La geochimica degli isotopi stabili applicata a reperti scheletrici fossili per ricostruzioni paleoambientali (sito archeologico di Arslantepe –Turchia).

Abstract

Il sito archeologico di Arslantepe (provincia di Malatya, Turchia) rappresenta un caso di studio di potenziale interesse per l’interazione tra i mutamenti climatici e la storia della civiltà. Il sito, occupato quasi ininterrottamente per un periodo di tempo relativamente lungo (6250-2700 BP), ha fornito una grande quantità di reperti ossei, distribuiti lungo una stratigrafia archeologica relativamente dettagliata e supportata da datazioni al radiocarbonio. Tali reperti, indagati con le tecniche della geochimica degli isotopi stabili, possono costituire degli efficaci proxy paleoclimatici. In questo lavoro è stata studiata la composizione isotopica di 507 campioni di resti ossei umani e animali (prevalentemente pecore, capre, buoi). I rapporti isotopici studiati sono relativi a ossigeno (δ18Ocarb, δ18Oph), carbonio (δ13Ccarb, δ13Ccoll) e azoto (δ15N), misurati nella frazione minerale e organica dell’osso; la variabilità nel tempo di questi parametri, principalmente legati alla paleonutrizione, può essere correlata, direttamente o indirettamente, a cambiamenti dei parametri ambientali quali temperatura e umidità atmosferiche. I risultati indicano che la dieta degli animali selvatici e domestici di Arslantepe era quasi esclusivamente a base di piante a ciclo fotosintetico C3, generalmente tipiche di climi umidi o temperati. La presenza di piante C4, più tipiche di condizioni aride, sembrerebbe essere riconoscibile solamente nella dieta del bue (Bos taurus). La dieta umana era esclusivamente terrestre a base di cereali e carne di caprini con una percentuale esigua o del tutto assente di carne di maiale e bue. Dal punto di vista paleoclimatico il principale risultato del lavoro consiste nel riconoscimento della preservazione di un segnale paleoclimatico a lungo termine (δ18OW, composizione isotopica dell’ossigeno dell’acqua ingerita), che identifica un massimo relativo di umidità attorno al 5000 BP e che si correla, per andamento e ampiezza della variazione a record paleoclimatici di sedimenti lacustri collocati in regioni adiacenti all’area di studio. Sulla base del confronto dei tre segnali isotopici sono state inoltre riconosciute due anomalie climatiche siccitose a breve termine, apparentemente riferibili a due episodi di aridità a scala regionale documentati in letteratura.

The archaeological site of Arslantepe (Malatya, Turkey) represents a very interesting case-study for investigating the relationship between climate change and civilization’s history: the site, almost continuously populated over a long time (6250-2700 cal yr. BP), has given a great amount of skeletal remains which are distributed on a fairly well-resolved archaeological stratigraphy also improved by radiocarbon dating; these remains, studied trough the techniques of stable isotope geochemistry can provide paleoclimatic proxy data. In this work we studied the stable isotope composition of 507 samples of human and animal skeletal remains (mainly sheep, goat, cattle). The measured isotope ratios are referred to oxygen (δ18Ocarb, δ18Oph), carbon (δ13Ccarb, δ13Ccoll) and nitrogen (δ15N); they were studied in the mineral and organic fractions of bone tissue; the variability in time of these parameters, mainly related to paleonutrition, can be correlated, directly or indirectly, to changes in environmental parameters such as atmospheric temperature and moisture. Results show that wild and domestic animal diet in Arslantepe was almost exclusively composed of plants exploiting the C3 photosynthetic pathway, which are typical of wet or temperate climates. The presence of C4 plants (typical of dryer climates) could be found only in cattle diet (Bos taurus). Human diet was based mainly on terrestrial food, and in particular cereals, caprine meat and little or any pig and cattle meat. From the paleoclimatic point of view, the most important result of this work is the identification of the preservation of a long-term paleoclimatic signal in δ18OW calculated values (oxygen isotopic composition of ingested liquid water), that identifies conditions of maximum moisture at 5000 BP; these data are well correlated (in terms of trend and amplitude) to the oxygen isotope stratigraphy of lacustrine sediments found in zone near the study area. Two aridification events, representing short-term climate anomalies punctuating the above general trends, were recognized through the comparison of the studied isotope parameters. Also these episodes apparently correlate to dramatic regional-scale episodes documented in former literature.