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18 septembre 2012 2 18 /09 /septembre /2012 16:51

                         

6. Mines de fer au Sauerland de la Mark, du Moyen Age au 16ème siècle

                                

Les sources décrivant les  activités minières du Sauerland de la Mark du VIIIème au XVIème siècle sont modernes provenant  à la fois  d’historiens régionaux et d‘ archéologues.

Les grands traités  de la Renaissance, Biringuccio ou Agricola, ne les évoquent pas et l’existence d’une relation entre  l’acier des Flandres  cité par le premier   et le Sauerland reste à prouver  (C.S. Smith 1990, 70).

 Dans son  histoire mouvementée  au Moyen Age,  le Saint Empire Romain Germanique  est gouverné par des dizaines de potentats petits ou grands, tous unanimes sur un point:  les ressources minières de leur territoire , petit ou grand,  leur appartiennent (Hoover 1950, 82-84, Historical Note on the Development of Mining Law“) .

 

Dès le 18ème siècle,  les conditions d’un développement continu de la sidérurgie sont  réunies au Sauerland de la Mark : le minerai de fer est abondant et sa qualité régulière, la ressource forestière est considérable et les rivières nombreuses,  la population est industrieuse et soute-nue par le pouvoir seigneurial, les grandes villes du Rhin, et le Rhin lui-même pour l’exportation des produits, assurent un marché et une demande soutenue. Puis l’autorité politique, d’abord seigneuriale  modifie  sa politique économique jusqu’alors très fermée et s’ouvre aux capitaux des marchands de Cologne. L’industrie minière se développe : l’extraction du minerai devient souterraine, et des usines sont construites en aval des rivières… (Knau 1994, 127 )

La noblesse  a largement participé à ce  développement : du 13éme au 16ème siècle , il n’est pas de manoir qui ne soit associé à un site métallurgique et les nobles sont souvent maîtres de forges  (Knau 1997, 55)

 

Les reconnaissances de terrain des archéologues permettent de constater qu‘au Sauerland de la Mark (élargi au sud-ouest à une frange du Bergischesland: la vallée de la Loope), le minerai, ramassé à l’origine à fleur de terre, est traité dans des bas fourneaux  (Rennöfen) installés sur les sommets  plutôt que dans les vallées alors marécageuses. Ces Rennöfen sont alimentés en air par des soufflets manoeuvrés à la main  ; progressivement,  ils sont installés plus en aval et leurs soufflets  commandés hydrauliquement. A mesure du passage des Rennöfen  aux premiers hauts fourneaux, ces derniers les Floszöfen sont construits de plus en plus  en aval des rivières ; en même temps,  les quantités de minerai à approvisionner sur chaque site augmentent en même que les difficultés d’acheminement .

 

L’exploitation des gisements de minerai de fer était conduite par galeries débouchant  souvent à mi-pente ou  encore  par puits isolés (Streich 1979).  Dans les forêts de montagne du Sauerland de la Mark,  les traces d'exploitation les plus caractéristiques et les plus abondantes encore visibles  sont les" Pingen", séries de puits qui suivent le tracé de galeries souterraines effondrées (Streich 1979).

Les sites miniers reconnus sont groupés autour d'Altena, de Lüdenscheid (vallée de la Volme)  et au sud d'Engelskirchen (figure 11).                       

Dans la région d’Altena, les mines de fer ont fait l’objet d’un sérieux inventaire . On en compte quinze sur une trentaine de mines  de fer, cuivre,  plomb et  zinc (Störing 1984, 128). 

Les historiens et chercheurs locaux  ont récolté un grand nombre d’informations sur les anciennes mines de fer de la région  : - rangées de pingen  dans les sapinières , - couche de minerai de 20cm à 75cm de profondeur  s'étendant sur plusieurs hectares,  gisement  d'hématite brune à 80 cm de profondeur . – nature et richesse du minerai: Brauneisenstein, Hématite brune à 51% de fer.

 

Figure 11

Sites miniers des régions d’Altena, de Lüdenscheid et du Bergischesland

 

Sauerland-3-figure-11.jpeg             

Dans la région de Lüdenscheid, une  cinquantaine d’anciennes  mines ont été repérées et quelques unes explorées . Des gisements de minerai de fer mais aussi de cuivre, de plomb et même de manganèse ont été exploités, en surface d’abord,  dès le début du Moyen Age. Les premières mines ont été exploitées à ciel ouvert. Autour de Kierspe, le sol était creusé partout: on trouvait  une couche à brauneisen de 8 cm (Willi Binczyk 1990)                        

Dans la vallée de la Volme, la mine d’Am Gokesberg  d’abord exploitée par la technique des puits en série (pingen), l'a été ensuite par galeries superposées et chambres d’abattage lorsque  les Rennöfen ont été remplacés  par des Floszöfen qui consommaient   beaucoup plus de minerai;  la  nouvelle méthode de réduction a entraîné  l’extension de l’exploitation minière souterraine (Knau 1998,154).              

