Studio archeometrico dell'evoluzione tecnologica della produzione ceramica del sito di Tayma (Arabia Saudita) in quasi 2000 anni di storia

This study focuses on the archaeometric characterization of Iron Age to Islamic Period pottery from the archaeological site of Tayma (north-western Saudi Arabia), with the main aim of defining the provenance, the production technology and its evolution over time. This research is part of a joined-project coordinated by the German Archaeological Institute of Berlin and involving the Saudi Arabian Department of Antiquity and the Department of Archaeology and Epigraphy of King Saud University (Riyadh). This project aims to study the material culture as well as the more classical archaeological aspects of Tayma, a site located in the Tabuk province (latitude 27° 37’ N, longitude 38° 28’ E) north-western Saudi Arabia. The importance of the archaeological site of Tayma is related to its almost continuous occupation throughout several millennia. The age of the material here considered is from the Early Iron Age to the Islamic Period. The presence of an important aquifer and a palm grove determined the site to develop and to become a reference point in the trades within the Arabian Peninsula desert steppe area. Numerous attestations indicate that Tayma was involved into commercial and cultural exchanges with the Mediterranean, Mesopotamian, Egyptian and Southern Arabian Peninsula people (Avanzini, 1997, Eichmann et al., 2006, Hausleiter, 2006). In this frame, the ceramic materials play an important role, since the local and regional stratigraphic sequences are based on the continuity versus discontinuity of their typology over time. Therefore, the archaeometrical analysis of the pottery at Tayma can supply important information both on the ceramic production technology as well as on the provenance, allowing the identification of cases of importation and/or local imitation. For this reason, 238 potsherds, 100 from a superficial survey and 138 from stratigraphic contexts dated between Early Iron Age and Islamic Period were studied and compared with a set of clayey and sandy materials collected from the surroundings of Tayma. All the samples were studied in optical microscopy, in order to define homogeneous petrographic groups in terms of groundmass microstructure, textural features and composition of inclusions. The mineralogical and chemical composition of both potsherds from stratigraphic contexts and geological clay samples were determined by X-ray diffraction (XRD) and X-ray fluorescence (XRF), in order to provide constraints to the definition of the firing temperature and possible provenance of the archaeological materials. A multivariate statistical approach was also adopted to process the analytical data with the main aim of distinguishing locally-made and imported objects, and defining the production recipes adopted over time. Detailed analysis of specific microstructures formed during the firing process were also analysed on selected samples in scanning electron microscopy. For this reason, both stratigraphically dated potsherds and clayey materials collected in the surroundings area of the archaeological site were analysed under petrographic, mineralogical, microstructural and chemical viewpoints and the analytical data were processed using multivariate statistical tools. Most of the pottery at Tayma was locally produced according to different recipes, which show a straight correlation with the age. This indicates a systematic change in the pottery production technology over the period of about two millennia here considered. The majority of the pottery is locally produced, and only few ceramic classes, mainly glazed ware, resulted to be imported. On the basis of the mineral-petrographic composition of inclusions and the textural features of the ceramic pastes, 9 main petrographic groups were defined. Group 1 is characterised by fine grained inclusions mostly made of quartz and sometimes sandstone and siltstone rock fragments. The same kind of inclusions was also identified in petrographic group 5, which is however characterized by coarser grained inclusions. Group 2 displays a fine-grained and quartz-poor matrix and bears rare inclusions mostly of argillaceous rock fragments (ARF). Group 3 shows fine to coarse grained inclusions made of ARF, quartz grains and quartz-rich siltstone and sandstone rock fragments. Similar types of inclusions characterise also petrographic group 4, although it is lacking in fine fraction. Group 6 