Voici un papier de Nissim Amzallag qui date de 2009, mais qui apporte beaucoup d'information au sujet de l'origine, de la diffusion et de la technologie de la métallurgie: From Metallurgy to Bronze Age Civilizations: The Synthetic Theory.

Deux théories s'affrontent à ce sujet. La première fait l'hypothèse d'une origine unique au Proche-Orient suivie d'une diffusion dans le reste du monde. Selon cette théorie, la métallurgie a permis d'améliorer le niveau de vie des gens ce qui a entrainé une augmentation de la population et l'émergence d'une élite dirigeante. La seconde suppose que l'invention de la métallurgie s'est faite en différents endroits de manière indépendante. Pour cette théorie, la métallurgie n'est qu'un élément parmi d'autres, qui a permis aux sociétés d'évoluer. En réalité aucune des deux théories n'est satisfaisante, car chacune intègre seulement une partie de la réalité. Nissim Amzallag se propose de réunir ces deux théories en tenant compte des différents types de métallurgie basés sur le creuset ou sur le four.

Métallurgie dans des creusets

La fonte du cuivre natif dans des creusets est connue avant la transformation du minerai de cuivre en métal, cependant cette dernière a été réalisée rapidement dans des creusets. La transformation du minerai en cuivre dans un creuset, est connue en différents endroits d'Asie, d'Europe et des Amériques entre le 5ème et le 2d millénaire av. JC. Une telle distribution suppose que la découverte de cette technologie a été faite de manière indépendante en différents endroits: le plateau iranien, le haut Euphrate, les Balkans, l'Europe Centrale, la péninsule ibérique, la Thaïlande et l'Amérique du sud. L'analyse des différents processus a permis de comprendre l'avancée de la technologie. Sur le plateau iranien, dès le 9ème millénaire av. JC., la malachite a été extraite des mines comme pierre semi-précieuse ou comme colorant, et le cuivre natif a été travaillé dès le 7ème millénaire av. JC., d'abord par martelage à froid, puis par martelage à chaud et recuit. Dès le début du 5ème millénaire av. JC., le cuivre natif a été fondu et coulé dans des moules. Sur le site archéologique de Tepe Ghabristan, en plus de moules, de la malachite écrasée a été découverte à côté de creusets scorifiés, confirmant la transformation du minerai de cuivre. La même séquence a été mise en évidence dans le haut Euphrate. Il semble donc que la transformation du minerai de cuivre dans des creusets a été découverte dans le contexte de l'extraction du cuivre natif entourée de sa gangue formée de minerai.

On considère que la transformation du minerai dans un creuset est la première technique de métallurgie. Le remplacement du creuset par un four partout sauf aux Amériques, est justifié par des besoins d'amélioration du processus. L'utilisation du four a été précédé par l'utilisation de céramiques dès le début du 5ème millénaire av. JC. Ces céramiques, considérées comme de grands creusets, ont été identifiées comme le chaînon entre le creuset et le four. Néanmoins, si le passage du creuset au four est aussi simple que cela, il est difficile d'imaginer pourquoi ce processus a été si long: 1500 ans dans la péninsule ibérique et en Thaïlande, et jamais dans les Amériques. Ainsi, le passage du creuset au four n'est pas seulement une question de taille. En réalité, il semble que la température soit le facteur limitant de la taille des creusets. Cette limitation existe car la source de chaleur du creuset est extérieure, contrairement au four dont la source de chaleur est interne. Le charbon de bois n'est pas seulement une source de chaleur. En effet, lorsqu'il est mélangé avec du minerai de cuivre, le charbon de bois est aussi producteur de monoxyde de carbone qui est un agent réducteur pour la transformation du minerai en cuivre. Néanmoins, le charbon de bois n'est pas la seule source d'agent réducteur pour la métallurgie: en effet, les sulfures de cuivre peuvent être aussi utilisées. Dans ce dernier cas, le processus de transformation de minerai d'oxyde de cuivre en métal, est appelé cosmelting. Certaines observations ont montré que le cosmelting a été réalisé dans des creusets:

  • lorsque la transformation de minerai de cuivre se fait dans un creuset à l'aide de charbon de bois, seul une toute petite quantité de cuivre est produite. Au contraire, le cosmelting permet d'obtenir une bien plus grande quantité de cuivre.
  • dans les Balkans et en Thaïlande, les artefacts de cuivre découverts ont montré une forte proportion de sulfures.
  • le cuivre produit dans des creusets contient fréquemment de l'arsenic, un élément fréquent dans les sulfures de cuivres et non dans les oxydes de cuivre.

