Durée : 2002 – 2009
CICRP : Philippe Bromblet, Jean-Marc Vallet
Partenariat(s) : BRGM, LRMH et Olivier Rolland, restaurateur

Ce programme de recherche initié en 2002 sur la cathédrale de Bourges a par la suite bénéficié d’un financement d’une durée de 2 ans (2004-2006) dans le cadre du projet national de recherche pour la conservation et la connaissance du patrimoine (PNRCC) sur le traçage isotopique des sources de sulfates conduisant à l’altération des pierres de monuments.

Les objectifs étaient :

  • de préciser l’origine des sulfates solubles responsables de la dégradation des pierres
  • de distinguer et quantifier les apports de différentes sources identifiées qui peuvent être, naturelles internes à la pierre (ex. pyrite) ou externes (aérosols marins), anthropiques involontaires (pollution atmosphérique urbaine) ou volontaires (plâtre, ciment romain).

Différents sites d’étude ont été choisis pour leurs caractéristiques environnementales et leur type de pierre : cathédrales de Bourges, Chartres, Marseille, châteaux de Chenonceau et de Versailles (jardin).

La nouveauté de la méthodologie employée réside dans l’emploi d’une « boîte à outils » multi-isotopique comprenant la mesure de la signature isotopique du soufre et l’oxygène constituant les sulfates (« SO4 ») solides et du bore présent en traces sous forme de borates (« BO3 »). Les analyses isotopiques ont réalisées sur les échantillons de pierre altérée, de mortiers, de plâtre, de croûtes noires, prélevées dans différentes situations sur les différents sites. Les analyses isotopiques ont donc permis de mettre en évidence les contributions respectives des sulfates en provenance de la pollution atmosphérique (assimilée au pôle « croûtes noires ») et celle originaire des matériaux (plâtre, mortiers). L’utilisation des dosages isotopiques du Soufre et de l’Oxygène constitue un outil prometteur pour déterminer l’origine des sulfates impliqués dans la dégradation de la pierre.

Publications :

  • Kloppmann W., Rolland O., Bromblet P., « Isotope study (S,O) of sulphate neoformations involved in the degradation of stones on Bourges Cathedral (France): internal versus external salt sources », proceedings of the 10th international congress on deterioration and conservation of stone, Stockholm, Sweeden, 2004, p. 595-602.
  • Vallet J.M., Gosselin C., Bromblet P., Rolland O., Vergès-Belmin V., Kloppmann W., « Origin of salts in stone monument degradation using sulphur and oxygen isotopes: first results of the Bourges Cathedral (France) », Journal of Geochemical Exploration, vol 88, 1-3, jan-march 2006, GES-7, 7th international symposium on the geochemistry of the Earth’s surface, 23-27 august 2005, Aix en Provence, p. 358-362
  • Kloppmann W., Vergès-Belmin V., Gosselin C., Rolland O., Bromblet Ph., Vallet J.-M., Dotsika E., « Isotope (sulphur, oxygen, boron) tracing of internal or external origin of sulphates involved in the degradation of French monuments (BOS project) », Proc. of the 7th European Conference « Sauveur », Safeguarded cultural heritage, understanding & viability for the enlarged Europe, 31st may – 3rd June 2006, Prague, Czech Republic, 2007, vol. 1, p.437-440.
  • Wolfram Kloppmann, Véronique Vergès-Belmin, Olivier Rolland, Philippe Bromblet, Jean-Marc Vallet, Christophe Gosselin, « Néoformation de sulfates comme facteur de dégradation des pierres des monuments : détermination par traçage isotopique (B, O, S) des sources internes et externes du soufre », Actes du colloque Science des matériaux du patrimoine culturel, 6 et 7 décembre 2007, Paris, France, Techné, Hors série, 2008, p.114-119.
  • Kloppmann W., Bromblet Ph., Vallet J.M, Vergès-Belmin V., Rolland O., Guerrot C., Gosselin C., « Building materials as intrinsic sources of sulphate: A hidden face of salt weathering of historical monuments investigated through multi-isotope tracing (B, O, S) », (2011) Sci Total Environ, 409, p. 1658-1669.

