granulométrie de la fraction limonü-argileuse calcimétrie

GÉNÉRALITÉS

Situation géographique

La Cueva del Angel est située en Espagne andalouse, sur le mont Araceli, à 37°de latitude nord et 5° de longitude ouest. Elle est distante de 30 km de la grotte moustérienne de Zafarraya et d’environ 200 km du site pléistocène inférieur d’Oree.
Son altitude est de 624m par rapport au niveau de la mer, ce qui correspond, vu que nous somme situés sur un haut plateau, à une dénivellation d’une centaine de mètres environ depuis la base du massif.
Le massif d’ Araceli, qui culmine à 868m au nord-est de la grotte, est situé presque au centre géographique de l’Andalousie, à peu près à égale distance de Cordoue au nord, Grenade à l’est et Malaga au sud et offre une vue panoramique sur plusieurs dizaines de kilomètres alentours. On pourrait voir la mer Méditerranée située à 70km au sud si elle n’était pas cachée par les monts de Malaga. L’Afrique n’est qu’à une centaine de kilomètres, séparée de l’Europe par un petit bras de mer qui n’a peut-être pas toujours existé durant le Quaternaire …
Des rochers en place, des blocs effondrés, des buissons épineux et des figuiers recouvrent cette colline depuis le sommet pour laisser finalement la place à des champs caillouteux plantés d’oliviers à perte de vue.
La carte géologique montre que le mont Araceli est un massif karstique de dolomite jurassique contenant des gisements de silex et d’ocre, matières premières très prisées par l’homme préhistorique. Ce massif est essentiellement entouré de marnes secondaires recouvertes par endroit de formations superficielles quartemaires.
La Cueva del Angel se serait écroulée aux alentours de 120 000 ans (âge du plancher stalagmitique supérieur) à la suite du maxima d’amplitude entre climats froid et tempéré des stade 6 et 5 ou à la faveur d’un séisme local dont la région est le siège, d’après les failles visibles sur la carte géologique, depuis au moins le Crétacé. Le fait que la grotte se soit écroulée sur son remplissage a permis à celui-ci d’être très bien conservé, à l’abris de l’érosion, des bioturbations et des occupations humaines postérieures.

Les restes de la grotte et son réseau karstique

Le plafond de la grotte s’est entièrement écroulé sur son remplissage, ce qui fait que les seules traces de son existence sont actuellement les planchers stalagmitiques et le réseau karstique sous jacent constitué d’un puit naturel (situé juste derrière la chape métallique) à demi recouvert par les blocs écroulés, menant à une large salle souterraine située sous le chantier de fouille.

