II. — Étude des minerais

Par M. BerTHELoT, de l’Académie des sciences.

« Les mines de cuivre du Sinaï sont les plus anciennes dont l’histoire fasse mention. D’après des documents authentiques, elles ont été exploitées depuis le temps de la ITT° dynastie égyptienne (5.000 ans environ avant notre ère) jusqu’à la fin des Ramessides (vers 1300 à 1200 avant notre ère). Leur possession a été l’objet de plusieurs guerres ; mais elles sont

(1) HISTOIRE DES SCIENCES. — Swr les mines de tiens. Note de M. BerrHeLoT (Comptes rendus ds - cuivre du Sinaï, exploitées par les anciens Egyp- séances de l'Académie des sciences, 19 août 1896).

complètement abandonnées depuis trois mille ans, abandon que justifie la

pauvreté de leurs minerais actuels. C’est assurément de ces mines que.

provient le sceptre de Pépi I‘, roi de la VIe dynastie, sceptre en cuivre pur, conservé au British Museum et dont j'ai fait l’analyse (voir mon ouvrage : La Chimie au moyen âge. Premier volume : Transmission de la Science antique, p: 366, 1892).

« En raison de l'intérêt qui s'attache à l’histoire des métaux dans la civilisation humaine, et à celle de la métallurgie antique, il m’a semblé utile d’avoir des renseignements précis sur les mines du Sinaï et sur les procédés suivis à leur époque dans l’exploitation du cuivre.

«M. de Morgan, dont on connaît la haute compétence et les belles découvertes, a bien voulu aller lui-même visiter ces mines, et en rapporter des échantillons, qu'il m’a confiés. M. Lacroix, le savant professeur de minéralogie du Muséum d'Histoire naturelle, s’est mis à ma disposition pour m'aider dans leur examen. Ce sont les résultats de ces études que je viens présenter aujourd'hui à l’Académie.

« Les mines du Sinaï sont voisines de la côte du golfe de Suez. Deux gisements ont été exploités : celui de Wadi-Maghara (Ancien et Moyen Empire), et celui de Sérabit-el-Khädem, un peu plus récent.

« Ces mines sont situées dans la région des grès, et non dans celle des porphyres, qui forment la masse principale de la: montagne. On y trouve des minerais de cuivre, dont il va être question, des minerais de

fer, spécialement de l'hématite et des grès ferrugineux. On y trouve aussi

du gypse.

« On assure qu'il n’y a pas de couche calcaire proprement dite dans la

région.

« Les grès que j’ai examinés ne contiennent, en effet, que des traces de carbonate de chaux. Cependant, j’ai trouvé un morceau de calcaire compact dans mes échantillons, et les scories et débris de four renferment aussi du carbonate de chaux en dose notable, par places.

« Les galeries existent encore, ainsi que les débris des fours, des creusets, les scories, les restes des habitations des mineurs, quelques fragments de leurs outils, ete.

«Je vais indiquer les observations faites sur les différents objets qui m'ont été remis.

CE — Minerais. — Trois minerais de cuivre existent dans ces échantillons, savoir :

« Des turquoises, un hydrosilicate de cuivre et de grès imprégnés de sels de cuivre (carbonate et hydrosilicate). On n'y trouve ni sulfures de cuivre, ni cuivre natif, ni cuivre oxydulé natif. Il est probable que les minerais actuels sont superficiels et constituent un chapeau, en langage

LE

technique, lequel provient de l’altération de gisements pyriteux profonds, que l’exploitation n’a pas atteints. Les infiltrations des eaux souterraines les ont attaqués et ont ramené à la surface des produits oxydés, comme il arrive en général. Les anciens mineurs se sont bornés à gratter ce qui se trouvait à la surface du sol, à l’aide des instruments dont je donne plus loin l’analyse. En tous cas, ces trois minerais ont été ramassés près des fours, à Wadi-Maghara notamment, et c’est sur eux que portait l’exploitation. |

.« 1. Turquoises. — Les turquoïises sont au nombre des pierres précieuses que l’on retrouve dans les tombeaux et qui sont désignées sous le nom de chesbet, commun à diverses substances bleues que les Égyptiens confondaient sous une même dénomination. Ces turquoises se présentent soit à l’état isolé, soit disséminées dans des grès ferrugineux, où elles forment parfois de simples mouchetures, ainsi qu’en témoignent certains échantillons. |

