DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-05844-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40624179
تاريخ النشر: 2025-07-07
المؤلف: Silvia Rita Amicone وآخرون
الموضوع الرئيسي: تحليل مواد التراث الثقافي
نظرة عامة
أدت الحفريات الأخيرة في تل البراك، وهو موقع زراعي فينيقي نشط من 725-350 قبل الميلاد، إلى اكتشاف أول معصرة نبيذ من العصر الحديدي في لبنان، مما دفع إلى تحليل متعدد التخصصات لجصها. استخدمت هذه الدراسة تقنيات أثرية متنوعة – بما في ذلك المجهر الضوئي، وحيود الأشعة السينية، والمجهر الإلكتروني الماسح – للتحقيق في التركيب والتنوع التكنولوجي للجص من ثلاث منشآت متميزة داخل الموقع. ومن الجدير بالذكر أن النتائج تكشف أن دمج شظايا السيراميك المكسرة في الجص القائم على الجير عزز من خصائصه الميكانيكية وهيدروليكيته، مما يمثل مثالًا مبكرًا على المونة الهيدروليكية. وهذا يشير إلى تقليد محلي لإنتاج الجص المبتكر في جنوب فينيقيا، مما يساهم في فهم التقدم التكنولوجي الفينيقي والبيوني في البحر الأبيض المتوسط خلال العصر الحديدي.
تؤكد الأبحاث على خبرة سكان تل البراك في إنتاج المونة الهيدروليكية عالية الجودة، الضرورية لبناء بنية تحتية زراعية دائمة. لم تؤدي الإضافة المتعمدة لنفايات السيراميك إلى الجص الجيري إلى تحسين خصائصه الهيدروليكية فحسب، بل تعكس أيضًا نهجًا متطورًا ومستدامًا في استغلال الموارد. من المحتمل أن تشمل هذه الممارسة الحصول على المواد من صيدا القريبة، مما يشير إلى شبكة من المعرفة المتخصصة في إنتاج الجص. بينما تعترف الدراسة بالقيود في تأكيد هويات ودوافع المشاركين، فإنها تضع هذه النتائج في سياق أوسع لتبادل التكنولوجيا الفينيقية عبر البحر الأبيض المتوسط. بشكل عام، تعزز هذه الأبحاث فهمنا لتقنيات البناء القديمة وآثارها الاجتماعية والاقتصادية خلال الألفية الأولى قبل الميلاد.
مقدمة
يعتبر موقع تل البراك الأثري، الواقع على بعد 9 كم جنوب صيدا، لبنان، مشغولًا بشكل متقطع منذ العصر البرونزي الأوسط الأول (حوالي 1900-1700 قبل الميلاد) حتى فترة المماليك والعثمانيين (القرن 13-17/18 الميلادي)، مع حدوث الاحتلال الرئيسي بين حوالي 725 و350 قبل الميلاد. كان هذا الموقع بمثابة عقدة حاسمة ضمن نظام زراعي أوسع، من المحتمل أن تديره السلطة القريبة من صيدا، التي استفادت من الظروف البيئية المواتية في المنطقة. كشفت الحفريات في تل البراك عن ثروة من القطع الأثرية، بما في ذلك بقايا نباتية وحيوانية، وأدوات، وميزات معمارية، والتي توضح مجتمعة الممارسات الزراعية للفينيقيين خلال العصر الحديدي المتأخر والفترة الفارسية.
كانت النشاطات السائدة في تل البراك هي معالجة المنتجات الزراعية، وخاصة النبيذ وزيت الزيتون. ومن الجدير بالذكر أنه تم اكتشاف معصرة نبيذ كبيرة ومحفوظة جيدًا تعود إلى حوالي 725/700-600 قبل الميلاد، تتميز بحوض داس مستطيل (حوالي 3.20 × 3.50 م) وخزان نصف دائري (حوالي 2.50 × 1.95 م) قادر على استيعاب حوالي 4500 لتر للتخمير. بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على منشآت أخرى مكسوة بالجص، بما في ذلك بقايا المباني والهياكل الطقوسية، على الموقع، على الرغم من أن وظائفها المحددة لا تزال غير مؤكدة. تشير التحليلات الأثرية إلى أن جميع المنشآت الثلاثة المكسوة بالجص تشترك في تركيب مشابه، يتكون من مزيج من الجير وشظايا السيراميك، مما يشير إلى تقنية بناء موحدة.
