Assessment of clayey raw material suitability for ceramic production in Northern Peloponnese: an archaeometric approach

Abstract

The aim of this study is to examine possible sources of clayey raw materials, outcropping in the territory of the northern Peloponnese, which was potentially used for ceramic production during antiquity and also to provide a detailed characterization and comparison as to their compositional and technological properties. This was accomplished by the systematic sampling of Holocene, Plio-Pleistocene and Pliocene clayey raw materials (59 samples) from a wide area (31 sites) spanning all over the northern Peloponnese, extending from the region of Aigialeia (Northwestern) to the region of Corinth (northeastern). In the case of the ceramic material, our selection was constrained by the recent important discoveries in the site of ancient Helike. The Early Bronze Age material unearthed therein highlights its significant role since then and possibly indicates one of the earliest ceramic productions attested in the area. Coeval archaeological sites do also exist in proximity to Ancient Helike, such as Aigion, or further to the East, such as Ancient Aigeira and Derveni. The ceramic analysis aims to provide a characterization mean for their comparison with the clayey raw materials sampled throughout the area and will help us unveil the early ceramic technology in the area and to make provenance inferences. In order to identify clay materials behavior during firing conditions and to access the eventual mineral phase transformations and use them subsequently as a mean for comparison with the archaeological ceramics, experimental briquettes from the studied raw material were manufactured. The experimental briquettes were fired at three temperatures 700, 900 and 1050oC under oxidizing conditions.In an attempt to characterize fully the raw materials, the experimental briquettes and the ancient ceramics, the integrated approach by using a series of analytical techniques, such as optical microscopy, scanning electron microscopy, cathodoluminescence, thermal analysis and geochemical analyses was indispensable. Clayey raw materials were further examined in terms of technological and physical properties, such as plasticity, grain size distribution and activity. The interpretation and elaboration of the whole data led us to the characterization of the raw materials as calcareous and calcareous-dolomitic clayey sediments and siliceous (only 2 samples). According to their clay minerals content and based on the sampling location were characterized as; Achaean samples: Illitic-chloritic and illitic-chloritic with mixed-phases presence; Corinthian samples: illitic and less chloritic with mixed-phases presence; Xylokastro samples: illitic and less chloritic and smectite with mixed-phases presence. Geochemical analyses revealed no compositional differentiation revealed among the various areas whereas the REE study suggests possible similar sources of origin. Plasticity results allowed us to characterize the studied materials as low and/or moderate plastic materials or silts of low plasticity, a fact that comes in in accordance with the low content of clay fraction and the abundant presence of illite. These data enabled us to infer that they cannot be used untreated as proper ceramic raw materials, but they may be used for large vessels or roofing tiles. Experimental briquettes showed that calcareous fine group and siliceous group resist over time, whereas the experimental briquettes of the calcareous coarse samples collapsed. The archaeometric approach led us to identify 5 main petrographic groups and various small groups and eventually infer about their local provenance. Furthermore the obtained data helps us to unveil the ancient technological processes i.e. levigation or sieving; the technique of tempering (rock fragments or/and grog). The aplastic inclusions as well as the composition (in terms of calcium content) of the clay paste were related with the local lithology, apart from a significant number of the ceramic samples, which even though contained the same inclusions encountered in the rest of the samples, they showed a different composition (non-calcareous). As far as it concerns the firing choices, it is observed the application of low firing temperature through open fires for the large vessels, whereas a wide range of firing temperatures was chosen in the case of tableware. The extensive number of the small groups and loners suggested the household production. We deduced that Helike potters used the same clayey raw material source for about half of the studies samples, but the query raised was about the source of those ceramic samples with the different composition. The characterization of the raw materials showed only one sampling location as potential source for those ceramics and close to Helike site. Another assumption is that the non-calcareous source was possibly depleted through time (naturally or by human activities). In summary the technological features of Helike pottery revealed a skillful pottery craftsmanship in Helike settlement, the existence of different workshops wherein were using different technology and different recipes.

Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι ο λεπτομερής χαρακτηρισμός των αργιλούχων πρώτων υλών από την βόρεια Πελοπόννησο, ως προς την καταλληλότητα τους για την παραγωγή κεραμικής κατά την αρχαιότητα. Ο χαρακτηρισμός των πρώτων υλών αφορούσε κυρίως στον προσδιορισμό της σύστασης και των τεχνολογικών τους ιδιοτήτων. Πραγματοποιήθηκε συστηματική δειγματοληψία των αργιλούχων πρώτων υλών από Ολοκαινικές, Πλιο-Πλειστοκαινικές και Πλειστοκαινές αποθέσεις (59 δείγματα) από μια ευρεία περιοχή (31 θέσεις) που εκτείνεται σε όλη τη βόρεια Πελοπόννησο, από την περιοχή της Αιγιαλείας (βορειοδυτικά) έως την Κόρινθο (βορειοανατολικά).Στην περίπτωση του αρχαίων κεραμικών, η δειγματοληψία περιορίστηκε στις αρχαιολογικές ανασκαφές της αρχαίας Ελίκης. Η ανακάλυψη ενός πρωτο-αστικού ΠΕ οικισμού της ΙΙ-ΙΙΙ περιόδου στην ίδια ευρύτερη περιοχή, όπου μια χιλιετία αργότερα ιδρύθηκε η Μυκηναϊκή Ελίκη, καταδεικνύει την σπουδαιότητα της περιοχής ήδη από την Πρώιμη Εποχή του Χαλκού. Άλλοι Αρχαιολογικοί χώροι που γειτνιάζουν με την Αρχαία Ελίκη, είναι το Αίγιο προς τα δυτικά, ενώ ανατολικά η Αρχαία Αιγείρα και ο Πρωτοελλαδικός οικισμός στο Δερβένι Κορινθίας. Η κεραμική ανάλυση στοχεύει στην παροχή ενός μέσου χαρακτηρισμού για τη σύγκρισή τους με τις αργιλώδεις πρώτες ύλες που συλλέχτηκαν από όλη την περιοχή και θα μας βοηθήσει να «ξεδιπλώσουμε» την κεραμική τεχνολογία στην περιοχή και να εξαγάγουμε συμπεράσματα σχετικά με την προέλευσης της.Προκειμένου να προσδιοριστεί η συμπεριφορά των υλικών αργίλου κατά τη διάρκεια των συνθηκών όπτησης, να εξεταστούν οι ενδεχόμενοι μετασχηματισμοί των φάσεων και να χρησιμοποιηθούν στη συνέχεια ως μέσο σύγκρισης με την αρχαιολογική κεραμική, κατασκευάστηκαν πειραματικά δοκίμια από την εξεταζόμενη πρώτη ύλη. Τα πειραματικά δοκίμια πυρώθηκαν στις θερμοκρασίες των 700, 900 και 1050°C, υπό οξειδωτικές συνθήκες.Σε μια προσπάθεια πλήρους χαρακτηρισμού των πρώτων υλών, των πειραματικών δοκιμίων και των αρχαίων κεραμικών, ήταν απαραίτητη μια πιο ολοκληρωμένη προσέγγιση με τη χρήση μιας σειράς αναλυτικών τεχνικών, όπως η οπτική μικροσκοπία, η ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης, η καθοδοφωταύγεια, η θερμική ανάλυση και οι γεωχημικές αναλύσεις. Οι αργιλούχες πρώτες ύλες εξετάστηκαν περαιτέρω όσον αφορά τις τεχνολογικές και φυσικές ιδιότητες, όπως η πλαστικότητα, η κατανομή μεγέθους κόκκων και η ενεργότητα.Η ερμηνεία και επεξεργασία όλων των στοιχείων μας οδήγησε στον χαρακτηρισμό των πρώτων υλών ως ασβεστούχας, ασβεστούχας-δολομιτικής και πυριτικής σύστασης (μόνο 2 δείγματα). Σύμφωνα με το περιεχόμενου τους ως προς τα αργιλικά ορυκτά και με βάση τη θέση δειγματοληψίας τους, χαρακτηρίστηκαν ως: (i) Δείγματα από την Αχαΐα: Ιλλιτικές-χλωριτικές πρώτες ύλες και ιλλιτικές-χλωριτικές πρώτες ύλες με την συμμετοχή μεικτών φάσεων, (ii) δείγματα από την Κόρινθο: ιλλιτικές και λιγότερο χλωριτικές με την συμμετοχή μεικτών φάσεων και (iii) δείγματα από το Ξυλόκαστρο: ιλλιτικές και λιγότερο χλωριτικές και με την παρουσία σμεκτίτη και μεικτών φάσεων. Οι γεωχημικές αναλύσεις