differs from the others for the presence of extremely coarse grained inclusions of quartz and feldspar, while group 8 contains volcanic rock inclusions. Although samples belonging to group 7 display under the optical microscope texture and type of inclusions similar to those of group 1, diffraction patterns show the presence in the matrix of gehlenite, suggesting the presence of carbonate in the original clayey material. Lastly, in potsherds of group 9 the groundmass is almost absent and the inclusions are made of angular grains of quartz. The mineral-petrographic composition of inclusions in the majority of the groups (1, 2, 3, 4, 5) is consistent with the geology of the area surrounding Tayma, which consists of Palaeozoic sedimentary sequences, mainly represented by mudstones, sandstones, siltstones and occasionally limestones containing rare cherts (Le Nindre et al., 2003; Hussain, 2007), associated to Quaternary deposits of sand, often forming large dune systems, and subordinated clays and evaporites. Samples belonging to group 8 are characterised by basalt and acid volcanic rock inclusions which are only outcropping at least one hundred kilometres far from Tayma, as well as those belonging to group 6, the inclusions of which derive from an alkaline granitoid rocks. Therefore on the basis of the mineralogical and lithological match, most of the ceramic pastes were probably locally produced according to different recipes, for which locally available tempers, mainly represented by sand, were added to a clay material. When potsherds are compared with the clay materials from the surrounding of Tayma in terms of chemical composition, it is clear that part of the pottery was imported. Statistical multivariate analysis carried out by the Principal Component Analysis (PCA), revealed that potsherds of groups 1, 2, 3, 4 and 5 form a unique and homogeneous group similar to the clay materials collected in the area, whereas all other groups (6, 7, 8, 9) are chemically not comparable with the clay materials of the area of Tayma, indicating that they were probably imported. Potsherds belonging to group 9 petrographically and compositionally correspond to an islamic stonepaste and an egyptian faience, respectively. Multivariate statistical treatment of chemical data also shows that recipes for the pottery production changed over time, both in terms of abundance and type of temper, and of composition of the starting clayey materials. The chemical compositions of the pottery resulted to lie on mixing trends between possible starting clayey materials and different types of temper, supplying an important tool to better describe tempering processes. As for the firing technology, the mineralogical composition shows that all the potsherds locally produced contain mullite, spinel and quartz. This mineralogical assemblage indicates that the base-clay was kaolinitic in composition and firing temperatures around 1000°C (Aras, 2004). This result is in agreement with the mineralogical composition of the clay materials collected from the surroundings of Tayma, composed of kaolinite and subordinate illite, smectite, quartz and goethite. Some samples of groups 1, 3, 4 and 5 bears vitrified ARFs showing a vesicular texture caused by degassing during melting. The mineralogical assemblage of those samples is characterised by the presence of hercynite and the absence of hematite suggesting firing temperatures exceeding 1000°C (Letsch & Noll, 1983). A few archaeological samples bearing ARFs were fired at 1100°C and 1200°C. The vesicular texture and hercynite-bearing and hematite-free assemblage were reproduced at 1200°C, suggesting that samples containing vitrified ARFs were fired between 1100°C and 1200°C. The mineralogical assemblage of the imported potsherds is very different, since they contain gehlenite and diopside, indicating that a calcareous base-clay was used for their production and that firing was run at temperature above 850°C (Riccardi et al., 1999). When considering the evolution of the production recipes over time, some interesting points arise. In the Early Iron Age potsherds belong to petrographic groups 1 and 3, while during the Late Iron Age new recipes appeared with the presence of the pottery belonging to petrographic groups 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8. This variety of materials suggests both a marked evolution in the pottery production at Tayma and the flourishing of trades and exchanges with other peoples which brought new ceramic objects from abroad.

