# Feux agricoles, des techniques méconnues des archéologues. L'apport de l'étude archéopédologique des résidus de combustion de Transinne (Belgique)

Clément Menbrivès, Christophe Petit, Elliott Michelle, Wassel Eddargach, Kaï Fechner

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Clément Menbrivès, Christophe Petit, Elliott Michelle, Wassel Eddargach, Kaï Fechner. Feux agricoles, des techniques méconnues des archéologues. L'apport de l'étude archéopédologique des résidus de combustion de Transinne (Belgique). Soils as records of past and Present. From soil surveys to archaeological sites: research strategies for interpreting soil characteristics, Judit Deák; Carole Ampe; Jari Hinsch Mikkelsen, Nov 2019, Bruges, Belgique. pp.121-139, 10.5281/zenodo.3420749. halshs-02444363

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FEUX AGRICOLES,
DES TECHNIQUES
MÉCONNUES
DES ARCHÉOLOGUES

L'apport de l'étude
archéopédologique des résidus
de combustion de Transinne
(Belgique)

C. Menbrivès<fnref n="1" />

C. Petit<fnref n="1" />

M. Elliott<fnref n="1" />

W. Eddargach<fnref n="1" />

K. Fechner<fnref n="1" />,<fnref n="2" />

Auteur de correspondance

C. Menbrivès, clement.menbrives@outlook.fr

RESUMÉ

Les feux de végétation naturels ou anthropiques produisent des écofacts qui peuvent perdurer à l'échelle plurimillénaire dans les sols et les sédiments. Les charbons de bois micro- et macroscopiques sont ainsi employés comme marqueur paléoécologique (pédoanthracologie) ou dans l'étude de l'histoire des feux (charbons sédimentaires). La question de la détermination de l'origine, naturelle (climatique) ou anthropique (agropastorale, accidentelle), reste toutefois délicate à l'échelle de chacun des événements des paléo-feux. Parallèlement, la découverte de résidus de combustion, dans des horizons de sols anciens ou le comblement de dépressions naturelles (chablis) est souvent expliquée par les archéologues comme le fait de brûlis anthropiques du couvert forestier ou de feux affectant les souches des arbres. Toutefois, les hypothèses favorisées dans les interprétations archéologiques, concordent peu avec les pratiques de feux agricoles présentes dans la documentation historique des agronomes. De plus, certaines techniques qui possédaient une relative importance à l'époque Moderne ne sont quasiment jamais mentionnées. C'est notamment le cas de l'écobuage, qui au sens classique, fait référence à une technique de préparation du champ, qui procède par une extraction de la couche superficielle du sol, dont les mottes servent à la réalisation de fourneaux de combustion. Des résidus de combustion potentiellement liés à des feux anthropiques, signalés dans un horizon de sol par Roger Langohr et échantillonné avec lui par Kai Fechner, dans le contexte de la carrière de Transinne (Belgique), font l'objet d'une analyse micromorphologique, anthracologique, et de cuissons expérimentales contrôlées. Ces résultats sont interprétés en fonction des connaissances des processus de combustion des feux naturels et agricoles.

MOTS-CLÉS

écobuage, essartage, agriculture, incendie, rubéfaction, pédoanthracologie, spectrocolorimétrie

DOI

10.5281/zenodo.3420749

<footnote n="1">¹ UMR 7041 ArScAn, Équipe Archéologies Environnementales, Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne, Maison Archéologie & Ethnologie René-Ginouvès, Nanterre Cedex, France</footnote>

<footnote n="2">² Institut National de Recherche en Archéologie Préventive
Nord-Picardie, France</footnote>
# 1. Introduction

L'hypothèse que les premières agricultures pratiquées en Europe tempérée reposent sur l'usage du feu est relative-ment ancienne (Childe, 1929; Iversen, 1956) et encore sou-vent reprise dans la littérature archéologique (Mazoyer et Roudart, 1997; Guilaine, 2015). La persistance de ce modèle peut s'expliquer par plusieurs considérations rela-tives aux écosystèmes passés (potentiel agronomique des sols, milieu forestier contraignant) et aux moyens techni-ques des sociétés anciennes pour leur exploitation (par ex. nature et type d'outillage aratoire). Mais également par l'existence d'un comparatisme ethnographique plus ou moins implicite (Hodder, 1980), qui associe les agricultures dites itinérantes sur brûlis des régions forestières tropica-les humides à des pratiques rudimentaires, en dépit des nombreux travaux des ethnologues et géographes sur la question (Barrau, 1971; Dounias et al., 2000; Demaze et Manusset, 2008; Bahuchet et Betsch, 2012).

Les données matérielles sur lesquelles repose cette hypothèse sont toutefois largement discutables. D'une part, les marqueurs paléo-environnementaux employés en ce sens sont largement ubiquistes et il est particuliè-rement difficile de distinguer leur origine naturelle ou anthropique (Robin et al., 2015; Canti, 2017). C'est le cas des études portant sur les restes carbonisés en milieux sédi-mentaires stratifiés, qui constituent actuellement la prin-cipale source de données pour discuter des régimes (fré-quence et intensité) des paléo-feux (Power et al., 2008). C'est également le cas des travaux portant sur les char-bons de bois en contextes pédo-sédimentaires (pédo- et géo-anthracologie), qui impliquent une grande prudence dans l'interprétation de l'origine de ces écofacts (Robin et al., 2015). D'autre part, les données archéologiques uti-lisées dans ce débat sont limitées car elles ne représentent pas des indices directs de l'activité agricole, et les modèles proposés sont trop réducteur vis-à-vis des réalités anthro-pologiques (Jacomet et al., 2016; Pétrequin et al., 2016). Par exemple, la mobilité résidentielle est souvent confon-due avec l'itinérance agricole, et il est tout à fait probable que différents systèmes agricoles aient coexistés à une échelle régionale voire à l'intérieur d'un même groupe humain. Aujourd'hui, les arguments soutenant ou non ce modèle, entre autres les expérimentations d'abattis-brûlis et les données carpologiques intra-site, sont l'objet d'un vif débat (Bogaard, 2002; Schier et al., 2013; Jacomet et al., 2016; Rösch et al., 2017; Halstead, 2018).

Le feu, par les modifications physico-chimiques qu'il provoque, permet la fabrication de marqueurs archéo-environnementaux qui peuvent perdurer longtemps. Son emploi dans le cadre d'itinéraires agricoles est donc sus-ceptible de présenter une visibilité archéologique non négligeable. Mais, si des mentions de structures assimilées

à des vestiges de feux agricoles sont fréquentes dans la littérature géoarchéologique (Guilaine, 1991), ces décou-vertes font rarement l'objet d'une attention particulière (Guiblais-Starck et al., en préparation). La question des indices microscopiques potentiellement liés à de tels feux est quant à elle déjà discutée depuis plusieurs dizaines d'années par les micromorphologues (Macphail et al., 1990). Toutefois, le modèle d'interprétation le plus cou-rant, celui de feux liés à des souches d'arbres (Goldberg et Macphail, 2006), n'apparaît pas dans la littérature tech-nique et agronomique moderne (Barrau, 1972; Portères, 1972). De plus, le sens accordé aux différents termes ren-voyant aux feux agricoles n'est pas toujours précisé ou présente souvent des incohérences envers les définitions techniques (Sigaut, 1975). Aussi, l'écobuage au sens clas-sique, qui possédait une relative importance à l'époque moderne, est totalement absent des hypothèses envisa-gées. Cet état de fait semble pour partie lié aux confusi-ons qui peuvent apparaître à travers certaines archives historiques (Burri, 2017) et à des glissements sémantiques plus ou moins récents (par ex. écobuage employé au sens de brûlis pastoral; Ribet, 2009). Pourtant, ces problèmes terminologiques ont été soulignés a de multiples reprises depuis bientôt 50 ans (Barrau, 1971; Portères, 1972; Sigaut, 1975; Grenand, 1996; Ribet, 2009; Dumez, 2010). Afin de pouvoir identifier les indices archéologiques potentiels de ces feux, il est donc nécessaire de les étudier en terme de techniques (Sigaut, 2012) : soit de connaitre quelles sont les modalités de ces feux (structure et fonctionnement), et à quels problèmes leur emploi répond (fonction) ?

L'objectif de cet article, est d'attirer l'attention sur la nécessité de considérer les feux agricoles d'un point de vue technique et systémique. Après un bref état des lieux des interprétations de structures associées à de tels feux dans la recherche géoarchéologique, nous présenterons une synthèse des principales techniques de feux agrico-les décrites dans les archives agronomiques et ethno-graphiques modernes. Les modalités de combustion de ces techniques et des feux naturels nous servent ensuite à proposer un modèle général de leurs produits. Enfin, un cas d'étude de résidus de combustion est développé et discuté vis-à-vis de cette documentation.

