Perçage et sciage abrasifs

Le perçage et le sciage abrasifs coupent une matière plus dure que l'outil en frottant contre elle des grains durs libres, le plus souvent du sable de quartz mouillé, avec un tube, une lame ou une corde en mouvement. L'outil ne fait que porter les grains, qui arrachent de minuscules particules. Les plus anciennes traces connues se voient sur des anneaux de jade de Xiaonanshan, dans le nord-est de la Chine, sciés à la corde et au sable il y a environ 9 000 ans. En Europe centrale, les agriculteurs du Néolithique ancien de la culture rubanée, à partir d'environ 5500 av. J.-C., sciaient des plaques de pierre verte en ébauches de haches et en perçaient le trou d'emmanchement avec des tubes creux, du sable fin et de l'eau. Les tailleurs de pierre égyptiens ont ensuite coupé le granite de la même façon avec du cuivre, et les forets carottiers à diamant appliquent le principe avec des grains fixés dans l'outil.

Ce que c’est

Le perçage et le sciage abrasifs coupent la pierre, le verre ou le métal avec des grains libres plus durs que la matière, poussés et traînés sur elle par un outil. L’outil peut être plus tendre que la pierre : un tube de bois ou d’os, une lame de cuivre, une corde. Il ne fait que tenir les grains contre la surface et les déplacer. Chaque grain arrache quelques particules, et des milliers de grains, renouvelés sans cesse, usent un trou ou une rainure.

Le grain le plus courant était le sable de quartz, assez dur pour rayer la plupart des pierres à bâtir. Des grains plus durs, comme l’émeri ou le corindon, coupent plus vite les pierres dures, et le diamant, le plus dur de tous, coupe n’importe quelle pierre. Le même principe va des forets creux des fabricants de haches néolithiques aux forets carottiers à couronne diamantée employés aujourd’hui dans la roche. Un foret à métaux travaille autrement : ses arêtes d’acier trempé coupent directement des copeaux.

Comment ça marche

Ce sont les grains qui coupent, pas le tube ; certains se logent dans le cuivre tendre, qui travaille alors comme une lime.

Un grain dur pressé contre une surface plus tendre et traîné sur elle la raye, comme le sable raye le verre. Sous un outil en mouvement, les grains roulent et glissent, s’écrasent, et certains se logent dans l’outil. Leonard Gorelick et John Gwinnett, qui ont étudié le perçage antique, soulignent que le cuivre convenait à ce travail parce qu’il était assez mou pour que l’abrasif s’y incruste : le tube ou la scie devenait une sorte de lime. L’outil s’use aussi, moins vite que la pierre.

L’eau fait partie de la méthode. Elle amène les grains sous l’outil, emporte la poudre de pierre qui sinon amortirait la coupe, et retient la poussière. L’ouvrier remet du sable mouillé frais dans le trou ou la rainure à mesure que les anciens grains s’arrondissent.

Un foret tubulaire ne creuse qu’un anneau. Le reste de la pierre demeure en carotte à l’intérieur du tube : il y a beaucoup moins de matière à user, et l’on peut casser la carotte quand l’anneau est assez profond. On fait tourner le tube dans un sens puis dans l’autre avec un archet dont la corde est enroulée autour de sa tige, ou simplement entre les paumes, tandis qu’une pierre tenue en haut le presse vers le bas. On perce souvent par les deux faces jusqu’à ce que les deux moitiés se rejoignent. Gwinnett et Gorelick notent que la carotte laissée par un foret tubulaire s’amincit toujours vers le haut.

Une scie sans dents travaille de même le long d’une ligne. On tire et pousse une lame de bois, de cuivre ou de pierre sur un trait de sable mouillé, et la rainure s’approfondit lentement. Sur les plaques néolithiques d’Allemagne centrale, la rainure de sciage a une section arrondie, en U, sur ses 8 à 10 premiers millimètres, puis se resserre en V.

Comment faire

Cet exercice perce un carreau de terre cuite avec un tube de cuivre et du sable, puis y scie une rainure avec une latte de bois. Il faut un carreau de sol en terre cuite non émaillée d’environ 1,5 cm d’épaisseur, ou une plaquette de calcaire tendre ; 10 cm de tube de cuivre de 15 mm ; un vilebrequin dont le mandrin serre le tube, ou une cheville de bois collée dans le tube et tournée à l’archet ; du sable fin et sec ; une boule de pâte à modeler ; de l’eau ; une latte de bois dur d’environ 30 cm ; deux serre-joints ; des lunettes de protection et des gants.

Le tube de cuivre fait tourner le sable mouillé en anneau ; le bourrelet d’argile retient la bouillie.

