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Le marbre, matériau royal du règne minéral

Les marbres, données géologiques et questions de restaurations

Marble: Geological data and questions of restoration
Annie Blanc

Résumés

Qu’est-ce qu’un marbre ? Essayons de s’entendre sur le terme. Les marbres blancs, gris, roses, sont constitués de cristaux de calcite (ou de dolomite) jointifs de plus ou moins grande taille (inférieure au mm jusqu’à supérieure au cm). Pour les distinguer les uns des autres il faut recourir à des analyses chimiques (éléments en trace, isotope du carbone et de l’oxygène).
Les marbriers travaillent différentes roches calcaires qu’ils polissent et utilisent en décoration, ce sont des calcaires marbriers, des calcaires noduleux, des griottes, des brèches, des poudingues et aussi des roches siliceuses comme les porphyres, les serpentines, les quartzites… L’observation et la description de ces calcaires et autres roches permettent dans la plupart des cas de les identifier et de trouver leur provenance.
Dans le cadre des restaurations, il est nécessaire d’identifier les marbres et les roches ornementales, pour savoir s’ils sont encore exploités, afin de faire des remplacements, en particulier pour les pavements. En cas d’abandon des carrières, comme pour les pierres de taille, on recherche une roche de substitution après avoir exploré les anciens stocks des marbriers. Pour Versailles, il existe une réserve, versée par l’entreprise Lebeau au moment de sa cessation d’activité, qui se trouve à Saint-Amour (Jura).

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Texte intégral

  • 1 F. Braemer, « Répertoire des gisements de pierre ayant exporté leur production à l’époque romaine » (...)

1La définition du mot marbre est variable suivant les professions. Pour les géologues, les marbres sont constitués de cristaux de calcite (ou de dolomite) jointifs de plus ou moins grande taille (inférieure au mm à supérieure au cm). Ils peuvent être blancs, gris, roses ou jaunes, avec des veines, des taches etc. Malgré toutes ces figures variées, l’aspect d’un marbre blanc ne permet pas de trouver de quelle carrière il provient. En France, depuis l’Antiquité, les marbres blancs ont été utilisés en construction et en décoration, ils peuvent provenir d’anciennes carrières des Pyrénées, des Alpes, du Morvan, mais dans de nombreux cas, ces marbres ont été importés d’Italie, de Grèce, de Turquie et d’Afrique du Nord1.

Les marbres blancs

2L’observation en lames minces au microscope apporte des arguments pour distinguer les marbres blancs les uns des autres. Plusieurs critères sont retenus : la taille des cristaux de calcite, la présence de minéraux en trace (pyrite, quartz, feldspath, micas) et la forme des grains et de leurs contours.

Les dimensions des cristaux des marbres blancs varient suivant les gisements et parfois au sein d’une carrière. La plupart des marbres blancs de Carrare ont des cristaux de calcite dont la taille est d’environ 0,2 mm, mais il existe, dans le massif de Carrare, des marbres à très gros cristaux de plusieurs centimètres qui ne sont pas utilisés pour la statuaire. Dans les différentes carrières de l’île de Naxos sont exploités des marbres blancs à grands cristaux d’environ 1 à 2 cm qui ont des contours simples, rectilignes, si bien que leur assemblage arrive à former des points triples.

Observations sur les lames minces en cathodoluminescence, CL

3La cathodoluminescence est l’émission de photons (UV visibles en IR) lors d’un bombardement électronique sur divers cristaux, dont la calcite des marbres blancs. La couleur de l’émission renseigne sur la nature du cristal et celle de l’élément en trace responsable de l’excitation. Dans le cas des marbres blancs, le manganèse sous sa forme ionique bivalente (Mn++) produit une émission de 620 nm pour la calcite et 650 nm dans la dolomite.

  • 2 V. Barbin, K. Ramseyer, D. Decrouez, S. J. Burns, J. Chamay, J.-L. Maier, « Cathodoluminescence of (...)

4Suivant la forme de l’échantillon, deux méthodes peuvent être utilisées : à partir d’une lame mince, on obtiendra une image du faciès de luminescence2 ; ou à partir d’un micro prélèvement (3 mg) on mesurera le spectre de CL et son intensité.

