Geoarcheologia - Appunti lezioni

Geoarcheologia

Ricostruzioni ambientali

Le strutture sedimentarie ci permettono di ricostruire alcuni degli eventi che hanno determinato seppellimenti, ecc. Ci permettono di cogliere i processi in corso quando il sito era attivo e dopo che non lo era più. Lo studio delle caratteristiche stratigrafiche offre l'inquadramento geologico dell'area oggetto di studio prima, durante e dopo l'insediamento di tipo archeologico.

Andare alla ricerca degli indicatori: proxy all'interno delle successioni stratigrafiche. Cercare di mettere in fila la successione degli eventi: datare la maggior quantità possibile di eventi all'interno della successione stratigrafica per avere un quadro cronostratigrafico il più possibile accurato. Integrare i dati e avere un approccio integrato: mettere insieme dati diversi per fornire una sintesi paleoambientale possibilmente a scala regionale.

Problemi delle sequenze continentali

Gran parte dei problemi è dovuta al fatto che studiamo sequenze tipiche di ambiente continentale che è caratteristicamente costituito da una sequenza che è per forza frammentaria. Vi è una mancanza di apporto sedimentario continuo come invece è tipico degli ambienti marini. Correlazione con scale cronologiche basate su strutture sedimentarie marine. In ambiente marino si registrano tutti gli eventi. L’ambiente terrestre presenta dei gap ed è frammentario sia per la mancanza di affioramenti.

Dobbiamo trovarli noi (carotaggi ecc.). Non essendo la sedimentazione continua vi sono delle lacune, momenti in cui non si verifica la sedimentazione e non sono espressi dei tempi. La nostra informazione sarà completa nel momento in cui riusciamo ad offrire un quadro cronostratigrafico (datazioni). Cercare di capire se lo strato è stato deposto da processi naturali o si è formato in seguito ad attività antropica. Spesso questo sarà il nostro obiettivo principale. Stratigrafia e sedimentologia cardini principali.

Glaciazioni e teoria glacio-eustatica

Le glaciazioni individuate sono 5: Donau, Gunz, Mindel, Riss, Wurm. Sono legate alla teoria glacio-eustatica che prevede le variazioni del livello del mare in seguito all'espansione dei ghiacci. Le fasi glaciali hanno un periodo di ritorno di 100 ka e che si ripresenta sempre nello stesso modo (lo sappiamo grazie alle perforazioni dei ghiacci polari che permettono di comprendere le glaciazioni antiche e lo studio degli stati isotopici marini che sono dei proxy dello stato della temperatura dell'acqua).

Gusci degli organismi marini che sono venuti a contatto con l'acqua marina e ne hanno assunto alcune caratteristiche geochimiche: in questo caso gli isotopi 16 e 18 dell'ossigeno. Nella situazione interglaciale i due isotopi sono presenti nella stessa quantità. Il rapporto è vicino a 0. In fase glaciale l'evaporazione che comunque avviene sempre, porta a una concentrazione nel vapore maggiore di O¹⁶; la gran parte delle precipitazioni vengono ritenute nelle calotte glaciali polari e questo O¹⁶ che è largamente presente non ritorna al mare. Di conseguenza nei livelli marini avrò un rapporto isotopico che aumenterà perché O¹⁸ sarà più presente (diminuisce il valore del denominatore che è O¹⁶ e quindi avrò un numero più alto, positivo).

Tutti questi proxy sono indicatori non della temperatura direttamente ma piuttosto del volume dei ghiacci. Anche se è comunque chiaro che il volume dei ghiacci varia se c'è un cambiamento della temperatura. Il rapporto sarà zero quando si equivalgono i due isotopi, negativo se prevale l'O¹⁶ (fase interglaciale spinta, volume della calotta glaciale estremamente ridotto) e positivo se prevale l'O¹⁸ (fase glaciale).

Curve isotopiche e parametri astronomici

Le curve isotopiche hanno un andamento a dente di sega soprattutto dal MIS 25 e chiaramente dal MIS 21. Difatti per costruire una calotta glaciale ci vuole molto tempo e il passaggio da un interglaciale al glaciale è sempre graduale. Quando si tratta di sciogliere una calotta glaciale ci vuole pochissimo tempo e il passaggio da un glaciale a un interglaciale è sempre "immediato" e brusco. Questo dà alla curva il classico aspetto a dente di sega.

