Schmiede ─ Heiligtum ─ Wassermühle. Cham-Hagendorn (Kanton Zug) in römischer Zeit. Ausgrabungen 1944/45 und 2003/04

1944/1945 wurde in Cham-Hagendorn eine Wassermühle ausgegraben, die dank ihrer aussergewöhnlich guten Holzerhaltung seit langem einen prominenten Platz in der Forschung einnimmt. 2003 und 2004 konnte die Kantonsarchäologie Zug den Platz erneut archäologisch untersuchen. Dabei wurden nicht nur weitere Reste der Wassermühle, sondern auch Spuren älterer und jüngerer Anlagen geborgen: eine ältere und eine jüngere Schmiedewerkstatt (Horizont 1a/Horizont 3) sowie ein zweiphasiges Heiligtum (Horizonte 1a/1b). All diese Anlagen lassen sich nun in das in den neuen Grabungen erkannte stratigraphische Gerüst einhängen (s. Beil. 2). Dank der Holzerhaltung können die meisten Phasen dendrochronologisch datiert werden (s. Abb. 4.1/1a): Horizont 1a mit Schlagdaten zwischen 162(?)/173 und 200 n. Chr., Horizont 1b um 215/218 n. Chr. und Horizont 2 um 231 n. Chr. Ferner konnten in den neuen Grabungen Proben für mikromorphologische und archäobotanische Untersuchungen entnommen werden (Kap. 2.2; 3.11). In der vorliegenden Publikation werden der Befund und die Baustrukturen vorgelegt, (Kap. 2), desgleichen sämtliche stratifizierten Funde und eine umfassende Auswahl der 1944/1945 geborgenen Funde (Kap. 3). Dank anpassender Fragmente, sog. Passscherben, lassen sich diese zum Teil nachträglich in die Schichtenabfolge einbinden. Die mikromorphologischen und die archäobotanischen Untersuchungen (Kap. 2.2; 3.11) zeigen, dass der Fundplatz in römischer Zeit inmitten einer stark vom Wald und dem Fluss Lorze geprägten Landschaft lag. In unmittelbarer Nähe können weder eine Siedlung noch einzelne Wohnbauten gelegen haben. Die demnach nur gewerblich und sakral genutzten Anlagen standen an einem Bach, der vermutlich mit jenem Bach identisch ist, der noch heute das Groppenmoos entwässert und bei Cham-Hagendorn in die Lorze mündet (s. Abb. 2.4/1). Der antike Bach führte wiederholt Hochwasser ─ insgesamt sind fünf grössere Überschwemmungsphasen auszumachen (Kap. 2.2; 2.4). Wohl anlässlich eines Seehochstandes durch ein Überschwappen der Lorze in den Bach ausgelöst, müssen diese Überschwemmungen eine enorme Gewalt entwickelt haben, der die einzelnen Anlagen zum Opfer fielen. Wie die Untersuchung der Siedlungslandschaft römischer Zeit rund um den Zugersee wahrscheinlich macht (Kap. 6 mit Abb. 6.2/2), dürften die Anlagen von Cham-Hagendorn zu einer in Cham-Heiligkreuz vermuteten Villa gehören, einem von fünf grösseren Landgütern in diesem Gebiet. Hinweise auf Vorgängeranlagen fehlen, mit denen die vereinzelten Funde des 1. Jh. n. Chr. (Kap. 4.5) in Verbindung gebracht werden könnten. Diese dürften eher von einer der Überschwemmungen bachaufwärts weggerissen und nach Cham-Hagendorn eingeschwemmt worden sein. Die Nutzung des Fundplatzes (Horizont 1a; s. Beil. 6) setzte um 170 n. Chr. mit einer Schmiedewerkstatt ein (Kap. 2.5.1). Der Fundanfall, insbesondere die Schmiedeschlacken (Kap. 3.9) belegen, dass hier nur hin und wieder Geräte hergestellt und repariert wurden (Kap. 5.2). Diese Werkstatt war vermutlich schon aufgelassen und dem Verfall preisgegeben, als man 200 n. Chr. (Kap. 4.2.4) auf einer Insel zwischen dem Bach und einem Lorzearm ein Heiligtum errichtete (Kap. 5.3). Beleg für den sakralen Status dieser Insel ist in erster Linie mindestens ein eigens gepflanzter Pfirsichbaum, nachgewiesen mit Pollen, einem Holz und über 400 Pfirsichsteinen (Kap. 3.11). Die im Bach verlaufende Grenze zwischen dem sakralen Platz und der profanen Umgebung markierte man zusätzlich mit einer Pfahlreihe (Kap. 2.5.3). In diese war ein schmaler Langbau integriert (Kap. 2.5.2), der an die oft an Temenosmauern antiker Heiligtümer angebauten Portiken erinnert und wohl auch die gleiche Funktion wie diese gehabt hatte, nämlich das Aufbewahren von Weihegaben und Kultgerät (Kap. 5.3). Das reiche Fundmaterial, das sich in den Schichten der ersten Überschwemmung fand (s. Abb. 5./5), die um 205/210 n. Chr. dieses Heiligtum zerstört hatte, insbesondere die zahlreiche Keramik (Kap. 3.2.4), und die zum Teil auffallend wertvollen Kleinfunde (Kap. 3.3.3), dürften zum grössten Teil einst in diesem Langbau untergebracht gewesen sein. Ein als Glockenklöppel interpretiertes, stratifiziertes Objekt spricht dafür, dass die fünf grossen, 1944/1945 als Stapel aufgefundenen Eisenglocken vielleicht auch dem Heiligtum zuzuweisen sind (Kap. 3.4). In diesen Kontext passen zudem die überdurchschnittlich häufig kalzinierten