# 2. Interprétations géoarchéologiques des traces de feux agricoles

## 2.1. STRUCTURES ET RÉSIDUS DE COMBUSTION MACROSCOPIQUES

Bien que les résidus carbonisés (toutes archives confon-dues) constituent les marqueurs de feu les plus étudiés, ils ne sont pas les seuls produits de la combustion qui per-mettent leur caractérisation. Les transferts thermiques
induits par la chauffe, peuvent entrainer des modifications physico-chimiques importantes des sols et des sédiments: mélanisation, rubéfaction, cimentation, désagrégation ou vitrification (Fechner et al., 2002; Mentzer, 2014; Mallol et Dietl, 2017). La nature et les modalités de manifestation des transformations minéralogiques dépendent de facteurs complexes, impliquant tant le contexte édaphique (texture, matière organique, quantités et formes du fer, etc.) que les spécificités des feux (type et état du combustible, etc.). La caractérisation de ces modifications via différentes méthodes (propriétés magnétiques, analyses chimiques) peut donc permettre de comprendre les évènements à leur origine. De plus, les résidus chauffés ont l'avantage de posséder une résistance mécanique et chimique supérieure à d'autres produits de la combustion (phytolithes, végétaux non-ligneux carbonisés), ce qui en fait des marqueurs pertinents à documenter (Canti, 2003; Villagran et al., 2017). Par exemple, la persistance des modifications minéralogiques a déjà été employée pour mettre en évidence des zones de « brûlis », via des méthodes de prospection magnétique (Marmet et al., 2002).

Le développement de l'archéologie préventive et la systématisation des opérations de diagnostic a permis la mise au jour dans différents contextes, de vestiges du feu qui ne peuvent être associés à des activités domestiques ou artisanales, soit du fait de l'absence d'indices spécifiques de telles activités (structures, mobiliers, scories, etc.), soit par l'absence même de contexte archéologique dans les niveaux concernés (espaces hors-sites). Ainsi, on trouve dans les rapports de fouille, et plus rarement dans des publications, des faits enregistrés sous ces divers termes : foyer d'essartage, foyer de déforestation ou chablis brûlé (par. ex. Bell, 1983; Marmet et al., 2002; Le Jeune et al., 2005; Cremaschi et Nicosia, 2012; Cubizolle et al., 2014). Ils sont généralement interprétés comme les vestiges d'élimination du couvert ligneux par le feu, voire d'incendies naturels affectant les systèmes racinaires des arbres. Malheureusement, ces faits archéologiques ou naturels font rarement l'objet de caractérisations approfondies qui permettraient de comprendre leur formation. Ce constat est problématique car les structures renseignées sous ces termes, regroupent en réalité des structures très différentes : à la fois des traces dont la morphologie atteste avec certitude de chablis dont le remplissage contient des résidus de combustion (Fechner et al., 2008) et, des concentrations non structurées de résidus de combustion, parfois essentiellement formées de terre rubéfiée (Blouet et Faye, 1986; Marembert et Prodéo, 2007). Il parait donc raisonnable de s'interroger sur l'interprétation analogue qui peut être proposée pour des faits si différents.

## 2.2. INDICES MICROSCOPIQUES

Si ces structures ont relativement peu suscité l'intérêt des archéologues, la question des indices microscopiques permettant d'attester de feux agricoles constitue un sujet important dans les recherches micromorphologiques (Deák et al., 2017). Cette approche est en effet particulièrement pertinente dans l'étude des produits de combustion, leur composition, leur morphologie et des processus liés à leur fonctionnement ou leur taphonomie (Huisman et al., 2012; Mallol et al., 2017). Ainsi, plusieurs chercheurs attestent de feux anthropiques, en s'appuyant sur la présence de résidus de combustion présents dans des paléosols (Gebhardt, 1993).

Les découvertes récurrentes de marqueurs de feu (charbon, phytolithe, cendre, sol brûlé) associés à des traces de déforestations (chablis ou traits pédologiques de perturbation assimilés) ont été employés par Goldberg et Macphail (2006) pour proposer un modèle général de technique de déforestation (Macphail et al., 1990; Macphail et Goldberg, 1990). Celui-ci comprend l'annélation des arbres (écorçage en anneau) pour provoquer leur mort et faciliter leur dessouchage par renversement, puis leur combustion directement sur place. Les auteurs précisent que la mise à feu de chablis naturels a également pu être entreprise de manière opportuniste, et qu'il est difficile d'attester avec certitude de l'origine anthropique de ces faits. D'autre part, Deák et al. (2017) indiquent que des traces de foyers matérialisés par des sols rubéfiés peuvent être indirectement associés à des défrichements par le feu, puisque lors de certaines expérimentations d'essartage, des foyers sont parfois nécessaires à la production de braises (Rösch et al., 2004).

# 3. Feux agricoles : définitions et mise en évidence archéologique

## 3.1. LES FEUX NATURELS

Les incendies naturels sont provoqués par la rencontre d'une source de forte chaleur (par ex. la foudre) avec un combustible, et en présence d'oxygène (Scott et al., 2014). Leur déclenchement et leur diffusion dépendent de plusieurs paramètres : le combustible (type, état, humidité, volume, répartition, etc.), les conditions météorologiques (température, précipitation, vent, etc.) et le contexte géomorphologique (topographie, hydrographie, végétation potentielle, etc.). L'interaction de ces variables est à l'origine d'une inflammabilité de la végétation et donc de régimes de feu très variables à l'échelle du globe (Power et al., 2008). Théoriquement, trois types de feu sont distingués selon la source de combustible : feu de surface (végétation de surface, litière), feu de cime (végétation aérienne), feu de (sous-)sol (horizon organique, tourbe; Davis, 1959).
La combustion de la biomasse végétale entraine la formation de nombreux produits : charbons, cendres, suies (black carbon), aérosols et divers composés volatiles, dont une partie est incorporée et exportée dans le panache de fumée de l'incendie (Scott et al., 2000, 2014; Simoneit, 2002; Bodí et al., 2014). D'autre part, les incendies de surface peuvent entrainer des modifications physico-chimiques du sol : décomposition de la matière organique, accroissement de l'hydrophobicité, désagrégation, changements de couleur (Certini, 2005; Parsons et al., 2010; Mataix-Solera et al., 2011). Celles-ci sont en lien avec l'intensité des feux (flux d'énergie émise) et leur sévérité (impact sur l'écosystème; Keeley, 2009), et sont, de plus, très variables d'un incendie à l'autre, mais également à l'échelle d'un même évènement, où les sol brûlés présentent l'aspect de mosaïques chaotiques (Kushla et Ripple, 1997; Parsons et al., 2010; Scott et al., 2014). En particulier, la présence de concentrations de végétaux ou de troncs et branches au sol peut entrainer une combustion à forte température mais surtout prolongée en un même point, avec des surfaces de combustion rubéfiées superficielles (Goforth et al., 2005; Mataix-Solera et al., 2011). Aussi, et plus rarement, ils peuvent mener à la cuisson d'éléments du sol minéral en fragments de type brique, si ceux-ci sont déjà en surface lors du feu (Mataix-Solera et al., 2011; Scott et al., 2014). Toutefois, à une échelle globale, ce type de modification est relativement ponctuel, car les sols posèdent une mauvaise conductivité thermique, entrainant une décroissance rapide de la température dès les premiers centimètres sous la surface (Scott et al., 2014).

## 3.2. L'ESSARTAGE

L'essartage (slash-and-burn, swidden/shifting cultivation) correspond à un système agaire forestier itinérant reposant sur l'emploi du feu (Fig. 1; Barrau, 1972). Il consiste à

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>**Figure 1.** Détail d'une représentation d'un essartage (Dessin d'E. Rousseau, gravure sur bois, F. Depelchin, 1886, Les forêts de la France). Noter la disposition du combustible et la réserve de fûts.</figcaption></figure>

« abattre une parcelle de forêt, brûler le bois, ensemencer le terrain une ou quelques années avant de l'abandonner de nouveau à la forêt » (Sigaut, 1975, 18). L'essartage était courant dans plusieurs régions d'Europe jusqu'au début du XXème s. Aujourd'hui, il est essentiellement présent dans les régions tropicales, avec quelques variantes, où il correspond aux systèmes dits de culture sur brûlis, ou abattis-brûlis, pratiqués par plusieurs centaines de millions d'individus (Dounias et al., 2000). Si on relève plusieurs variantes d'exécution selon le type de milieu forestier concerné (primaire ou secondaire), l'essartage procède généralement par les mêmes grandes étapes : (1) abattage du bois, parfois concomitant à l'exploitation des écorces ; (2) séchage durant au moins une année ; (3) débitage et préparation du bois au sol, disposé en andains ou diversement ; (4) mise à feu en plusieurs points et suivi de la combustion par tirage du bois et aération, généralement contre le vent ; (5) nettoyage de la parcelle, voir rebrûlage des bois restants en tas (cherbottage) ; (6) semis dans la foulée et enfouissement au râteau ou à la herse, voire avec un araie spécifique. La mise en culture peut parfois durer quelques années, guère plus de trois ans, du fait qu'elle est tributaire de l'enrichissement apporté par l'important volume de cendres. Le travail du sol est réduit à son minimum, et bien que l'essartage s'apparente à un déboisement, il exclue strictement l'enlèvement des souches, qui seules permettront la reconstitution rapide du couvert végétal ligneux (Mazoyer et Roudart, 1997). La durée de l'abandon du terrain s'étale généralement entre une quinzaine et plus d'une cinquantaine d'années, et, est supérieure à la durée d'usage du terrain, d'où sa qualification d'itinérant. Après culture, le terrain peut également servir pour le pâturage.

