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Géoarchéologie littorale

Découverte d’un niveau marin biologique sur les quais de Portus : le port antique de Rome

Fixed fauna sheds new light on relative sea-level changes in the ancient harbour of Portus (Rome)
Scoperta di un livello marino biologico sui moli di Portus, l’antico porto di Roma
Jean-Philippe Goiran, Hervé Tronchère, Ugo Collalelli, Ferréol Salomon and Hatem Djerbi
p. 59-67

Abstracts

Marine shells, known as sessils, live fixed on present day harbour quays. The upper limit of this belt (vermetids, balanus) delineates biological sea level. This type of fixed fauna has been identified on the quays of the ancient harbour of Rome, Portus, built during the 1st and 2nd centuries AD on the coast of the Tiber delta. The ancient biological sea-level yields four strands of geoarcheological data. (1) Dated to 2115 ± 30 BP (230 to 450 AD) using radiocarbon, the belt indicates the final phase of connection between the sea and the basins. (2) Its position below current biological sea-level shows an 80 ± 10cm relative sea-level rise since the 3rd/4th centuries AD. (3) The altimetric difference between the ancient sea-level and the statigraphic data of the cores provides information on the palaeo-depth, which was -7m at the entrance of the hexagonal basin of Trajan. (4) The presence or absence of fixed fauna indicates the existence or not of a contact between the moles and the sea. It also gives information on the configuration of Portus, which remains poorly understood.

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Full text

1Lors d’une étude géoarchéologique d’un port antique, il est fondamental de connaître la position du niveau marin de l’époque. Les organismes marins fixés sur les môles ou les quais antiques constituent le meilleur marqueur à disposition (Pirazzoli et Thommeret, 1973; Morhange, 1994 ; Morhange et al., 2001). En effet, la limite supérieure du peuplement infralittoral de faune fixée indique le niveau marin biologique. La découverte d’un tel niveau-repère sur les quais de Portus (le port antique de Rome et d’Ostie, sur le littoral du delta du Tibre, fig.1) couplé à une étude stratigraphique (fig.2) permet de faire progresser nos connaissances dans quatre domaines principaux. (1) La date d’abandon du Port. La datation au radiocarbone donne le moment à partir duquel ces organismes ne sont plus en contact avec l’environnement marin. Cela correspond à une période de mauvais entretien des bassins (colmatage) et/ou de l’abandon du port. (2) Les variations relatives du niveau marin. La différence altitudinale entre le niveau marin biologique antique et actuel donne la mesure de la variation du niveau marin relatif dans ce secteur. (3) La profondeur des bassins du Portus. En croisant la donnée biologique de niveau marin et les données stratigraphiques de fonds marins, obtenues par carottages, on peut estimer la paléobathymétrie. (4) La présence ou non de faunes fixées sur les deux faces des quais indique les secteurs en contact avec le milieu marin et donne par conséquent une précision sur la configuration du port de Claude encore mal connue et débattue.

1 - Cadre de l’étude

2Au 1er s. ap. J.-C., l’empereur Claude fait construire un port maritime pour Rome, sur le littoral du delta du Tibre, au nord d’Ostie. Par la suite, Trajan complète le dispositif en construisant notamment un bassin de forme hexagonale (fig.1).

Fig.1 - Situation du Portus dans le delta du Tibre et localisation des carottages.

Fig.1 - Situation du Portus dans le delta du Tibre et localisation des carottages.

Source : Testaguzza, 1964, modifié.

3La date d’abandon et la forme de Portus est incertaine. L’ensemble des structures va être recouvert par les alluvions du Tibre et ce n’est qu’au xxe s. que vont être entreprises les premières fouilles de grande ampleur (Carcopino, 1907 ; Lugli et Filibeck, 1935 ; Scrinari, 1960, Testaguzza, 1964, 1970 ; Morelli, 2005 ; Keay et al., 2005). D’importants travaux ont permis de comprendre l’évolution géomorphologique du delta du Tibre (Bellotti et al., 1994, Belluomini et al., 1986, Giraudi, 2004). Mais de nombreuses interrogations persistent sur la configuration et le fonctionnement du Portus (Zevi, 2001; Arnoldus-Huyzendveld, 2005 ; Paroli, 2005 ; Giraudi et al., 2006 ; Bellotti et al., 2007 ; Goiran et al., 2007, 2008).

