Détermination de l’origine des matériaux du cloître de l’abbaye de Gellone

Détermination de l’origine des matériaux du cloître de l’abbaye de Gellone
par l’analyse de leurs caractéristiques pétro-physiques,
sédimentologiques et sculpturales

Les cloîtres de l'abbaye de Gellone (Saint-Guilhem-le-Désert, Hérault) • 2

Gabriel VIGNARD , Suzanne RAYNAUD , Michel LOPEZ ,
Fabrice COLIN et Bernard SANCHE *

* G. VIGNARD, 36, rue Louis-Lépine, 34000 Montpellier.
** S. RAYNAUD, URA 1767 GBE, case 57, Univ. Mlp. II, 34095 Montpellier Cedex 5.
*** M. LOPEZ, Laboratoire Dynamique Sédimentaire et Structurale, Univ. Lille I, 59655 Villeneuve-d’Ascq Cedex.
**** F. COLIN, 4, rue Chapelle-des-Pénitents, 34150 Saint-Guilhem-le-Désert.
***** B. SANCHE, URA 1760, Laboratoire de Géophysique et Tectonique, case 57, Univ. Mlp. II, 34095 Montpellier Cedex 5.

Revue Etudes Héraultaises 1994 n° 10

p. 35 à 44

[ Texte intégral ]

L’analyse comparative d’échantillons prélevés sur les matériaux du cloître et sur les lieux d’extraction présumés, nous permet de confirmer ou d’infirmer leur origine. Les méthodes d’observation macroscopique et microscopique (microscopie optique et électronique) sont utilisées. La texture de la roche ainsi définie permet d’expliquer ses qualités sculpturales et de mieux comprendre le choix qui en a été fait.

Introduction

L’identification pétrographique des roches-matériaux des cloîtres de l’abbaye de Gellone, couplée à une étude géologique, sédimentologique, microstructurale et pétrophysique est présentée ici, en rapprochement avec celle des sites d’extraction présumés. Un travail préliminaire sur l’ensemble de l’abbaye (G. Vignard et al.) montre l’utilisation de matériaux variés dans les parties architecturales de styles différents et précise la gîtologie des principaux d’entre eux. La connaissance de l’origine de ces matériaux et de leurs propriétés spécifiques, couplée à une expérimentation sculpturale nous éclaire sur les choix des commanditaires et des bâtisseurs, et sur les techniques des exécutants.

1. Protocole d’échantillonnage

Les principales roches-matériaux des galeries et des façades du cloître de Gellone (fig. 1) ont été prélevées par les archéologues et les historiens d’art* (à l’exception de l’échantillon G5 qui provient des réserves du musée lapidaire) (*J.-C. Richard, J.-C. Bessac, D. Kuentz et R. Saint-Jean).

Les divers sites d’extraction des matériaux utilisés pour la construction de Gellone ont été proposés par l’un de nous G. V. lors d’une campagne de prospection préliminaire à ce travail (Durliat et al. 1990 et Vignard et al. 1994).

2. Les méthodes

L’identification de la « signature » d’une roche-matériau et la recherche du site géologique de même signature passe par une démarche prograde faisant appel à des techniques analytiques de plus en plus élaborées.

Les méthodes vont être exposées chronologiquement.

2.1. Identification macroscopique des matériaux

L’observation : des grains, des pores, de la matrice et du ciment, à l’œil nu et à la loupe, permet de caractériser la roche. Dans bien des cas, les mesures sur le terrain de ces critères suffisent.

Le diagnostic pétrographique est plus complexe et nécessite des prélèvements et des préparations, support des analyses.

A partir des données historiques, de l’étude de la carte géologique et d’une étude toponymique accompagnée d’une enquête auprès des habitants de la région, une prospection de terrain est réalisée afin de retrouver les sites d’extraction des matériaux considérés. Un échantillonnage est alors réalisé à des fins de détermination pétrographique.