Bridez le carreau à plat sur l’établi, au-dessus d’une planche de rebut. Faites un anneau de pâte d’environ 3 cm de diamètre autour de l’endroit à percer et appuyez-le pour qu’il colle au carreau. Mettez-y une cuillère à café de sable et ajoutez de l’eau jusqu’à obtenir une bouillie fluide. Posez le tube debout dans la bouillie et tournez le vilebrequin à mouvements réguliers, en appuyant modérément. Au bout d’une minute, soulevez le tube, remuez la bouillie et continuez. Une rainure en anneau apparaît ; rajoutez du sable quand la bouillie devient grise et lisse. Quand la rainure est profonde, retournez le carreau et finissez par l’autre face, ou percez jusqu’à ce que la carotte tombe.

Pour scier, bridez de nouveau le carreau et tracez une ligne en travers. Étalez un mince cordon de sable mouillé sur la ligne et faites aller et venir la latte de bois dur par-dessus, tenue debout, en rajoutant du sable mouillé. Une rainure peu profonde se forme en quelques minutes. Regardez sa section : elle est arrondie au fond, comme les rainures des plaques néolithiques.

Sécurité. Travaillez toujours mouillé. La poussière sèche de sable, de pierre et de terre cuite contient de la silice fine, nocive pour les poumons si on la respire à la longue ; ne la balayez pas et ne soufflez pas dessus, essuyez avec un chiffon humide. N’utilisez qu’une matière connue, comme la terre cuite ou le calcaire, et ne travaillez jamais une pierre verte ou fibreuse inconnue, qui peut contenir de l’amiante.

Histoire et évolution

Les plus anciennes traces trouvées à ce jour viennent du nord-est de la Chine. À Xiaonanshan, au bord de l’Oussouri, dans le Heilongjiang, des sépultures vieilles d’environ 9 000 ans ont livré des jades, dont des anneaux fendus portés aux oreilles. Les fentes montrent les ondulations courbes laissées par une corde tirée dans un sens puis dans l’autre, avec un apport de sable de quartz. Tang Chung, qui a reproduit la méthode avec une ficelle de chanvre et du sable de quartz, relève ces traces de sciage à la corde sur les jades de Xiaonanshan, et Ma Shuwen et ses collègues placent sur ce site le plus ancien sciage à la corde de Chine.

Une plaque à demi sciée, la latte et le sable qui l’ont coupée, et une carotte laissée par un foret tubulaire.

L’Europe centrale en garde des traces détaillées dès le Néolithique ancien. Simone Meinecke, Roberto Risch et leurs collègues ont étudié 357 ébauches de haches, carottes de perçage et déchets de Saxe-Anhalt et de Saxe. Des ébauches d’herminettes du type « forme à chaussure », typiques de la culture rubanée, à partir d’environ 5500 av. J.-C., puis des cultures de la céramique poinçonnée et de Rössen, étaient sciées sur au moins un côté dans des plaques d’un schiste vert. L’avis dominant, écrivent-ils, est qu’on utilisait des scies de bois avec du sable de quartz tranchant et de l’eau ; on a aussi trouvé des lames de grès. Les têtes de hache étaient emmanchées par des trous ronds dès le Rubané ancien, percés avec un cylindre creux, sans doute de sureau ou d’os, du sable de quartz fin et de l’eau. Les carottes de ces trous mesurent en moyenne 18 à 19 mm de diamètre. Dans des expériences publiées en Hongrie en 1997, une tige de sureau creuse et du sable ont donné des trous semblables aux anciens, mais des carottes plus petites que celles des sites de la culture de Lengyel.

En Mésopotamie, Gwinnett et Gorelick ont trouvé des anneaux d’abrasion concentriques dans les trous de sceaux de pierre à partir d’environ 3000 av. J.-C., la marque d’un perçage au sable. En Égypte, Flinders Petrie, qui releva Gizeh en 1880–1882, trouva dans le granite des trous et des carottes de forets tubulaires, et sur la cuve de granite de la Grande Pyramide les traces d’une scie longue d’environ 9 pieds (2,7 m). Il pensait que les outils de bronze étaient sertis de pointes de pierre dure.

En Inde, les perliers fixèrent les grains durs dans l’outil lui-même. Ils perçaient l’agate et la cornaline avec des éclats de diamant sertis à la pointe du foret : V. N. Prabhakar situe vers 1000 av. J.-C. le passage des mèches de pierre au diamant, et Mark Kenoyer et Massimo Vidale décrivent des indices antérieurs à 600 av. J.-C. À Khambhat, au Gujarat, les perceurs de perles fixent encore deux petits éclats de diamant au bout d’une tige de fer tournée à l’archet. En 1863, l’ingénieur Rodolphe Leschot fit breveter un foret creux dont la couronne était sertie de diamants et s’en servit pour percer les trous de mine du tunnel ferroviaire du Mont-Cenis, sous les Alpes. Son foret tournait en continu et coupait un anneau en laissant une carotte, comme le foret tubulaire néolithique. Les ingénieurs des mines le tiennent pour l’ancêtre des carottiers à diamant qui servent encore à prélever des échantillons de roche.