5L’étude des faciès de CL fait accéder à des observations qui complètent celles déjà obtenues au microscope optique. L’œil humain permet d’apprécier des différences dans les couleurs de l’ordre d’1 nm dans le visible, c’est-à-dire entre 370 et 700 nm. Certains marbres vont émettre une CL d’un jaune puissant (comme de celui de Candoglia, Italie), alors que les marbres de Carrare ont une CL d’un rouge sombre dans lequel on distingue des limites entre les grains d’un rouge plus jaune. Le marbre de Proconèse (mer de Marmara, Turquie) émet une CL très faible, à peine décelable à l’œil.

  • 3 Ph. Blanc, « La cathodoluminescence quantitative des marbres blancs », 3e colloque Carrières et con (...)
  • 4 N. Herz, « Carbon and oxygen isotopic ratio: a database for classical greek and roman marble », Arc (...)
  • 5 A. Blanc, Ph. Blanc, D. Magnan, « Les marbres blancs du site de La Bauve à Meaux, un grand absent, (...)
  • 6 C. Costedoat, « Recherches sur les marbres pyrénéens », Entretiens d’archéologie et d’histoire de S (...)

6Même si nos yeux nous permettent des observations très fines, il est préférable de pouvoir mesurer la CL afin d’établir des comparaisons à partir de spectres dont on calculera la hauteur des pics. Les spectres de CL de la calcite des marbres blancs sont obtenus sur une pastille de poudre de marbre, fabriquée par broyage, puis pressage. Les pastilles sont placées sous le faisceau du microscope électronique à balayage (MEB)3, la cathodoluminescence est analysée par un photomultiplicateur et les spectres sont enregistrés avec celui d’un étalon (YAG). La CL de la calcite montre deux pics à 350 et à 615 nm (dans les conditions actuelles).
Un exemple est donné avec les spectres obtenus sur une cuve et un couvercle de sarcophage du musée du Louvre, provenant de Castelnau-de-Guers. Le spectre du marbre de la cuve présente un premier pic atteignant 2 000 coups/seconde et un second de même intensité. Pour le couvercle, le spectre est différent, le premier pic monte à 2 000 coups/seconde et le second à plus de 5 000. Grâce à ces deux spectres, on peut avancer que les marbres blancs du couvercle et de la cuve ne proviennent pas de la même carrière. Ce type d’analyse est très utile aux archéologues et aux restaurateurs qui souvent se posent des questions au sujet des ajouts sur une œuvre.

Pour proposer une hypothèse sur la provenance de ces marbres blancs, il faut avoir recours à des analyses chimiques (éléments de trace, isotopes du carbone et de l’oxygène). Les géochimistes ont établi des diagrammes où sont représentés les résultats des isotopes des principaux marbres utilisés dans l’Antiquité4 : Na (Naxos, Grèce), Pent (mont Pentelli, Grèce), Dokim (Dokimeion, Turquie), Par (Paros, Grèce), ThCv et ThA (Thasos Cap Vathy et Thasos Aliky), Pro (Proconèse, Turquie), Aphro 1 et Aphro 2 (deux carrières près d’Aphrodisias, Turquie), Car (Carrare, Italie) (fig. 3). Comme de nombreux champs se recouvrent, sans les observations pétrographiques et l’étude en cathodoluminescence, l’interprétation des résultats des analyses des isotopes serait hasardeuse. C’est la conjonction de ces méthodes qui permet d’avancer des hypothèses sur les provenances5. Il faut ajouter à cela que les dosages des isotopes effectués sur les principales carrières de marbre blanc des Pyrénées centrales donnent des champs qui recouvrent ceux des marbres du bassin méditerranéen6.

Les calcaires marbriers et autres roches décoratives

7Les marbriers travaillent différentes roches calcaires, dont la finesse et la dureté permettent le poli et l’utilisation en décoration. Leur observation montre que l’on peut trouver des critères de distinction et qu’il est possible, dans la plupart des cas, de retrouver la carrière ou tout au moins la zone de provenance, comme le montrent les exemples suivants.

  • 7 R. Bourrouilh, P.-A. Bourque, « Les calcaires à Stromatactis de type marbre rouge du Languedoc », A (...)