Si les pratiques d'abattis-brûlis ont été abondamment documentées par les ethnologues, elles ont également suscité l'intérêt des archéologues et écologues, lesquels ont mis en place des expérimentations depuis plus de 50 ans (Iversen, 1956; Reynolds, 1977; Ehrmann et al., 2014; Kelm, 2014). Ces recherches visaient principalement à montrer la pertinence de l'essartage dans les régions non tropicales. Elles se sont surtout intéressées à des questions de productivité, de coût et de succession végétale. Finalement, relativement peu de travaux publiés sont disponibles concernant leurs effets physiques et produits (Ponomarenko et al., 2019), ceci certainement aussi du fait qu'ils sont assez limités comparés à ceux d'incendies sévères. En effet, le brûlage contrôlé et progressif permet d'obtenir une combustion relativement homogène, bien que les surfaces traitées puissent présenter des irrégularités, encroûtements, ré- ou désagrégations (Eckmeier, Gerlach, et al., 2007; Herrmann et al., 2007; Schulz et al., 2014; Thomaz, 2017). La stabilité structurale des sols peut ainsi être réduite ou améliorée, comme pour les feux naturels.
La texture de l'horizon de surface est un paramètre primordial où seuls les contextes dominés par des textures fines sont avantagés par le feu (Mataix-Solera et al., 2011; Thomaz, 2017). Toutefois, l'importance de la chauffe sur la cimentation des agrégats de sol n'est pas clairement établie dans la littérature (Thomaz, 2017), et la présence ou non d'agrégats de sol brûlés superficiellement pourrait s'expliquer par des modalités de combustion du feu, qui ne sont pas toujours analogues avec les procédés « traditionnels » (diamètre et disposition du bois, roulage des bûches ; par ex. Ketterings et al., 2000). Seule la réalisation de foyers adjacents aux champs essartés présente des modifications thermiques importantes (Schulz et al., 2014), que l'on devrait pouvoir comparer à celles observées par exemple sous les feux d'amas de bois (pile-burning ; Pastor et al., 2010 ; Smith et al., 2016). Toutefois, il n'est pas fait mention de tels foyers dans la documentation agronomique (Sigaut, 1975). Enfin, après les cendres, les charbons de bois constituent le produit le plus important de cette pratique, bien que leur quantité peut paraître relativement limitée en comparaison du volume de bois brûlé, du fait que la combustion se déroule principalement sans déficit d'oxygène (Eckmeier, Rösch, et al., 2007). Leur enfouissement partiel via l'activité biologique, en fait un marqueur indissociable de cette pratique, bien que leur variabilité quantitative et spatiale nécessite de plus amples recherches (Eckmeier, Gerlach, et al., 2007 ; Reynolds, 1977). Finalement, il nous semble que ces expérimentations d'essartage offrent des possibilités de référentiels de marqueurs environnementaux encore sous exploités pour l'étude de cas archéologiques et paléo-environnementaux (Ponomarenko et al., 2019).

### 3.3. L'ÉCOBUAGE

L'écobuage au sens classique se rapporte à plusieurs systèmes agricoles, dont la préparation du champ repose sur une méthode de combustion complexe du sol superficiel, par la réalisation de fourneaux (Fig. 2 ; Sigaut, 1975). Diverses variantes existent dans de nombreuses régions du

globe, et des écosystèmes variés : landes, prairies denses, pâtures, zones tourbeuses ou inondées, etc. (Bouteyre, 1958 ; Guillot, 1973 ; Dzaba, 1987 ; Nzila, 1992 ; Jobbé-Duval et al., 2007). L'écobuage est attesté en France au XVIIIe et XIXème s. par de nombreux auteurs (Sigaut, 1975), et malgré un rapide déclin coïncidant au développement de la mécanisation agricole et des engrais chimiques, il persista très ponctuellement jusque dans les années 1950 (Portères, 1972 ; Métailié, 1999). Contrairement à l'essartage, la cyclicité culturale est plus réduite. De manière théorique, on observe (1) des systèmes de culture temporaire, où la période de friche est largement supérieure à celle de la durée d'usage de la terre, cultures et pâturages confondus, et (2) des systèmes de culture permanente ou les terres restent en usage (herbage, pâturage).

Cette pratique culturale se déroule généralement selon les opérations suivantes : (1) écroûtage, pelage de la terre ou dégazonnement ; (2) séchage de la terre et des herbes maintenues ; (3) construction des fourneaux de combustion ; (4) mise à feu ; (5) épandage des résidus, possible labour ; (6) semis, parfois directement sur les buttes de combustion non épandues. L'extraction de la couche superficielle du sol rapproche l'écobuage de l'étrépage, excepté que dans ce cas, le sol est exporté, impliquant un transfert de fertilité à l'échelle du terroir, là où l'écobuage vise à une amélioration in situ de la fertilité. Par ailleurs, en Europe de l'ouest jusqu'au XVIIIème s., le terme écobuage ne s'appliquait qu'à l'action de peler la terre (Portères, 1972). Cet écroutement peut se faire de manière très superficielle jusqu'à quelques dizaines de centimètres selon les caractéristiques des sols travaillés (matière organique, texture, réseau racinaire, etc. ; Moreau et al., 1998 ; Jobbé-Duval et al., 2007). La structure du sol prélevé (par ex. plaques de gazon ou mottes) va conditionner les structures de combustion, dont la complexité et les dimensions sont très variables (1 à 3 m de diamètre extérieur), allant de simples tas de mottes retournées à celles de véritables fourneaux où les plaques de sols font office de maçonnerie, avec porte frontale et ajout de combustible pour l'armature (Fig. 2).

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

**Figure 2.** Extrait d'une illustration de l'écobuage vu par Duhamel Du Monceau en 1760 (Des semis et plantations des arbres, et de leur culture ; Source gallica.bnf.fr / BnF). A et B sont les plaques de gazons servant à la maçonnerie des fourneaux. Le fourneau en haut à droite (E) est en cours de combustion, et celui en bas (G) est entièrement consumé. Noter l'aménagement d'une porte et d'une ouverture au sommet du fourneau.
L'écobuage, par sa combustion lente et à couvert va entrainer une cuisson notable des mottes de sols employées pour ses structures (Fig. 3). Si leur fraction minérale et en particulier celle argileuse est suffisamment importante, ces mottes peuvent être changées en « brique » (Nicolaï, 1961 ; Jobbé-Duval et al., 2007). D'ailleurs, quelques auteurs mentionnent que dans certaines régions l'écobuage été pratiqué avant tout dans l'objectif de cuire l'argile (Portères, 1972). Vraisemblablement, selon les cas, les éléments du sol peuvent être exposés à une cuisson plus ou moins oxydante, rubéfiante ou noircissante, engendrant une plus ou moins grande hétérogénéité des buttes écobuées (Nzila, 1992 ; Jobbé-Duval et al., 2007). Par contre, les surfaces sous les structures ne semblent que peu affectées par la chauffe, de manière comparable au cas des plateformes de charbonnage (Gebhardt, 2007 ; Powell et al., 2012). Bien qu'il puisse être uniquement composé d'éléments non ligneux (Sigaut, 1975), la disposition du combustible au bas des structures en condition de basse température de chauffe (maximum de 420 °C selon Moreau et al., 1998), implique une pyrolyse limitée et une importante carbonisation de celui-ci (Chabal et al., 1999). Enfin, il faut évidemment tenir compte du fait que ces résidus peuvent être volontairement remaniés par épandage et labour, mais ici, le manque de documentation ne permet pas d'aller plus loin.

## 3.4. L'ESSARTAGE À COUVERT

Malgré les spécificités évidentes des deux systèmes précédents, quelques descriptions historiques documentent une pratique mixte : l'essartage à feu couvert. Il consiste en la réalisation de fourneaux, qui contrairement à l'écobuage, incluent cette fois des quantités importantes de bois, notamment des fûts, recouverts de mottes de sols (Blache, 1923). Cette technique est appliquée à des

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>**Figure 3.** Buttes d'écobuage après leur combustion sur les pelouses denses en cordillère de Cochabamba, Bolivie (Illustration de Jobbé-Duval et al., 2007).</figcaption></figure>

boisements fortement engazonnés, mais il est aussi possible que les deux composantes, bois et sols, proviennent de zones attenantes à la parcelle traitée (par ex. apports de rejets de coupes forestières sur des terrains gazonnés ; Blache, 1931 ; Sigaut, 1975). Ce cas possède l'intérêt d'illustrer la complexité des techniques du feu, et que de manière empirique « toutes les transitions sont possibles entre l'essartage proprement dit (à feu courant) et l'écobuage » (Sigaut, 1975). Bien que l'on ne dispose pas de documentation précise sur ces produits, on peut supposer que les mottes de terres des structures subiront des transformations au moins aussi importantes que pour l'écobuage classique. En effet, la présence de fûts et de branches va vraisemblablement entrainer une combustion à relativement plus haute température, tel qu'on l'observe pour les charbonnières (Paradis-Grenouillet, 2012 ; Powell et al., 2012 ; Dupin et al., 2017). Le combustible ligneux devrait être au moins partiellement carbonisé, selon que la cuisson des fourneaux soit réalisée intégralement à couvert, ou qu'elle implique des arrangements particuliers, comme la réalisation de creusements sous les structures pour la circulation d'oxygène (Sigaut, 1975).

