Afin de déterminer la provenance et le procédé d'élaboration (procédé direct, indirect) d'objet en fer archéologiques, cette étude a cherché à préciser le comportement des éléments traces dans les filières sidérurgiques anciennes. Pour caractériser ce comportement il est nécessaire d'étudier les déchets et produits issus de l'ensemble des deux filières. Rappelons qu'à l'issue de ces procédés anciens, l'objet a la particularité de contenir une partie de scorie, le déchet de la réduction (procédé direct) ou de l'affinage (procédé indirect) sous forme d'inclusion. La taille de ces inclusions et d'une manière générale l'hétérogénéité des échantillons archéologiques ont nécessité pour déterminer leur composition en éléments majeurs et traces d'employer une approche multi échelle (analyses macroscopique, microscopique) requérant l'utilisation d'un grand nombre de techniques d'analyse (EDS, ICP-MS, INAA, LA-ICP-MS). Le corpus étudié est composé d'échantillons provenant de sites archéologiques du Pays de Bray et de réductions expérimentales effectuées à partir de minerai brayon. Celui-ci a également été complété par des spécimens provenant d'autres régions et des données de la base Palsid ont également été utilisées. L'étude de ces échantillons a montré que les scories et donc les inclusions des objets issues de la réduction directe contiennent la plupart des éléments traces présents initialement dans le minerai, alors que les inclusions et scories indirectes sont issues de l'affinage d'une fonte considérablement épurée. Ce sont donc les ordres de grandeur des teneurs de ces éléments (La, Ce, Sm, U...) dans les inclusions des objets, qui permettent de distinguer les deux procédés. Une méthodologie afin de caractériser la signature chimique d'une région géologique a également été établie. La « signature métal » permet de pister le minerai utilisé dans le métal de l'objet (Co/Ni, As/Sb). La «signature déchet » valable uniquement pour des échantillons issus du procédé direct permet de relier les scories, et les inclusions de l'objet fini aux minerais employés (teneurs absolues en éléments majeurs et traces, Si/Al, K/Ca, Mg/Al, K/Al, Sm/Th, Th/U, La/Yb, Y/Yb, Hf/Nb, Eu/Sm, Cs/Rb, Th/Sc). Les « signatures déchet et métal » du Pays de Bray ont été comparées à celles d'autres régions afin de tester leur pouvoir de discrimination. Il apparaît que l'utilisation de ces signatures permet de nettement séparer des échantillons d'origines différentes. Il est ainsi possible d'appliquer cette méthodologie à une problématique historique précise : la détermination des échanges commerciaux entre Rouen et le Pays de Bray au Moyen Âge. Dans ce but des fers de construction des églises rouennaises ont été étudiés. Les « signatures déchets » de ces objets sont très variables d'un échantillon à l'autre et différentes de celle du Pays de Bray. Ces résultats permettent de réfuter l'hypothèse d'une arrivée massive de fer brayon à Rouen au Moyen Âge et plaident pour un approvisionnement des chantiers de la ville fortement lié aux opportunités économiques et politiques, expliquant ainsi la très grande diversité des signatures.

Cette étude de provenance porte sur la compréhension de la circulation et le commerce, au Moyen Âge, de matériaux ferreux archéologiques issus de filières spécifiques liées à l'usage de minerais manganésifères. Cette recherche s'intéresse particulièrement aux cas des Pyrénées ariégeoises et de la Lombardie, deux zones de production sidérurgiques qui occupaient une place majeure dans l'économie médiévale de leur région. Trois problématiques historiques spécifiques ont été approchées. D'une part, l'étude de la circulation des produits sidérurgiques, aux XIIIe-XVe siècles, en Ariège, et à proximité, dans le but de contribuer à la compréhension de l'organisation du marché du fer au sein de ce bassin sidérurgique. D'autre part, l'identification des sources d'approvisionnement dans la construction du Palais des Papes d'Avignon (XIVe siècle) situé à la confluence des zones d'exportations des produits lombards et ariégeois. Enfin, la vérification d'une hypothèse de provenance lombarde attribuée par les études stylistiques et techniques à des pièces d'armures de la Wallace Collection. L'origine géographique d'un objet archéologique ferreux issu du procédé d'élaboration direct peut être déterminée en reliant la signature chimique des inclusions non métalliques piégées au sein de sa matrice métallique à celle des produits, scories et minerais issus d'une zone de production sidérurgique spécifique. Celle-ci est étudiée à l'aide d'une approche combinant l'apport des éléments majeurs et de ceux présents à l'état de traces. Le premier axe de ce travail a donc consisté à déterminer la composition des minerais et des scories, issus des espaces ariégeois et lombard, à l'échelle macroscopique, et des inclusions des objets à l'échelle microscopique à l'aide d'un croisement de techniques (EDS, ICP-MS, INAA, LA-ICP-MS, 3XRF confocale). L'accent a été mis sur les techniques de caractérisation