Dans certains cas, ce diagnostic sera suffisant pour confirmer l’origine des roches-matériaux, alors que, dans d’autres cas, des analyses plus élaborées seront nécessaires. Les échantillons du terrain comme ceux de l’Abbaye sont alors sciés de manière à confectionner des lames minces et des sections polies.

2.2. Recherche de sites probables d'extraction

2.3. Étude du microfaciès

Les lames minces sont des tranches de roche de 30 micromètres d’épaisseur, collées sur une lame de verre. L’étude au microscope optique de la lumière transmise par les minéraux permet de préciser la composition minéralogique et la texture de la roche.

Cette étude nous renseigne sur le microfaciès, c’est-à-dire sur la nature des sédiments, leurs conditions de dépôt et les caractéristiques des phénomènes qui ont présidé à la sédimentation et sur l’histoire post-dépôt des roches qui en résultent. De légères différences de conditions locales de sédimentation peuvent engendrer des variations plus ou moins importantes dans l’aspect et la texture de la roche finale. Ceci permet, dans certains cas, d’apporter des arguments décisifs sur l’origine du gîte.

2.4. Étude au microscope électronique à balayage (MEB)

L’observation à l’échelle du micromètre permet de mieux appréhender la forme des grains de petite taille, leur agencement, la forme et la nature des vides ou pores de la roche. L’analyse chimique semi-quantitative couplée au MEB informe sur la nature des éléments chimiques présents dans la roche, leur importance et leur distribution spatiale.

2.5. Analyse d'une propriété pétrophysique de la roche la porosité

Les pores sont les espaces libres à l’intérieur du squelette de la roche. Ils sont remplis d’eau ou de gaz et peuvent être acquis de manière précoce (par exemple : vides entre des grains) ou tardive (par exemple dissolution de microfossiles). La taille des pores est mesurée sur les images réalisées au MEB. La géométrie et l’agencement des vides sont pris en considération.

L’étude du réseau des vides de la roche permet de classer celle-ci d’après les normes AFNOR. En ce qui concerne les calcaires utilisés comme matériau, ils sont classés en 14 valeurs, de la pierre très tendre à très forte porosité (46 % et plus, valeur n° 1) à la pierre froide à porosité très faible à nulle (0 % pour la valeur n° 14). Les autres valeurs se répartissent : en pierre tendre (32 à 40 % pour la classe n° 2 et 3), demi-ferme (21 à 32 % pour la classe n° 4 et 5), ferme (14 à 21 % pour la classe n° 6 et 7), dure (5 à 14 % pour la classe n° 8, 9 et 10), puis froide (4 à 0 % pour la classe n° 11, 12, 13 et 14. L’agencement du réseau poreux informe sur l’aptitude à la taille et à la sculpture du matériau.

3. Résultats

3.1. Identification et gîtologie des matériaux du cloître pour lesquels l'analyse macroscopique suffit

Dans un travail précédent G. Vignard et al. 1994 ont distingué :

3.1.1. Les travertins

Moellons de pierre très tendre bâtis en moyen appareil, ils composent trois des murs d’enceinte des galeries du cloître (fig. 1). Ces travertins forment le substratum rocheux de l’abbaye et affleurent dans la vallée du ruisseau du Verdus qui arrose le village de Saint-Guilhem-le-Désert (fig. 2.1.). Leurs dépôts sont récents, d’âge holocène. Des traces d’extraction : impacts d’outils et fronts de taille sont encore visibles en amont du village.

3.1.2. Calcaires sublithographiques

Ces calcaires composent le bâti des deux galeries romanes subsistantes et le mur de l’abbatiale qui clôt le cloître au Nord (fig. 1). Ces calcaires sont extraits dans deux carrières aujourd’hui abandonnées, l’une proche de Saint-Hilaire-de-Montcalmes (commune d’Aniane, fig. 2f) ; l’autre dans la Combe de Malafosse (commune de Saint-Guilhem-le-Désert, (fig. 2e). Ces roches appartiennent aux formations du jurassique moyen des Monts-de-Saint-Guilhem.

