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L’ARCHEOMAGNETISMO

Introduzione

In una datazione col metodo del radiocarbonio la quantità dipendentedal tempo è la radioattività specifica del campione che noi prendiamo inesame. Si ha come conseguenza che la cronologia basata sul radiocarbonioè indipendente dalle cronologie archeologiche: anzi, qualche volta, le in-fluenza. Non solo, alcuni campioni possono essere usati come prova del-l’attendibilità del metodo e possono anche servire per apportare piccolecorrezioni a questi assunti: in ultimo il metodo è valido su tutto il pianeta.

La situazione con la datazione magnetica è sensibilmente differente.Non è solo questione di una cronologia magnetica indipendente, ma an-che che questa non può, in generale, essere usata in una regione più ampiadi circa 500000 kmq.

In questo caso la quantità che varia col tempo è la direzione del campomagnetico terrestre (definita dall’angolo della declinazione, D, tra il nordmagnetico e il nord vero, e l’angolo di inclinazione, I, dato dalla direzionedel vettore magnetico con l’orizzontale), registrato su argille cotte al mo-mento del loro riscaldamento per fenomeni di magnetismo termorimanente(TRM) (Fig. 1).

Questa direzione non cambia in modo prevedibile, cioè secondo certeleggi e comunque non in modo uguale in tutto il mondo. Di conseguenza,per i tempi anteriori a quando gli scienziati iniziarono a registrare talivariazioni, con sempre crescente precisione, per mezzo di osservazioni di-rette con aghi magnetici sospesi (per esempio, Londra dal 1580, Parigi dal1680, Roma dal 1640) (Fig. 2) bisogna stabilire per ciascuna regione nellaquale si intende usare la datazione magnetica l’andamento delle variazionisecolari, misurando campioni indisturbati dal momento della cottura, pre-levati nella regione stessa. Una volta che sia stata stabilita la curva di rife-rimento delle variazioni secolari, questa può essere usata per dedurne la

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data di strutture in situ di argilla cotta di data sconosciuta od incerta.È chiaro anche che se vi è una revisione delle date di riferimento che

sono servite per costruire le curve standard, questo comporta una revisio-ne delle date provenienti dalla curva. Il metodo della datazione magneticaè simile, come fa notare Aitken (AITKEN 1958), alla data stilistica, tranneche l’attributo caratterizzante, la direzione magnetica, è innanzi tutto invi-sibile e secondariamente estraneo all’uomo.

Che cosa offre di più rispetto ad una datazione col metodo del radio-carbonio, quella magnetica? In primo luogo è possibile, almeno in via teo-rica, avere una maggiore precisione. In periodi nei quali le variazioni delladirezione del campo magnetico sono rapide, come dal 1600 in avanti, èpossibile avere un errore solo di ± 10 anni, se analizzassimo campioni benconservati e ben cotti. Dai risultati ottenuti da fori romani del III e IVsecolo a.C., si è visto che i cambiamenti del campo magnetico sono moltopiù lenti per cui l’errore diventa più ampio, per esempio intorno ai 25anni.

Mentre il metodo del radiocarbonio è molto utile in preistoria dovel’imprecisione è, in generale, meno importante, e una cronologia di questotipo è vitale, al contrario la datazione magnetica è molto più fruttuosadurante l’epoca storica. Un secondo vantaggio della datazione magnetica èche, sebbene le argille cotte indisturbate non siano necessariamente piùcomuni dei legni o carboni ben conservati, è possibile estendere la datazio-ne scientifica ad un’ulteriore gamma di contesti archeologici. Terzo, manon ultimo, i dati magnetici così ottenuti hanno di per sé interesse per igeofisici in ordine all’origine del magnetismo terrestre.

In aggiunta alla direzione, è anche possibile determinare l’intensitàantica del campo magnetico terrestre e queste misure indicano una lenta,costante decrescita durante gli ultimi 2000 anni. A parte gli intrinsechiinteressi geofisici, le misure di intensità possono essere usate per risolverecasi di ambiguità, dato che la stessa direzione può ripresentarsi dopo alcu-ni secoli.

Lo studio, poi, e la conoscenza della variazione dell’intensità del cam-po magnetico terrestre porta alla conoscenza delle variazioni dell’inten-sità dei raggi cosmici, responsabili della produzione di radiocarbonionell’alta atmosfera. In questo contesto non va dimenticata, ovviamente,la termoluminescenza: questo metodo è applicabile alle argille cotte, masenza il vincolo del in situ e comunque sugli stessi campioni che possonovenir usati per la datazione magnetica. Potrebbe sembrare, quindi, che la


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Fig. 1 — Struttura schematica del campo geocentrico.Fig. 2 — Polo magnetico e geomagnetico, equatore magnetico e geomagnetico.


