Le catalogue de poids byzantins en alliage cuivreux de la collection du Musée d’art et d’histoire de Genève était en cours lorsque Matteo Campagnolo nous demanda les examens en fluorescence de rayons X (FRX) d’une vingtaine d’objets pour en déterminer l’alliage1 .

Précautions

Les conditions d’analyses sont constantes2 , et chaque nouveau cycle d’examens commence par un contrôle quantitatif avec des standards de Cu-Zn-Sn-Pb. Les examens devaient être exécutés sur les poids tels qu’ils m’étaient donnés sans aucun dégagement de l’oxydation ni de la corrosion.

Chacun sait combien la surface de ces objets sortis de fouilles ne peut être le reflet de leur composition interne. Et combien ils sont manipulés ensuite pour être vendus. Cela d’autant plus qu’il existe dans les métaux coulés des ségrégations de plomb ou des constituants de l’alliage. C’est donc avec précaution qu’il faut interpréter les résultats listés dans la planche 1. Cependant ces analyses peuvent en partie indiquer la nature de la composition et faciliter la description des objets. En partie seulement, car si le plomb n’est pas réparti de manière homogène, il sera impossible d’en préciser le taux exact. Or, l’analyse quantitative d’un métal permet de le classer. En effet, selon divers auteurs3 , et de manière arbitraire, un bronze (cuivre-étain) ou un laiton (cuivre-zinc) ne sont considérés comme tels que lorsque le taux respectif d’étain (Sn) et de zinc (Zn) dépasse 5%. De la même manière, un bronze au plomb doit contenir plus de 5% de plomb (Pb). Ces 5% marquent la frontière entre une composition intentionnelle et une impureté due au minerai ou à la métallurgie.
Sur le plan technique, il est connu que les propriétés des métaux changent avec leur composition4 . Un bronze avec 11% d’étain se déformera au martelage bien mieux qu’un bronze riche en plomb. Le plomb facilite la coulée par l’abaissement du point de fusion, il permet un travail au burin ou au ciselet plus facile, mais rend le métal plus cassant. Par ailleurs, l’adjonction de plomb diminue le coût du métal. À la période byzantine, le laiton coûtait moins cher que le bronze.

Examens en fluorescence de rayons X (table 1)

Pour les analyses, la classification du catalogue par profils5 (p) et par familles (f) de décors a été reprise sous le nom de Groupe (dans la liste qui suit, les deux termes sont donnés) :

Groupe ROND (fig. 1a, b et c). Groupe MIXTE : constitués d’une feuille de laiton sur base de cuivre (fig. 2a et b). Groupe UNIQUE (fig. 3). Groupe SOL/famille VI (fig. 4a et b ; fig. 10). Groupe ARC/famille V (fig. 5a et b). Groupe DOUBLE-CERCLE/famille IV (fig. 6a et b, 7a et b). Groupe CROIX/famille A (fig. 8a et b, 9).

Observations de la surface et des incrustations (table 1)

Faire l’analyse FRX des poids byzantins était l’occasion de les observer au binoculaire, de prendre des macrophotos, de décrire l’aspect en relevant les traces, signes, collages, griffures, soudures et de prêter attention aux incrustations métalliques.

Les lignes gravées sur le décor des poids sont bien visibles au macroscope. On distingue la ligne A à bords festons, de type au tremblé, visible particulièrement sur le Groupe SOL/famille VI (fig. 4c), de la ligne B à bords plutôt lisses à observer sur le Groupe ARC/famille V (fig. 5c). La ligne B peut être accompagnée de la ligne A dans le Groupe DOUBLE-CERCLE/famille IV (fig. 6a, 7a) et le Groupe CROIX/famille A (fig. 8a et c).