2 - Méthodologie

4Nous présenterons les caractéristiques des faunes fixées sur substrat dur et la façon dont elles définissent le niveau marin biologique, puis nous replacerons ce niveau repère dans le schéma stratigraphique théorique d’un bassin portuaire (fig.2). Enfin, nous verrons en quoi un carottage réalisé dans un bassin portuaire puis corrélé au niveau marin antique peut faire progresser nos connaissances des milieux portuaires.

Fig.2 - Coupe théorique d’un bassin portuaire.

Fig.2 - Coupe théorique d’un bassin portuaire.

2.1 - Niveau marin antique et organismes marins fixés

5Lorsque l’on étudie un site archéologique côtier, il faut connaître la position altimétrique du niveau marin de l’époque. Ce «zéro topographique antique» permet de mieux comprendre le schéma d’organisation urbaine autour du port (réseau d’égouts, nappe phréatique, ligne de rivage théorique…). Sur des côtes rocheuses, les peuplements biologiques se fixent sur substrats durs en respectant un étagement. Sur les côtes meubles, la position d’un ancien niveau marin est plus difficile à obtenir. Les faunes ne sont pas fixées mais vivent sur les fonds marins (biocénoses benthiques). Cette mobilité des organismes benthiques donne la position d’un niveau marin à une échelle métrique (Vella, 1999 ; Goiran, 2001). Lors de la construction de structures portuaires durant l’antiquité, les organismes biologiques se sont fixés sur les quais. Cette structure portuaire s’apparente ainsi à une «côte rocheuse» ou plus précisément à un substrat dur artificiel (Morhange, 1994). C’est le cas de Portus construit sur une côte deltaïque et sableuse.

2.1.1 - Étagement des formations benthiques

6Sur les côtes rocheuses de Méditerranée, se développent deux principaux types de faune sessiles: les faunes fixées ou organismes constructeurs (huitres, vermets, balanes…) et les foreurs ou organismes destructeurs (lithophages, éponges perforantes…). Comme les conditions écologiques varient de façon régulière sur un profil vertical, alors les biocénoses se disposent en ceintures parallèles et horizontales qui définissent une zonation biologique littorale (Stephenson et Stephenson, 1949, Perès et Picard, 1964). Ces ceintures définissent trois étages principaux suivants.

7L’étage supralittoral est humecté par les jets de vagues et les panaches d’embruns. Ne s’y développent que les organismes qui supportent ou exigent une émersion continue (Perès et Picard, 1964).

8L’étage médiolittoral correspond à la zone de balancement moyen des marées mais surtout des vagues pour la Méditerranée. L’étage est donc limité vers le haut par le niveau le plus élevé des immersions et vers le bas par le niveau inférieur des émersions (Perès et Picard, 1964). Seuls les peuplements qui supportent les alternances d’émersion et d’immersion s’y développent (Perès, 1967).

9L’étage infralittoral correspond au milieu immergé en permanence qui reçoit la lumière solaire (Bellan‑Santini et al., 1994). Sa limite supérieure est le niveau à partir duquel  les peuplements sont toujours immergés.

10Par définition, dans un port, le milieu est artificiellement protégé. Cet environnement calme favorise un étagement resserré.

