Étude expérimentale de spécimens pyriteux : altérations de schistes argileux fossilifères et traitements de bois lignitisés.

Abstract

An experimental study of pyritic specimens of two different types (fossiliferous shales, and lignitized wood) was undertaken in order to better understand the processes responsible for degradations observed in historical collections, and to work out conservative treatments in order to avoid them. A behavioral study of fossiliferous shales was conducted by artificial ageing. We focused on material from the Autun Basin (Saône-et-Loire, France ; Permian) because, on one hand, damaged historical specimens, allowing a final state to be characterized, are available (collection Flouest, MNHN), and, on the other hand, it was possible to collect new material, comparable to an initial state, available for our experiments. These experiments allowed to observe 1/ in the matrix, an oxidation of reduced sulfur compounds into calcium sulfate, usually little harmful ; 2/ at the matrix/fossil interface, more damaging efflorescence of iron sulfates, due to the degradation of framboidal pyrite, pyrrhotite and sulfur. Regarding lignitized wood, various treatments aiming to improve conservation were tested. Experiments using drying showed that this technique generates cracks and/or efflorescence, and does not solve the chemical reactivity issue ; therefore additional washes were conducted. They allowed oxidizing the sulfides occurring in the wood and dissolving the sulfates ions formed, making the material less reactive and easier to dry. Water washing is slower but more respectful of the material than washing using hydrogen peroxide.Une étude expérimentale menée sur des spécimens pyriteux de deux types différents (schistes argileux fossilifères et bois lignitisé) a été entreprise afin de mieux comprendre les phénomènes à l’origine des dégradations constatées en collection et de mettre au point des traitements de conservation pour les éviter. Une étude de comportement de schistes argileux fossilifères a été menée par vieillissement artificiel. Nous avons choisi d’étudier du matériel provenant du Bassin d’Autun (Saône-et-Loire, France ; Permien) car, d’une part, nous disposons de matériel historique dégradé permettant de caractériser un état final (collection Flouest, MNHN), et d’autre part, il a été possible de collecter du nouveau matériel, assimilable à un état initial et utilisable pour nos expérimentations. Ces expérimentations ont permis d’observer 1/ dans l’encaissant, une oxydation des composés soufrés réduits, donnant lieu à du sulfate de calcium, généralement peu nuisible ; 2/ à l’interface encaissant/fossile, des efflorescences plus dommageables de sulfates de fer dues à la dégradation de pyrite framboïdale, soufre et pyrrhotite. Concernant le bois lignitisé, différents traitements visant à améliorer sa conservation ont été expérimentés. Les essais de séchage ont montré que l’eau est le responsable principal de l’oxydation de la pyrite. Le séchage génère des dégâts d’ordre mécanique et/ou un développement d’efflorescences sur nos échantillons, et ne résout pas le problème de réactivité chimique. Des lavages additionnels ont donc été menés. Ils ont permis d’oxyder les sulfures présents dans le bois et de dissoudre les ions sulfates formés, rendant le matériau moins réactif et plus aisé à sécher. Le lavage à l’eau s’avère plus lent mais plus respectueux du matériau que le lavage au peroxyde d’hydrogène