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

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.

(Table 1) Uranium at DSDP Hole 69-504B pore water

Basalt formation waters collected from Hole 504B at sub-basement depths of 194, 201, 365, and 440 meters show inverse linear relationships between 87Sr/86Sr and Ca, 87Sr/86Sr and Sr, and K and Ca. If the Ca content of a fully reacted formation water end-member is assumed to be 1340 ppm, the K, Sr, and 87Sr/86Sr values for the end-member are 334 ppm, 7.67 ppm, and 0.70836, respectively. With respect to contemporary seawater at Hole 504B, K is depleted by 13%, Sr is enriched by 2.7%, and 87Sr/86Sr is depleted by 0.8%. The Sr/Ca ratio of the formation water (0.0057) is much lower than that of seawater (0.018) but is similar to the submarine hot spring waters from the Galapagos Rift and East Pacific Rise and to geothermal brines from Iceland. At the intermediate temperatures represented by the Hole 504B formation waters (70°-105°C), the interaction between seawater and the ocean crust produces large solution enrichments in Ca, the addition of a significant basalt Sr isotope component accompanied by only a minor elemental Sr component, and the removal from solution of seawater K. The Rb, Cs, and Ba contents of the formation waters appear to be affected by contamination, possibly from drilling muds.