2.1.2 - Le niveau marin moyen biologique: marges et limites

11Le niveau marin moyen biologique correspond à la limite entre la biocénose médiolittorale et infralittorale (Laborel et al., 1997). Nous postulons que les altitudes de développement définies dans les milieux actuels peuvent être considérées comme des références pour l’interprétation bathymétrique des milieux anciens (Masse, 1988) et que les structures portuaires constituent des substrats durs artificiels comparables aux côtes rocheuses (Morhange, 1994). Dans un bassin portuaire, qui se définit par un mode calme, c’est-à-dire un espace littoral protégé de l’influence météo-marine du large, le niveau marin moyen biologique est mesuré avec une marge d’imprécision de quelques centimètres: ±5cm à ±10cm. Depuis les années 70, les scientifiques ont utilisé les mesures de peuplement supérieur de faunes telles que les balanes (fig.3) ou les huîtres comme marqueur du niveau marin biologique antique (Pirazzoli et Thommeret, 1973 ; Laborel, 1979 ; Laborel et Laborel-Deguen, 1994 ; Morhange, 1994 ; Morhange et al., 2001).

Fig.3 - Photographie des balanes antiques.

Fig.3 - Photographie des balanes antiques.

Le sommet du peuplement des balanes, fixées sur les quais de Portus, délimite le niveau marin biologique antique.

Photographie: J.P. Goiran.

2.2 - Données stratigraphiques

12Un port fonctionnel se définit par la combinaison de deux éléments : le contenant (les structures portuaires) et le contenu (composé d’un volume de sédiment et d’un volume d’eau (Goiran et Morhange, 2003 ; Marriner, 2006 ; Marriner et Morhange, 2007). Lorsque le port est en fonction (fig.2), le volume d’eau est défini par les deux interfaces le circonvenant : le niveau marin (matérialisé sur les quais par les faunes fixées, fig.3) et le fond marin (ou limite mésoliménique). Lors de la fondation du port, la limite mésoliménique coïncide avec la limite katoliménique correspondant au joint stratigraphique supérieur de l’unité pré-portuaire. Cette limite est marquée sur le plan sédimentaire par l’apparition de sédiments beaucoup plus fins. Elle évolue ensuite naturellement vers le haut à mesure que le port s’envase correspondant à l’accrétion des fonds marins. La différence altimétrique entre le niveau marin et le fond marin correspond à la hauteur de colonne d’eau. Cette dernière peut être mise en relation avec les tirants d’eau des bateaux pour en déduire les types de navires pouvant accéder aux quais. Afin d’obtenir ces informations paleobathymétriques, un carottage doit être réalisé dans le bassin portuaire afin de permettre l’étude du volume sédimentaire (fig.4, 5 et 6).

Fig.4 - Stratigraphie à l’entrée de l’hexagone de Trajan (carotte TR XX).

Fig.4 - Stratigraphie à l’entrée de l’hexagone de Trajan (carotte TR XX).

Source : Salomon, 2008.

Fig.5 - Localisation de la passe nord.

Fig.5 - Localisation de la passe nord.

Source: Salomon, 2008.

Fig.6 - Stratigraphie de la passe nord du port de Claude (carotte CL7).

Fig.6 - Stratigraphie de la passe nord du port de Claude (carotte CL7).

Source: Salomon, 2008.

3 - Résultats et discussion

3.1 - Datation du niveau marin biologique

13Deux niveaux de faune fixée ont été repérés sur le môle de Claude et sur les quais de la darsena (fig.3). La datation au radiocarbone obtenue sur les balanes fixées sur le môle de Claude est de 2115±30 BP soit 230 à 450 ap. J.-C. (LY-4198). La datation dans la darsena est en cours. Ce résultat indique la mort de la dernière génération de balanes et par conséquent le moment à partir duquel ces organismes ne sont plus en contact avec l’environnement marin. Cela peut correspondre à l’abandon du port ou à une période de mauvais entretien des bassins. À terme, l’ensablement du bassin a causé l’enfouissement, la mort et la conservation de ces faunes fixées.