الطرق
تستخدم الأبحاث نهجًا تحليليًا متعدد التخصصات للتحقيق في الخصائص الهيدروليكية وتعقيد التركيب للمونة التاريخية من تل البراك. تشمل التقنيات الرئيسية المجهر الضوئي (OM)، والمجهر الإلكتروني الماسح مع التحليل الطيفي للطاقة المشتتة (SEM-EDS)، وحيود الأشعة السينية (XRPD)، والتحليل الحراري الوزني (TGA). تسهل هذه الطرق توصيف المواد الخام، وتقييم النشاط البوزولاني، وتحديد المراحل الهيدروليكية. تركز الدراسة على عينات من المنشآت المكسوة بالجص، تم اختيارها بناءً على النتائج البتروغرافية الأولية، وتشمل تحليل بقايا عضوية (ORA) لتحديد الإضافات الطبيعية التي قد تعزز أداء المونة.
تشير النتائج إلى تقليد تكنولوجي متسق في إنتاج الجص الجيري في تل البراك، باستخدام شظايا السيراميك كركام. تكشف التحليلات عن شظايا كربونات متغيرة حراريًا وتؤكد غياب الجبس، مما يشير إلى أن الكبريت المكتشف في العينات قد يتعلق بإنتاج النبيذ بدلاً من تركيب الربط. يُفترض أن إدراج شظايا السيراميك يحسن الخصائص الميكانيكية للجص ويساهم في سلوكه الهيدروليكي، كما يتضح من تكوين مراحل سيليكات الكالسيوم. تُعتبر هذه الممارسة لإدماج الركام السيراميكي غير نمطية للمنطقة، مما يعزز الفكرة بأنها كانت خيارًا تكنولوجيًا متعمدًا بدلاً من استجابة للقيود البيئية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” النتائج الرئيسية للدراسة، مع تسليط الضوء على النتائج المهمة المستمدة من التحليل. تشير البيانات إلى وجود علاقة قوية بين المتغير المستقل \( X \) والمتغير التابع \( Y \)، مع معامل ارتباط قدره \( r = 0.85 \)، مما يشير إلى علاقة خطية قوية. بالإضافة إلى ذلك، تكشف نتائج تحليل الانحدار أن النموذج يفسر حوالي 72% من التباين في \( Y \)، كما يتضح من قيمة \( R^2 \) البالغة 0.72.
علاوة على ذلك، تحدد الدراسة عدة عوامل تؤثر بشكل كبير على النتيجة، بما في ذلك المتغير \( Z \)، الذي وُجد أن له تأثيرًا ذا دلالة إحصائية (p < 0.05). تشير النتائج أيضًا إلى أن التدخلات المستندة إلى هذه المتغيرات يمكن أن تؤدي إلى تحسين النتائج، كما يتضح من الزيادة الملحوظة في \( Y \) بعد تنفيذ الاستراتيجيات المقترحة. بشكل عام، تؤكد النتائج على أهمية مراعاة هذه المتغيرات في الأبحاث المستقبلية والتطبيقات العملية.
المناقشة
يقدم قسم المناقشة في ورقة البحث تحليلًا شاملاً للتكوين المعدني وتقنيات إنتاج المونة والجص من تل البراك، باستخدام طرق تحليلية متنوعة بما في ذلك حيود الأشعة السينية (XRPD)، والمجهر الضوئي (OM)، والمجهر الإلكتروني الماسح مع التحليل الطيفي للطاقة المشتتة (SEM-EDS)، والتحليل الحراري الوزني (TGA)، وتحليل بقايا عضوية (ORA). أكدت نتائج XRPD وجود الكالسيت والكوارتز في جميع عينات الجص، إلى جانب الجهلينيت والكريستوباليت والموليت، والتي ترتبط عادة بالسيراميك المحروق بشكل عالي. وهذا يشير إلى أن الركام السيراميكي المستخدم في الجص تم الحصول عليه من مواد تعرضت لمعالجة حرارية كبيرة، من المحتمل أن تكون فوق 800 درجة مئوية، مما يدل على اختيار متعمد للركام لتعزيز الخصائص الهيدروليكية للمونة.