## 3.5. AUTRES FEUX AGRO-SYLVO-PASTORAUX

Un des emplois assez commun du feu dans les itinéraires agricoles est celui du brûlage à feu courant, notamment pour le déchaumage, afin de détruire les mauvaises herbes en surface et certains parasites encore présents dans les chaumes laissés sur le terrain fauché (feu de post-récolte). Sigaut (1975) décrit également un procédé appelé brûlot qui consiste à mettre le feu à diverses plantes récoltées, séchées et mises en tas dans les champs. Par ailleurs, dans le cas des contextes tourbeux, du fait de leur richesse en matière organique, l'écobuage procède sans réalisation de fourneau, les mottes de tourbes extraites et séchées étant alors brûlées à feu courant (Sigaut, 1975). Ces exemples illustrent les formes de transition possibles entre feux couvrants et écobuage classique. Le feu courant occupe également une place importante dans le cadre des pratiques pastorales, dans l'objectif de l'entretien et de la régénération des pâtures : renouvellement de l'herbe, augmentation de l'appétence, lutte contre les parasites, suppression de la végétation ligneuse (Métailié, 1996 ; Dumez, 2010).

Ce sont ces feux pastoraux qui sont souvent improprement mentionnés comme écobuage (Dumez, 2010 ; Ribet, 2011). Aujourd'hui, en France, ces feux sont pratiqués dans les espaces ouverts d'altitude, herbacés à buissonnants, avec des fréquences de un à dix ans (Métailié, 1996 ; Ribet, 2011). Toujours en lien avec les techniques pastorales, il est intéressant de mentionner que d'après quelques rares auteurs, l'essartage pouvait être employé directement pour l'établissement d'une prairie temporaire (Montelius, 1953 ; Sigaut, 1975). Enfin, ajoutons que
le brûlage courant et extensif n'est pas proprement une
technique culturale ou pastorale, puisqu'il est utilisé dans
le cadre d'activités cynégétiques, pour la favorisation ou la
fructification de certaines espèces végétales (artisanat ou
cueillette), ou encore pour faciliter la récolte de cultures
bien précises (Bruzon, 1990; Dumez, 2010).

3.6. PROPOSITION D'UN MODÈLE THÉORIQUE DES PRODUITS POTENTIELS DES FEUX

Si la documentation nous manque pour certaines pratiques bien particulières, la compréhension des modalités de mise à feu permet de supposer les résidus qu'elles peuvent produire ou non. Par exemple, les feux courants de milieux herbacés, naturels ou anthropiques, sont peu susceptibles d'être identifiés dans les archives pédo-sédimentaires car ils concernent principalement une végétation non ligneuse et ils n'affectent que de manière indirecte le sol sous-jacent (apport de cendre). Toutefois, ils sont susceptibles d'être mis en évidence de manière indirecte, par le transport aérien de particules dans des réceptacles sédimentaires humides (Jensen et al., 2007; Courtney Mustaphi et Pisaric, 2014). La Figure 4 est une proposition de modèle général des produits potentiels de différents types de feux selon leurs modalités.

Evidemment, cette approche synthétique possède
certaines limites, comme le manque de référentiels pour
certaines pratiques, la non prise en compte d'autres mar-
queurs du feu, ou, la non considération d'évènements
extrêmes ou liés à des contexte géo-climatiques précis
(Fitzpatrick et al., 2014; Roperch et al., 2017). Elle est com-
plémentaire à une grille de lecture plus détaillée (Guiblais-
Starck et al., en préparation) et se veut comme une pre-
mière proposition pour discuter des interprétations des
indices micro- et macroscopiques des feux agricoles.

4. Cas d'étude : les résidus de combustion de Transinne (Ardennes)

4.1. CONTEXTE ET PROBLÉMATIQUE

L'observation de traces de combustion dans un profil au cours d'une prospection pédologique menée par R. Langohr et K. Fechner, a suscité l'intérêt de leur échantillonnage en vue d'une caractérisation. En effet, leur mise au jour dans une région ou des pratiques agricoles comme l'essartage sont relativement bien documentées dans les archives historiques, pouvait supposer un lien avec ces vestiges. Découvertes dans une carrière de kaolin en cours d'exploitation, servant régulièrement de champ d'étude pédologique (Bock et al., 2010), un prélèvement en bloc de ce sol a été réalisé. Le site est localisé à environ 2 km au nord du centre de Transinne (Fig. 5; Libin, 6890, Belgique), sur un sommet de plateau à environ 440 m d'altitude.

La carrière est enclavée au sein d'un important mas-
sif forestier comprenant différents peuplements, hêtraies
et chênaies acidophiles, taillis de bouleaux, stades pion-
niers herbacés de type lande, auxquels s'ajoutent des plan-
tations d'épicéas et de pins sylvestres d'âges variés. Sur les
cartes de Ferraris (1770-1778), la localité se situe à l'inter-
face entre une zone boisée au nord (haute futaie) et une
zone ouverte (bruyère) au sud (Fig. 5a). C'est également le
cas sur les cartes établies par Vandermaelen (1846-1854)
et celle du dépôt de la guerre (1865-1880; Fig. 5b), dont la
précision topographique est plus grande (http://geopor-
tail.wallonie.be). Nous avons privilégié la caractérisation
des résidus de combustion via des méthodes qui nécessis-
teront des analyses complémentaires, mais qui fournissent
de premières informations pertinentes sur les processus
de formation de ces éléments. Ce travail ne vise donc cer-
tainement pas à établir une méthodologie de référence
pour l'étude de tels vestiges, mais plutôt à montrer qu'ils
possèdent un intérêt notable pour les géoarchéologues.

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>**Figure 4.** Synthèse théorique des modifications édaphiques induites par différents types de feu en fonction de leur milieu d'application (copyright C. Menbrivès).</figcaption></figure>
<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>**Figure 5.** Carte de localisation du site d'étude (fond cartographique TOPO IGN, sources des données: SPW, http://geoportail.wallonie.be) et position approximative sur les archives cartographiques anciennes (sources des données: SPW, http://geoportail.wallonie.be): (a) Cartes de Ferraris (1770-1778) et (b) carte du dépôt de la guerre (1865-1880).</figcaption></figure>

## 4.2. MATÉRIELS ET MÉTHODES

Un sous-prélèvement en bloc orienté centré sur les résidus de combustion a été réalisé pour la préparation d'une lame-mince (90 x 120 mm ; Laboratory of Mineralogy & Petrology, Ghent University). L'analyse micromorphologique a été faite sur microscope polarisant (Plateforme ArchéoScopie, MA&E René-Ginouvès, Nanterre), en s'appuyant sur les référentiels géoarchéologiques des traits microscopiques (Nicosia et Stoops, 2017 ; Stoops et al., 2018). Une partie du bloc a été fouillée manuellement, selon quatre prélèvements continus partant du sommet du profil, avec tamisages successifs à 4, 2 et 1 mm. Les charbons de bois isolés ont fait l'objet d'une analyse anthracologique au microscope optique à réflexion (Laboratoire d'Archéobotanique, MA&E René-Ginouvès, Nanterre), en se basant sur les descriptions anatomiques des bois européens (Schweingruber, 1990). Des échantillons homogénéisés de terre fine (< 2 mm) ont été préparés

pour la réalisation de cuissons contrôlées en laboratoire dans un four à moufle (Thermolyne). Des échantillons homogénéisés d'environ 5 g placés dans un creuset en porcelaine ont été cuits une fois durant une heure à des températures échelonnées de 50 °C entre 200 et 1000 °C. Une fois refroidis à température ambiante, deux paramètres ont été mesurés. La susceptibilité magnétique (S.M.), paramètre physique qui traduit la capacité d'un matériau à acquérir une aimantation sous l'effet d'un champ magnétique (Brodard, 2013), a été mesurée à l'aide d'un susceptibilimètre portable MS3 équipé d'un capteur MS2E (Bartington). La couleur des échantillons a été mesurée avec un spectrophotomètre (Techkon SpectroDens), avec une source d'éclairage D65. Les résultats sont exprimés dans le système colorimétrique CIE-L*a*b*, où L* représente la luminance du noir (0) au blanc (100), et les paramètres a* et b* expriment les variables chromatiques respectivement selon les axes vert-rouge et bleu-jaune
(Viscarra Rossel et al., 2006). Les réflectances du spectre du domaine visible (longueurs d'onde de 400 à 700 nm) ont également été mesurées par paliers de 10 nm. La difficulté d'isoler les éléments de terre brulée, qui présentent une faible cohérence, n'a pas permis de les quantifier (voir partie 4.3.2 et Fig. 7). Les refus de tamis ont donc été triés sous loupe binoculaire, afin d'obtenir suffisamment de résidus pour mesurer leur coloration et les comparer aux résultats des cuissons.

La coloration et les variables magnétique sont des paramètres fortement influencés par la chauffe, en particulier du fait qu'elle modifie les quantités de matière organique et la minéralogie des oxydes de fer présents. C'est pourquoi ces variables ont déjà été employées pour la caractérisation de températures de chauffe de céramique ou de sol (Mirti et Davit, 2004; Terefe Wondafrash et al., 2005; Lugassi et al., 2010; Rasmussen et al., 2012). L'approche testée dans cette étude est largement expérimentale d'une part du fait que nous n'avons testé qu'une partie des variables liées à la cuisson et au refroidissement du sol (Pernot et Frerebeau, 2018), et d'autre part que ces éléments de terre brûlée peuvent résulter d'une formation complexe (chauffe multiple, variabilité spatiale) et de processus taphonomiques difficiles à quantifier.

