Caractérisations pétrographique et géochimique de roches hypersiliceuses en Belgique utilisées au cours de l'histoire

Une question que les archéologues et historiens se posent depuis longtemps est celle de l'origine des roches riches en silice exploitées depuis la Préhistoire et dans l’Histoire. Connaissant l’emplacement de sites d’extraction et la distribution de la matière taillée ainsi que son degré de taille, les archéologues peuvent déduire les anciennes relations commerciales et la migration des peuples. Les roches les plus souvent utilisées en Belgique dans le passé sont les roches siliceuses, comme par exemple le silex, les grès quartzeux siliceux, mieux connus sous le nom de "quartzites" sédimentaires, et les phtanites, nom collectif pour des roches noires (par leur teneur en carbone organique) à grains très fins et très riches en silice. Cette étude introduit un nouveau terme regroupant tous ces types de roches appelées "roches hypersiliceuses" faisant référence à leur très haute teneur en silice (>90%) et incluant également les quartzites métamorphiques purs. Les roches hypersiliceuses présentent des caractéristiques mécaniques mais aussi physico-chimiques similaires, ce qui constitue dans cette étude un grand défi pour les distinguer.

L'objectif de cette étude est de trouver des critères uniques permettant de distinguer des roches similaires mais aussi de différencier des affleurements de roches hypersiliceuses identiques. Pour ce faire, des méthodes telles que la microscopie en lumière polarisée classique, la cathodoluminescence, la diffraction aux rayons-X, et le module EDS (Energy-Dispersive X-ray) associé au microscope électronique à balayage sont utilisées. En fonction du type de roches, d'autres techniques sont appliquées. Par exemple, pour les phtanites, la spectroscopie Raman est employée afin de déterminer le degré de maturation du matériel organique, qui reflète l'histoire d’enfouissement de la roche. Cette étude est faite en supposant que l'histoire d’enfouissement soit différente pour les nombreux dépôts de phtanite.

Les résultats seront rassemblés dans une collection de référence comprenant des morceaux et des lames minces de roches hypersiliceuses provenant du sol belge et des affleurements correspondants. Des fiches sont rédigées avec des descriptions macro- et microscopiques, pétrographiques et géochimiques, pour chaque type de roche et d'affleurement, et provenant d’analyses multidisciplinaires par microscopie classique en lumière polarisée, microscopie éléctronique à balayage (MEB), analyse diffractométrique aux rayons X et spectrométrie Raman. Les résultats seront mis à disposition sur un site Internet accessible aux chercheurs et au public.

Réalisation

• Recherche documentaire
• Travail de terrain – collecte de roches hypersiliceuses à partir des affleurements connus,
• Utilisation de roches provenant de collections existantes (collection de pierres de construction, SGB),
• Utilisation d'un Système d'Information Géographique (SIG) – cartographie de la présence des roches hypersiliceuses en Belgique,
• Utilisation de techniques pétrographiques (microscopie en lumière polarisée),
• Utilisation d’analyses spectroscopiques (EDS-MEB et Raman),
• Utilisation d'autres techniques comme la cathodoluminesence chaude, la microscopie électronique à balayage par électrons rétrodiffusés (BSE-MEB) et la diffractométrie aux rayons X,
• Rédaction de fiches par type de roche et d'affleurement,
• Rédaction d'un site internet accessible aux chercheurs.