) en 2008 et 2013).

5 Conclusion

Depuis le constat de l’omniprésence de ces épaisses couches organiques sombres dans les strates urbaines du début du Moyen Âge, jusqu’à leur interprétation en termes de pratiques sociales, l’analyse des terres noires invite à une nouvelle lecture de l’urbanité des sociétés, et des manières de « faire de l’urbain » entre le IVe et le XIIe siècles en Europe, dont l’une des conséquences indirectes est le stockage de carbone dans les villes. En effet, face à des schémas interprétatifs historiques essentiellement fondés sur le modèle de villes remplissant des fonctions telles que celles de place d’échange commercial, de pôle administratif et religieux, de centre de production artisanale, etc., les données issues de la documentation historique et des archives sédimentaires se heurtent à un paradoxe factuel: la description de villes populeuses mais qui ne laissent aux archéologues que de chiches témoins matériels. Les informations relatives aux sociétés sont pourtant contenues dans ces épaisses terres noires organiques, dont les 1,50 m de puissance représentent jusqu’à 900 ans de vie urbaine (Burnouf, 2002). Mais leur prise en compte nécessite une réévaluation des critères de lecture de l’urbanité et une complexification du discours sur les modes d’occupation des espaces. Pour « dépasser le concept d’attente » que ce constat des terres noires invite à formuler (Fondrillon, 2009 ; Galinié, 2004), l’archéologie doit faire appel aux disciplines des géosciences, et comprendre quelles peuvent être les manières inédites de faire la ville dans cette société plurielle du début du Moyen Âge.

En effet, les recherches interdisciplinaires exposées ici, dans lesquelles les géosciences ont un rôle primordial, ont dévoilé, derrière l’apparente homogénéité des terres noires, toute la richesse d’une vie urbaine complexe. Depuis la fouille des couches archéologiques jusqu’à leur interprétations en termes de processus de dépôts, de transformation et de comportements socio-spatiaux, les méthodes des sciences de la Terre et du sol permettent de mieux comprendre comment des activités diverses et denses ont pu conduire, aujourd’hui, à la formation d’une couche épaisse et d’apparence homogène. La sédimentologie, la géochimie et la micromorphologie des sols archéologiques conduisent ainsi à détailler la composition des terres noires (taille et nature des micro-constituants, teneurs en pollutions organiques et métalliques) et à identifier les processus qui ont conduit à leur accumulation et à leur structuration (dépôts de déchets, présence d’excréments, activité biologique, tassements, dégradation des matières organiques). Replacées dans un dialogue interdisciplinaire dans lequel interviennent l’archéologie, la céramologie, l’archéobotanique et l’archéozoologie, il est alors possible de comprendre comment des activités variés ont été pratiquées sur place ou à proximité et ont produit cette sédimentation urbaine spécifique. En définitive, l’interprétation des modes d’accumulation et de structuration de ces anthroposols a montré comment ils peuvent résulter d’un rapport avec la matérialité des sols différent de celui que nous connaissons aujourd’hui. Les matériaux organiques sont privilégiés et les surfaces extérieures sont des sols vivants, structurés par l’activité biologique. Celle-ci structure et transforme les sédiments à mesure de leur dépôt, interdisant donc l’enregistrement d’interfaces stratigraphiques qui auraient pu individualiser des épisodes de dépôt. De surcroît, cette activité biologique est alimentée et entretenue par la richesse de ces sols urbains en matières organiques, carbone, phosphore et l’absence d’imperméabilisation.

Les espaces recueillent donc les déchets d’activités urbaines diversifiées, depuis l’horticulture et l’habitat domestique jusqu’aux activités artisanales polluantes, selon un mode de gestion des déchets qui privilégie le rejet sur place ou à proximité, sans interdire le recyclage des matériaux et l’amendement des cultures avec ces mêmes déchets. À l’heure où se posent les questions du stockage du carbone et de la diminution des émissions dans les villes, certains enseignements se trouvent donc peut-être dans les manières qu’ont eues les sociétés du début du Moyen Âge de construire la ville et d’y vivre.