3.1.3. Les grès

Deux qualités de grès sont reconnaissables dans l’ornemental de la galerie Nord du cloître

un grès ocre gris à grain relativement fin non carbonaté qui compose un modillon d’une baie géminée de la galerie inférieure nord, encore en place (fig. 1f). Nous n’avons pas pu déterminer avec certitude son origine et les analyses n’ont pu être faites faute de prélèvement.
un grès ocre tendre présent dans un modillon altéré décorant une baie géminée de la même galerie inférieure nord. Ce grès ocre, tendre, probablement d’âge oligo-miocène inférieur pourrait venir d’Aniane ou de Saint-Geniès-de-Lithenis (commune de Saint-Jean-de-Fos) où ils affleurent et sont utilisés dans l’architecture locale (fig. 2, 4).

3.1.4. Les marbres

Ils composent certains éléments et fûts de colonnes de la galerie Ouest du cloître (fig. 1d). Ils proviennent du dévonien moyen à supérieur de la Montagne Noire (fig. 2.6).

3.2. Identification des matériaux dit cloître pour lesquels une détermination macroscopique est insuffisante

3.2.1. Les calcaires lacustres ocrés à blanchâtres

Cette pierre ferme est employée dans des fûts de colonnes de baies géminées et retrouvée en remploi dans la façade sud-est (fig. 1c). Ces calcaires, pour le faciès ocré, sont composés de petits pelets à l’origine, grains de boue carbonatée inférieurs à 2 mm et proviennent, semble-t-il, des carrières anciennes au pied du Puech Mégé commune d’Aniane (fig. 2m). Pour les faciès blanchâtres, nous retrouvons des traces d’extraction à la fois sur la commune d’Aniane au sud-est du village et sur la commune de Saint-Martin-de-Londres, le long de l’ancienne voie de Saint-Martin-de-Londres à Viols-le-Fort. Ces calcaires sont d’âge éocène.

3.2.2. Les calcaires coquilliers

Cette pierre tendre est employée pour les piliers, les culots et les nervures de croisées d’ogive subsistantes (fig. 1d et e). Elle proviendrait des carrières de calcaire molassique, d’âge miocène moyen du Pouget et de Pouzols, à Gallon, Belvezet et Cazeaux (fig. 2.7).

3.2.3. Le calcaire lacustre ocre-beige

Cette pierre ferme est employée dans les galeries du XII^e et XIII^e siècles et pour la confection des tombeaux des abbés du XII^e au XIV^e situés dans le cloître. Ces ensembles architecturaux ont été détruits et leurs éléments dispersés dans différentes collections, musées et dépôts lapidaires. Il se pose parfois le problème de l’authenticité de ces œuvres.

L’expression de l’art roman s’est épanoui à travers la finesse des sculptures réalisées dans ce matériau. Celui-ci présente des qualités particulières permettant un tracé d’outil précis et régulier avec une possibilité de rendu du détail sculpté inférieur au millimètre (fig. 3).

Ce matériau était l’objet d’une polémique. Son origine semblait inconnue dans la proche région de Saint-Guilhem-le-Désert. L’expression iconographique des œuvres réalisées suggérait aux historiens d’art une provenance lointaine : Lombardie ou Provence. Les œuvres réalisées dans ce matériau s’inscrivent dans la mouvance et le prolongement des œuvres d’Arles et de Saint-Gilles attribuées aux sculpteurs Lombards qui auraient amené les matériaux avec eux (communication orale R. Saint-Jean).

Cependant, l’analyse des relations historiques de l’abbaye de Gellone avec Saint-Martin-de-Londres et ses dépendances, en parallèle à une étude de terrain, concentre un faisceau d’arguments autour des carrières du pays de Londres en particulier celle de La Liquière (fig. 4). Leur matériau est majoritairement utilisé dans le pays de Londres pour les constructions civiles, religieuses et militaires, antérieures à l’exécution des galeries XII^e et XIII^e siècles de Gellone.

