No / 'Small beer', 'wort drinks' and 'pottage' may have been regularly consumed by children during the Medieval Period. This culturally mediated behaviour could have affected the oxygen isotope composition of their water intake beyond that which is accommodated in the current conversion equations used in archaeological studies to assess environmental origins. Experimental data shows that brewing may increase the δ18O value of ale by 1.3‰ over that of the initial water ('liquor') used, boiling water to make hot drinks raises the δ18O value of the fluid consumed by ~0.4‰ and slow-cooking using a large stew pot results in an increase in the oxygen isotope composition of the 'pottage' by an average of 10.2‰ after 3 hours of cooking. Thus, if ingested fluids included 20% from ale, 10% from 'teas' and 20% from stews (the latter increased from -7.0‰ to +3.2‰ by three hours of cooking) then the overall effect on the calculated drinking water value from the tooth enamel will be +2.3‰ . / NERC

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L'objectif de ce travail de thèse a été de développer l'utilisation des isotopes du fer pour le traçage des métaux anciens, principalement ferreux. Notre approche méthodologique s'est articulée autour de trois axes majeurs. Le premier axe a consisté à étudier l'influence potentielle des processus métallurgiques sur la composition isotopique du fer des métaux produits. Pour cela, nous avons mesuré la composition isotopique du fer d'échantillons issus d'expérimentations de réduction de minerai de fer en bas fourneau, réalisées sur un site sidérurgique majeur de la période romaine (la Montagne Noire, Sud-Ouest de la France). Le second axe a eu pour objectif de valider ce nouveau traceur en mesurant la composition des isotopes du fer de minerais, scories et objets en fer issus d'un contexte archéologique connu et dont la provenance avait déjà été identifiée par des analyses élémentaires. Nous avons alors mesuré la composition des isotopes du fer de barres de fer principalement retrouvées dans des épaves romaines au large des Saintes-Maries-de-la-Mer (Bouches-du-Rhône, France). Enfin, le troisième axe a eu pour vocation d'estimer la pertinence, mais aussi les limites de ce nouvel outil en l'appliquant à deux terrains archéologiques très différents, où aucune étude de traçage classique n'avait été utilisée précédemment. Ces deux terrains concernaient la sidérurgie ancienne au Togo et la production de plomb argentifère médiévale au Maroc. Les résultats obtenus montrent que la composition isotopique du fer de la scorie et du métal produit est similaire à celle du minerai correspondant. Il n'y a donc pas de fractionnement des isotopes du fer tout au long de la chaîne opératoire de production de fer. De plus, et contrairement à certains traceurs élémentaires, les isotopes du fer ne sont pas contaminés par la paroi du four très pauvre en cet élément durant la réduction. Ceci permet ainsi d'établir des liens de provenance directs entre un objet en fer et un minerai. L'application de cette méthode de traçage à un contexte archéologique déjà largement étudié a permis de valider les hypothèses de provenance d'objets archéologiques. En outre, les isotopes du fer peuvent être plus discriminants que les éléments en trace car ils permettent notamment de différencier des productions de fer temporellement et géographiquement très proches. Le traçage est ainsi affiné. Enfin, nos résultats préliminaires suggèrent que les analyses des isotopes du fer pourraient également être appliquées à l'étude de la production de métaux non ferreux. Cette étude offre ainsi de nombreuses perspectives, telles que l'étude de la provenance de pièces de musée étant donné la faible quantité de matière nécessaire, l'établissement d'une base de données de composition isotopique du fer de minerais archéologiques et l'élaboration d'une méthode de traçage commune aux métaux ferreux et non ferreux. / The objective of this work was to develop the use of iron isotopes for ancient, essentially ferrous metal tracing. Our methodological approach was based on three major directions. The first one consisted in the assessment of the potential influence of metallurgical processes on iron isotope compositions of the reduction products. For this purpose, we measured the iron isotope composition of materials from experiments of iron ore reduction in bloomery furnace performed in a major site of iron production during the Roman period (Montagne Noire, SW France). The second direction aimed at validating this new tracer through the iron isotope measurement of ores, slags and iron artefact samples from a well-defined archaeological context, and whose provenance was previously investigated by elemental analyses. We thus measured the isotopic composition of iron bars discovered in Roman shipwrecks found offshore Les-Saintes-maries-de-la-Mer (Bouches-du-Rhône, France). Thirdly, we estimated the relevance and limitations of our new tracing approach by applying it to the study of two different archaeological fields, on which no previous provenance study had been performed. These were the ancient iron production