Khirbet al-Batrawy ceramics. A systematic mineralogical and petrographic study for investigating the material culture

The present paper reports the results of a mineralogical and petrographic study focused on the archaeometric characterization of Early Bronze Age pottery from the archaeological site of Khirbet al-Batrawy (Jordan), dated between 3000 and 2000 BC. Optical microscopy (OM) and X-ray powder diffraction (XRPD) analyses are used to define the nature of the raw material, the technology of the ceramic production and their developing during the centuries. The results allow us to identify 12 petrographic fabrics in which the nature of the inclusions is consistent with the geological surrounding of Khirbet al-Batrawy. The variability observed in the fabrics suggests a technological evolution during the centuries, characterized by a first start-up phase in the ceramic production, followed by a diffuse experimentation in the choice of the starting raw material and a last standardization phase. The co-occurrence of primary calcite, illite, gehlenite and diopside allows hypothesizing a firing temperature lower than 950 °C. A moderate increasing in the firing temperature is observed in the last phases of Batrawy history, suggesting a development of knowledge connected to the firing process

Multi-analytical study of ceramic materials from the archaeological site of Khirbet al-Batrawy (Jordan)

Nel presente lavoro sono riportati i risultati di uno studio multianalitico finalizzato alla caratterizzazione archeometrica di frammenti ceramici del sito archeologico di Khirbet al-Batrawy, Giordania, datati tra il 3000 e il 2000 a.C. con lo scopo di definirne la provenienza, le tecnologie di produzione e la relativa evoluzione tecnologica nel tempo. L’obiettivo principale è stato quello di identificare e caratterizzare dal punto di vista mineralogico-petrografico e composizionale i manufatti ceramici rinvenuti ed i materiali utilizzati nella loro produzione. Tali informazioni risultano indispensabili per uno studio approfondito sull’insieme di influenze e contatti che le popolazioni del Levante possono aver subito nel corso dei secoli. Ci si è proposto, inoltre, di contribuire a definire con maggior dettaglio il livello tecnologico raggiunto: eventuali azioni di selezione della materia prima e tipologia di rivestimento, massima temperatura e controllo delle condizioni redox durante la cottura. A questo scopo sono stati analizzati i frammenti provenienti da quattro differenti contesti stratigrafici datati tra il 3000 e il 2000 a.C. e rappresentativi delle diverse produzioni ceramiche rinvenute nel sito: ceramica comune, ceramica dipinta, ceramica lucidata, ceramica da trasposto, ceramica da cucina, la cosiddetta ceramica metallica ed una produzione specializzata caratteristica del Levante definita Khirbet Kerak Ware. I campioni ceramici sono stati caratterizzati mediante analisi macroscopiche, micro-Raman e Spettroscopia Infrarossa (FTIR) per identificare gli inclusi, le decorazioni superficiali dei frammenti e per caratterizzare la matrice. I campioni ceramici sono stati successivamente analizzati mediante microscopia ottica in sezione sottile per definire gruppi petrografici omogenei in termini di microstruttura, massa di fondo e compo-sizione degli inclusi. Analisi micromorfologiche sono state effettuate mediante SEM-EDS per definire la struttura della pasta di fondo, la natura degli inclusi e il grado di vetrificazione della matrice. Parte dei campioni è stata analizzata mediante XRD per definire la composizione mineralogica