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Sistemi di datazione dei reperti archeologici

I principali sistemi per datare un reperto archeologico

I principali sistemi per datare un reperto archeologico

Per avere informazioni sul periodo in cui non ci sono testimonianze scritte, è necessario saper “leggere” gli indizi lasciati dall’uomo o dagli eventi naturali nei reperti o sul territorio e ricostruire l’evento avvenuto migliaia di anni prima. Vi sono vari metodi, da quello del confronto stilistico del manufatto alle analisi chimiche e fisiche di vario genere. Vediamo le più note e diffuse nel mondo archeologico.

Lasciando ad altra sede di approfondimento le analisi relative alla forma del manufatto, ossia i confronti stilistici, occupiamoci invece dei metodi di datazione sul materiale del manufatto stesso. La prima distinzione va fatta in base alla categoria cui esso appartiene, ossia inorganico oppure organico, dato che sui secondi è ossibiel applicare la metodica del C 14, inattuabile sui primi. Inoltre, una ulteriore distinzione viene fatta tra legno e altri materiali di origine animale e vegetale, poichè sul primo, oltre al C 14 è possibile applicare lo studio dendrocronologico. 

Tutti i vegetali e i loro derivati (tessuti, carta, legni ecc.) sono costituiti prevalentemente dal polimero cellulosa; nel tempo, la cellulosa della pianta morta tende a mettersi in equilibrio con le nuove condizioni ambientali alterandosi progressivamente. Se il vegetale o il derivato rimane sulla superficie del suolo, quindi in presenza dell’ossigeno, il carbonio viene lentamente ossidato e la cellulosa viene completamente vaporizzata e, della pianta, non rimane niente. Al contrario, se il vegetale non rimane in superficie, quindi non esposto all’aria, non si verifica l’ossidazione del carbonio e si ha solo una lenta alterazione del vegetale in un materiale sempre più scuro perché arricchito di carbonio. Questa situazione si verifica quando la pianta o il suo derivato finiscono sotto terra, nella sabbia del mare o congelato in un ghiacciaio dove c’è sempre meno ossigeno. Questa situazione, in contesti geologici, porta alla formazione dei carboni fossili (torba, lignite, litantrace, antracite).

Datare il legno: la Dendrocronologia

Dendrocronologia

La dendrocronologia (dal greco dendron=albero e logia=studio) non è una scienza nuova ma, sin dall’età antica, si trovano riferimenti a questa disciplina in Teofrasto, Vitruvio, Plinio. Però, solo grazie agli studi di Leonardo Da Vinci, si può parlare di ampliamenti anulari annuali.  La dendrocronologia come scienza esatta nasce, invece, grazie all’impegno dello americano Andrew Ellicott Douglass, a cui si devono le prime datazioni dendrocronologiche di alcuni insediamenti preistorici in Messico.

Il metodo dendrocronologico, permette di ottenere cronologie molto precise datando il legno di un albero vivente o un legno archeologico mediante il radiocarbonio.

Il metodo si fonda sul principio che, alberi che appartengono alla stesso tipo, ubicati nella stessa zona geografica formano, nello stesso arco di tempo, sequenze anulari raffrontabili, in cui ogni singolo anello è in relazione ad un anno di vita dell’albero. Gli anelli, dunque, vengono misurati e le loro estensioni vengono interpretate in grafici, che prendono il nome di “curve dendrocronologiche“.

Questo sistema di datazione è molto preciso: infatti, in condizioni ottimali, cioè in presenza del midollo e dell’ultimo anello, è stato possibile individuare anche il periodo dell’anno in cui l’albero è stato abbattuto.

L’esame dendrocronologico può essere effettuato anche per lo studio di legni ancora posti in opera. Si procede effettuando un foro dal diametro di 0,5 cm; nel caso in cui non è possibile prelevare campioni, le analisi vengono fatte in loco, mediante l’utilizzo di strumenti portatili, oppure attraverso la tecnica del frottage che consiste nel rilevare gli anelli dell’albero attraverso lo sfregamento della grafite su un foglio trasparente o bianco. Si può ricorrere anche al rilievo fotografico. 