Coupe stratigraphigue transversale

La coupe stratigraphique transversale 1/J est en retrait de 100 cm par rapport à la coupe stratigraphique J/K. Elle est localisée essentiellement dans la zone 7 avec une extension de 50 cm à la base de la zone 8.
Cette coupe, d’une épaisseur de 100 cm sur une largeur de 155 cm, présente 2 unités sédimentaires. La première est de structure organisée, la seconde, en raison de la présence de concrétionnement, montre une succession de lits concrétionnés et de couches de sédiments meubles.
Unité sédimentaire 1
Z absolu minimal sommet : 250 cm sous le plan 0
Z absolu maximal base : 286 cm sous le plan 0
Epaisseur moyenne : 20 cm
Cette unité est localisée essentiellement dans la zone 7 avec toutefois une extension de 3 cm dans la zone 8.
Son épaisseur varie entre 10 à 30 cm.
La fraction fine se compose d’un sable limoneux de couleur brun homogène. Sa structure est grumeleuse et sa consistance friable. Elle repose sur un encroûtement continu. Diverses concrétions en forme de poupées de lœss sont également présentes et régulièrement réparties dans la masse.
La fraction grossière est très rare (un bloc de 17 cm et une pierre de 7 cm). Ces deux éléments sont très altérés et accusent un léger pendage ouest-est.
La porosité est très abondante trahissant une bioturbation importante.
Aucun objet archéologique n’était visible sur la coupe, ni aucune inclusion métallique n’a été relevée.
La limite inférieure de cette unité est nette, en structure et en couleur, avec la couche sousjacente.
Unité sédimentaire 2
Z absolu minimal sommet : 278 cm sous le plan 0
Z absolu maximal base: 352 cm sous le plan 0
Epaisseur moyenne : 60 cm
Elle est comprise dans la totalité de la zone 7 et dans la zone 8 à x = 55.
Dans la première zone, son épaisseur atteint 70 cm, dans la seconde, elle est de 20 cm.
La fraction fine se compose d’un sable limoneux, de couleur non homogène et de consistance friable à indurée en raison de la présence de lits de concrétionnent. Ceux -ci peuvent s’étendre sur toute la longueur ou se concentrer en une superposition de plusieurs lits dans un secteur du remplissage comme cela est le cas à la base de la coupe.
Dans certains niveaux, la couleur devient blanchâtre. Elle serait due probablement à une altération du sédiment. On y relève également des lits noirs parcourant parfois toute l’unité.
La fraction grossière est assez nombreuse. Elle représente un rapport de 10/80 avec la fraction fine. Ces éléments grossiers sont généralement altérés et certains demeurent non altérés.
Le matériel archéologique est relativement abondant, notamment les esquilles brûlées. Un petit fragment de charbon de bois a été relevé sur la coupe.
Aucun pendage n’est apparent et ni la porosité, ni la bioturbation, ni les inclusions métalliques ne sont à souligner

Evolution des caractères granulométriques et morphoscopiques le long de la coupe J/K

Les points communs à l’ensemble du remplissage

Une première observation du tableau synthétique des descriptions effectuées sur le terrain et des résultats d’analyse nous montre une homogénéité globale dans le remplissage de la Cueva del Angel.
La matrice est essentiellement constituée, de la base au sommet, de sable non lité et de limon parsemés de niveaux ou poupées de concrétionnement. Le taux de carbonates de la fraction inférieure à 0, 160mm est en moyenne supérieur à 60 %.
Il n’y a pas de pores ni de bioturbation et le pH est basique.
Des lits de sédiments sombres assimilables à des foyers sont visibles sur toute l’étendue du remplissage et les esquilles brûlées et industries de silex sont partout présentes.
La proportion des grains de quartz est en moyenne supérieure à 50% pour les Non Usés et à 30 % pour les Emoussés, la majorité des grains étant translucides.
Des grains Non usés bipyramidés, taraudés ou laiteux sont présents tout au long du remplissage.
De cette première observation nous pouvons faire quelques constatations impmantes : la matrice a globalement les mêmes origines. l’absence de pores et de bioturbation ainsi que le pH basique indiquent que le remplissage de la grotte n’a pas subi beaucoup d’altérations biologique ou chimique post-dépositionnelles, autres que la carbonatation. Le bon état de conservation de l’industrie et des ossements vient appuyer cette constatation. Certains os ayant été trouvés en connexion anatomique, il n’y a pas eu non plus de remaniement notable des sédiments depuis leur dépôt. l’action anthropique, dont de nombreuses traces sont visibles tout le long du remplissage, ne doit pas être négligée dans l’étude de la formation du remplissage.
La présence de quartz émoussés indique qu’une partie au moins du remplissage est d’origine allochtone.

