Metodi di datazione

La datazione di un elemento archeologico viene espressa in anni a partire da una data di riferimento. Oltre alla data della nascita di Cristo (1 d.C.) convenzionalmente utilizzata, il sistema internazionale, ricorrendo alla datazione con metodi radioattivi, utilizza il computo degli anni all'indietro partendo dal presente (B.P.: before present), inteso come 1950, anno in cui Libby giunse alla prima datazione con un metodo radioattivo, quello del C 14. È possibile assegnare ad un reperto una datazione relativa o una assoluta

La datazione relativa

Attribuire ad un reperto una data relativa significa stabilire l'anteriorità o la posteriorità dello stesso rispetto ad un altro manufatto, rinvenuto all'interno del medesimo contesto. Diversi sono i metodi utilizzati.

La stratigrafia

Il risultato ultimo di uno scavo stratigrafico correttamente eseguito è la produzione di una sequenza cronologica relativa, ottenuta a partire dall'analisi della successione degli strati individuati. In linea di principio, due oggetti rinvenuti all'interno di uno stesso deposito archeologico, laddove esso sia sigillato, saranno stati sepolti contemporaneamente. Saranno verosimilmente più recenti di quelli del deposito stratigraficamente sottostante, e più antichi di quelli del deposito sovrastante. La possibilità di datare un reperto, in termini di cronologia assoluta, consentirà infine di datare lo strato in cui lo stesso era deposto.

Le sequenze tipologiche

L'analisi tipologica dei reperti ceramici consente di raggruppare i materiali in base a determinate caratteristiche. Il metodo si basa su due principi fondamentali: i manufatti prodotti in un determinato periodo e in un determinato luogo, hanno uno stile – forma e decorazione - riconoscibile; lo stile di un manufatto cambia in modo graduale. Così, manufatti prodotti nello stesso periodo saranno spesso più simili tra loro di quanto non lo siano quelli prodotti ad alcuni secoli di distanza, essendo questi ultimi l'esito di secoli di cambiamenti. In alcuni casi, il miglior modo di assegnare una cronologia relativa a un manufatto è quello di confrontarlo con un manufatto già inserito all'interno di un sistema tipologico ben stabilito. Quasi ogni area ha una propria successione ceramica definita. Quando questa sequenza è collegata con una sequenza stratigrafica di depositi che possano essere datati con sistemi di datazione assoluta, anche ai manufatti inseriti nella successione tipologica può essere assegnata una cronologia assoluta.

Le sequenze climatiche

Abbiamo evidenze delle fluttuazioni nel clima del Pleistocene e dell'Olocene nei carotaggi effettuati nei fondali marini. Grazie a questi testimoni è stato possibile individuare una precisa sequenza di temperature su scala mondiale risalendo a 2.3 milioni di anni fa. Lo studio degli isotopi dell'ossigeno presenti nelle carote, ha prodotto inoltre una cronologia relativa per il Pleistocene. Dall'inizio dell' era glaciale, circa 1.6 milioni di anni fa, fino alla fine del Pleistocene Superiore, 700 mila anni fa, sono stati individuati dieci periodi freddi, intervallati da periodi più caldi. Altri otto o nove periodi di clima freddo caratterizzarono il Pleistocene Medio e Superiore fino all' inizio dell'Olocene, 10 mila anni or sono.

Le sequenze polliniche

Conservandosi nelle paludi torbose e nei sedimenti lacustri, il polline reperito può essere oggetto di studio da parte dei palinologi al fine di ricostruire le sequenze della vegetazione e del clima del passato. Le sequenze polliniche meglio note sono quelle dell'Europa settentrionale nell'Olocene. Inserendo un campione di pollini di un determinato sito all'interno di una più ampia sequenza pollinica, è possibile assegnare al campione analizzato una datazione relativa.

La datazione assoluta

Qualora si voglia collocare un elemento archeologico nel tempo, dargli un'età, diversi sono i metodi utilizzabili, a partire da quelli storici tradizionali fino a quelli basati sulle moderne tecniche scientifiche.