Durée : 2006-2009 Pilote CICRP : Philippe Bromblet, Jean-Marc Vallet
Partenariat(s) : Université de Venise, Institut de géologie et d’exploration minière d’Athènes, Laboratoire de Recherches des Monuments Historiques, LRMH, les sociétés de restauration Lithos (Italie) et Pons-Asini (Allemagne), ministère de la culture algérien, le Conseil suprême des antiquités égyptiennes, les directions du patrimoine culturel et les universités de Boumerdiès (Algérie) et Meknès (Maroc)

De 2006 à mi-2009, le CICRP a participé à un programme européen de coopération méditerranéenne intitulé MEDISTONE (preservation of ancient mediterranean sites in terms of their ornamental and building stone). Les partenaires ont travaillé sur la conservation de trois grands sites emblématiques : les cités antiques de Cuicul (Djemila, Algérie) et Volubilis (Maroc) et les pierres du phare d’Alexandrie (Egypte) sorties de l’eau.

Trois axes de recherche ont été développés : la caractérisation et l’origine des pierres employées, le diagnostic des dégradations et la mise au point d’une technique de réassemblage de la pierre.

Publications :

Ce projet a donné lieu à une vingtaine de publications et communications. Plusieurs étudiants ont collaboré et une thèse a été soutenue à l’Université des Sciences de Meknès.

Dessandier D., Antonelli F., Bouzidi R., Bromblet P., El Rhoddani M., Kamel S., Lazzarini L., Leroux L., Vallet J.-M., Varti-Matarangas, Guide des pierres du site antique de VOLUBILIS (Maroc), (2010) Publications de l’Université Moulay Ismaïl, Edité par Saïd Kamel, 57 p.

D. Dessandier, Ph. Bromblet, J-M. Vallet L. Cadot-Leroux, A. Akarish, A. Nageh, A. Shoieb, « Contribution to the study of the building stones and Monumental sculptures of Alexandria lighthouse (Egypt) », proceedings of the 11th international congress on deterioration and conservation of stone, Torun, Poland, org. by N.Copernicus University, edited by Jadwiga W. Lukaszewicz & Piotr Niemcewicz, 2008, p. 1189-1196.


Durée : 2007-2011
CICRP : Philippe Bromblet
Partenariat(s) : Service Régional de l’Archéologie, Direction Régional des Affaires Culturelles, Provence Alpes Côte d’Azur, Service archéologique du Vaucluse, Laboratoire d’archéologie médiévale méditerranéenne, Laboratoire de Recherches des Monuments Historiques

Ce projet a pour objectif l’étude de l’exploitation de la pierre de Caromb mise en oeuvre dans la construction depuis l’antiquité jusqu’au 19ème siècle. Il s’agit de montrer notamment comment et pourquoi cette pierre a pu diffuser sur un large territoire (Carpentras, Avignon, Aix) et se substituer à d’autres matériaux pierreux (pierre d’Orgon), puis a lui-même cédé la place à d’autres pierres régionales à partir du 19ème siècle (pierre de Crillon). Menée en collaboration avec des historiens, des archéologues et des géologues, cette recherche vise à confronter des prélèvements d’échantillons avec les provenances indiquées dans les textes décrivant une quinzaine d’édifices, et d’étudier les principales propriétés et l’altérabilité de la pierre de Caromb.

Publication :

Philippe Bernardi, Philippe Bromblet, Rémy Barret, Jean-Marc Vallet, Jean-Marc Mignon et Lise Leroux, « La production de pierres à Caromb (Vaucluse) : premiers résultats d’une enquête sur une industrie rurale au Moyen Âge » (2008), Actes du Colloque international Pierres du patrimoine européen, Economie de la pierre de l’Antiquité à la fin des temps modernes, 18-21 octobre 2005, Château-Thierry


Durée : 2007-2010
Pilote CICRP : Philippe Bromblet (pilote) et Jean-Marc Vallet
Partenariat(s) : Centre interdisciplinaire de nanosciences de Marseille CINaM, Université Paul Cézanne Aix – Marseille III

Les travaux de recherche sur le rôle des sels solubles dans l’altération des matériaux ont été effectués principalement dans le cadre du doctorat de Julie Désarnaud, étudiante co-encadrée par le CINaM et le CICRP. Ce doctorat intitulé : « Processus d’altération des pierres par cristallisation de sels solubles » a été financé par une bourse régionale PACA.