from North East Togo and the Medieval lead-silver production in Morocco (Anti Atlas Massif). The results demonstrate that the isotopic composition of slags and metals produced reflect that of their corresponding ores because no iron isotope fractionation occurs along the entire chaîne opératoire of iron production. Moreover, and in contrast to several elemental tracers, iron isotopes are not impacted by iron contribution from the smelting device during the reduction process, which allows to establish provenance links directly between an iron artifact and a specific ore. The application of this tracing method in a well-studied archaeological context has allowed to validate the provenance assumption of several archaeological artifacts. Furthermore, iron isotopes may provide a more discriminative tracer than trace elements because a temporal and geographical distinction is possible between close iron production sites. The tracing is thus more precise. Finally, our results suggest that iron isotope analyses could also be used in the study of non-ferrous metal production. This work offers many perspectives in provenance studies of museum pieces given the very small amount of material needed, in the setup of a database of iron isotope compositions of archaeological iron ores and the establishment of a common tracing approach for both ferrous and non-ferrous metals.

L’espace lorrain a connu, au cours des XIXe et XXe s., une intense activité sidérurgique reposant sur la réduction d’un minerai sédimentaire, la Minette lorraine. Paradoxalement, on a longtemps considéré qu’aucune activité de production liée à l’exploitation de ce minerai n’avait pris place dans cette région avant l’époque contemporaine. Un programme de recherche initié il y a 25 ans a par ailleurs totalement renouvelé la perception de l’histoire sidérurgique de cet espace. Les activités de production s’y sont déroulées de manière sporadique dès les âges du Fer, avant de prendre de l’ampleur au cours de la période médiévale. Les recherches menées permettent une première appréhension de l’évolution des modes de production du fer en Lorraine à différentes époques, mises en perspective dans leur contexte européen. Toutefois, les modalités de distribution du métal produit restent largement méconnues, du fait de l’indigence relative des sources historiques à cet égard. Une première perception des circuits de distribution du fer se développant au sein de l’espace lorrain est exposée dans ce mémoire, contribuant à l’appréhension des usages du fer à différentes époques.Une méthodologie développée récemment par le Laboratoire Métallurgies et Cultures et le Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l’Altération, reposant sur la caractérisation chimique des déchets associés à la réduction du minerai et des inclusions présentes dans les produits sidérurgiques, a été employée dans ce but. Ce travail interdisciplinaire propose par ailleurs de nouveaux développements en termes de traitement statistique multivarié de l’information chimique, contribuant ainsi à répondre aux problématiques développées.Un référentiel géochimique, constitué d’une base de données préexistante et d’informations nouvelles acquises à l’occasion de prospections archéologiques, offre une perception nouvelle de la diversité chimique caractérisant les activités sidérurgiques anciennes au sein de l’espace lorrain et de ses marges. Des ensembles géochimiques de production ont ainsi été mis en évidence. Plusieurs contextes de consommation ont ensuite été considérés, offrant un éclairage sur les circuits de distribution du fer aux époques anciennes en Lorraine. Une démarche statistique, reposant sur l’emploi d’analyses descriptives et de modèles prédictifs, a été appliquée en ce sens, après avoir été éprouvée par l’étude d’ateliers sidérurgiques pour lesquels l’utilisation d’un minerai en particulier est assurée par le contexte archéologique.Les résultats obtenus permettent de préciser, parfois à l’encontre des hypothèses formulées au préalable, les pratiques d’échange du fer à différentes époques, en regard de nos connaissances quant aux modes de production sidérurgiques. Des discussions portant sur le rôle joué par le travail du fer au sein des sociétés anciennes sont initiées à la lumière des informations nouvellement acquises. / Lorraine was, during the 19th and 20th c., one of the most important ironmaking areas worldwide, relying on the use of a sedimentary ore, the Minette lorraine. Paradoxically, it has long been thought that no iron was produced using this ore before the modern era. A research program initiated 25 years ago totally renewed our perception of its metallurgical history. Production activities were indeed sporadically performed since the Iron Age, before drastically increasing during medieval times. Research performed allows a first apprehension of the ironmaking activities’ forms in Lorraine and their evolution through successive periods, put into perspective in the European context. Iron trade and circulation remain however largely unknown, due to the lack of historical sources. A first insight of the trade networks relative