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 6.** Photographie du sommet du profil pédologique du prélèvement présentant les traces de combustion et description des horizons observés sur l'ensemble du bloc.</figcaption></figure>

## 4.3. RÉSULTATS

### 4.3.1. Observations générales

Le sol prélevé est développé à partir d'un matériau lésique et de produits d'altération de divers conglomérats, notamment de schistes, grès quartzitiques et siltites (Bock et al., 2010; Dumoulin et Blockmans, 2013). Il est très peu carbonaté et présente une texture limoneuse faiblement argileuse et peu caillouteuse (charge en gravier de 10 à 20 %), impliquant une assez faible portion de sables. Sa coloration générale est brun-ocre, mais plus grise dans les premiers centimètres sous l'horizon organo-minéral (Fig. 6), qui pourrait correspondre à un lessivage encore assez faiblement exprimé. Toutefois, nous n'avons pas noté de différenciation texturale marquée, de ce fait, ce sol peut être rattaché au groupe des sols bruns acides, ou Brunisols (Baize et Girard, 2009). Ajoutons que l'étude d'un profil pédologique proche de celui étudié, a révélé dans les 30 premiers centimètres la présence de bandes subhorizontales d'argiles qui pourraient être liées au labour voire à l'ouverture du sol par des arbres incomplètement arrachés (Bock et al., 2010). A la même profondeur, de nombreux petits fragments de charbons ainsi que quelques rares fragments de terre cuite ont aussi été relevés. Le Tableau 1 présente les données générales des prélèvements du bloc étudié. La répétition des mesures de S.M. sur la terre fine homogénéisée des différents prélèvements (n=60) montre que les valeurs les plus fortes se manifestent vers 10 cm de profondeur et sont plus homogènes que celles des échantillons supérieurs et inférieurs. Toutefois les mesures directes sur le bloc montrent une grande hétérogénéité spatiale avec des valeurs ponctuelles dans les premiers centimètres de l'horizon minéral qui dépassent $1000 \times 10^{-5}$ uS.I.

<table><caption>**Tableau 1** Données édaphiques des prélèvements de sol de l'étude anthracologique</caption><thead><tr><th>Prélèvement</th><th>Tra5</th><th>Tra10</th><th>Tra15</th><th>Tra20</th></tr></thead><tbody><tr><td>Profondeur (cm)</td><td>2-7</td><td>7-12</td><td>12-17</td><td>17-22</td></tr><tr><td>Masse totale (g)</td><td>211</td><td>232</td><td>330</td><td>344</td></tr><tr><td>Masse graviers (g)</td><td>36</td><td>20</td><td>39</td><td>31</td></tr><tr><td>Eau résiduelle (%)</td><td>2,20</td><td>1,90</td><td>1,61</td><td>1,52</td></tr><tr><td>M.O. (%)</td><td>9,25</td><td>6,17</td><td>4,90</td><td>4,16</td></tr><tr><td>CaCO<sub>3</sub> (%)</td><td>1,56</td><td>1,57</td><td>1,55</td><td>1,63</td></tr><tr><td>Fragments charbons (nbre)</td><td>90</td><td>107</td><td>22</td><td>23</td></tr><tr><td>Masse charbons (mg)</td><td>16,57</td><td>13,00</td><td>5,38</td><td>9,16</td></tr><tr><td>Anthracomasse (mg/kg<sup>-1</sup>)</td><td>1491</td><td>1391</td><td>118</td><td>211</td></tr><tr><td>S.M. moyenne (x10<sup>-5</sup> uS.I)</td><td>54,67</td><td>88,73</td><td>53,20</td><td>26,80</td></tr><tr><td>S.M. écart-type</td><td>18,04</td><td>12,45</td><td>19,05</td><td>11,12</td></tr></tbody></table>
### 4.3.2. Etude micromorphologique

L'observation microscopique montre la présence de résidus liés à une combustion sur la totalité de la lame-mince. Aucun agencement général n'apparaît dans leur organisation si ce n'est des concentrations plus ou moins denses et étendues, surtout réparties à l'interface de l'horizon organo-minéral et les premiers centimètres inférieurs. La matrice présente des indices d'altération thermique plus ou moins marqués, dont la morphologie s'échelonne depuis des traces brunifiées diffuses, a des micro-agrégats arrondis nettement rubéfiés et bien distinct du fond matriciel (Fig. 7). Les zones brunifiées ou faiblement rubéfiées s'observent de l'échelle supra-centimétrique à millimétrique, supposant une désagrégation d'éléments chauffés relativement gros. La juxtaposition d'éléments plus ou moins fortement indurés et rougis au sein de certaines concentrations suppose des chauffes d'intensités hétérogènes, bien que toujours nettement en conditions oxydantes, ou des remaniements post-combustion. Les éléments rubéfiés ne présentent pas de différences texturales marquées avec le fond matriciel, mais certaines masses ont des microfissurations plus visibles, que l'on peut attribuer à la chauffe. A certains endroits, on remarque que ces agrégats sont associés aux bordures des fissures inter-agrégats du sol, donnant l'impression d'un important remaniement physique de ces résidus (aspect pulvérisé). Nous n'avons observé que quelques rares agrégats pédologiques infra-millimétriques carbonisés et plutôt arrondis, indiquant une chauffe en conditions réductrices. La présence assez sporadique de plages millimétriques aux

limites diffuses, plus jaunes et de texture fine (avec des proportions plus faibles en quartz; Fig. 8b) supporte l'hypothèse d'un mélange biomécanique d'agrégats de différents horizons, potentiellement liés à des labours.

Plusieurs fantômes de végétaux englobés dans des masses rubéfiées sont visibles, dont certains correspondent vraisemblablement à des organes fructifères (Fig. 8a). De plus, des charbons de bois millimétriques et de nombreuses particules opaques carbonisées infra-millimétriques, difficilement identifiables et bien intégrées dans le fond matriciel apparaissent sur toute la surface de la lame. Ces particules ne montrent pas d'orientation particulière, par contre, quelques charbons dans la partie sommitale de l'horizon minéral présentent une position subhorizontale avec des fracturations liées à une compression verticale. On observe également, associés ou non aux zones chauffés, plusieurs jeunes tiges aériennes de dicotylédones carbonisées, de taille infra-millimétrique. Enfin, de nombreux sclérotes de champignon de morphologies variées sont

<figure><img src="image_8.png" /></figure>

**Figure 7.** Vue en lame mince (scan) d'une trace circulaire rubéfiée diffuse correspondant à un agrégat centimétrique brûlé en cours de désagrégation, tels que ceux observés lors de la fouille du bloc et difficilement individualisables. L'hétérogénéité des colorations au sein de cette masse et la présence d'agrégats millimétriques de coloration nettement différenciée (a) suggère l'existence de remaniements mécaniques de différents horizons lors de sa formation. (b) Agrégat pédologique millimétrique nettement rubéfié et distinct du fond matriciel.

<figure><img src="image_9.png" /></figure>

**Figure 8.** Photographies de quelques traits microscopiques observés en lame mince (PPL). (a) Reste végétal pris dans une masse de terre fortement rubéfiée en désagrégation, en bas à droite sclérote de champignon carbonisé. (b) Matière organique carbonisée amorphe dans une micro-plage de texture fine intégrée dans le fond matriciel. (c) Paroi externe d'un sclérote carbonisé.
présents. Plusieurs sont carbonisés et présentent encore une structure interne, mais d'autres éléments correspondent certainement à des parois externes de sclérote plus ou moins désintégrés (Fig. 8c), ce qui pourrait indiquer des températures de combustion de l'ordre de 550 °C mais aussi plus basses (Scott et al., 2010).

### 4.3.3. Etude anthracologique

Les charbons de bois, peu visibles en coupe, se révèlent relativement abondant au tamisage. Les deux prélèvements supérieurs montrent des anthracomasses comparables et nettement plus élevées que ceux réalisés plus bas (Tableau 1). L'analyse a porté sur 242 charbons, presque tous inférieurs à 2 mm de diamètre, rendant l'identification assez difficile. Les résultats sont présentés dans le Tableau 2. Seuls 152 fragments ont pu être déterminés au niveau du genre, mais au moins 10 espèces sont distinguées, ce qui peut sembler relativement élevé au vu du faible volume de sol traité. Nous n'avons pas pu identifier avec certitude d'éléments racinaires, par contre, au moins une dizaine de fragments présentent une moelle de tige aérienne, et sept autres des cernes de croissance très fortement courbés. De plus, 23 charbons montrent une nette vitrification, voire une fusion partielle des éléments anatomiques. Le chêne (Quercus sp.) n'a pas toujours pu être distingué du châtaignier (Castanea sativa Mill.), mais ce dernier n'est pas présent dans la région (Lambinon et Verloove, 2012). L'anatomie des Maloideae suppose que les deux fragments trouvés proviennent d'espèces différentes (fréquence des épaississements spiralés et largeurs de

rayons), mais l'identification au genre est difficile. Enfin, aucune gymnosperme n'a été trouvée et les taxons reconnus peuvent tous correspondre à des espèces locales. Le classement des taxons selon leurs groupes fonctionnels (Rameau, 1999) montre que les espèces des phases pionnières sont très bien représentées, ainsi que celles de phases forestières transitoires. *Fagus sylvatica*, espèce de fin de succession forestière, est présent en faible quantité.

