Cartographier le sous-sol grâce à la prospection géophysique

Accéder à la totalité de la structure urbaine nécessite de recourir à des méthodes non invasives telles que la prospection géophysique.

Ce que l’on nomme « prospection géophysique » est un ensemble de méthodes de mesure permettant de cartographier les propriétés physiques du sous-sol à partir de mesures réalisées en surface. Selon la nature et la taille des structures présentes dans le sous-sol, leur résistivité apparente est plus ou moins importante. Ces structures peuvent produire des variations localisées sur les cartes, qualifiées d’« anomalies de résistivité ».

Bilan de l'acquisition géophysique 2023, dans le secteur de la basilique Saint-Just (document Quentin Vitale)

À Saint-Bertrand-de-Comminges, plusieurs campagnes de prospections géophysiques ont eu lieu depuis 2015, réalisées par l'Institut archéologique de Vienne (Stefan Groh, OAÏ), puis les sociétés Géocarta et Éveha. Elles ont mis en place la quasi-totalité des méthodes de la géophysique appliquée à l’archéologie.

Les cartes issues des prospections géophysiques ne sont pas des images telles quelles du sous-sol. Leur lecture nécessite la mise en place d’un certain nombre de traitements de visualisation, notamment d’une échelle de couleur en niveaux de gris qui restitue les variations des propriétés physiques du sol. Elle va « du clair au sombre », c’est-à-dire que les faibles valeurs seront représentées par des teintes claires, proches du blanc, tandis que les fortes valeurs seront représentées par des teintes sombres, proches du noir.

Les anomalies résistantes, en sombre sur les cartes, sont associées aux structures dites « en dur » (maçonnerie, empierrement).

Les anomalies conductrices, en clair sur les cartes, sont associées aux structures dites « en creux » (fosse, fossé).

Cartes géophysiques géoradar et ARP des parcelles à proximité du cimetière, révélant un nouveau quartier d'habitation de la ville romaine (document Quentin Vitale)

Dans le cas de Saint-Bertrand-de-Comminges, la plupart des structures linéaires sombres sur les cartes ARP et géoradar sont identifiées comme des maçonneries ou des voies.

Les techniques de prospections géophysiques utilisées à Saint-Bertrand-de-Comminges

L’ARP (Automatic Resistivity Profiling, méthode reposant sur la résistivité électrique du sol) et la prospection magnétique (méthode s’appuyant sur le champ magnétique naturel local) permettent une cartographie extensive à fort rendement.

Le géoradar (technique d’échographie électromagnétique des sols) permet une cartographie fine mais à faible rendement.

Photographie du dispositif géoradar multiantenne (cliché William Van Andringa).
Localisation des zones prospectées : en jaune par l’équipe autrichienne, en Z avec l’électrique (ARP) et en rouge les acquisitions radar en 2022 et 2023 (document Quentin Vitale et William Van Andringa).

Le recul apporté par les différentes campagnes de prospection permet de déterminer les méthodes géophysiques les plus adaptées au site en fonction de la facilité de mise en place et de la qualité des résultats obtenus (résolution et contrastes). La prospection par géoradar s’avère particulièrement efficace à Saint‐Bertrand‐de‐Comminges en raison de l’état de conservation des vestiges et de leur profondeur d’apparition. 
C’est la raison pour laquelle le géoradar a principalement été utilisé lors des dernières campagnes de mesure, réalisées par la société Éveha

La diversité des techniques utilisées permet de mieux comprendre le site et son extension à travers la cartographie de nombreux bâtiments, parfois même de quartiers d’habitation entiers.

Détails des principaux éléments notables présents sur la carte géoradar (profondeur 72 cm) de la zone du cimetière de Saint-Bertrand-de-Comminges (document Quentin Vitale).