3.2 - Variations relatives du niveau marin

14Sur les quais du port actuel de Fiumicino, des balanes ont été repérées en position de vie ainsi que des vermets et des huîtres. La différence altitudinale entre le niveau marin biologique antique et actuel a été calculée et atteint 80cm ± 10cm. Autrement dit, on observe depuis le iiie/ve s. ap. J.-C. une hausse relative du niveau marin de 80 cm. Cette valeur s’explique à la fois par le facteur eustatique (hausse du niveau marin global) et le facteur isostasique (enfoncement du delta du Tibre). Ce résultat est précis pour deux raisons. Tout d’abord, l’étagement bionomique est serré sur les côtes du Latium et le marnage dans le port actuel de Fiumicino n’excède pas 20 à 40cm. De plus, l’étagement bionomique est très réduit dans un bassin portuaire du fait du mode calme de ce milieu. Les balanes qui s’y développent constituent donc un indicateur, d’ordre centimétrique, du niveau marin relatif. D’autre part, dans un environnement deltaïque il est rare de pouvoir bénéficier d’un tel jalon. Ces bio-indicateurs, complètent la base de données des variations relatives du niveau marin établie sur la côte tyrrhénienne (Lambeck et al., 2004a), mais vont à l’encontre de l’hypothèse d’une surrection lente du delta du Tibre estimée à 0.15±0.05mm.yr-1 (Lambeck et al., 2004b).

3.3 - Profondeur des bassins du Portus

15En croisant les données biologiques du niveau marin et les données stratigraphiques de fonds marins, obtenues par carottages, on détermine l’information paléo-bathymétrique (fig.2). Le carottage TR 20 situé à l’entrée du bassin hexagonal de Trajan (fig.1) se compose de 3 unités stratigraphiques (fig.4). À la base, le corps sédimentaire préportuaire est formé d’une unité fluviale surmontée d’une unité marine datée de 3035±30 BP soit entre 895 et 720 av. J.-C. Le diagramme des textures montre un contact net entre les sables préportuaires et le milieu portuaire composé d’argiles limoneuses datées de 2250±30 BP soit entre 50 et 270 ap. J.-C. Le fond du port antique se positionne à -760cm par rapport au niveau marin actuel soit -680cm sous le niveau marin antique. Autrement dit, la profondeur à l’entrée du bassin hexagonal est de l’ordre de 7m. Dans la littérature, la profondeur de l’hexagone de Trajan est estimée entre 5 et 8m. Ces nouveaux résultats permettent d’estimer que la profondeur du port de Trajan n’excédait pas 7m.

16La découverte de ce niveau marin biologique a permis de faire progresser nos connaissances sur la paléo-profondeur de la passe nord du port de Claude. Le carottage CL7 situé dans cette passe (fig.5) fait apparaitre deux principales unités stratigraphiques: une unité basale préportuaire et une unité marine datée du ier et iie s. ap. J.-C. (fig.6). Il est possible de conclure qu’à cette époque une passe nord existait et que sa profondeur maximale était de 5m sous le niveau marin antique. Cette bathymétrie était suffisante pour que des navires à fort tirant d’eau puissent l’utiliser.

3.4 - Configuration du port de Claude

17La présence ou non de faunes fixées sur les quais indique quelle face était directement en contact avec le milieu marin. Cet élément permet de préciser la configuration du port de Claude qui est encore mal connue (Mannucci et Verduchi, 1992 ; Castagnoli, 1963). La figure 5 représente les sections du môle de Claude où l’on note la présence de faune fixée. Il est important de noter que l’absence de faune ne signifie pas forcément une absence de contact avec la mer. Plusieurs facteurs peuvent expliquer l’absence de faune: les coquilles on pu se détacher au cours du temps, ou encore les fouilles n’ont pas encore permis de mettre à jour ces peuplements…

18La figure 5 met en évidence que des faunes fixées (huîtres, vermets, balanes) ont été repérées à la fois sur la face sud du môle de Claude et sur la face nord, indiquant ainsi que les deux faces du môle sont en contact avec le domaine marin. Autrement dit, cette structure portuaire s’apparente à une jetée. La présence de ces bioconstructions marines milite en faveur d’une ouverture du port de Claude vers le nord. Ce nouvel élément renforce l’hypothèse d’un port muni de deux entrées (Goiran et al., 2008), (fig.7).