Dans la région de la Loope et de la Kaltenbach au sud d’Engelskirchen , les gisements  de minerai de fer,  abandonnés depuis des siècles semblent avoir été  difficilement repérés par les archéologues : ils sont beaucoup moins nombreux et plus  dispersés que les  sites métallurgiques  (figure 12).

L’exploitation minière dans la région a commencé dès le début du Moyen Age. En 1122, Henri V, empereur du Saint Empire Romain Germanique  fait don au couvent de Siegburg  « d’un sol qui recèle dans ses entrailles insatiables des métaux en abondance » ; une mine d’argent était exploitée en 1183, et plus tard du cuivre du plomb et du zinc. 

Au début du  16èmesiècle sont érigés les derniers Floszofen (Horstmann 1994, 6);  l' extrac-tion du minerai  se fait par galeries souterraines (Immenkopf, Kaltenbach, Hipperich, Daxborn, Hüttenberg).

La disponibilité en énergie  hydraulique amène  une forge à  s’installer  au bord de l’Agger en amont d’Engelskirchen en  1556. Les capitaux des marchands de Cologne affluent et la construction de forges  est telle  à partir du 16èmesiècle que le charbon de bois  finit par manquer et rend nécessaire  la promulgation d' un "règlement du bois". Les ressources naturelles de la région s'épuisent… L’exploitation du minerai  de fer dans la région  avait connu son apogée de la fin du Moyen Age au 16émesiècle (Geschichtsverein Rösrath Bergbau. Bergisches Land, 2012). 

 

Figure 12

Sites miniers  et  métallurgiques des  vallées de la Loope et de la Kaltenbach

     (d’après Horstmann 1994)  

 

 

 

  Sauerland-3-figure-12-copie-1.jpeg

                         

Au cours des années 1621-1623, la Guerre de Trente ans porte un coup fatal à la sidérurgie régionale. Au 18éme une forge à fer est encore  construite  en 1721 au bord du Kaltenbach , mais s’arrête en 1798.  En 1857, une concession est accordée pour un projet d’usine sidérurgique  sur le bas-Kaltenbach qui ne semble pas avoir été construite…  

 

Eversmann écrit en 1804  que dans les "anciens temps", l’exploitation minière était impor-tante au Sauerland de la Mark  « comme en témoignent  les vieux pingen  éboulés et les nom-breux sites d’extraction trouvés dans les montagnes ou les vallées ; (mais qu') on n’y produit plus de fonte et que  le métal qu’on y transforme  vient de Freudenberg, centre sidérurgique très actif situé à une dizaine de kilomètres  au nord-ouest de Siegen. (Eversmann 1804, 44)

 

 

7. Un minerai mal connu 

 

Au Moyen âge selon Pleiner (2000, 51), on exploitait au Sauerland de la Mark des gisements d’excellentes hématites spéculaires (Eisenglanz)  et de limonites.  Mais la délimitation du  Sauerland de la Mark que nous avons  retenue  est plus étroite et ne concerne que l' hématite spéculaire (figure 11).

Ce minerai a été étudié par Ingo Keesmann (2003, 154)  sur  des morceaux   receuillis  sur d’anciens sites  de réduction du fer  et correspondant, soit à du minerai effectivement tra-vaillé,  soit à du minerai préparé en vue d’une opération ultérieure, soit encore à du minerai écarté après triage.  Les morceaux  variaient beaucoup en  densité, en couleur et aucun échantillon représentatif  n‘a pu être constitué. Le minerai de fer moyen  semblait  siliceux et dense. Au  microscope, il présentait une série de cavités et fissures plus ou moins parallèles remplies d’hématite spéculaire (glaszkopfartig).

Les fissures étaient remplies d’oxydes de manganèse qu’on rtrouvait également dans la structure spéculaire en amas opaques.

 

Figure 13

Minerai de fer

Eisenhydroxyd (Brauner Glaskopf) et silicates

Fundplatz 90. Marienhelde (7 klm SO de Kierspe)

 

  Sauerland 3 figure 13

Les  recherches de terrain des  archéologues confirment cette description du minerai : ils ont souvent trouvé des scories  vitreuses, correspondant à un minerai très fusible  contenant  silice, manganèse et potassium.