Cette recherche a consisté à renouveler les expériences menées dès 1920 (Taber, Correns…) qui sont à l’origine du concept de pression de cristallisation. Un dispositif expérimental a été mis au point pour mesurer le déplacement induit par une éventuelle croissance des faces contraintes d’un cristal de KCl immergé dans une solution saturée dans un milieu à T et HR contrôlées et soumis à une contrainte initiale théorique connue sur sa face supérieure. Les dimensions et poids des cristaux sont contrôlés avant et après expérience. L’évolution de la hauteur du cristal est suivie en continue pendant toute la durée de l’expérience par un capteur de déplacement. L’expérience est effectuée sous différentes conditions (contact ou quasicontact de la charge et du cristal, différents taux de saturation de la solution…). On constate dans tous les cas que la hauteur du cristal décroît progressivement, par dissolution des faces contraintes sommitale et basale. Les faces contraintes ont une solubilité plus élevée que les faces non contraintes et se dissolvent sous la charge dans tous les cas de figure, conformément au principe de Riecke ainsi qu’aux lois générales de la croissance cristalline. Ces expérimentations remettent en question la notion de pression de cristallisation telle qu’elle a été invoquée dans les phénomènes d’altération de la pierre liée aux sels solubles.

Publications :

  • Workshop CRYSPOM 1 organisé par l’Ecole centrale des ponts et chaussées à Paris en 2008, communication et publication du résumé « Crystal growth under mechanical constraint: new experimental results using KCl », J. Désarnaud, 1 p.
  • Workshop CRYSPOM 2 organisé par l’Ecole Polytechnique de Zurich en 2010 à Brientz , Suisse communication et publication du résumé, « Growth and dissolution of a loaded KCl crystals: Impact and limit of the supersaturation rate », J. Desarnaud, A. Baronnet, P. Bromblet, J. M. Vallet, O. Grauby. 1 p.
  • Désarnaud J., Baronnet A., Bromblet P., Grauby O. & Vallet J.-M. (2008). « Crystal growth under mechanical constraint: new experimental results using KCl. In Salt weathering on buildings and stone sculptures », Proceedings from the International Conference Salt weathering on buildings and stone sculptures, 22-24/10/2008, Copenhagen, Denmark, Technical University of Denmark, 103-113.
  • Julie Désarnaud, « Mécanisme de croissance et de dissolution de cristaux de KCl sous charge, apport dans la connaissance des altérations des pierres par les sels », thèse Université Paul Cézanne Aix – Marseille III, 2009, 197 p.
  • Julie Désarnaud, Alain Baronnet, Philippe Bromblet, Olivier Grauby, Jean-Marc Vallet, « Growth and dissolution of crystals under load: new experimental results on KCl« , soumis à Journal of Crystal growth and Design.

Début du programme : 2003
CICRP : Philippe Bromblet, Jean-Marc Vallet
Partenariats : Université des Sciences de Meknès (Maroc), CEREGE (Université Aix-Marseille)

Une collaboration s’est établie entre l’Université des sciences de Meknès, la Ville de Meknès et le CICRP pour étudier la dégradation des remparts et des principaux monuments en pisé de l’ancienne ville impériale. A travers plusieurs campagnes de prélèvement, d’une thèse d’Université et de missions d’expertise sur le terrain, ont été étudiés les matériaux et modes constructifs, le diagnostic des principales dégradations et les méthodes pour améliorer la protection de ce bâti.