Le glaciazioni sono indotte e legate a dei parametri astronomici come l'eccentricità dell'orbita terrestre, inclinazione dell'asse terrestre. L'eccentricità: la Terra non si trova sempre alla stessa distanza dal Sole nel tempo, l'ellisse non ha sempre la stessa forma: oscilla tra un'orbita circolare e un'ellisse schiacciata. Le tempistiche con cui varia sono legate a fattori astronomici. Tutto ciò influenza anche la quantità di calore/raggi solari che la Terra riceve. La ciclicità di 100 ka si è normalizzata con l'inizio del Pleistocene Medio con l'evento paleomagnetico di Brunhes.

Eemiano e Weichseliano

08/03 Eemiano usato nella cronologia europea. Dopo l'Eemiano (5e) comincia il Weichseliano (con il MIS 5d-c) diviso in Inferiore, Medio e Superiore. Loess: polveri siltose di origine eolica. La Neoglaciazione olocenica è collocata cronologicamente a 5300 BP ca., mentre l'Optimum termale è da 5300 a 9000 BP ca.

Sedimenti e loro proprietà

Le peliti sono sedimenti a grana fine che derivano dalla sedimentazione di fanghi. Per il potassio argon servono rocce vulcaniche. Si usa la luminescenza otticamente stimolata: OSL; si effettua sui quarzi e feldspati. La sabbia saltella e viene trasportata sul fondo. La sabbia se non è inclusa in materiali simili ad argilla o che comunque hanno una certa coesione e se non è umida tende a franare e quindi è improbabile trovarla in morfologie da scarpata (vedi Crevalcore dove ci sono sedimenti tipo peliti: fanghi con contenuto sabbioso).

I materiali fini sono quelli che vengono trasportati anche su più lunghe distanze e costituiscono il core dei depositi. Per capire come si sono deposti i sedimenti bisogna andare a cercare le strutture sedimentarie. Sedimentazione laminare allo Scavo di Via Cesana a Modena con limi argillosi che hanno subito un processo che ha provocato la deformazione delle lamine.

Tutte le volte che troviamo uno strato di ghiaie spesso almeno 1 m rappresenta una fase ad energia veloce.

Sedimenti: composizione, tessitura e struttura

12/03 – Sedimenti: qualunque materiale in un contesto geoarcheologico. Depositi naturali e antropici. Si va da particelle di pochi micron a granuli di decine di metri di dimensioni. Anche le ossa o altri reperti sono definiti granuli in un contesto geoarcheologico. Per descriverli si parte dalla granulometria e poi si passa alla forma. Capire l'influenza di fattori antropici e naturali.

• Composizione: mineralogica, chimica. Vale sia per elementi organici e inorganici.
• Tessitura: caratteristiche dei componenti (dimensioni e forma) le dimensioni ci danno l'indicazione sull'energia e la forma ci dà informazioni sul trasporto.
• Struttura: stratificazione (esempio di Ercolano, spiaggia rinvenuta grazie all'identificazione delle strutture sedimentarie prodotte dalle onde; esempio di Abu Simbel col tempio coperto da sabbia frutto di erosione eolica).

Classificazione dei sedimenti

La classificazione generale dei sedimenti li suddivide in 3 categorie:

• Componenti terrigeni: elementi che non hanno niente a che fare con il materiale archeologico. Derivano dalla disgregazione e frammentazione di rocce preesistenti e vengono trasportate nel bacino di sedimentazione come particelle singole (granuli di quarzo, feldspato, frammenti di calcare, ecc.). Materiali sia trasportati dai fiumi che dall'attività vulcanica.
• Componenti allochimici: particelle originate per precipitazione chimica o secrezione organica direttamente nel bacino di sedimentazione dove possono essere poi spostate e accumulate (gusci interi). Comprendono elementi organici incluso il nostro scheletro. Possono essere spostate sia da processi di natura antropica e/o fenomeni naturali.
• Componenti ortochimici: non hanno niente a che fare con l'attività umana e l'ambiente deposizionale perché si formano dopo che la sequenza archeologica è stata deposta. Non hanno subito trasporto. Per noi hanno un interesse minore generalmente. Sono precipitati chimici prodotti all'interno del bacino o nel sedimento stesso e non hanno subito trasporto (concrezioni). Per esempio, la vivianite è uno di questi casi: si forma a spese delle ossa. Sono quindi indicatori indiretti di presenze di determinati materiali o componenti.

