Studi di provenienza Attribuzione di un reperto ad una provenienza geografica Attribuzione di un...

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Studi di provenienza Studi di provenienza Attribuzione di un reperto Attribuzione di un reperto ad una provenienza ad una provenienza geografica geografica Campioni di riferimento Campioni di riferimento certificati certificati Conoscenza delle Conoscenza delle sorgenti sorgenti Ossidiana, marmi: facile Ossidiana, marmi: facile Ceramica, vetro, metalli: Ceramica, vetro, metalli:

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Studi di provenienzaStudi di provenienza

Attribuzione di un reperto ad Attribuzione di un reperto ad una provenienza geograficauna provenienza geografica

Campioni di riferimento Campioni di riferimento certificaticertificati

Conoscenza delle sorgentiConoscenza delle sorgenti

Ossidiana, marmi: facileOssidiana, marmi: facile

Ceramica, vetro, metalli: Ceramica, vetro, metalli: difficiledifficile

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Postulato di provenienzaPostulato di provenienza

Un grosso contributo della chimica analitica all’arte e Un grosso contributo della chimica analitica all’arte e all’archeologia si ha attraverso le indagini di provenienza. all’archeologia si ha attraverso le indagini di provenienza. ÈÈ possibile individuare la provenienza di un manufatto sulla possibile individuare la provenienza di un manufatto sulla base di caratteristiche della sua composizione che siano base di caratteristiche della sua composizione che siano specifiche del particolare sito da cui sono state prelevate le specifiche del particolare sito da cui sono state prelevate le materie prime utilizzate per realizzarlomaterie prime utilizzate per realizzarlo

Affinché sia possibile eseguire indagini di provenienza con Affinché sia possibile eseguire indagini di provenienza con metodi scientifici deve essere soddisfatto il cosiddetto metodi scientifici deve essere soddisfatto il cosiddetto postulato di provenienzapostulato di provenienza, secondo il quale la determinazione , secondo il quale la determinazione della provenienza di un materiale è possibile se esiste una della provenienza di un materiale è possibile se esiste una qualche differenza chimica o mineralogica, qualitativa o qualche differenza chimica o mineralogica, qualitativa o quantitativa, tra le sorgenti da cui esso si ricava; questa quantitativa, tra le sorgenti da cui esso si ricava; questa differenza deve essere maggiore rispetto alle differenze che differenza deve essere maggiore rispetto alle differenze che si rilevano all'interno di una stessa sorgentesi rilevano all'interno di una stessa sorgente

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La concentrazione degli elementi in traccia è in genere espressa in La concentrazione degli elementi in traccia è in genere espressa in parti per milione (ppm) o parti per miliardo (ppb); potenzialmente, parti per milione (ppm) o parti per miliardo (ppb); potenzialmente, in ogni materiale di origine naturale sono presenti numerosissimi in ogni materiale di origine naturale sono presenti numerosissimi elementi a livello di tracce, mentre il numero degli elementi elementi a livello di tracce, mentre il numero degli elementi maggiori e minori è in genere limitatomaggiori e minori è in genere limitato

L'individuazione delle differenze mineralogiche tra le sorgenti è di L'individuazione delle differenze mineralogiche tra le sorgenti è di competenza dei geologi, mentre i chimici sono coinvolti in studi di competenza dei geologi, mentre i chimici sono coinvolti in studi di provenienza basati sulle differenze nel contenuto degli elementi o provenienza basati sulle differenze nel contenuto degli elementi o dei composti costituenti il materiale o su differenze nella dei composti costituenti il materiale o su differenze nella distribuzione isotopica di alcuni elementi.distribuzione isotopica di alcuni elementi.

Si è soliti suddividere gli elementi costituenti un materiale in base Si è soliti suddividere gli elementi costituenti un materiale in base alla loro abbondanza nel materiale stesso, distinguendo tra:alla loro abbondanza nel materiale stesso, distinguendo tra:

elementi maggiorielementi maggiori, presenti in concentrazione superiore al 1%, presenti in concentrazione superiore al 1%

elementi minorielementi minori, presenti in concentrazione pari a 0.01-1%, presenti in concentrazione pari a 0.01-1%

elementi in traccia o ultratracciaelementi in traccia o ultratraccia, presenti in concentrazione , presenti in concentrazione ancora inferioreancora inferiore

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Studi di provenienzaStudi di provenienzaLa determinazione della provenienza su basi composizionali è stata La determinazione della provenienza su basi composizionali è stata condotta con successo per molti materiali di interesse archeologico condotta con successo per molti materiali di interesse archeologico e storico-artistico tra i quali il marmo, la quarzite e in generale i e storico-artistico tra i quali il marmo, la quarzite e in generale i materiali lapidei, le pietre preziose, alcuni metalli, alcuni pigmenti, materiali lapidei, le pietre preziose, alcuni metalli, alcuni pigmenti, la ceramica e l'ambra. Questi materiali presentano una la ceramica e l'ambra. Questi materiali presentano una distribuzione degli elementi o dei composti maggiori diversificata distribuzione degli elementi o dei composti maggiori diversificata da sito a sito, oppure, più frequentemente, contengono elementi in da sito a sito, oppure, più frequentemente, contengono elementi in traccia per i quali il livello di concentrazione è caratteristico di una traccia per i quali il livello di concentrazione è caratteristico di una particolare cava, miniera o generico sito di estrazione. Anche la particolare cava, miniera o generico sito di estrazione. Anche la distribuzione isotopica può essere utilizzata con successo per le distribuzione isotopica può essere utilizzata con successo per le indagini di provenienza: infatti, alcuni elementi mostrano una indagini di provenienza: infatti, alcuni elementi mostrano una variazione del contenuto relativo dei vari isotopi in funzione delle variazione del contenuto relativo dei vari isotopi in funzione delle differenti zone di estrazionedifferenti zone di estrazione

La determinazione della provenienza di un artefatto non è La determinazione della provenienza di un artefatto non è comunque cosa semplice. Per ogni oggetto esistono numerose comunque cosa semplice. Per ogni oggetto esistono numerose possibilità di reperimento delle materie prime, che ovviamente possibilità di reperimento delle materie prime, che ovviamente vanno tutte prese in considerazione nell’attribuzione dell’origine. Il vanno tutte prese in considerazione nell’attribuzione dell’origine. Il materiale che si vuole studiare deve avere una composizione il più materiale che si vuole studiare deve avere una composizione il più possibile omogenea, in modo da non generare errori possibile omogenea, in modo da non generare errori nell’attribuzione dovuti a problemi di campionamentonell’attribuzione dovuti a problemi di campionamento

