Projet ANR-11-JSH3-0002 – POLTEVERE : Paléopollutions dans le delta du Tibre
Programme : JCJC - SHS 3 - Cultures, arts, civilisations (JCJC SHS 3)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Philippe Goiran (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE RHONE-AUVERGNE)
Partenaires : Archeorient - Environnements et Sociétés de l'Orient Ancien
Montant : 130000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 36 mois
Résumé : Le delta du Tibre : évolution des paysages et impacts des sociétés antiques sur leur environnement au fil des sièclesLe projet POLTEVERE s’attache à définir les interactions entre l’homme et son environnement, ainsi que les relations entre urbanisation et évolution des paysages au cours du temps dans le delta du Tibre, réceptacle sédimentaire des villes de Rome, Ostie et Portus. Ces questions sont abordées à travers l’étude des pollutions anciennes découlant de l’urbanisation, des aménagements impactant la morphologie du delta du Tibre et des adaptations anthropiques aux variations environnementales.
PALEO 3 : Paléo-environnements, Paléo-pollutions, Paléo-géographieLe projet POLTEVERE a pour enjeu d’évaluer les pollutions générées par les villes de Rome, Ostie et Portus au cours de l’histoire, ainsi que de reconstituer l’évolution de l’environnement du delta du Tibre en relation avec l’occupation humaine. Les principaux objectifs sont d’une part de définir le cadre chrono-stratigraphique des différents milieux sédimentaires rencontrés sur le delta, par le biais des carottages prélevés dans la paléo-lagune de Maccarese, les canaux, le méandre du Fiume Morte, paléochenal du Tibre, et au niveau de la paléo-embouchure du Tibre ; d’autre part, d’analyser les polluants contenus dans le bassin du port fluvial antique et la paléo-lagune d’Ostie, dans le but de compléter les résultats déjà obtenus pour le port de Claude.
méthodologie & chronostratigraphieNotre approche des environnements antiques se base sur l’analyse de carottes réalisées à l’aide d’un carottier mécanique rotatif, qui permet d’obtenir des prélèvements profonds et stratigraphiquement représentatifs et résoudre le problème de la nappe phréatique, qui peut rendre les fouilles archéologiques difficiles voire impossibles au-delà de 2 m.Ces carottages vont subir une série d’analyses qui aura pour but de :- Définir le cadre chronologique, par le biais de deux méthodes de datations : (1) la datation radiocarbone par AMS (Accelerator Mass Spectrometry) et (2) la datation OSL (Optically Stimulated Luminescence), qui a la particularité de s’appliquer directement aux sédiments.- Reconstituer les paléo-paysages, via l’étude de deux grands types d’indicateurs :(1) Les indicateurs sédimentologiques. L’analyse granulométrique permet d’évaluer l’intensité de l’énergie mise à contribution pour le transport et le dépôt de particules sédimentaires, et donc de préciser les processus impliqués dans les phases successives de dépôts qui caractérisent différents environnements sédimentaires.(2) Les indicateurs biologiques (pollens, macro- et micro-faune, macro-restes végétaux,…). Certains organismes peuvent être des marqueurs de milieux écologiques particuliers et sont donc caractéristiques d’un type d’environnement. Leur analyse permet donc une reconstitution fidèle de l’évolution des paysages et la mise en évidence des perturbations induites par l’homme.
