Since archaeology, or at least prehistoric archaeology, recovers almost all its basic data by excavation, every archaeological problem starts as a problem in geoarchaeology.

Colin Renfrew, 1976

W trakcie prac archeologicznych odkrywane są ślady pozostawione w danym miejscu przez działalność ludzką. Na ich podstawie archeolodzy tworzą narrację na temat przeszłości – jest ona mniej lub bardziej bliska dawnej rzeczywistości, w zależności od jakości pozyskanych tropów. Te zaś bywają wysoce fragmentaryczne, ze względu na specyfikę przedmiotu badań. Jest on często odległy o tysiące lat, co sprawia, że z dawnych tętniących życiem osad pozostają dziś jedynie konstelacje wypełnionych ziemią dołów posłupowych, jam i rowów, układów warstw, grobów, resztek konstrukcji, jak również zalegających na stanowiskach szczątków zwierzęcych i botanicznych, oraz przedmiotów codziennego użytku. Kompleksowe podejście do czerpania informacji z różnych źródeł, jest zatem sprawą kluczową podczas badań archeologicznych.

Rozpoznanie terenowe i analizy makroskopowe odkrytych pozostałości, ujawniają pewien zestaw danych o dawnych czasach, jednak jest on siłą rzeczy ograniczony skalą obserwacji. Wkroczenie w niewidoczny okiem nieuzbrojonym wymiar „mikro” danych archeologicznych, znacząco zwiększa rozdzielczość prowadzonych badań, poszerzając pole interpretacji i stwarzając dodatkowe możliwości weryfikacji hipotez badawczych.

Jednym z nurtów w obrębie geoarcheologii (lub mikroarcheologii), są analizy gleb i osadów. Przedmiotem badań jest w tym przypadku ziemia, która zalega na stanowiskach archeologicznych i w ich otoczeniu, bądź tworzy wypełniska obiektów. Podstawową przesłanką skłaniającą do postrzegania jej jako źródła informacji jest fakt, że jej właściwości fizykochemiczne zależą także od specyfiki działań ludzkich na danym terenie – zarówno procesy naturalne (erozyjne, sedymentacyjne, glebotwórcze), jak i antropogeniczne (szerokie spektrum czynności rolniczych, produkcyjnych, obrzędowych), „zapisują się” w ziemi w postaci cech, których trwanie liczy się często w tysiącach lat. Ziemia jest  więc swoistym archiwum informacji na temat przeszłości. By uzyskać do niego dostęp, konieczne jest jednak wykorzystanie odpowiednich metod. Dużym potencjałem w tej dziedzinie dysponują mikromorfologia i analizy fizykochemiczne gleb i sedymentów.


The ubiquitous dirt we labor so hard to remove is itself an artifact that has much information to disclose.

Michael Brian Schiffer, 1983

Mikromorfologia i analizy fizykochemiczne gleb i sedymentów

Pytania, z którymi w trakcie prac badawczych najczęściej spotykają się geoarcheolodzy to: „Jak powstała/skąd się wzięła ta warstwa?” i „Dlaczego tak wygląda (czyt. Z czego wynikają jej obecne właściwości, takie jak kolor czy skład?)” By rozstrzygnąć te kwestie, konieczne jest rozpoznanie czynników (naturalnych i antropogenicznych), które doprowadziły do uformowania nawarstwień w ich obecnej formie i miejscu. Ze względu na fakt, że różne procesy prowadzą do powstawania odmiennych sygnatur w zakresie składu i struktury badanych horyzontów, kluczowe jest właśnie określenie tych dwóch cech. Potężnym narzędziami umożliwiającymi wgląd w tę dziedzinę, są mikromorfologia wraz z analizami fizykochemicznymi.

Mikromorfologia, stosowana w gleboznawstwie już w pierwszej połowie XX wieku, stopniowo przenikała także do badań archeologicznych; począwszy od pionierskich zastosowań w latach 50-tych, poprzez stopniowy rozwój metodyki badań w kolejnych dziesięcioleciach, który zaowocował wypracowaniem standardowej terminologii i procedury opisu oraz interpretacji preparatów mikroskopowych (szlifów), aż po okres ostatniego dwudziestopięciolecia, charakteryzujący się intensyfikacją współpracy pomiędzy naukowcami (np. w ramach International Soil Micromorphology Working Group) i stale rosnącą liczbą projektów badawczych.