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Fig. 3 — Parametri che definiscono il campo D = declinazione; I = inclinazione;OF = vettore magnetico.Fig. 4 — Variazione secolari di direzione in epoche archeologiche.


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termoluminescenza renda ridondante la datazione magnetica: in realtàl’una è strettamente complementare dell’altra: in effetti il ruolo delladatazione magnetica deve essere quello di produrre un dettaglio crono-logico molto fine su di una struttura generale ottenuta per mezzo dellatermoluminescenza.

La maggior parte dei materiali archeologici e geologici contengonodelle particelle magnetiche, anche se a livello di impurità, per cui variesostanze di interesse archeologico sono potenzialmente usabili per unostudio magnetico.

Poiché, come abbiamo prima accennato, il campo geomagnetico cam-bia gradualmente in termini di direzione ed intensità, i materiali che sisono magnetizzati in un momento specifico possono essere datati in modoreale, comparando le variazioni note del campo geomagnetico, oppure inmodo relativo, comparandoli con altri materiali archeologici. Vorrei farequi una precisazione sul termine reale: purtroppo ancora troppo spesso,riferendosi ai metodi di datazione si parla di datazioni assolute già Holmesnel 1962 (HOLMES, 1962) metteva in guardia dall’usare un tale terminesenza senso suggerendo ulteriormente, come avevano già fatto vari autori,di usare altre espressioni (datazione radiometrica, datazione magnetica).

Le proprietà magnetiche dei materiali possono anche variare a causadelle differenze di composizione; queste differenze di composizione pos-sono essere usate per distinguere le sorgenti originarie dei materiali liticicome per esempio nel caso delle ossidiane. I parametri magnetici possonoessere utili per determinare, per esempio, l’orientazione dei metalli fusi omonete se riscaldate, producendo, quindi, un evidente rapporto con latecnologia legata a questi manufatti. In queste, come in altre applicazioniarcheologiche, la difficoltà principale risiede nel riconoscere i materialiche hanno acquisito la magnetizzazione primaria ad un dato tempo edisolare questa magnetizzazione dalle altre magnetizzazioni secondarie chepossono essere state acquisite successivamente.

Le date ottenute per mezzo dell’archeomagnetismo presentano alcuniproblemi, come quello di ottenere una sufficiente accuratezza nell’orien-tazione dei campioni ed avere conferme sulla attendibilità dei record cro-nologici con i quali vengono effettuate le comparazioni. Se questi requisitisono soddisfatti, i principi sui quali si fonda l’archeomagnetismo sono piut-tosto semplici, la tecnica ha il vantaggio di essere molto più economica dimolti altri metodi di datazione ed applicabile a materiali che magari nonsono databili con altri metodi.


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Magnetizzazione dei materiali archeologici

Un materiale contenente particelle magnetiche (ferromagnetismo) (Fig.5) si può magnetizzare in direzione del campo magnetico terrestre quandosi raffredda dopo un riscaldamento (TRM), quando subisce dei cambia-menti chimici che abbiano effetto sulla dimensione dei grani magnetici(CRM), oppure se è composto da particelle precedentemente magnetizzatee ridepositate dall’acqua o dal vento (DRM). Per i grani dei più comuniossidi di ferro, magnetite ed ematite, con un diametro compreso fra 10 —3

e 10 —5 cm, questo allineamento primario col campo geomagnetico puòrimanere bloccato per milioni o miliardi d’anni; al contrario, per particel-le più piccole o più grandi la stabilità magnetica può essere sensibilmenteminore. Se questo primario allineamento viene in parte perduto, ad esso sisostituisce una generica magnetizzazione, detta viscosa, che seguirà l’evol-versi del campo geomagnetico.

Quando un materiale è riscaldato oltre i 700 °C, l’agitazione termicadistrugge qualsiasi allineamento della magnetizzazione dei suoi grani ma-gnetici così che il materiale, nell’insieme, risulta non magnetico. Duranteil raffreddamento, la magnetizzazione associata con lo spin elettronico neisingoli grani magnetici viene bloccata dalle forze interatomiche, e la suadirezione di magnetizzazione diventa allineata con qualsiasi campo ma-gnetico esistente. In normali situazioni archeologiche il campo magneticoesistente sarà quello terrestre. Continuando il raffreddamento questa orien-tazione diventa congelata, bloccata nel materiale così che a temperaturaambiente le magnetizzazioni acquisite ad alta temperatura dai granuli delledimensioni ricordate prima potranno durare fino alla eventuale decompo-sizione del materiale.