microscopique des inclusions dans l'objet, en particulier la microfluorescence des rayons X en géométrie confocale sous rayonnement synchrotron pour les très petites inclusions (<303m). Le nombre conséquent de données analytiques ainsi acquises a requis la mise en place d'une méthodologie basée sur l'analyse multivariée. Elle consiste, dans une première étape, à sélectionner les éléments discriminants puis à appliquer une transformation logarithmique aux rapports de concentration des éléments chimiques. Dans une deuxième étape, la méthodologie s'appuie sur l'analyse discriminante linéaire appliquée aux logarithmes des rapports définissant les espaces sidérurgiques et les objets d'origine inconnue. L'outil méthodologique développé a été appliqué aux éléments retenus pour l'étude du marché ariégeois et des fournitures des fers d'oeuvre du Palais des Papes au Moyen Âge. Les résultats illustrent la complexité du marché du fer au sein de l'espace sidérurgique ariégeois aux XIIIe-XVe siècles. La présence du " fer de Foix " dans la collégiale St-Etienne à Capestang a également été mise en évidence. Pour le Palais des Papes, six sources d'approvisionnement au minimum peuvent être différenciées pour quatre chantiers du palais neuf, révélant par ailleurs des fournitures qui demeuraient à ce jour inconnues : le " fer de Foix " et éventuellement celle du Dauphiné. L'étude sur les échantillons d'armures, telle qu'elle a pu être réalisée avec la méthode d'analyse mise en jeu, a conduit à remettre en question la provenance lombarde attribuée à certains morions.

Cette étude de provenance porte sur la compréhension de la circulation et le commerce, au Moyen Âge, de matériaux ferreux archéologiques issus de filières spécifiques liées à l'usage de minerais manganésifères. Cette recherche s'intéresse particulièrement aux cas des Pyrénées ariégeoises et de la Lombardie, deux zones de production sidérurgiques qui occupaient une place majeure dans l'économie médiévale de leur région. Trois problématiques historiques spécifiques ont été approchées. D'une part, l'étude de la circulation des produits sidérurgiques, aux XIIIe-XVe siècles, en Ariège, et à proximité, dans le but de contribuer à la compréhension de l'organisation du marché du fer au sein de ce bassin sidérurgique. D'autre part, l'identification des sources d'approvisionnement dans la construction du Palais des Papes d'Avignon (XIVe siècle) situé à la confluence des zones d'exportations des produits lombards et ariégeois. Enfin, la vérification d'une hypothèse de provenance lombarde attribuée par les études stylistiques et techniques à des pièces d'armures de la Wallace Collection. L'origine géographique d'un objet archéologique ferreux issu du procédé d'élaboration direct peut être déterminée en reliant la signature chimique des inclusions non métalliques piégées au sein de sa matrice métallique à celle des produits, scories et minerais issus d'une zone de production sidérurgique spécifique. Celle-ci est étudiée à l'aide d'une approche combinant l'apport des éléments majeurs et de ceux présents à l'état de traces. Le premier axe de ce travail a donc consisté à déterminer la composition des minerais et des scories, issus des espaces ariégeois et lombard, à l'échelle macroscopique, et des inclusions des objets à l'échelle microscopique à l'aide d'un croisement de techniques (EDS, ICP-MS, INAA, LA-ICP-MS, µXRF confocale). L'accent a été mis sur les techniques de caractérisation microscopique des inclusions dans l'objet, en particulier la microfluorescence des rayons X en géométrie confocale sous rayonnement synchrotron pour les très petites inclusions (<30 µm). Le nombre conséquent de données analytiques ainsi acquises a requis la mise en place d'une méthodologie basée sur l'analyse multivariée. Elle consiste, dans une première étape, à sélectionner les éléments discriminants puis à appliquer une transformation logarithmique aux rapports de concentration des éléments chimiques. Dans une deuxième étape, la méthodologie s'appuie sur l'analyse discriminante linéaire appliquée aux logarithmes des rapports définissant les espaces sidérurgiques et les objets d'origine inconnue. L'outil méthodologique développé a été appliqué aux éléments retenus pour l'étude du marché ariégeois et des fournitures des fers d'oeuvre du Palais des Papes au Moyen Âge. Les résultats illustrent la complexité du marché du fer au sein de l'espace sidérurgique ariégeois aux XIIIe-XVe siècles. La présence du « fer de Foix » dans la collégiale St-Etienne à Capestang a également été mise en évidence. Pour le Palais des Papes, six sources d'approvisionnement au minimum peuvent être différenciées pour quatre chantiers du palais neuf, révélant par ailleurs des fournitures qui demeuraient à ce jour inconnues : le « fer de Foix » et éventuellement celle du Dauphiné. L'étude sur les échantillons d'armures, telle qu'elle a pu être réalisée avec la méthode d'analyse mise en jeu, a conduit à remettre en question la provenance lombarde attribuée à certains morions.