### 4.3.4. Susceptibilité magnétique

La Figure 9 présente les résultats de l'analyse de la susceptibilité magnétique (S.M.) des chauffes expérimentales. Les courbes montrent une évolution relativement similaire mais avec des amplitudes très différentes selon la profondeur correspondante de l'échantillon. Pour celui de surface, la S.M. croît nettement à partir de 450 °C jusqu'à 600 °C. Après une chauffe à 650 °C cette valeur a drastiquement baissé. Puis, elle ré-augmente nettement à 700 °C avant de diminuer progressivement jusqu'à 850 °C. Ces changements sont beaucoup moins marqués pour les échantillons profonds, et sont globalement corrélés à l'importance de la matière organique des échantillons. Ces variations s'expliquent par les transformations minéralogiques des oxydes de fer présents initialement dans le sol, entre des formes dont le comportement magnétique spontané est faible (goethite, hématite), à d'autres dont celui-ci est fort (magnétite, maghémite), et inversement, à différentes températures (Cornell et Schwertmann, 2003; Brodard, 2013). Les très fortes valeurs de la S.M. indiquent vraisemblablement la formation de magnétite et/ou

<table><caption>Tableau 2 Résultats anthracologiques présentant le nombre et la masse de charbons par taxons et prélèvements</caption><thead><tr><th rowspan="2">Echantillon (profondeur)</th><th rowspan="2"></th><th rowspan="2"></th><th colspan="4">Nombre</th><th colspan="4">Masse (mg)</th><th rowspan="2">Nbre tot.</th><th rowspan="2">Masse tot. (mg)</th></tr><tr><th>5</th><th>10</th><th>15</th><th>20</th><th>5</th><th>10</th><th>15</th><th>20</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="3">Fagaceae</td><td>Fagus sylvatica L.</td><td>Hêtre</td><td>3</td><td>3 (5)</td><td>1 (1)</td><td></td><td>6</td><td>8 (8)</td><td>3 (2)</td><td>13</td><td>27</td></tr><tr><td>Quercus sp.</td><td>Chênes</td><td>4</td><td>5</td><td></td><td></td><td>28</td><td>37</td><td></td><td>9</td><td>65</td></tr><tr><td>Castanea/Quercus</td><td>Châtaignier/Chêne</td><td>13 (1)</td><td>16 (4)</td><td>1 (2)</td><td>3</td><td>54 (1)</td><td>59 (10)</td><td>1 (2)</td><td>40</td><td>130</td></tr><tr><td rowspan="7">Betulaceae</td><td>Alnus sp.</td><td>Aulnes</td><td></td><td>6</td><td></td><td>1</td><td></td><td>26</td><td></td><td>7</td><td>27</td></tr><tr><td>Betula sp.</td><td>Bouleaux</td><td>8 (4)</td><td>4</td><td>4</td><td>2</td><td>35 (5)</td><td>6</td><td>10</td><td>22</td><td>66</td></tr><tr><td>Alnus/Betula</td><td></td><td></td><td>5</td><td>3</td><td></td><td></td><td>11</td><td>7</td><td>8</td><td>18</td></tr><tr><td>Carpinus betulus L.</td><td>Charme</td><td>(1)</td><td>2</td><td></td><td></td><td>(6)</td><td>3</td><td></td><td>3</td><td>9</td></tr><tr><td>Corylus avellana L.</td><td>Noisetier</td><td>4 (4)</td><td>23 (4)</td><td>1</td><td></td><td>7 (35)</td><td>51 (6)</td><td>1</td><td>36</td><td>100</td></tr><tr><td>Carpinus/Corylus</td><td></td><td></td><td>3</td><td></td><td></td><td>10</td><td></td><td></td><td>3</td><td>10</td></tr><tr><td>Betulaceae inid.</td><td></td><td></td><td>9</td><td>2</td><td>1</td><td>13</td><td>4</td><td>1</td><td>12</td><td>18</td></tr><tr><td rowspan="2">Salicaceae</td><td>Salix sp.</td><td>Saules</td><td></td><td></td><td>2</td><td>1</td><td></td><td>1</td><td>3</td><td>3</td><td>4</td></tr><tr><td>Populus/Salix</td><td>Peupliers/Saules</td><td>1</td><td>3</td><td></td><td>1</td><td>7</td><td>5</td><td>3</td><td>5</td><td>15</td></tr><tr><td>Aceraceae</td><td>Acer campestre L.</td><td>Érable champêtre</td><td></td><td>(1)</td><td>1</td><td></td><td>(1)</td><td>2</td><td></td><td>2</td><td>3</td></tr><tr><td>Caprifoliaceae</td><td>Viburnum opulus L.</td><td>Viorne Obier</td><td></td><td>1</td><td></td><td></td><td>2</td><td></td><td></td><td>1</td><td>2</td></tr><tr><td>Rosaceae</td><td>Maloideae</td><td></td><td></td><td>2</td><td></td><td></td><td>5</td><td></td><td></td><td>2</td><td>5</td></tr><tr><td colspan="2">Angiosperme dicotylédoné</td><td></td><td>28</td><td>10</td><td>3</td><td>4</td><td>37</td><td>12</td><td>4</td><td>3</td><td>45</td></tr><tr><td colspan="2">inidentifiable</td><td></td><td>7</td><td>11</td><td>4</td><td>9</td><td>11</td><td>34</td><td>5</td><td>23</td><td>31</td></tr></tbody></table>

Les valeurs entre parenthèses correspondent aux fragments incertains (cf.). Le dégradé de gris indique du plus clair au plus foncé les taxons pionniers, post-pionniers/nomades, et dryades
maghémite. Les faibles valeurs mesurées à 650°C pourraient alors s'expliquer par la transformation de ces oxydes en hématite, dont le point de Curie est proche (≈683°C). Toutefois, la réapparition de valeurs élevées entre 700 et 800 °C suppose la réapparition de formes ferrimagnétiques qui ne sont pas encore transformées en hématite, par exemple de la maghémite issue de formes passant par des transformations intermédiaires (ferrihydrite ou lépidocrocite ; Cornell et Schwertmann, 2003). Bien que des analyses supplémentaires soient nécessaires pour préciser ces variations, deux résultats encore préliminaires peuvent être avancés: la matière organique joue un rôle important sur les changements minéralogiques et l'acquisition d'un comportement magnétique, et, selon les paramètres de cuisson testés, les agrégats rubéfiés correspondaient à une chauffe comprise entre 500 et 800°C.

### 4.3.5. Coloration

La Figure 10 présente les résultats des mesures colorimétriques des échantillons chauffés. Puisque les paramètres chromatiques a* et b* présentent une bonne corrélation (coeff. Pearson = 0.959), ils sont additionnés. L'évolution de la coloration au cours de la chauffe est assez similaire pour les trois échantillons les plus profonds, mais les variations sont beaucoup plus marquées et n'interviennent pas aux mêmes seuils de température pour l'échantillon supérieur. Globalement, on remarque d'abord un assombrissement, puis la teinte des échantillons devient progressivement plus jaune-rouge et s'éclaircit, avant de montrer des variations plus ou moins désordonnées aux plus fortes températures testées. Ces variations peuvent

s'expliquer par la carbonisation et l'oxydation progressive de la matière organique jusque vers 550 °C (Ulery et Graham, 1993), et selon les échantillons, à partir de 200-300 °C par la formation d'oxydes de teinte rouge, comme l'hématite rouge-sang et la maghémite rouge-brun (Cornell et Schwertmann, 2003). Les valeurs chromatiques (a* et b*) des échantillons non chauffés sont proches de celles mesurées pour des goethites synthétiques (Cornell et Schwertmann, 2003, p. 132), ce qui semble confirmer l'importance de cet oxyhydroxyde dans la composition minéralogique initiale (coloration jaune). De plus, l'observation individuelle des courbes de la première dérivée des mesures de réflectance (données non présentées) confirme l'importance de l'hématite par l'augmentation progressive des valeurs entre 540 et 570 nm avec la chauffe (Deaton et Balsam, 1991; Zhou et al., 2010).

La projection de la coloration « moyenne » des agrégats rubéfiés sur le graphique se superpose aux colorations mesurées pour les échantillons à 10 et 15 cm de profondeur à 500 °C. L'échantillon situé à 20 cm de profondeur à la même température est assez proche, par contre, celui de 5 cm le plus proche correspond à une température qui s'élève à 650 °C. L'observation individuelle des spectres de réflectance confirme que l'échantillon situé à 15 cm et chauffé à 500°C possède des colorations statistiquement très proches des agrégats rubéfiés. Enfin, sur l'axe chromatique bleu-jaune (b*) observé individuellement, l'échantillon à 5 cm de profondeur n'atteint une valeur comparable à celle des agrégats rubéfiés seulement à partir de 800°C, contre 550°C pour les autres.