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Due situazioni diverseDue situazioni diverse

alcuni materiali, in particolare quelli lapidei, non subiscono processi di alcuni materiali, in particolare quelli lapidei, non subiscono processi di lavorazione che modificano la composizione chimica originaria ed il manufatto lavorazione che modificano la composizione chimica originaria ed il manufatto mantiene inalterata la composizione del materiale estratto dalla cava, sia a mantiene inalterata la composizione del materiale estratto dalla cava, sia a livello di elementi maggiori e minori, sia a livello di tracce. In questi casi, lo livello di elementi maggiori e minori, sia a livello di tracce. In questi casi, lo studio di provenienza è potenzialmente più semplice, in quanto non sono studio di provenienza è potenzialmente più semplice, in quanto non sono presenti effetti di fattori non controllati e non controllabili. Risulta presenti effetti di fattori non controllati e non controllabili. Risulta particolarmente utile la determinazione degli elementi in tracce che forniscono particolarmente utile la determinazione degli elementi in tracce che forniscono un'un'impronta digitaleimpronta digitale della materia prima della materia prima

altri materiali, invece, subiscono l'effetto della lavorazione che agisce sulla altri materiali, invece, subiscono l'effetto della lavorazione che agisce sulla composizione delle materie prime, trasformandole in qualcosa di chimicamente composizione delle materie prime, trasformandole in qualcosa di chimicamente diverso. Ad esempio, la realizzazione di un oggetto in metallo è preceduta da diverso. Ad esempio, la realizzazione di un oggetto in metallo è preceduta da un complesso processo di estrazione e lavorazione, dal quale si ottiene un un complesso processo di estrazione e lavorazione, dal quale si ottiene un materiale (il metallo) la cui composizione è notevolmente differente da quella materiale (il metallo) la cui composizione è notevolmente differente da quella della materia prima originaria (il minerale). Materiali che hanno caratteristiche della materia prima originaria (il minerale). Materiali che hanno caratteristiche di questo tipo sono la ceramica, il vetro e i metalli. In questo caso la relazione di questo tipo sono la ceramica, il vetro e i metalli. In questo caso la relazione tra manufatto e materia prima diventa problematica; anziché correlare il tra manufatto e materia prima diventa problematica; anziché correlare il manufatto ad una specifica fonte di materie prime si può attribuirlo ad una manufatto ad una specifica fonte di materie prime si può attribuirlo ad una specifica specifica produzioneproduzione, a patto di disporre di manufatti dello stesso materiale di , a patto di disporre di manufatti dello stesso materiale di cui sia stata determinata con certezza la provenienza sulla base di parametri cui sia stata determinata con certezza la provenienza sulla base di parametri archeologici. Questi campioni fungono da veri e propri archeologici. Questi campioni fungono da veri e propri standardstandard per per l'assegnazione di campioni ignotil'assegnazione di campioni ignoti

La conoscenza delle tecniche di lavorazione impiegate in antichità ci permette di La conoscenza delle tecniche di lavorazione impiegate in antichità ci permette di capire quali sono i materiali più idonei agli studi di provenienza. Ci sono due capire quali sono i materiali più idonei agli studi di provenienza. Ci sono due situazioni nettamente diverse:situazioni nettamente diverse:

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Tecniche per lo studio di Tecniche per lo studio di provenienzaprovenienza

la possibilità di ottenere risultati precisi ed accurati sulle matrici in esamela possibilità di ottenere risultati precisi ed accurati sulle matrici in esame

la possibilità di determinare la concentrazione di elementi presenti in quantità la possibilità di determinare la concentrazione di elementi presenti in quantità molto bassa (basso limite di rivelabilità)molto bassa (basso limite di rivelabilità)

la possibilità di isolare il segnale dell'elemento di interesse rispetto a quello la possibilità di isolare il segnale dell'elemento di interesse rispetto a quello degli altri componenti il materiale (selettività)degli altri componenti il materiale (selettività)

la possibilità di determinare più elementi contemporaneamente in nel corso di la possibilità di determinare più elementi contemporaneamente in nel corso di un'unica analisi (multielementarità)un'unica analisi (multielementarità)

la possibilità di eseguire analisi senza danneggiare il reperto (non-distruttività)la possibilità di eseguire analisi senza danneggiare il reperto (non-distruttività)

Per le indagini di provenienza si ricorre principalmente a tecniche che Per le indagini di provenienza si ricorre principalmente a tecniche che permettono di individuare e quantificare il contenuto degli elementi presenti nel permettono di individuare e quantificare il contenuto degli elementi presenti nel campione. Generalmente, non è noto a priori quali elementi potranno fornire campione. Generalmente, non è noto a priori quali elementi potranno fornire informazioni utili per la determinazione della provenienza (elementi discriminati). informazioni utili per la determinazione della provenienza (elementi discriminati). La quantificazione degli elementi maggiori fornisce in alcuni casi informazioni La quantificazione degli elementi maggiori fornisce in alcuni casi informazioni sufficienti ad individuare la provenienza dei manufatti, mentre in genere è la sufficienti ad individuare la provenienza dei manufatti, mentre in genere è la concentrazione degli elementi presenti a livello di tracce che costituisce una concentrazione degli elementi presenti a livello di tracce che costituisce una sorta di sorta di impronta digitaleimpronta digitale caratteristica delle differenti sorgenti. Per questo caratteristica delle differenti sorgenti. Per questo motivo è utile porsi nella condizione di poter determinare un ampio set di motivo è utile porsi nella condizione di poter determinare un ampio set di elementi, in modo che sia maggiore la probabilità che tra di essi si trovino quelli elementi, in modo che sia maggiore la probabilità che tra di essi si trovino quelli discriminantidiscriminanti

Le caratteristiche che una tecnica analitica deve possedere per essere adeguata Le caratteristiche che una tecnica analitica deve possedere per essere adeguata a produrre risultati utili per le indagini di provenienza sono principalmente:a produrre risultati utili per le indagini di provenienza sono principalmente:

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• l'analisi per attivazione neutronica (INAA: instrumental neutron l'analisi per attivazione neutronica (INAA: instrumental neutron activation analysis)activation analysis)

• la spettroscopia di fluorescenza X (XRF)la spettroscopia di fluorescenza X (XRF)

• la spettroscopia con microsonda elettronica (EMPA: Electron la spettroscopia con microsonda elettronica (EMPA: Electron Micro-Probe Analysis)Micro-Probe Analysis)

• la spettroscopia a emissione di radiazioni indotta da particelle la spettroscopia a emissione di radiazioni indotta da particelle (PIXE: particle induced X-ray emission)(PIXE: particle induced X-ray emission)

• le tecniche di spettroscopia atomica (GF-AAS, ICP-AES, ICP-MS)le tecniche di spettroscopia atomica (GF-AAS, ICP-AES, ICP-MS)

Alcune di queste tecniche sono nominalmente non distruttive o Alcune di queste tecniche sono nominalmente non distruttive o microdistruttive (INAA, PIXE), tuttavia, in alcuni casi, l'accuratezza microdistruttive (INAA, PIXE), tuttavia, in alcuni casi, l'accuratezza dei risultati è garantita unicamente eseguendo l'analisi su porzioni dei risultati è garantita unicamente eseguendo l'analisi su porzioni prelevate dal reperto ed opportunamente pretrattateprelevate dal reperto ed opportunamente pretrattate

Le tecniche più utilizzate negli studi di provenienza sono quelle di Le tecniche più utilizzate negli studi di provenienza sono quelle di analisi elementareanalisi elementare

Tra queste si distinguono per la capacità di determinare un numero Tra queste si distinguono per la capacità di determinare un numero elevato di elementi:elevato di elementi:

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Analisi isotopicaAnalisi isotopica

Una metodica di grande potenzialità è l'analisi isotopica, effettuata mediante le Una metodica di grande potenzialità è l'analisi isotopica, effettuata mediante le tecniche TIMS o ICP-MS. Essa permette di determinare la distribuzione isotopica tecniche TIMS o ICP-MS. Essa permette di determinare la distribuzione isotopica di un elemento, parametro che si mantiene invariato dalle materie prime ai di un elemento, parametro che si mantiene invariato dalle materie prime ai manufatti, e di risalire quindi alla sorgente delle materie prime. Questa tecnica è manufatti, e di risalire quindi alla sorgente delle materie prime. Questa tecnica è particolarmente efficace nello studio dei materiali lapidei; inoltre, attraverso i particolarmente efficace nello studio dei materiali lapidei; inoltre, attraverso i rapporti isotopici del piombo è possibile risalire alla sorgente di materie prime di rapporti isotopici del piombo è possibile risalire alla sorgente di materie prime di altri manufatti nei quali il piombo sia presente. Il piombo esiste in natura con altri manufatti nei quali il piombo sia presente. Il piombo esiste in natura con quattro isotopi: quattro isotopi: 204204Pb, Pb, 206206Pb, Pb, 207207Pb e Pb e 208208Pb, con proprietà chimiche identiche. I Pb, con proprietà chimiche identiche. I nuclidi nuclidi 206206Pb, Pb, 207207Pb e Pb e 208208Pb derivano parzialmente (piombo radiogenico) dai Pb derivano parzialmente (piombo radiogenico) dai processi di decadimento radioattivo degli isotopi processi di decadimento radioattivo degli isotopi 232232Th, Th, 235235U e U e 238238U, mentre il U, mentre il 204204Pb Pb ha origine esclusivamente radiogenicaha origine esclusivamente radiogenica

