Exploitation précoce de la pouzzolane napolitaine (pulvis puteolana) dans le théâtre romain d'Aquilée, Italie du Nord

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4110 (2023) Citer cet article

966 accès

3 Altmétrique

Détails des métriques

L'article rapporte les résultats des analyses sur les matériaux à base de mortier du théâtre romain d'Aquilée (Friuli Venezia Giulia, Italie du Nord), récemment datés entre le milieu du 1er siècle avant notre ère et le milieu du 1er siècle de notre ère. Les échantillons ont été caractérisés par microscopie à lumière polarisée sur lames minces (PLM), microscopie électronique à balayage avec spectroscopie à dispersion d'énergie (SEM-EDS) et analyse quantitative de phase par diffraction des rayons X sur poudre (QPA-XRPD). Des granulats pyroclastiques (principalement des pierres ponces et des tufs épars), incompatibles avec la géologie régionale, ont été retrouvés dans deux échantillons des couches de préparation du rez-de-chaussée du bâtiment. Leur provenance a été déterminée au moyen de QPA-XRPD, SEM – EDS, fluorescence X (XRF) et spectrométrie de masse plasma à couplage inductif par ablation laser (LA-ICP-MS). Les analyses minéralogiques et géochimiques ont démontré leur provenance de la baie de Naples, les reconnaissant ainsi comme pulvis puteolana, un type d'agrégat pouzzolanique affleurant autour de la ville moderne de Pozzuoli et prescrit par Vitruve (De Architectura, 2.6.1) dans des matériaux à base de mortier pour renforcer les maçonneries et produire du béton hydraulique pour les jetées du port. Cette preuve représente le plus ancien cas analytiquement établi d'exploitation de pulvis puteolana dans le nord de l'Italie à ce jour, et une utilisation précoce du matériau hors de Campanie adapté pour des constructions civiles dans un environnement non strictement maritime. En effet, le théâtre a été construit dans la plaine deltaïque basse d'Aquilée, sujette aux infiltrations d'eau typiques des environnements lagunaires. Les données mettent en évidence la résilience des artisans à adapter et à réinterpréter l'utilisation traditionnelle des matériaux volcaniques napolitains pour faire face aux défis géomorphologiques de la plaine d'Aquilée.

Les pouzzolanes volcaniques sont différents types de roches très amorphes et peu cohérentes riches en silice et alumine réactives ayant principalement une origine pyroclastique. Dans la production de matériaux à base de mortier, une fois mélangés avec de l'eau, ils interagissent avec la chaux aérienne éteinte (portlandite), induisant la dissolution des phases d'aluminosilicate pour générer une série de produits de réaction à base de calcium (hydrate de silicate de calcium C–S–H , aluminate de calcium hydraté C–A–H et aluminosilicate de calcium hydraté C–A–S–H) structurellement affines avec les phases minérales présentes dans la chaux hydraulique naturelle et le ciment moderne1,2,3,4,5,6.

Le mot « pouzzolanique » provient du terme latin puteolanus, attribué par Pline l'Ancien (Naturalis Historia, 16.202 ; 35.166) à un frêne naturel particulier affleurant près de la ville moderne de Pozzuoli dans la baie de Naples, et mentionné pour la toute première temps (1er siècle avant notre ère) par Vitruve sous forme de pulvis (poudre) pouvant provenir de Baiae et de la zone autour du mont Vésuve (De Architectura, 2.6.1–2; 5.12.2). Les deux auteurs considéraient le pulvis puteolana comme une poudre prodigieuse à utiliser dans la fabrication de matériaux à base de mortier, pour renforcer la maçonnerie et produire du béton hydraulique pour les jetées portuaires.

Selon la géologie moderne, ce matériau correspond aux coulées pyroclastiques et aux dépôts de retombées (c'est-à-dire les pierres ponces et les tufs) des unités volcaniques situées autour de la baie de Naples, avec une référence spécifique aux éruptions quaternaires des Champs Phlégréens et à celles de Somma-Vésuve avant -daté 79 CE7,8,9,10,11,12.

Pulvis puteolana n'est pas la seule pouzzolane volcanique mentionnée dans les traités des auteurs latins. Vitruve (De Architectura, 2.4.1) est le premier auteur à mentionner les harenae fossiciae comme des sables de carrière, de différentes couleurs (rubra, nigra et cana), qui étaient employés dans des matériaux à base de mortier pour renforcer la maçonnerie. Les harenae fossiciae sont généralement identifiées8,13,14 avec les cendres volcaniques des éruptions du Pléistocène moyen des volcans de la Province du Latium (Vulsini, Vico, Monti Sabatini et Colli Albani).

Au-delà des pouzzolanes volcaniques "traditionnelles" rapportées par les auteurs romains, des preuves archéologiques ont démontré que d'autres produits volcaniques (c'est-à-dire des laves, des obsidiennes, des perlites) étaient exploités dans les provinces de l'Empire pour produire des matériaux à base de mortier hydrauliques, rigides et durables ,18,19,20.

Cependant, la circulation de ces pouzzolanes « alternatives » est toujours restée intra-régionale et essentiellement circonscrite aux sites proches des carrières d'approvisionnement. C'est également le cas des harenae fossiciae, qui ont été exploitées depuis l'époque républicaine moyenne tardive pour produire des matériaux à base de mortier à Rome9,13,14,21,22,23,24,25,26 et dans les sites autour de la ville8,26,27,28.

Comme l'ont démontré de récentes recherches géoarchéologiques, seule la pulvis puteolana était largement commercialisée en Méditerranée. Elle atteignit même les côtes levantines, comme en témoigne la présence de ponces et de tufs phlégréens dans les jetées en opus caementicium du port de Césarée Maritima, commandées par le roi Hérode entre 23 et 15 avant notre ère7,29. Avec les pouzzolanes phlégréennes, les produits volcaniques de Somma-Vésuve ont également été massivement exportés, comme le confirme la présence d'agrégats pyroclastiques présentant l'empreinte géochimique des produits de Somma-Vésuve dans les jetées du port de Chersonisos en Crète7.

La propagation des pouzzolanes napolitaines dans les provinces de l'empire romain s'est développée en peu de temps. Après les premières expérimentations dans la construction d'aquariums à opus caementicium dans les villas maritimes tyrrhéniennes de riches sénateurs et entrepreneurs de la fin de l'ère républicaine (fin IIe-Ier siècle avant notre ère)7,10,30, ce produit a obtenu le monopole sur les marchés en quelques années. décennies comme une excellente matière première pour la fabrication de mortiers et bétons hydrauliques durables.

La raison de cette diffusion massive est probablement liée à la logistique commerciale : les affleurements sont situés à proximité des côtes de la baie de Naples, là où se sont établis les grands ports de l'époque romaine comme ceux de Puteoli, Baia et Miseno31. Ces facteurs ont joué un rôle clé dans le commerce du matériau, qui a voyagé en mer comme lest des navires, ainsi que des manuels et des artisans, lors de l'expansion rapide de Rome dans toute la mer Méditerranée7,9.

Les matériaux ont également atteint les côtes de la mer Adriatique, où son emploi précoce loin de la baie de Naples a été documenté dans les structures en opus caementicium du port d'Egnatia7,30, datées de l'époque de la guerre entre Octavianus et Marcus Antonius32. C'était une circonstance extraordinaire à l'époque, car l'infrastructure avait probablement été conçue par les ingénieurs de l'armée d'Octave pour être un port militaire dans l'Adriatique et une tête de pont vers Actio.

D'autres cas vérifiés d'utilisation de pulvis puteolana ont été documentés par l'analyse des infrastructures d'opus caementicium des ports impériaux massifs d'Italie, de Turquie et d'Égypte7,10. Actuellement, la recherche ne suggère que l'utilisation sélective des matériaux volcaniques napolitains pour les constructions civiles maritimes de haut niveau, en raison de sa concentration préférentielle sur les infrastructures portuaires romaines. En fait, dans les sites autour de la baie de Naples, la pouzzolane volcanique locale a également été employée dans la construction de bâtiments publics et privés en surface, au moins à partir du IIIe-IIe siècle avant notre ère33,34,35,36,37.

Dans cet article, les résultats des analyses de plusieurs matériaux à base de mortier collectés sur le théâtre d'Aquilée (Friuli Venezia Giulia, Italie du Nord) sont rapportés. Des agrégats pyroclastiques (principalement des pierres ponces) ont été trouvés dans deux échantillons, provenant des couches de préparation des sols de l'orchestre et de l'hyposcaenium. Des analyses pétro-minéralogiques et géochimiques ont démontré que ces pouzzolanes volcaniques provenaient de la baie de Naples. Le croisement des données analytiques avec la datation du bâtiment indique qu'il s'agit du plus ancien cas d'emploi de pulvis puteolana établi analytiquement dans le nord de l'Italie à ce jour ; il représente également une utilisation précoce du matériau adapté aux constructions civiles dans des environnements non strictement maritimes loin de la baie de Naples.

Aquilée était l'une des principales villes romaines de l'ancienne région de Cisalpina (correspondant à peu près à l'Italie du Nord actuelle). Établie en 181 avant notre ère dans une zone intérieure de la plaine du Frioul, à environ 10 km de la côte nord de la mer Adriatique, la colonie représentait une tête de pont de la culture romaine au nord de la péninsule italienne. Au cours des siècles suivants, Aquilée s'est développée en un centre urbain florissant enrichi de bâtiments monumentaux et de maisons privées prestigieuses. À la fin du IVe siècle de notre ère, Ausone (Ordo urbium nobilium, IX) la mentionne comme l'une des plus grandes villes du monde romain38.