Particelle più grandi o più piccole dell’intervallo di dimensione/stabi-lità saranno in questo momento anch’esse allineate. Progressivamente, tut-tavia, perderanno il loro allineamento e molto lentamente simagnetizzeranno secondo ciascuna nuova direzione del campo magneticoterrestre; quelle più vicine all’intervallo di stabilità saranno le ultime adessere libere di cambiare direzione.

Qualsiasi materiale di un manufatto che sia stato riscaldato possiederàuna magnetizzazione che, se isolata dal contributo delle particelle conmagnetizzazione instabile, può essere attribuito al tempo della sua cottura.Vari studi di archeomagnetismo sono stati condotti su questi materiali:forni, terra, tegole, mattoni, vasellame, etc.. Altri materiali acquisiscono


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una termorimanenza quali monete, forme per fusione, ossidiana, strati diceneri, accumuli di scorie e così via. Alcuni di questi materiali non sonostati ancora oggetto di studi rigorosi, anche se ricerche preliminari hannomostrato la loro potenzialità per ricerche di archeomagnetismo. Non vi èdubbio che i materiali che abbiano acquisito una rimanenza per effetto delriscaldamento siano, in linea generale, i migliori per gli studi di archeoma-gnetismo: in alcuni casi si possono avere delle magnetizzazioni estrema-mente basse, tali da essere influenzate da locali distorsioni del campogeomagnetico e dall’effetto delle bussole magnetiche che vengono usateper l’orientazione sul sito archeologico. I materiali possono essere inoltremagneticamente anisotropi e quindi distorcere il campo nel quale essi stes-si sono raffreddati. Tuttavia questa rifrazione, come viene chiamata, è ge-neralmente inferiore ai 3° in direzione e di pochi percento in intensità e, sepresente, può essere tranquillamente rimossa durante i processi didemagnetizzazione.

Se in un materiale sono presenti solo particelle di granulometria estre-mamente fine, la loro orientazione di magnetizzazione sarà instabile e se-guiranno l’evolversi del campo magnetico terrestre. Se però avvengonodei processi chimici tali che portino la granulometria delle particelle nel-l’intervallo di stabilità, la magnetizzazione delle nuove particelle sarà sta-bile e potrà durare nel tempo in modo indefinito. È chiaro che se i processichimici portano le dimensioni delle particelle oltre l’intervallo di stabilità,il materiale tornerà ad essere, da un punto di vista magnetico, instabile.

Fig. 5 — Tipo di allineamento delle varie sostanze (Ferromagnetismo).


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Non sono stati eseguiti ancora molti studi su materiali nei quali siapresente una magnetizzazione di tipo chimico: normalmente questo tipodi magnetizzazione la si incontra in materiali che siano stati per lunghiperiodi in ambiente umido o comunque in presenza di abbondante acqua:sarà bene quindi escludere da misure di routine, campioni che abbianoavuto tale tipo di storia.

Materiali quali malte, stucchi, intonaci possono avere una magnetizza-zione chimica associata al tempo di posa. Ricerche recenti tuttavia hannomostrato che la magnetizzazione presente in tali tipi di materiali è di tipodetritico piuttosto che chimico in origine: le particelle più piccole ruotanoallineandosi così al campo magnetico terrestre presente in quel dato mo-mento e rimangono bloccate al momento del consolidamento del materiale.Le malte in genere sono difficili da analizzare in quanto contengono moltospesso ceramica macinata. Se questa non è finemente polverizzata, i fram-menti di ceramica saranno causa di disomogeneità della magnetizzazionetanto da mascherare la magnetizzazione associata alla cementazione.

Quando delle particelle già magnetizzate sono deposte per effetto delvento o più comunemente per effetto dell’acqua, esse agiscono come dellemicroscopiche bussole che si allineano secondo il campo magnetico terre-stre. Quando queste particelle sono in sospensione in aria od in acqua,esse sono allineate secondo il campo magnetico terrestre. Dopo la deposi-zione, tuttavia, parte di questo allineamento è generalmente perduto, an-che se la componente orizzontale (declinazione) sarà orientata sicuramen-te secondo il nord, mentre l’angolo magnetico relativo al piano orizzonta-le (inclinazione) generalmente è inferiore al valore in quel momento delcampo magnetico terrestre. Se poi la deposizione è lungo una superficieinclinata si avrà una ulteriore diminuzione nell’inclinazione, e d’altra par-te la declinazione sarà largamente inaffidabile. Nei sedimenti consolidatila magnetizzazione è fondamentalmente di tipo postdeposizionale, affian-cata o dominata da una rimanenza di tipo chimico associata alla disinte-grazione delle singole particelle detritiche. In un contesto archeologicotali processi chimici sono insignificanti nei sedimenti tranne che in circo-stanze particolari: questo tipo di rimanenza può essere associata con lamagnetizzazione delle malte, intonaci, stucchi etc. (Fig. 6).