I rapporti tra i vari isotopi si modificano durante le ere geologiche in seguito a I rapporti tra i vari isotopi si modificano durante le ere geologiche in seguito a fenomeni di radiogenesi, per effetto dei quali si è determinata una diversa fenomeni di radiogenesi, per effetto dei quali si è determinata una diversa distribuzione isotopica del Pb in varie zone della crosta terreste. Oltre alla distribuzione isotopica del Pb in varie zone della crosta terreste. Oltre alla constatazione che esiste una diversificazione dei rapporti isotopici del piombo per constatazione che esiste una diversificazione dei rapporti isotopici del piombo per minerali estratti in differenti zone, si è verificato sperimentalmente che le varie minerali estratti in differenti zone, si è verificato sperimentalmente che le varie fasi del processo di estrazione e lavorazione del piombo, e degli altri metalli o fasi del processo di estrazione e lavorazione del piombo, e degli altri metalli o minerali che lo contengono, non modificano significativamente la distribuzione minerali che lo contengono, non modificano significativamente la distribuzione isotopica di questo elemento nel corso della lavorazione della materia prima. isotopica di questo elemento nel corso della lavorazione della materia prima. Essa si mantiene inalterata anche durante il successivo processo di Essa si mantiene inalterata anche durante il successivo processo di deterioramento del metallo. Su queste premesse è evidente che la deterioramento del metallo. Su queste premesse è evidente che la determinazione dei rapporti isotopici del piombo è uno strumento molto determinazione dei rapporti isotopici del piombo è uno strumento molto promettente per gli studi di provenienzapromettente per gli studi di provenienza

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Procedura analiticaProcedura analitica

Il percorso di indagine che congiunge la formulazione del Il percorso di indagine che congiunge la formulazione del quesito archeologico con le risposte di tipo scientifico è in quesito archeologico con le risposte di tipo scientifico è in genere lungo e complesso. Molti passaggi richiedono la genere lungo e complesso. Molti passaggi richiedono la valutazione di numerosi fattori sia archeologici sia valutazione di numerosi fattori sia archeologici sia specificatamente tecnici e devono quindi coinvolgere specificatamente tecnici e devono quindi coinvolgere congiuntamente l'archeologo e il chimico. Schematicamente, congiuntamente l'archeologo e il chimico. Schematicamente, si può considerare il percorso analitico complessivo suddiviso si può considerare il percorso analitico complessivo suddiviso in cinque passaggi:in cinque passaggi:1)1) Selezione dei campioniSelezione dei campioni

2)2) CampionamentoCampionamento

3)3) Preparazione dei campioni per l'analisiPreparazione dei campioni per l'analisi

4)4) Esecuzione dell'analisiEsecuzione dell'analisi

5)5) IInterpretazione dei risultatinterpretazione dei risultati

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Materiali lapideiMateriali lapideiSono i materiali più idonei agli studi di provenienza. Tra le rocce sono Sono i materiali più idonei agli studi di provenienza. Tra le rocce sono particolarmente adatte quelle ignee di origine vulcanica come l'ossidiana e il particolarmente adatte quelle ignee di origine vulcanica come l'ossidiana e il basalto. Nell'ossidiana, la composizione è variabile per differenti colate, ma basalto. Nell'ossidiana, la composizione è variabile per differenti colate, ma per effetto del flusso vulcanico è relativamente omogenea all'interno della per effetto del flusso vulcanico è relativamente omogenea all'interno della medesima colata. Le tracce elementari contenute nell'ossidiana sono quindi medesima colata. Le tracce elementari contenute nell'ossidiana sono quindi una vera impronta digitale, diversa da sito a sito, che si mantiene nei una vera impronta digitale, diversa da sito a sito, che si mantiene nei manufatti da essa derivati. Le sorgenti di ossidiana nell’area mediterranea manufatti da essa derivati. Le sorgenti di ossidiana nell’area mediterranea sono note e ampiamente studiate in archeometria sono note e ampiamente studiate in archeometria

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Provenienza dell’ossidianaProvenienza dell’ossidiana

Nel grafico riportato, si Nel grafico riportato, si nota come molte nota come molte sorgenti note in sorgenti note in antichità siano antichità siano differenziabili sulla base differenziabili sulla base del contenuto di bario e del contenuto di bario e zirconio, due metalli zirconio, due metalli presenti nell'ossidiana a presenti nell'ossidiana a livello di parti per livello di parti per milionemilione

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Un altro studio Un altro studio sull’ossidianasull’ossidiana

In questo studio sono In questo studio sono considerati elementi a considerati elementi a concentrazione più concentrazione più elevata come calcio, elevata come calcio, magnesio, potassio, magnesio, potassio, silicio e sodio: anche in silicio e sodio: anche in questo caso le maggiori questo caso le maggiori sorgenti sono sorgenti sono differenziabilidifferenziabili

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Rotte commerciali Rotte commerciali dell’ossidianadell’ossidiana

Sulla base dell’identificazione delle cave di provenienza delle Sulla base dell’identificazione delle cave di provenienza delle materie prime è possibile ricostruire le rotte commerciali materie prime è possibile ricostruire le rotte commerciali dell’ossidianadell’ossidiana

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Il marmo, il più importante tra i materiali lapidei, è di origine sedimentaria e i processi Il marmo, il più importante tra i materiali lapidei, è di origine sedimentaria e i processi geologici di formazione non favoriscono, in genere, la presenza di elementi in traccia. geologici di formazione non favoriscono, in genere, la presenza di elementi in traccia. Come conseguenza, questi elementi non sono omogeneamente distribuiti nel materiale Come conseguenza, questi elementi non sono omogeneamente distribuiti nel materiale e sono possibili ampi intervalli di concentrazione anche per campioni provenienti dalla e sono possibili ampi intervalli di concentrazione anche per campioni provenienti dalla stessa cava. Questa caratteristica limita la possibilità di riconoscere le differenti cave stessa cava. Questa caratteristica limita la possibilità di riconoscere le differenti cave sulla base della composizione chimicasulla base della composizione chimica

Una strategia alternativa molto efficace consiste nell'analizzare la distribuzione Una strategia alternativa molto efficace consiste nell'analizzare la distribuzione isotopica di alcuni elementi presenti nel marmo. La tecnica che si impiega è l'analisi isotopica di alcuni elementi presenti nel marmo. La tecnica che si impiega è l'analisi isotopica che è basata sul fatto che durante il processo di formazione della roccia, isotopica che è basata sul fatto che durante il processo di formazione della roccia, alcuni fattori biologici e geologici determinano localmente un alcuni fattori biologici e geologici determinano localmente un frazionamentofrazionamento degli degli isotopi di un elemento. Ciò significa che la distribuzione degli isotopi nelle rocce isotopi di un elemento. Ciò significa che la distribuzione degli isotopi nelle rocce primarie viene mutata in maniera differente in relazione alle specifiche condizioni primarie viene mutata in maniera differente in relazione alle specifiche condizioni locali. I fattori di variazione sono:locali. I fattori di variazione sono:

Siccome al termine del processo di formazione della roccia, la composizione isotopica Siccome al termine del processo di formazione della roccia, la composizione isotopica del materiale si mantiene immutata nel tempo, è possibile mettere in relazione del materiale si mantiene immutata nel tempo, è possibile mettere in relazione manufatti in marmo con le cave da cui esso è stato prelevato anche molti secoli prima. manufatti in marmo con le cave da cui esso è stato prelevato anche molti secoli prima. Gli isotopi aventi maggior potere discriminante dal punto di vista della provenienza del Gli isotopi aventi maggior potere discriminante dal punto di vista della provenienza del marmo sono il carbonio (marmo sono il carbonio (1212C e C e 1313C) e l'ossigeno (C) e l'ossigeno (1616O e O e 1818O), i cui rapporti si mantengono O), i cui rapporti si mantengono relativamente costanti all'interno della medesima cava e hanno, invece, differenze relativamente costanti all'interno della medesima cava e hanno, invece, differenze significative tra cave diversesignificative tra cave diverse

Provenienza del marmoProvenienza del marmo

fattori biologicifattori biologici (assimilazione minore degli isotopi a numero di massa maggiore) che (assimilazione minore degli isotopi a numero di massa maggiore) che agiscono nel primo stadio del processo di formazione del materiale, cioè il deposito e agiscono nel primo stadio del processo di formazione del materiale, cioè il deposito e l'accumulo di sedimenti calcarei ad opera degli organismi marini l'accumulo di sedimenti calcarei ad opera degli organismi marini

fattori geologicifattori geologici (mobilità maggiore degli isotopi più leggeri) che hanno effetto nel (mobilità maggiore degli isotopi più leggeri) che hanno effetto nel corso del metamorfismo dei depositi calcarei sedimentari dai quali deriva il marmo corso del metamorfismo dei depositi calcarei sedimentari dai quali deriva il marmo

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Analisi isotopica sui marmiAnalisi isotopica sui marmi

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24 campioni di marmo 24 campioni di marmo bianco prelevati da sei bianco prelevati da sei costruzioni di epoca costruzioni di epoca romana della città di romana della città di AostaAosta

Problema: qual è Problema: qual è l’origine dei blocchi di l’origine dei blocchi di marmo? In quali cave marmo? In quali cave sono stati estratti?sono stati estratti?

• Esame petrologico su sezione sottile con microscopioEsame petrologico su sezione sottile con microscopio

• Analisi delle fasi cristalline con XRDAnalisi delle fasi cristalline con XRD

• Analisi chimica elementare con ICP-AESAnalisi chimica elementare con ICP-AES

• Analisi isotopica (Analisi isotopica (1313C/C/1212C, C, 1818O/O/1616O)O)

Marmi di AostaMarmi di Aosta

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Misure sui campioni di Misure sui campioni di marmomarmo

AGS = Average Grain Size, dimensione media delle particelleAGS = Average Grain Size, dimensione media delle particelle

MGS = Maximum Grain Size, dimensione massima delle MGS = Maximum Grain Size, dimensione massima delle particelleparticelle

Mg, Mn, Fe, Sr = Magnesio, Manganese, Ferro, StronzioMg, Mn, Fe, Sr = Magnesio, Manganese, Ferro, Stronzio

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Dendrogramma con i marmi di Dendrogramma con i marmi di AostaAosta

L’analisi multivariata con il metodo Cluster Analysis L’analisi multivariata con il metodo Cluster Analysis evidenzia l’esistenza di tre gruppi ben distinti, visibili nel evidenzia l’esistenza di tre gruppi ben distinti, visibili nel dendrogrammadendrogramma

ProvenienzProvenienza ignotaa ignota

Carrara o Carrara o ParosParos

Asia MinoreAsia Minore

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Analisi PCA sui marmiAnalisi PCA sui marmi

Utilizzando l’analisi PCA, i grafici PC1-PC2 e PC1-PC3 Utilizzando l’analisi PCA, i grafici PC1-PC2 e PC1-PC3 consentono di evidenziare due gruppi e alcuni consentono di evidenziare due gruppi e alcuni outliersoutliers

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ConclusioneConclusione

•Metà dei campioni provengono da sorgenti non Metà dei campioni provengono da sorgenti non note tra quelle sfruttate in epoca romananote tra quelle sfruttate in epoca romana

•Alcuni campioni provengono dalle cave di Carrara Alcuni campioni provengono dalle cave di Carrara e Parose Paros

•Alcuni campioni provengono dall’Asia Minore: Alcuni campioni provengono dall’Asia Minore: Proconnesos (mar di Marmara) e Dokimeion Proconnesos (mar di Marmara) e Dokimeion (Anatolia occidentale). (Anatolia occidentale). Queste possibilità di Queste possibilità di scambi commerciali sono confermate dalle scambi commerciali sono confermate dalle indicazioni degli archeologi in quanto è noto che indicazioni degli archeologi in quanto è noto che questi marmi asiatici arrivassero a Roma in questi marmi asiatici arrivassero a Roma in grande quantitàgrande quantità

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I Colossi di Memnone si trovano in prossimità di Luxor. I Colossi di Memnone si trovano in prossimità di Luxor. Essi sono stati scolpiti a partire da due monoblocchi di Essi sono stati scolpiti a partire da due monoblocchi di quarzite, la roccia più dura tra quelle impiegate per quarzite, la roccia più dura tra quelle impiegate per monumenti di grandi dimensioni. Viste le dimensioni più monumenti di grandi dimensioni. Viste le dimensioni più che ragguardevoli dei blocchi (che ragguardevoli dei blocchi ( 700 tonnellate), gli 700 tonnellate), gli archeologi si posero il problema di identificare la cava da archeologi si posero il problema di identificare la cava da cui essi erano stati prelevaticui essi erano stati prelevati

I Colossi di MemnoneI Colossi di Memnone

ColossiColossi

I Colossi di Memnone sono stati studiati approfonditamente in una famosa ricerca dei I Colossi di Memnone sono stati studiati approfonditamente in una famosa ricerca dei primi anni '70 pubblicata su primi anni '70 pubblicata su ScienceScience, in cui la tecnica di analisi INAA è stata impiegata , in cui la tecnica di analisi INAA è stata impiegata per determinare la sorgente da cui proveniva la quarzite di cui sono costituiti i Colossiper determinare la sorgente da cui proveniva la quarzite di cui sono costituiti i Colossi

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(nella piana occidentale di Tebe) si trova a 60 (nella piana occidentale di Tebe) si trova a 60 km a monte di Tebekm a monte di Tebe

Nello studio non sono state considerate cave Nello studio non sono state considerate cave senza ragionevole accesso al Nilo, per senza ragionevole accesso al Nilo, per l'impossibilità di trasportare pesi così elevati l'impossibilità di trasportare pesi così elevati su terreno collinoso e a così grande distanza; su terreno collinoso e a così grande distanza; sono quindi state scartate le cave del Sinai e di sono quindi state scartate le cave del Sinai e di Wadi NatrunWadi Natrun

Le possibili sorgentiLe possibili sorgenti

SorgenteArea

geograficaDistanza dai Colossi

(km)Gebel el Ahmar Cairo 676 nord

9 km nord di Edfu

Edfu 97 sud8 km nord di

EdfuEdfu 98 sud

8 km sud di Edfu Edfu 114 sud

Silsileh Silsileh 148 sud

Gebel Osman Assuan 214 sud

Valle di Osman Assuan 214 sud

Gebel Simeon Assuan 214 sud

Esistevano in Egitto non più di sei cave di quarzite con pietra dalle Esistevano in Egitto non più di sei cave di quarzite con pietra dalle caratteristiche idonee alla scultura; di queste, la più vicina alla zona dei caratteristiche idonee alla scultura; di queste, la più vicina alla zona dei ColossiColossi