Au cours des dernières décennies, l'existence et l'emplacement approximatif du théâtre romain dans le plan urbain d'Aquilée ont été suggérés par l'archéologue Luisa Bertacchi39. Des activités archéologiques récentes, menées depuis 2015 par l'Université de Padoue40,41,42,43,44, ont révélé son emplacement exact, non loin du forum urbain et immédiatement à l'extérieur des murs républicains. Les fouilles ont défini l'articulation planimétrique, les dimensions et les techniques de construction du théâtre, qui a un diamètre d'environ 95 m. C'est donc l'un des plus grands théâtres romains de Cisalpina, avec les théâtres voisins de Pola (Grand Théâtre), Padoue et Vérone42.

La structure a été construite dans un terrain bas éventuellement affecté par des infiltrations d'eau, un problème impliquant toute la plaine inondable d'Aquilée dans l'Antiquité45,46. Un tel facteur exigeait une consolidation adéquate de ses fondations. En fait, le secteur curviligne du théâtre (cavea, Fig. 1a), destiné à accueillir le public, a été placé sur une sous-structure fondamentale en opus caementicium divisée en trois secteurs concentriques, correspondant en élévation aux gradins de la summa, media et ima cavea. Les secteurs de sous-structure externe et médian sont marqués par un motif régulier de parois radiales, séparées par une paroi curviligne intermédiaire. Ces structures sont construites avec un noyau en opus caementicium et un paramentum de petits blocs de calcaire, avec parfois des rangées de briques. Seul le secteur intérieur (ima cavea) est composé d'une structure solide. Les murs radiaux extérieurs se terminent extérieurement par des piliers en blocs calcaires, marquant les ouvertures de l'édifice ; les escaliers menant aux gradins étaient disposés à intervalles réguliers. Les entrées principales consistent en deux longs couloirs (aditus maximi), situés aux extrémités de la cavea, menant à la zone semi-circulaire de l'orchestre. Il a un diamètre d'environ 29,5 m et il montre des traces du sol d'origine en dalles de marbre blanc.

Le théâtre romain d'Aquilée. (a) Plan de reconstruction du bâtiment avec indication des secteurs fouillés (en gris foncé) ; (b) Coupe transversale reconstitutive du théâtre, de l'ima cavea aux scaenae frons wall, avec des croquis stratigraphiques des préparations du sol de l'orchestre et de l'hyposcaenium.

Devant l'orchestre, les fouilles ont mis au jour le muret avant de la scène (frons pulpiti). Le sol de la scène, vraisemblablement en planches de bois (non conservées), était placé entre cette structure et les scaenae frons, et il recouvrait l'hyposcaenium en dessous.

Derrière la scène, il y avait le mur monumental de scaenae frons, d'environ 8,2 m d'épaisseur. Au milieu de cette structure, les traces d'une grande niche, large d'environ 12,0 m, sont encore reconnaissables ; cette niche encadrait la porte principale par laquelle les acteurs entraient en scène (valva regia).

Enfin, un système complexe de ponceaux sous les planchers permettait le drainage des eaux usées hors du bâtiment.

La disposition générale du bâtiment, sa décoration architecturale43 et l'étude préliminaire des découvertes (y compris les vestiges organiques datés du 14 s. provenant des couches de fondation, voir la figure supplémentaire 1) suggèrent que le théâtre a été construit entre le milieu du Ier siècle avant notre ère et le milieu du 1er siècle de notre ère, très probablement avant 30 de notre ère.

Hormis les caniveaux, parfois vidés et entretenus, l'orchestre et l'hyposcaenium étaient placés aux deux hauteurs les plus basses du théâtre43,44.

Les séquences de stratification des sols des deux secteurs ont été étudiées à travers deux petits sondages, révélant deux séquences stratigraphiques très similaires (Fig. 1b), examinées à environ 0,45 m de la surface des deux étages. Dans l'orchestre, la couche documentée la plus profonde est constituée de briques fragmentées horizontales (face supérieure à 0,4 m sous le niveau de la mer) ; sur cette surface plane, une couche de 7,5 cm d'épaisseur composée d'argile mélangée à du gravier a été posée. Les couches supérieures de préparation du sol correspondent aux prescriptions de Vitruve (De Architectura, 7.1.1–3). En effet, l'enduit plastique formait un substrat pour l'emboîtement vertical de fragments de calcaire d'environ 20,0 cm de long (statume). Cette technique a maintenu plusieurs espaces vides parmi les éléments simples, assurant un drainage contre l'humidité. Cette couche préparatoire a été recouverte d'une épaisse chape à base de mortier, contenant d'abondants agrégats lithiques et céramiques subcentimétriques (rudus). Enfin, cette couche a été recouverte d'une couche de 5,0 cm d'épaisseur de mortier légèrement plus fin (nucléus) ; l'épaisseur totale de la chape était donc d'environ 20,0 cm. A cette altitude (+ 0 m d'altitude), les dalles de marbre blanc de 10,0 cm d'épaisseur constituant le sol de l'orchestre ont été posées.

Une séquence très similaire a été mise en évidence dans le sondage creusé dans l'hyposcaenium, bien qu'il n'ait pas été possible de vérifier la présence des briques les plus basses et que la chape de mortier ne présente aucune stratification interne. L'hyposcaenium, étant un espace de service, n'était ni accessible ni visible au public ; par conséquent, son sol à base de mortier n'était pas recouvert de dalles de pierre, comme en témoigne la présence de clous et d'agrafes métalliques à sa surface.

Des échantillons de matériaux à base de mortier ont été prélevés sur différents éléments structurels du théâtre (Figure supplémentaire 2), à savoir :

11 prélèvements du secteur opus caementicium de l'ima cavea (PREF). La première paire provient de la partie exposée de cette structure, tandis que tous les autres échantillons ont été sélectionnés à différentes profondeurs à partir d'une foreuse carottée dans la sous-structure fondamentale de l'ima cavea ;

13 échantillons des parois de la cavea et des scaenae frons, respectivement (WM);

2 échantillons des couches préparatoires de l'orchestre et de l'hyposcaenium (PREP).

Les échantillons ont été analysés en adoptant une procédure de caractérisation pétrochimique et minéralogique multi analytique, pour décrire les matières premières et les produits de réaction constituant les mortiers. En détail, les matériaux ont été analysés par microscopie à lumière polarisée sur lames minces (PLM), microscopie électronique à balayage avec spectroscopie à dispersion d'énergie (SEM-EDS) et diffraction quantitative des rayons X sur poudre (QPA-XRPD) d'échantillons concentrés en liant.

Enfin, la provenance des clastes pyroclastiques pouzzolaniques observés dans deux échantillons a été déterminée en couplant les analyses ponctuelles QPA-XRPD et SEM-EDS avec la fluorescence X (XRF) et la spectrométrie de masse plasma à couplage inductif par ablation laser (LA- ICP-MS).

Trois groupes d'échantillons présentant des caractéristiques similaires (Fig. 2a, b, c) ont été identifiés et décrits par PLM (Tableau 1).

Coupes transversales d'échantillons représentatifs des trois groupes de mortiers. (a) WM_9 (Groupe 1); (b) PREF_13B (Groupe 2); (c) PREP_25 (Groupe 3).

Le groupe 1 réunit la plupart des échantillons pouvant être décrits macroscopiquement comme des mortiers à base de chaux riche en gravillons. Les matrices de liants sont carbonatées, micritiques et généralement homogènes (Fig. 3a), présentant parfois des zones à faible biréfringence (Fig. 3b). Les morceaux de chaux sont rares mais les reliques non brûlées de calcaires et de dolomies (Fig. 3c)47 démontrent que la chaux a été obtenue par calcination de ces lithotypes, qui constituent le noyau des affleurements sédimentaires de la région du Frioul Vénétie Julienne48,49,50. La porosité est modérée et constituée de vides de vughs/vésicules prédominants.

Micrographies détaillées d'échantillons représentatifs par microscopie à lumière polarisée (PLM), à la fois en nicols croisés (XN) et parallèles (PN). (a) WM_11 (XN). La matrice de chaux affiche des couleurs à haute biréfringence, indiquant une carbonatation complète du liant. L'agrégat est principalement représenté par des clastes moyens à fins de calcaires ou de dolomies et de sables silicatés, le chert prédominant sur le quartz; (b) PREF_11 (XN). La matrice de chaux présente des couleurs à faible biréfringence, indiquant une carbonatation incomplète du liant ; (c) WM_15 (XN). Fragment non brûlé de calcaire dolomitique, avec des reliques de cristaux rhomboédriques de dolomie. La matrice de chaux affiche des couleurs à faible biréfringence ; (d) WM_12 (XN), clast de dolomie réagi (rDL) ayant une faible biréfringence due à des phénomènes de dédolomitisation ; (e) PREF_8. Bords de réaction autour des clastes de chert (rSL), ayant une faible biréfringence ; (f) PREF_13B (PN). La composante terre cuite de l'échantillon est abondante, avec des clastes grossiers dispersés (aux coins de l'image) et de la poudre de terre cuite diffuse, intimement mélangée à la matrice de chaux ; (g) PREP_13A (PN). A droite, un gros fragment de mortier recyclé ; (h) PREP_25 (PN). Un clast micrométrique de pierre ponce, avec un phénocristal de feldspath potassique (sanidine). Le bord ayant réagi est détectable par la faible biréfringence ; (i) PREP_25 (PN). Clastes micrométriques de pierre ponce, avec phénocristaux de biotite.