« Ces turquoises ont une densité de 2,83 environ. Les acides les attaquent aisément et la dissolution contient de l’acide phosphorique, de l’alumine et du cuivre. Leurs propriétés sont celles de la turquoise classique : phosphate d’alumine hydraté, avec petites quantités de cuivre. Les analyses des traités de minéralogie indiquent de 2,9 à 3,6 d'oxyde de cuivre. Celle de Wadi-Maghara (en veine dans un porphyre) a d’ailleurs été analysé par Frenzel :

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«2 et3.— Les grès imprégnés de sels de cuivre sont également pauvres. Le minerai qu'ils renferment, sous forme de couches minces interposées et de petits nodules, est un mélange de carbonate et d’hydrosilicate de * cuivre : on sait que les minéralogistes désignent aujourd’hui ce dernier sous le nom de cArysocolle, nom qui a été-employé avec des sens très différents chez les auteurs anciens. Les modernes l’ont détourné de sa signification antique, suivant un usage très répandu parmi les minéralogistes du commencement de ce siècle, mais très fâcheux pour lPintelligence des textes et pour l’histoire de la science; car les gens non prévenus s’imaginent que le minéral moderne est le même que le minéral antique, dont il a usurpé le nom.

The 16

« Quelques fragments de cet hydrosilicate, trouvés à W ad-Maghara, commencent à blanchir à la surface, par suite de leur déshydratation.

« M. de Morgan a rapporté également des tombeaux d’El--Amrah, en Égypte, un minerai constitué précisément par cet hydrosilieate de cuivre, avec sa densité normale : 2, 3. Celui-ci a été reconnu fort riche en cuivre; ce qui répond aux analyses du même minerai Do ae C2 dans d’autres régions du monde (40 et 50 centièmes d’oxyde de cuivre).

« Les minerais de Sérabit-el-Khädem renferment également de l’hydrosilicate de cuivre, ramassé auprès des fours, et des grès imprégnés à divers degrés de carbonate et d’hydrosilicate de cuivre. Certains de ces œrès sont en même temps ferrugineux. Le carbonate de cuivre qui les does moule l’hématite, qui sert de ciment à ces grès : ce que prouve que la veine cuivreuse, provenant sans doute de la décomposition des pyrites, est consécutive à la formation de l’hématite et, par conséquent, à celle des grès qui constituent la roche principale. Dans tous les cas, ces roches sont très pauvres en minéraux euivreux. L'extraction de ceux-ci devait demander un grand travail de triage. Mais, à ces époques reculées, la main-d'œuvre) fournie par des captifs et des esclaves que Von traitait avec une extrême cruauté, ne comptait pas. Agatharchide nous a transmis à cet égard des détails épouvantables.

« 4. Hématite. — Elle à été trouvée à Wadi-Maghara en gros morceaux, semblables à ceux qui forment les statuettes des tombeaux égyptiens ; statuettes dont la matière peut d’ailleurs provenir d’autres localités, l’hématite étant un minéral fort répandu. À Sérabit-el-Khädem, on la trouve aussi à l’état fibreux. La roche de grès elle-même renferme des veines d’hématite bien distinctes. Dans d’autres parties, l’hématite disséminée joue le rôle de ciment.

5. Bioxyde de manganèse. — À Wadi-Maghara, un échantillon de pyrolusite cristallisé a été recueilli dans un morceau de calcaire. Nous avons trouvé également de l’oxyde de manganèse dans les matières rapportées de Sérabit-el-Khâdem. Une hématite manganésifère vient de cette localité.

«6. Grès. — Les grès constituent les roches principales de Wadi- Maghara. Certaines sont blanchâtres ; d’autres, colorées en brun ou en vert, sont formées par des grains de quartz de calibres variés. À peine agglomérés dans certains grès, ces grains sont, au contraire, fortement cimentés par l’hématite dans les échantillons compacts, avec toutes sortes d’états intermédiaires. Le microscope y décèle quelques fragments de mica, de rutile, de zircon.Les grès blancs, pas plus que les grès bruns, ne renferment de ciment calcaire en dose notable. Les grès de Sérabit-el-Khàdem sont à grains fins, extrêmement imprégnés d'oxyde de fer, qui leur

donne une coloration noirâtre, avec des portions rouillées. Dans certaines places, ils alternent avec de minces lits ferragineux. Ailleurs l’oxyde de fer s’y trouve concentré en granules, ou en petits points.

« Ces grès sont parfois schisteux. [ls sont par place imprégnés de sels de cuivre, à des degrés divers.

