DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01594-1
تاريخ النشر: 2025-03-15
المؤلف: Rick Bonnie وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الآثار والدراسات التاريخية
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في تركيب وإنتاج عينات الجص من خمسة مواقع أثرية من الفترة الهلنستية المتأخرة إلى الرومانية المبكرة في إسرائيل، باستخدام تقنيات تحليلية متنوعة تشمل مطيافية فلورية بالأشعة السينية المشتتة بطول الموجة (WD-XRF)، ومطيافية الكتلة بالتحليل الطيفي البلازمي المقترن (ICP-MS)، والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM-EDS). تم تحليل ما مجموعه 54 عينة، بما في ذلك تلك من 13 بركة مدرجة تم التعرف عليها على أنها حمامات طقسية يهودية، لفهم الخصائص الجيوكيميائية والإنتاج المحلي المحتمل للجص. تشير النتائج إلى وجود ارتباط قوي في تركيبات الجص بين أربعة من المواقع (هورفات ‘إيثري، سيفوريس، كيرين نفتالي، ويودفات)، مما يشير إلى وجود قوة عاملة ماهرة وانتقال محتمل للمعرفة بين المجتمعات في تكنولوجيا الجص. في المقابل، أظهر الجص من غاملا خصائص مميزة، مما يدل على وصفة إنتاج مختلفة ومصدر مواد خام مختلف.
تسلط الدراسة الضوء على أنه بينما تم استخدام وصفات جص مماثلة عبر مواقع متعددة، كانت هناك اختلافات في التركيب تت correspond إلى مراحل البناء المختلفة والاستخدامات المحددة للبرك. ومن الجدير بالذكر أن بعض البرك أظهرت شذوذات في بقايا المواد الكيميائية، مما يشير إلى استخدامات بديلة تتجاوز التطهير الطقسي، مثل معالجة الطعام أو تخزين النفايات. تؤكد الأبحاث على تعقيد تكنولوجيا الجص كنشاط اقتصادي يتأثر بالشبكات الاجتماعية والسيطرة النخبوية، بينما تؤكد أيضًا على الحاجة إلى مزيد من التحقيق في التنوع الوظيفي لهذه الهياكل. بشكل عام، توفر النتائج رؤى جديدة حول الأبعاد الاجتماعية والثقافية والاقتصادية لبناء واستخدام البرك المدرجة في المنطقة.
الطرق
في هذه الدراسة، قام المؤلفون بالتحقيق في 13 بركة مدرجة، مغطاة بالجص من خمسة مواقع أثرية—هورفات ‘إيثري، سيفوريس، غاملا، يودفات، وكيرين نفتالي—تم اختيارها لسياقاتها الموثقة جيدًا وإعداداتها الثقافية المتنوعة. تمتد البرك المختارة على نطاق زمني من أوائل القرن الأول قبل الميلاد إلى القرن الثاني الميلادي، مما يعكس استخدامها في البيئات المنزلية، والمعابد، والتحصينات. تضمنت الأبحاث تحليلًا مفصلًا للإعدادات الجيولوجية لكل موقع، مع التركيز على مصادر مواد الجص بناءً على توقيعات العناصر النادرة. تتميز المواقع بتكوينات مختلفة من الحجر الجيري، مع اختلافات ملحوظة في التركيب المعدني، مثل الحجر الجيري الدولوميتي الموجود في كيرين نفتالي ويودفات، والكالسيت النقي تقريبًا من هورفات ‘إيثري.
استخدم المؤلفون تحليلات العناصر النادرة والعناصر الأرضية النادرة (REE) لإقامة روابط بين تركيبات الجص والمواد الجيولوجية المحلية. تشير النتائج إلى أنه بينما كانت هناك تشابهات كبيرة في الأنماط التركيبية الرئيسية للجصوص، تم استخدام وصفات مميزة في كل موقع، مما يعكس على الأرجح المواد الخام المحلية المستغلة لإنتاج الجص. على سبيل المثال، تشير محتويات MgO وCaO للجصوص من يودفات وكيرين نفتالي وغاملا إلى استخدام الجير الدولوميتي، بينما يشير الجص من سيفوريس إلى مصدر صخري مختلف. تسلط الدراسة الضوء على أهمية الخصائص الجيولوجية المحلية في تكنولوجيا الجص وتقترح أن تركيزات REE في الجصوص تأثرت بكل من المجاميع المستخدمة والمياه المستمدة من جريان الأمطار، مما يبرز التفاعلات المعقدة بين الثقافة المادية والعوامل البيئية في ممارسات البناء القديمة.