ed identificare la possibile presenza di fasi di neoformazione originatesi in seguito alla cottura. La composizione chimica delle ceramiche è stata determinata mediante ICP-MS e i risultati sono stati elaborati applicando l’analisi statistica multivariata con lo scopo di distinguere se le ceramiche fossero prodotte localmente o se vi fossero elementi che potessero permettere di ipotizzare un’importazione su scala regionale. Sulla base dei risultati dell’analisi minero-petrografica è stato possibile identificare dodici fabrics caratterizzate da inclusi di dimensione grossolana disposti nella matrice secondo una distribuzione unimodale; ciò suggerisce la mancanza di qualsiasi intervento o processo di purificazione della materia prima durante le fasi di preparazione dell’impasto ceramico. I risultati delle indagini minero-petrografiche supportano l’ipotesi di un approvvigionamento locale delle materie prime. In particolare, la presenza di inclusi di feldspato alcalino, zircone, apatite e barite è da correlare al contributo delle rocce ignee e metamorfiche del basamento cristallino Pre-Cambriano. La presenza di frammenti di rocce basaltiche è da ascriversi agli estesi affioramenti di tali rocce in prossimità del sito archeologico. Pertanto, questi risultati suggeriscono che le ceramiche di Batrawy probabilmente furono prodotte localmente. Le medesime conclusioni possono essere dedotte anche per i frammenti di Khirbet Kerak Ware, un gruppo ceramico tipologicamente differente dalle altre produzioni del sito di Khirbet al-Batrawy caratterizzato da una superficie di rivestimento lucida di colore rosso/nero. Le analisi chimiche, e in particolare il trattamento statistico dei dati, mostrano che i frammenti ceramici appartengono ad un unico cluster, suggerendo l’impiego di materie prime composizionalmente simili, probabilmente estratte nelle medesime aree. La presenza di calcite primaria, illite, gehlenite e diopside permette di ipotizzare che il materiale di partenza fosse un mix composto prevalentemente da illite e carbonati, cotto a temperature inferiori a 950°C. Un leggero incremento nella temperature di cottura è stato osservato nelle ultime fasi della storia di Khirbet al-Batrawy, suggerendo una possibile evoluzione delle conoscenze del processo di cottura del materiale ceramico. Per quanto concerne l’evoluzione della produzione ceramica, non sono stati osservati significativi cambiamenti durante la lunga storia della città di Batrawy. Questi risultati supportano l’ipotesi che durante i mille anni di vita della città il background tecnologico di queste popolazioni non abbia subito variazioni significative. Tuttavia, la variabilità osservata nelle fabrics petrografiche suggerisce una certa evoluzione tecnologica nel corso del tempo. La correlazione tra fabrics e tipologia ceramica osservata nel primo periodo storico è indice della fase di start-up della produzione ceramica a Batrawy. La presenza di numerose fabrics petrografiche non direttamente correlabili ad una specifica tipologia ceramica nel secondo periodo testimonia una diffusa sperimentazione nella scelta dei materiali di partenza e delle procedure di lavorazione. Nelle ultime fasi storiche si osserva una sorta di standardizzazione degli impasti, testimoniata dal minor numero di fabrics identificate e dalla evidente correlazione tra fabrics e tipologia ceramica, ed un miglior controllo della fase di cottura. Questi segnali di lento miglioramento starebbero ad indicare anche una maggiore attenzione rivolta alla specializzazione di particolari classi ceramiche