Calendari e cronologie storiche

Prima del XX secolo, le datazioni assolute si basavano su metodi storici, ovvero sulle correlazioni dei dati archeologici con le cronologie e i calendari che le popolazioni antiche avevano prodotto. Per essere considerati attendibili, i calendari dovevano rispondere a tre criteri: un'accurata ricostruzione storica; la presenza di collegamenti con il nostro calendario; la possibilità di porre gli elementi archeologici in relazione con la cronologia storica. A questi criteri rispondeva efficacemente la cronologia prodotta dagli antichi Egizi. La storia egizia è scandita dal succedersi di 31 dinastie, a loro volta classificate in Antico, Medio e Nuovo Regno. La moderna concezione di questa scansione è il frutto di una sintesi, basata su vari documenti tra cui il Canone Regio di Torino, la quale fornisce una stima della durata in anni di ogni regno fino alla conquista dell'Egitto da parte di Alessandro Magno nel 332 a.C. Le dinastie possono così essere datate andando a ritroso da questa data. La storia egiziana contiene, inoltre, osservazioni su eventi astronomici che possono essere datati utilizzando le attuali conoscenze in materia. Una cronologia storica ben determinata per una regione può essere utilizzata per datare eventi di regioni più o meno limitrofe per le quali non si abbiano testimonianze storiche, a patto che le seconde vengano menzionate nei testi storici della prima. Gli archeologi possono analogamente utilizzare le informazioni riguardanti le esportazioni e le importazioni di merci per estendere i legami cronologici mediante il cross-dating, la datazione incrociata. Fino alla metà del XX secolo gran parte della preistoria europea aveva, mediante il cross-dating, costruito un edificio cronologico, distrutto poco dopo dalle datazioni con il metodo del radiocarbonio. Se i legami tra l'Egitto e l'area egea furono significativi, non altrettanto indicativi si rivelarono quelli tra l'Egeo e il resto dell'Europa. La datazione con metodi storici rimane tuttavia un procedimento importante per gli archeologi che operano in regioni in cui è disponibile un calendario affidabile e un significativo supporto di fonti storiche. Dove ciò non è possibile, spesso le connessioni possono essere verificate con altri metodi di datazione assoluta.

Cicli annuali: varve e dendrocronologia

Prima dell'avvento dei metodi radioattivi, il conteggio delle varve, in Scandinavia, e degli anelli di accrescimento degli alberi, nell'America sud-occidentale, erano i sistemi di datazione assoluta più attendibili. Ogni metodo di datazione assoluta si basa sull'esistenza di un processo regolare come, ad esempio, la rivoluzione annuale della Terra attorno al Sole che produce fluttuazioni regolari nel clima, le quali possono essere misurate per determinare una cronologia.

Varve

Il termine scandinavo varv, deposito, indica particolari sedimenti argillo-sabbiosi che il geologo svedese Gerard de Geer, nel 1878, notò regolarmente e fittamente stratificati sul fondo di laghi contemporanei, formatisi alla fronte di ghiacciai in progressivo ritiro a partire dalla fine del Pleistocene. Gli strati dallo spessore maggiore indicavano un anno caldo. Quelli dallo spessore sottile, un anno caratterizzato da un clima più freddo. Misurando gli spessori successivi degli strati di una sequenza e confrontando l'andamento dello spessore con le varve nelle aree circostanti, è stato possibile legare insieme lunghe sequenze.

Dendrocronologia

Il metodo di datazione mediante il conteggio degli anelli di accrescimento degli alberi è stato messo a punto dall'astronomo americano A. E. Douglass nei primi decenni del XX secolo. La maggior parte degli alberi producono ogni anno un anello di legno nuovo, visibile nella sezione trasversale del tronco. Lo spessore dell'anello dipende da due fattori: l'età dell'albero (maggiore è l'età minore sarà lo spessore dell'anello); le fluttuazioni del clima (nelle regioni aride, abbondanti precipitazioni produrranno un anello particolarmente spesso). Alberi della stessa specie cresciuti nella stessa area avranno, in linea di principio, la medesima sequenza di anelli. La sequenza di accrescimento potrà essere così confrontata con frammenti di legname progressivamente più antichi fino a ricostruire la cronologia di un'area. Attualmente la dendrocronologia trova due distinte applicazioni in ambito archeologico: consente di verificare e calibrare i dati ottenuti con il metodo del radiocarbonio; può essere utilizzata come metodo indipendente di datazione. Se anticamente è stata utilizzata una determinata specie arbustiva di cui si disponga oggi di una sequenza dendrocronologica definita, si potrà ottenere una datazione utile confrontando il reperto ligneo con parte della sequenza principale. Questo metodo di datazione ha, tuttavia, due limiti fondamentali. In primo luogo può essere applicato solo agli alberi delle regioni non tropicali dove le fluttuazioni climatiche producono spessori degli anelli lignei ben definiti. In secondo luogo l'uso del metodo per datare autonomamente è limitato alle specie arbustive che hanno consentito la costruzione di una sequenza a ritroso a partire dal presente e che sono state realmente utilizzate dalle popolazioni del passato.