Sur cette base, il a été suggéré que les sulfures de cuivre ont été utilisés exclusivement comme source de cuivre dans les creusets. Mais ceci, n'est pas probable. En effet pour être utilisés comme unique source de cuivre, les sulfures de cuivre doivent être oxydés préalablement. Pour ceci, il est nécessaire de mélanger les sulfures de cuivre avec du charbon de bois et des additifs à base de fer ou de manganèse. Le mélange est ensuite chauffé à une température inférieure à 800°C. Ainsi le processus obtenu est proche de celui réalisé dans un four: mélange du charbon de bois et de minerai de cuivre et ajout d'additifs à base de fer et manganèse.

Ces considérations générales expliquent pourquoi l'utilisation du creuset est toujours resté une activité limitée, généralement coexistant avec la fonte du cuivre natif. Le volume limité du creuset, empêche le rajout d'additifs et implique l'utilisation de minerai à forte proportion de cuivre. L'utilisation de minerai de cuivre de qualité moindre implique l'utilisation d'un four.

Origine de la métallurgie dans des fours

La transformation de minerai de cuivre dans le Levant sud est attesté dès le 5ème millénaire av. JC. Mais curieusement cette métallurgie survient dans une région totalement dépourvue de cuivre natif. Certains supposent que la métallurgie a été apportée par des migrants venus d'Anatolie ou du Caucase. Cependant cette hypothèse est en contradiction avec l'archéologie qui montre que la céramique évolue de manière continue dans cette région entre le néolithique final et le chalcolithique. De plus la métallurgie dans le Levant sud débute tout de suite avec l'utilisation du four. L'analyse chimique des scories issues des sites archéologiques du Levant sud montre que la métallurgie s'est développée en trois phases:

  • la transformation du minerai hautement visqueux: les plus anciennes scories découvertes sont très hétérogènes incluant des pépites, des veinules et des dendrites de cuivre de couleur rouge sombre indiquant la présence d'oxyde de fer.
  • la transformation du minerai faiblement visqueux: les scories sont plus homogènes et contiennent peu de cuivre. Il y a également moins d'oxyde de cuivre. Ceci indique une amélioration du processus métallurgique probablement du à l'emploi de four atteignant une plus haute température et avec une atmosphère plus réductrice. A cette phase, la métallurgie produit probablement des lingots de cuivre.
  • la transformation effective du minerai: à la fin du chalcolithique, un nouveau type de scories avec très peu de cuivre (moins de 1%) est découvert. Ces changements sont probablement dus à l'emploi de nouveaux additifs: manganèse, magnésium et calcium. L'utilisation de four-céramique est attestée dans le Levant sud et les creusets servent à refondre, purifier et couler dans des moules les lingots obtenus dans les fours. Des innovations techniques sont également observées dans les processus d'alliages des métaux, et de production d'artefact comme la technique à la cire perdue.


Diffusion de la métallurgie dans des fours

En dehors du Levant sud, la métallurgie dans les fours apparait ensuite dès la fin du 5ème millénaire (vers 4.200 av. JC) dans le haut Euphrate, région qui connait déjà la transformation du minerai dans des creusets. Degirmentepe est ainsi le premier site du haut Euphrate connaissant une proto-industrie du cuivre. Des similarités ont été observées entre la métallurgie du Levant sud et du haut Euphrate. Les sceaux et la céramique de Degirmentepe présentent une forte affinité avec ceux de la vallée d'Amuq, plus au sud, ainsi qu'à Hacinebi. Ces sites semble être des habitats de métallurgistes spécialisés dans le travail du cuivre originaire du haut Euphrate qu'ils exportent vers le Levant sud. Ces observations indiquent qu'il y a un lien entre le Levant sud et le haut Euphrate. L'origine de la métallurgie dans des fours du haut Euphrate est donc située dans le Levant sud: 2009 Amzallag Figure 2