La fraction grossière du granulat est constituée essentiellement de grains subarrondis ayant une GSD comprise dans le domaine des gravillons fins (6,6 à 3,1 mm, avec SD = 0,9)51. La lithologie des clastes comprend des dolomies, des calcaires micritiques bioclastiques et des calcaires cristallins. Les fragments angulaires de chert sont également fréquents, tandis que les graviers de grès sont occasionnels. Des fragments de terre cuite épars sont présents dans l'échantillon WM_35. La fraction fine du granulat est constituée de grains subarrondis ayant un GSD allant dans le domaine des sables moyens à fins (0,49 à 0,30 mm, avec SD = 0,05)51, constitués de clastes de calcaire et de dolomie, d'une fraction subordonnée de chert et d'un fraction rare de quartz et de quartzites. Les micas, les phyllosilicates et les feldspaths sont présents en très faible quantité.

Les granulats utilisés dans ces mortiers ont une provenance locale, car leur nature pétro-minéralogique correspond aux sédiments des réseaux fluviaux Isonzo-Natisone-Torre52, régulièrement utilisés comme granulat brut dans les mortiers53,54,55,56 et les peintures murales57,58 d'Aquilée romaine.

Dans la plupart des échantillons de ce groupe principal, des bords de faible biréfringence autour des clastes de dolomies ont été détectés, suggérant des phénomènes de dé-dolomitisation59 (Fig. 3d). Comme déterminé par les analyses SEM – EDS, les bords extérieurs de ces clastes sont généralement appauvris en Mg et enrichis en Si (Fig. 4a, a1, a2, a3, a4). Les agrégats de chert réagissent également (Fig. 3e), avec des enrichissements en Ca et Mg particulièrement évidents autour des bords (Fig. 4b, c, c1, c2).

Analyses SEM – EDS sur des échantillons représentatifs du groupe 1, montrant des dolostones et des clastes de chert ayant réagi montrant le développement de gels MS – H. Acquisitions d'électrons rétrodiffusés (BSE). (a) WM_3, clastes altérés de dolomie ; (a1) Spectre EDS du noyau n'ayant pas réagi d'un clast de dolomie ; (a2) Spectre EDS du bord appauvri en Mg des clastes, avec enrichissement local en M–(A)–S–H ; (a3) Spectre EDS du noyau n'ayant pas réagi d'un autre clast de dolomie ; (a4) Spectre EDS du bord appauvri en Mg des clastes, avec enrichissement local en M–(A)–S–H ; (b) WM_3, clastes altérés de chert ; (c) grossissement de la zone en pointillés de la fig. (b); (c1) Spectre EDS d'un noyau faiblement altéré d'un clast de chert; (c2) Spectre EDS d'une zone de réaction du clast, indiquant un développement local de M–(A)–S–H et une apparition probable de C–S–H par réaction avec le composant de chaux ; (d) PREF_12, matrice de chaux de l'échantillon avec un morceau de chaux à droite ; (e) grossissement de la zone en pointillés de la fig. (d); (e1) Spectre EDS d'une zone de la matrice de liant affichant le développement M – S – H; (e2) développement de M–S–H dans les micropores d'un bloc de chaux.

Dans ces échantillons, des pics anormaux de Si et Mg, ayant une proportion Si: Mg approximative de 2: 1, ont été documentés par l'analyse de la matrice de liant et dans les micropores remplis de matrice des grumeaux (Fig. 4d, e, e1, e2). L'altération du chert et des dolomies a probablement induit la mobilisation des ions magnésium et silice qui, en solution aqueuse, se sont transformés en hydrates de silicate de magnésium (M–S–H)60,61,62,63 ou M–(A)–S –H lorsque l'aluminium libre était disponible62. La précipitation des phases M–S–H se produit généralement dans des environnements alcalins, favorisant la réaction alcali-silice (ASR) et la réaction alcali-carbonate (ACR)64,65. L'utilisation d'eau saumâtre dans la production de mortiers peut avoir favorisé davantage la cinétique du processus, déterminant une élévation du pH par des enrichissements en Na+ et SO42−62,66,67,68, comme récemment attesté également dans les anciens liants69,70.

Dans le schéma XRPD de la fraction concentrée en liant de l'échantillon PREF_12 (Fig. 5a), de larges pics à faible angle attribuables à des phases MS – H faiblement cristallines de structure phyllosilicate ont été décrits à travers le schéma structurel d'une argile smectite turbostratiquement désordonnée60, 62,63. La fraction amorphe élevée (42, 9% en poids) de cet échantillon pourrait être principalement liée à une phase de type gel M – (A) – S – H / M – S – H (tableau supplémentaire 1). Les phases restantes sont la calcite, à associer principalement au liant carbonaté (avec une possible faible concentration d'agrégats de calcaire à grains fins en suspension liquide), le quartz et la muscovite, à associer aux particules finement en suspension liquide de la fraction d'agrégats.

Diagrammes XRPD des fractions concentrées en liant d'échantillons représentatifs des trois groupes de mortiers, avec indication des principales phases minérales (abréviation minérale étiquetée selon 104). (a) échantillon PREF_12 (Groupe 1); (b) échantillon PREF_13B (Groupe 2); (c) échantillon PREP_25, couche inférieure (Groupe 3).

Le groupe 2 comprend trois échantillons (PREF_13A, 13B et 14), prélevés dans la partie inférieure de la fondation en opus caementicium de l'ima cavea, que l'on peut qualifier de mortiers riches en terre cuite. Le liant de PREF_13A et 13B est calcique, alors qu'il est constitué d'un mélange de chaux et d'argile dans PREF_14, avec des proportions autour de 1:1. Les mottes de chaux sont abondantes, surtout dans PREF_14. La porosité de ces échantillons est très faible et constituée de vides dispersés de type planaire. La fraction grossière du granulat est exclusivement représentée par des fragments anguleux de terre cuite millimétrique (de 2,2 à 3,4 mm, avec SD = 0,5), tandis que la poussière de terre cuite (< 75 µm) est abondante uniquement dans PREF_13B (Fig. 3f) et intimement mélangée à chaux (cocciopesto). Des fragments de mortiers recyclés sont également présents dans PREF_13A et PREF_13B (Fig. 3g). Une fraction subordonnée de l'agrégat est composée de sable carbonaté local moyen à fin, avec des grains subordonnés de chert et de quartz/quartzites. Des phénomènes d'altération des cherts et des dolomies ont été détectés par PLM également dans ces échantillons.

L'étendue de la réaction hydraulique du mortier fin riche en terre cuite PREF_13B a ​​été déterminée par l'analyse XRPD de l'échantillon concentré en liant (Fig. 5b), qui a montré un léger développement de la phase AFm (2,4 % en poids), un ferro-aluminate calcique hydraté. de type C–A–H71. Dans le schéma XRPD, la calcite fait principalement référence à la chaux carbonatée, tandis que le diopside, le plagioclase et l'hématite sont de fins composés cristallins en suspension liquide des agrégats de terre cuite. De plus, le quartz, à peine détectable, est attribuable aux intrusions de fins agrégats de quartz/chert en suspension liquide. Comme pour l'échantillon PREF_12, les pics à faible angle décrits avec des structures smectitiques ne sont pas univoquement liés à des phases M – S – H faiblement cristallines, car ils pourraient être liés à une fraction non déshydroxylée en suspension liquide du composant de terre cuite.

Le groupe 3 comprend les deux derniers échantillons, PREP_25 et PREP_53, qui affichent une composition légèrement différente. La principale caractéristique de ces composés est la présence de grains pyroclastiques (principalement des pierres ponces), constituant un composant agrégé pertinent dans l'échantillon PREP_25, alors qu'ils sont dispersés dans PREP_53.

PREP_25 est divisé en deux couches ayant une composition similaire. Celui du haut (25.1) possède un liant micritique à base de carbonate. La porosité est très faible et représentée par des vides dispersés de type planaire. La fraction de granulats est modérément triée (fraction grossière = 3,11, fraction fine = 0,34, SD = 1,4) et principalement composée de fragments de terre cuite de taille millimétrique, tandis que les granulats pyroclastiques représentent une composante secondaire. Environ 1/3 de la fraction de granulats est constituée de sables compatibles avec la lithologie des sédiments fluviaux locaux.

Dans la couche inférieure (25.2), le tri entre la fraction grossière et la fraction fine du granulat est plus faible (de 6,5 à 0,34 mm, avec SD = 3,1) et la composante pyroclastique l'emporte sur la fraction terre cuite.

L'échantillon PREP_53 est de composition plus grossière que le précédent et le tri de l'agrégat est très faible (fraction grossière = 11,2, fraction fine = 0,43, SD = 5,4). L'échantillon présente un éventail d'agrégats pluri-millimétriques et centimétriques, comprenant des graviers grossiers, des éclats de pierre anguleux, des fragments grossiers de terre cuite et divers éléments organiques (c'est-à-dire de la paille et des coquilles de noix). Dans cet échantillon, la fraction volcanique est de plus grande taille (parfois autour de 0,5 à 1,0 mm).

Dans les deux échantillons PREP_25 et PREP_53, les clastes pyroclastiques sont principalement constitués de ponces vitreuses finement broyées (GSD allant de < 75 µm à < 1,5 mm) hautement vésiculaires (Fig. 3h,i). Les phénocristaux rares sont constitués de sanidine dispersée (Fig. 6, a, b, b1), de biotite (Fig. 6, c, d, d1) et d'apatite (Fig. 6e, f, f1). La texture des grains pyroclastiques est aphyrique (Fig. 6g,h,h1,h2,i, j,j1,j2). PREP_53 présente un seul clast de tuf (claste w), reconnu par QPA-XRPD pour sa composition minéralogique caractéristique (voir le paragraphe suivant).