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L'analisi INAA è stata effettuata su un numero elevato di campioni prelevati sia L'analisi INAA è stata effettuata su un numero elevato di campioni prelevati sia dai Colossi, sia dalle cave. A sx è mostrato il contenuto di ferro ed europio dai Colossi, sia dalle cave. A sx è mostrato il contenuto di ferro ed europio determinato nei campioni di quarzite delle cave. Se confrontiamo questo grafico determinato nei campioni di quarzite delle cave. Se confrontiamo questo grafico con quello relativo all'analisi INAA dei campioni di quarzite prelevati sui Colossi con quello relativo all'analisi INAA dei campioni di quarzite prelevati sui Colossi (dx), è facile concludere che la sorgente più probabile dei blocchi è quella di (dx), è facile concludere che la sorgente più probabile dei blocchi è quella di Gebel el Ahmar, vicino al Cairo. Non è noto il motivo per cui gli antichi Egizi Gebel el Ahmar, vicino al Cairo. Non è noto il motivo per cui gli antichi Egizi abbiano scelto di trasportare due blocchi di 700 tonnellate per circa 680 km in abbiano scelto di trasportare due blocchi di 700 tonnellate per circa 680 km in direzione sud a sfavore di corrente, ma l'evidenza della risposta scientifica è direzione sud a sfavore di corrente, ma l'evidenza della risposta scientifica è stringente. Alcune parti di una delle due statue hanno però unastringente. Alcune parti di una delle due statue hanno però unaconcentrazione di ferro ed europio compatibile con le cave di Assuan: ciò è concentrazione di ferro ed europio compatibile con le cave di Assuan: ciò è spiegabilespiegabile

Analisi INAAAnalisi INAA

storicamente con storicamente con l'intervento l'intervento restaurativo fatto restaurativo fatto eseguire eseguire dall'imperatore romano dall'imperatore romano Settimio Severo nel III Settimio Severo nel III secolo d.C., effettuato secolo d.C., effettuato con blocchi prelevati con blocchi prelevati da cave più vicineda cave più vicine

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Provenienza di rubiniProvenienza di rubiniAlcuni studi recenti hanno evidenziato la possibilità di stabilire la provenienza di Alcuni studi recenti hanno evidenziato la possibilità di stabilire la provenienza di rubinirubini in base al contenuto di cromo, ferro, gallio, titanio e vanadio. Questi in base al contenuto di cromo, ferro, gallio, titanio e vanadio. Questi elementi differenziano i rubini provenienti dai tre principali tipi di deposito elementi differenziano i rubini provenienti dai tre principali tipi di deposito geologicogeologico

RRubini sintetici e naturali possono essere differenziati sulla base dei metalli in ubini sintetici e naturali possono essere differenziati sulla base dei metalli in tracce in quanto i cristalli cresciuti in laboratorio hanno variazioni minori rispetto tracce in quanto i cristalli cresciuti in laboratorio hanno variazioni minori rispetto a quelli naturalia quelli naturali

• marmo (gruppo I, marmo (gruppo I, Afghanistan, Burma, Afghanistan, Burma, Vietnam)Vietnam)

• basalto (gruppo II, basalto (gruppo II, Cambogia, Thailandia)Cambogia, Thailandia)

• metasomatico (gruppo metasomatico (gruppo III, India, Kenia, Sri III, India, Kenia, Sri Lanka)Lanka)

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sembrano promettenti, come si può notare dal sembrano promettenti, come si può notare dal plot ternario sottostante: i diamanti provenienti plot ternario sottostante: i diamanti provenienti da Botswana, Canada, Russia e Sudafrica sono da Botswana, Canada, Russia e Sudafrica sono chiaramente distinguibili. La modalità di chiaramente distinguibili. La modalità di campionamento Laser Ablation permette di campionamento Laser Ablation permette di effettuare l'analisi senza campionamentoeffettuare l'analisi senza campionamento

Provenienza di diamantiProvenienza di diamanti

Il possibile danno ai diamanti è Il possibile danno ai diamanti è illustrato nella figura superioreillustrato nella figura superiore

La tecnica ICP-MS con Laser Ablation è stata recentemente proposta per caratterizzare La tecnica ICP-MS con Laser Ablation è stata recentemente proposta per caratterizzare l'impronta digitale o l'impronta digitale o fingerprintingfingerprinting di diamanti provenienti da varie zone. I risultati di diamanti provenienti da varie zone. I risultati preliminaripreliminari

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composizione eterogenea a livello di composizione eterogenea a livello di impurezze; risulta impossibile la correlazione impurezze; risulta impossibile la correlazione tra il minerale e il sito di prelievo. Migliori tra il minerale e il sito di prelievo. Migliori risultati si hanno con l'analisi isotopica, risultati si hanno con l'analisi isotopica, determinando i rapporti tra determinando i rapporti tra 1616O e O e 1818O oppure O oppure tra gli isotopi del piombo. Uno studio tra gli isotopi del piombo. Uno studio interessante che sfrutta l'analisi isotopica è interessante che sfrutta l'analisi isotopica è quello relativo al dipinto di Raffaello quello relativo al dipinto di Raffaello Dama Dama con Liocornocon Liocorno, conservato presso la Galleria , conservato presso la Galleria Borghese a Roma. In questo dipinto sono stati Borghese a Roma. In questo dipinto sono stati determinati i rapporti isotopici del piombo per determinati i rapporti isotopici del piombo per identificare la provenienza dei pigmenti, in identificare la provenienza dei pigmenti, in particolare del particolare del Bianco PiomboBianco Piombo o o biaccabiacca utilizzata come sfondo per apporre i vari utilizzata come sfondo per apporre i vari colori. Questi valori possono permettere di colori. Questi valori possono permettere di identificare le aree minerarie da cui è stato identificare le aree minerarie da cui è stato estratto il minerale di piombo (galena, PbS) estratto il minerale di piombo (galena, PbS) utilizzato per la manifattura del pigmento; i utilizzato per la manifattura del pigmento; i valori cadono in intervalli ristretti legati al valori cadono in intervalli ristretti legati al periodo e al luogo di esecuzione delle opere: periodo e al luogo di esecuzione delle opere: in altre parole, la biacca utilizzata da artisti in altre parole, la biacca utilizzata da artisti che hanno operato nella stessa epoca e nella che hanno operato nella stessa epoca e nella stessa area geografica è caratterizzata da stessa area geografica è caratterizzata da rapporti isotopici similirapporti isotopici simili

Provenienza di pigmentiProvenienza di pigmentiNel campo dei materiali coloranti gli studi di provenienza sono in fase di sviluppo. Dal Nel campo dei materiali coloranti gli studi di provenienza sono in fase di sviluppo. Dal punto di vista geochimico, i minerali di cui i pigmenti sono composti e i depositi di punto di vista geochimico, i minerali di cui i pigmenti sono composti e i depositi di materia prima hannomateria prima hanno

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Nella tabella i risultati Nella tabella i risultati ottenuti per la ottenuti per la Dama con Dama con liocornoliocorno vengono messi a vengono messi a confronto con quelli di confronto con quelli di altre opere di Raffaello e altre opere di Raffaello e di artisti legati allo stesso di artisti legati allo stesso ambito pittorico. I valori ambito pittorico. I valori di indice isotopico (un di indice isotopico (un parametro di confronto parametro di confronto globale) sono molto simili globale) sono molto simili e significativamente e significativamente diversi da quelli diversi da quelli determinati in opere di determinati in opere di altri autori. Per altri autori. Per determinare con determinare con accuratezza la sorgente accuratezza la sorgente di materia prima di materia prima utilizzata da Raffaello è utilizzata da Raffaello è necessario investigare le necessario investigare le principali miniere di principali miniere di galena sfruttate nel galena sfruttate nel Rinascimento; lo studio è Rinascimento; lo studio è attualmente in corsoattualmente in corso