Résumé de la soumission : Entre le 1er s. av. J.-C. et le 2e siècle ap. J.-C., la pression urbaine est très forte dans la basse vallée du Tibre. Rome est la première ville occidentale à atteindre un million d’habitant. Aucune autre ville européenne n’atteindra ce chiffre avant le  XIXe  s. Pour nourrir une telle population, le port fluvial d’Ostie à l’embouchure du Tibre ne suffit plus. Il ne peut pas accueillir les grands navires de commerces à fort tirant d’eau. Entre le milieu du 1er s. ap. J.-C. et le début du 2e s. ap. J.-C., les empereurs Claude et Trajan font creuser deux bassins pour un gigantesque port maritime à 4km au nord d’Ostie. Autour des bassins, de nombreuses activités liées au port se développent. Ostie n’en est pas pour autant en déclin. Elle retrouve plutôt un renouveau. La majeure partie des vestiges de la ville antique d’Ostie que l’on peut visiter aujourd’hui date du 2e s. ap. J.-C. Cette forte pression urbaine (Rome, Ostie et Portus) a sans aucun doute générée tout un cortège de polluants dont certains ont été conservés dans les archives sédimentaires jusqu’à aujourd’hui. Au nombre des paléo-pollutions, on compte les paléo-pollutions chimiques (métaux lourds) et les paléo-pollutions biologiques (paléoparasites, helminthes et protozoaires intestinaux). Leur analyse nous permettra de connaître (1) la spécificité des rejets des villes antiques et (2) les impacts de ces villes sur leur environnement. Ce focus réalisé sur la période antique s’effectuera grâce à la combinaison de datations OSL, radiocarbone et archéologiques. L’analyse de ces paléo-pollutions présuppose de trouver les pièges sédimentaires dans lesquels ils ont été conservés. Il est possible d’en distinguer deux types : (1) les pièges sédimentaires artificiels ; (2) les pièges sédimentaires naturels.Les pièges sédimentaires artificiels sont souvent situés à l’intérieur de la ville ou à proximité immédiate. Des sédiments préservés seront prélevés dans les réseaux d’assainissement antique de Ostie et Portus. Fort des premières campagnes de terrain, nous transposerons le savoir faire acquis pour réaliser des prélèvements à Rome dans la Cloaca Maxima (VIIe – VIe av. J.-C.). Les analyses en paléo-pollutions seront aussi effectuées avec précision sur les sédiments piégés dans les bassins portuaires de Portus et d’Ostie.Au tournant de notre ère, la croissance importante de Rome se conjugue avec une crise hydro-climatique déjà repérée en de multiples sites d’études en Europe occidentale. Par des études paléo-climatiques et géoarchéologiques, nous essayerons de préciser les manifestations de cette crise climatique dans le bassin versant du Tibre et l’impact qu’elle a produit sur la dynamique fluviale en aval de Rome. Tout porte à croire que la mobilité latérale du Tibre ait été importante à cette époque. Des nouvelles formes sédimentaires ont certainement été produites par accrétion et exhaussement des convexités des méandres. Elles sont susceptibles d’avoir piégé les sédiments et la pollution véhiculée par les eaux. Le Tibre est ainsi considéré comme le vecteur des pollutions rejetées par la ville de Rome. Le delta du Tibre constitue dans son ensemble une mosaïque de milieu piégeage : faisceau de mobilité du Tibre dont nous venons de parler ; enregistrement des crues dans les lagunes ; progradation deltaïque. Les canaux reliant le Tibre à Portus sont aujourd’hui comblés et constituent de la même manière un piège (artificiel) pour les sédiments du Tibre.
Résultats : Méthodes/approches (fin)
- Evaluer la nature et l’intensité des paléo-pollutions
La caractérisation des cocktails de polluants est menée par l’analyses d’une quarantaine d’éléments traces et majeurs, dont une gamme importante de métaux lourds (Pb, Zn, Cu, Ni, As, etc.). Le plomb a été choisi en raison de son utilisation largement répandue dans la société romaine. La simple mesure des concentrations en Pb, cependant, est insuffisante dans les environnements deltaïques, dans lesquels les variations minéralogiques des sédiments fluctuent rapidement. Ces variations influencent les concentrations en Pb dans les sédiments selon l’intensité du détritisme, c’est pourquoi différents isotopes du Pb ont été mesurés afin de distinguer le Pb proximal du Pb distal.
Résultats
La pollution en plomb dans la société romaine, la ville de Portus :
Les concentrations en Pb normalisées à l’Al (Pb/Al) montrent clairement une évolution des taux de pollution durant les 2 derniers millénaires. Après un pic de Pb/Al durant la période du Haut-Empire, caractéristique de l’apogée de l’Empire romain, une lente régression s’amorce depuis le Bas-Empire. Les trois paramètres géologiques indépendants T-µ-?, calculés à partir des données isotopiques du Pb (Albarède et al. 2012), suggèrent des changements de sources d’approvisionnement en minerais de plomb fluctuant entre l’exploitation des districts miniers hercyniens et/ou alpins. 
