Guillaume Bruniaux ingénieur de recherche et membre de l’association Méganéo nous explique comment fonctionne la prospection magnétique appliquée à l’archéologie.
Le champ magnétique de la Terre est assimilé à un aimant situé en son centre générant un champ magnétique dipolaire (pôles positif et négatif). Son intensité est d’environ 47000 nT en France (par comparaison, une IRM génère un champ magnétique compris en 0,3 et 1 T, soit 20000 plus fort que le champ terrestre mesuré à la surface de la Terre). Au cours d’une journée, l’intensité du champ magnétique terrestre varie à cause de l’activité solaire (vents solaires). Ces variations sont appelées les variations diurnes du champ terrestre.
La présence dans le sol de matériaux possédant des propriétés magnétiques entraine une déformation locale du champ magnétique terrestre. Ces déformations correspondent à des anomalies magnétiques locales. Certaines de ces anomalies sont générées par des roches naturelles contenant des minéraux ferreux (souvent magmatiques comme les basaltes). D’autres sont liées à des structures archéologiques contenant des minéraux ferreux (une très faible concentration est suffisante). Ces structures sont des structures brûlées/chauffées (foyers, fours, céramiques…), des structures fossoyées (fossés, fosses, trous de poteau…) et les structures bâties (murs, briques…). L’intensité magnétique de ces structures varient de plusieurs centaines de nanotesla à quelques nanotesla pour les plus faibles (fossés, trous de poteau), soit 100 à 50000 fois plus faible que le champ terrestre.
Concrètement, le champ magnétique mesuré « près du sol » est la somme du champ magnétique terrestre et des anomalies magnétiques présents dans le sol. Cette somme correspond au champ magnétique total. Pour ne mesurer que les anomalies magnétiques (celles qui nous intéressent), il existe plusieurs méthodes. Celles utilisées par les instruments allemands consistent à utiliser un gradiomètre de type « fluxgate ». Ce gradiomètre est composé de capteurs en forme de tube disposés verticalement et long de 50 cm dont chaque extrémité est équipée de 2 sondes « fluxgate ». Chaque sonde mesure la composante verticale du champ magnétique total (c-à-d une partie du champ magnétique). La différence entre les valeurs mesurées par les 2 sondes permet d’obtenir le gradient de la composante verticale du champ magnétique total (simplifié par gradient magnétique). Comme le champ magnétique terrestre varie très peu entre chaque extrémité du capteur, le gradient permet de s’en affranchir.
Les deux instruments allemands de prospection magnétique (voir article sur la campagne 2020 réalisée avec l’équipe dirigée par Friedrich Lüth, chercheur au DAI, Deutsches Archäologisches Institut) correspondent à deux remorques équipées chacune de 16 capteurs « fluxgate » disposés en ligne et espacés de 25 cm. Les capteurs sont positionnés à environ 30 cm du sol pour détecter au mieux les anomalies magnétiques d’origines archéologiques. De manière générale, la profondeur d’investigation est de l’ordre de 1 m.