Fils d'un serrurier-mécanicien, Frédéric Cailliaud est attiré très jeune par les sciences naturelles, en particulier la minéralogie et la géologie. Il s'intéresse également à la conchyliologie.
Il participe à deux expéditions égyptiennes : la première de 1815 à 1818 et la seconde de 1819 à 1822.
Il est nommé minéralogiste officiel de Méhémet Ali en 1816 et, à ce titre, retrouve les anciennes mines d'émeraudes des pharaons à Zabarahprès de la mer Rouge.
En 1822, il remonte la vallée du Nil jusqu'à la sixième cataracte avec Ismaïl, fils de Méhémet Ali et l'aspirant de marine Pierre-Constant Letorzec.
Plus tard il réussit à pénétrer en Éthiopie, jusqu'alors très fermée aux Européens et découvre le 25 avril 1821 les ruines de Méroé, ancienne capitale du pays, et ses pyramides.
Il ramène une collection de près de mille pièces de ses voyages égyptiens.
De retour en France, il se tourne vers l'histoire naturelle et en particulier sur les mollusques (le taret) qui perforent les coques en bois des navires.
Il est conservateur du Muséum d'histoire naturelle de Nantes de 1836 à 1869 après avoir été conservateur-adjoint pendant neuf ans.
À sa mort, il lègue une partie de sa collection au musée archéologique Dobrée de Nantes.
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