Poiché la maggioranza dei materiali archeologici contiene impurità diossidi di ferro con un ampio intervallo di dimensioni, questi mostranonormalmente magnetizzazioni sia stabili che instabili. La magnetizzazionedelle particelle troppo grandi o troppo piccole saranno libere di seguire la


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Fig. 6 — In un sito archeologico possono essere usati materiali per gli studi diarcheomagnetismo: questo schizzo illustra solo alcune possibilità, anche se possonoessere usati altri tipi di materiali. Accanto ai vari materiali è indicato il tipo dimagnetizzazione che lo caratterizza. TRM = magnetizzazione termorimanente; DRM= magnetizzazione detritica; CRM = magnetizzazione chimica.

direzione del campo geomagnetico, ma le particelle nel mezzo dell’inter-vallo avranno una magnetizzazione che solo gradualmente segue i cambia-menti del campo. Quando un intervallo di dimensioni delle particelle èpresente, cosa che succede nella maggioranza dei materiali archeologici, igrani non stabili possono aver acquisito la magnetizzazione secondariadurante vari anni o vari secoli, e, come per la magnetizzazione primaria,questa ulteriore magnetizzazione potrà essere termica, chimica o detritica.La velocità con la quale queste magnetizzazioni viscose sono naturalmenteacquisite possono essere misurate in laboratorio ed usate per determinareper quanto tempo il materiale è stato esposto nell’attuale posizione al campogeomagnetico. Generalmente è sufficiente rimuovere le componenti insta-bili per definire la magnetizzazione primaria. Poiché, per definizione, lamagnetizzazione viscosa è instabile, è sufficiente un moderato riscalda-mento per rimuoverla, o meglio per randomizzarla, raffreddando il cam-pione in campo magnetico nullo. L’agitazione termica durante il riscalda-mento è sufficiente nelle particelle instabili per rompere qualsiasi allinea-mento. Se il raffreddamento avviene in assenza di campo magnetico, le


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direzioni di magnetizzazione vengono congelate in posizioni randomiche,tali da annullarsi le une con le altre. Al contrario per quel che riguarda leparticelle responsabili della magnetizzazione stabile, il riscaldamento noninfluisce sulla loro magnetizzazione fino a quando la temperatura non ar-riverà e/o supererà la temperatura alla quale le particelle avevano acquisi-to la magnetizzazione primaria (temperatura di Curie). Un effetto del tut-to simile si ha applicando ai campioni dei campi magnetici alternati via viacrescenti. In molte situazioni archeologiche i cambiamenti chimici avve-nuti durante la conservazione sono particolarmente difficili da rimuoveree possono mascherare qualsiasi magnetizzazione stabile preesistente.

Per quel che riguarda la determinazione dell’intensità del campo ma-gnetico antico (metodo di Thellier) (THELLIER & THELLIER, 1959) questa èil più delle volte molto più complicata rispetto alla determinazione delladirezione del campo. L’intensità dell’antico campo magnetico, quello ter-restre, è direttamente legata all’intensità della magnetizzazione acquisitadai campioni con i processi termici o chimici (TRM o CRM). In tal modol’intensità della rimanenza stabile ora osservata deve essere comparata di-rettamente con l’intensità acquisita dallo stesso campione soggetto allostesso processo immerso in un campo esterno conosciuto.

Poiché sono sempre presenti delle magnetizzazioni viscose, la compa-razione avviene tra l’intensità della TRM naturale acquisita in un certointervallo di temperature e la TRM acquisita durante il raffreddamentonello stesso intervallo di temperature in un campo magnetico esterno co-nosciuto.

Per il momento, la replica del processo di magnetizzazione in labora-torio è possibile con adeguata precisione, solo per quegli oggetti che sonostati cotti. Questo tipo di misure è evidentemente possibile solo se durantei processi di riscaldamento e di raffreddamento non avvengono cambia-menti chimici. Vari materiali archeologici si presentano sufficientementeinerti da un punto di vista chimico durante questi processi, ma se si pre-sentano casi di cambiamenti chimici, questi campioni devono essere ab-bandonati se è richiesta una precisa determinazione dell’antica intensitàdel campo magnetico terrestre.