8Parmi les calcaires marbriers les plus utilisés en France, les carrières de prélèvement (Aude) ont fourni de nombreuses variétés, aux colorations rouges et grises. Les parties blanches et grises sont dues à l’activité biologique (Stromatactis) qui régnait dans la mer du Dévonien (il y a 380 Ma). La phase calcaire rouge est composée de fins cristaux de calcite (micrite) parmi lesquels les géologues ont reconnu des débris de fossiles leur permettant de dater le dépôt du Dévonien7.

9Le marbre rouge de Rance se reconnaît à sa couleur et à la présence de Polypiers comme l’explique Éric Groessens dans cette même publication.

  • 8 A. Blanc, « Observations préliminaires sur les marbres et roches décoratives de quelques monuments (...)

10En Mayenne, près de Sablé (Sarthe) et de Laval (Mayenne), des calcaires du Viséen (325 Ma) ont été exploités dans plusieurs anciennes carrières, et utilisés depuis l’Antiquité jusqu’au xxe siècle8. Le calcaire marbrier de Bois-Jourdan se reconnaît grâce à ses taches rouge vif et aux restes de polypiers qu’il contient.

  • 9 Anonyme, Roches de France, Paris, 1998.

11À Arudy, plusieurs carrières exploitent un calcaire marbrier gris9. Il contient de grandes coquilles de rudistes, mollusques bivalves des mers du Crétacé, qui permettent de l’identifier.

  • 10 F. Antonelli, Le marbre griotte, cipolino mandolato des Pyrénées, thèse, université de Tours, 1997.

12Les calcaires noduleux des Pyrénées, dont les principales carrières connues sont aux alentours de Campan et d’Estours, sont des calcaires du Dévonien, présentant des amandes de calcite blanche, rose ou verdâtre, entourées d’une pâte schisteuse rouge, verte ou noirâtre. Dans sa thèse, Fabrizio Antonelli a réussi à décrire les nombreux faciès observés dans une dizaine d’anciennes carrières et a trouvé des critères pour les différencier10.

13Les griottes rouges sont aussi des calcaires dévoniens noduleux. Les nodules sont constitués d’anciennes coquilles de goniatites (mollusques, céphalopodes) dont les loges centrales ont été remplies de calcite blanche, évoquant le noyau d’une cerise. Dans l’état de nos connaissances, il n’est pas possible de localiser la carrière d’origine par la simple observation : Pyrénées, Minervois ou Pyrénées-Orientales.

14Une grande ressource de roches ornementales sont les conglomérats, brèches et poudingues.

  • 11 J. Dubarry de Lasalle, Identification des marbres, 2000.

15Le grand antique est une brèche présentant des éléments anguleux, centimétriques de marbre blanc, entourés d’une pâte calcaire (ou dolomitique) noire. La simple observation d’un élément de quelques centimètres permet d’avancer qu’il provient de la carrière d’Aubert, près de Moulis (Ariège)11.

16Une autre brèche de provenance pyrénéenne, facile à identifier, est celle de l’ancienne carrière de la Pène-Saint-Martin, sur la commune de Lez, près de Saint-Béat (Haute-Garonne), dite aussi brèche des romains. Elle contient des éléments de marbre blanc, anguleux, cernés d’un liseré rouge et englobés dans une pâte calcaire jaune.

17La brèche du Tholonet, dite aussi brèche d’Alep, est constituée d’éléments calcaires de plusieurs centimètres, aux formes arrondies, d’un jaune beige, un peu rosé, dans une pâte jaune et rose, à petits débris de quelques millimètres des mêmes éléments. La brèche de Vimines, anciennement exploitée près de Chambéry, est un poudingue dont l’aspect est inoubliable après l’avoir regardé quelques instants. Les éléments arrondis, de calcaire jaune, de quelques centimètres, sont entourés de couches concentriques de calcaire rose-rouge, le tout cimenté par une pâte calcaire, d’un rouge un peu plus sombre.

18Des roches silicieuses comme les porphyres, porphyre rouge d’Égypte et porphyre vert de Grèce, sont aussi faciles à reconnaître.