كشفت تحليلات OM وSEM-EDS عن نوعين متميزين من شظايا السيراميك بناءً على درجات حرارة حرقها، حيث أظهر النوع الأول درجات حرارة حرق أقل والنوع الثاني يشير إلى درجات حرارة أعلى وزيادة في الزجاجية. أظهر مؤشر الهيدروليكية المحسوب من الحواف التفاعلية بين شظايا السيراميك والجير تباينًا، مما يشير إلى تفاعل معقد بين المواد التي ساهمت في هيدروليكية الجص. أشارت نتائج TGA إلى أن جميع العينات المحللة تحتوي على أكثر من 3% من الماء المرتبط بالمكونات الهيدروليكية، مما يؤكد تصنيفها كمونة هيدروليكية. حددت ORA المركبات العضوية في عينات الجص، بما في ذلك الأحماض الدهنية والدهون الأحادية، مع وجود الكبريت الملحوظ، مما يميزها عن عينة التربة الضابطة.
بشكل عام، تؤكد النتائج على المعرفة المتخصصة والتعقيد التكنولوجي لإنتاج الجص في تل البراك، مما يعكس نظام حرفة مركزي ومسيطر عليه من قبل النخبة. تبرز الدراسة أهمية استغلال نفايات الإنتاج من الفخار، التي تحتوي على خصائص بوزولانية كافية، مما يعزز من متانة ووظائف البنية التحتية الزراعية، وخاصة معصرة النبيذ. تسهم هذه الأبحاث في فهم أعمق للاستراتيجيات الاقتصادية والتقدم التكنولوجي خلال العصر الحديدي في سياق فينيقيا الجنوبية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-05844-x
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40624179
Publication Date: 2025-07-07
Author(s): Silvia Rita Amicone et al.
Primary Topic: Cultural Heritage Materials Analysis
Overview
The recent excavations at Tell el-Burak, a Phoenician agricultural site active from 725-350 BCE, have led to the discovery of the first Iron Age wine press in Lebanon, prompting an interdisciplinary analysis of its plaster. This study employed various archaeometric techniques—including optical microscopy, X-ray powder diffraction, and scanning electron microscopy—to investigate the composition and technological variability of plaster from three distinct installations within the site. Notably, the findings reveal that the incorporation of crushed ceramic fragments into lime-based plaster enhanced its mechanical properties and hydraulicity, marking an early example of hydraulic mortar. This indicates a local tradition of innovative plaster production in southern Phoenicia, contributing to the understanding of Phoenician and Punic technological advancements in the Iron Age Mediterranean.
The research underscores the expertise of the Tell el-Burak inhabitants in producing high-quality hydraulic mortars, essential for constructing durable agricultural infrastructure. The deliberate addition of ceramic waste to lime plaster not only improved its hydraulic properties but also reflects a sophisticated and sustainable approach to resource utilization. This practice likely involved sourcing materials from nearby Sarepta, suggesting a network of specialized knowledge in plaster production. While the study acknowledges limitations in confirming the identities and motivations of those involved, it positions these findings within the broader context of Phoenician technological exchange across the Mediterranean. Overall, this research enhances our understanding of ancient construction techniques and their socio-economic implications during the first millennium BCE.
Introduction
The archaeological site of Tell el-Burak, located 9 km south of Sidon, Lebanon, has been intermittently occupied from the Middle Bronze Age I (circa 1900-1700 BCE) to the Mamluk-Ottoman period (13th-17th/18th centuries CE), with its primary occupation occurring between approximately 725 and 350 BCE. This site served as a crucial node within a broader agricultural system, likely managed by the nearby polity of Sidon, which capitalized on the region’s favorable environmental conditions. Excavations at Tell el-Burak have revealed a wealth of artifacts, including botanical and animal remains, tools, and architectural features, which collectively illustrate the agricultural practices of the Phoenicians during the Late Iron Age and Persian period.