Fig.7 : Schéma de reconstitution du Portus, déduit d’après les analyses sédimentaires.

Fig.7 : Schéma de reconstitution du Portus, déduit d’après les analyses sédimentaires.

Source: Tronchère, 2008.

Conclusion

19L’ensemble de ces résultats intéresse à la fois la communauté d’archéologues et d’historiens (structure et configuration des bassins, navigation antique) mais aussi les spécialistes issus des géosciences (variations relatives du niveau marin, paleoenvironnements). Dans le cadre d’un chantier de fouille archéologique portuaire, il apparait désormais fondamental de chercher et d’obtenir ce niveau marin biologique antique. Il fournit des calages chronologiques et altimétriques précis, sur lesquels vont s’appuyer les futures recherches afin de comprendre le fonctionnement de Portus.

Nous remercions les services qui ont facilité notre recherche, particulièrement la Surintendance Archéologique d’Ostia Antica (A. Gallina-Zevi, C. Morelli, L. Paroli), le musée des navires de Fiumicino, L’École française de Rome (M. Gras, Y. Rivière, S. Verger). Nous remercions P. Carbonel, K. Espic, C. Ognard, V. Gaertner et Ch. Oberlin pour leur aide apportée lors des analyses en laboratoire. Merci à Ch. Morhange (CEREGE) pour son aide sur le terrain. Ce travail a bénéficié d’un triple financement: EFR, ANR jeune chercheur et APE MOM.

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Bibliography

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List of illustrations

Title Fig.1 - Situation du Portus dans le delta du Tibre et localisation des carottages.
Credits Source : Testaguzza, 1964, modifié.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/3177/img-1.png
File image/png, 279k
Title Fig.2 - Coupe théorique d’un bassin portuaire.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/3177/img-2.png
File image/png, 201k
Title Fig.3 - Photographie des balanes antiques.
Caption Le sommet du peuplement des balanes, fixées sur les quais de Portus, délimite le niveau marin biologique antique.
Credits Photographie: J.P. Goiran.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/3177/img-3.png
File image/png, 386k
Title Fig.4 - Stratigraphie à l’entrée de l’hexagone de Trajan (carotte TR XX).
Credits Source : Salomon, 2008.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/3177/img-4.png
File image/png, 139k
Title Fig.5 - Localisation de la passe nord.
Credits Source: Salomon, 2008.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/3177/img-5.png
File image/png, 197k
Title Fig.6 - Stratigraphie de la passe nord du port de Claude (carotte CL7).
Credits Source: Salomon, 2008.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/3177/img-6.png
File image/png, 158k
Title Fig.7 : Schéma de reconstitution du Portus, déduit d’après les analyses sédimentaires.
Credits Source: Tronchère, 2008.
URL http://mediterranee.revues.org/docannexe/image/3177/img-7.png
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References

Electronic reference

Jean-Philippe Goiran, Hervé Tronchère, Ugo Collalelli, Ferréol Salomon and Hatem Djerbi, « Découverte d’un niveau marin biologique sur les quais de Portus : le port antique de Rome », Méditerranée [Online], 112 | 2009, Online since 01 January 2011, connection on 29 April 2017. URL : http://mediterranee.revues.org/3177 ; DOI : 10.4000/mediterranee.3177

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Jean-Philippe Goiran

CNRS – UMR 5133
Maison de l’Orient et de la Méditerranée - 7 rue Raulin, 69007 Lyon
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Hervé Tronchère

Université de Lyon - CNRS-UMR 5133 - 69007 Lyon

Ugo Collalelli

École française de Rome - 62 Piazza Navonna, 00186 Roma

Ferréol Salomon

Université de Lyon - CNRS-UMR 5600 - 69676 Bron

Hatem Djerbi

Université de Lyon - CNRS-UMR 5133 - 69007 Lyon

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