Il radiocarbonio

Alla prima metà degli anni Quaranta risalgono gli studi del giovane chimico americano Willard Libby su un isotopo radioattivo del carbonio, il C14. Prodotto dal bombardamento dei raggi cosmici, il C 14 si combina con altri isotopi, anche non radioattivi, formando anidride carbonica. Quest'ultima viene assorbita dalle piante che, attraverso la fotosintesi clorofilliana, liberano ossigeno e trattengono il carbonio. Mediante la catena alimentare, il carbonio passa agli erbivori e, quindi, ai carnivori. In questo modo tutti gli organismi viventi hanno in sé una percentuale di C14 costante fino alla morte, allorché la quantità di C 14 diminuisce con un ritmo regolare, raggiungendo una forma stabile dopo un certo numero di anni. Il periodo di dimezzamento, ovvero il numero di anni necessari perché la metà di una qualsiasi quantità di C 14 decada, era stato da Libby quantificato in circa 5700 anni. Gli esperimenti condotti da Libby nel 1947 gli permisero di stabilire che il C 14 poteva essere usato per determinare l'età dei residui di carbone provenienti da contesti databili tra 1000 e 50 000 anni da oggi. Già nel 1960 tuttavia i tecnici di vari laboratori avevano notato la discrepanza tra le datazioni al C 14 e quelle, più elevate, basate sulla dendrocronologia. Le ricerche condotte in quegli anni su campioni di pino californiano, specie per la quale era stata ricostruita la sequenza dendrocronologica fino al 5100 a.C., e il confronto con la datazione degli stessi campioni con il radiocarbonio, ne confermarono l'inesattezza, legata probabilmente a un'alterazione dei valori normali di C 14 nell'atmosfera a seguito delle fluttuazioni dei raggi cosmici e delle deviazioni del campo magnetico. Nel 1967 il chimico americano H. E. Suess elaborava, per mezzo della dendrocronologia, una curva di calibrazione delle datazioni al radiocarbonio, relativa al periodo compreso tra il 4100 e il 1500 a.C. Sulla base di queste scoperte, C. Renfrew poté, nel 1973, sostenere come, ad esempio, i megaliti preistorici europei, la cui costruzione era stata spesso interpretata come conseguenza dei contatti con le più avanzate società orientali, fossero in realtà ben più antichi, dimostrando come si dovesse pensare a uno sviluppo culturale prevalentemente autonomo delle comunità preistoriche del continente. Solo nella seconda metà degli anni Ottanta si perviene alla costruzione di una sequenza, analoga a quella americana, effettuata su specie vegetali nord-europee e alle datazioni dendrocronologiche di campioni di pali degli abitati perilacustri. Lo sviluppo di nuovi metodi per datare le sequenze di accrescimento di aree in cui non sono presenti alberi millenari ha, infine, permesso di estendere anche a queste ultime la nuova cronologia assoluta.