Analyses SEM-EDS sur des échantillons représentatifs de pierre ponce dans l'échantillon PREP_25. Acquisitions d'électrons rétrodiffusés (BSE). (a) pierre ponce clast c4 ; (b) grossissement de la zone en pointillés de la fig. (un); (b1) Spectre EDS d'un phénocristal de feldspath potassique (sanidine); (b2) spectre EDS de verre volcanique non altéré ; (c) pierre ponce clast c5 ; (d) grossissement de la zone en pointillés de la fig. (c); ( d1 ) Spectre EDS d'un phénocristal de biotite riche en Ti; (d2) spectre EDS de verre volcanique non altéré ; (e) pierre ponce clast c6 ; (f) grossissement de la zone en pointillés de la fig. (e); (f1) Spectre EDS d'un phénocristal d'apatite ; (f2) spectre EDS de verre volcanique non altéré ; (g) éclat de pierre ponce g; (h) Grossissement haute résolution de la zone en pointillés de la fig. (g); (h1, h2) spectres EDS de verre volcanique aphyrique ; (i) claste de pierre ponce a ; (j) Grossissement haute résolution de la zone en pointillés de la fig. (je); (j1, j2) Spectres EDS de verre volcanique aphyrique.

Le liant de l'échantillon PREP_25 (couche inférieure) présente une texture inhomogène autour des clastes pouzzolaniques (à la fois des pierres ponces et des fragments de terre cuite), avec des zones à faible biréfringence où le développement local de C–A–S–H/C–A–H s'est probablement produit. En effet, le diagramme XRPD de la fraction concentrée en liant de l'échantillon PREP_25 révèle le développement d'une phase AFm cristalline (3,8 % en poids), tandis que la majeure partie de C–A–H/C–A–S–H a une structure semblable à un gel. , comme le suggère le taux élevé d'amorphes (74,1 % en poids). La faible quantité de calcite (~ 15 % en poids) indique que seule une partie limitée du composant de chaux a subi une carbonatation complète (Fig. 5c).

Les agrégats pyroclastiques observés dans les mortiers de préparation de l'orchestre et de l'hyposcaenium ont sûrement été importés à Aquilée, car aucune unité volcanique caractérisée par une activité explosive n'affleure dans la région du Frioul-Vénétie Julienne49,50 (voir également la figure supplémentaire 3).

Des analyses minéralogiques, pétrographiques et géochimiques détaillées des clastes pyroclastiques observés dans les échantillons PREP_25 et PREP_53 ont été cruciales pour déterminer leur provenance. Un clast subcentimétrique de tuf de l'échantillon PREP_53 (claste w) a été séparé mécaniquement du mortier et analysé par QPA-XRPD et XRF. Les clastes millimétriques à submillimétriques de pierre ponce dans les échantillons PREP_25 et 53 ont été étudiés par des analyses ponctuelles SEM – EDS et LA-ICP-MS sur des sections polies d'environ 1 mm d'épaisseur (pour les paramètres instrumentaux et d'acquisition, voir "Méthodes").

Une présélection des principaux éléments chimiques des agrégats pyroclastiques a été effectuée par plusieurs analyses ponctuelles semi-quantitatives SEM-EDS. Cependant, la réaction pouzzolanique omniprésente a déterminé une altération pertinente de l'empreinte géochimique d'origine dans la plupart des roches. En effet, les bords externes et les vésicules internes des clastes volcaniques sont généralement enrichis en Ca (Fig. 7a, b, b1, b2 ou remplis de C – A – S – H (Fig. 7c, d, d1, d2). a également été détectée par l'analyse XRPD du tuf clast w (Fig. 8, Tableau Supplémentaire 2), où les enrichissements en calcite, liés aux remplissages de chaux carbonatée, et en vatérite, représentant un produit anthropique métastable formé par la décalcification et la re-carbonatation du CaCO3 au cours réaction pouzzolanique72,73,74,75, ont été détectées.La présence de quartz pourrait être accidentelle car il représente probablement un agrégat de silicate du mortier (ie chert).

Analyses SEM-EDS des pierres ponces ayant réagi dans les échantillons PREP_25 et PREP_53. Acquisitions d'électrons rétrodiffusés (BSE). (a) Un éclat de pierre ponce ayant réagi dans l'échantillon PREP_25 ; (b) grossissement de la zone en pointillés de la fig. (un); (b1, b2) Spectres EDS d'une zone de réaction du verre volcanique, avec des vésicules remplies de composés calciques, probablement liés aux carbonates de calcium (calcite ou vaterite) du liant ; (c) Une zone de réaction d'un éclat de pierre ponce dans l'échantillon PREP_53 ; (d) grossissement de la zone en pointillés de la fig. (c); (d1, d2) Spectre EDS d'une zone enrichie en C–A–S–H, développée à partir du verre volcanique lessivé et remplissant les vésicules ; (e) verre volcanique zéolitisé dans un éclat de pierre ponce dans l'échantillon PREP_25 ; (e1, e2, e3) Les spectres EDS faisaient probablement référence à une phillipsite anthropique formée par une réaction pouzzolanique.

Spectre XRPD du clast subcentimétrique de tuf (w) dans l'échantillon PREP_53, avec indication des principales phases minérales (abréviations minérales étiquetées selon 104).

Toutes les phases restantes peuvent être attribuées à la minéralogie originale du grain volcanique. La Phillipsite (11,1% en poids) et la chabazite (3,3% en poids) sont des zéolithes authigéniques courantes qui nucléent par des processus hydrothermaux dans les produits ultrapotassiques de la région comagmatique romaine et sont détectées de manière récurrente dans les tufs zéolitisés des Champs Phlégréens12,76,77,78. Cependant, la croissance in situ de phillipsite anthropique à partir de verre volcanique lessivé a été observée par MEB-EDS dans plusieurs échantillons de pierre ponce à la suite de processus de réaction pouzzolanique29,75 (Fig. 7e,e1,e2,e3), rendant les données minéralogiques non concluante pour la détermination de la provenance.

Par conséquent, une distinction entre les clastes ayant presque complètement réagi et ceux préservant les noyaux non altérés, tels que mesurés à la Fig. 6 (b2, d2, f2, h1, h2 et j1, j2) était nécessaire pour des investigations plus approfondies.

Des analyses SEM-EDS, mesurées sur des noyaux non altérés du verre volcanique aphyrique, ont été obtenues pour les clastes de pierre ponce dans les échantillons PREP_25 (clastes c1, c2, c3, c4, c5, c6, c7, a, e, f, g, l, o, q, r,) et PREP_53 (claste z).

Tous les clastes présentent un profil géochimique cohérent des éléments majeurs (tableau supplémentaire 3), avec des valeurs moyennes de Na2O = 5,8 % en poids (SD = 0,75), MgO = 1,08 % en poids (SD = 0,46) ; Al2O3 = 19,0 % en poids (ET = 0,41), Cl2O = 0,82 % en poids (ET = 0,17), K2O = 7,42 % en poids (ET = 0,79), CaO = 3,43 % en poids (ET = 0,99) ; TiO2 = 0,78% en poids (ET = 0,42). Seules les valeurs moyennes de SiO2 = 57,8 % en poids, avec SD = 2,34, et Fe2O3 = 3,31 % en poids, avec SD = 1,17, sont caractérisées par un degré de variabilité plus élevé.

Les profils résultants des éléments majeurs ont été comparés à l'empreinte géochimique des produits volcaniques de l'activité magmatique plio-quaternaire de la péninsule et des îles italiennes, telle que rapportée dans la littérature scientifique. Le diagramme TAS (Total Alkali vs. Silica)79, rendant compte de la relation entre les éléments alcalins (Na2O + K2O) et la silice (SiO2), offrait une première discrimination de la distribution géochimique des clastes volcaniques. Cet outil est fréquemment adopté dans l'étude des agrégats volcaniques dans les matériaux archéologiques à base de mortier analysés par SEM-EDS10,17,33,34,36,37.

Les clastes des échantillons PREP_25 et 53 présentent principalement une composition phonolitique (Fig. 9a), et secondairement trachytique (clastes g, o) et téphri-phonolitique (clastes r, c2). Ce profil est compatible avec la plupart des produits volcaniques de la province magmatique campanienne, y compris les séries alcalines et hautement alcalines des principales éruptions phlégréennes (produits pyroclastiques)81 comprenant l'ignimbrite pré et campanien (pré-CI/CI), pré - et Tuf jaune napolitain (pré-NYT/NYT), post-NYT (Epoque I, II, II, selon 82] ainsi que les volcans corrélés Phlégréens des îles d'Ischia et Procida-Vivara (produits pyroclastiques) ( Fig. 9b). Les clastes analysés se chevauchent marginalement avec la série plus ancienne et préhistorique du téphra de Somma-Vésuve (Fig. 9c)81. Seuls les clastes q, r, c2 dans l'échantillon PREP_25 par le TAS ne chevauchent pas la zone du Champs Phlégréens et Ischia/Procida-Vivara, mais ils relèvent entièrement du domaine des pierres ponces et des cendres hautement alcalines de la série préhistorique Somma-Vésuve datant d'avant 79. La principale différence entre ces clastes (Figure supplémentaire 4) et la principale le noyau est la plus faible concentration de SiO2 (< 55,0 % en poids) et la concentration légèrement plus élevée de MgO (> 1,0 % en poids) et de K2O (> 8,0 % en poids).