Maroc

Mesure de la vitesse du son sur un bloc de pierre
avant restauration (Volubilis, Maroc) (photo philippe bromblet)

Publications :

  • Bromblet P., VALLET J.M, Ajakane R, Kamel S., Mahjoubi R., Meunier J.D., « Caractérisation de l’enduit dégradé d’une muraille aqueduc de l’ancienne ville impériale de Meknès (Maroc) », Minbar Ai Jamiaa, 7, Actes de la RIPAM 2005, 2007, p. 236-246.
  • Ajakane R., Kamel S., Mahjoubi R., Vallet JM., Bromblet P., Meunier JD., Bouadid R. (2007), « Caractérisation des matériaux et de l’altération des remparts pour une restauration adaptée : exemple d’une muraille du contrefort de Hri Souani, Médina de Meknès, Maroc », RehabiMed, 1ère Conférence régionale Euro-méditerranéenne, Présent et Futur, Barcelone 12-15 juillet 2007, p.453- 456
  • Kamel S., Ajakane R., Mahjoubi R., El Faleh E.M. ; Vallet J.M., Bromblet P., Meunier J.D., Noack Y., Borschnek D, « Caractérisation des materiaux de construction des remparts de la medina de meknes : exemple de la muraille de Sidi – Baba (Meknès, Maroc) », Echanges transdisciplinaires sur les constructions en terre crue, 2. Actes de la table ronde de Villefontaine 28-29 mai 2005, Editions de l’Espérou, Montpellier, 2007, p. 23-32.
  • Ajakane R., Kamel S., Mahjoubi R., Vallet J.M., Bromblet P., Meunier J.D., « Impact de l’altération météorique sur les murailles de la médina de Meknès (Maroc) », Proceedings of the international meeting on Mediterranean architectural heritage RIPAM 2005, 26-28 sept 2005, Meknès, ENSAM, p.119-120.
  • Ajakane R, Kamel S., MahjoubiI R., Vallet J.M., Bromblet P., Bouabib R., Meunier J.D., Noack Y., Borschnek T., Guillot H., « Preliminary studies on the degradations of the medina’s ramparts of Meknès (Morocco) », Proceedings of the 10th international congress on deterioration and conservation of stone, Stockholm, 2004
  • Kamel S., Mahjoubi R., Arsalan S, Vallet J.-M., Bromblet P., « Chantier expérimental de restauration sur un bâtiment de la Médina de Meknès (Maroc) en vue d’une méthodologie adaptée », Actes du colloque international Réhabilitation et revalorisation du patrimoine bâti, 23 et 24 mai 2011, Skikda, Maroc, T2, p.770-782.

Début du programme : 2006
CICRP : Jean-Marc Vallet (pilote), Philippe Bromblet
Partenariat(s) : Aix-Marseille Université, Université Paul Sabatier, Toulouse, Service Régional de l’Archéologie et Conservation Régionale des Monuments Historiques (CRMH) Provence-Alpes-Côte d’Azur, Parc national du Mercantour

Le programme initié par le Service archéologique régional PACA vise à établir les cinétiques de dégradation des gravures rupestres de la vallée des Merveilles (altitude des sites supérieure à 2200 m) et à mettre en place un modèle prédictif visant à évaluer les risques et la vitesse de disparition totale des gravures dans différents cas de référence. Il a pour but de proposer des méthodes de conservation et de restauration appropriées aux différents cas de figure rencontrés (site, lithotype, type de dégradation).

Gravure

Gravure lessivée et érodée, avec développement de cyanophycées
(Vallée des Merveilles, photo J.-M. Vallet – C.I.C.R.P.)

Les travaux ont débuté par l’étude de l’origine de la couleur superficielle rouge des roches gravées. Une campagne d’investigations menées sur site et en laboratoire de plusieurs ensembles de gravures a permis de montrer que les pierres gravées étaient diversement colorées (orangé, rouge, violacé), par des processus semble-t-il différents. Certaines de ces colorations résultent de la transformation de la roche supportant les gravures, d’autres sont dues à des dépôts de matière d’origines variées. Les travaux actuels visent à dater de manière relative ces colorations et à développer différentes approches pour appréhender les phénomènes de dégradation et leurs cinétiques afin de définir de manière optimale les mesures conservatoires à apporter.