L’analyse comparative détaillée du matériau œuvré et de la roche de la carrière de La Liquière paraissait donc fondamentale pour clore le débat. Outre son intérêt historique, ce travail avait pour objectif d’établir une véritable carte d’identité de la roche-matériau permettant de contrôler l’authenticité des pièces dispersées dans les collections.

4. Caractérisation du calcaire lacustre ocre beige exemple d'une démarche intégrée

Ce calcaire lacustre ocre-beige est considéré d’âge éocène supérieur-oligocène (carte géologique au 1/50 000 de SaintMartin-de-Londres).

Compte tenu de la similitude des faciès, les résultats des différentes analyses sont exposés simultanément pour les échantillons de l’abbaye et du terrain.

4.1. Analyse des matériaux

4.1.1. Description pétrographique

Le calcaire ocre-beige présente une fine lamination millimétrique soulignée par de fines cavités planaires caractérisant une structure fenestrae (extension des cavités millimétriques à plurimillimétriques). Des moules internes et externes de gastéropodes de taille plurimillimétrique sont visibles, notamment sur les plans de stratification.

4.1.2. Description du micro-faciès

En lame mince, ce faciès (fig. 5) est constitué par une micrite riche en floculats argilo-limonitiques beiges plus ou moins nébuleux et à bords flous de quelques dizaines de microns, répartis uniformément dans la roche et responsables de sa teinte ocre-beige.

La phase détritique diffuse est composée d’éléments de la taille des silts (5 à 50 μm) et plus particulièrement de débris de calcite, de quartz et plus rarement de muscovites.

Ce faciès alterne à intervalles de l’ordre du millimètre avec des passées de sparite parallèles à la lamination et formant des lentilles étirées plus ou moins coalescentes et à bords plus ou moins diffus. Cette sparite se présente sous forme de plages xénomorphes. Entre ces plages principales se dégagent des « voiles » correspondant à de petites masses sparitiques secondaires.

Cette structure serait héritée de celle de microstromatactis (au sens physique du terme) avec remplissage diagénétique de sparite dans les vides laissés par des voiles algaires et dans les vides apparus par soutirage et tassement du sédiment non consolidé lors d’un stade précoce.

Localement, il est possible de distinguer des fantômes d’ooïdes (100 à 500 μm) simplement préservés par quelques enveloppes plus sombres du cortex.

La phase bioclastique montre quelques fragments d’ostracodes.

La caractéristique de ce faciès de calcaire lacustre réside en la présence de concrétions biochimiques rattachables à la famille de formes appelées microcodiacées (fig. 5b).

Les taxons rencontrés sont proches de Baccanella Pantic 1971, synonyme prioritaire de Palmicrocodium (Manet et Roux 1983). Ils se caractérisent en section par le développement radiaire de petits prismes de calcite autour d’un vide central plus ou moins important mimant une structure en fleur et correspondant à une forme en rosette subsphérique comparable à une échelle près à certaines formes de microcodium.

Ces formes présentent un caractère exceptionnel et ne sont signalées pour cette période que dans les calcaires lacustres oligocènes de Limagne (carrière de Gannat; Vachard et Massoubre 1987).

Conclusion de l'étude sédimentologique

L’analogie pétrographique et de microfaciès (analogie poussée de texture, de faune et de flore) permet de conclure à la similitude des calcaires ocre-beige œuvrés de l’abbaye de Gellone avec les roches du gisement de La Liquière.

L’origine certaine de la provenance de ces matériaux est, quant à elle, confirmée par la présence exceptionnelle dans les deux types d’échantillons de paléomicrocodiacés du même genre et de la même espèce.