Il metodo dendrocronologico permette anche di ricostruire episodi avvenuti nel passato e di cui si è persa ormai la memoria. Per questo motivo la dendrocronologia non è utile soltanto per la datazione relativa all’ambito archeologico, architettonico e storico-artistico, ma viene ampiamente utilizzata anche nelle ricerche climatiche, attraverso la dendroclimatologia, quella scienza che studia l’importanza che agenti atmosferici (pioggia, vento, grandine, siccità ecc.) hanno sull’accrescimento della pianta.

Inoltre, è utile nell’osservazione di eventi quali incendi, terremoti, frane, attività vulcaniche, alluvioni, patologie causate da insetti o funghi.

Dendroglaciologia 

Un ramo della dendrocronologia è la cosiddetta dendroglaciologia che si interessa dello studio degli spostamenti dei ghiacciai osservando gli accrescimenti delle piante. Infatti, un ghiacciaio, durante il suo avanzamento, può sotterrare oppure uccidere tutte le piante che incontra lungo il suo cammino; altrimenti, se le tocca in maniera non distruttiva, può modificarne lo sviluppo. Gli alberi, quindi, “registrano” sulla loro corteccia, l’anno in cui si è verificato il contatto con i ghiacciai.  

Con il metodo dendrocronologico è anche possibile stimare l’andamento climatico degli alberi. Infatti, ogni anno gli alberi generano un nuovo anello e la crescita sarà più veloce durante la primavera, l’estate e l’autunno mentre si arresterà durante l’inverno. Avremo, dunque, un anello molto ampio se l’estate o la primavera sono state umide, viceversa un anello stretto, corrispondente ad un clima più secco.

Mettendo a confronto gli anelli di alberi cresciuti in tempi diversi, si può ricostruire l’evoluzione del clima su archi di tempo più grandi rispetto alla vita dell’albero.

Datare i materiali organici: il Radiocarbonio o C14

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Il carbonio ha un’importanza fondamentale in tutti i processi che avvengono sulla terra. Tutti gli organismi che respirano, le eruzioni vulcaniche ecc., liberano carbonio sottoforma di anidride carbonica; questo gas viene poi assorbito in grande quantità delle piante che lo trasformano in sostanze indispensabili alla vita. Nel 1949 il chimico statunitense  Willard Frank Libby ha messo a punto questo metodo per la datazione dei reperti organici (ossa, legno, stoffa, carta, pollini, pergamene, tessuti biologici) risalenti a non oltre 40.000 anni e per questa scoperta vinse il premio Nobel nel 1960. 

Il carbonio è un elemento indispensabile per la vita ed è presente in tutte le componenti organiche. Esso possiede tre isotopi: due stabili (C12 e C13) e uno radioattivo (C14) e differiscono tra loro per il numero di neutroni. Alla base del metodo di Libby sta l’osservazione che il Carbonio-14 viene assorbito dai vegetali assieme al carbonio C-12 e C-13 sottoforma di anidride carbonica e che quindi viene a far parte dei composti che costituiscono gli organismi vegetali, i quali servono da nutrimento per gli organismi animali.

Essendo nell’atmosfera costante la proporzione tra C-12, C-13 e carbonio-14 (isotopo radioattivo del carbonio), ne risulta che, anche negli organismi viventi, questo rapporto rimarrà costante. Alla morte degli organismi, però, venendo a cessare l’assorbimento di anidride carbonica dall’atmosfera, la quantità di Carbonio-14, instabile, andrà sempre diminuendo rispetto a quello del carbonio  normale.

Più precisamente, dopo 5.568 anni, la quantità di Carbonio-14 è ridotta alla metà di quella che era presente nell’organismo al momento della morte (questo periodo di tempo prende il nome di  periodo di dimezzamento ed è tipico degli atomi radioattivi). Data però la piccola quantità di Carbonio-14 rispetto al carbonio normale, dopo circa 40.000 anni le radiazioni emesse dagli atomi sono talmente deboli da non potersi definire con precisione. Essendo il C14  un isotopo instabile, decade secondo la reazione governata dalle interazioni deboli. 