Les incrustations métalliques grises (fig. 4a et c, 5a et c, 6a, 7a) sont généralement d’un alliage d’argent-cuivre-plomb-or, probablement d’objets recyclés. Un cas douteux d’incrustation en argent a été relevé (32581bis/268, fig. 10), car l’analyse détecte aussi une soudure d’étain-plomb. Avec ce même alliage fondant à basse température (200° C à 300° C), une pièce ronde percée a subi une réparation, à une époque indéterminée (32581bis/281, fig. 1b et c). Une incrustation au cuivre pratiquement pur (rouge) très bien conservée apporte une autre note de couleur sur le bronze ou le laiton tirant sur le jaune (fig. 5a et c). On peut relever dans le Groupe MIXTE le collage d’une feuille de laiton estampée sur une base de cuivre avec une matière grise non identifiée (fig. 2c). Le cas d’un poids étalon monétaire (2011-246, fig. 6c), constitué de trois plaques de métal de même composition, est intéressant, puisqu’il montre une technique d’atelier économique et créative dans l’utilisation des matériaux à disposition.

De nombreuses griffures et coups de râpe sont visibles sur les bords ou les revers non décorés, probablement pour ajuster le poids aux exigences (fig. 2d). Est-ce pour cette raison que de profondes rigoles ont été creusées au revers décoré d’un poids étalon (32581bis/317, fig. 7b) ?

La présence de nielle est discutable dans le sens où les poids observés sont relativement endommagés et qu’elle est difficile à percevoir (fig. 4c). L’analyse sans prélèvement ne peut apporter de meilleurs renseignements car il y a contamination de la base en métal. Le nielle ne contenait pas de plomb jusqu’à l’an mil, il était fabriqué avec du sulfure d’argent et parfois on ajoutait du sulfure de cuivre6 . On le trouve sur différents métaux, mais il adhère mieux sur le laiton et c’est pour cela qu’il a été très prisé, mariant le noir et le jaune avec élégance.

Bronze et laiton

À l’âge du bronze, les forgerons avaient un alliage relativement facile à fabriquer, à couler, à déformer. Il contenait souvent des impuretés dues au minerai utilisé, parfois du zinc, de l’arsenic, du plomb, etc.

Le zinc est venu bien plus tard car il nécessitait une technologie plus avancée. En effet, le zinc ne peut être traité comme un métal courant. Alors que le cuivre a un point de fusion vers 1084° C, le zinc se volatilise à 917° C, s’évapore et se réoxyde immédiatement. À force d’essais, un procédé voit le jour vers le II^e siècle av. J.-C. La cémentation devient courante dans l’empire romain dans le milieu du I^er siècle av. J.-C. Il s’agit d’isoler dans un creuset fermé du cuivre en lamelles séparé du minerai de zinc par une couche de charbon (de préférence ZnO ou ZnCO3, plutôt que du ZnS). Avec la chaleur, le zinc diffuse dans le cuivre, et ils forment dès lors un alliage de 22 à 28% de zinc, voire plus. Puis, dans un deuxième temps, il peut être mêlé à du bronze au plomb, par exemple, pour obtenir un alliage avec moins de zinc, de l’étain et du plomb.

Conclusion

Il reste difficile de comparer des objets de même décor dont la plupart sont d’origine et de datation inconnues. L’imprécision dans l’analyse des alliages, due à la surface corrodée ou oxydée, donne une idée du contenu qualitatif, mais obligera à effectuer des analyses quantitatives au cœur du métal si on veut les comparer de manière optimale à d’autres examens publiés7 .

La mixité des résultats permet de supposer que les ateliers travaillaient avec le métal qu’ils avaient à disposition et que cela dépendait aussi des moyens financiers de l’acheteur. Sur le plan technique, un poids n’est pas censé s’user comme une monnaie et n’a aucune exigence particulière comme c’est le cas d’une statue qui nécessite de la précision dans la coulée du motif et la solidité des parties assemblées. Seul son poids est important et éventuellement son aspect. C’est néanmoins un objet précieux par son utilisation, puisqu’il permettait de contrôler la masse du sou d’or. Il ne passait pas entre toutes les mains, n’était manipulé que par les magistrats préposés aux poids, les zygostates et par là même devenait un objet précieux.

Table 1: analyse des poids byzantins de contrôle et d'apparat

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