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>**Figure 9.** Evolution de la susceptibilité magnétique en fonction des températures de chauffe des échantillons de terre fine de différentes profondeurs.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>**Figure 10.** Evolution de la coloration des échantillons aux différentes températures de chauffe selon leur clarté (L*) et leur chromaticité totale (a*+b*) correspondant à un axe théorique bleu-vert (en bas) à jaune-rouge (en haut). Les losanges correspondent aux échantillons de sol non chauffés (séchés à température ambiante) et les cercles aux échantillons chauffés à 500°C.</figcaption></figure>
# 5. Discussion

## 5.1. INTERPRÉTATION DES RÉSIDUS DE COMBUSTION DE TRANSINNE

Les approches employées suggèrent une relative complexité des processus de combustion réels liés aux résidus identifiés et soulignent la nécessité de diversifier les méthodes de caractérisation. Le Tableau 3 présente de manière synthétique les résultats de cette étude et leurs principales limites. En effet, en l'absence actuelle de données absolues, il est difficile de préciser si ces indices proviennent d'un ou plusieurs évènements cumulés, et de discuter de l'importance des phénomènes taphonomiques au cours du temps. De plus, la restriction spatiale des observations ne permet pas de discuter de leur extension. Malgré cela, il nous semble pertinent de discuter les processus de formation de ces résidus vis-à-vis des connaissances sur les feux naturels et agricoles présentés plus haut. En effet, l'absence d'indices archéologiques associés aux résidus permet de s'orienter vers l'hypothèse de tels évènements.

Si l'on suppose fortement la concomitance de la formation des éléments rubéfiés et d'au moins une partie des végétaux carbonisés, de par leur agencement ponctuel, la présence récurrente de tiges végétales aériennes microscopiques carbonisées peut paraitre étonnante dans le cadre d'une combustion en conditions oxydantes, qui

devrait entrainer une comburation (production de cendres) facilitée des petits éléments végétaux. Par contre, cette observation serait cohérente dans le cas d'une combustion couverte. Si la nette coloration rouge de certains agrégats permet de supposer une chauffe de forte intensité, différents travaux montrent que le degré de rubéfaction doit être considéré avec précaution, car ce paramètre est très variable selon la composition du matériel considéré (Canti et Linford, 2000). Suivant ce constat, il est pertinent de réaliser des cuissons contrôlées afin d'obtenir un référentiel colorimétrique spécifique. D'une part, les températures estimées des agrégats rubéfiés isolés (a priori les plus résistants ?) ne sont pas très élevées, et d'autre part, les couleurs correspondent plus certainement à des agrégats provenant de l'horizon minéral à 10-15 cm de profondeur. Ce résultat est relativement incohérent avec les données de températures mesurées lors d'incendies naturels, qui, bien qu'elles peuvent indiquer des valeurs supérieures à 500 °C en surface du sol, montrent une rapide décroissance dès les premiers centimètres inférieurs (Neary et al., 1999; Scott et al., 2014; Jordanova et al., 2018). Les agrégats rubéfiés indiquent donc une combustion affectant un horizon minéral mis à nu, soit par des perturbations naturelles, soit par une action anthropique volontaire.

Les traits micromorphologiques de perturbation ou de remaniement identifiés ne permettent pas de trancher

<table><caption>Tableau 3 Synthèse de l'analyse des résidus de combustion du bloc de Transinne</caption><thead><tr><th>Méthodes</th><th>Résultats</th><th>Interprétations ou hypothèses</th><th>Limites et biais</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="5">Micromorphologie</td><td>charbons de bois, tiges carbonisées de dicotylédones</td><td>végétation ligneuse évoluée et jeune</td><td></td></tr><tr><td>altérations thermiques : traces brunes diffuses à des agrégats nettement rubéfiés et individualisés ; quelques agrégats carbonisés infra-millimétriques</td><td>chauffe principalement en condition oxydante, mais d'intensité variable</td><td></td></tr><tr><td>végétaux englobés dans des masses brûlées</td><td>préparation du sol ou remaniements mécaniques avant combustion</td><td>observations ponctuelles sur une surface réduite, morphologie de certains résidus de combustion parfois limitée</td></tr><tr><td>nombreuses particules carbonisées microscopiques intégrées dans le fond matriciel</td><td>forte production de résidus carbonisés ou importants remaniements biomécaniques post-dépositionnels ?</td><td></td></tr><tr><td>fragmentation verticale de charbons subhorizontaux</td><td>tassement ou compaction post-dépositionnels</td><td></td></tr><tr><td rowspan="3">Anthracologie</td><td>concentrations texturales fines jaunâtres</td><td>remaniements biomécaniques, possible labour ou apports latéraux lors du dépôt ?</td><td></td></tr><tr><td rowspan="3">végétation pionnière bien représentée mais également espèces de fin de succession forestière ; richesse taxonomique élevée sur un volume réduit ; absence de résineux</td><td>feux cumulés ou combustible volontairement concentré (structure de combustion) ?</td><td rowspan="3">validité spatiale de l'information anthracologique non connue, datations absolues manquantes</td></tr><tr><td>feux antérieurs aux plantations forestières (contemporaines ?)</td></tr><tr><td>feux succédant à une perturbation du milieu (milieu ouvert) ou végétation boisée anthropisée</td></tr><tr><td rowspan="3">Cuisons expérimentales</td><td>courbes d'évolution de la S.M. en fonction de la température ; forte S.M. des agrégats rubéfiés ; corrélation à l'importance de la M.O.</td><td>chauffe entre environ 450 et 800°C pour l'obtention de valeurs de S.M. du même ordre</td><td rowspan="3">spécificités de la combustion réelle non reproduites en laboratoire ; modalités de durée de cuisson et de refroidissement testées uniques</td></tr><tr><td>courbes d'évolution de la coloration selon la température ; coloration "moyenne" des agrégats rubéfiés ; spectres de réflectance</td><td>agrégats provenant de l'horizon de surface ?</td></tr><tr><td></td><td>agrégats provenant de l'horizon minéral à 10-15 cm de profondeur, chauffés vers 500°C</td></tr></tbody></table>
vers l'une ou l'autre hypothèse, et, nous n'avons pas d'indices incontestables qui permettent d'appuyer l'existence d'un chablis (Langohr, 1993 ; Bobrovsky et Loyko, 2016). De plus les résultats anthracologiques sont clairement opposés aux arguments généralement considérés pour l'identification d'un chablis brûlé en place : charbons majoritairement mono-spécifique et racinaires (Goldberg et Macphail, 2006). Par contre, nos différents résultats ne montrent aucune contradiction apparente dans l'hypothèse de structures de combustion impliquant une concentration de combustible dans des fourneaux. D'un point de vue théorique, il s'agit même de l'explication la plus cohérente avec les spécificités de la combustion supposées : agrégats de sub-surface chauffés en atmosphère oxydante, carbonisation de tiges microscopiques, indices de pédoturbation au sens large. En l'état actuel de nos investigations, l'hypothèse de résidus de structures de combustion à couvert reste donc la plus probable.

## 5.2. FEU ET AGRICULTURE DANS LES ARDENNES

Le massif des Ardennes est un territoire géographique pour lequel on dispose d'une documentation historique relativement abondante concernant les pratiques agricoles du feu (Boutry, 1920 ; Noirfalise et Thill, 1959 ; Froment, 1968 ; Dupré, 2004). L'emploi récurrent de l'essartage a notamment joué un rôle relativement important dans l'évolution de la couverture boisée de certaines localités, en favorisant des essences héliophiles, qui rejettent facilement de souche (Bouleaux, Aulnes, Noisetier ; Berghen, 1970 ; Rameau et al., 1993). Le Chêne était en particulier intéressant pour l'essartage puisqu'il permettait une exploitation conjointe de son écorce pour la tannerie. D'ailleurs, il semble que cette industrie ait joué un rôle important dans le maintien de l'essartage à une époque récente (début du XXème s.), où des taillis pouvaient être essartés très régulièrement pour maximiser la récolte d'écorces (une quinzaine d'années au plus court ; Sigaut, 1975). Après l'ouverture du terrain pour l'agriculture, des taillis herbeux se reconstituent et peuvent servir pour le pâturage. Les techniques agricoles avec combustion à couvert sont également connues dans les Ardennes, essartage à couvert et écobuage, bien que ce dernier était localement désigné sous le même terme que l'essartage (Boutry, 1920 ; Froment, 1968). Les archives, les descriptions techniques, et même les témoignages oraux démontrent donc leur importance localement, au moins durant les derniers siècles. Ce constat, bien qu'il ne constitue pas en soi un argument à notre interprétation, questionne d'une part la visibilité archéologique générale de ces pratiques, et d'autre part le relativement faible nombre de travaux menés sur la question (Herbauts et al., 1990). Il apparaîtrait donc pertinent de mettre en place des projets d'étude de plus grande envergure dans ce secteur, afin de pouvoir ensuite discuter de la mise en évidence

d'agricultures du feu dans des régions moins documentées, ou pour des périodes plus anciennes.

## 6. Conclusions

L'étude conduite à Transinne illustre la pertinence de caractériser plus précisément des traces de combustion a priori peu diagnostics. Le choix de méthodes d'analyse adaptées aux questionnements géo-archéologiques posés par les structures découvertes, s'il n'autorise pas forcément une interprétation définitive, devrait au moins permettre de préciser leur formation et leur fonctionnement : combustible, paramètres de la chauffe, etc. S'il est par ailleurs évident que ces faits archéologiques nécessitent une plus grande attention, et ce, dès leur mise au jour, il est aussi indispensable que les structures macroscopiques a priori mieux préservées, fassent également l'objet d'investigations (Guiblais-Starck et al., en préparation). Les traces pédo-sédimentaires découvertes en contexte préventif devraient ainsi permettre de mieux interpréter les résidus uniquement perceptibles à l'échelle microscopique.