Tierknochen (Kap. 3.10). Nach der Überschwemmung befestigte man für 215 n. Chr. (Kap. 4.2.4) das unterspülte Bachufer mit einer Uferverbauung (Kap. 2.6.1). Mit dem Bau eines weiteren, im Bach stehenden Langbaus (Kap. 2.6.2) stellte man 218 n. Chr. das Heiligtum auf der Insel in ähnlicher Form wieder her (Horizont 1b; s. Beil. 7). Von der Pfahlreihe, die wiederum die sakrale Insel von der profanen Umgebung abgrenzte, blieben indes nur wenige Pfähle erhalten. Dennoch ist der sakrale Charakter der Anlage gesichert. Ausser dem immer noch blühenden Pfirsichbaum ist es ein vor dem Langbau aufgestelltes Ensemble von mindestens 23 Terrakottafigurinen (s. Abb. 3.6/1), elf Veneres, zehn Matres, einem Jugendlichen in Kapuzenmantel und einem kindlichen Risus (Kap. 3.6; s. auch Kap. 2.6.3). In den Sedimenten der zweiten Überschwemmung, der diese Anlage um 225/230 n. Chr. zum Opfer gefallen war, fanden sich wiederum zahlreiche Keramikgefässe (Kap. 3.2.4) und zum Teil wertvolle Kleinfunde wie eine Glasperle mit Goldfolie (Kap. 3.8.2) und eine Fibel aus Silber (Kap. 3.3.3), die wohl ursprünglich im Langbau untergebracht waren (Kap. 5.3.2 mit Abb. 5/7). Weitere Funde mit sicherem oder möglichem sakralem Charakter finden sich unter den 1944/1945 geborgenen Funden (s. Abb. 5/8), etwa ein silberner Fingerring mit Merkurinschrift, ein silberner Lunula-Anhänger, eine silberne Kasserolle (Kap. 3.3.3), eine Glasflasche mit Schlangenfadenauflage (Kap. 3.8.2) und einige Bergkristalle (Kap. 3.8.4). Im Bereich der Terrakotten kamen ferner mehrere Münzen (Kap. 3.7) zum Vorschein, die vielleicht dort niedergelegt worden waren. Nach der zweiten Überschwemmung errichtete man um 231 n. Chr. am Bach eine Wassermühle (Horizont 2; Kap. 2.7; Beil. 8; Abb. 2.7/49). Ob das Heiligtum auf der Insel wieder aufgebaut oder aufgelassen wurde, muss mangels Hinweisen offen bleiben. Für den abgehobenen Zuflusskanal der Wassermühle verwendete man mehrere stehen gebliebene Pfähle der vorangegangenen Anlagen der Horizonte 1a und 1b. Obwohl die Wassermühle den 28 jährlichen Überschwemmungshorizonten (Kap. 2.2) und den Funden (Kap. 4.3.2; 4.4.4; 45) zufolge nur bis um 260 n. Chr., während gut einer Generation, bestand, musste sie mindestens zweimal erneuert werden – nachgewiesen sind drei Wasserräder, drei Mühlsteinpaare und vermutlich drei Podeste, auf denen jeweils das Mahlwerk ruhte. Grund für diese Umbauten war wohl der weiche, instabile Untergrund, der zu Verschiebungen geführt hatte, so dass das Zusammenspiel von Wellbaum bzw. Sternnabe und Übersetzungsrad nicht mehr funktionierte und das ganze System zerbrach. Die Analyse von Pollen aus dem Gehhorizont hat als Mahlgut Getreide vom Weizentyp nachgewiesen (Kap. 3.11.4). Das Abzeichen eines Benefiziariers (Kap. 3.3.2 mit Abb. 3.3/23,B71) könnte dafür sprechen, dass das verarbeitete Getreide zumindest zum Teil für das römische Militär bestimmt war (s. auch Kap. 6.2.3). Ein im Horizont 2 gefundener Schreibgriffel und weitere stili sowie eine Waage für das Wägen bis zu 35-40 kg schweren Waren aus dem Fundbestand von 1944/1945 könnten davon zeugen, dass das Getreide zu wägen und zu registrieren war (Kap. 3.4.2). Kurz nach 260 n. Chr. fiel die Wassermühle einem weiteren Hochwasser zum Opfer. Für den folgenden Horizont 3 (Beil. 9) brachte man einen Kiesboden ein und errichtete ein kleines Gebäude (Kap. 2.8). Hier war wohl wiederum eine Schmiede untergebracht, wie die zahlreichen Kalottenschlacken belegen (Kap. 3.9), die im Umfeld der kleinen Baus zum Vorschein kamen. Aufgrund der Funde (Kap. 4.4.4; 4.5) kann diese Werkstatt nur kurze Zeit bestanden haben, höchstens bis um 270 n. Chr., bevor sie einem weiteren Hochwasser zum Opfer fiel. Von der jüngsten Anlage, die wohl noch in römische Zeit datiert (Horizont 4; Beil. 10), war lediglich eine Konstruktion aus grossen Steinplatten zu fassen (Kap. 2.9.1). Wozu sie diente, muss offen bleiben. Auch der geringe Fundanfall spricht dafür, dass die Nutzung des Platzes, zumindest für die römische Zeit, allmählich ein Ende fand (Kap. 4.5). Zu den jüngsten Strukturen gehören mehrere Gruben (Kap. 2.9.2), die vielleicht der Lehmentnahme dienten. Mangels Funden bleibt ihre Datierung indes ungewiss. Insbesondere wissen wir nicht, ob sie noch in römische Zeit datieren oder jünger sind. Spätestens mit der fünften Überschwemmung, die zur endgültigen Verlandung führte und wohl schon in die frühe Neuzeit zu setzen ist, wurde der Platz aufgelassen und erst mit dem Bau der bestehenden Fensterfabrik Baumgartner wieder besetzt.