Confronto con altri artistiConfronto con altri artisti

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dalle sorgenti migliori erano dalle sorgenti migliori erano oggetto di scambio anche a oggetto di scambio anche a distanza di centinaia di km distanza di centinaia di km nell'arido interno del continente nell'arido interno del continente australiano. Diventa quindi molto australiano. Diventa quindi molto importante poter ricostruire le importante poter ricostruire le rotte commercialirotte commerciali

In questo studio-pilota si è In questo studio-pilota si è verificato che i valori di rapporto verificato che i valori di rapporto isotopico isotopico 1818O/O/1616O in ocre O in ocre provenienti dalle sorgenti provenienti dalle sorgenti limitrofe a Puritjarra sono limitrofe a Puritjarra sono significativamente diversi e significativamente diversi e permettono l'identificazione della permettono l'identificazione della sorgente più probabilesorgente più probabile

Provenienza di ocre Provenienza di ocre aborigeneaborigene

Un altro studio di analisi isotopica, basato sugli isotopi dell'ossigeno, Un altro studio di analisi isotopica, basato sugli isotopi dell'ossigeno, riguarda campioni di ocra rossa rinvenuti in un sito archeologico aborigeno riguarda campioni di ocra rossa rinvenuti in un sito archeologico aborigeno dell' Australia Centrale chiamato Puritjarra. L'ocra rossa era molto dell' Australia Centrale chiamato Puritjarra. L'ocra rossa era molto importante presso gli Aborigeni, i quali la impiegavano per usi tribali, ed è importante presso gli Aborigeni, i quali la impiegavano per usi tribali, ed è noto che le ocre provenientinoto che le ocre provenienti

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Gli studi di provenienza sul vetro sono numerosi, visto il valore degli artefatti vetrosi e Gli studi di provenienza sul vetro sono numerosi, visto il valore degli artefatti vetrosi e l'importanza del relativo commercio. Tuttavia, gli studi non permettono di identificare l'importanza del relativo commercio. Tuttavia, gli studi non permettono di identificare l'origine delle materie prime, essendo il vetro un materiale composito in cui molte l'origine delle materie prime, essendo il vetro un materiale composito in cui molte sostanze sono impiegate e trasformate per dare il prodotto finale. Si può perciò sostanze sono impiegate e trasformate per dare il prodotto finale. Si può perciò riconoscere soltanto la similitudine di un reperto vetroso incognito con produzioni note. riconoscere soltanto la similitudine di un reperto vetroso incognito con produzioni note. Un esempio di studio di provenienza è relativo al riconoscimento di frammenti di vetri Un esempio di studio di provenienza è relativo al riconoscimento di frammenti di vetri Art Nouveau di due produzioni diverse (Tiffany e Loetz, le più famose) da vetri moderni Art Nouveau di due produzioni diverse (Tiffany e Loetz, le più famose) da vetri moderni (Jack Ink e Stini Art). I vetri Art Nouveau iridescenti sono di grande valore e sono (Jack Ink e Stini Art). I vetri Art Nouveau iridescenti sono di grande valore e sono oggetto di imitazioni. L’analisi dei frammenti, effettuata con la tecnica XRF, fornisce i oggetto di imitazioni. L’analisi dei frammenti, effettuata con la tecnica XRF, fornisce i risultati illustrati dopo trattamento conrisultati illustrati dopo trattamento conla PCA. I vari gruppi di frammenti sono la PCA. I vari gruppi di frammenti sono chiaramente differenziabili, ed è quindi chiaramente differenziabili, ed è quindi possibile riconoscere un autentico vetro possibile riconoscere un autentico vetro Art Nouveau (limitatamente alle Art Nouveau (limitatamente alle produzioni considerate) da produzioni considerate) da un'imitazione modernaun'imitazione moderna

Provenienza di vetriProvenienza di vetri

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Studi sulla ceramicaStudi sulla ceramicaGli studi di provenienza su reperti ceramici sono sicuramente i più numerosi Gli studi di provenienza su reperti ceramici sono sicuramente i più numerosi nel campo archeometrico. Produzioni assai diffuse come la nel campo archeometrico. Produzioni assai diffuse come la Terra SigillataTerra Sigillata o o la ceramica greca sono state ampiamente studiate dal punto di vista della la ceramica greca sono state ampiamente studiate dal punto di vista della composizione, in modo tale che sia possibile confrontare reperti di tipologie composizione, in modo tale che sia possibile confrontare reperti di tipologie analoghe ma di provenienza ignotaanaloghe ma di provenienza ignota

Va considerato però che la ceramica si produce dall’argilla e questo è un Va considerato però che la ceramica si produce dall’argilla e questo è un punto di partenza sfavorevole dal punto di vista degli studi di provenienza, punto di partenza sfavorevole dal punto di vista degli studi di provenienza, in quanto i depositi di argilla, formati in natura per effetto dell'azione degli in quanto i depositi di argilla, formati in natura per effetto dell'azione degli agenti atmosferici sulle rocce, possono essere molto diffusi e sono agenti atmosferici sulle rocce, possono essere molto diffusi e sono generalmente caratterizzati da una scarsa omogeneità nella composizione generalmente caratterizzati da una scarsa omogeneità nella composizione elementareelementare

Un secondo punto a sfavore è dato dal fatto che la composizione di un Un secondo punto a sfavore è dato dal fatto che la composizione di un manufatto in ceramica dipende solo parzialmente dalla composizione manufatto in ceramica dipende solo parzialmente dalla composizione originaria dell'argilla. Prima della lavorazione, infatti, l’argilla può subire un originaria dell'argilla. Prima della lavorazione, infatti, l’argilla può subire un trattamento di selezione in cui vengono eliminate le particelle di dimensioni trattamento di selezione in cui vengono eliminate le particelle di dimensioni maggiori, costituite dai componenti non argillosi, con conseguente maggiori, costituite dai componenti non argillosi, con conseguente modificazione della composizione iniziale. Durante la lavorazione possono modificazione della composizione iniziale. Durante la lavorazione possono venire aggiunte all'impasto le cosiddette tempere, sostanze aventi funzioni venire aggiunte all'impasto le cosiddette tempere, sostanze aventi funzioni varie, e i fondenti che favoriscono la fusione dei granuli costituenti l'impasto varie, e i fondenti che favoriscono la fusione dei granuli costituenti l'impasto e accrescono la durezza del prodotto finito. Infine, durante la cottura alcune e accrescono la durezza del prodotto finito. Infine, durante la cottura alcune sostanze nell’impasto modificano la loro struttura o si decompongonosostanze nell’impasto modificano la loro struttura o si decompongono

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Inconvenienti nello studio della Inconvenienti nello studio della ceramicaceramica