Origine du calcaire

L’élimination du calcaire des fractions sableuse et limona-argileuse accroît fortement le pourcentage des éléments fins qui passent en moyenne respectivement de 20 à 60 % pour les sables fins et de 10 à 20 % pour les argiles. Cette opération améliore en outre le classement général, notamment du côté des éléments fins.
Les carbonates se sont donc infiltrés dans les sédiments après leur dépôt et ont précipité sous forme de ciment agrégeant les particules les plus fines et provoquant leur concrétionnement. Lors de l’attaque à l’acide chlorhydrique, le ciment est dissout et les particules fines sont libérées, augmentant d’autant la proportion des éléments fins.
Cependant, ce phénomène ne peut expliquer à lui seul le fort taux de calcaire enregistré aussi bien dans le sédiment total inférieur à 0,160 mm, que dans les fractions sableuse et Jimono-argileuse. Une contribution du calcaire en grains, issu également des parois de la grotte est donc à envisager.
La comparaison des courbes granulométriques provenant d’une part de la fraction sableuse brute et d’autre part de la fraction sableuse décalcifiée nous confirme cette hypothèse par la grande différence de profil que nous observons. On passe en effet de courbes à profil linéaire et à tendance convexe pour la fraction brute à des courbes à profil nettement concave pour le sédiment décalcifié. Ceci indique une très grande différence dans les proportions et le classement des sable fins, avant et après décalcification. Cette grande différence ne pouvant s’expliquer que par la présence de calcaire en grains, en sus du calcaire dissout.
Il faut noter également les profils d’exception pour les courbes granulométriques des prélèvements PS2, PS4, PS5, PS6, PS7, PS9 et PS32, pour lesquels la courbe du sédiment décalcifiée a à peu près le même profil que celle du sédiment brut. On remarque sur le diagramme synthétique que des pics de proportion de sables grossiers correspondent à ces prélèvements. Cela veut dire que lorsque la proportion en sables grossiers est forte, la décalcification augmente moins la proportion de sables fins. Cette constatation confirme le fait que le calcaire n’est pas constitué seulement d’agrégat autour des particules fines mais qu’il provient également de calcaire en grains, essentiellement répartis dans les sables grossiers et dont l’élimination n’augmente donc pas la proportion des sables fins.
L’hypothèse de l’origine endogène des carbonates, résultant de la dissolution du calcaire et de la désagrégation des parois de la grotte est donc la plus vraisemblable et gagnèrait à être confirmée par d’autres analyses, notamment l’étude d’échantillons prélevés sur les parois de la grotte.

Origine de l’argile

La présence d’argile dans un remplissage sédimentaire est synonyme d’un dépôt par cours d’eau ou par ruissellement. Comme il n’y a pas de trace de cours d’eau dans les unités sédimentaires étudiées (galets orientés et litage des sables), le ruissellement est l’hypothèse la plus vraisemblable pour expliquer la présence de l’argile, qui est en proportion faible (moins de 10 %) mais constante tout au long du remplissage.
Le ruissellement étant dû à l’eau qui s’infiltre à travers les fissures du karst, l’argile proviendrait de formations superficielles situées au dessus de la grotte. Il nous faudra retrouver ces formations et étudier la composition minéralogique de ces argiles ainsi que de celles du remplissage pour pouvoir les comparer et connaître ainsi l’origine des argiles présente dans la Cueva del Angel.

Origine des quartz émoussés

Les grains de quartz émoussés étant le résultat d’un transport par l’eau sur des centaines de kilomètres, ceux contenus par les sédiments de la grotte proviennent forcément de l’extérieur.
La présence d’une rivière au pied du massif dans lequel la grotte est creusée nous permet d’émettre l’hypothèse selon laquelle les grains émoussés proviendraient d’un transport éolienr ( par saltation, s’étant exercé sur le sable des terrasses fluviatiles abandonnées par la rivière lors de changement de lit ou d’étiage. La courte distance séparant le lieu de dépôt des grains par la rivière, de l’emplacement du remplissage de la grotte, n’aurait pas permis une éolisation caractéristique des grains de quartz (quartz rond-mat).
Cette hypothèse sera à confirmer au moyen de prélèvements effectués dans les terrasses alluviales en question, auxquels nous appliquerons des analyses granulométrique, minéralogique (étude des minéraux lourds) et morphoscopique, à comparer avec les résultats trouvés pour les échantillons provenant du remplissage de la grotte.