Using 18O/2H, 3H/3He, 85Kr and CFCs to determine mean residence times and water origin in the Grazer and Leibnitzer Feld groundwater bodies (Austria)

Two groundwater bodies, Grazer Feld and Leibnitzer Feld, with surface areas of 166 and 103 km2 respectively are characterised for the first time by measuring the combination of d18O/d2H, 3H/3He, 85Kr, CFC-11, CFC-12 and hydrochemistry in 34 monitoring wells in 2009/2010. The timescales of groundwater recharge have been characterised by 131 d18O measurements of well and surface water sampled on a seasonal basis. Most monitoring wells show a seasonal variation or indicate variable contributions of the main river Mur (0–30%, max. 70%) and/or other rivers having their recharge areas in higher altitudes. Combined d18O/d2H-measurements indicate that 65–75% of groundwater recharge in the unusual wet year of 2009 was from precipitation in the summer based on values from the Graz meteorological station. Monitoring wells downstream of gravel pit lakes show a clear evaporation trend. A boron–nitrate differentiation plot shows more frequent boron-rich water in the more urbanised Grazer Feld and more frequent nitrate-rich water in the more agricultural used Leibnitzer Feld indicating that a some of the nitrate load in the Grazer Feld comes from urban sewer water. Several lumped parameter models based on tritium input data from Graz and monthly data from the river Mur (Spielfeld) since 1977 yield a Mean Residence Time (MRT) for the Mur-water itself between 3 and 4 years in this area. Data from d18O, 3H/3He measurements at the Wagna lysimeter station supports the conclusion that 90% of the groundwaters in the Grazer Feld and 73% in the Leibnitzer Feld have MRTs of <5 years. Only in a few groundwaters were MRTs of 6–10 or 11–25 years as a result of either a long-distance water inflow in the basins or due to longer flow path in somewhat deeper wells (>20 m) with relative thicker unsaturated zones. The young MRT of groundwater from two monitoring wells in the Leibnitzer Feld was confirmed by 85Kr-measurements. Most CFC-11 and CFC-12 concentrations in the groundwater exceed the equilibration concentrations of modern concentrations in water and are therefore unsuitable for dating purposes. An enrichment factor up to 100 compared to atmospheric equilibrium concentrations and the obvious correlation of CFC-12 with SO4, Na, Cl and B in the ground waters of the Grazer Feld suggest that waste water in contact with CFC-containing material above and below ground is the source for the contamination. The dominance of very young groundwater (<5 years) indicates a recent origin of the contamination by nitrate and many other components observed in parts of the groundwater bodies. Rapid measures to reduce those sources are needed to mitigate against further deterioration of these waters.