Istotą mikromorfologii jest analiza próbek glebowych o nienaruszonej strukturze, z wykorzystaniem mikroskopu polaryzacyjnego. Pobranie próbek w terenie polega na wycięciu bloku ziemi z odsłoniętego profilu, oraz zabezpieczeniu próbki, która jest następnie dostarczana do laboratorium. Próbki są następnie suszone oraz poddawane impregnacji żywicą poliestrową (crystic polyester resin) z dodatkiem acetonu oraz katalizatora (MEKP). Tak powstały blok jest przycinany do określonych rozmiarów preparatu mikroskopowego, po czym szlifowany do grubości ok. 30 μm.

Gotowy preparat – szlif, poddawany jest obserwacjom przy pomocy mikroskopu polaryzacyjnego. Ich celem jest rozpoznanie poszczególnych składników i, co szczególnie cenne, ich ułożenia względem siebie, czyli struktury badanego horyzontu. Opisywane są więc komponenty mineralne, organiczne i antropogeniczne, wolne przestrzenie oraz cechy pedogenetyczne jak np. przemieszczanie iłu koloidalnego, koncentracje węglanów i związków żelaza i manganu lub bioturbacje. Określane są widoczne typy mikrostruktury. W efekcie powstaje charakterystyka próbkowanego horyzontu (warstwy, gleby, sedymentu), ukazująca okoliczności jego tworzenia, wraz z obrazem zachodzących w jego obrębie procesów glebotwórczych i diagenetycznych. Do opisu szlifów mikromorfologicznych używana jest standardowa terminologia, natomiast interpretacja poszczególnych cech opiera się na dziesięcioleciach dorobku naukowego gleboznawców, jak również na stale rosnącym zbiorze studiów z zakresu geoarcheologii.

Z badanych nawarstwień dobrze jest również pobrać próbki luźne, które poddane zostaną serii laboratoryjnych analiz fizykochemicznych, obejmujących, w zależności od potrzeby, np. oznaczenia uziarnienia, pH, zawartości materii organicznej, węglanów i pierwiastków chemicznych, takich jak fosfor, czy metale ciężkie. Uzyskane wyniki, będące danymi ilościowymi, uściślają obraz ujawniony przez mikromorfologię. Stosowanie tych metod w połączeniu jest ważne, ze względu na ich wzajemne uzupełnianie się. Przykładowo, w szlifie możliwa jest obserwacja formy występowania poszczególnych składników (np. fosfor: nodule, wybarwienia, pozostałości kostne, etc., lub materia organiczna: amorficzna, węgiel drzewny, szczątki roślinne, etc.), których procentową zawartość otrzymujemy w wyniku analiz fizykochemicznych.

Kwestią o podstawowym znaczeniu dla wnioskowania archeologicznego jest interpretacja opisów mikromorfologicznych i rezultatów oznaczeń fizykochemicznych. W jaki sposób łączyć uzyskane dane z dawną rzeczywistością, którą staramy się poznać? Właściwie przeprowadzona analiza mikromorfologiczna prowadzi do identyfikacji w badanej glebie/sedymencie cech  charakterystycznych dla poszczególnych procesów naturalnych (np. erozja, sedymentacja, pedogeneza) i antropogenicznych (np. depozycja rozmaitych materiałów, czynności rolnicze i około-produkcyjne etc.). Należy przy tym pamiętać, że przy tych samych warunkach wyjściowych, dany proces (naturalny czy antropogeniczny) będzie zawsze skutkował powstaniem identycznych cech. Zespoły takich wyznaczników rozpoznane w studiowanym profilu, odpowiadają epizodom składającym się na historię formowania wypełnisk obiektów archeologicznych, nawarstwień (tzw. warstw kulturowych, nawarstwień miejskich, jaskiniowych), gleb kopalnych, etc., uwzględniającą również szerokie spektrum procesów podepozycyjnych.