Publications :

  • Poster au XIVe congrès international sur les argiles (Castellanetta Marina, Italie, 2009)
  • Poster au 12th International Congress on the Deterioration and Conservation of Stone (New York, Etats- Unis, 2012)

Début du programme : 2009
CICRP : Philippe Bromblet (pilote), Jérémie Berthonneau (doctorant 2010-2012), Jean-Marc Vallet
Partenariat(s) : Bureau de Recherches Géologiques et Minières, Centre interdisciplinaire de nanosciences de Marseille (Université Aix-Marseille), Conseil régional PACA

Ce projet fait l’objet d’une thèse (Jérémie Berthonneau) cofinancée par le BRGM, le conseil régional PACA et le CICRP portant sur le rôle des argiles dans la dégradation des pierres et plus particulièrement sur la desquamation en plaques qui affecte les monuments construits en molasses burdigaliennes dans la région. Des caractérisations pétrophysiques, pétrographiques et minéralogiques et des tests de dilatation hydrique et hygrique ont été réalisées sur un ensemble d’échantillons prélevés dans une trentaine de carrières et sur quelques monuments. Des tournées de terrain ont été effectuées pour évaluer la durabilité des pierres étudiées dans le patrimoine régional. Ces investigations ont montré qu’il existe une relation entre la teneur en argiles, l’amplitude des dilatations et l’altérabilité de la molasse. Des analyses qualitatives et quantitatives des minéraux argileux sont en cours selon différentes méthodologies (DRX et MET/EDS) sur une dizaine de faciès plus altérables et riches en argiles pour déterminer avec précision l’impact des minéraux argileux gonflants et de leur localisation dans le matériau dans le développement de l’altération en plaque.

Publications :

  • J. Berthonneau, « Relationships between internal properties and durability in the « Molasse du Midi » limestone (South-East of France) », Colloque Euromat , Montpellier 2011, résumé et communication
  • J. Berthonneau, O. Grauby, A. Baronnet, D. Dessandier, P. Bromblet and J.-M. Vallet, « Role of swelling clay minerals in the spalling decay mechanism of the « Molasse du Midi » limestone (South-east of France) », 12th International Congress on the Deterioration and Conservation of Stone, 2012.

Début du programme : 2010
CICRP : Philippe Bromblet, Jean-Marc Vallet (pilotes)
Partenariat(s) : Maison Méditerranéenne des Sciences de l’Homme, Université Aix Marseille, Institut National de Recherches Archéologiques Préventives, Collectivité Territoriale de Corse

Le CICRP travaille depuis plusieurs années sur la compréhension des mécanismes d’altération affectant ces pierres monolithiques en granite qui ont subi, au début des années 90, une restauration s’avérant inadaptée. Les travaux ont porté sur le suivi de l’évolution de la dégradation au moyen d’observations et de mesures de vitesse de propagation du son et des essais de vieillissement accélérés d’éprouvettes. Les résultats obtenus ont montré que la dégradation de la surface des pierres gravées avait évolué et que le silicate d’éthyle accompagné d’un traitement hydrofuge (silane) semblait offrir de meilleurs résultats en termes de durabilité que le silicate d’éthyle seul, ou des résines acryliques. Les travaux en cours visent à déterminer quel traitement de consolidation serait le plus à même de conserver durablement l’épiderme sculpté et très fragile des ces pierres dressées.

I Stantari

Granite I stantari corse : vue des statues-menhirs (photo Philippe bromblet)

Publications :

  • Vallet J.-M., Bromblet P. & Bouillon N., « Du diagnostic à la conservation du Patrimoine archéologique en pierre en milieu isolé : quelle démarche adopter ? Exemple des statues- menhirs en granite d’I Stantari », Actes de la table ronde CONSERVER, ETUDIER, PROTEGER LE PATRIMOINE EN MILIEU ISOLE, Mariana, 9-11 Octobre 2008, sous presse
  • Vallet J.-M., Bromblet P., Heddebaux E., Bouillon N., « Conservation of archaeological Megalithic sites under marine environment: example of the granitic menhirs at I Stantari (Cauria plateau, Corsica Island, France) », Proceedings of the 12th International Congress on the Deterioration and Conservation of Stone, New York, 22- 26 October 2012.