I processi di lavorazione e la grande diffusione delle possibili fonti di I processi di lavorazione e la grande diffusione delle possibili fonti di materiale argilloso limitano quindi la possibilità di correlare direttamente la materiale argilloso limitano quindi la possibilità di correlare direttamente la composizione di un reperto in ceramica con quella delle probabili sorgenti composizione di un reperto in ceramica con quella delle probabili sorgenti dell’argilla. Per questo motivo, ove possibile, si preferisce tentare di dell’argilla. Per questo motivo, ove possibile, si preferisce tentare di individuare la provenienza dei reperti in ceramica confrontando la individuare la provenienza dei reperti in ceramica confrontando la composizione dei campioni incogniti con quella di specifici gruppi di composizione dei campioni incogniti con quella di specifici gruppi di controllo. Questi sono costituiti da reperti che, per qualche motivo, hanno controllo. Questi sono costituiti da reperti che, per qualche motivo, hanno provenienza nota; ad esempio, possono costituire un gruppo di oggetti con provenienza nota; ad esempio, possono costituire un gruppo di oggetti con bolli, sigilli o iscrizioni che testimoniano il luogo di produzione, oppure cocci bolli, sigilli o iscrizioni che testimoniano il luogo di produzione, oppure cocci rinvenuti nei resti delle antiche botteghe dei ceramistirinvenuti nei resti delle antiche botteghe dei ceramisti

La letteratura scientifica riporta i dati analitici relativi ad alcuni gruppi di La letteratura scientifica riporta i dati analitici relativi ad alcuni gruppi di controllo per specifiche produzioni locali. Occorre sottolineare che è controllo per specifiche produzioni locali. Occorre sottolineare che è necessario confrontare tra loro solo oggetti con caratteristiche simili. Ad necessario confrontare tra loro solo oggetti con caratteristiche simili. Ad esempio, considerando due reperti in ceramica rinvenuti in Attica, un vaso a esempio, considerando due reperti in ceramica rinvenuti in Attica, un vaso a figure rosse (prodotto di maggior pregio) ed un’anfora (prodotto più figure rosse (prodotto di maggior pregio) ed un’anfora (prodotto più comune) avranno in ogni caso composizione differente anche se prodotti con comune) avranno in ogni caso composizione differente anche se prodotti con argilla prelevata dalla stessa cava: in questo caso, infatti, il diverso processo argilla prelevata dalla stessa cava: in questo caso, infatti, il diverso processo di lavorazione dell'argilla impiegato per ottenere i due oggetti si traduce in di lavorazione dell'argilla impiegato per ottenere i due oggetti si traduce in una differente composizione del prodotto finitouna differente composizione del prodotto finito

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Ceramica di AostaCeramica di Aosta45 frammenti di ceramica provenienti dagli scavi 45 frammenti di ceramica provenienti dagli scavi archeologici di archeologici di Augusta PretoriaAugusta Pretoria, dei quali 21 del tipo , dei quali 21 del tipo Terra Terra SigillataSigillata e 24 del tipo comune, risalenti al I-II secolo d.C. e 24 del tipo comune, risalenti al I-II secolo d.C.

Problema: le produzioni locali sono differenziabili da quelle di Problema: le produzioni locali sono differenziabili da quelle di importazione? La Terra Sigillata è differenziabile dalla importazione? La Terra Sigillata è differenziabile dalla ceramica comune?ceramica comune?

• Analisi elementare con Analisi elementare con ICP-AES, GF-AASICP-AES, GF-AAS

• 12 elementi determinati12 elementi determinati

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Cartina della zona di AostaCartina della zona di AostaLa cartina riporta i principali centri di produzione La cartina riporta i principali centri di produzione della ceramica della ceramica Terra SigillataTerra Sigillata

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Plot di analisi elementarePlot di analisi elementare

= Terra = Terra Sigillata di AostaSigillata di Aosta

Il biplot CaO-MgO consente di Il biplot CaO-MgO consente di assegnare alcuni campioni a gruppi assegnare alcuni campioni a gruppi notinoti

Dal biplot Ba-Cr sono evidenti due Dal biplot Ba-Cr sono evidenti due gruppi distinti di campionigruppi distinti di campioni

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CA sulle ceramiche di AostaCA sulle ceramiche di Aosta

Il dendrogramma evidenzia l’esistenza di tre gruppi ben Il dendrogramma evidenzia l’esistenza di tre gruppi ben distintidistinti

Sigillata Sigillata di origine di origine

GallicaGallica

SigillataSigillata di di

origine origine localelocale

comunicomuni

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PCA sulle ceramiche di PCA sulle ceramiche di AostaAosta

L’analisi PCA fornisce risultati analoghi all’analisi a clusterL’analisi PCA fornisce risultati analoghi all’analisi a cluster

Sigillata Sigillata di di

origine origine GallicaGallica

Sigillata Sigillata di di

origine origine localelocale

comunicomuni

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Provenienza di oggetti Provenienza di oggetti metallicimetallici

Per risalire alla provenienza delle materie prime utilizzate per gli artefatti Per risalire alla provenienza delle materie prime utilizzate per gli artefatti metallici sarebbe necessario confrontare la distribuzione elementare di metallici sarebbe necessario confrontare la distribuzione elementare di questi ultimi e dei minerali da cui derivano i metalli impiegati, con questi ultimi e dei minerali da cui derivano i metalli impiegati, con particolare interesse per gli elementi in tracce. Sfortunatamente, ciò è particolare interesse per gli elementi in tracce. Sfortunatamente, ciò è spesso di scarsa utilità. Con l'esclusione di alcune rare eccezioni (oro, spesso di scarsa utilità. Con l'esclusione di alcune rare eccezioni (oro, argento, rame), i metalli non si trovano in natura in forma di sostanze argento, rame), i metalli non si trovano in natura in forma di sostanze elementari, ma vengono estratti dai minerali che li contengono in forma elementari, ma vengono estratti dai minerali che li contengono in forma combinatacombinata

Le procedure di estrazione di un metallo dal minerale comportano Le procedure di estrazione di un metallo dal minerale comportano trattamenti complessi che si avvalgono principalmente del calore e trattamenti complessi che si avvalgono principalmente del calore e dell'effetto riducente e fondente di varie sostanze che vengono aggiunte nel dell'effetto riducente e fondente di varie sostanze che vengono aggiunte nel corso della lavorazione. La composizione del minerale, la volatilizzazione di corso della lavorazione. La composizione del minerale, la volatilizzazione di alcuni elementi durante i numerosi passaggi ad alta temperatura, l'aggiunta alcuni elementi durante i numerosi passaggi ad alta temperatura, l'aggiunta di materiali fondenti o di altri metalli per produrre una lega e, non ultimo, il di materiali fondenti o di altri metalli per produrre una lega e, non ultimo, il reimpiego di frammenti già usati, sono alcuni tra i fattori che intervengono reimpiego di frammenti già usati, sono alcuni tra i fattori che intervengono nel determinare la composizione di un reperto metallico; ne consegue che è nel determinare la composizione di un reperto metallico; ne consegue che è generalmente impossibile rintracciare una qualche similitudine tra la generalmente impossibile rintracciare una qualche similitudine tra la composizione elementare del minerale metallifero originario ed un reperto composizione elementare del minerale metallifero originario ed un reperto archeologico in metalloarcheologico in metallo

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Analisi isotopica del piomboAnalisi isotopica del piomboDa queste premesse risulta chiaramente che le indagini di provenienza per i materiali Da queste premesse risulta chiaramente che le indagini di provenienza per i materiali metallici non possono essere basate sul confronto tra la composizione elementare dei metallici non possono essere basate sul confronto tra la composizione elementare dei reperti e quella delle possibili sorgenti della materia primareperti e quella delle possibili sorgenti della materia prima