Nous n'avons que peu développé la question des processus taphonomiques des résidus découvertes à Transinne, ainsi que la validité méthodologique des estimations de température de chauffe. La question de l'importance de la diagenèse sur les agrégats chauffés mérite d'être détaillée plus amplement, car c'est une problématique centrale dans l'étude des structures de chauffe anciennes ainsi que sur la question de la préservation de l'ensemble des résidus pyrolytiques au sens large (Courty, 2012). Toutefois, il nous semble que ces questions ne sauront être résolues sans considérer la complexité des feux anthropiques, même hors des sites archéologiques stricto sensu. Au final, plutôt que de proposer des modèles d'interprétation théorique seulement fondés sur la base de données géoarchéologiques (Macphail et Goldberg, 1990), il nous semble primordial d'accorder une plus grande attention aux aspects techniques (structure, fonctionnement, fonction) des emplois du feu, dont la dénomination et la définition en constitue un des fondements incontournable (Sigaut, 1975, 1991).

### Remerciements

Kaï Fechner et Roger Langohr sont fortement remerciés pour l'opportunité d'étudier le bloc de Transinne ; à Alain Giosa pour son aide sur la figure de synthèse et son expertise générale ; à Nicolas Bermeo, Bastien Parrondo, Alexandra Legrand-Pineau et aux collègues du laboratoire pour leurs conseils et leur assistance technique ; à Hubert Cochet et Margot Jobbé-Duval pour leur autorisation à reproduire l'illustration de l'écobuage andin. Nos remerciements vont enfin à Anne Gebhardt pour ses remarques et conseils pertinents et à Judit Deák pour son suivi lors de la préparation de ce manuscrit.
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SOILS
AS RECORDS
OF PAST
AND PRESENT

From soil surveys to archaeological sites: research strategies for interpreting soil characteristics

Edited by
Judit Deák
Carole Ampe
Jari Hinsch Mikkelsen

Proceedings of the Geoarchaeological Meeting
Bruges, 6 & 7 November 2019
This book is published on the occasion of the Geoarchaeological Meeting:

**Soils as records of Past and Present.**
**From soil surveys to archaeological sites: research strategies for interpreting soil characteristics**

on 6 & 7 November 2019 in Bruges, Belgium.

**Editors**

Judit Deák, Carole Ampe and Jari Hinsch Mikkelsen

**Technical editor**

Mariebelle Deceuninck

**English language reviewer**

Caroline Landsheere

**Graphic design**

Frederick Moyaert

**Printing & binding**

Die Keure, Bruges

**Publisher**

Raakvlak
Archaeology, Monuments and Landscapes of Bruges and Hinterland, Belgium
www.raakvlak.be

**Copyright and photographic credits**

The printed version of this book is protected by the copyright
© Raakvlak.

ISBN 978 90 76297 811

This book is a collection of freely available (open access) documents. The book and the papers composing it have individual digital object identifiers (doi, indicated on each paper) and are hosted by the non-commercial depository archive (Zenodo).

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**Citation recommendation**

Judit Deák, Carole Ampe, and Jari Hinsch Mikkelsen (Eds.).
Soils as records of past and Present. From soil surveys to archaeological sites: research strategies for interpreting soil characteristics. Proceedings of the Geoarchaeological Meeting Bruges (Belgium), 6 & 7 November, 2019. Raakvlak, Bruges.
ISBN 978 90 76297 811
Doi: http://10.5281/zenodo.3420213

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RÉPUBLIQUE ET CANTON DE NEUCHÂTEL

DÉPARTEMENT DE LA JUSTICE,
DE LA SÉCURITÉ ET DE LA CULTURE

OFFICE DU PATRIMOINE ET DE L'ARCHÉOLOGIE
SECTION ARCHÉOLOGIE

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Vlaanderen
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BRU
GE

MUSEA
BRUGGE

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RAAKVLAK
Onroerend Erfgoed Brugge en Ommeland

**Photographic credits**

**Cover, p. 6**

Landscape with cows near Oudenaarde (detail),
Jean Baptiste Daveloose

© Musea Brugge

© Lukas Art in Flanders vzw

© Dominique Provost Art Photography

**Soil collages p. 16, 87, 173, 261, 297**

© Roger Langohr, Jari Hinsch Mikkelsen and Carole Ampe
# TABLE OF CONTENT

7 **Foreword**
D. De nauw, N. Blontrock and P. Ennaert

9 **Introduction**
From soils surveys to archaeological sites and beyond: research strategies and original approaches for interpreting soils, anthropic activity, and environmental changes
J. Deák, C. Ampe and J. Hinsch Mikkelsen

15 **Scientific reviewers**

1. **Present and past soilscapes and land use**

19 **Settlement of the first farmers in the Belgian loess belt, the edaphic factor**
R. Langohr

31 **Land use and settlement dynamics in the bays of Bevaix and Cortaillod (Neuchâtel Lake, Switzerland) during Late Bronze Age**
J. Deák, F. Langenegger and S. Wüthrich

55 **The Abc soil types: Podzoluvisols, Albeluvisols or Retisols? A review**
S. Dondeyne and J.A. Deckers

65 **The byre's tale. Farming nutrient-poor cover sands at the edge of the Roman Empire (NW-Belgium)**
J. Hinsch Mikkelsen, R. Langohr, V. Vanwesenbeeck, I. Bourgeois and W. De Clercq

2. **Natural and anthropogenic soil forming factors and processes**

89 **Drift sand-podzol hydrosequences in the Mol-Dessel area, NE Belgium**
K. Beerten

99 **Bioturbation and the formation of latent stratigraphies on prehistoric sites**
Two case studies from the Belgian-Dutch coversand area
Ph. Crombé, L. Messiaen, D. Teetaert, J. Sergant, E. Meylemans, Y. Perdaen and J. Verhegge

113 **Les faux poteaux plantés**
J. Vanmoerkerke, W. Tegel and C. Laurelut

121 **Feux agricoles, des techniques méconnues des archéologues**
L'apport de l'étude archéopédologique des résidus de combustion de Transinne (Belgique)
C. Menbrivès, C. Petit, M. Elliott, W. Eddargach and K. Fechner

141 **Micromorphologie des constructions en terre et convergence de faciès**
Le cas du site des Genêts à Ablis (Yvelines, France)
M. Rué and A. Hauzeur

159 **Facing complexity: an interdisciplinary study of an early medieval Dark Earth witnessing pasture and crop cultivation from the centre of Aalst (Belgium)**
Y. Devos, K. De Groote, J. Moens and L. Vrydaghs
### 3. Archaeology and soil science, unravelling the complexity

175 **Méthodologie d'une recherche paléoenvironnementale en archéologie préventive**
**L'exemple du site de Kerkhove Stuw (Belgique)**
F. Cruz, J. Sergant, A. Storme, L. Allemeersch, K. Aluwé, J. Jacops, H. Vandendriessche, G. Noens, J. Hinsch Mikkelsen, J. Rozek, P. Laloo and Ph. Crombé

189 **Study of past and present records in soils from Lorraine (France)**
**A geoarchaeological approach in the context of rescue archaeology**
A. Gebhardt

209 **Reconstruction des modes de vie au Néolithique et au Bronze Ancien**
**Synopsis des apports récents des études pédologiques entre Rhin et Seine**
K. Fechner, D. Bosquet, F. Broes, avec la collaboration de L. Burnez-Lanotte, V. Clavel, L. Deschodt, H. Doutrelepont (†), G. Hulin, J. Hus and R. Langohr

231 **The evolution and medieval re-use of a prehistoric barrow at Wielsbeke (West Flanders, Belgium)**
F. Beke, J. Hinsch Mikkelsen and A.C. van den Dorpel

243 **Curbing the tide. The discovery of a Roman terp along the Heistlaan in Ramskapelle (Knokke-Heist)**
D. Verwerft, J. Hinsch Mikkelsen and W. De Clercq

### 4. Past climates and environments

263 **Soils or sediments? The role of R. Langohr's process-oriented approach in understanding**
**carbonate-related palaeosols of the stratigraphic record**
A. Mindszenty

271 **Palaeosoils as indicators of local palaeoenvironmental changes**
**Mosaics from the Hungarian loess studies**
E. Horváth, Á. Novothny, G. Barta, D. Csonka, T. Végh and B. Bradák

279 **A distinct pedogenetic path under a Mediterranean climate**
**The case of soils on Areny sandstone formation (Tremp basin, NE Iberian Peninsula)**
R.M. Poch, J.C. Balasch, M. Antúnez, J. Vadell, A. Forss and J. Boixadera

### 5. Present and future use of soil data

299 **The Database of the Subsoil in Flanders (DOV) related to soil and archaeological research**
K. Oorts, V. Vanwesenbeeck, M. Van Damme and S. Buyle

307 **Soil and archaeological groundworks for landscape development projects of the Flemish Land Agency**
**The case study of Assebroek**
C. Ampe and K. Gheysen

313 **Archaeology and Soil Science in Flanders**
**Personal reflections of an archaeologist in 2019**
M. Pieters