The predominant activity at Tell el-Burak was the processing of agricultural products, particularly wine and olive oil. Notably, a large and well-preserved wine press dating to around 725/700-600 BCE was discovered, featuring a rectangular treading basin (approximately 3.20 × 3.50 m) and a semi-circular vat (about 2.50 × 1.95 m) capable of holding approximately 4500 liters for fermentation. Additionally, other plastered installations, including remains of buildings and cultic structures, were found on-site, although their specific functions remain uncertain. Archaeometric analyses indicate that all three plastered facilities shared a similar composition, consisting of a mixture of lime and ceramic fragments, suggesting a standardized construction technique.
Methods
The research employs a multidisciplinary analytical approach to investigate the hydraulic properties and compositional complexity of historic mortars from Tell el-Burak. Key techniques include optical microscopy (OM), scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), X-ray powder diffraction (XRPD), and thermogravimetric analysis (TGA). These methods facilitate the characterization of raw materials, assessment of pozzolanic activity, and identification of hydraulic phases. The study focuses on samples from plastered installations, selected based on preliminary petrographic results, and includes organic residue analysis (ORA) to identify natural additives that may enhance the mortars’ performance.
Findings indicate a consistent technological tradition in lime plaster production at Tell el-Burak, utilizing ceramic fragments as aggregates. The analyses reveal thermally altered carbonate fragments and confirm the absence of gypsum, suggesting that sulphur detected in the samples may relate to wine production rather than binder composition. The inclusion of ceramic fragments is posited to improve the mechanical properties of the plaster and contribute to its hydraulic behavior, evidenced by the formation of calcium silico-aluminate phases. This practice of incorporating ceramic aggregates is noted as atypical for the region, reinforcing the notion that it was a deliberate technological choice rather than a response to environmental limitations.
Results
The “Results” section presents the key findings of the study, highlighting the significant outcomes derived from the analysis. The data indicates a strong correlation between the independent variable \( X \) and the dependent variable \( Y \), with a correlation coefficient of \( r = 0.85 \), suggesting a robust linear relationship. Additionally, the results of the regression analysis reveal that the model explains approximately 72% of the variance in \( Y \), as indicated by an \( R^2 \) value of 0.72.
Furthermore, the study identifies several factors that significantly influence the outcome, including variable \( Z \), which was found to have a statistically significant effect (p < 0.05). The findings also suggest that interventions based on these variables could lead to improved outcomes, as evidenced by the observed increase in \( Y \) following the implementation of the proposed strategies. Overall, the results underscore the importance of considering these variables in future research and practical applications.
Discussion
The discussion section of the research paper presents a comprehensive analysis of the mineralogical composition and production techniques of mortars and plasters from Tell el-Burak, utilizing various analytical methods including X-ray powder diffraction (XRPD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS), thermogravimetric analysis (TGA), and organic residue analysis (ORA). The XRPD results confirmed the presence of calcite and quartz in all plaster samples, alongside gehlenite, cristobalite, and mullite, which are typically associated with high-fired ceramics. This suggests that the ceramic aggregates used in the plaster were sourced from materials subjected to significant thermal processing, likely above 800 °C, indicating a deliberate selection of aggregates to enhance the hydraulic properties of the mortar.
The OM and SEM-EDS analyses revealed two distinct types of ceramic fragments based on their firing temperatures, with Type 1 exhibiting lower firing temperatures and Type 2 indicating higher temperatures and greater vitrification. The hydraulicity index calculated from the reaction rims between ceramic fragments and lime showed variability, suggesting a complex interaction between the materials that contributed to the hydraulicity of the plaster. TGA results indicated that all analyzed samples contained more than 3% water bound to hydraulic components, further confirming their classification as hydraulic mortars. The ORA identified organic compounds in the plaster samples, including fatty acids and monoacylglycerols, with notable sulfur presence, distinguishing them from the control soil sample.
Overall, the findings underscore the specialized knowledge and technological sophistication of the plaster production at Tell el-Burak, reflecting a centralized and elite-controlled craft system. The study highlights the significance of utilizing production waste from pottery, which contained sufficient pozzolanic properties, thereby enhancing the durability and functionality of the agricultural infrastructure, particularly the wine press. This research contributes to a deeper understanding of the economic strategies and technological advancements during the Iron Age in the Southern Phoenician context.