النتائج
في هذا القسم، تقدم الدراسة بيانات تحليلية من 54 عينة تم تحليلها باستخدام WD-XRF وICP-MS، تتكون من 44 عينة جص أثرية و10 عينات صخرية من مواقع مختلفة. تهدف الأبحاث إلى تحديد تركيبات الجص والوصفات بناءً على الملفات الكيميائية الإجمالية، وتوقيعات العناصر النادرة، وبقايا محتملة من الأنشطة البشرية. بالإضافة إلى ذلك، تم إجراء قياسات pXRF غير الغازية على أسطح الجص لتقييم فعاليتها كبديل فعال من حيث التكلفة للتحليل في المختبر.
تشير النتائج إلى أن pXRF غالبًا ما أنتج بيانات غير موثوقة، خاصة للعناصر الرئيسية والثانوية، بسبب مشكلات مثل تآكل السطح والتحديات في قياس أسطح الجص غير المستوية. بينما أظهرت بعض العناصر النادرة ارتباطًا أفضل مع نتائج المختبر، كانت العديد من التركيزات أقل من حدود الكشف عن pXRF. ومن الجدير بالذكر أن pXRF كان قادرًا على اكتشاف إثراء العناصر النادرة الناتجة عن الأنشطة البشرية، خاصة بالنسبة لـ ZnO وPbO، مما يشير إلى إمكانيته في تحديد التلوث السطحي. بشكل عام، تستنتج الدراسة أنه بينما يحتوي pXRF على قيود، يمكن أن يكمل تقنيات المختبر في الكشف عن توقيعات كيميائية محددة في الجص الأثري.
المناقشة
في هذا القسم، يوضح المؤلفون استراتيجيتهم التحليلية الشاملة للتحقيق في تركيبات الجص من المواقع الأثرية، باستخدام مزيج من التحليلات الجيوكيميائية والميكروهيكلية. شملت الطرق الجيوكيميائية مطيافية فلورية بالأشعة السينية المشتتة بطول الموجة (WD-XRF) ومطيافية الكتلة بالتحليل الطيفي البلازمي المقترن (ICP-MS) لتقييم تركيزات العناصر الرئيسية والثانوية والنادرة في عينات الجص. تم أيضًا استخدام مطيافية الأشعة السينية المحمولة غير الغازية (pXRF) في الموقع لالتقاط التغيرات السطحية. تضمنت الدراسة تقنيات أخذ عينات دقيقة، بما في ذلك جمع عينات مسحوقة من أسطح الجص المحفوظة جيدًا، والتي تم إخضاعها بعد ذلك للتحليل البتروغرافي والمجهر الإلكتروني الماسح (SEM-EDS) لتوصيف التركيبات المعدنية والربط.
تكشف النتائج عن تشابهات تركيبية كبيرة بين الجصوص من هورفات ‘إيثري، سيفوريس، كيرين نفتالي، ويودفات، مما يشير إلى تقليد تكنولوجي مشترك وممارسات تصنيع. ومن الجدير بالذكر أن عينات غاملا أظهرت ملفات جيوكيميائية مميزة، على الأرجح بسبب السياقات الجيولوجية المختلفة. تشير التحليلات إلى أن الربط الأساسي في الجصوص هو الكالسيت الميكروني الناعم، مع مجاميع متنوعة، بما في ذلك الحجر الجيري والمواد الطينية، التي تمت إضافتها عمدًا من أجل اللون والوظائف. بالإضافة إلى ذلك، تحدد الدراسة بقايا كيميائية ناتجة عن الأنشطة البشرية، مثل مستويات الفوسفات المرتفعة، والتي قد تشير إلى استخدامات غير مرتبطة بالمياه للهياكل، مما يلمح إلى أدوارها المحتملة بخلاف مجرد تخزين المياه. بشكل عام، تؤكد الأبحاث على تعقيد إنتاج الجص وآثاره على فهم الديناميات الاجتماعية والاقتصادية من الفترة الهلنستية المتأخرة إلى الرومانية المبكرة.
DOI: https://doi.org/10.1038/s40494-025-01594-1
Publication Date: 2025-03-15
Author(s): Rick Bonnie et al.
Primary Topic: Archaeology and Historical Studies
Overview
This research investigates the composition and production of plaster samples from five Late Hellenistic-Early Roman archaeological sites in Israel, utilizing various analytical techniques including wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectrometry (WD-XRF), inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS), and scanning electron microscopy (SEM-EDS). A total of 54 samples, including those from 13 stepped pools identified as Jewish ritual baths, were analyzed to understand the geochemical properties and potential local production of plaster. The findings indicate a strong correlation in plaster compositions among four of the sites (Horvat ‘Ethri, Sepphoris, Keren Naftali, and Yodefat), suggesting a skilled workforce and possible intercommunal knowledge transfer in plaster technology. In contrast, the plaster from Gamla exhibited distinct characteristics, indicating a different production recipe and raw material source.