L’indétermination sur l’origine du matériau étant levée, on peut maintenant focaliser notre approche analytique afin de mieux appréhender l’origine des qualités sculpturales de ces calcaires.

4.2. Résultats de l'étude au MEB et origine de la qualité sculpturale du matériau

L’aptitude à la sculpture d’un matériau est fonction de sa texture, de la forme du réseau des vides et de sa composition minéralogique.

4.2.1. Composition chimique

L’analyse chimique semi-quantitative réalisée au MEB sur des éclats de roches à partir de deux échantillons (G5 pour le prélèvement archéologique et SM4 pour le prélèvement en carrière), fournit les résultats suivants :

Dans les deux cas, nous rencontrons une calcite pratiquement pure. La silice provient des grains détritiques bien visibles par ailleurs en lame-mince. La présence de magnésite est typiquement associée au métabolisme de certains organismes à test calcaire qui fixent également un peu de Mg.

Dans les deux cas, les éléments mineurs sont les mêmes. Le soufre, le potassium et le fer, légèrement plus importants dans l’échantillon archéologique (G5), sont peut-être à attribuer aux contaminations de surface lors de la confection de l’œuvre, en particulier par les outils et aux effets des agents atmosphériques durant cinq siècles.

4.2.2. Texture

Les figures 6 et 9c rendent compte de l’agencement des grains de la roche et des pores. Deux familles de tailles de grains sont visibles : des grains de micrite, les plus petits, de 9 à 5 μm et des grains de microsparite de 40 à 60 μm. Les pores se présentent sous deux aspects : des pores en position intergranulaire, plus ou moins bien connectés entre eux et des pores isolés, non connectés (fig. 6b). Quatre classes de taille de pores et les dimensions de leurs seuils d’accès sont mesurées.

La taille des pores intergranulaires correspond au plus grand nombre d’entre eux classes 1, 2 et 3. La classe 1 représente les vides entre les grains de micrite ; la 2 et 3, ceux, entre les cristaux de sparite. Certains de la classe 3 rejoignent ceux de la classe 4, et ils constituent les empreintes de sections d’éléments de végétaux fossiles. Ces derniers sont très peu ou pas connectés au réseau. Les seuils de connexions entre les pores demeurent en général très faible (0,5 à 6 mμ). Les vides créés par les micro fractures et diaclases sont peu développés et leur densité très faible. Ces derniers appartiennent aux classes 3 et 4. Cette répartition et qualité des vides confère à la roche-matériau une bonne homogénéité, une bonne résistance au gel et une bonne aptitude à la sculpture.

En effet, une structure micro-discontinue permet au sculpteur de faire progresser son outil par micro-arrachement, sans risque d’éclatement, et, avec une grande souplesse dans le dosage de l’effort.

5. Expérimentation

5.1. Sculpture exécutée dans le calcaire de La Liquière

Au cours de l’hiver 1992, Fabrice Colin et Michel Vidal prélèvent deux blocs de calcaire ocre-beige sur le site de La Liquière. Un chapiteau et son tailloir sont alors sculptés par F. Colin. Au cours de l’appareillage (dressage), ce matériau a montré un très bon comportement au rustique, à la laye, au ciseau grain d’orge, à la gradine puis au ciseau plat, qu’ils soient lancés ou frappés. Excepté quelques rares épaufrures dues au manque d’habitude du travail de ce matériau qui reste tout de même très cassant. Après l’épure, les différentes phases de taille terminées, les premiers éléments sculptés : feuilles d’acanthes et petites figurines, montrent les formidables possibilités de la pierre. La figure 7 présente l’oeuvre de F. Colin photographiée en place et la figure 8, un exemple de sculpture romane située dans le dépôt lapidaire de Gellone.

Ce calcaire ocre-beige, utilisé pour ce chapiteau contemporain, près de sept siècles après la construction du cloître, est un matériau d’une qualité remarquable, d’un rendu et d’une couleur hors du commun. Il présente les nombreuses qualités de certains marbres célèbres tout en présentant une meilleure ouvrabilité.