Glazed roman ceramic. A multi-analytical approach

A multi-analytical approach has been applied to characterize ancient glazed ceramics from the archaeological sites of Magna Mater temple and Domus Tiberiana on the Palatine Hill (Rome, Italy) dated between the 3rd and the early 5th century AD. The aim of this work is to investigate the production technologies of the ceramic body and the glazed coating and to explore the nature and the provenance of the raw materials. Optical microscopy (OM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray powder diffraction (XRPD) results showed that the ceramic body is composed by quartz, K-feldspar and plagioclase, fragments of igneous and sedimentary rocks. The firing temperature was estimated at about 900-1000 °C, in uncontrolled atmosphere conditions. The mineralogical assemblage of the ceramic body is consistent with a local source of the raw materials. The results of electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDS) showed that the glazes contain different Si/ Pb ratios. In addition, X-ray fluorescence (XRF) detected the presence of Sn although its concentration does not allow defining the studied samples as tin-glazed ceramics. However, the occurrence of this element indicates an atypical Roman production, never recognized before in coeval samples from other archaeological sites

Aqua Traiana, a Roman infrastructure embedded in the present: the mineralogical perspective

Construction materials from the internal ducts of Aqua Traiana, a still operative Roman aqueduct built in 109 AD to supply water to Rome, were characterized by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM-EDS), X-ray powder diffraction (XRPD) and electron microprobe analysis (EMPA). Petrographic analysis and XRPD revealed that mortar aggregates are compatible with Vitruvius’ harena fossicia and allowed the distinction of the original mortars from those of the 17th-century papal restoration. The first showed an amorphous binder while the latter have a typical lime binder. By SEM-EDS and EMPA, the microstructure of mortar aggregates was analyzed and the composition of specific minerals quantified. Microanalysis testifies the Romans’ great expertise in the selection of pozzolanic building materials, giving evidence of the possible use of local tuffs from the Sabatini Volcanic District. It also confirms the exploitation of red pozzolan from the Roman Magmatic Province, specifically from the Alban Hills district. OM also proves a high compatibility with local supplies for bricks and cocciopesto. Of these, the first were fired at moderately low temperature, while the latter show an amorphous binder as in the original Trajan mortars. All building materials thus stand for similar technological choices and a coeval production

How microanalysis can be discriminant on black Pompeian wares

In the present work the advantages of punctual approaches are discussed in the discrimination of black wares from the Sanctuary of Venus Fisica (Pompeii, Italy), dated between the 2nd and 1st century BC. Black-gloss ware and "bucchero" samples are analyzed by a multi-analytical approach including optical microscopy (OM), X-ray powder diffraction (XRPD), scanning electron microscopy with Energy Dispersive Spectroscopy (SEM-EDS) and electron microprobe analysis (EMPA) to investigate the mineralogical and petrographic features of these artefacts. Grain size, firing conditions and potter’s expertise influenced the final appearance of the superficial decorative black layer. In addition, punctual chemical analysis was fundamental to verify the archaeological indication of specific production sites

Lime production in the Late Chalcolithic period: the case of Arslantepe (Eastern Anatolia)

Plaster and mortar samples from Arslantepe (Turkey) hold potential to provide unique information about the lime production and adhibition during the Late Chalcolithic period (4th millennium BCE). A multi-analytical approach including polarized light microscopy (PLM), X-ray powder diffraction (XRPD), and scanning electron microscopy coupled with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) has been applied to characterize mortar samples from temple C and elite residences dated back to the late Chalcolithic 3–4 (3800–3400 BCE). A marly limestone has been identified as starting raw material for the lime production, probably coming from two different sources (local and brought from a different part of the Malatya plain). Moreover, different aggregate selection and the use of different production techniques were also detected in the samples, which are probably related to the function of the buildings. Evidence of a re-plastering process was also detected in the two elite houses, which probably refers to a routine maintenance process

3.1.2 Analisi petrografica in sezione sottile

In questo capitolo vengono presentati e discussi i risultati delle analisi archeometriche applicate alla produzione ceramica eneolitica dell’area di Roma per definire la variabilità delle argille impiegate nella produzione dei vasi domestici e funerari utilizzati durante il IV e il III millennio a.C. Lo studio composizionale ha fornito un quadro generale basato sulla caratterizzazione petrografica, mineralogica e chimica degli impasti, utile a definire le variazioni nelle ricette ceramiche, ipotizzare la provenienza delle argille e stimare le temperature di cottura dei vasi

3.2.2 Composizione chimica degli impasti e trattamento statistico dei dati

In questo capitolo vengono presentati e discussi i risultati delle analisi archeometriche applicate alla produzione ceramica eneolitica dell’area di Roma per definire la variabilità delle argille impiegate nella produzione dei vasi domestici e funerari utilizzati durante il IV e il III millennio a.C. Lo studio composizionale ha fornito un quadro generale basato sulla caratterizzazione petrografica, mineralogica e chimica degli impasti, utile a definire le variazioni nelle ricette ceramiche, ipotizzare la provenienza delle argille e stimare le temperature di cottura dei vasi

3.1.3 Fluorescenza a Raggi X

In questo capitolo vengono presentati e discussi i risultati delle analisi archeometriche applicate alla produzione ceramica eneolitica dell’area di Roma per definire la variabilità delle argille impiegate nella produzione dei vasi domestici e funerari utilizzati durante il IV e il III millennio a.C. Lo studio composizionale ha fornito un quadro generale basato sulla caratterizzazione petrografica, mineralogica e chimica degli impasti, utile a definire le variazioni nelle ricette ceramiche, ipotizzare la provenienza delle argille e stimare le temperature di cottura dei vasi