Goethite; Hematite; Heat-treatment; Paleolithic; Solutrean; Magdalenian; SEM-FEG; TEM-FEG; XRD; Combe Saunière; Les Maîtreaux; Blanchard La Garenne
Abstract :
[en] Heating of prehistoric coloring materials can induce radical changes in color indicative of structural matter transformation. For instance, the structure of the yellow iron oxide-rich mineral, goethite, changes into the red iron oxide-rich mineral, hematite, when it is heated to around 250-300°C. For a long time, heating has been thought to be the reason for the high frequencies of red rocks used in camp sites and the red pigments in rock art paintings. However, records of heat-treatment of coloring materials are usually not well documented; the contextual information is not clear enough to confirm intentional heating. Two Solutrean camp sites (the flint workshop Les Maîtreaux and the hunting site Combe Saunière I) and one middle Magdalenian cave with rock art (Grotte Blanchard, La Garenne) allow us to study the heating process of ferruginous rocks. All three sites, which have been excavated relatively recently, have well-defined archaeological records and strong associations between the ferruginous rocks and other artifacts. With the use of X-ray diffraction and electron µ-diffraction for identifying structural modification and SEM-FEG and TEM-FEG for detecting dehydration nano-pores, we have strong evidence for intentional heat-treatment of yellow goethite-rich materials in two archaeological contexts and one site for unintentional heating, where rocks were only partially transformed. Intentional heating to obtain red hematite from primary goethite would have required ingenious methods of temperature control in fireplace settings and purpose-built ground ovens.
Disciplines :
Archaeology
Author, co-author :
Salomon, Hélène ; Université de Liège - ULiège > Département des sciences historiques > Archéologie préhistorique
Vignaud, Colette
Lahlil, Sophia
Menguy, Nicolas
Language :
English
Title :
Solutrean and Magdalenian ferruginous rocks heat-treatment: accidental and/or deliberate action?
Allain J. Nouvelles découvertes dans le gisement magdalénien de la Garenne, commune de Saint Marcel, Indre. Note préliminaire. Bull. la Soc. Préhist. Fr. 1957, 54(3-4):223-227.
Allain J., Desbrosse R., Kozlowski J., Rigaud A., Jeannet M., Leroi-Gourhan A. Fascicule 1: le Magdalénien à navettes. Gall. Préhist. 1985, 38:37-124.
Aubry T., Walter B., Robin E., Plisson H., Benhabdelhadi M. Le site solutréen de plein air des Maîtreaux (Bossay-sur-Claise, Indre-et-Loire): un faciès original de production lithique. Paléo 1998, 10:163-184.
Aubry T., Walter B., Almeida M., Neves M. Solutrean Laurel leaf production and raw material procurement during L.G.M. in southern Europe: two exemples form Central France and Portugal. Multiple Approaches to Bifaces Variability 2003, 165-182. University of Pennsylvania, Museum of Archaeology and Anthropology, Pennsylvania. M. Soressi, H.L. Dibble (Eds.).
Aubry T., Walter B., Almeida M., Liard M., Neves M. Approche fonctionnelle des sites dit d'atelier : l'exemple des occupations solutréennes et badegouliennes des Maîtreaux (Indre-et-Loire, France). Approche fonctionnelle en Préhistoire, XXVème Congrès Préhistorique de France. 24-26 novembre 2000. Nanterre: Éditions du CNRS 2004, 249-264. P. Bodu, C. Constantin (Eds.).
Audouin F., Plisson H. Les ocres et leurs témoins au Paléolithique en France : enquête sur leur validité archéologique. Cah. Cent. Rech. Préhist. 1982, 8:33-80.
Baffier D., Girard M., Menu M., Vignaud C. La couleur à la Grande Grotte d'Arcy-sur-Cure (Yonne). L'Anthropologie 1999, 103(1):1-21.
Cabrera-Garrido J.M. Les matériaux des peintures de la grotte d'Altamira. Actes de la 5ème réunion internationale de l'ICOM 1978, 1-9. Zagreb.
