Le chantier de la tour de Mutte à Metz : regards sur la production du fer en Lorraine à la fin du Moyen Age. Fouille de données, analyses prédictives et traitement spatial des données
Journal de la société française de statistique, Tome 158 (2017) no. 2, pp. 13-39.

La construction du beffroi de la ville de Metz (Moselle, France), entre 1478 et 1483, a nécessité l’utilisation de plusieurs centaines de renforts ferreux afin de contribuer à la cohésion de la maçonnerie. Ce chantier se déroule à un moment particulier de l’histoire de la sidérurgie européenne, marqué par la diffusion du procédé indirect. Cette filière technique est adoptée graduellement par les producteurs de métal, définissant un panorama sidérurgique particulièrement riche et varié, dont l’étude enrichit notre perception de l’histoire de l’économie et des techniques métallurgiques. Une étude archéométrique extensive a été réalisée sur les renforts et leurs scellements en plomb afin de déterminer les origines technique et géographique du fer utilisé. L’exploitation des données chimiques obtenues a nécessité l’utilisation de plusieurs analyses statistiques multivariées afin de mieux comprendre l’histoire de l’édifice, d’évaluer l’importance du fer produit par procédé indirect sur les marchés du fer lorrains de la fin du Moyen Âge, et d’identifier les acteurs sidérurgiques engagés dans l’approvisionnement des réseaux d’échange. Cet article présente les étapes successives de l’étude réalisée, en dé taillant pour chacune les facteurs qui ont motivé le recours à différentes analyses statistiques multivariées (analyse en composantes principales, classification ascendante hiérarchique, régression logistique), ainsi que les principaux résultats obtenus.

The building of the belfry of Metz (Lorraine, France), which took place between 1478 and 1483, necessitated the implementation of hundreds of ferrous reinforcements to contribute to the cohesion of the masonry. This building yard took place at a particular time in the history of the European siderurgy, marked by the diffusion of the finery process. This technical innovation has been gradually adopted par iron producers, drawing up a particularly rich and diverse panorama, whose study enrichises our knowledge of the history of metallurgical techniques and economy. An extensive archaeometrical study was carried out on the reinforcements and their lead sealings in order to determine the technical and geographical origins of the iron. The processing of the chemical data that was obtained required the use of several multivariate statistical analyses to better understand the chronology of the monument, to evaluate the importance of the finery process in the supply of the iron markets set up in late medieval Lorraine, and to identify the iron producers involved in providing the exchange networks. This paper presents the successive stages of the study, by detailing for each step the factors that have required the use of different multivariate statistical analyses (principal component analysis, hierarchical clustering, logistic regression), as well as the major results obtained.

Mots clés : analyses multivariées, fouille de données, archéométallurgie, histoire des techniques, architecture gothique
@article{JSFS_2017__158_2_13_0,
     author = {Disser, Alexandre and L{\textquoteright}H\'eritier, Maxime and Dillmann, Philippe and Arles, Adrien},
     title = {Le chantier de la tour de {Mutte} \`a {Metz~:}  regards sur la production du fer en {Lorraine}  \`a la fin du {Moyen} {Age.} {Fouille} de donn\'ees, analyses pr\'edictives et traitement spatial des donn\'ees},
     journal = {Journal de la soci\'et\'e fran\c{c}aise de statistique},
     pages = {13--39},
     publisher = {Soci\'et\'e fran\c{c}aise de statistique},
     volume = {158},
     number = {2},
     year = {2017},
     zbl = {1373.62590},
     language = {fr},
     url = {http://www.numdam.org/item/JSFS_2017__158_2_13_0/}
}
TY  - JOUR
AU  - Disser, Alexandre
AU  - L’Héritier, Maxime
AU  - Dillmann, Philippe
AU  - Arles, Adrien
TI  - Le chantier de la tour de Mutte à Metz :  regards sur la production du fer en Lorraine  à la fin du Moyen Age. Fouille de données, analyses prédictives et traitement spatial des données
JO  - Journal de la société française de statistique
PY  - 2017
DA  - 2017///
SP  - 13
EP  - 39
VL  - 158
IS  - 2
PB  - Société française de statistique
UR  - http://www.numdam.org/item/JSFS_2017__158_2_13_0/
UR  - https://zbmath.org/?q=an%3A1373.62590
LA  - fr
ID  - JSFS_2017__158_2_13_0
ER  - 
Disser, Alexandre; L’Héritier, Maxime; Dillmann, Philippe; Arles, Adrien. Le chantier de la tour de Mutte à Metz :  regards sur la production du fer en Lorraine  à la fin du Moyen Age. Fouille de données, analyses prédictives et traitement spatial des données. Journal de la société française de statistique, Tome 158 (2017) no. 2, pp. 13-39. http://www.numdam.org/item/JSFS_2017__158_2_13_0/