La termoluminescenza o TL

Rispetto al radiocarbonio, la termoluminescenza presenta due vantaggi. Da un lato consente di datare la ceramica; dall'altro, permette la datazione di materiali inorganici che risalgono a prima di 50 000 – 80 000 anni fa, epoca che corrisponde al limite oltre il quale non si può più utilizzare il metodo del radiocarbonio. Il metodo si basa sul fatto che i materiali a struttura cristallina, come la ceramica, contengono piccole quantità di elementi radioattivi. Questi decadono ad una velocità costante e nota, emettendo radiazioni che bombardano la struttura cristallina, dislocando alcuni elettroni che vengono poi intrappolati nei punti di imperfezione del reticolo cristallino. In questa sede il numero degli elettroni aumenta col passare del tempo. Solo quando il materiale viene rapidamente riscaldato a 500° o più gli elettroni intrappolati possono fuggire riportando, per così dire, l'orologio a zero. In questo processo, emettono luce, che costituisce appunto la termoluminescenza. Nel caso della ceramica l'azzeramento è avvenuto al momento della cottura del pezzo. Per datare il campione sarà necessario quindi misurare il contenuto di radioattività e valutare la capacità intrinseca del campione di accumulare elettroni intrappolati. La datazione col metodo della TL necessita ancora di perfezionamenti e le date ottenute solo raramente possono avere un errore del ±10%. Questo metodo perciò si rivela utile soprattutto quando non si può applicare il metodo del radiocarbonio. La tecnica è applicabile, oltre che alla ceramica, alla terra o alle pietre di un focolare, alle terre di fusione dei bronzi, alle sculture o decorazioni architettoniche in terracotta, ai mattoni, oppure ancora alla lava solidificata di un'antica eruzione. Per i forni da vasaio consente la datazione solo dell'ultimo utilizzo.

Risonanza di spin elettronico o ESR

Rispetto alla TL, l'ESR consente la datazione di ossa o conchiglie senza ricorrere al riscaldamento. Il metodo ha il vantaggio di non essere distruttivo e di necessitare di campioni molto piccoli. L'età dell'oggetto è misurata attraverso il computo degli elettroni intrappolati, al pari della termoluminescenza. L'energia assorbita dal campione al variare dell'intensità del campo magnetico, all'interno del quale esso viene posizionato, fornisce uno spettro attraverso cui è possibile misurare il numero di elettroni intrappolati.

Il potassio-argo

Usato per datare rocce risalenti a centinaia o anche migliaia di milioni di anni fa, il metodo del potassio-argo si applica unicamente a rocce vulcaniche di età non inferiore ai 100 000 anni. Il principio di base è lo stesso del radiocarbonio, ovvero il decadimento radioattivo, in questo caso, dell'isotopo radioattivo del potassio-40 che si trasforma nel gas inerte argo-40. Il tempo di dimezzamento del potassio-40 è noto e corrisponde a 1,3 miliardi di anni. Il fenomeno che azzera l'orologio radioattivo è la formazione delle rocce attraverso l'attività vulcanica, che elimina ogni traccia di argo presente in precedenza. I risultati sono generalmente accompagnati da una stima dell'errore raramente inferiore al ±10%.

L'uranio-piombo

Il metodo si basa sul decadimento radioattivo dell'uranio a piombo ed è considerato particolarmente utile per il periodo che va da 500 mila a 50 mila anni fa. È utilizzato per datare rocce ricche di carbonato di calcio e necessita, per ottenere una datazione soddisfacente, di circa 100 g di carbonato di calcio. In circostanze favorevoli il metodo fornisce un errore quadratico medio di ±12 mila anni per un campione di circa 150 mila anni fa e di ±25 mila anni per un campione di circa 400 mila anni. È quindi preferibile ricorrere ad altri metodi di datazione per compiere una verifica incrociata delle date ottenute.

Tracce di fissione

Altro metodo radioattivo, si basa sulla fissione spontanea di un isotopo dell'uranio presente in svariate rocce e minerali, nell'ossidiana e in altri vetri vulcanici, nelle meteoriti vetrose, nei vetri lavorati e nei minerali presenti nella ceramica. Il metodo si rivela particolarmente utile nei primi siti del Paleolitico specie quando non è possibile applicare il metodo del potassio-argo, alla cui portata temporale si sovrappone. In linea generale il metodo viene utilizzato per campioni geologici che risalgono a oltre 300 mila anni fa. In circostanze favorevoli, gli errori di datazione si aggirano attorno a un ±10% a patto che siano state contate almeno 100 tracce di fissione.

Metodi relativi calibrati

Oltre al decadimento radioattivo esistono altri processi naturali stabili quanto basta da essere utili in campo archeologico. Pur essendo tecniche difficili da usare come metodi attendibili di datazione assoluta, esse possono rivelarsi utili per ordinare i campioni in una sequenza relativa.