La tecnica per stabilire l’età di un qualsiasi reperto archeologico consiste nel confrontare il contenuto del Carbonio-14 di un reperto con quello presente in uno standard, l’acido ossalico, preparato nel 1950 negli USA. La quantità di radiocarbonio nello standard è quello di una pianta cresciuta in assenza di effetti dovuti agli esperimenti nucleari e all’uso di combustibili fossili.

Con il passare degli anni ci si rese conto che il metodo messo a punto da Libby dava risultati veri solo in prima approssimazione, ottenendo così una “radiazione radiocarbonica convenzionale”. Questa datazione convenzionale viene poi confrontata con quelle ottenute da campioni di età nota, al fine di stabilire una data “reale”. Negli ultimi due secoli però la quantità di anidride carbonica è aumentata, dovuta alla combustione di carbonio fossile. Il carbonio fossile, rimasto per milioni di anni sotto terra, non è in equilibrio con l’atmosfera e, pertanto, non contiene Carbonio-14. Questo effetto tende a rendere più antichi i reperti.

Questo tipo di analisi è stato effettuato anche per scoprire vini d’annata falsificati dal momento che il carbonio 14 è presente anche nell’uva.

Datare i materiali inorganici: la Termoluminescenza

Termoluminescenza

Sui materiali inorganici non possibile applicare il sistema di datazione al C 14. Nel caso della ceramica e terracotta è possibile fare ricorso al metodo della termoluminecenza.

Con il termine Termoluminescenza si indica un fenomeno fisico di emissione luminosa, da parte dei cristalli di una sostanza. Il fenomeno termoluminescente fu descritto per primo da Robert Boyle nella seconda metà del XVII secolo.

Si tratta di una tecnica distruttiva che permette di datare i reperti di natura inorganica, costituiti da argilla cotta (vasi, calchi per statue, laterizi ecc.), vetri, ossidiane (vetri vulcanici) e malte. Con questo tipo di datazione è possibile arrivare anche a datare reperti di 500.000 anni fa e oltre. Ovvero, tutto ciò che contiene dell’argilla, o della terra in genere, ed è stato cotto a temperature di almeno 500 C°.

La tecnica viene utilizzata in archeologia per la datazione della ceramica che è il materiale più abbondante rinvenuto normalmente nei siti archeologici; molti dei componenti della ceramica, come quarzo e feldspati sono termoluminescenti, cioè trattengono le emissioni radioattive che si immagazzinano nel tempo, dovute al consueto irraggiamento radioattivo terrestre.

Questi materiali, se vengono riscaldati ad una temperatura che si aggira intorno ai 550°C., rilasciano energia, attraverso una luce bluastra. Dal momento che il terreno sprigiona costantemente piccole quantità di radiazioni, quando l’argilla viene cotta in forno, tutta la radioattività accumulata si estingue: uscito dal forno, il manufatto si raffredda e ricomincia ad assorbire in maniera costante piccole quantità di emissioni radioattive.  

L’analisi consiste nel prelevare una quantità di campione sul quale vengono svolte una serie di analisi, dalle quali si ricava la radioattività assimilata dal campione dal momento della sua ultima cottura fino ad oggi, ovvero la Paleodose o Dose Archeologica. Con la tecnica della TL gli archeologi misurano la quantità di radiazioni accumulate e sono in grado di risalire alla data di cottura del pezzo.

 La termoluminescenza permette di datare anche oggetti non archeologici, ad esempio permette di conoscere quando un meteorite è arrivato sulla Terra , di datare i sedimenti di origine eolica o lacustri, la calcite delle stalagmiti e, in particolare, il materiale compreso tra strati di stalagmiti formatesi nel terreno delle grotte abitate in tempi diversi da animali e umani.

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