Il campo magnetico terrestre cambia continuamente la sua direzioneed intensità a differenti velocità e, differentemente, nelle diverse aree, nonsolo, ma gli studi archeomagnetici hanno mostrato che queste velocità cam-biano anche col tempo. Per di più per ottenere date attendibili è richiestadifferente precisione nel definire la magnetizzazione primaria a seconda


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delle epoche prese in considerazione. Se per esempio viene presa cometipica la velocità di cambiamento del campo magnetico in Gran Bretagna,con un errore di ± 1° nella determinazione della direzione del campocorrisponde un errore in termini di età di ± 5 anni; un errore poi dell’1%nella determinazione dell’intensità del campo corrisponde ad un errore di± 20 anni. Queste precisioni possono essere ottenute con le strumentazio-ni attualmente disponibili; non c’è solo da tener conto della precisionestrumentale, ma anche di una corretta determinazione della magnetizza-zione primaria, dell’orientazione dei campioni prima della misura, delledisomogeneità e dell’anisotropia magnetica.

Un parziale riscaldamento e/o l’applicazione di un campo magneticoalternato sono generalmente sufficienti per rimuovere le componenti abassa stabilità, ma in campioni che posseggono poca magnetizzazione sta-bile questa può essere mascherata sia dalle componenti randomiche dopola demagnetizzazione, sia dal rumore dello strumento. Con questo sistemaavremo un errore nella determinazione dell’età di circa ± 3° e dell’intensi-tà del 5%.

Prelievo dei campioni e sua influenza sulla precisione delle misure

Riguardo al prelievo dei campioni (Fig. 7) possiamo dire che se siamodi fronte a campioni costituiti da materiali consolidati quali forni, livellivetrificati etc., può essere usato un carotatore portatile, e quindi prelevarecampioni cilindrici di un pollice di diametro e di lunghezza di 2 o 3 pollici.Il problema nasce con materiali poco consolidati o comunque con un gra-do di consolidamento non elevato. In questi casi si può procedere ad unasorta di ingessatura e conseguente strappo, salvo poi in laboratorio tratta-re il campione con opportuni consolidanti: normalmente viene usato ace-tato di polivinile. Una datazione archeomagnetica ottenuta con la misuradella declinazione ed inclinazione richiede che il singolo campione vengaorientato prima di essere rimosso. Quindi la faccia superiore del campionedeve essere orientata sia relativamente all’orizzontale, sia relativamente alnord, usando una bussola. Se siamo di fronte a materiali particolarmentemagnetizzati, tali da distorcere il campo magnetico locale, sarà opportunousare una bussola solare. Una semplice bussola solare è costituita da unospillo verticale, l’ombra del quale è misurata rispetto ad una freccia sullasuperficie superiore orizzontale del portacampioni. Se si conosce l’ora conuna precisione di 2 minuti, ed è nota la latitudine del luogo di campiona-


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Fig. 7 — Metodi di campionamento ed orientamento di materiali archeologici e geologici.a. Materiale solido e tale da poter essere carotato. Viene segnata la direzione del

nord rispetto al carotaggio e l’angolo rispetto all’orizzontale.b. Materiale parzialmente consolidato può essere scavato intorno e un pilastro di

materiale infilato in un tubo di plastica cercando di infliggerlo verticalemente inmodo che la faccia superiore si presenti orizzontale, altrimenti si misurerà, comesopra, la inclinazione rispetto all’orizzontale.

c. Materiali solidi o parzialmente solidi possono essere prelevati attaccando sullasuperificie, per esempio con del gesso, un disco di plastica posto orizzontalmente.

d. Materiali solidi con superifici piane (mattoni) possono essere orientati come in (a)e poi successivamente in laboratorio possono essere ricavati vari provini cilindriciadatti per le misure.

e. Se il materiale poi è non consolidato, tipo un sedimento lacustre, un tubo di plasticapuò essere forzato nel sedimento assicurandosi che il disturbo sia minimo. Lasuperficie del tubo sarà poi orientata come sopra.


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mento, la direzione della freccia può essere determinata con la precisionedi 1° rispetto al nord vero. Le datazioni effettuate per mezzo della misuradella sola intensità non richiedono, ovviamente, la determinazione delladirezione.