Componenti tessiturali dei sedimenti

• Granuli: ossatura che sostiene il peso del sedimento. Vuoti: occupati da fluidi o fango che fa da matrice dell'impalcatura granulare (successivamente possono essere eliminati dal costipamento o riempiti da precipitati chimici). Quando il fango va a riempire i vuoti o gli spazi creati tra i granuli si parla di matrice.
• La tessitura grano-sostenuta è tipica di Pompei quando cadono i lapilli. I granuli si appoggiano l'uno sull'altro, sono a contatto e creano dei vuoti. Nel caso fango-sostenuta è il fango che sostiene il peso del sedimento (si vede anche a Pompei ed Ercolano). La tessitura pelitica è costituita quasi da solo fango o comunque le particelle sono di dimensioni trascurabili. Questi tipi di tessiture implicano un certo tipo di energia. Maggiore è l'energia dei processi che le hanno deposte più grandi saranno le particelle. Hanno un significato idrodinamico.

Composizione e trasporto dei granuli

La pianura permette l'accumulo di sedimenti. È un'area di subsidenza: abbassamento del suolo che crea spazio per l'accumulo dei sedimenti. La composizione dei granuli terrigeni quindi ci fornisce informazioni sull'area di provenienza, il clima e il rilievo (stabilità chimica): i granuli reagiscono e si trasformano in base al clima in cui si trovano, durata e intensità del trasporto (soprattutto importante per i granuli di origine antropica). La composizione dei minerali ortochimici fornisce dati sulle condizioni chimiche dell'ambiente di deposizione (pH, Eh, temperatura, età).

I materiali terrigeni (strappati dalle rocce resistenti) subiscono una riduzione nella loro presenza e possono scomparire a seconda del trasporto. Altri sono molto stabili e si accumulano. Tutto cambia in base all'intensità dell'alterazione. I feldspati sono instabili e si disgregano e vanno a formare altri minerali mentre le argille vanno ad aumentare le argille derivano dall'alterazione di silicati (feldspati ecc.). Il quarzo è molto stabile e rimane inalterato. Questo è importante anche per i manufatti in base al materiale con il quale sono stati realizzati.

Classificazione granulometrica

• Ghiaia: tutti quei granuli che hanno dimensione superiore ai 2 millimetri (sopra i 25 cm si parla di blocchi).
• Sabbia: dai 2 millimetri a 0,06 millimetri.
• Fango: silt (limo) da 0,06 millimetri a 0,003. Argilla da 0,0039 millimetri in poi. Pelite è un altro sinonimo di fango.

Questi valori sono anche calcolati secondo una scala chiamata scala phi (ø). Perché così sono espressi in numeri interi e non in decimali. Se il numero è positivo siamo nel campo delle particelle più piccole, viceversa, in quello delle particelle più grandi. Sopra i 256 millimetri (25,6 cm) si parla di blocchi. Un sinonimo di blocchi è massi. La ghiaia è suddivisa in ciottoli (tra 25 e 6,5 millimetri), poi ci sono i ciottoletti e i granuli. Tutte queste distinzioni hanno significato in termini di energia del sistema.

Per trasportare la sabbia c'è bisogno di una corrente, è ancora legata ai fattori dell'energia. È suddivisa in 5 classi a seconda dell'intensità dell'energia. Tutte le sottoclassi sono divise per due rispetto alla classe superiore. L'argilla presenta le particelle più fini in assoluto. Ghiaia si dice Gravel. Fango si dice: Mud. Bisogna sempre prendere l'elemento principale e poi si utilizzano gli altri termini quando abbiamo delle miscele: limo argilloso, sabbia limosa ecc. L'identificazione si fa attraverso le curve granulometriche. Si separano per setacciatura le varie componenti e si ottiene una componente granulometrica per percentuale di peso. Si generano degli istogrammi. Sulle ordinate si mettono le percentuali in base al peso mentre sulle ascisse vanno le misurazioni in millimetri o in scala phi. Si realizzano anche curve di frequenza ma non cambia sostanzialmente nulla. L'opzione "c" rappresenta una curva cumulativa.

Curve granulometriche e sorting

La curva cumulativa ci dà un dato importante per quel che riguarda il grado di selezionamento o sorting: è la proprietà che mi dice se i granuli sono di dimensioni simili tra di loro o no. Un buon selezionamento o cattivo selezionamento è a prescindere dalla dimensione dei granuli. Nelle curve di selezionamento, quella che è meno "sdraiata" e più verticale sarà quella con un sorting migliore. Il miglior selezionamento in natura si ha con le dune eoliche e le sabbie mentre il peggiore è quello delle morene (spostamento delle lingue dei ghiacciai). Il sorting ci dà indicazioni deposizionali e i fattori che possono aver influito sia antropici che naturali.