The study highlights that while similar plaster recipes were employed across multiple sites, there were variations in composition that corresponded to different construction phases and specific uses of the pools. Notably, some pools showed chemical residue anomalies, suggesting alternative uses beyond ritual purification, such as food processing or waste storage. The research underscores the complexity of plaster technology as an economic activity influenced by social networks and elite control, while also emphasizing the need for further investigation into the functional diversity of these structures. Overall, the results provide new insights into the social, cultural, and economic dimensions of stepped pool construction and usage in the region.
Methods
In this study, the authors investigated 13 stepped, plastered pools from five archaeological sites—Horvat ‘Ethri, Sepphoris, Gamla, Yodefat, and Keren Naftali—chosen for their well-documented contexts and diverse cultural settings. The selected pools span a chronological range from the early first century BCE to the second century CE, reflecting their use in domestic environments, synagogues, and fortifications. The research involved a detailed analysis of the geological settings of each site, with a focus on sourcing plaster materials based on trace elemental signatures. The sites are characterized by different limestone formations, with notable differences in mineral composition, such as the dolomitic limestone found in Keren Naftali and Yodefat, and the nearly pure calcite from Horvat ‘Ethri.
The authors employed trace element and rare earth element (REE) analyses to establish connections between the plaster compositions and local geological materials. Results indicated that while there were significant similarities in the major compositional patterns of the plasters, distinct recipes were used at each site, likely reflecting the local raw materials exploited for plaster production. For instance, the MgO and CaO content of plasters from Yodefat, Keren Naftali, and Gamla suggested the use of dolomitic lime, while the plaster from Sepphoris indicated a different source rock. The study highlights the importance of local geological characteristics in plaster technology and suggests that the REE concentrations in the plasters were influenced by both the aggregates used and the water sourced from rainfall runoff, underscoring the complex interactions between material culture and environmental factors in ancient construction practices.
Results
In this section, the study presents analytical data from 54 samples analyzed using WD-XRF and ICP-MS, comprising 44 archaeological plaster samples and 10 rock samples from various sites. The research aims to identify plaster compositions and recipes based on bulk chemical profiles, trace elemental signatures, and potential anthropogenic residues. Additionally, non-invasive pXRF measurements were conducted on plaster surfaces to evaluate its effectiveness as a cost-efficient alternative to laboratory analysis.
The findings indicate that pXRF often produced unreliable data, particularly for major and minor elements, due to issues such as surface weathering and the challenges of measuring uneven plaster surfaces. While some trace elements showed better correlation with laboratory results, many concentrations fell below pXRF detection limits. Notably, pXRF was able to detect anthropogenic trace element enrichment, particularly for ZnO and PbO, suggesting its potential utility in identifying surface contamination. Overall, the study concludes that while pXRF has limitations, it can complement laboratory techniques in detecting specific chemical signatures in archaeological plaster.
Discussion
In this section, the authors detail their comprehensive analytical strategy for investigating plaster compositions from archaeological sites, employing a combination of geochemical and microstructural analyses. Geochemical methods included wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectrometry (WD-XRF) and inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) to assess major, minor, and trace elemental concentrations in plaster samples. Non-invasive portable X-ray fluorescence (pXRF) was also utilized on-site to capture surface variations. The study involved meticulous sampling techniques, including the collection of powdered samples from well-preserved plaster surfaces, which were then subjected to petrographic analysis and scanning electron microscopy (SEM-EDS) to characterize mineralogical and binder compositions.
The findings reveal significant compositional similarities among plasters from Horvat ‘Ethri, Sepphoris, Keren Naftali, and Yodefat, suggesting a shared technological tradition and manufacturing practices. Notably, the Gamla samples exhibited distinct geochemical profiles, likely due to differing geological contexts. The analysis indicates that the primary binder in the plasters is fine micritic calcite, with various aggregates, including limestone and argillaceous materials, which were intentionally added for color and functionality. Additionally, the study identifies anthropogenic chemical residues, such as elevated phosphate levels, which may indicate non-water-related uses of the structures, hinting at their potential roles beyond mere water storage. Overall, the research underscores the complexity of plaster production and its implications for understanding the socio-economic dynamics of the Late Hellenistic to Early Roman periods.