€ On rencontre dans mes échantillons des fragments brisés de quartz transparent, de petits cailloux roulés de quartz, ovoïdes ; enfin de nombreux fragments de silex, éclatés et brûlés du fait de l'exploitation.

« 7. Calcaire. — Quoique le calcaire n’ait pas été signalé sous forme de couches dans cette région, les échantillons contiennent des fragments de calcaire compact, avec trace de fer; cette substance figure aussi dans les scories et débris de fours. Je signalerai, pro memorid, quelques petits morceaux de nacre, provenant de bivaives, probablement d’eau douce, et une coquille de néritine fluviatile.

«8. Combustible. — Le combustible, destiné à réduire le métal, était constitué par du bois, dont on retrouve des fragments carbonisés à différents degrés, avec des morceaux d’'hématite à côté. Ce bois est trop altéré pour que l’on puisse en déterminer l’espèce. Il devait être apporté d’une certaine distance, le Sinaï n’étant pas boisé.

« Les données du problème métallurgique étant ainsi définies, par la nature des minerais et par celle des roches accompagaant le gisement et qui ont pu et dù étre employées dans les opérations, je vais examiner les produits et les résidus de ces dernières, recueillis sur place, après plusieurs milliers d'années.

«IE. — Pronurrs MÉrALLURGIQUES. — Ces produits sont les suivants :

« Parois des fours et des creusets; laitiers et scories; fragments d'outils.

« On n’a pas rencontré de fragments de mattes ; ce qui parait exclure

l'exploitation des pyrites, substances dont les minerais n’offrent d’ailleurs point de vestiges. Il ne semble pas non plus, d’après l'examen des matières, que les mineurs aient employé de fondants autres que ceux tirés des roches et minerais rencontrés sur place.

__ « Scortes et laitiers. — À Wadi-Maghara on a ramassé des scories lourdes et noires, ou brun foncé, et des scories blanches et légères, ainsi que des grès imparfaitement vitrifiés. Ces grès, plus ou moins ferrugineux, et sans doute additionnés d’hématite, ont servi de fondants, le calcaire n'étant intervenu qu’à titre accessoire, En tout cas, les mélanges sont mal fondus, remplis d’incuits, formés de matériaux difficilement fusibles et dont lhomogénéité ne devait pas être très grande : ce sont là les indices d’une fabrication imparfaite.

« Gértaines scories étaient très fusibles, car elles ont enveloppé et

saisi un fragment d'os appartenant à un petit animal, fragment qui ne manifeste pas les signes d'une calcination violente.

«Les laitiers sont constitués par des matières denses, compactes, renfermant peu de bulles, et d'apparence cristalline par places. D'après l'examen microscopique, ils appartiennent à deux groupes. Les mieux cristallisés renferment en abondance des cristaux de péridot ferrugineux (fayalite, 2FeO . Si0?) et des octaèdres de magnétite. Ce genre de laitiers se forme dans toutes les opérations métallurgiques où le fer et la silice sont en proportions convenables.

« Le second groupe est constitué par des pyroxènes verdâtres, mélangés par places de magnétite et de quelques cristaux de feldspaths.

« Ces laitiers sont moins basiques que les précédents ; ils renferment de la chaux, provenant de gangues calcaires, dont j'ai retrouvé quelques échantillons à la surface des laitiers et des débris de fours. |

« Un échantillon de laitier contient en abondance de la cuprite, ou protoxyde rouge de cuivre, en octaèdres bien nets et mélangés de cuivre métallique. C’est là un produit accidentel du traitement des minerais de cuivre.

« En somme, ces laitiers contiennent les mêmes produits et offrent les mêmes particularités que les laitiers modernes.

« Signalons encore quelques gouttes de métal tombées des fours, avec produits oxydés noirs, verts et bleus par places, et avec scories périphériques.

« Fours et creusets. — Aucun de ces instruments de fabrication n’a été retrouvé entier ; mais M. de Morgan en a apporté de nombreux débris. Les fragments des fours et des creusets, tels qu’ils m'ont été remis, ne se distinguent pas très bien les uns des autres. Cependant, d'après l’examen des lames minces, étudiées par M. Lacroix, il semble que les parois des fours aient été construites de préférence à l’aide de blocs des grès signalés plus haut; les creusets ayant été fabriqués avec un sable quartzeux, cimenté par de l’argile. Mais, dans l’état actuel de ces débris, en partie vitriliés, la nature des matières originelles est difficile à préciser. C’étaient surtout des grès, mais avec certaines portions calcaires. Ces échantillons sont en partie compacts, en partie bulleux et renferment des grains de quartz arrondis et en voie de fusion sur les bords. Çà et là on retrouve des cristaux de rutile et de zircon, provenant des grès, et qui ont résisté à l’action des fondants et de la chaleur. Ils sont associés avec des aiguilles de pyroxène ferrugineux et d’anorthite (feldspath triclinique, silicate d’alumine et de chaux), le tout englobé dans un verre incolore, ou jaune foncé (en lames minces). :

« Ces divers produits d’ailleurs sont ceux que l'on observe d'ordinaire dans les produits similaires de l’industrie moderne.