I migliori sorting si hanno in presenza di processi che effettuano un trasporto selettivo, mentre quelli che fanno un trasporto in massa, come nel caso delle frane, trasporteranno indistintamente granulometrie diverse. Il selezionamento ottimale si ha quando una corrente opera continuamente su uno strato sottile di granelli mentre un pessimo selezionamento si ha nei casi di una deposizione forzata da impilamento quasi istantaneo (frane). Ad Abu Simbel i templi sono stati scoperti prima da Burckhardt. Si vede la stratificazione incrociata che si forma proprio in presenza di dune eoliche: con piani paralleli orizzontali intervallati da piani obliqui. In questo caso i templi sono stati scavati nell'arenaria che conserva la struttura sedimentaria delle dune.

Morfometria e arrotondamento

I parametri granulometrici ci danno informazioni sull'ambiente al momento della formazione di questi strati. Quando parliamo dei processi deposizionali responsabili del deposito valutiamo la quantità di materiale fornito all'ambiente (sabbia portata dal vento, o materiale da un fiume) e qual è l'efficienza selezionatrice del mezzo che ha trasportato questo materiale. Le particelle si muovono per scorrimento superficiale o rotolamento, per saltazione oppure in sospensione (solo materiali fini in questo caso, sia nell'acqua che nell'aria: polvere per il vento e fango per l'acqua). I sedimenti grossolani sono quelli che rotolano e la sabbia scorre per saltazione oltre che per rotolamento.

Morfometria può essere utilizzata per qualsiasi tipo di materiale: naturale o artificiale. Tutte le forme che esistono in natura le possiamo assimilare a queste categorie principali. La classificazione si fa in base agli assi principali delle particelle. Gli assi sono:

• Lungo: L
• Intermedio: I
• Corto: S

Saranno tabulari o discoidali se l'asse lungo è praticamente uguale all'asse intermedio ma è diverso dall'asse corto. Equidimensionale se tutti gli assi sono uguali (sfera e/o cubo). Saranno a lama se l'asse lungo è diverso dall'asse intermedio e dall'asse corto oppure a bastone se l'asse corto è uguale all'asse intermedio ma è diverso da quello lungo. Poi ci sarà una differenza sulla presenza di spigoli vivi o meno che ci darà informazioni sul trasporto.

Per quanto riguarda gli spigoli e gli angoli si utilizzano fondamentalmente due parametri: l'arrotondamento e l'angolosità. Non deve essere confusa con la sfericità. Il parametro dell'arrotondamento è legato all'entità del trasporto. Scavo di Piazza Ghiaia (Parma) ritrovati i piloni di un ponte sepolto da un grande spessore di ghiaia. Questo fenomeno di erosione ha provocato il crollo anche di altre strutture e il ponte si è trascinato dietro alcuni elementi tra cui un'ara in marmo e una statua di calcare su cui è possibile vedere i segni di un incipiente arrotondamento. Spigoli smussati dal passaggio della ghiaia e dal rotolamento di questo elemento nel letto del fiume durante e dopo la piena. Sono clasti con forma allungata a lama/tabulare subarrotondato/subangoloso.

Stratificazioni e lamine

Utilizziamo due terminologie per gli strati. Definiamo come strati quei livelli che hanno uno spessore superiore al centimetro. Al di sotto del centimetro (10 millimetri) parliamo di lamine. Si hanno 3 grandi gruppi: piani, ondulati, curvi. Le stratificazioni piane possono essere parallele o non parallele e discontinue (quando formano un angolo tra di loro incrociandosi). Idem per le lamine. Idem per le ondulate e le curve. La stratificazione o laminazione curva è sempre naturale. La caoticità è tipica degli strati antropici o delle frane.

Vedendo alcune strutture sedimentarie naturali la più semplice è quella in cui i granuli (di origine naturale o antropica) sono stati impilati uno sopra l'altro a causa dell'azione della gravità. Quando invece l'orientazione è dovuta non solo alla gravità ma anche alla corrente si ha una disposizione particolare che ci indica la direzione stessa della corrente. Questa è l'embriciatura. Per capire l'embriciatura vedere l'inclinazione dei granuli e come si appoggiano l'uno sopra l'altro. In inglese si dice imbrication o edge-wise. L'embriciatura non si vedrà mai se i ciottoli sono tutti sferici, servono quelli appiattiti.

Per rappresentare la direzione della corrente rispetto al nord si usa uno stereogramma. Nei ciottoli discoidali la faccia superiore guarda verso monte. Nei fiumi l'inclinazione è di 10-30 gradi sempre verso monte, nelle spiagge è di 15 gradi verso mare e si forma a causa delle onde. Nelle morene è di 25-30. Per riportare la direzione della corrente in una sezione si mette una freccia rispetto al nord.