Au début du 4ème millénaire av. JC., la métallurgie s'étend du Levant sud vers le Sinaï et l'Egypte, via la vallée du Nil. Au même moment, la métallurgie dans des fours apparaît dans de nombreux endroits différents: le Caucase, le plateau iranien, l'Anatolie et l'Egée. Dans le Caucase, la métallurgie apparait au début du 4ème millénaire d'abord dans le sud, puis arrive dans le nord quelques siècles plus tard au début de la culture de Maykop. La métallurgie dans des fours apparait également en Elam et en Mésopotamie durant le 4ème millénaire, en provenance de l'extérieur. A la fin du 4ème millénaire, la métallurgie dans des fours apparait en Europe du sud-est: 2009 Amzallag Figure 3

Au 3ème millénaire av. JC, la métallurgie dans des fours se répand largement, notamment en Asie Centrale et en Europe. En Asie Centrale, elle est liée à la diffusion de la culture de Maykop, et se répand jusqu'en Sibérie du sud: culture d'Afanasievo dans l'AltaÎ. Il y a également une diffusion de l'ouest du plateau iranien vers l'est, jusqu'à la vallée de l'Indus. En Europe, elle apparait soudainement en Crète à un stade avancé, probablement en provenance du Levant. Ensuite elle s'étend vers l'ouest du bassin méditerranéen: Sardaigne, Italie, sud de la France, Afrique du Nord, parallèlement à la diffusion de la culture Campaniforme. La découverte de four pour la métallurgie dans des sites campaniformes confirme leur implication dans la diffusion de la métallurgie dans des fours en Europe. Dès le début du 3ème millénaire, elle apparait soudainement dans la péninsule ibérique: 2009 Amzallag Figure 4

Au 2d millénaire av. JC, la métallurgie dans des fours se répand dans tout l'ancien monde, notamment dans les Îles Britanniques, l'Europe Centrale, les bords de la mer Baltique et la Scandinavie. Elle se répand en Afrique sub-saharienne, atteint la Chine, le Japon et l'Asie du sud-est.

Discussion

La dynamique de la diffusion de la métallurgie dans des fours, résulte de l'élargissement d'un domaine métallurgique autonome dans un réseau global de fabrication, échanges et commerce d'objets métalliques. En Europe cette dynamique est reliée à la migration lente et multi-directionnelle du peuple campaniforme, suggérant que leur motivation n'était pas directement liée à la recherche de ressources minières. L'expansion d'un domaine métallurgique est une combinaison de plusieurs facteurs comme le désir de certaines populations de rejoindre un domaine métallurgique ou le besoin des forgerons de migrer vers de nouveaux horizons. Cette expansion est centrifuge. Aux débuts de la métallurgie dans des fours, son expansion ne s'est pas faite dans toutes les directions. Au contraire de nouveaux sites sont apparus assez loin vers le nord, près des ressources minières, et le long du chemin reliant le Levant sud au haut Euphrate. L'absence de hiérarchie dans ces premiers sites métallurgiques suggère qu'ils n'étaient pas reliés à une stratification sociale. Ils ressemblent davantage à des colonies de fondeurs étrangers dont l'objectif principal est de fournir de la matière première à leur patrie d'origine: le Levant sud. Cette première expansion est donc centripète. Ce premier réseau métallurgique se superpose au réseau pré-existant au néolithique final de l'obsidienne qui permettait au Levant sud de s'approvisionner à partir des mines d'Anatolie.

Le développement d'un domaine métallurgique étend l'aire de diffusion des objets métalliques. Cela apporte d'importantes transformations dans l'agriculture, l'habitat, le mode de vie (voir la théorie de la révolution des produits secondaires initiée par Andrew Sherratt), les coutumes funéraires et la structure sociale. Un regard vers les sociétés traditionnelles peut aider à expliquer comment la métallurgie dans des fours à provoquer tant de changements. En Afrique, les fondeurs et les forgerons ne sont pas seulement des artisans, mais aussi des individus qui assurent le pouvoir politique et la justice. Ils possèdent une connaissance secrète de divination, sorcellerie, faiseur de pluie, médecine, poésie et rites de passage. Ce rôle crucial est reflété dans de nombreuses mythologies africaines. On le retrouve également dans de nombreuses mythologies, comme la mythologie grecque. Tout ceci suggère que les anciens métallurgistes bénéficiaient d'un statut prestigieux. Parmi eux, les fondeurs avaient plus de prestige que les forgerons, donnant plus de valeur à la production de métal qu'à celle d'objets finis. Ce statut élevé des métallurgistes ne se retrouvent pas dans les sociétés d'Amérique du sud, où le cuivre était produit dans des creusets. Ceci suggère que l'effet prestigieux est connecté à la fonte du métal dans un four. La métallurgie dans un creuset est relié à la fonte du cuivre natif. Le processus en jeu est un processus de purification de la matière. Au contraire, la métallurgie dans un four est relié à la transformation du minerai en métal, et donc à la création d'un matériau nouveau.