Le nombre important de sites de production,  et pour un même site de prodution les change-ments de procédés ou de fabrication, le réemploi d’anciens laitiers… ont rendu très difficile le travail des  archéologues et des paléométallurgistes (Knau 2003, 177). C’est sans doute ce qui les a  conduit à  présenter de façon statistique  les analyses de chaque composant FeO, MnO, SiO2… de minerais et de scories  dans les deux études  déjà citées :  Horstmann 1994, et  Horstmann 1996 et sa traduction française ( Knau 1998).     

 

La première étude de  Dietrich Horstmann (1994) : Eisenverhüttung an Loope und Kaltenbach. Ein Vorbericht. Manuskript zum Kolloquium Schwäbisch-Gmünd (1994)   présente ainsi sous forme statistique,  pour le minerai et les laitiers ou scories des  différents procédés mis en œuvre dans les vallées de la Loope et de la Kaltenbach (réduction directe au Rennöfen, réduction indirecte au Floszöfen sans ou avec ajout de fondant calcaire) : -l’indice de basicité  (CaO+MgO)/SiO2, -le rendement en fer par procédé, -les teneurs en FeO, MnO, P205 et S, du minerai, des scories de Rennöfen, des laitiers de Floszöfen  plus ou moins chargés de chaux, et différentes scories d’affinage.

Cette  première étude  apporte  deux  précisions   importantes : 

1° l’analyse statistique des compositions chimiques de plusieurs  échantillons receuillis sur un même site permet, mieux qu’un simple examen visuel ou une fouille sommaire, d’identifier ce site (production ou affinage),  dont  les changements de destination   et/ou le réemploi de scories anciennes ont pu brouiller l’identification.  Ainsi les sites de la vallée de la Loope reconnus d’abord comme sites de réduction directe étaient  en fait des foyers d’affinage traitant la  fonte des Floszofen voisins (figure 12).

2° Les résultats annoncés dans l’étude de 1994  ne valent que pour les vallées de la Loope et de la Kaltenbach. Des  programmes d’analyses spécifiques semblaient  nécessaires pour les autres régions  à étudier (Kierspe, Lüdenscheid…). 

 

La seconde étude,  Horstmann D. & al,   Die Roheisenerzeugung im oberen Volmetal (EAZ, Ethnogr. Archäol. Z. 37. 1996, 309-324)  ne concerne que la production de fonte au floszofen dans la vallèe de la Volme au sud de Lüdenscheid. Elle a été publiée en 1998 traduite en français par Ph. Braunstein et Ph. Dillmann dans  L’innovation technique au Moyen Age . Actes du VIème congrès d’archéologie médiévale , sous le titre  Knau H.L. & al. , La production de fonte dans la haute vallée de la Volme : contribution à l’histoire de la sidérurgie en Westphalie occidentale.

 

Comme dans l’étude précédente, les analyses de minerais  et de laitiers  sont présentées sous forme  statistique, en  fouchettes mini-maxi pour chaque composant. Comme ces analyses ne concernent que le  seul procédé du Floszofen  (réduction indirecte), les résultats ont été  regroupés  dans une grille synthétique (figure 14).

 

Figure 14

Analyses paléométallurgiques du processus d’élaboration de la fonte

                                   D’après Horstmann 1996 et Knau 1998

 

 

  Sauerland 3 figure 14

 

 

Comme le laisse entendre  Horstmann (1994, Bild 27),  les minerais utilisés au Floszofen sont ceux qui auparavant étaient traités par réduction directe au Rennofen

 

Indice de basicité et aspect des laitiers.

 

Les archéologues ont recueillis des  échantillons de laitiers de Rennöfen ou Floszöfen  dans les vallées de la Loope et de la Kaltenbach (1994) et la vallée de la Volme  (1996) sur la base  de leur aspect.

 

Dans les vallées de la Loope et de la  Kaltenbach. Il s'agit de laitiers de Rennofen (indice  0.06-0.11) , denses et lourds, rarement vitreux et de laitiers de Floszofen vitreux, bulleux et chargés de billes de fontes,  classés par indice suivant l'importance de l'ajout de calcaire à la charge, de 0.04-0.09  lorsque l'ajout est nul, de 0.40-0.45 lorsque l'ajout est moyen et de 0.95-1.50 lorsqu'il est important

 

Dans la vallée de la Volme, 64 échantillons ont été receuillis, uniquement de Floszofen , vitreux chargés de billes de fonte et d'indice différent suivant les sites, de 0.015-.0.045 pour le site de Jubach (14 échantillons) de 0.025-0.085 pour la majorité des sites et de 0.090-0.130 pour le site de Alte Hütte (4 échantillons) où était pratiqué un faible ajout de calcaire.