Les différents ensembles discernés

L’unité sédimentaire 3, située à la base du remplissage et ayant une puissance de 50 cm est bien individualisée par son fort taux d’éléments grossiers et son encroûtement généralisé.
Les éléments grossiers étant de taille, de forme et d’orientation aléatoires et en majorité composés de calcaire, on peut penser à des éboulis secs “produits de fragmentation par décollement … ne correspondant qu’à l’acquisition d’un profil d’équilibre du toit de la cavité et aucune signification climatique ne peut leur être accordée”(KERVAZO B. et LAVILLE H, 1988). L’étude d’échantillons provenant des parois de la grotte serait utile pour confirmer cette hypothèse.
L’encroûtement généralisé procède quant à lui du phénomène de migration verticale des carbonates en solution et de leur précipitation suite à l’évaporation lors de périodes plus sèches, de l’eau contenant le calcaire dissout.
Dans l’ensemble, dans l’unité sédimentaire 3, la proportion des sables grossiers varie autour de 40 %, les argiles autour de 15 % et les quartz émoussés autour de 40 %. Dans les Non usés, les taraudés oscillent entre 10 et 15 %, les translucides entre 50 et 60 % et les laiteux entre 10 et 20 %, sauf à la base, où ils montent à 60 %. Il faut souligner que les proportions dans les différentes fractions des deux prélèvements situés à la base de cette unité (PS35 et PS36) sont similaires à PS28 et contiennent moins de sables grossiers et d’argile que le reste de l’unité. Les quartz émoussés sont en proportion très basse (environ 10 %) à la base de l’unité mais pas au niveau de PS28.
Il serait intéressant de pouvoir continuer les prélèvements en profondeur pour voir s’il s’agit là d’un phénomène limité dans le temps ou d’une véritable transition sédimentaire. La micromorphologie sera également d’une grande utilité pour répondre à cette question.
L’unité sédimentaire 2, de puissance égale à 80 cm, dont la texture varie progressivement de meuble à sa base jusqu’à fortement indurée au sommet, se caractérise par une nette diminution des éléments grossiers par rapport à l’unité sous-jacente, dont la proportion passe de 70 à 15 %.
Les sables grossiers ont d’abord une proportion constante pms augmentent progressivement, de 40 à 70 % en moyenne de la base vers le sommet.
La proportion d’argile reste globalement constante sur toute l’unité.
Les indices de classement appliqués à la fraction décalcifiée enregistrent un bon classement des éléments fins et une tendance vers un meilleur classement du côté des éléments grossiers.
La calcimétrie, à l’instar de l’induration des sédiments, augmente globalement de la base au sommet de l’unité.
Les quartz émoussés augmentent d’abord pendant les 30 premiers centimètres puis diminuent progressivement jusqu’au trois quarts de l’unité et recommencent ensuite à augmenter. A cette diminution des Emoussés correspond une augmentation notable des Non usés laiteux. Ces variations ne se retrouvant pas dans la granulométrie, nous préférons ne pas en tenir compte dans  un premier temps. Elles nous seront utiles, en revanche, pour la comparaison des résultats de la grotte avec ceux des formations extérieures que nous étudierons plus tard.
Les résultats granulométriques et de la calcimétrie de l’unité sédimentaire 2 traduisent une augmentation des échanges de la grotte avec l’extérieur. La diminution de la proportion d’éléments grossiers traduisant une relative stabilité des parois ayant acquis leur profil d’équilibre après avoir sans doute provoqué l’élargissement de l’ouverture du porche.
Ultérieurement, des circulations intenses d’eaux chargées de bicarbonates ont fortement induré, sur sa partie supérieure, le remplissage de cette unité.
L’unité sédimentaire 1 montre une certaine constance des paramètres granulométriques, calcimétriques et morphoscopiques.
Les sables grossiers ont une proportion moyenne de 50 % dans la fraction sableuse décalcifiée et les indices de classement indiquent un meilleur classement dans la fraction grossière.
L’argile à le taux le plus élevé du remplissage et se situe aux alentours de 20 % de la fraction limono-argileuse décalcifiée.
Les grains de quartz Non usés diminuent au profit des Emoussés.
Tout cela s’explique, de même que pour l’unité sous-jacente, par des apports accrus provenant de l’extérieur et se stabilisant dans les fortes proportions.
Le taux de calcaire mesuré dans le sédiment brut inférieur à 0,160 mm, diminue et se stabilise, reflétant un apport moindre de l’intérieur de la grotte ou une décalcification postdépositionnelle.