[1] Aitchison, J.; Barcelo-Vidal, C.; Pawlowsky-Glahn, V. Some comments on compositional data analysis in archaeometry, in particular the fallacies in tangri and wright’s dismissal of logratio analysis, Archaeometry, Volume 44 (2002), pp. 295-304

[2] Aitchison, J. The Statistical Analysis of Compositional Data., Journal of the Royal Statistical Society. Series B (Methodological), Volume 44 (1982), pp. 139-177 | MR 676206 | Zbl 0491.62017

[3] Aitchison, J. The statistical analysis of compositional data, Chapman&Hall, London, 1986 | MR 865647 | Zbl 0688.62004

[4] Awty, Brian G. The development and dissemination of the walloon method of ironworking, Technology and culture, Volume 48 (2007), pp. 783-803

[5] Baron, S.; Arles, A.; L’Héritier, M. Le plomb : de son exploitation à son traçage dans les matériaux archéologiques et l’environnement, Circulation et provenance des matériaux dans les sociétés anciennes (Bellot-Gurlet, L.; Dillmann, P., eds.), Editions des Archives Contemporaines, Paris, 2014, pp. 175-194

[6] Baron, S.; Cochet, A. Étude d’un lot de lingots de plomb antiques des Saintes-Maries-de-la-Mer. Ségrégations et analyses chimiques élémentaires, La Revue d’Archéométrie, Volume 27 (2003), pp. 147-163

[7] Bernardi, P.; Dillmann, P. La place du métal dans la construction, 2002

[8] Bernardi, P.; Dillmann, P. Stone skeleton or iron skeleton : The provision and use of metal in the construction of the Papal Palace at Avignon in the 14th century., De Re Metallica. The uses of metal in the Middle Ages. (Bork, R., ed.), Volume 4, ASHGATE, 2005, pp. 297-315

[9] Baxter, M. J.; Freestone, I. C. Log-Ratio Compositional Data Analysis In Archaeometry, Archaeometry, Volume 48 (2006), pp. 511-531 | Article

[10] Charlton, M.; Blakelock, E.; Martinón-Torres, M.; Young, T. Investigating the production provenance of iron artifacts with multivariate methods, Journal of Archaeological Science, Volume 39 (2012), pp. 2280-2293

[11] Coustures, Marie-Pierre; Béziat, Didier; Tollon, Francis The use of trace element analysis of entrapped slag inclusions to establish ore-bar iron links : examples from two gallo-roman iron-making sites in France (Les Martys, Montagne Noire, and Les Ferrys, Loiret), Archaeometry, Volume 45 (2003), pp. 599-613

[12] Casarotto, J.-T.; Leroy, M.; Merluzzo, P.; Ploquin, A. L’utilisation du minerai oolithique et le développement de la sidérurgie ancienne avant le haut fourneau, Lorraine du feu, Lorraine du fer. Révolutions industrielles et transformation de l’espace mosellan (XVIIe-XIXe siècle)., Conseil Général de la Moselle, Archives Départementales de la Moselle, Saint-Julien-les-Metz, 1996, pp. 59-71

[13] Disser, A.; Dillmann, P.; Bourgain, C.; L’Héritier, M.; Vega, E.; Bauvais, S.; Leroy, M. Iron reinforcements in Beauvais and Metz Cathedrals : from bloomery or finery ? The use of logistic regression for differentiating smelting processes, Journal of Archaeological Science, Volume 42 (2014), pp. 315-333 | Article

[14] Desaulty, A.-M.; Dillmann, P.; L’Heritier, M.; Mariet, C.; Gratuze, B.; Joron, J.-L.; Fluzin, P. Does it come from the Pays de Bray ? Examination of an origin hypothesis for the ferrous reinforcements used in French medieval churches using major and trace element analyses, Journal of Archaeological Science, Volume 36 (2009), pp. 2445-2462 | Article