Castel J., Liolios D., Chadelle J.-P., Geneste J.-M. De l'alimentaire et du technique : la consommation du renne dans le Solutréen de la grotte de Combe Saunière. Économie préhistorique: les comportements de subsistance au Paléolithique, Actes des rencontres des XVIIIème rencontres internationales d'archéologie et d'Histoire d'Antibes, 23-25 octobre 1997, Sofia-Antipolis, APDCA 1998, 433-450. J.-P. Brugal, L. Meignen, M. Patou-Mathis (Eds.).
Chadelle J.-P., Geneste J.-M., Plisson H. Processus fonctionnels de formation des assemblages technologiques dans les sites du Paléolithique supérieur. Les pointes de projectiles lithiques du Solutréen de la grotte de Combe-Saunière (Dordogne, France), 25 ans d'études technologiques en préhistoire: bilan et perspectives. Rencontres internationales d'archéologie et d'histoire d'Antibes 1991, 275-287.
Chalmin E., Menu M., Pomiès M.-P., Vignaud C., Aujoulat N., Geneste J.-M. Les blasons de Lascaux. L'Anthropologie 2004, 108:571-592.
Chalmin E., Vignaud C., Salomon H., Farges F., Susini A., Menu M. Minerals discovered in palaeolithic black pigments by transmission electron microscopy and micro-X-ray absorption near-edge structure. Appl. Phys. A Mat. Sci. Process. 2006, 83(2):213-218.
Christensen M. Un exemple du travail de l'ivoire du Paléolithique allemand : apport de l'étude fonctionne des outils aurignaciens de Geissenkl[U+04E7]strele. Technè 1996, 3:39-54.
Cornell R., Schwertmann U. The Iron Oxides: Structure, Properties, Reactions, Occurrence and Uses 1996, VCH, Weinheim.
Couraud C. Les matières pigmentées utilisées en préhistoire : provenance, préparation, mode d'utilisation. PACT 1987, 17:377-391.
Crabtree B., Butler B.R. Notes on experiments in flint knapping: heat treatment of silica minerals. Tebiwa 1964, 7:1-6.
de Viguerie L., Beck L., Salomon J., Pichon L., Walter P. Composition of renaissance paint layers. Simultaneous PIXE and backscattering spectrometry. Anal. Chem. 2009, 81(19):7960-7966.
Despriee J., Rigaud A., Vialou D., Gageonnet R. Bulletin de l'association pour la sauvegarde du site archéologique d'argentomagnus et amis du musée - le coteau de la garenne 2001, Collaborative research project 1999-2001.
Ducasse S. What is left of the Badegoulian "interlude"? New data on cultural evolution in southern France between 23,500 and 20,500 cal. BP. Quat. Int. 2012, 272-273:150-165.
d'Errico F., Salomon H., Vignaud C., Stringer C. Pigments from the middle palaeolithic levels of es-Skhul (Mount Carmel, Israel). J.Archaeol. Sci. 2010, 37(12):3099-3110.
Geneste J.-M., Plisson H. Le solutréen de la grotte de Combe Saunière 1 (Dordogne) : première approche palethnologique. Gall. Préhist. 1986, 29:9-27.
Gialanella S., Belli R., Dalmeri G., Lonardelli I., Mattarelli M., Montagna M., Toniutti L. Artificial or natural origin of hematite-based red pigments in archaeological contexts: the case of Riparo Dalmeri (Trento, Italy). Archaeometry 2011, 53(5):950-962.
Godfrey-Smith D.I., Ilani S. Past thermal history of goethite and haematite fragments from Qafzeh Cave deduced from thermal activation characteristics of 110°C TL peak of enclosed quartz grains. Rev. d'Archéom. 2004, 28:185-190.
Grogan K.L., Gilkes R.J., Lottermoser B.G. Maghemite formation in burnt plant litterat east Trinity, North Queensland, Australia. Clays Clay Miner. 2003, 51(4):390-396.