Aujourd’hui, F. Colin s’apprête à poursuivre l’expérimentation en améliorant la qualité du détail ; en effet, certaines sculptures révèlent des traces de dents de ripes ayant généré des rainures d’une largeur de l’ordre du tiers de millimètre (fig. 9a). Pour essayer d’atteindre des résultats comparables, dans le calcaire de La Liquière, des outils spécialisés devront être fabriqués.

5.2. Texture et sculpture

L’exemple choisi de la trace de l’outil sur une tranche de roche matériaux correspond à la surface d’un détail d’un écu suspendu du XIII^e siècle (dépôt lapidaire de l’abbaye).

La trace complète de l’outil, mesurée à la surface de la sculpture (fig. 9a), est de trois millimètres de large environ. Elle regroupe cinq rainures. La figure 9 (b et c) met en relation la texture du matériau, que ce soit celle de La Liquière ou du cloître, et les traces d’outil les plus fines observées. Sur la figure 9c, l’échelle du dessin est choisie de telle façon que les images obtenues au MEB puissent être représentées.

La progression de l’outil s’effectue sur une largeur de trois millimètres avec une largeur de rainure de l’ordre du dixième de millimètre ce qui est l’ordre de grandeur de la taille des plus gros pores, les moins nombreux. La répartition homogène des vides petits et moyens permet à l’outil de progresser régulièrement en déchaussant les grains en allant de pore en pore et quelle que soit la direction de pénétration de l’outil. La taille des plus gros pores, comme des plus petits, est insuffisante pour perturber la progression de l’outil.

Ceci permet d’obtenir un travail soigné sans risque de propagation incontrôlée de la rupture de la roche. Par ailleurs, cette propriété favorise le lissage et améliore le rendu final.

Les qualités de ces vides et la dimension des grains expliquent la possibilité d’utiliser un outil aussi fin.

Le caractère non connecté des pores est un atout pour assurer la pérennité de l’ouvrage (mise hors gel).

Conclusion

Les matériaux utilisés pour la construction du cloître de Gellone, à l’exception des marbres, proviennent de la proche région et des territoires dépendants de l’abbaye. Les méthodes analytiques utilisées pour déterminer l’origine des matériaux du cloître confirment les hypothèses déduites des observations de terrain. Ainsi, il est démontré que le calcaire ocre-beige, support d’une sculpture très élaborée, provient de carrières du Val de Londres. Les expérimentations sur ces derniers montrent les possibilités d’un rendu sculptural équivalent à celui obtenu par les artistes romans. La sculpture de ce matériau depuis la protohistoire, dans cette région, conduit à supposer l’existence d’une tradition locale de sculpture de cette roche ayant conduit à la mise au point d’outils spécifiques et typiques du savoir-faire du pays de Londres.

Bibliographie

Cartes géologiques, 1/50 000^e Le Caylar, Saint-Martin-de-Londres, Lodève, Montpellier, BRGM.

M. Durliat, R. Saint-Jean, D. Kuentz, Ph. Lorimy, Saint-Guilhem-le-Désert, la sculpture du cloître de l’abbaye de Gellone, Montpellier, Amis de Saint-Guilhem-le-Désert, 1990.

J.-L. Vernet, J. Vaudour et collaborateurs, Histoire de l’environnement. Milieux et anthropisation à l’Holocène en Méditerranée occidentale à partir de sites karstiques, 1988-1990, Rapport.

G. Vignard, S. Raynaud, B. Sanche et S. Auriol, L’abbaye romane de Gellone. Identification et origine des « roches-matériaux » utilisées, soumis à la Revue Archéologique du Midi Médiéval, 1994.

D. Vachard et Massoubre, Séquences sédimentologiques des formations oligocènes de Limagne, constructions bactériennes de microcodiacées. 8th IAS, Congrès de sédimentologie, Tunis 1987.