to iron products extending throughout Lorraine and its fringes is exposed in this thesis, contributing to the perception of the use of iron in different periods.A methodology recently developed by the Laboratoire Métallurgies et Cultures and Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l’Altération, relying on the chemical characterization of smelting slags and slag inclusions entrapped in iron products, was employed to that purpose. This interdisciplinary work also offers new developments in the multivariate statistical treatment of chemical information, and contributes to answering the issues raised at the beginning of this work.A geochemical reference set, comprised of a pre-existing database and new information gathered on archaeological surveys performed during this work, was set up. It provides a new perception of the chemical diversity characterizing iron smelting activities within Lorraine and its fringes. Geochemical production sets were emphasized in doing so. Several iron consumption contexts were then considered, offering the possibility of shedding light on iron spreading networks during ancient times in Lorraine. A statistical approach, relying on the use of both descriptive statistical analyses and predictive modelling, was applied to that purpose. It was beforehand tested by studies performed on workshops for which the use of a given ore is attested by archaeological records.Results allow enlightening, sometimes against formerly formulated hypotheses, the practices in terms of the iron’s trade through different periods, facing our current knowledge about iron production modes. Benefiting from newly gathered information, discussions about the role played by ironworking activities among ancient societies are initiated.

A partir de la seconde moitié du IVe siècle, les productions de sigillée de l’Argonne, région naturelle située entre Châlons-en-Champagne et Verdun, sont diffusées dans le Diocèse des Gaules et plus largement dans l’ouest de l’Europe. Ce type de céramique, caractérisée par la présence d’un décor en bandeau imprimé à l’aide d’une molette, a longtemps été considéré comme produit uniquement dans les ateliers argonnais. Cependant, les études de ces dernières décennies sur le sujet ont permis d'avancer l'hypothèse de l'existence de plusieurs productions locales imitant les formes et les décors de ces sigillées. Grâce aux méthodes d’analyses archéométriques utilisées (analyses chimiques par fluorescence X, observations pétrographiques, analyses minéralogiques par diffraction des rayons X), l’existence de plusieurs groupes de production est validée. L’adéquation entre le classement statistique des données géochimiques et les hypothèses archéologiques principalement basées sur l’identification des décors à la molette confirme la pertinence du partitionnement obtenu. Ces résultats reflètent la diversité des argiles utilisées pour la fabrication de ces sigillées hors de la région argonnaise (argiles calcaires, argiles peu calcaires et argiles kaolinitiques) et les capacités d’adaptation des artisans aux ressources géologiques disponibles. Les observations pétrographiques et minéralogiques attestent également de l’utilisation de fours à sigillées et des fours à flammes nues (parfois conjointement dans un même atelier) par les potiers. Cette caractérisation met en lumière un phénomène d’essaimage d’ateliers, généralement de taille modeste, qui produisent et distribuent ces sigillées décorées à la molette sur de courtes distances. / From the second half of the 4th century, the East Gaulish red-slipped ware of Argonne, an area located between Châlons-en-Champagne and Verdun, are widely diffused in the Diocese of Gaul and in the west of Europe. This kind of ceramic, characterized by a stringcrouse decoration printed using a roller, has long been considered as only produced in the Argonne’s workshops. However, the studies of these last decades has made it possible to came up with a new theory that suggest the existence of several local productions imitating the forms and the decorations of these sigillata. Using differents methods of archaeometric analysis (chemical analyses by x-ray fluorescence, petrographic observations, mineralogical analyses by x-ray diffraction), the existence of several groups of production is validated. The adequacy between the statistical clustering of the geochemical data and the archaeological assumptions mainly based on the identification of the roller-stamped decorations confirms the relevance of the partitioning obtained. These results reflect the diversity of the clays used for the manufacturing of these red-slipped ware outside of the Argonne area (calcareous clay, non calcareous clay, kaolinitic clay) and the craftsmen’s capacities to adapt to the geological ressources available. The petrographic and mineralogical observations also attest the use of sigillata kilns and updraft kilns by the potters (sometimes both in the same workshop). This characterization highlight a phenomenon of workshops’s swarming, generally of modest size, which produce and distribute these roller-stamped red-slipped ware on short distances.