Guillot P.-L., Roger P., Le Pochat G. Carte géologique de la France au 1/50000ème : n° 759, Périgueux (Est) 1979, Éditions du BRGM, Orléans.
Hovers E., Ilani S., Bar-Yosef O., Vandermeersch B. An early case of color symbolism: ochre use by modern humans in Qafzeh Cave. Curr. Anthropol. 2003, 44(4):491-522.
Hublin J.-J., Talamo S., Julien M., David F., Connet N., Bodu P., Vandermeersch B., Richards M. Radiocarbon dates from the Grotte du Renne and Saint-Césaire support a Neandertal origin for the Châtelperronia. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America 2012, vol. 109(46):18743-18748.
Iakovleva L., Djindjian F. New data on mammoth bone dwellings of eastern Europe in the light of the new excavations of the Gonsty site (Ukraine). Quat. Int. 2005, 126-128:195-207.
Inizan M.-L., Redurin-Ballinger M., Roche H., Tixier J. Technology and Terminology of Knapped Stone 1999, Tech. rep., CREP, Nanterre.
Jezequel P. Étude minéralogique de 116 échantillons en provenance du site préhistorique du coteau de La Garenne 2001, Saint Marcel (Indre). Tech. rep., BRGM report ANA/CMI/NT/01/154.
Jezequel P., Wille G., Beny C., Delorme F., Jean-Prost V., Cottier R., Breton J., Dure F., Despriée J. Characterization and origin of black and red Magdalenian pigments from Grottes de la Garenne : a mineralogical and geochemical approach of the study of prehistorical paintings. J.Archaeol. Sci. 2011, 38:1165-1172.
Kuzmin Y.V., Orlova L.A. Radiocarbon chronology of the Siberian paleolithic. J.World Prehist. 1998, 12(1):1-53.
Lahlil S., Vignaud C., Menguy N., Beck L., Lebon M., Menu M., Paillet P. Apports, limites et potentiel des analyses micro-destructives pour l'identification de transformations anthropiques - exemple de la grotte Blanchard. Actes du colloque MADAPCA, nov. 2011 2014, 17-25. PALEO, special issue. P. P (Ed.).
Leroi-Gourhan A. Les fouilles d'Arcy-sur-Cure (Yonne). Gall. Préhist. 1961, 4:3-16.
Lorblanchet M. La naissance de l'Art. Genèse de l'art préhistorique 1999, Éditions Errance, Paris.
Menu M., Vignaud C. La techniqe des peintures de Lascaux. Monumental 2006, 2:98-103.
Nørnberg P., Schwertmann U., Stanjek H., Andersen T., Gunnlaugsson H.P. Mineralogy of a burned soil compared with four anomalously red Quaternary deposits in Denmark. Clay Miner. 2004, 39:85-98.
Philibert S. L'ocre et le traitement des peaux : révision d'une conception traditionnelle par l'analyse fonctionnelle des grattoirs ocrés de la Balma de Margineda (Andorre). L'Anthropologie 1994, 98(2-3):447-453.
Pomiès M.-P. Pigments Rouges Préhistoriques: Goethite Chauffée Ou Hématite Nanocristalline Naturelle ? 1997, Pierre et Marie Curie, Ph.D. thesis, Université. Paris-6.
Pomiès M.-P., Menu M., Vignaud C. Lascaux, pigments préhistoriques à base d'oxydes de fer : Hématite naturelle collectée ou goethite chauffée ?. Actes du Congrès Art et Chimie : La Couleur 1998, J. Goupry, J.-P. Mohen (Eds.).
Pomiès M.-P., Morin G., Vignaud C. XRD study of the goethite-hematite transformation: application to the identification of heated prehistoric pigments. Eur. J. Solid State Inorg. Chem. 1998, 35:9-25.
Pomiès M.-P., Barbaza M., Menu M., Vignaud C. Préparation des pigments rouges préhistoriques par chauffage. L'Anthropologie 1999, 103(4):503-518.