[15] Disser, A.; Dillmann, P.; Leroy, M.; L’Héritier, M.; Bauvais, S.; Fluzin, P. Iron supply for the building of Metz cathedral : new methodological development for provenance studies and historical considerations, Archaeometry, Volume 58 (2016)

[16] Desaulty, A.-M. Apport des analyses chimiques multi technique à la compréhension du comportement des éléments traces dans les filières sidérurgiques anciennes. Application aux études de provenance et à la distinction des procédés. Le cas du Pays de Bray normand. (2008) (Ph. D. Thesis)

[17] Dillmann, P.; Fluzin, P.; Benoit, P. Du fer à la fonte, Nouvelles approches archéométriques (1996), pp. 160-168

[18] Disser, A. Production et circulation du fer en Lorraine (VIe s. av. J.-C. - XVe s. ap. J.-C.) (2014) (Ph. D. Thesis)

[19] Dillmann, P.; L’Héritier, M. Slag inclusion analyses for studying ferrous alloys employed in French medieval buildings : supply of materials and diffusion of smelting processes, Journal of Archaeological Science, Volume 34 (2007), pp. 1810-1823

[20] Deffressigne, Sylvie; Tikonoff, Nicolas; Boulanger-Bouchet, Karine; Chaussé, Christine; Tesnier-Hermetey, Corinne Les gisements d’habitat de la fin du premier âge du fer à Gondreville - Fontenoy-sur-Moselle (54). Le stockage intensif et ses conséquences économiques et sociales, Archeologia Mosellana, Volume 4 (2002), pp. 81-184

[21] Fluzin, P. La chaîne opératoire en sidérurgie :matériaux archéologiques et procédés .Apports des études métallographiques, Aux origines de la métallurgie du fer en Afrique, Editions de l’UNESCO-BPI, 2002, pp. 58-92

[22] Fluzin, P. Notions élémentaires de sidérurgie, Métallurgies africaines. Nouvelles contributions (ECHARD, N., ed.), Musée de l’Homme, Paris, 1983, pp. 13-44

[23] Gratuze, Bernard; Blet-Lemarquand, Maryse; Barrandon, Jean-Noel Mass spectrometry with laser sampling : A new tool to characterize archaeological materials, Journal of Radionalytical and Nuclear Chemistry, Volume 247 (2001), pp. 645-656

[24] Gillard, A. L’industrie du fer dans les comtés de Namur et de l’Entre-Sambre-Et-Meuse de 1345 à 1600, Bruxelles, 1971

[25] Gille, B. Histoire des Techniques : technique et civilisations, technique et sciences, Gallimard, Paris, 1978

[26] Girardot, A. Forges princières et forges monastiques, coup d’oeil sur la sidérurgie lorraine aux XIIe et XIIIe siècles, Revue d’Histoire des Mines et de la Métallurgie, Volume 2 (1970), pp. 3-20

[27] Gelman, A.; Su, Y.-S. Data Analysis Using Regression and Multilevel/Hierarchical Models, R : A Language and Environment for Statistical Computing, Vienna, 2015 http://CRAN.R-project.org/package=arm

[28] Husson, F.; Lê, S.; Pagès, J. Analyse de données avec R, 2ème édition revue et augmentée, Presses Universitaires de Rennes, Rennes, 2016

[29] Jacob, V. Recherches historiques sur la tour et la cloche de Mutte de la cathédrale de Metz, Metz, 1864

[30] Kuhn-Mutter, M.-A. La Cathédrale de Metz : des pierres et des hommes., Editions Serpenoise, Metz, 1994

[31] L’Héritier, Maxime L’utilisation du fer dans l’architecture gothique. Les cas de Troyes et de Rouen. (2007) (Archéologie)

[32] L’Héritier, Maxime; Arles, Adrien; Disser, Alexandre; Gratuze, Bernard Lead it be ! Identifying the construction phases of gothic cathedrals using lead analysis by LA-ICP-MS, Journal of Archaeological Science : Reports, Volume 6 (2016), pp. 252-265 | Article

[33] L’Héritier, M.; Baron, S.; Cassayre, L.; Téreygeol, F. Bismuth behaviour during ancient processes of silver-lead production, Journal of Archaeological Science, Volume 57 (2015), pp. 56-68

[34] Leroy, S.; Cohen, S. X.; Verna, C.; Gratuze, B.; Téreygeol, F.; Fluzin, P.; Bertrand, L.; Dillmann, P. The medieval iron market in Ariège (France). Multidisciplinary analytical approach and multivariate analyses, Journal of Archaeological Science, Volume 39 (2012), pp. 1080-1093