Questo studio si focalizza sulla caratterizzazione archeometrica di ceramiche datate dall’età del Ferro all’epoca Islamica del sito archeologico di Tayma (nord-ovest dell’Arabia Saudita), allo scopo di definirne la provenienza, le tecnologie di produzione e relativa evoluzione nel tempo. Questa ricerca è parte di un progetto congiunto coordinato dall'Istituto Archeologico Tedesco di Berlino che coinvolge il Dipartimento di Antichità Saudite e il Dipartimento di Epigrafia e Archeologia dell'Università King Saud di Rijad. Questo progetto ha come scopo lo studio della cultura materiale e dei più classici aspetti archeologici di Tayma, un sito collocato nella provincia di Tabuk (latitudine 27° 37’ N, longitudine 38° 28’ E) nel nord ovest dell’Arabia Saudita. L’importanza del sito archeologico di Tayma è da collegarsi alla sua continua occupazione attraverso molti millenni. La presenza di un’importante falda acquifera e lo sviluppo di un vasto palmeto ha determinato lo sviluppo del sito, che si colloca in una posizione strategica lungo le principali vie commerciali nella parte occidentale della penisola arabica. Numerose testimonianze indicano come Tayma fosse coinvolta in scambi commerciali e culturali con le popolazioni del Mediterraneo, della Mesopotamia, dell'Egitto e del meridione della penisola Arabica (Avanzini, 1997, Eichmann et al., 2006, Hausleiter, 2006). In questo contesto, il materiale ceramico gioca un ruolo fondamentale, dato che le sequenze stratigrafiche sia a livello locale che regionale si basano sulla continuità o discontinuità nel tempo delle sue tipologie. Pertanto l’analisi archeometrica della ceramica di Tayma può fornire importanti informazioni sia sulla tecnologia di produzione, che sulla provenienza, permettendo di identificare i casi di importazione e/o imitazione locale. Per questa ragione 238 frammenti di ceramica, di cui 100 provenienti da ricognizione superficiale e 138 da contesti stratigrafici datati tra l’età del Ferro Antico ed il Periodo Islamico, sono stati studiati e confrontati con una serie di materiali argillosi e sabbiosi campionati nei dintorni di Tayma. Tutti i campioni sono stati studiati al microscopio ottico, con lo scopo di definire gruppi petrografici omogenei per microstruttura della pasta di fondo, caratteristiche tessiturali, e composizione degli inclusi. La composizione chimica e mineralogica dei campioni ceramici provenienti da contesti stratigrafici e quella delle argille campionate sono state determinate tramite diffrattometria dei raggi X e fluorescenza dei raggi X al fine di definire le temperature di cottura e la possibile provenienza dei materiali archeologici. È stato inoltre adottato un approccio statistico multivariato per elaborare i dati analitici con lo scopo principale di distinguere tra oggetti di produzione locale e manufatti importati e definire le ricette di produzione adottate attraverso i secoli. Specifiche microstrutture formatesi durante la cottura in determinati campioni sono state inoltre analizzate al microscopio elettronico a scansione. Per questo motivo, le ceramiche provenienti da contesti stratigrafici e quelli relativi alle argille sono stati analizzati da un punto di vista petrografico, mineralogico, microstrutturale e chimico, ed i dati sono stati trattati utilizzando strumenti statistici multivariati. La maggior parte della ceramica di Tayma è stata prodotta localmente secondo diverse ricette, che mostrano una diretta correlazione con le varie epoche storiche. Ciò mostra un cambiamento sistematico nella tecnologia di produzione in un periodo di circa due millenni. Solo poche classi ceramiche, per lo più invetriate, risultano importate. Sulla base della composizione minero-petrografica degli inclusi e delle caratteristiche tessiturali degli impasti ceramici, sono stati individuati nove gruppi petrografici principali. Il gruppo 1 è caratterizzato da inclusi a grana fine costituiti prevalentemente da quarzo e, a volte, da frammenti litici di siltiti ed areniti. Lo stesso tipo di inclusi è stato identificato nel gruppo petrografico 5 che tuttavia è caratterizzato da inclusi a grana più grossolana. Il gruppo 2 mostra una matrice povera in quarzo, ha una grana fine e presenta rari inclusi prevalentemente di rocce argillose (ARF). Il gruppo 3 mostra inclusi di ARF, quarzo e rocce silicoclastiche come siltiti e areniti ricche in quarzo, di granulometria da fine a grossolana. Inclusi simili caratterizzano il gruppo 4 che però manca della frazione fine. Il gruppo 6 differisce dagli altri per la presenza di inclusi di quarzo e feldspati, mentre il gruppo 8 si caratterizza per la presenza di inclusi di rocce vulcaniche. Nonostante i campioni appartenenti al gruppo 7 