Pomiès M.-P., Menu M., Vignaud C. Red Palaeolithic pigments: natural hematite or heated goethite?. Archaeometry 1999, 41(2):275-285.
Pomiès M.-P., Menu M., Vignaud C. TEM observations of goethite dehydration, application to archaeological samples. J.Eur. Ceram. Soc. 1999, 1605-1614.
Regert M. Les matières colorantes, combe saunière 1: rapport de fouille de la campagne de 1995 1995, (unpublished field report).
Renard C. Continuity or discontinuity in the Late Glacial Maximum of south-western Europe: the formation of the Solutrean in France. World Archaeol. 2011, 43(4):726-743.
Rietveld H.M. Aprofile refinement method for nuclear and magnetic structures. J.Appl. Crystallogr. 1969, 2(2):65-71.
Salomon H. Caractérisation et transformations techniques des matières colorantes dans le Solutréen de l'Ouest de la France 2004, UniversitéParis 1, Mémoire de Master 2 (DEA) "Environnement et Archéologie".
Salomon H. Les matières colorantes au début du Paléolithique supérieur : sources, transformations et fonctions 2009, 413 pp. Ph.D. thesis, Université de Bordeaux 1.
Salomon H., Vignaud C., Coquinot Y., Pagès-Camagna S., Pomiès M.-P., Geneste J.-M., Menu M., Julien M., David F. Les matières colorantes au début dupaléolithique supérieur. Actes du Colloque Science des Matériaux duPatrimoine Culturel, Paris, 6-7 décembre 2007 2008, 17-23. Hors Série, Technè.
Salomon H., Vignaud C., Coquinot Y., Beck L., Stringer C., Strivay D., d'Errico F. Selection and heating of coloring materials in the mousterian level of es-Skhul, (c.a. 100000 years BP, Mount Carmel, Israel). Archaeometry 2012, 54(4):698-722.
Salomon H., Vignaud C., Aubry T., Walter B., Vialou D., Geneste J.-M., Menu M. Les matières colorantes en contexte solutréen. In: Actes du Colloque: Le Solutréen 40 ans après la publication du Smith'66, Preuilly-sur-Claise (Indre-et-Loire) 2013, 319-330. 28-31 octobre 2007, 47e Supplément à la Revue Archéologique du Centre de la France.
Salomon H., Coquinot Y., Beck L., Vignaud C., Lebon M., Odin G.P., Mathis F., Julien M. Stratégies spécialisées d'acquisition de pigments rouges durant le Châtelperronien de la grotte du Renne à Arcy-sur-Cure, Yonne, France. Actes du colloque MADAPCA, nov. 2011 2014, 125-133. PALEO, special issue. P. Paillet (Ed.).
Schmidt P., Masse S., Laurent G., Slodczyk A., Le Bourhis E., Perrenoud C., Livage J., Fröhlich F. Crystallographic and structural transformations of sedimentary chalcedony in flint upon heat treatment. J.Archaeol. Sci. 2012, 39(1):135-144.
Schwertmann U., Cornell R. Iron Oxides in the Laboratory 2000, Wiley.
Tiffagom M. Témoignages d'un traitement thermique des feuilles de laurier dans le solutréen supérieur de la grotte du parpalló(gandia, espagne). Paléo 1998, 10:147-161.
Vignaud C., Salomon H., Chalmin E., Geneste J.-M., Menu M. Le groupe des "bisons adossés" de Lascaux. étude de la technique de l'artiste par analyse des pigments. L'Anthropologie 2006, 110:482-499.
Wadley L. Post-depositional heating may cause over-representation of red-colored ochre in Stone Age sites. South Afr. Archaeol. Bull. 2009, 64(190):166-171.
White R. Actes de substance : de la matiére au sens dans la représentation paléolithique. Techné 1996, 3:29-38.
Wreschner E.E. Red ochre and human evolution: a case for discussion. Curr. Anthropol. 1980, 21:631-634.