Diagrammes de dispersion TAS (Total Alkali vs Silica) des pierres ponces (verre volcanique) dans les échantillons PREP_25 et PREP_53. (a) Répartition des échantillons selon la chimie des roches volcaniques (après 79) ; (b) distribution des échantillons selon la chimie des roches des produits volcaniques phlégréens concernant les principaux événements éruptifs de l'ignimbrite pré- et campanien (pré-CI/CI), pré- et tuf jaune napolitain (pré-NYT/NYT), post -NYT (Epoque I, II, II, selon 82), et les volcans corrélés Phlégréens d'Ischia et de Procida-Vivara (champs de composition édités à partir de 11,12,80,81); (c) distribution des échantillons par rapport aux trois principaux faciès éruptifs des activités volcaniques Somma-Vésuve (champs de composition édités à partir de11,12,81) ; (d) répartition des échantillons par rapport aux champs occupés par les produits des provinces magmatiques romaines et toscanes (champs de composition édités à partir de11,83,84) ; (e) distribution des échantillons en fonction des champs occupés par les produits pyroclastiques des îles de l'Arc Eolien (champs de composition basés sur les données brutes de85).

Tous les clastes analysés sont géochimiquement incompatibles avec les cinérites hautement alcalines des Colli Albani (harenae fossiciae) et avec la plupart des autres produits des provinces magmatiques romaines et toscanes11,83,84 (Fig. 9d). Des correspondances dans le diagramme TAS peuvent être observées avec les produits pyroclastiques des îles de l'Arc Eolien, en particulier avec certaines ponces de Vulcano85 présentant un chimisme phonolitique (Fig. 9, e).

Compte tenu de la grande variabilité du TAS, les éléments traces étaient cruciaux pour confirmer la provenance exacte des pouzzolanes volcaniques ; des traces ont été acquises par des analyses LA-ICP-MS des clastes de pierre ponce c2, c7, a, f, g, l, r, dans l'échantillon PREP_25 (tableau supplémentaire 4 et figure supplémentaire 5) et analyse XRF du clast de tuf w dans l'échantillon PREP_53 (Tableau complémentaire 5). Considérant REE et HFSE, les rapports entre Zr, Y, Nb, Th et Ta sont généralement adoptés dans la littérature scientifique pour déterminer l'empreinte géochimique du magmatisme plio-quaternaire italien7,8,10,22,81,89,90,91 ,95. Dans les clastes analysés, la plupart de ces éléments traces se caractérisent par une certaine variabilité, avec Zr = 513 ppm (SD = 277), Y = 37 ppm (SD = 17), Nb = 75 ppm (SD = 39), Th = 48 ppm (ET = 27) et Ta = 4 (ET = 2). Cependant, sur la base de l'analyse de Zr/Y versus Nb/Y et Nb/Zr versus Th/Ta (à l'exception du clast w, car Ta n'a pas été acquis par XRF), tous les clastes tracent systématiquement dans le champ de la Province magmatique campanienne (Fig. 10a,b), avec de faibles recouvrements avec l'empreinte des produits volcaniques d'autres districts magmatiques correspondant potentiellement au cadre ici considéré . Pour certains des clastes analysés (r, c2), un certain chevauchement peut être détecté sur le nuage de points Zr/Y vs Nb/Y avec l'empreinte tephra des volcans éoliens85,86,87, mais cela n'est pas observé dans Nb/Zr vs diagramme Th/Ta, rendant les îles Eoliennes incompatibles pour la provenance.

Nuages ​​de points des éléments traces des grains volcaniques dans les échantillons PREP_25 (ponce) et PREP_53 (tuff); (a) Nuage de points Nb/Zr vs Th/Ta des échantillons de clastes par rapport aux champs occupés par les provinces magmatiques romaines, toscanes et campaniennes (champs de composition édités à partir de7,8,10,22,80,89,90), et Produits volcaniques des îles de l'arc éolien (champs de composition basés sur des données brutes de 85, 86, 87) ; (b) Nuage de points Nb/Y vs Zr/Y d'échantillons de clastes en relation avec les champs occupés par les provinces magmatiques romaines, toscanes et campaniennes (champs de composition édités à partir de 80,89,90), et les produits de l'île de l'arc éolien (champs de composition basé sur les données brutes de85,86,87) ; (c) Diagramme de dispersion Nb/Y vs Zr/Y des échantillons de clastes en relation avec les champs occupés par les produits volcaniques des principales éruptions des Champs Phlégréens (selon 82 ; champs de composition édités à partir de 80, 89, 90) et les produits corrélés Phlégréens ( pierres ponces et scories) d'Ischia/Procida-Vivara (champs de composition basés sur des données brutes de91,92) ; ( d ) Diagramme de dispersion Nb / Y vs Zr / Y des échantillons de clastes en relation avec les champs occupés par les produits volcaniques des principales éruptions Somma-Vésuve pré-79CE (selon93, champs de composition édités à partir de80).

Dans le détail, les clastes a, f, l, g, w et c7 recouvrent complètement la zone des Champs Phlégréens, avec une correspondance étroite avec les produits pyroclastiques des formations post-NYT (Epoque III, selon 82) ; Les clastes c2 et r recouvrent les champs des produits pyroclastiques des éruptions phlégréennes plus anciennes (pré-CI et CI, pré-NYT et NYT) ainsi qu'avec le volcanisme d'Ischia et de Procida-Vivara (Fig. 10c). De plus, sur la base du diagramme de dispersion Zr/Y vs Nb/Y, de fortes correspondances avec les éruptions vésuviennes plus anciennes (Codola, Pomici di Base, pierre ponce verdâtre, selon93) et avec la série protohistorique (3,5–2,7 ka93) peuvent être observé (Fig. 10d). La correspondance de ces deux clastes avec la série proto-historique de Somma-Vésuve est discutable également sur la base du nuage de points TAS. Les clastes restants, en revanche, tombent sensiblement hors du champ des produits de chute Somma-Vésuve antérieurs à 79 CE.

Par conséquent, en combinant les résultats minéralogiques et géochimiques, les affleurements volcaniques de la baie de Naples peuvent être proposés pour la provenance des clastes volcaniques dans les échantillons PREP_25 et 53. La plupart d'entre eux (clastes a, f, l, g, w et c7) rapportent de fortes corrélations avec les produits pyroclastiques plus jeunes des éruptions phlégréennes (post-NYT), tandis que, comme observé à travers les profils TAS, l'association avec Somma-Vésuve est possible pour certains clastes (r, c2 et éventuellement q), même si la provenance des Champs Phlégréens (comprenant les îles de la baie de Naples) ne peut être exclue.

Les analyses sur les échantillons de mortier du théâtre d'Aquilée ont suivi l'un des métiers les plus anciens et les premières utilisations de pulvis puteolana dans l'Empire romain hors de la région de Campanie. De plus, il marque la première utilisation de cette poudre pouzzolanique dans une construction aérienne loin de la baie de Naples et la première preuve analytiquement prouvée dans la région romaine de Cisalpina. En effet, comme déjà brièvement discuté dans55, des études antérieures95,96 sur la présence éventuelle de ce produit dans les matériaux à base de mortier de la région ont été récemment reconsidérées. À l'heure actuelle, l'absence de toute autre preuve n'est clairement attribuable ni au manque de recherches ciblées sur ce sujet, ni à la pénurie réelle d'approvisionnement en pouzzolane volcanique de la baie de Naples à Cisalpina dans les temps anciens. En outre, le réseau commercial romain était probablement déjà suffisamment développé au début de l'ère impériale pour exporter des matériaux pouzzolaniques de la Campanie vers les provinces de l'Empire, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.

Néanmoins, cette recherche met en évidence que, au moins depuis le 1er siècle de notre ère (et peut-être même quelques décennies plus tôt), la pulvis puteolana n'était pas seulement commercialisée pour la construction des infrastructures portuaires monumentales de la Méditerranée, mais aussi pour la terre. bâtiments publics dans le cadre du génie civil ordinaire.

Cependant, les roches poreuses importées de Campanie étaient fréquemment adoptées dans l'Empire pour la construction de voûtes en opus caementicium mais, dans ces circonstances, ces matériaux étaient traités comme des éléments de taille décimétrique non pas pour être utilisés comme agrégat de renforcement et d'étanchéité pour les mortiers, mais principalement pour les propriétés éclaircissantes intrinsèques des pierres ponces, des tufs et des laves poreuses. En outre, la plupart des preuves proviennent de constructions à haut patronage impérial moyen / tardif, telles que les grands monuments de Rome et des principales villes de province80,91,97,98. Parmi eux, il y a aussi Aquilée, car les pierres ponces grossières et les laves des Champs Phlégréens et de Somma-Vésuve ont été utilisées pour alléger les voûtes en opus caementicium des Thermes de l'Antiquité tardive de la ville, probablement construites sous le patronage de la famille impériale55.

En ce qui concerne l'utilisation spécifique des poudres pouzzolaniques dans le théâtre d'Aquilée, les pouzzolanes volcaniques présentent une occurrence extrêmement localisée au sein du bâtiment. Cela peut indiquer que la circulation du matériel était encore limitée à l'époque, peut-être en raison des frais de transport élevés, mais sa distribution à Aquilée n'a pas augmenté même au cours des siècles suivants. En effet, dans l'analyse de plus de 300 échantillons de mortier provenant de bâtiments publics et privés de la ville54, la présence de pouzzolanes napolitaines n'a été détectée que dans les mortiers de préparation de l'orchestre et de l'hyposcaenium du théâtre, ainsi que dans les voûtes en opus caementicium susmentionnées de l'époque impériale tardive. thermes.