 

Pourquoi les opérateurs ont–ils procédé à ces ajouts de calcaire?  D'où venait ce calcaire?  Pourquoi sur certains sites ?

l’indice   se situe entre 0.95-1.50, les teneurs en FeO% (0.8-1.1) et MnO% (4-8) baissent, la teneur en P2O5% augmentent fortement mais les 2/3 du phosphore présent passent dans la fonte, la teneur en S%  augmente très fortement au point que tout le S présent passe dans le laitier

 

Horstmann 1996 et Knau 1998  présentent  les résultats d’analyses  de laitiers sous forme  statistique MnO,  les indices de basicité, et le  rapport Al203+TiO2/SiO2 des échantillons de  laitiers de Floszöfen recueillis sur les différents sites de la vallée de; les résultats des sites de la vallée de la Volme, sont  groupés dans une grille synthétique  (figure  14). En outre, trois  diagrammes supplémentaires renseignent pour les sites de la Volme  sur la dispersion de la teneur   en FeO+MnO, de l'indice de basicité et du rapport Al2O3+Ti02/ SiO2.

 

Les  compositions chimiques  des laitiers  des sites de la Volme rmontrent  que  le manganèse est peu réduit au Floszofen (10% maximum) et que   l'oxyde de  manganèse non réduit se combine sous forme  MnO  à la silice provenant du minerai et des parois du four.

L'absence de variation de la teneur en CaO+MgO du minerai au laitier indique qu’il n’y a pas eu d’ajouts significatifs de calcaire, sinon sur les sites de Jubach et Alte Hütte où étaient pratiqués   recyclage de laitier ou ajout de calcaire.

Par rapport au minerai le laitier s’enrichit significativement en alumine  apportée par les  cendres du charbon de bois et les parois du four.

Enfin, les teneurs en P2O5 et S diminuent du minerai au laitier.

La dispersion des analyses de laitier de Floszöfen correspondent d’abord  à la dispersion  introduite par  le  minerai de fer effectivement utilisé pour produire le laitier analysé, ensuite  à celle introduite  par les modifications que les opérateurs ont apporté au procédé. Ceci vaut particulièrement pour l’indice de basicité du laitier,  notion abstraite qui échappe aux opérateurs au profit de l’observation  de phénomènes très concrets:  fluidité et aspect du laitier refroidi

Sur les effets de l’addition de calcaire,  Horstmann  (1994)donne quelques indications : "Dans un cas, l’addition de calcaire était si importante que le laitier devenait faiblement basique , les teneurs en phosphore et en soufre de la fonte produites étant alors réduites à cause du passage de ces deux éléments dans le laitier ». Avec ou sans ajout de calcaire, l’aspect des  laitiers (de floszofen) ne changeait  pas: ils avaient l’aspect d’un verre bulleux contenant des inclusions métalliques ; les laitiers les plus calcaires contenaient en plus des formations dendritiques de sulfures de manganèse". Encore une fois ces notions abstraites échappaient aux opérateurs, alerté  peut être par l'odeur d'anhydride sulfureux SO2 à la coulée du laitie

 

Finalement ,  les  deux études 1996 et 1998, n’expliquent pas ce qui a permis aux  métal-lurgistes markois de passer directement du Rennofen au Floszofen, de la production d'une  loupe de fer solide à celle de la fonte liquide.  Ce  passage direct  du Rennofen au Floszofen  évitait l’étape du  Stückofen,  étape apparemment incontournable du développement de la chaîne opératoire du fer dans un grand nombre de régions européennes riches en  minerais  de fer manganésifères: Thuringe, Hesse, Styrie, Carinthie, Carniole…  Les "Massenhütte" confondus  au départ par les archéologues avec des Stückofen  étaient en fait des Floszöfen

 

Seul le rapport d' Horstmann de 1994 donne des informations sur le procédé  Rennofen. Jointes  à celles des études suivantes qui concernent essentiellement le fonctionnement du Floszofen , ces informations n'expliquent pas la rapidité du  développement de la métal-lurgie du fer  au Sauerland de la Mark à partir du XIIIème siècle lorsque  le soufflage hydraulique est devenu possible.

 Nous tenterons dans les paragraphes suivants de reconstituer les conditions  du passage d'un procédé à l'autre c'est-à-dire du fonctionnement des derniers  Rennöfen à celui des premiers Floszöfen. 

 

 

Edmond Truffaut

Le fer du Sauerland (3)

www.manganeseandsteel.fr

Septembre 2012           

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Published by Edmondtruffaut
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