Début du programme : 2011
CICRP : Philippe Bromblet
Partenariat(s) : Bureau de Recherches Géologiques et Minières, Laboratoire de Recherche des Monuments Historiques, Université Paris 6

Cette recherche a pour objectif la mise au point d’une méthode de détermination de l’origine des albâtres à l’aide des outils isotopiques. Ce matériau tendre, principalement composé de gypse (CaSO4, 2H2O), a été très utilisé pour la sculpture fine au Moyen-âge à la Renaissance. Si les grandes sources d’approvisionnement sont connues en Europe (Espagne, Italie France, Angleterre…), il est à l’heure actuelle impossible de déterminer l’origine précise de l’albâtre d’une pièce donnée. Il s’agit donc de collecter des échantillons issus de carrières et de sculptures pour réaliser une étude de faisabilité de l’identification de la provenance des albâtres par le croisement de différents dosages isotopiques (S, O, Sr) complétés par le dosage des éléments traces, le dosage du Strontium, l’examen des cathodofacies, la minéralogie ; Une première série d’albâtres prélevés en carrière (France, Espagne) et sur des sculptures de plusieurs musées ou monuments français, anglais et norvégiens ont d’ores et déjà été étudiés et ont donné des résultats prometteurs.

Publications :

  • Poster présenté au congrès de l’European Union of Geology à Vienne (Autriche) en mai 2011. Kloppmann W., Bromblet Ph., Leroux L., Cooper A., Worley N., and Guerrot C. (2011b), « Origin of European alabaster artworks assessed through isotope fingerprinting (S, O, Sr) », European Geosciences Union General Assembly 2011, Vienna, Austria, 02 – 08 April 2011. Geophysical Research Abstracts, Vol. 13, EGU2011-3419
  • Kloppmann W., Leroux L., Bromblet P., Guerrot C., Proust E., Cooper A.H., Worley N., Smeds S.A., Bengtsson H.,« Tracing medieval and renaissance alabaster artwork back to quarries: A multi-isotope (Sr, S, O) approach », accepté pour publication (oct. 2012) Archaeometry

Début de programme : 2011
CICRP : Philippe Bromblet
Partenariat(s) : Cercle des Partenaires du Patrimoine, Laboratoire de Recherches des Monuments Historiques (pilote), société VICAT

L’objectif de ce programme est de répondre à la problématique de la restauration des façades décorées par des enduits à base de ciment naturel dans la région Marseillaise en proposant un enduit de restauration adapté aux supports et présentant des couleurs et texture proches de celles de ces enduits du 19ème siècle.

Il comprend un examen de l’état de conservation et de la nature des enduits au ciment naturel sur les façades marseillaises, un travail documentaire sur cette activité industrielle du 19ème et du début du 20ème siècle et des visites de carrière (Roquefort La Bédoule etc.) et d’usines (fours) pour prélever et analyser les matières premières afin de compléter les rares analyses trouvées dans la littérature.

Décor de façade

Ciment naturel : décor de la façade de l’église de la mission de France réalisé en 1860
par l’entreprise Désiré Michel en 1860 rue du tapis vert Marseille (photo Philippe bromblet)

Le CICRP a participé à la campagne de prélèvement et à l’encadrement d’une recherche documentaire sur l’histoire de la fabrication des ciments naturels dans la région marseillaise.

Publications :

  • « Les enduits à base de ciment naturel à Marseille : Identification et restauration », rapport d’étude bibliographique réalisée par Claire Valageas, chargée d’études au cercle des partenaires du patrimoine, 2011
  • « Histoire de l’industrie des ciments naturels dans la région de Marseille », présentation par Claire Valageas à l’occasion des journées techniques de l’ICOMOS (2- et 27 avril 2012, paris) Les ciments naturels dans le patrimoine européen : histoire, propriétés, applications et conservation.