QT. — FraGmenrs p’ourizs. — Les fragments d'outils offrent un

intérêt particulier, car ils représentent les produits incontestables de la fabrication, et ils ont été trouvés dans les restes des habitations de mineurs, à Wadi-Maghara. Ils sont au nombre de trois.

« 1° Pointerolle (Voir fig. 279). — Elle a servi à travailler la roche. Elle est recourbée à son extrémité en forme de biseau, et la forme de cette extrémité correspond à celle des stries du rocher. La pointerolle est cassée à Pextrémité opposée. Le morceau actuel est long de 37 mm., large de 16 mm., et son épaisseur, égale à 10 mm. dans la masse principale, diminue peu à peu, jusqu’à 3 mm. vers le biseau. Cet outil a été fondu, mais peu régulièrement et dans un moule assurément grossier. Il est constitué par du cuivre, ne contenant pas d'étain en dose sensible; il est fortement arsenical. Je rappellerai que la présence de l’arsenic durcit le cuivre. Les alchimistes grecs et égyptiens s’en servent continuellement pour le blanchir. L'origine minéralogique de l’arsenic contenu dans l'outil actuel et le procédé par lequel il y a été introduit sont obscurs. En effet, je n’ai retrouvé d’arsenic ni dans les minéraux (chrysocolle, turquoise, grès imprégnés de sels de cuivre), ni dans les grès ferrugineux employés comme fondants. En raison de ces observations, il est probable que l’arsenic a été introduit à part dans la fonte de l’outil, peut-être par une addition de mispickel ; mais cette dernière substance n’a pas été retrouvée. La patine est verdâtre et renferme du chlore (atakamite dérivée du chlorure de sodium des eaux d'infiltration).

« 2° Fragment de burin. — Je désigne sous ce nom un fragment

d'outil plus petit que le précédent et moins rouge : il est également cassé.

Le fragment est long de 24 mm. ; sa largeur varie de 6 mm. à 4 mm. 5, son épaisseur de 4 mm. à 3 mm. La pointe semble avoir été taillée à quatre pans, mais elle est émoussée et en partie détruite. Le métal est très dur. C’est un bronze, très pauvre en étain d’ailleurs, et exempt d’arsenic (à dose appréciable). La patine jaune brun contient du carbonate de chaux, du fer et un peu de cuivre.

« 3° Aiguille. — Elle est recouverte d’une épaisse patine, formée de carbonate de chaux et du cuivre. Cette patine se détache aisément par le choc. Il reste une aiguille, longue de 54 mm., et dont le diamètre est voisin de 1 mm. L’axe est plein et métallique. L’aiguille est munie de son chas. Le métal est tendre, tenace, facile à plier. C’est du cuivre, exempt d’étain. — Plomb ? — Il y a une petite quantité d’arsenic, avec une trace imperceptible d’antimoine.

« La présence de l’arsenic et celle de l’étain, dans certains des outils, leur absence dans d’autres, indiquent que les Égyptiens de cette époque reculée savaient déjà modifier à volonté les propriétés de leurs métaux, par l'introduction de certaines matières étrangères.

« M. de Morgan m'a également remis, comme termes de comparaison et produits dérivés probablement des mines du Sinaï :

« Lo Une couleur verte, en morceaux amorphes, vitreuse à l'intérieur, trouvée dans les tombeaux, à El--Amrah, près d’Abydos. C’est de la chrysocolle (nom moderne) ;

« 2° Deux aiguilles et une épingle, qu'il a ramassées lui-même dans la très ancienne nécropole (préhistorique?) de Toukh (entre Thèbes et Abydos). L’épingle a deux pointes. Elle est longue de 82 mm. Le diamètre, patine comprise, est de 2 mm. environ. Elle se rompt aussitôt par la flexion, ce qui met en évidence un axe central métallique plein, rouge, brillant, entouré d’abord de protoxyde de cuivre mat, compris lui-même dans une gaine verdâtre. Le métal est du cuivre, avec une petite quantité d’étain et une dose sensible d’arsenic.