Poiché l’accuratezza nella determinazione della posizione del campio-ne è particolarmente importante, bisogna porre particolare attenzione af-finché le strutture dalle quali si intende prelevare un campione non abbia-no subito movimenti di qualsiasi genere dal momento della acquisizionedella magnetizzazione originaria: difatti qualsiasi movimento può intro-durre degli errori sistematici impossibili da valutare. È ovvio che altrettan-to importante è il fatto che il campione non venga rimosso fino a che nonsia completata l’orientazione del campione stesso: la precisione che si devecercare di ottenere nel campionamento è di circa ± 1, 2°, anche se è bene,ove sia possibile, per ogni struttura che si intende datare prelevare più diun provino, questo al fine di mediare gli errori dovuti al campionamento ealla misura della direzione media.

I più grandi errori nella determinazione della direzione e della inten-sità del campo magnetico terrestre sono dovuti alla non omogenea magne-tizzazione dei campioni: i sedimenti possono contenere ciottoli o ceramicafrantumata che quindi influenza la magnetizzazione contribuendo con lasua termorimanente. Queste inclusioni magnetizzate hanno una distribu-zione randomica e possono sovrastare la magnetizzazione dovuta al ce-mento e/o a sedimenti deposti successivamente. Un modo per ovviare aquesti inconvenienti è quello di incrementare il volume del campione, manon sempre in questo modo è possibile eliminare le incertezze sui parame-tri dell’antico campo geomagnetico.

La potenziale precisione delle datazioni per mezzo dell’archeomagne-tismo è alta, probabilmente meglio di ± 25 anni per la maggior parte deimateriali degli ultimi 2000-3000 anni. A tutt’oggi la precisione è condi-zionata dal rumore dei metodi di laboratorio per isolare la magnetizzazio-ne stabile e particolarmente l’accuratezza nel prelevamento dei campioni enella loro orientazione rispetto al campo attuale. Il potenziale grado diprecisione è principalmente dipendente dalla costruzione di una cronolo-gia accurata di riferimento come dalla precisione delle tecniche di datazio-ne usate per la sua costruzione.


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Curve di riferimento per la datazione

Le misure del campo magnetico terrestre degli ultimi 100-350 annimostrano una, cosiddetta, variazione secolare, cambiamenti a lungo terminedel campo, che sono grossolanamente simili all’interno di una regione di250000-500000 kmq e il suo andamento mostra una deriva verso ovest conuna velocità di circa 0.2° di longitudine per anno. Questo quadro di fondo èstato solo poco modificato dai più recenti studi geomagnetici, paleomagneticied archeomagnetici che coprono un lasso di tempo maggiore Tutte e tre legrandezze che definiscono il campo magnetico terrestre possono essere usa-te per la datazione archeologica: l’intensità, la direzione della declinazione el’inclinazione (Figg. 8, 9, 10). Poiché queste tre grandezze sono virtualmen-te indipendenti, è molto raro che la combinazione delle tre possa ripetersiesattamente nel passato in una data località.

La comparazione tra magnetizzazioni rimanenti di siti archeologicivicini, tuttavia, permette una data relativa: campioni con identiche pro-prietà magnetiche saranno molto probabilmente della stessa età. Non ètuttavia sempre possibile, o solamente pratico, determinare tutti e tre iparametri del campo magnetico antico. I cambiamenti dell’intensitàgeomagnetica avvengono di solito molto più lentamente dei cambiamentiin termini di direzione e questo comporta una distinzione in età più gros-solana, vi sono poi periodi di tempo particolari durante i quali l’intensitàdel campo varia molto velocemente.

Nelle località dove esiste una registrazione diretta dei cambiamentidel campo geomagnetico, è possibile la datazione di un sito di cui si sianomisurati i parametri magnetici per confronto con le registrazioni stesse.Sfortunatamente misure dirette del campo magnetico terrestre esistonosolo per gli ultimi 400 anni e solo in specifiche località come Londra eParigi: la maggioranza degli osservatori magnetici hanno iniziato le regi-strazioni magnetiche da meno di 100 anni. Tuttavia possono essere fattemolto raramente delle correlazioni con le osservazioni dirette del campomagnetico terrestre. La nostra conoscenza teorica dell’origine e del cam-biamento del campo geomagnetico è ancora assolutamente inadeguata neldisegnare i modelli di variazione secolare del passato (Fig. 3). Questo por-ta a considerare che attualmente è possibile costruire le curve di variazionedei parametri del campo nel tempo solo per mezzo di studi magnetici dimateriali datati. La larga scala delle variazioni secolari di solito permette lacombinazioni di risultati derivati da differenti località per ottenere i cam-


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biamenti secolari per ampie regioni, per esempio per l’Europa nordocci-dentale, per la regione mediterranea, per il sud-ovest degli U.S.A.. Questedeterminazioni possono incorporare però tutti gli errori commessi nei pri-mi studi magnetici e nei metodi inizialmente usati per la determinazionedell’età della magnetizzazione.