CONCLUSION

Il résulte de cette analyse, que les unités sédimentaires délimitées sur le terrain par leur degré d’induration et leur richesse en matériel archéologique ne correspondent pas à des différences notables du point de vue granulométrique ou morphoscopique, mais plutôt à une évolution dans le temps des proportions de sables grossiers et d’argile, apparemment sans rapport avec les critères sus-jacents.
Bien que l’on constate la présence de creux dans les proportions granulométriques et de calcimétrie, que l’on ne peut expliquer à ce stade de l’étude, le remplissage de la Cueva del Angel est donc bien homogène, composé de sable et de limon principalement, ayant une origine commune de la base au sommet.
Une fraction des sédiments proviendrait du lit ancien d’une rivière située à proximité de la grotte et aurait été apportée par le vent, une autre fraction serait originaire des formations superficielles environnantes et se serait déposée par ruissellement.
L’encroûtement diffus ou général pour certaines couches serait dû à la précipitation des carbonates lors de réchauffements climatiques. Ces carbonates seraient endogènes, provenant de la dissolution du calcaire et de l’effritement des parois de la grotte. . L’analyse de la composition en minéraux lourds des sédiments de la grotte, comparée à celle des formations géologiques environnantes, nous permettra de connaître la provenance de la Partie allochtone.

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Table des matières
REMERCIEMENTS
GÉNÉRALITÉS
SITUATION GÉOGRAPIDQUE
LE CONTEXTE GÉOLOGIQUE
LA FORMATION ENCAISSANTE ET LA TECTONIQUE APPARENTE
LES RESTES DE LA GROTTE ET SON RÉSEAU KARSTIQUE
HISTORIQUE DES DÉCOUVERTES
LE MATÉRIEL ARCHÉOLOGIQUE
LAFAUNE
L’JNDUSTRJE LilHIQUE
LES DATATIONS ABSOLUES
TECHNIQUES ET MÉTHODES D’ÉTUDE
DESCRIPTION DES UNITÉS SÉDIMENTAIRES
ÉLABORATION DE LA COUPE ET DU LOG STRATIGRAPIDQUE
ANALYSES GRANULOMÉTRIQUES
DÉFINITIONS ET OBJECTIFS
GRANULOMÉTRJE DE LA FRACTION SABLEUSE
GRANULOMÉTRJE DE LA FRACTION LIMONü-ARGILEUSE CALCIMÉTRIE
DÉFINITION ET OBJECTIFS
MÉlHODOLOGIE
PRÉSENTATIONDESRÉSULTATS
MESURE DEL’ ACIDITÉ
MORPHOSCOPIE DES GRAINS DE QUARTZ
PRÉSENTATION DES RÉSULTAT
LOCALISATION DES COUPES
ÉCHANTaLONNAGE
PRÉLÈVEMENTS SÉDIMENTOLOGIQUES
PRÉLÈVEMENTS MICROMORPHOLOGIQUES
PRÉLÈVEMENTS PAL YNOLOGIQUES
DESCRIPTION DES UNITÉS SÉDIMENTAIRES OBSERVÉES LE LONG DES COUPES
STRATIGRAPIDQUES TRANSVERSALES J/K ET 1/J
EVOLUTION DES CARACTÈRES GRANULOMÉTRIQUES ET MORPHOSCOPIQUES LE LONG DE LA COUPEJ/K 
LES POINTS COMMUNS À L’ENSEMBLE DU REMPLISSAGE
ORIGINE DU CALCAIRE
LE PROBLÈME DES QUARTZ ÉMOUSSÉS ET DE L’ARGILE
LES DIFFÉRENTS ENSEMBLES DISCERNÉS
CONCLUSION 
BffiLIOGRAPHIE 
TABLE DES FIGURES ET DES PHOTOGRAPHIES 
ANNEXE 
TABLE DES MATIÈRES

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