Risultati soddisfacenti per individuare la provenienza dei vari manufatti in metallo sono Risultati soddisfacenti per individuare la provenienza dei vari manufatti in metallo sono stati ottenuti attraverso la determinazione della distribuzione isotopica del piombo; stati ottenuti attraverso la determinazione della distribuzione isotopica del piombo; oltre alla possibilità di studiare oggetti prodotti con questo metallo, che sono peraltro oltre alla possibilità di studiare oggetti prodotti con questo metallo, che sono peraltro rari tra i reperti archeologici, e oggetti che lo contengano il lega, la distribuzione rari tra i reperti archeologici, e oggetti che lo contengano il lega, la distribuzione isotopica del piombo offre la possibilità di studiare altri materiali metallici che lo isotopica del piombo offre la possibilità di studiare altri materiali metallici che lo contengano come impurezza. Tra questi l'argento, il quale è stato utilizzato come contengano come impurezza. Tra questi l'argento, il quale è stato utilizzato come metallo da conio ed ha pertanto permesso agli archeologi di ricostruire le antiche vie di metallo da conio ed ha pertanto permesso agli archeologi di ricostruire le antiche vie di scambio commerciale. Questo metallo veniva ottenuto per coppellazione della galena scambio commerciale. Questo metallo veniva ottenuto per coppellazione della galena (PbS), minerale che può contenere fino allo 0.1% di argento. Il processo portava alla (PbS), minerale che può contenere fino allo 0.1% di argento. Il processo portava alla produzione di un materiale arricchito fino al 95% di argento, contenente una quantità produzione di un materiale arricchito fino al 95% di argento, contenente una quantità di piombo residuo sufficiente a permettere l'individuazione dell'impronta isotopica del di piombo residuo sufficiente a permettere l'individuazione dell'impronta isotopica del giacimento di provenienza del mineralegiacimento di provenienza del minerale

Altri materiali metallici che rivestono una notevole importanza dal punto di vista Altri materiali metallici che rivestono una notevole importanza dal punto di vista archeologico sono le due principali leghe del rame: il bronzo (rame e stagno) e l'ottone archeologico sono le due principali leghe del rame: il bronzo (rame e stagno) e l'ottone (rame e zinco). Il principale minerale da cui si ottiene il rame è la calcopirite (CuFeS(rame e zinco). Il principale minerale da cui si ottiene il rame è la calcopirite (CuFeS22), ),

che spesso si trova associata alla galena (PbS). Ne consegue che il rame prodotto da che spesso si trova associata alla galena (PbS). Ne consegue che il rame prodotto da questo minerale mantiene tracce di piombo, la cui distribuzione isotopica è questo minerale mantiene tracce di piombo, la cui distribuzione isotopica è caratteristica del giacimento di provenienza della calcopiritecaratteristica del giacimento di provenienza della calcopirite

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Statuette bronzee dal Statuette bronzee dal BelgioBelgio

Un esempio di studio di provenienza di reperti metallici riguarda un set di statuette Un esempio di studio di provenienza di reperti metallici riguarda un set di statuette bronzee risalenti all'epoca romana e rinvenute in scavi archeologici nelle Fiandre bronzee risalenti all'epoca romana e rinvenute in scavi archeologici nelle Fiandre (Belgio nord-orientale). Le statuette riproducono divinità romane. L'analisi elementare (Belgio nord-orientale). Le statuette riproducono divinità romane. L'analisi elementare effettuata con la tecnica ICP-MS ha permesso di identificare sei gruppi omogenei di effettuata con la tecnica ICP-MS ha permesso di identificare sei gruppi omogenei di campioni sulla base della determinazione di rame, zinco, stagno, piombo (elementi campioni sulla base della determinazione di rame, zinco, stagno, piombo (elementi maggiori), nickel, antimonio e ferro (impurezze). Tuttavia, i soli dati di analisi maggiori), nickel, antimonio e ferro (impurezze). Tuttavia, i soli dati di analisi elementare non sono sufficienti per individuare l'origine delle materie prime, elementare non sono sufficienti per individuare l'origine delle materie prime, trattandosi di oggetti in lega. L'analisi isotopica del piombo, invece, permette trattandosi di oggetti in lega. L'analisi isotopica del piombo, invece, permette un'attribuzione relativamente accurata che si basa sul confronto con minerali un'attribuzione relativamente accurata che si basa sul confronto con minerali provenienti da miniere sfruttate in epoca romana. Dal grafico è possibile attribuire un provenienti da miniere sfruttate in epoca romana. Dal grafico è possibile attribuire un gruppo di statuette a sorgenti di area mediterranea e uno a sorgenti di area britannicagruppo di statuette a sorgenti di area mediterranea e uno a sorgenti di area britannica

1a – Laurion 1a – Laurion (Grecia)(Grecia)

1b – Kythnian 1b – Kythnian (Grecia)(Grecia)

1c – Cipro1c – Cipro

2 – Isole Britanniche2 – Isole Britanniche

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Studi di provenienza: Studi di provenienza: AmbraAmbra

Relativamente all'ambra, Schliemann, contemplando i ricchi ritrovamenti di ambra a Relativamente all'ambra, Schliemann, contemplando i ricchi ritrovamenti di ambra a Micene, commentava che Micene, commentava che "...rimarrà per sempre un segreto per noi sapere se "...rimarrà per sempre un segreto per noi sapere se quest'ambra deriva dalla costa del Mar Baltico o dall'Italia"quest'ambra deriva dalla costa del Mar Baltico o dall'Italia". Curiosamente, si sbagliava. Curiosamente, si sbagliava

La determinazione della provenienza dell'ambra si può effettuare misurando il La determinazione della provenienza dell'ambra si può effettuare misurando il contenuto di acido succinico, un composto organico che si trova presente in differenti contenuto di acido succinico, un composto organico che si trova presente in differenti quantità nell'ambra proveniente da differenti regioni europee. La presenza, in epoca quantità nell'ambra proveniente da differenti regioni europee. La presenza, in epoca terziaria, di vaste foreste di piante resinose in tutta Europa ha dato origine a terziaria, di vaste foreste di piante resinose in tutta Europa ha dato origine a abbondanti giacimenti di un particolare tipo di ambra detta succinite. Questo abbondanti giacimenti di un particolare tipo di ambra detta succinite. Questo materiale, per effetto della glaciazione, si è concentrato nel nord-est dell'Europa, materiale, per effetto della glaciazione, si è concentrato nel nord-est dell'Europa, attorno al mare Baltico. Sorgenti di altri tipi di ambra sono state trovate in siti attorno al mare Baltico. Sorgenti di altri tipi di ambra sono state trovate in siti dell'Europa meridionale ed orientale. La distinzione tra ambra baltica e non baltica si dell'Europa meridionale ed orientale. La distinzione tra ambra baltica e non baltica si fonda non solo sulla determinazione del contenuto di elementi in traccia nella matrice fonda non solo sulla determinazione del contenuto di elementi in traccia nella matrice organica, ma anche sulla base della determinazione del contenuto di acido succinico organica, ma anche sulla base della determinazione del contenuto di acido succinico nelle differenti sorgenti. In questo caso, si tratta di un composto (e non di un elemento nelle differenti sorgenti. In questo caso, si tratta di un composto (e non di un elemento come visto nei casi precedenti), che viene quantificato: la presenza di questo come visto nei casi precedenti), che viene quantificato: la presenza di questo composto in percentuale minore del 3% indica che l'ambra non è di origine baltica.composto in percentuale minore del 3% indica che l'ambra non è di origine baltica.

Anche l'assorbimento di radiazioni nel campo dell'infrarosso permette di ottenere Anche l'assorbimento di radiazioni nel campo dell'infrarosso permette di ottenere informazioni circa l'origine baltica o meno della materia prima. Per l'ambra è' stata informazioni circa l'origine baltica o meno della materia prima. Per l'ambra è' stata individuata una regione dello spettro IR, compresa tra 7 e 11 micron di lunghezza individuata una regione dello spettro IR, compresa tra 7 e 11 micron di lunghezza d'onda, che può essere considerata una specie di d'onda, che può essere considerata una specie di impronta digitaleimpronta digitale e permette di e permette di riconoscere l'ambra baltica da quella di altra originericonoscere l'ambra baltica da quella di altra origine