Ciò nondimeno possiamo ora contare su delle eccellenti determina-zioni in termini di direzione per l’Europa nordoccidentale, per il sud-ovestdegli U.S.A., per il Giappone e per l’Unione Sovietica. Queste curve diriferimento sono state costruite, nella loro maggioranza, con la misuradella direzione di magnetizzazione di materiali riscaldati o bruciati, in par-ticolare forni o argilla; in Giappone, in particolare, lo studio delle colatestoriche di lava hanno fornito una notevole quantità di dati. Alcune dateprovengono da dati storici, ma la maggior parte è basata su considerazionistratigrafiche e di date 14 C.

Negli ultimi anni, grazie all’evolversi delle tecniche di misura, sonostate effettuate determinazioni magnetiche su sondaggi di sedimenti lacu-stri e marini. Questi sedimenti che si sono accumulati gradualmente du-rante un periodo archeologico o per tempi più lunghi, rappresentano unaregistrazione continua delle variazioni del campo geomagnetico: studi questiparticolarmente sviluppati in Gran Bretagna. Le registrazioni dei cambia-menti del campo sui sedimenti sono molto complicate dalla variabilità del-la velocità di sedimentazione e dall’occasionale non-deposizione e di livel-li d’erosione. Malgrado queste considerazioni è tuttavia necessario assu-mere come costante la velocità di sedimentazione tra i diversi livelli chedebbono essere stati datati con altri metodi (in particolare col 14 C), Quandola velocità ed il tipo di sedimentazione è controllata dalle stagioni, comenei sedimenti argillosi lacustri glaciali e post-glaciali (varve o ritmiti) èpossibile contare a ritroso dal presente per più di 14000-15000 anni eprodurre così una cronologia molto più attendibile di quella ottenuta conaltri metodi. L’analisi magnetica dei sedimenti varvati e dei materiali cottipossono essere integrati fra loro per avere un totale controllo di tutti e trei parametri del campo magnetico terrestre.

Poiché le variazioni secolari sono essenzialmente variazioni con esten-sione regionale, è necessario costruire separati records per ciascuna areasubcontinentale. Sebbene normalmente dominata da cambiamenti locali,ciascuna variazione include i cambiamenti del campo terrestre che sono dinatura globale. Il più spettacolare di questi cambiamenti avviene quandol’intera polarità del campo terrestre cambia così che il polo nord magneti-


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Fig. 8 — Variazioni dell’inclinazione magnetica in varie località: a. Tbilisi; b. Londra;c. Parigi, misure dirette; e. Parigi, misure archeomagnetiche; f. Sicilia-Monte Etna;g. Giappone.Fig. 9 — Variazione della declinazione magnetica: a. Londra; b. Sicilia-Monte Etna;c. Giappone.Fig. 10 — Variazione dell’intesità del campo geomagnetico; a. Europa orientale(Cecoslovacchia, Ungheria, Polonia, Turchia); b. America Centrale (Messico, Arizona);c. Giappone.


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co viene a trovarsi a circa 20-30° dal sud geografico (Fig. 4).La più recente e completa inversione del campo magnetico terrestre è

avvenuta a circa 730000 anni da oggi; a questa si aggiungono svariate altreinversioni più antiche che hanno un interesse specifico per gli studi sugliominidi e sul paleolitico. La datazione di queste inversioni risulta piutto-sto difficile ed è stato possibile, solo comparando date provenienti da va-rie parti del globo e eseguite con metodi diversi, avere limiti datati in modosufficientemente precisi (Fig. 11). È interessante notare come i grandicambiamenti del campo geomagnetico coincidono, e ne sono la plausibilecausa, con cambiamenti nell’andamento climatico di possibile importanzaarcheologica.