19Les onyx, qui sont des concrétions de calcite des grottes, peuvent par contre provenir de lieux divers, et on a parfois exploité de très petits gisements de calcite formés dans les fissures karstiques, comme à Solutré en Saône-et-Loire. En revanche, le gisement d’Ain-Snara en Algérie, a eu une grande diffusion.

20Cette série d’exemples montre que l’observation et la description de ces divers calcaires et autres roches permettent, dans la plupart des cas, de les identifier et de trouver leur provenance.

21Dans le cadre des restaurations, il est nécessaire d’identifier les marbres et les roches ornementales, pour savoir s’ils sont encore exploités, afin de faire des remplacements, en particulier pour les pavements. En cas d’abandon des carrières, comme pour les pierres de taille, on recherche une roche de substitution après avoir exploré les anciens stocks des marbriers. Pour Versailles, il existe une réserve, versée par l’entreprise Lebeau au moment de sa cessation d’activité, qui se trouve à Saint-Amour (Jura).

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Notes

1 F. Braemer, « Répertoire des gisements de pierre ayant exporté leur production à l’époque romaine », Colloque international sur les ressources minérales et l’histoire de leur exploitation (Grenoble, avril 1983), 108e congrès CTHS, Paris, 1986.

2 V. Barbin, K. Ramseyer, D. Decrouez, S. J. Burns, J. Chamay, J.-L. Maier, « Cathodoluminescence of white marbles; an overview », Archeometry, no 34, 1992, p. 175-183.

3 Ph. Blanc, « La cathodoluminescence quantitative des marbres blancs », 3e colloque Carrières et constructions (Amiens, 1994), Paris, 1996, p. 489-504.

4 N. Herz, « Carbon and oxygen isotopic ratio: a database for classical greek and roman marble », Archeometry, no 29, 1987, p. 35-43.

N. Herz, Stable isotope analysis of greek and roman marble: provenance, association, authenticity, J.-P. Gethy museum, 1990.

5 A. Blanc, Ph. Blanc, D. Magnan, « Les marbres blancs du site de La Bauve à Meaux, un grand absent, le marbre pyrénéen », Entretiens d’archéologie et d’histoire de Saint-Bertrand-de-Comminges : les marbres blancs des Pyrénées, approches scientifiques et historiques, 1995, p. 119-130.

6 C. Costedoat, « Recherches sur les marbres pyrénéens », Entretiens d’archéologie et d’histoire de Saint-Bertrand-de-Comminges : les marbres blancs des Pyrénées, approches scientifiques et historiques, 1995, p. 101-118.

7 R. Bourrouilh, P.-A. Bourque, « Les calcaires à Stromatactis de type marbre rouge du Languedoc », Actes de la IVe conférence internationale ASMOSIA (Bordeaux, 9-13 octobre 1995), Bordeaux, 1999, p. 65-76.

8 A. Blanc, « Observations préliminaires sur les marbres et roches décoratives de quelques monuments gallo-romains du Nord de la France », Actes de la IVe conférence internationale ASMOSIA (Bordeaux, 9-13 octobre 1995), Bordeaux, 1999, p. 249-254.

9 Anonyme, Roches de France, Paris, 1998.

10 F. Antonelli, Le marbre griotte, cipolino mandolato des Pyrénées, thèse, université de Tours, 1997.

11 J. Dubarry de Lasalle, Identification des marbres, 2000.

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Pour citer cet article

Référence électronique

Annie Blanc, « Les marbres, données géologiques et questions de restaurations », Bulletin du Centre de recherche du château de Versailles [En ligne],  | 2012, mis en ligne le 19 janvier 2016, consulté le 25 juillet 2016. URL : http://crcv.revues.org/13623 ; DOI : 10.4000/crcv.13623

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Auteur

Annie Blanc

Titulaire d’une thèse de géologie, mention pétrographie, Annie Blanc est ingénieur de recherches au Laboratoire de recherche des monuments historiques depuis 1969, dans la section Pierre, où le travail consiste à identifier les roches des monuments avant travaux, de dresser la cartographie d’une façade et de tenir à jour une documentation sur les carrières anciennes et actuelles avec leurs utilisations dans les monuments.

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Droits d’auteur

© Annie Blanc / 2016 / CRCV

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