« Les deux aiguilles sont munies de leur chas. L'une, longue de 32 mm., présente une structure analogue à la précédente. L'autre est longue de 92 mm., altérée plus profondément, et également fragile, le cuivre étant changé en partie en protoxyde. La partie verdâtre contient une trace de chlore.

« La structure intérieure de cette aiguille est remarquable. En effet, Vaxe est canaliculé : un vide central étant entouré successivement par du cuivre, en grande partie oxydé, le tout enveloppé de patine. Une semblable disposition, qui ne se retrouve ni dans l’autre aiguille, ni dans l’épingle, semblerait l’indice de quelque procédé spécial de fabrication ; par exemple, on a dû fabriquer cette aiguille avec une feuille de métal enroulée, au lieu d’arrondir une bande découpée dans une lame, au marteau, car la filière était inconnue alors. Le moulage ne s’appliquerait guère à de si petits objets et d’une telle forme. Le chas est d’assez grande dimension.

« Le métal de cette aiguille est rouge, constitué par du cuivre, avec un peu d’étain et une dose sensible d’arsenic : pas de phosphore.

« Ce sont là des alliages pauvres en étain, tels qu'on en rencontre dans les anciens outils des régions de l’ancien continent et de l'Amérique, où ce dernier métal était rare et difficile à obtenir. |

« En résumé, les minerais de cuivre du Sinaï sont des minerais pauvres et peu abondants, constitués par des grès, renfermant des silicates et carbonates basiques de cuivre et des turquoises. Leur récolte devait être pénible et exiger une main-d'œuvre considérable.

«A ces époques reculées, où les Égyptiens se servaient encore des armes de bois et de pierre, dont on a retrouvé les restes, le cuivre était un métal rare et précieux, dont la possession justifiait de semblables travaux. La période postérieure, où se répandit l’usage du bronze, plus précieux encore, a dû débuter par des temps où l’étain, apporté de contrées

lointaines, était mis en œuvre avec une extrême parcimonie, ainsi que l’attestent nos échantillons.

« En tout cas, l’extraction du métal se faisait par des méthodes semblables à celles que la métallurgie du cuivre a suivies pour les minerais analogues, depuis l’antiquité jusqu’à ces derniers temps : je veux dire par l'emploi du bois, comme réducteur, combiné avec celui de fondants siliceux, ferrugineux et calcaires. Ces mines ont été abandonnées il y a 3.000 ans, à cause de la pauvreté des minerais, de leur raréfaction, et, sans doute aussi, à cause des difficultés de l'exploitation et des transports dans une région éloignée de l'Égypte proprement dite. Il n’en est pas moins intéressant de constater que l’on était arrivé, probablement dès le début de lexploitation des mines du Sinaï, c’est-à-dire il y a près de 7.000 ans, aux procédés suivis jusqu’à nos jours ; procédés fondés sur un empirisme dont l’origine est facile à concevoir et qui n’exigeaient la connaissance d'aucune théorie proprement dite, telle que celles qui transforment en ce moment la métallurgie traditionnelle. »

Les gisements métallifères du Sinaï sont non seulement d’une extrême pauvreté, mais d’un accès très difficile. [ls ne présentent, au point de vue géologique, aucun de ces caractères saillants qui, de prime abord, font reconnaître les masses de minéraux utiles. Quoi qu’en puissent penser certains égyptologues, ce n’est pas au Sinaï que les Égyptiens ont fait leur apprentissage de métallurgistes. Ont-ils même tout d’abord songé au cuivre que renferment les rognons, rares d’ailleurs, dans les grès ? C’est peu probable. Au point de vue minier ce furentles turquoises qui les préoccupèrent le plus : mais pour les Pharaons ces exploitations n'étaient que d’un intérêt tout secondaire ; il importait d’occuper militairement la péninsule, porte de l’Asie, afin de protéger le delta contre les invasions venant du Nord. L'histoire du Sinaï joue un grand rôle dans celle de l'Égypte. L’exposé des faits qui ont pris place dans la presqu'ile rentrant dans le domaine de l’égyptologie, j'ai prié mon savant collaborateur M. G. Jéquier, mon camarade d'Égypte, de Susiane, de Perse, de l'expédition du Sinaï en 1896, de traiter lui-même de ce sujet si intéressant.