À travers cette étude géochimique, il a également été question de développer une nouvelle approche méthodologique pour l’étude des dépôts portuaires en géoarchéologie. L’exemple du port de Rome nous a permis de reconstituer les dynamiques paléo-environnementales de la colonne d'eau définies géochimiquement par des variations de salinité et d’oxygénation.
Perspectives : Chrono-stratigraphie d’un piège sédimentaire anthropique, le port fluvial d’Ostia Antica : 
Dans le nord-ouest de la ville antique d'Ostie, l'analyse de deux carottages a permis de mettre en évidence une rupture chrono-stratigraphique pouvant être interprétée comme le creusement d’un bassin portuaire. Celui-ci, daté entre le 4e et le 2e siècle av. J.-C., était contemporain de la ville antique d’Ostie et présentait une profondeur de 6m, ce qui permettait son accès à des bateaux de fort tonnage. L’étude de son remplissage a permis de diviser la séquence stratigraphique en 3 unités principales, correspondant à 3 types d’environnement, à savoir pré-portuaire, portuaire et post-portuaire. L’étude des ostracodes contenus dans les sédiments du port a permis de mettre en évidence une alternance de phases d’influence marine et fluviale qui suggère une mobilité du trait de côte au niveau de l’embouchure du Tibre. Ces éléments, combinés aux observations géoarchéologiques, ont aidé à la reconstitution des différentes phases paléoenvironnementales de cette zone, que nous pouvons maintenant interpréter comme un bassin portuaire d’embouchure. Ces changements au sein de l’écosystème semblent davantage anthropiques que naturels.
Publications et brevets : 1. Communiqué de presse CNRS du 07 décembre 2012, « The first harbour of ancient Rome rediscovered ».
2. Article dans World Archaeology janvier 2013, « Harbouring Secrets ».
3. Article dans Archéologia janvier 2013.
3. Article dans Le Monde Science et Techno du 23 février 2013, « Les sédiments racontent la disparition du port antique d’Ostie ».
4. « Dériver les eaux. Le canal à travers les âges : une réponse technologique aux variabilités socio-économiques » Journée d’étude pluridisciplinaire, 23 et 24 mai 2012. Maison de l’Orient et de Méditerranée. Lyon.
9. http://archeorient.hypotheses.org/327
6. GOIRAN J.-Ph., SALOMON F., BUKOVIEKY E., BOETTO G., 2011, « Altitudes de structures archéologiques à Portus par rapport au niveau marin antique (quartier Magazzini e Darsena)«, Chronique MEFRA, 123-1, p. 241-249.
2. GOIRAN J.-Ph., SALOMON F., PLEUGER E., VITTORI C., MAZZINI I., BOETTO G., ARNAUD P., PELLEGRINO A., 2012, «Résultats préliminaires de la première campagne de carottages dans le port antique d'Ostie«, Chroniques des Mélanges de l'Ecole Française de Rome, vol. n°123-2.
8. GOIRAN J.-Ph., SALOMON F., TRONCHERE H., CARBONEL P., DJERBI H., OGNARD 
C., (2011), «Caractéristiques sédimentaires du bassin portuaire de Claude: nouvelles données pour la localisation des ouvertures«, chapter 2, Portus and its Hinterland, Archaeological Monographs of the British School at Rome, Edited by Simon Keay and Lidia Paroli, p. 31-45.
5. SALOMON F., DELILE H., GOIRAN J.-Ph., BRAVARD J.-P., KEAY S., 2012, «The Canale di Comunicazione Traverso in Portus: the Roman sea harbour under river influence (Tiber delta, Italy«), Géomorphologie : relief, processus, environnement, n° 1, p. 75-90.
7. GOIRAN J.-Ph., SALOMON F., TRONCHERE H., DJERBI H., CARBONEL P., OGNARD C., OBERLIN Chr., 2011, «Géoarchéologie des ports de Claude et de Trajan, Portus, delta du Tibre«, MEFRA, 123-1, p. 157-236.