Les hétérogénéités de répartition de la matière organique (MO) du Crétacé de l'océan Atlantique central sont souvent liées à des facteurs d'ordre géodynamique et paléocéanographique. Or, la forte proportion de MO terrestre questionne l'hégémonie de ces mécanismes et appelle à mieux contraindre la dynamique sédimentaire des dépôts associés à cette MO. Par une approche source to sink couplant une étude géochimique de provenance à une étude de bassin à partir de données de subsurface, nous montrons une réorganisation du drainage sur les cratons ouest-africain et guyanais, caractérisée par une extension progressive des bassins versants vers les domaines internes pendant le Crétacé supérieur. En Afrique, ce processus s'accompagne d'un arrêt de la dynamique turbiditique dès le Turonien, et d'une diminution de celle-ci au Guyana Suriname. Dans les deux cas, ces changements ont été défavorables à l'accumulation de matière organique en domaine océanique profond. / The distribution heterogeneities of Cretaceous organic matter (OM) in the Central Atlantic Ocean are often related to geodynamic and paleoceanographic factors. However, the high proportion of terrestrial OM questions the hegemony of these mechanisms and shows the need to better constrain the sedimentary dynamics of organic-rich sediments. Using a source-to-sink approach coupling a geochemical provenance study with a basin study from subsurface data, we show a reorganization of drainage on the West African Craton and the Guyana Shield, characterized by a gradual extension of watersheds to the inner areas during the Upper Cretaceous. In the African deep basin, this process is coeval to a break of the turbiditic sedimentation from the Turonian and to its decrease in the Guyana-Suriname deep basin. In both cases, these changes were unfavorable to the enrichment of OM in the deep oceanic domain of the Central Atlantic.

Le terme Linked Open Data (LOD) (ou données ouvertes liées) a été introduit pour la première fois par Tim Berners-Lee en 2006. Depuis, les LOD ont connu une importante évolution. Aujourd’hui,nous pouvons constater les milliers de jeux de données présents sur le Web de données. De ce fait, la communauté de recherche s’est confrontée à un certain nombre de défis concernant la récupération et le traitement de données liées.Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème de la qualité des données extraites de diverses sources du LOD et nous proposons un système d’interrogation contextuelle qui garantit la qualité des réponses par rapport à un contexte spécifié par l’utilisateur. Nous définissons un cadre d’expression de contraintes et proposons deux approches : l’une naïve et l’autre de réécriture, permettant de filtrer dynamiquement les réponses valides obtenues à partir des sources éventuellement non-valides, ceci au moment de la requête et non pas en cherchant à les valider dans les sources des données. L’approche naïve exécute le processus de validation en générant et en évaluant des sous-requêtes pour chaque réponse candidate en fonction de chaque contrainte. Alors que l’approche de réécriture utilise les contraintes comme des règles de réécriture pour reformuler la requête en un ensemble de requêtes auxiliaires, de sorte que les réponses à ces requêtes réécrites ne sont pas seulement les réponses de la requête initiale mais aussi des réponses valides par rapport à toutes les contraintes intégrées. La preuve de la correction et de la complétude de notre système de réécriture est présentée après un travail de formalisation de la notion de réponse valide par rapport à un contexte. Ces deux approches ont été évaluées et ont montré la praticabilité de notre système.Ceci est notre principale contribution: nous étendons l’ensemble de systèmes de réécriture déjà connus(Chase, C&BC, PerfectRef, Xrewrite, etc.) avec une nouvelle solution efficace pour ce nouveau défi qu’est le filtrage des résultats en fonction d’un contexte utilisateur. Nous généralisons également les conditions de déclenchement de contraintes par rapport aux solutions existantes, en utilisant la notion de one-way MGU. / The term Linked Open Data (LOD) is proposed the first time by Tim Berners-Lee since 2006.Since then, LOD has evolved impressively with thousands datasets on the Web of Data, which has raised a number of challenges for the research community to retrieve and to process LOD.In this thesis, we focus on the