Light in the cave: Opal coating detection by UV-light illumination and fluorescence in a rock art context

The formation of silica coatings on the cave walls of the Points cave raises questions about the analytical access to the specificities of the pictorial material (geochemistry and petrography); and about the state of conservation of the rock art. Conventional in situ spectroscopic techniques (pXRF, pRaman) are ineffective to identify and characterize these coatings. In this study, we propose to use a UV fluorescence method for the detection and recognition of opaline coatings, based on the fluorescence specificities of the uranyl-silica complexes composing these deposits. Spectral identification using UV laser-induced fluorescence spectroscopy coupled with UV illumination was performed on samples, µ-samples and on the walls of the Grotte aux Points rock art site. The well-defined peaks observed in the fluorescence emission spectra due to uranyl ions validate the detection of the complex opal-uranyl and its correspondence with the green fluorescence observed under UV light at micro and macroscopic scales. In situ optical measurements under UV illumination reveal the presence of an opal layer, in particular on the rock art walls of the cave. Observations on the occurrence and distribution of opal provide the first insights into the evolution of the walls and the chronological constraints on the development of the opal layer. regarding the interactions between the silica coating and the pigment suggested by the multi-scale observations of the µ-samples, it opens the question of rock art conservation. Thus, by developing a specific method of non-destructive characterization of opal coatings, this study starts a new approach for the study of the taphonomy of decorated walls and proposes to use siliceous mineralization both as a marker of the natural history of caves and as an index of their use by ancient human groups

Lumière dans la grotte : stimulation UV et détection de films d’opale en contexte d’art pariétal paléolithique.: Développement méthodologique et application à la grotte aux Points (Aiguèze, Gard, France)

International audienceLes minéralisations en grotte que ce soit au sol, sur les plafonds et sur les parois sont courantes et ont déjà fait l’objet de nombreuses études. Elles se sont notamment révélées être utiles à la connaissance des conditions climatiques et des processus géomorphologiques qui ont affecté les cavités dans le passé, autorisant parfois l’identification en leur sein de traces de fréquentations humaines préhistoriques.Si, du fait de leur fréquence, les minéralisations de calcite sont bien connues, celles à base de silice le sont moins. Leur présence à la grotte aux Points (Aiguèze, Gard, France) offre ainsi l’opportunité de les étudier en lien avec une ornementation pariétale paléolithique. Dans un contexte marqué par les impératifs de conservation inhérents aux grottes ornées, cette communication questionne : 1/la caractérisation de minéralisation siliceuses naturelles sur les parois et au contact des entités graphiques et 2/l’identification des phases d’altération. Enfin, une réflexion est menée sur 3/ le recours aux techniques d’analyse in situ de l’art pariétal afin d’aborder les modes de vie des sociétés du passé.La réflexion est ici centrée sur la détection et l’identification de l’opale en contexte d’art pariétal. En s’appuyant sur une approche en laboratoire, il a été possible de proposer une méthode rapide et non destructive, basée sur la fluorescence UV en phase solide, permettant d’identifier et de caractériser l’opale sur des écailles issues des parois ornées. Elle repose sur l’identification spectrale de l’uranyle, piégé dans la matrice siliceuse. Cette méthodologie a été adaptée de sorte à réaliser des mesures in situ, directement dans la grotte, en couplant une détection optique spatialisée sous illumination UV (270nm), validée par des mesures ponctuelles de fluorescence via un spectrofluorimètre portable développé par le laboratoire commun SpecSolE. Cette méthodologie a été comparée à des analyses in situ habituellement recommandées (pRaman et pXRF) afin d’évaluer in fine l’apport des méthodes d’analyses transportable pour caractériser les matières picturales composant les entités graphiques de la grotte aux Points

Light in the Cave: Opal coating detection by UV-light illumination and fluorescence in a rock art context. Methodological development and application in Points Cave (Gard, France)

The formation of silica coatings on the cave walls of the Points cave raises questions about the analytical access to the specificities of the pictorial material (geochemistry and petrography); and about the state of conservation of the rock art. Conventional in situ spectroscopic techniques (pXRF, pRaman) are ineffective to identify and characterize these coatings. In this study, we propose to use a UV fluorescence method for the detection and recognition of opaline coatings, based on the fluorescence specificities of the uranyl-silica complexes composing these deposits. Spectral identification using UV laser-induced fluorescence spectroscopy coupled with UV illumination was performed on samples, µ-samples and on the walls of the Grotte aux Points rock art site. The well-defined peaks observed in the fluorescence emission spectra due to uranyl ions validate the detection of the complex opal-uranyl and its correspondence with the green fluorescence observed under UV light at micro and macroscopic scales. In situ optical measurements under UV illumination reveal the presence of an opal layer, in particular on the rock art walls of the cave. Observations on the occurrence and distribution of opal provide the first insights into the evolution of the walls and the chronological constraints on the development of the opal layer. regarding the interactions between the silica coating and the pigment suggested by the multi-scale observations of the µ-samples, it opens the question of rock art conservation. Thus, by developing a specific method of non-destructive characterization of opal coatings, this study starts a new approach for the study of the taphonomy of decorated walls and proposes to use siliceous mineralization both as a marker of the natural history of caves and as an index of their use by ancient human groups