Warto pamiętać, że wyniki analiz mikromorfologicznych i fizykochemicznych odsłaniają tylko pewien fragment dawnej rzeczywistości. Dobrze jest stosować te metody w połączeniu z innymi: prospekcjami nieinwazyjnymi, datowaniami bezwzględnymi, analizami antropologicznymi, botanicznymi, zoologicznymi, geologicznymi i artefaktów, a także z ustaleniami historyków i historyków sztuki, w ramach interdyscyplinarnych projektów badawczych, z jasno określonymi celami naukowymi.

 


Projekty

Ekipa Fundacji Archeolodzy.org była i jest zaangażowana w projekty, których elementem były analizy geoarcheologiczne. Chętnie podzielimy się swymi doświadczeniami i służymy pomocą przy prowadzeniu podobnych przedsięwzięć naukowych, w zakresie doradztwa, udziału w pracach terenowych i laboratoryjnych, jak i interpretacji uzyskanych wyników.

 

Dowiedz się więcej:

Budek, A. 2010. Zastosowanie analizy mikromorfologicznej w badaniach gleb i osadów czwartorzędowych, Landform Analysis, 12, 23–30.

Bullock, P., Fedoroff, N., Jongerius, A., Stoops, G., Tursina, T. 1985. Handbook for soil thin section description, Wolverhampton: Waine Research.

Courty, M., Goldberg, P., Macphail, R. 1989. Soils and Micromorphology in Archaeology, Cambridge: Cambridge University Press.

Goldberg, P., Macphail, R.I. 2006. Practical and Theoretical Geoarchaeology, Wiley-Blackwell.

Hałuszko, A., Krupski, M., Grześkowiak, M. 2015. Potencjał tomografii komputerowej, mikromorfologii i chromatografii gazowej jako źródeł informacji w badaniach pochówków ciałopalnych, Silesia Antiqua 50, 61–75.

Huisman, D.J., Deeben, J. 2009. Soil features, (w:) Huisman D.J. (red.) Degradation of Archaeological Remains. Den Haag: Sdu Uitgevers, 147–176.

Krupski, M., Kabala, C., Sady, A., Gliński, R., Wojcieszak, J. 2017. Double- and triple-depth digging and Anthrosol formation in a medieval and modern-era city (Wrocław, SW Poland). Geoarchaeological research on past horticultural practices, Catena 153, 9–20.

Lisá, L., Bajer, A., Válek, D., Květina, P., Šumberová, R. 2013. Micromorphological Evidence of Neolithic Rondel-like Ditch Infillings; Case Studies from Těšetice-Kyjovice and Kolín, Czech Republic, Interdisciplinaria archaeologica IV (2), 135–146.

Oonk, S., Slomp, C., Huisman, D.J. 2009. Geochemistry as an Aid in Archaeological Prospection and Site Interpretation: Current Issues and Research Directions, Archaeological Prospection 16, 35–51.

Rapp, G., Hill, C. 2006. Geoarchaeology: The Earth-Science Approach to Archaeological Interpretation, New Haven, London: Yale University Press.

Renfrew, C. 1976. Archaeology and the earth sciences, (w:) Davidson D., Shackley M. (red.) Geoarchaeology: Earth Science and the Past, London: Duckworth, 1–5.

Schiffer, M.B. 1983. Toward the identification of formation processes, American Antiquity, 48 (4), 675–706.

Schiffer, M.B. 1987. Formation Processes of the Archaeological Record. Salt Lake City: University of Utah Press.

Stoops, G. 2003. Guidelines for Analysis and Description of Soil and Regolith Thin Sections, Madison: Soil Science Society of America.

Stoops, G., Marcelino, V., Mees, F. 2010. Interpretation of Micromorphological Features of Soils and Regoliths, Amsterdam: Elsevier.

Weiner, S. 2010. Microarchaeology: Beyond the Visible Archaeological Record. Cambridge: Cambridge University Press.