mostrino al microscopio ottico la tessitura e il tipo di inclusi simili a quelli del gruppo 1, i spettri di diffrazione mostrano la presenza di fasi come la gehlenite, che suggerisce la presenza di carbonati nell'originale materiale argilloso. Infine nel gruppo 9 la pasta di fondo è assente e le inclusioni sono costituite da grani angolari di quarzo. La composizione minero-petrografica degli inclusi della maggior parte dei gruppi (1, 2, 3, 4, 5) è compatibile con la geologia dell'area circostante Tayma, che consiste in sequenze sedimentarie paleozoiche, per lo più rappresentate da argilliti, siltiti e areniti ed occasionalmente da rocce carbonatiche contenenti selce (Le Nindre et al., 2003; Hussain, 2007), associate a depositi quaternari di sabbie che spesso formano ampi sistemi di dune, e secondariamente ad argilliti ed evaporiti. I campioni che appartengono al gruppo 8 sono caratterizzati dalla presenza di inclusi di basalti e di vulcaniti acide, che affiorano solamente a una distanza di almeno cento chilometri da Tayma, così come un campione del gruppo 6, i cui inclusi derivano da rocce plutoniche alcaline. Pertanto, sulla base della corrispondenza mineralogica e litologica, la maggior parte degli impasti ceramici sono stati probabilmente prodotti localmente utilizzando varie ricette secondo le quali al materiale argilloso sono stati aggiunti smagranti disponibili localmente, prevalentemente della granulometria delle sabbie. Comparando la composizione chimica dei frammenti ceramici con quella delle argille provenienti dai dintorni di Tayma, si vede chiaramente come parte dei materiali ceramici siano stati importati. L'analisi statistica multivariata condotta secondo il metodo dell'Analisi delle Componenti Principali (PCA) ha rivelato che i campioni appartenenti ai gruppi 1, 2, 3, 4 e 5 formano un gruppo unico e omogeneo insieme alle argille campionate nella zona, mentre tutti gli altri gruppi (6, 7, 8, 9) sono chimicamente incompatibili con i materiali dell'area circostante Tayma, il che suggerisce che siano di importazione. Le ceramiche appartenenti al gruppo 9 corrispondono petrograficamente e compositivamente a delle Islamic Stonepaste e le Egyptian Faïence (Mason & Tite, 1994; Tite et al. 1983, 1988). Il trattamento statistico multivariato dei dati chimici mostra anche che le ricette per la produzione ceramica cambiò nel tempo, sia in termini di abbondanza e tipologia dello smagrante, che di composizione del materiale argilloso di partenza. La composizione chimica delle argille è risultata giacere lungo linee di mescolamento tra i probabili materiali argillosi di partenza e diversi tipi di smagranti, fornend un importante strumento per una migliore descrizione del processo di tempera. Per quanto riguarda la tecnologia di cottura, la composizione mineralogica mostra che tutti i campioni prodotti localmente contengono mullite, spinello e quarzo. Tale associazione mineralogica indica l'utilizzo di un’argilla caolinitica e temperature di cottura di circa 1000 °C (Aras, 2004). Tale risultato è in accordo con la composizione mineralogica dell'argilla campionata nei dintorni di Tayma, composta da caolinite e, in secondo luogo, smectite, quarzo e goethite. Alcuni campioni dei gruppi 1, 3, 4 e 5 contengono ARF vetrificati, caratterizzati da una struttura vescicolare prodottasi per degassamento durante la fusione. L’associazione mineralogica di tali campioni è caratterizzata dalla presenza di ercinite e dall’assenza di ematite, il che suggerisce temperature di cottura superiori ai 1000°C (Letsch & Noll, 1983). Alcuni campioni ceramici archeologici contenenti ARF sono stati sottoposti a ricottura a 1100°C e 1200°C. La struttura vescicolare degli ARF e l’associazione contenente ercinite e priva di ematite è stata riprodotta a 1200°C, suggerendo che i campioni contenenti ARF vetrificati siano stati cotti a temperature comprese tra 1100°C e 1200°C. L’associazione mineralogica delle ceramiche di importazione è molto diversa da quella delle ceramiche prodotte localmente, ed è caratterizzata da fasi come gehlenite e diopside, che indicano l'utilizzo di un’argilla calcarea e temperature di cottura superiori agli 850°C (Riccardi et al., 1999). Considerando l'evoluzione nel tempo delle ricette di produzione, si evidenziano alcuni punti importanti. Le ceramiche dell’età del Ferro Antico appartengono ai gruppi petrografici 1 e 3, mentre nel Ferro Tardo compaiono nuove ricette riconducibili ai gruppi 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8. Tale varietà di materiale suggerisce sia una evoluzione della produzione locale a Tayma, sia il fiorire di commerci e scambi con altre popolazioni che hanno permesso l’arrivo a Tayma di nuovi oggetti.