Par conséquent, il peut être pertinent de se concentrer sur les structures dans lesquelles la pouzzolane volcanique a été utilisée. Le matériau n'est pas présent dans les mortiers de maçonnerie ni dans l'opus caementicium de fondation. Des systèmes de consolidation superficiels ont été utilisés pour la stabilisation des fondations du théâtre car, au bas de la sous-structure, des mortiers de cocciopesto aux propriétés d'imperméabilisation modestes ont été utilisés pour contrecarrer en douceur la remontée capillaire des eaux souterraines. L'utilisation de la pouzzolane volcanique exclusivement dans les préparations des dallages était probablement destinée à assurer une étanchéité étanche, gardant les sols secs et sains contre les infiltrations d'eau. En effet, le théâtre a été construit dans la plaine deltaïque basse d'Aquilée, affectée par des biseaux de sel récurrents45,46. De plus, il était proche de "Canale Anfora", un canal artificiel de l'époque romaine relié à la lagune de Marano, et un système de récupération des terres décrit par Vitruve dans des environnements lagunaires de l'ancienne Cisalpina, y compris Ravenne et Altinum (De Architectura, 1.4.11)99. L'utilisation de pouzzolanes volcaniques dans les mortiers de préparation des sols du théâtre visait probablement à contrecarrer les entrées d'eau localisées et le coin de sel, caractérisés par des conditions liquides basiques et réductrices. Cela prouve la connaissance approfondie des anciens bâtisseurs de la géomorphologie locale et probablement la présence d'eau saumâtre, éventuellement utilisée pour la préparation des mortiers du bâtiment, a pu favoriser, grâce à l'apport d'alcalis et de sulfates, la précipitation complexe. cinétique des hydrates silico/aluminate à base de calcium et des hydrates silico/aluminate à base de magnésium, influençant les caractéristiques microtexturales finales, les propriétés physiques et la longévité des mortiers étudiés73,74.

En conclusion, la façon dont les constructeurs ont soigneusement employé et mélangé des matériaux locaux avec des pouzzolanes volcaniques importées là où c'était strictement nécessaire est brillante et ressemble un peu à l'utilisation la plus connue du pulvis puteolana pour les constructions maritimes. C'était probablement une circonstance exceptionnelle à l'époque, mais l'ensemble des preuves met en évidence la résilience des artisans à adapter et à réinterpréter l'utilisation traditionnelle de la pouzzolane de la baie de Naples pour faire face aux infiltrations d'eau récurrentes de la plaine deltaïque d'Aquilée.

Tous les échantillons de mortier ont été analysés au moyen de Microscopie à Lumière Polarisée (PLM) sur des lames minces de 30 μm sous un microscope Nikon Eclipse ME600 pour une caractérisation pétro-minéralogique préliminaire. L'analyse du mortier a été effectuée selon les procédures analytiques macroscopiques et microstratigraphiques décrites dans la norme UNI 11.176:2006 "Patrimoine culturel - Description pétrographique d'un mortier". Pour chaque échantillon (ou pour chaque couche dans le cas d'un échantillon multicouche PREP_25), la concentration en liant, la porosité et les agrégats (c'est-à-dire la fraction de terre cuite, le sable, etc.) et les proportions liant-agrégat ont été évaluées par analyse d'images numériques. réalisée à l'aide du logiciel Image-J100.

Des analyses QPA-XRPD ont été effectuées sur un clast grossier de pierre ponce dans l'échantillon PREP_53, séparé mécaniquement de l'échantillon, et sur les fractions concentrées en liant de trois échantillons représentatifs des groupes de mortiers définis par les investigations OM.

Le matériau concentré en liant des échantillons a été séparé dans une solution aqueuse en suivant la procédure de séparation Cryo2Sonic 2.0101, modifiée sur mesure par l'ajout d'un agent chélatant (hexamétaphosphate de sodium 0,5 % en poids) pour favoriser la suspension des phases non carbonatées plus fines telles que comme les minéraux argileux et les produits hydratés, sujets à la floculation en raison de leurs charges de surface, comme décrit dans69.

Les profils XRPD ont été collectés à l'aide d'un diffractomètre Bragg – Brentano θ-θ (PANalytical X'Pert PRO, rayonnement Cu Kα, 40 kV et 40 mA) équipé d'un détecteur à bandes multiples en temps réel (RTMS) (PIXcel de Panalytical). L'acquisition des données a été réalisée en opérant un balayage continu dans la plage 3–85 [◦2θ], avec un balayage virtuel de 0,02 [◦2θ]. Les diagrammes de diffraction ont été interprétés avec le logiciel X'Pert HighScore Plus 3.0 de PANalytical, reconstruisant qualitativement les profils minéraux des composés par comparaison avec les bases de données PDF du Centre international de données de diffraction (ICDD).

Ensuite, une analyse quantitative de phase (QPA) a été réalisée en utilisant la méthode de Rietveld102. Des raffinements ont été effectués avec le logiciel TOPAS (version 4.1) de Bruker AXS. La quantification du contenu cristallin et amorphe a été obtenue par l'ajout de 20 % en poids de zincite aux poudres comme étalon interne. Les pics de Bragg observés dans les modèles de poudre ont été modélisés par une fonction pseudo-Voigt, ajustant le fond avec un polynôme de Chebyshev à 12 coefficients. Pour chaque phase minérale, les paramètres de réseau, les tailles de cristaux lorentziens et les facteurs d'échelle ont été affinés. Bien que les échantillons aient été préparés avec la technique de backloading pour minimiser a priori l'orientation préférée des cristallites, tout effet résiduel d'orientation préférée a été modélisé lors de l'affinement avec l'algorithme March Dollase103. Les modèles structurels de départ pour les raffinements ont été tirés de la base de données internationale sur la structure cristalline (ICSD).

Des analyses SEM-EDS ont été effectuées pour étudier localement la composition chimique du liant et des agrégats et les zones de réaction dans les échantillons. L'instrument analytique utilisé pour cette analyse était un microscope FEI Quanta 200, équipé d'un détecteur de rayons X à dispersion d'énergie (EDX) EDAX Element-C2B.

Les profils chimiques des clastes pyroclastiques ont été déterminés au moyen de cinq à dix analyses micro-aréales de parties non altérées du verre aphyrique des pierres ponces volcaniques. L'acquisition a été réalisée sur des lames minces polies revêtues de carbone des échantillons de mortier PREP_25 et 53.

L'analyse semi-quantitative standard par le logiciel Team EDAX (basée sur la correction ZAF et les données de normalisation d'usine mises en œuvre dans le logiciel) a été précédemment testée sur deux matériaux de référence certifiés NIST : SRM 2066 K411 et SRM 620 (voir le tableau supplémentaire 6). Ces matériaux sont des verres de composition chimique compatible avec les grains volcaniques analysés dans cette étude. Les analyses EDS ont étudié une zone du verre volcanique ayant un diamètre d'environ 1 µm, fonctionnant à 20 kV avec une distance de travail (WD) comprise entre 11,8 et 12,2 mm.

L'analyse chimique de la roche en vrac pour les éléments majeurs et traces d'un clast de l'échantillon PREP_53 a été réalisée par XRF sur des billes de verre préparées avec des échantillons calcinés dilués avec du flux Li2B4O7 (rapport 1:10), à l'aide d'un spectromètre séquentiel WDS Panalytical Zetium, fonctionnant dans des conditions de vide et équipé d'un tube Rh de 2,4 kW. La perte au feu (LOI) a été déterminée séparément avant l'analyse XRF. Les éléments majeurs calculés sont Si, Ti, Al, Fe, Mn, Mg, Ca, Na, K et P (exprimés en pourcentage de l'oxyde relatif). Les éléments traces calculés (exprimés en ppm) sont Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ba, La, Ce, Nd, Pb, Th et U. La précision instrumentale (définie par des analyses répétées sur le même échantillon) est de 0,6 % relatif pour les éléments majeurs et de 3,0 % relatif pour les éléments traces. Les limites de détection pour Al, Mg et Na sont à moins de 0,01 %, à moins de 0,2 % pour Si et à moins de 0,005 % pour Ti, Fe, Mn, Ca, K et P. Les limites pour les éléments traces sont (en ppm) : Sc = 3, V = 5, Cr = 6, Co = 3, Ni = 3, Cu = 3, Zn = 3, Ga = 3, Rb = 3, Sr = 3, Y = 3, Zr = 3, Nb = 3, Ba = 10, La = 10, Ce = 10, Nd = 10, Pb = 5, Th = 3, U = 3.

Le matériau pour l'analyse XRF a été collecté en séparant mécaniquement une partie de l'échantillon du mortier, en grattant les zones interfaciales avec le liant7. Le clast a été analysé comme matériau en vrac sans bain de HCl, car cette étape pourrait affecter la concentration des éléments majeurs et traces, en particulier Y8,10,22.