problem of quality of retrieved data from various sources of the LOD and we propose a context-driven querying system that guarantees the quality of answers with respect to the quality context defined by users. We define a fragment of constraints and propose two approaches: the naive and the rewriting, which allows us to filter dynamically valid answers at the query time instead of validating them at the data source level. The naive approach performs the validation process by generating and evaluating sub-queries for each candidate answer w.r.t. each constraint. While the rewriting approach uses constraints as rewriting rules to reformulate query into a set of auxiliary queries such that the answers of rewritten-queries are not only the answers of the query but also valid answers w.r.t. all integrated constraints. The proof of the correction and completeness of our rewriting system is presented after formalizing the notion of a valid answers w.r.t. a context. These two approaches have been evaluated and have shown the feasibility of our system.This is our main contribution: we extend the set of well-known query-rewriting systems (Chase, Chase& backchase, PerfectRef, Xrewrite, etc.) with a new effective solution for the new purpose of filtering query results based on constraints in user context. Moreover, we also enlarge the trigger condition of the constraint compared with other works by using the notion of one-way MGU.

Scientific workflow systems enable scientists to perform large-scale data intensive scientific experiments using distributed computing resources. Due to the diversity of domains and complexity of technology, delivering a successful outcome efficiently requires collaboration between domain experts and technical experts. However, existing scientific workflow systems require a large investment of time to familiarise and adapt existing workflows. Thus, many scientific workflows are still being implemented by script based languages (such as Python and R) due to familiarity and extensive third party library support. In this thesis, we implement a framework that uses a domain specific language that enables domain experts to collaborate on fine-tuning workflows. Technical experts are able to use Python for task implementations. Moreover, the framework includes support for parallel execution without any specialized code. It also provides a provenance capturing framework that enables users to analyse past executions and retrieve complete lineage of any data item generated. Experiments which were performed using a real-world scientific workflow from the bioinformatics domain show that users were able to execute workflows efficiently while using our DSL for workflow composition and Python for task implementations. Moreover, we show that captured provenance can be useful for analysing past workflow executions. / Vetenskapliga arbetsflödessystem gör det möjligt för forskare att utföra storskaliga dataintensiva vetenskapliga experiment med hjälp av distribuerade datorresurser. På grund av mångfalden av domäner, och komplexitet i teknik, krävs samarbete mellan domänexperter och tekniska experter för att på ett effektivt sätt leverera en framgångsrik lösning. Befintliga vetenskapliga arbetsflödessystem kräver dock en stor investering i tid för att bekanta och anpassa befintliga arbetsflöden. Som ett resultat av detta implementeras många vetenskapliga arbetsflöden fortfarande av skriptbaserade språk (som Python och R) på grund av förtrogenhet och omfattande support från tredje part. I denna avhandling implementeras ett framework som använder ett domänsspecifikt språk som gör det möjligt för domänexperter att samarbeta med att finjustera arbetsflöden. Tekniska experter kan använda Python för att genomföra uppgifter. Dessutom innehåller ramverket stöd för parallell exekvering utan någon specialkod. Detta ger också ett ursprungsfångande framework som gör det möjligt för användare att analysera tidigare exekveringar och att hämta fullständiga härstamningar för samtliga genererade dataobjekt. Experiment som utfördes med hjälp av ett verkligt vetenskapligt arbetsflöde från bioinformatikdomänen visar att användarna effektivt kunde utföra arbetsflöden medan de använde en DSL för arbetsflödesammansättning och Python för uppdragsimplementationer. Dessutom visar vi hur fångade ursprung kan vara användbara för att analysera tidigare genomförda arbetsflödesexekveringar.