[35] L’Héritier, M.; Dillmann, P.; Aumard, S.; Fluzin, P. Iron ? Which iron ? Methodologies for metallographic and slag inclusion studies applied to ferrous reinforcements from Auxerre Cathedral, World of Iron (2013), pp. 409-420

[36] L’Héritier, M.; Dillmann, P.; Benoit, P. Iron in the building of gothic churches : its role, origins and production using evidence from Rouen and Troyes, Historical Metallurgy, Volume 44 (2010), pp. 21-35

[37] L’Héritier, Maxime; Dillmann, Philippe; Timbert, Arnaud; Bernardi, Philippe The role of iron armatures in gothic constructions : reinforcement, consolidation or commissioner’s choice, Nuts and bolt of construction history. Culture, technology and society. Vol. 2. (Carvais, Robert; Guillerme, André; Nègre, Valérie; Sakarovitch, Joël, eds.), Picard, Paris, 2012

[38] Leroy, M. La sidérurgie ancienne en Lorraine avant le haut-fourneau. Etude du développement historique et des conditions techniques de l’utilisation du minerai oolithique lorrain (la minette) en métallurgie de réduction directe, Monographies du CRA, 18, Edition du CNRS, Paris, 1997

[39] Leroy, Marc Autour de la « minette » : la perduration de la production de fer en bas-fourneau en Lorraine à la fin du Moyen Age, L’innovation Technique Au Moyen Age : Actes Du VIe Congrès International D’archéologie Médiévale (1998)

[40] Leypold, D. La métallurgie du fer dans le massif vosgien, la vallée de la Bruche, de l’Antiquité au XIXe siècle (Société Savante d’Alsace, ed.), Recherches et documents, Strasbourg, 1996 no. 55

[41] Leroy, S.; L’Héritier, M.; Delqué-Kolic, E.; Dumoulin, J.-P.; Moreau, C.; Dillmann, P. Consolidation or initial design ? Radiocarbon dating of ancient iron alloys sheds light on the reinforcements of French Gothic Cathedrals, Journal of Archaeological Science, Volume 53 (2015), pp. 190-201 | Article

[42] Leroy, M.; Merluzzo, P. Les ateliers sidérurgiques médiévaux de Saint-Dizier (Haute-Marne) (Société Archéologique Champenoise, ed.), 1998 no. 91

[43] Leroy, M.; Merluzzo, P.; Le Carlier, C. Archéologie du fer en Lorraine. Minette et production du fer en bas fourneaux dans l’Antiquité et au Moyen-Age, 2015

[44] Mangin, M. La sidérurgie ancienne de l’Est de la France dans son contexte européen. Archéologie et archéométrie. Colloque de Besançon, Annales Littéraires de l’Université de Besançon, Les Belles Lettres, Paris, 1993 no. 536

[45] Pagès, Gaspard; Dillmann, Philippe; Fluzin, Philippe; Long, Luc A study of the roman iron bars of Saintes-Maries-de-la-Mer (Bouches-du-Rhône, France). A proposal for a comprehensive metallographic approach., Journal of Archaeological Science, Volume 38 (2011), pp. 1234-1252

[46] Pleiner, R. Iron in Archaeology The european bloomery smelters, Archeologicky Ustav av Cr, Prague, 2000

[47] Schneider, Jean La ville de Metz aux XIIIe et XIVe siècles, Imprimerie Thomas, Nancy, 1950

[48] Serneels, V. Archéométrie des scories de fer. Recherches sur la sidérurgie ancienne en Suisse occidentale, Cahiers d’Archéologie Romande, 61, Lausanne, 1993

[49] Taupin, J.-L. Le fer dans les cathédrales, Monumental, Volume 13 (1996), pp. 18-27

[50] Timbert, Arnaud L’homme et la matière : l’emploi du plomb et du fer dans l’architecture gothique. actes du colloque, Noyon, 16-17 novembre 2006, Picard, Paris, 2009

[51] Tibshirani, Robert; Walther, Guenther; Hastie, Trevor Estimating the number of clusters in a data set via the gap statistic, Journal of the Royal Statistical Society : Series B (Statistical Methodology), Volume 63 (2001) no. 2, pp. 411-423 | Article | MR 1841503 | Zbl 0979.62046