The first major incision of the Swiss Deckenschotter landscape

The Swiss Deckenschotter (“cover gravels”) is the oldest Quaternary units in the northern Swiss Alpine Foreland. They are a succession of glaciofluvial gravel layers intercalated with glacial and/or overbank deposits. This lithostratigraphic sequence is called Deckenschotter because it “covers” Molasse or Mesozoic bedrock and forms mesa-type hill-tops. Deckenschotter occurs both within and beyond the extent of the Last Glacial Maximum glaciers. The Swiss Deckenschotter consist of two sub-units: Höhere (Higher) and Tiefere (Lower) Deckenschotter. Although the Höhere Deckenschotter sub-unit (HDS) is topographically higher than the Tiefere Deckenschotter, it is older. The only available age for the Swiss Deckenschotter is 2.5–1.8 Ma based on mammal remains found in HDS at the Irchel site. In this study, we present an exposure age for the topographically lowest HDS, calculated from a cosmogenic 10Be depth-profile. Our results show that the first phase of the Deckenschotter glaciations in the Swiss Alps terminated at least 1,020+80−120 ka ago, which is indicated by a significant fluvial incision. This line of evidence seems to be close to synchronous with the beginning of the Mid-Pleistocene Revolution, when the frequency of the glacial-interglacial cyclicity changed from 41 to 100 ka and the amplitude from low to high, between marine isotope stages 23 and 22.

Adaptive, convergent origins of the pygmy phenotype in African rainforest hunter-gatherers

Tropical rainforest hunter-gatherer populations worldwide share the pygmy phenotype, or small human body size. The evolutionary history of this phenotype is largely unknown. Here we studied DNA from the Batwa, a rainforest hunter-gatherer population from east central Africa, to identify regions of the Batwa genome that underlie the pygmy phenotype. We then performed population genomic analyses to study the evolution of these regions, including comparisons with the Baka, a west central African rainforest hunter-gatherer population. We conclude that the pygmy phenotype likely arose due to positive natural selection and that it arose possibly multiple times within Africa. These results support longstanding anthropological hypotheses that small body size confers an important selective advantage for human rainforest hunter-gatherers.

Models of hybridization during range expansions and their application to recent human evolution

Several lines of genetic, archeological and paleontological evidence suggest that anatomically modern humans (Homo sapiens) colonized the world in the last 60,000 years by a series of migrations originating from Africa (e.g. Liu et al., 2006; Handley et al., 2007; Prugnolle, Manica, and Balloux, 2005; Ramachandran et al. 2005; Li et al. 2008; Deshpande et al. 2009; Mellars, 2006a, b; Lahr and Foley, 1998; Gravel et al., 2011; Rasmussen et al., 2011). With the progress of ancient DNA analysis, it has been shown that archaic humans hybridized with modern humans outside Africa. Recent direct analyses of fossil nuclear DNA have revealed that 1–4 percent of the genome of Eurasian has been likely introgressed by Neanderthal genes (Green et al., 2010; Reich et al., 2010; Vernot and Akey, 2014; Sankararaman et al., 2014; Prufer et al., 2014; Wall et al., 2013), with Papua New Guineans and Australians showing even larger levels of admixture with Denisovans (Reich et al., 2010; Skoglund and Jakobsson, 2011; Reich et al., 2011; Rasmussen et al., 2011). It thus appears that the past history of our species has been more complex than previously anticipated (Alves et al., 2012), and that modern humans hybridized several times with local hominins during their expansion out of Africa, but the exact mode, time and location of these hybridizations remain to be clarifi ed (Ibid.; Wall et al., 2013). In this context, we review here a general model of admixture during range expansion, which lead to some predictions about expected patterns of introgression that are relevant to modern human evolution.