Los sedimentos de edad Cenozoico en el sur de Peru, son respuestas de una compleja interaccion de geodinamica activa y sedimentacion, de los cuales es conspicuo de la tectonica de los Andes Centrales. Mediante la combinacion de analisis multi-metodos en minerales pesados detriticos, es posible restringir la historia de levantamiento y exhumacion de los bordes de cuencas sedimentarias en el sur de Peru. Los resultados revelan que los sedimentos cenozoicos en el sur de Peru son deltas de grano grueso depositados desde hace 30 Ma, y son consecuencia de levantamientos simultaneos de la Cordillera de la Costa y la Cordillera Occidental.

En Afrique Australe, plusieurs sites attribués au Middle Stone Age (MSA) ont livré de grandes quantités de blocs « d’ocre », suggérant une longue tradition d’exploitation, bien avant l’occurrence des premières peintures rupestres. Les indices sur la fonction de ce matériau et le but pour lequel il a été utilisé sont rares, ce qui a conduit à plusieurs hypothèses. Certains auteurs leur ont associé des comportements symboliques tandis que d’autres ont montré qu’une utilisation « utilitaire » était possible. La question de la fonction et du rôle qu’occupait l’ocre est par ailleurs centrale dans le contexte du MSA, étant donnée l’émergence de plusieurs innovations, production de perles, de motifs gravés et technologies de taille spécifiques. Le site de Diepkloof Rock Shelter apparait particulièrement propice pour tenter de comprendre les comportements associés à l’exploitation de l’ocre, du fait de sa longue séquence fouillée récemment. Ce travail propose d’aborder les différentes étapes de l’exploitation de l’ocre, de la collecte des matières premières à l’utilisation, à partir de l’étude des blocs. Plusieurs méthodes d’observations et d’analyse physico-chimique (MEB-EDS, DRX, ICP-MS, TL, TEM et PIXE) ont été mises en œuvre pour identifier les matières premières, leur provenance, et les transformations opérées. Des prospections et une comparaison avec un corpus géologique ont permis de déterminer l’origine géologique des objets. Des expérimentations et une étude des traces d’usure ont permis d’identifier les transformations. Les résultats obtenus indiquent que des distances supérieures à 20 km ont été parcourues pour l’acquisition de certaines matières premières, dont on constate qu’elles sont plus riches en fer que celles accessibles localement. Les matières premières ont été presque systématiquement abrasées pour produire de la poudre. Ces résultats sont compatibles avec une fonction comme agent siccatif, couvrant ou colorant. Enfin, la continuité avec laquelle l’ocre est exploitée à Diepkloof malgré les changements survenus dans les techno-complexes, ainsi qu’un usage différent par rapport à d’autres sites, suggère que l’ocre a pu jouer un rôle dans les relations sociales inter et intra-groupes. / During the Middle Stone Age hundreds of ochre pieces were discovered on numerous southern Africansites long before the first occurrences of rock paintings, suggesting an important tradition of ochreexploitation. How this material was used remains however uncertain: while symbolic uses are often assumed,archaeological evidence also suggest utilitarian functions. The function and the value attributed to ochrematerials are of high interest for an overall perspective of the Middle Stone Age context, associated with theemergence of different innovations such as new lithic technology, bead production and geometric engravings.The site of Diepkloof Rock Shelter offers a unique opportunity to discuss these questions over a long recentlyexcavated MSA sequence. In this work the modalities of selection and transformation were investigated bystudying the main witnesses of ochre exploitation, the raw and processed pieces. The nature of the rawmaterials, their geological origin and the processing steps were determined by using macroscopic observationand different analytical methods (SEM‐EDXS, XRD, ICP‐MS, PIXE, TL and TEM). Surveys were carried out andarchaeological pieces were compared with geological materials in order to define where they come from.Experimentations have been performed in order to identify mechanical and chemical transformation. Theresults obtained show that some raw materials come from relative long distance, and that they are richer iniron oxide than more local sources. Wear traces indicate that ochre were ground to produce powder, whichcould function as drying agent, protective coating, or pigment. The continuity of this material’s exploitation allover the sequence, and regional uses of this material suggested by the comparison of Diepkloof with othersites, led us to assume that ochre may have favoured intra and inter‐group socials relationships at this time.