Mise à jour

Des archéologues ont publié une réponse au papier de Amzallag en 2010: A Chalcolithic Error: Rebuttal to Amzallag 2009.

Les auteurs indiquent qu'il n'y a aujourd'hui aucune preuve que le cuivre natif a été fondu et coulé avant la transformation du minerai en cuivre. En effet il n'est pas possible de distinguer un cuivre natif fondu, d'un cuivre obtenu par transformation du minerai si celui-ci a été refondu et coulé. Cette vision est aujourd'hui obsolète. Je remarque cependant que les auteurs ne peuvent pas prouver que Amzallag a tort sur ce point.
Les auteurs indiquent que la majorité des creusets trouvés, aussi bien au Levant, qu'en Espagne, Iran, dans les Balkans ou en Thaïlande, montrent un chauffage par le dessus ou par l'intérieur. Ceci indique donc l'utilisation de charbon de bois à l'intérieur du creuset. Ils précisent également que la faible quantité de cuivre obtenue dans un creuset comme indiqué par Amzallag est en contradiction avec les chiffres avancés par d'autres auteurs qui sont nettement supérieurs.
Ensuite, les auteurs indiquent que les creusets ont été utilisés suivant les régions pour transformer des minerais d'oxide de cuivre, ou des mélanges oxyde et sulfure de cuivre. La présence de sulfure dans un creuset ne prouve pas nécessairement que cela a été fait intentionnellement. De même la présence de sulfure de cuivre dans un four n'implique pas forcément des étapes préliminaires d'oxydation comme suggéré par Amzallag. Probablement, les sulfures de cuivre sont arrivés dans des creusets ou des fours sans intention préalable. De plus les auteurs précisent qu'il n'est pas possible de transformer le minerai sans ajouter de charbon de bois à l'intérieur du creuset ou du four. Ensuite tous les premiers creusets étaient réalisés avec de l'argile de faible qualité qui ne pouvaient pas supporter longtemps une haute température. Donc si des tentatives ont été faites pour transformer du minerai dans un creuset par une source de chaleur externe, l'argile du creuset a du rapidement se désagréger, bien avant l'obtention du cuivre. Ainsi le chauffage dans les creusets s'est fait par l'intérieur. Cela a pu donc permettre la transformation de sulfures de cuivre dans un creuset. On ne sait cependant pas si ces transformations ont été intentionnelles ou pas. De plus l'affirmation que les agents des alliages comme l'arsenic ou l'antimoine sont trouvés uniquement dans les sulfures est fausse. On les trouve également dans les oxydes ou carbonates. Enfin il n'y a pas de preuve que l'ajout intentionnel d'additifs a été réalisé au Levant avant l'âge du bronze moyen.
Enfin il y a de nombreux exemples qui montrent que le four est bien une extension du creuset. Il n'y a donc pas tellement de différence entre eux si ce n'est leur taille, contrairement aux affirmations de Amzallag. Des sites archéologiques montrent l'utilisation des fours et des creusets à la même époque sans différence sociale ou culturelle entre les artisans. Dans de nombreuses régions, on voit clairement l'évolution du creuset vers le four. Les auteurs rejettent l'affirmation de Amzallag qui voit l'invention du four dans le Levant. Pour eux cette technologie est plus précoce en Anatolie, dans le Caucase et en Iran. Enfin, ils rejettent également l'affirmation de Amzallag qui voit la Thaïlande comme une des origines de l'invention du creuset. Pour eux cette technologie est arrivée en Thaïlande en provenance des Steppes eurasiennes.
Les auteurs concluent que l'invention du four s'est faite en parallèle en différents endroits du globe, et sûrement pas dans le Levant sud.