Idratazione dell'ossidiana

Il metodo, elaborato dai geologi I. Friedman e R.L. Smith, si basa sul principio in base al quale quando l'ossidiana viene spezzata, comincia ad assorbire acqua dall'ambiente circostante, formando uno strato di idratazione che può essere misurato. Il suo spessore, osservato al microscopio, aumenta con il passare del tempo. Non esiste tuttavia una velocità di accrescimento o di idratazione universalmente valida. Per essere utilizzato ai fini di una datazione assoluta, il metodo deve essere calibrato per confronto con una sequenza cronologica definita - considerando le variabilità legate alla temperatura d'esposizione e alla composizione chimica del reperto - per la regione in questione. Il metodo si rivela utile anche per stabilire le date relative di strati differenti all'interno di un sito o di un'area in cui l'ossidiana sia abbondante.

Racemizzazione degli amminoacidi

Applicato per la prima volta negli anni Settanta, il metodo viene utilizzato per datare i reperti osteologici e può essere applicato fino a 100 mila anni fa. Il principio basilare è quello per il quale gli amminoacidi possono esistere in due forme tra di loro speculari, dette enantiomeri. Gli enantiomeri che fanno ruotare la luce polarizzata verso sinistra sono detti L-enantiomeri, mentre quelli che la fanno ruotare a destra sono detti D-enantiomeri. Gli amminoacidi presenti nelle proteine degli organismi viventi contengono solo L-enantiomeri. Dopo la morte degli organismi, gli L-enantiomeri si trasformano ad una velocità costante in D-enantiomeri, cioè si racemizzano. La velocità di racemizzazione dipende dalla temperatura e quindi tende a variare da sito a sito. Sottoponendo al C 14 alcuni campioni provenienti da un determinato sito e misurando il rapporto tra enantiomero D e enantiomero L, si può arrivare a stabilire la velocità locale di racemizzazione. Essendo uno metodo di datazione assoluta, la sua affidabilità dipende dalla precisione della calibrazione.

Rapporto tra cationi

Il metodo del rapporto tra cationi consente la datazione degli intagli e delle incisioni nella roccia. Negli ambienti desertici, sulle superfici delle rocce esposte alla polvere del deserto, si forma una patina composta di minerali argillosi, ossidi e idrossidi di manganese e ferro, altri elementi secondari ed elementi in tracce, e una esigua quantità di materiale organico. Il metodo si basa sul principio che i cationi di alcuni elementi sono più solubili di quelli di altri elementi. Essi scompaiono dalla patina più rapidamente degli elementi meno solubili e la loro concentrazione diminuisce col passare del tempo. Non esistendo una velocità di diminuzione assoluta, il metodo deve essere calibrato area per area usando altri metodi di datazione.

Datazione archeomagnetica

Il metodo ad oggi si è dimostrato di limitata utilità in campo archeologico. Esso si basa sull'assunto che il campo magnetico terrestre varia continuamente in direzione orientata e in intensità. Gli scienziati sono riusciti a ricostruire le variazioni della direzione del polo Nord indietro nel tempo attraverso lo studio della magnetizzazione in periodi antichi, caratterizzati dalla presenza di strutture in argilla cotta databili. Quando l'argilla viene riscaldata a 650 ÷ 700 °C e non subisce altri riscaldamenti successivi, le particelle di ferro in essa presenti assumono stabilmente la direzione orientata e l'intensità del campo magnetico terrestre al momento della cottura - magnetizzazione termoresidua o TMR. Misurando la TMR si possono costruire diagrammi delle variazioni della direzione orientata del campo magnetico nel tempo, diagrammi che possono essere usati per datare altre strutture in argilla cotta di epoca sconosciuta di cui prima si misura la TMR e poi la si mette in corrispondenza con un particolare punto della sequenza principale.

Bibliografia

• Guidi Alessandro, I metodi della ricerca archeologica, Gius. Laterza & Figli, 1994;
• Renfrew Colin, Bahn Paul, Archeologia. Teoria, metodi, pratica, Zanichelli, 2006.