δεν διαφοροποίησαν συστασιακά τα υπό μελέτη δείγματα και βάσει των περιοχών δειγματοληψίας, ενώ η μελέτη των σπάνιων γαιών υποδήλωσαν την ίδια πηγή προέλευσης των ιζημάτων. Τα αποτελέσματα της πλαστικότητας μας επέτρεψαν να χαρακτηρίσουμε τα υλικά που μελετήθηκαν ως χαμηλής ή /και μέτριας πλαστικότητας υλικά ή ως ιλύς χαμηλής πλαστικότητας, γεγονός που συσχετίζεται με τη χαμηλή περιεκτικότητα σε στο αργιλικό κλάσμα και την άφθονη παρουσία του ιλλίτη. Βάσει αυτών των δεδομένων καταλήξαμε ότι οι υπό μελέτη αργιλούχες πρώτες ύλες δεν θα ήταν δυνατόν να χρησιμοποιηθούν άμεσα για την κατασκευή κεραμικών υλικών, αλλά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στην κατασκευή μεγάλων αποθηκευτικών αγγείων ή κεραμίδων. Η μελέτη των πειραματικών δοκιμίων μας έδειξε ότι τα δείγματα που είχαν ταξινομηθεί στην ασβεστούχα σύστασης λεπτόκοκκη ομάδα και στην πυριτικής σύστασης ομάδα, παρέμειναν συνεκτικά με την πάροδο του χρόνου, ενώ τα πειραματικά δοκίμια της ασβεστούχας σύστασης και πιο αδρόκοκκης ομάδας, κατέρρευσαν.Η αρχαιομετρική προσέγγιση μας οδήγησε να προσδιορίσουμε 5 κύριες πετρογραφικές ομάδες και διάφορες μικρές ομάδες και τελικά να συμπεράνουμε την τοπική προέλευσή τους. Επιπλέον, τα δεδομένα μας βοήθησαν να «ξεδιπλώσουμε» την τεχνολογία παραγωγής των αρχαιολογικών κεραμικών της Ελίκης, όπως τον διαχωρισμό του λεπτόκοκου κλάσματος από το αδρόκοκκο (levigation or sieving), ή την τεχνική “tempering” (πρόσθεση θραυσμάτων πετρωμάτων ή/και θρυμματισμένης κεραμικής και ανάμιξη τους με τον πηλό). Η σύσταση των μη-πλαστικών εγκλεισμάτων καθώς και η σύσταση (σε περιεκτικότητα σε ασβέστιο) του πηλού συνάδουν με την λιθολογία της υπό μελέτη περιοχής, εκτός από ένα σημαντικό αριθμό δειγμάτων, τα οποία παρόλο που περιείχαν τα ίδια εγκλείσματα που αναγνωρίστηκαν στα υπόλοιπα δείγματα, ήταν διαφορετικής σύστασης (μη-ασβεστούχα). Όσον αφορά την θερμοκρασία όπτησης, παρητηρήθηκε ότι για τα μεγάλα αποθηκευτικά αγγεία εφάρμοζαν χαμηλή θερμοκρασία, επιλέγοντας «ανοιχτές» εστίες, , ενώ στην περίπτωση της επιτραπέζια κεραμικής παρατηρήθηκε ένα μεγαλύτερο θερμοκρασιακό εύρος όπτησης. Ο μεγάλος αριθμός των μικρών πετρογραφικών ομάδων υποδηλώνει πιθανά την οικιακή παραγωγή. Τα αποτελέσματα ως προς την σύσταση των αρχαιολογικών κεραμικών μας οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι το ήμισυ περίπου των δειγμάτων ήταν τοπικής προέλευσης, αλλά το ερώτημα που τέθηκε ήταν για την πηγή απόληψης πρώτης ύλης που κατασκευάστηκαν τα μη- ασβεστούχα κεραμικών. Ο χαρακτηρισμός των πρώτων υλών έδειξε μόνο μία θέση δειγματοληψίας ως δυνητική πηγή απόληψης, πλησίον της Αρχαίας Ελίκης. Μια άλλη υπόθεση είναι ότι η μη ασβεστούχος πηγή απόληψης πιθανόν εξαντλήθηκα στο χρόνο (είτε λόγω φυσικών διεργασιών ή λόγω της ανθρώπινης δραστηριότητας). Συνοψίζοντας, τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά της κεραμικής από την Ελίκη, αναδεικνύουν την δεξιοτεχνία των κεραμέων στον οικισμό της Ελίκης, την ύπαρξη διαφορετικών εργαστηρίων όπου χρησιμοποιούσαν διαφορετική τεχνολογία και διαφορετικές συνταγές.