Des analyses ponctuelles d'éléments traces sur les clastes volcaniques sélectionnés ont été déterminées par spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif par ablation laser (LA-ICP-MS), à l'aide d'un spectromètre de masse triple quadripôle Thermo Fisher Scientific couplé à un ablation laser NewWave UP 213 à le Laboratoire du Centro Interdipartimentale Grandi Strumenti (CIGS) de l'Université de Modène et Reggio Emilia. La réduction des données a été réalisée avec un script Excel interne en utilisant les matériaux de référence NIST612 et ML3-B comme normes externes. Les matériaux de référence NIST610 et NIST614 ont été surveillés pendant la session comme étant inconnus. L'isotope 44Ca a été utilisé comme étalon interne. La taille du spot laser a été calibrée à 50 µm et la fluidité du faisceau laser à 20 microJoule pour cm2. Les analyses ont été effectuées sur des coupes polies d'environ 1 mm d'épaisseur. Des analyses ont été effectuées sur des parties des clastes aussi intactes que possible, afin de collecter des profils qui représentent correctement l'empreinte géochimique originale des roches. Pour chaque clast, les profils rapportés sont basés sur la moyenne de trois à cinq analyses ponctuelles.

Toutes les données sont disponibles dans le texte principal ou dans les informations supplémentaires.

Mortureux, B., Hornain, H., Gautier, E. & Regourd, M. Comparaison de la réactivité de différentes pouzzolanes. Dans Proc. du 7e Congrès international sur la chimie du ciment IV, 110-115 (1980).

Cuisinier, DJ Pouzzolanes naturelles. Dans Cement Replacement Materials (éd. Swamy, RN) 1–39 (1986).

Massazza, F. Pouzzolane et Ciment pouzzolanique. Dans Lea's Chemistry of Cement and Concrete (éd. Hewlett, PC) 471–635 (1998).

Snellings, R., Mertens, G. & Elsen, J. Matériaux cimentaires supplémentaires. Rév. Minéral. Géochimie. 74, 211-278 (2012).

Article CAS Google Scholar

Artioli G., Secco, M., Addis, A. & Bellotto, M. Rôle des hydroxydes doubles en couches de type hydrotalcite dans les réactions pouzzolaniques retardées et leur incidence sur la datation du mortier dans les matériaux cimentaires : composition, propriétés, application (éd. Pöllmann, H.) 147–158 (2017).

Arizzi, A. & Cultrone, G. Mortiers et enduits—Comment caractériser les mortiers hydrauliques. Archéol. Anthropol. Sci. 13, 144 (2021).

Article Google Scholar

Brandon, CJ, Hohlfelder, RL, Jackson, MD & Oleson, JP (eds.) Building for Eternity. L'histoire et la technologie de l'ingénierie romaine du béton dans la mer (2014).

D'Ambrosio, E. et al. Matériaux de provenance des fossiles de sable et des fosses à poussière de Vitruve : signature géochimique et implications historico-archéologiques. J. Archéol. Savoir représentant 2, 186-203 (2015).

Google Scholar

Jackson, MD Confiance technologique dans la construction en béton architecturale et maritime romaine de la fin de l'ère républicaine et impériale. in Arqueología de la Construcción V. Matériaux artificiels, ingénierie et infrastructure, Proc. du 5e atelier international sur l'archéologie de la construction romaine d'Oxford, 11-12/04/2015 (eds. De Laine, J., Camporeale, S. & Pizzo, A.) 15-28 (2016).

Marra, F. et al. Caractéristiques pétrochimiques et zones sources des agrégats volcaniques utilisés dans les anciens bétons maritimes romains. J. Volcanol. Géoth. Rés. 328, 59-69 (2016).

Article ADS CAS Google Scholar

Peccerillo, A. Volcanisme Plio-Quaternaire en Italie : Pétrologie (Géochimie. Springer, NY, 2005).

Google Scholar

Morra, V. et al. Géologie urbaine : Relations entre cadre géologique et patrimoine architectural de l'espace napolitain. J. Explorateur virtuel. 36(26), 1–60 (2010).

Google Scholar

Jackson, MD et al. Observations géologiques du sable excavé (harenae fossiciae) utilisé comme agrégat fin dans les mortiers pouzzolaniques romains. J. Archéol romain. 20, 25–53 (2007).

Article Google Scholar

Jackson, MD, Deocampo, D., Marra, F. & Scheetz, B. Cendres volcaniques pouzzolaniques du Pléistocène moyen dans des bétons romains anciens. Géoarchéologie 25(1), 36–74 (2010).

Article Google Scholar

Wang, S. & Althaus, E. Études minéralogiques et chimiques des mortiers de chaux romains du CUT. Xanten Ber. Creuser. Recherche Présent. 5, 33-40 (1994).

Google Scholar

Callebaut, K. et al. Provenance et caractérisation des matières premières pour les mortiers de chaux utilisés à Sagalassos avec une référence particulière aux roches volocaniques. Dans Sagalassos V. Report on the Survey and Excavation Campaigns of 1996 and 1997 (eds. Waelkens, M. & Loots, L.), Acta archaeologica Lovaniensia. Monographies 11, 651–668 (2000).

Columbu, S., Garau, AM & Lugliè, C. Caractérisation géochimique des verres d'obsidienne pouzzolanique utilisés dans les anciens mortiers du théâtre romain de Nora (Sardaigne, Italie) : provenance des matières premières et implications historiques et archéologiques. Archéol. Anthropol. Sci. 11, 2121-2150 (2019).

Article Google Scholar

Bonetto, J. et al. Le Théâtre Romain de Padoue. Horizons. Rass. Archéol. 22, 37–64 (2021).

Google Scholar

Uğurlu Sağın, E., Engin Duran, H. & Böke, H. Technologie du mortier à la chaux dans les anciennes provinces romaines orientales. J. Archéo. sci. représentant 39, 103–132 (2021).

Google Scholar

Lancaster, LC et al. Provenance des pierres volcaniques légères utilisées dans les voûtes en béton de la Rome antique : preuves de la Turquie et de la Tunisie. Archéométrie 52(6), 949–961 (2010).

CAS Google Scholar

Jackson, MD et al. Matériaux de construction du théâtre de Marcellus. Rome. Archéom. 53(4), 728–742 (2011).

Article CAS Google Scholar

Marra, F., D'Ambrosio, E., Gaeta, M. & Mattei, M. Identification pétrochimique et aperçu de l'emploi chronologique des agrégats volcaniques utilisés dans les anciens mortiers romains. Archéométrie 58(2), 177–200 (2016).

Article CAS Google Scholar

Seymour, LM, Tamura, N., Jackson, MD & Masic, A. Liant réactif et zones interfaciales d'agrégats dans le mortier du béton Tomb of Caecilia Metella, 1st C. BCE. Rome. Confiture. Cer. Soc. 2021, 1–16 (2021).

Google Scholar

Schmolder-Veit, A. et al. mortier hydraulique. projet interdisciplinaire sur les systèmes d'eau sur le palatin. Rome. Mitt.122, 331-366 (2016).

Google Scholar

Boccalon, E., Rosi, F., Vagnini, M. & Romani, A. Approche multitechnique pour dévoiler l'évolution technologique des matériaux de construction à l'époque impériale romaine : L'Atrium Vestae à Rome. EUR. Phys. J. Plus 134, 528 (2019).

Article CAS Google Scholar

Mogetta, M. Les origines de la construction en béton dans l'architecture romaine : technologie et société en Italie républicaine (Université de Cambridge, Cambridge, 2021).

Réserver Google Scholar

Murgatroyd, JW Production de mortier à la chaux à Ostie : analyse matérielle du mortier de la période hadrienne. Dans Arqueología de la Construcción V. Man-made materials, engineering and infrastructure, Actes du 5e Atelier international sur l'archéologie de la construction romaine d'Oxford, 11-12/04/2015 (eds. De Laine, J., Camporeale, S. & Pizzo, A.) 45–55 (2016).

Botticelli, M. et al. Aqua Traiana, une infrastructure romaine ancrée dans le présent : la perspective minéralogique. Minéraux 11, 703 (2021).

Article ADS CAS Google Scholar

Vola, G. et al. Caractérisation chimique, minéralogique et pétrographique des noyaux de bétons hydrauliques antiques romains de Santa Liberata, Italie, et Caesarea Palestinae. Israël. Période. Minéral. 80(2), 317–338 (2011).

Google Scholar

Gianfrotta, PA Questioni di piale et di puvis pitolanus. J. Anc. Topographie 19, 101-120 (2009).

Google Scholar

Gianfrotta, PA Les ports de la zone Flegrea. In Ports, débarcadères et routes dans l'ancienne Méditerranée, Actes du séminaire d'étude de Lecce, 29-30/09/1996 (eds. Laudizi, G. & Marangio, C.) Etudes de philologie et de littérature à l'Université de Lecce 4 , 153–176 (1998)

Auriemma, R. Les structures submergées d'Egnazia (BR): une relecture. dans Actes de la IIe Conférence nationale d'archéologie sous-marine, Castiglioncello, 7–9 septembre 2001 (eds. Benini, A. & Giacobelli, M.), 77–97 (2003).

Miriello, D. et al. Caractérisation des mortiers archéologiques de Pompéi (Campanie, Italie) et identification des phases de construction par analyse des données compositionnelles. J. Archéol. Sci. 37(9), 2207-2223 (2010).

Article Google Scholar

De Luca, R. et al. Étude archéométrique des mortiers de la boutique de garum de Pompéi, Campanie. Italie. Géoarchéol. 30(4), 330–351 (2015).

Article Google Scholar

Paternoster, G. et al. La chronologie des mortiers de Rione Terra di Pozzuoli (Naples). dans Actes du IVe Congrès national de l'AIAR, Pise, 1-3 février 20'6 (éd. D'Amico, C.) 365-378 (2007).

Rispoli, C. et al. Nouvelles perspectives sur les mortiers historiques au-delà de Pompéi : l'exemple de la villa del Pezzolo. Péninsule de Sorrente. Mineurs. 9, 575 (2019).