Durante gli ultimi 700000 anni circa della cronozona normale Brunhes,sono stati individuate 5 escursioni o subcronozone di transizione del cam-po geomagnetico di interesse globale, ma molte altre sicuramente ne esi-stono, e di queste parecchie probabilmente hanno un interesse solo locale:questo almeno secondo la visione dei geofisici sovietici. Il maggior cam-biamento sia in declinazione che in inclinazione durante queste escursioni,comporta che la posizione del polo geomagnetico virtuale, relativamenteal luogo che si sta esaminando, si sposta in modo significativo dal suointervallo e si avvicina all’equatore. Tuttavia queste escursioni non sonostate ancora esaminate in modo sufficientemente dettagliato da poterlecaratterizzare con precisione. La subcronozona Starno, per esempio, è sta-ta identificata in sedimenti postglaciali della Svezia e può essere correlatacon vecchie osservazioni, che mostravano una magnetizzazione anomala,effettuate su di una ceramica di età simile in Grecia, ma ancor oggi non èstato possibile stabilire con sicurezza la realtà e l’intervallo di tempo inte-ressato da questo cambiamento del campo geomagnetico.

In Italia siamo ancora oggi estremamente poveri di dati magnetici chepossano permetterci di costruire, anche per intervalli di età limitati, dellecurve di riferimento standard: infatti si tratta quasi sempre di misure distrutture temporalmente distanti, essendo mancato per lunghi anni un pro-gramma di ricerche finalizzato alla costruzione appunto di curve di riferi-mento per intervalli di età archeologicamente significativi.

Una particolare applicazione che promette dei risultati piuttosto inte-ressanti è la ricostruzione di strutture in argilla cotta crollate e/o di struttu-re spiazzate (ARIAS 1985, LANGOUET et al., 1986): nel villaggio neolitico diRipatetta si presentano due tipi di strutture di argilla cotte: un primo tipoconsiste in una sorta di pavimentazione e quindi in situ, ed un secondo


473Fig. 11 — Polarità geomagnetica: inversioni durante gli ultimi 2.5 milioni d’anni. Innero cronozone a polarità inversa rispetto all’attuale, in bianco cronozone a polaritàcome l’attuale e a tratto subcronozone di transizone.


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tipo invece chiaramente crollato e quindi spiazzato dalla sua posizioneoriginaria. Il problema che ci si è posti è se, e come, sarebbe possibileriuscire a ricostruire la posizione originaria dei vari elementi delle struttu-re crollate al fine di una sua ricostruzione. Siamo partiti dal presupposto,convalidato dai dati di scavo, che la struttura a pavimento e le strutturecrollate fossero pressoché contemporanee in modo da avere, per le strut-ture a pavimento, un riferimento sicuro della direzione del campo in uncerto momento della sua storia riferito allo stesso luogo. Avendo quindiquesto riferimento è possibile vedere se e come la direzione di magnetizza-zione dei frammenti delle strutture crollate si sono spiazzate rispetto allaposizione originaria. Dalle prime analisi (ARIAS 1985) si può ricavare che èpossibile, prendendo in considerazione un numero sufficientemente eleva-to di campioni, tentare una ricostruzione delle strutture, tenendo presenteperò la necessità di avere dei punti di riferimento, sotto forma di altrestrutture (pavimenti, forni etc.) in situ, contemporanei alle strutture crol-late, tali da permettere una sicura determinazione, in termini di direzionedel vettore di magnetizzazione, del campo magnetico terrestre al momen-to della cottura dell’argilla impiegata per la costruzione.

Prospettive

Sebbene siano state costruite alcune scale abbastanza buone, con studiminuziosi di materiali ben documentati, ci vorranno ancora varie decined’anni prima che sia disponibile una adeguata copertura per tutto il mon-do; tuttavia vi sono scale di riferimento con buone approssimazioni forni-teci dagli studi delle sequenze sedimentarie, anche se queste non fornisco-no delle informazioni affidabili sulle variazioni di intensità e sono piutto-sto degli scadenti indicatori delle variazioni dell’inclinazione. La tecnicaha il vantaggio fondamentale di essere a buon mercato, talvolta non di-struttiva, di poter essere applicata ad una buona varietà di materiali chenon sempre possono essere datati con altri metodi. È da tener presente chegli studi di archeomagnetismo possono essere considerati ancora agli albo-ri, ma essi appaiono avere una potenziale applicazione per le datazioni siapiù recenti che per quelle meno. Al momento attuale i materiali cotti sonodi gran lunga gli oggetti più adatti per questo tipo di datazione, anche sestudi in via di sviluppo, indicano che una grande varietà di materiali puòessere adatta per la datazione con questo metodo. Infine, comunque, il


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datare le proprietà magnetiche in quanto tali può fornire informazionivalide nell’ottica di risolvere problemi archeologici in campo conservativoe di provenienza e dati sulla deposizione e modificazione delle sequenzesedimentarie, in particolare nel campo degli studi archeologici e della ge-ologia del Quaternario.

CLAUDIO ARIAS

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