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Citation de l’article : Borderie Q, Wouters B, Banerjea R, Nicosia C, Schutz G, Gama F, Augry S, Wech P. 2021. Il était une fois des sociétés qui stockaient du carbone en ville : processus de formation et implications sociétales des terres noires urbaines de l’Europe médiévale (Ve−XIe s.). BSGF - Earth Sciences Bulletin 192: 23.

Liste des tableaux

Tableau 1

Détail des protocoles utilisés dans les méthodes d’analyse physico-chimiques.

Details of protocols used in chemistry methods.

Tableau 2

Résultats des analyses physico-chimiques pratiquées sur les terres noires.

Results of Dark Earths chemistry analysis.

Tableau 3

Résultats des analyses de métaux lourds (HF) (d’après Augry et al., 2011; Borderie, 2011).

Results from heavy metal analysis (HF) (from Augry et al., 2011; Borderie, 2011).

Liste des figures

thumbnail Fig. 1

Terres noires observées sur le terrain. A : îlot Sainte-Chrétienne, Metz (France), fouilles S. Augry, Inrap ; B : îlot Turmel, Metz (France), fouilles F. Gama, Inrap ; C : Cathédrale, Beauvais (France), fouilles B. Lefebvre ; D : rue de l’Évêché, Noyon (France), fouilles B. Desachy ; E : Galerie de la Tapisserie, Bayeux (France), fouilles G. Schutz.

Field observations of Dark Earth. A: îlot Sainte-Chrétienne, Metz (France), excavations S. Augry, Inrap; B: îlot Turmel, Metz (France), excavations F. Gama, Inrap; C: Cathedral, Beauvais (France), excavations B. Lefebvre; D: Évêché street, Noyon (France), excavation B. Desachy; E: Galerie de la Tapisserie, Bayeux (France), excavations G. Schutz.

Dans le texte
thumbnail Fig. 2

Répartition des terres noires en Europe.

Distribution of Dark Earth in Europe.

Dans le texte
thumbnail Fig. 3

Données archéologiques et occurrences de terres noires pour la Metz du premier Moyen Âge (d’après Borderie, 2011).

Archaeological evidence and Dark Earth occurrence of Early Middle Ages Metz (from Borderie, 2011).

Dans le texte
thumbnail Fig. 4

Comptage des fragments de céramiques et datation des passes de terres noires lors de la fouille du Buisson (Jublains, France), d’après Bocquet 1998–1999.

Counting of ceramic sherds and datation of the layers dug during the excavation of le Taillis des Boissières (Jublains, France), from Bocquet 1998–1999.

Dans le texte
thumbnail Fig. 5

Résultats du comptage systématique des traits et micro-constituants sur des lames minces provenant des terres noires de la place A. Briand à Noyon (France), d’après Borderie, 2011.

Results of systematic counting of micro-features and micro-components on thin section, from a 2-m thick Dark Earth accumulation in A. Briand place, Noyon (France), from Borderie, 2011.

Dans le texte
thumbnail Fig. 6

Granularité des terres noires de Metz, Beauvais et Noyon, d’après Borderie, 2011.

Grain size anaysis of Dark Earth from Metz, Beauvais, and Noyon, from Borderie, 2011.

Dans le texte
thumbnail Fig. 7

Microphotographies de terres noires. A : masse fine teintée par la matière organique et vivianite (LPnA) ; B : Limon argileux issu d’horizon BT de luvisol présentant des revêtements argileux, utilisé comme matériau de construction (LPnA) ; C : Fragment de verre ; D : Fragment de coquille d’œuf (LPA) ; E : Fragment d’os brûlé (LPnA) ; F : Agrégat de silice fondue (LPnA).

Microphotographies of Dark Earth. A: Decayed organic matter and vivianite (PPL); B: Clayish silt from BT horizon of luvisol with clay coatings used as building material (PPL); C: fragment of glass (PPL); D: fragment of egg shell (XPL); E: Fragment of burned bone (PPL); F: Melted silica (PPL).

Dans le texte
thumbnail Fig. 8

Résultats du comptage systématique des traits et micro-constituants sur des lames minces provenant des terres noires de la rue de l’évêché à Noyon (France), d’après Borderie, 2011.

Results of systematic counting of micro-features and micro-components on thin section, from the Dark Earth accumulation in rue de l’évêché à Noyon (France), from Borderie, 2011.

Dans le texte

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