CAS Google Scholar

Rispoli, C. et al. Les anciens mortiers pouzzolaniques du complexe thermal de Baia (Campi Flegrei, Italie). J.Cult. Patrimoine 40, 143-154 (2019).

Article Google Scholar

Ghedini, F., Bueno, M. & Novello, M. (eds.) Remparts et port célèbres. Aquileia, storia di una città (2009).

Bertacchi, L. Nouveau plan archéologique d'Aquilée. Udine (2003).

Ghiotto, AR Le théâtre romain d'Aquilée : La redécouverte d'un bâtiment perdu. Une fortune qui dure depuis plus de deux mille ans. dans Northern Adriatic Antiquities XCI (éd. Cuscito, G.) 183–199 (2019).

Ghiotto, AR Considérations sur le théâtre et le "quartier du spectacle". ci-dessous, P. L'amphithéâtre d'Aquilée. Recherche d'archives et nouvelles fouilles, Scavi di Aquileia V, 253–260 (2018).

Ghiotto, AR et al. Le théâtre romain d'Aquilée : l'identification de l'édifice et la fouille de la cavea. Documents en ligne Fasti Résolution 404, 1–20 (2018).

Google Scholar

Ghiotto, AR, Berto, S., Fioratto, G. & Zanus Fortes, V. La fouille du théâtre romain d'Aquilée : Recherche en cours. Quadruple. Frioul. Archéol. 30, 27–46 (2020)

Ghiotto, AR, Fioratto, G. & Furlan, G. Le théâtre romain d'Aquilée: l'excavation de l'aditus maximus nord et le bâtiment scénique. Documents en ligne Fasti Résolution 495, 1–24 (2021).

Google Scholar

Arnaud-Fassetta, G. et al. Le site d'Aquilée (nord-est de l'Italie) : exemple de géoarchéologie fluviale dans une plaine deltaïque méditerranéenne. Géomorphol. Processus de secours Environ. 9(4), 227–245 (2003).

Siché, I. et al. Cartographie hydro-géomorphologique et paléo chenaux fluviatiles en milieux profondément modifiés par les sociétés. L’exemple du port fluvial antique d’Aquilée dans la plaine du Frioul (Italie Septentrionale, Adriatique). Mosella 29(3–4), 247–259 (2004).

Pecchioni, E., Fratini, F. & Cantisani, E. Atlas des anciens mortiers en coupe mince au microscope optique (Nardini editore, Florence, 2014).

Google Scholar

Cucchi, F. & Gerdol, S. (eds.) Les Marbres du Trieste Karst (1985).

Carulli, G. et al. Carte géologique du Frioul-Vénétie Julienne, Région Autonome Frioul-Vénétie Julienne. Échelle 1:150 000 (2006).

Cucchi, F. & Finocchiaro, F. Reliefs karstiques du Frioul-Vénétie Julienne : du karst alpin au karst côtier. Paysages et reliefs d'Italie (eds. Soldati, M. & Marchetti, M) 147–156 (2017).

Wentworth, CK Une échelle de termes de qualité et de classe pour les sédiments clastiques. J. Géol. 30(5), 377–392 (1922).

Annonces d'article Google Scholar

Gazzi, P., Zuffa, GG, Gandolfi, G. & Paganelli, L. Origine et dispersion côtière des sables des plages de l'Adriatique entre les embouchures de l'Isonzo et de la Foglia : cadre régional. Mem. Soc. Geol. Ital. 12, 1–37 (1973).

Google Scholar

Dilaria, S., & Secco, M. Analyse archéométrique des mélanges liants (mortiers et bétons). Ci-dessous, P. L'amphithéâtre d'Aquilée. Recherche d'archives et enquêtes sur les nouvelles fouilles, Scavi di Aquileia V, 177–186 (2018).

Dilaria, S., Secco, M., Bonetto, J. & Artioli, G. Analyse technique des matériaux et des caractéristiques des composés à base de mortier à Aquilée romaine et antique tardive (Udine, Italie). Un rapport préliminaire des résultats. Dans Proc. de la 5e Conférence historique des mortiers HMC2019, Pampelune, 19-21/06/2019 (eds. Álvarez, JI et al.) 665–679 (2019).

Dilaria, S. et al. Matériaux à base de mortier à haute performance provenant des thermes impériaux tardifs d'Aquilée. Un exemple exceptionnel de la tradition de construction romaine dans le nord de l'Italie. Geaorchaeology 37, 637–657 (2021).

Article Google Scholar

Dilaria, S. & Previato, C. Matériaux de construction. dans Bonetto, J., Furlan, G. & Previato, C. Aquileia. Fonds Cossar. 2. La domus de Tito Macro et les murailles, 2.1 l'époque républicaine et impériale (sous presse).

Dilaria, S. et al. Caractéristiques des pigments et tectoria à Aquilée: une approche archéométrique pour l'étude des fragments de plâtre provenant des fouilles de contextes résidentiels à Aquilée (IIe siècle avant JC-Ve siècle après JC). in La Peinture Murale Antique Méthodes et Apports d'une Approche technique, Actes du colloque international, Louvain-la-Neuve, 21/04/2017 (eds. Cavalieri, M., Tomassini, P.) 125–148 (2021).

Sebastiani, L. et al. Tectoria et pigments dans la peinture antique tardive d'Aquilée : une étude archéométrique. dans Nouvelles données pour la connaissance de la peinture ancienne, Actes de la première interview AIRPA - Association italienne pour la peinture et la recherche anciennes, Aquileia, 16-17/06/2017 (eds. Salvadori, M., Fagioli, F. & Sbrolli, C .) 31–46 (2019).

Katayama, T. La réaction dite alcali-carbonate (ACR). Ses détails minéralogiques et géochimiques, avec une référence particulière à l'ASR. Cem. conc. Rés. 40(4), 643–675 (2010).

Article CAS Google Scholar

Brew, DRM & Glasser, FP Synthèse et caractérisation de gels de silicate de magnésium hydraté. Cem. concr. Rés. 35, 85–98 (2005).

Article CAS Google Scholar

Roosz, C. et al. Structure cristalline des hydrates de silicate de magnésium (M – S – H): La relation avec les phyllosilicates 2: 1 Mg – Si. Cem. concr. Rés. 73, 228-237 (2015).

Article CAS Google Scholar

Bernard, E. Caractérisation du silicate de magnésium hydraté (–-S–H) : température, calcium, aluminium et alcali, thèse de doctorat, sup. En lignePochard, I. (2017).

Bernard, E., Lothenbach, B., Rentsch, D. & Dauzères, A. Formation d'hydrates de silicate de magnésium (M–S–H). Phys. Chim. Terre 99, 142-157 (2017).

Annonces d'article Google Scholar

Fournier, B. & Bérubé, MA Réaction alcali-granulat dans le béton : Une revue des concepts de base et des implications techniques. Peut. J. Civil. Ing. 27(2), 167-191 (2000).

Article Google Scholar

Swenson, EG & Gillott, JE Réaction de la roche alcaline-carbonate. Autoroute Rés. Rec. 45, 21–40 (1964).

Google Scholar

Weerdt, K. & Justnes, H. L'effet de l'eau de mer sur l'assemblage de phases de la pâte de ciment hydraté. Ciment concr. Compos. 55, 215-222 (2015).

Article Google Scholar

Karim, ME, Jahangir, A. & Hoque, S. Effet de la salinité de l'eau dans le sable traité à la chaux et aux cendres volantes. Int. J. Geo Eng. 8, 1–12 (2017).

Article Google Scholar

Zhao, H. et al. Accélération de la formation de gel MSH par l'ajout de carbonates alcalins. Au 15e Congrès international sur la chimie du ciment Prague, République tchèque, du 16 au 20 septembre (2019).

Secco, M. et al. Transferts technologiques en Méditerranée au bord de la romanisation : aperçus des enduits d'étanchéité de Nora (Sardaigne, Italie). J. Cult. Héritage. 44, 63–82 (2020).

Article Google Scholar

Secco, M. et al. Procédés de cémentation des liants pouzzolaniques romains de Caesarea Maritima (Israël). Constr. Construire. Mater. 355, 129128 (2022).

Article CAS Google Scholar

Matschei, T., Lothenbach, B. & Glasser, F. La phase AFm dans le ciment Portland. Cem. concr. Rés. 37, 118-213 (2007).

Article CAS Google Scholar

Thiery, M., Villain, G., Dangla, P. & Platret, G. Etude de la forme du front de carbonatation sur les matériaux cimentaires : effets de la cinétique chimique. Cem. concr. Rés. 37(7), 1047-1058 (2007).

Article CAS Google Scholar

Morandeau, A., Thiery, M. & Dangla, P. Étude du mécanisme de carbonatation du CH et du C–S–H en termes de cinétique, de changements de microstructure et de propriétés d'humidité. Cem. concr. Rés. 56, 153-170 (2014).

Article CAS Google Scholar

Jackson, MD et al. Percer les secrets de l'Al-tobermorite dans le béton marin romain. Suis. Mineur. 98(10), 1669-1687 (2013).

Article ADS CAS Google Scholar

Jackson, MD et al. Ciments minéraux Phillipsite et Al-tobermorite produits par des réactions eau-roche à basse température dans le béton marin romain. Suis. Mineur. 102(7), 1435–1450 (2017).

Annonces d'article Google Scholar

De' Gennaro, M. et al. Genèse des zéolithes dans le tuf jaune napolitain : preuves géologiques, volcanologiques et minéralogiques. Contributions à la minéralogie et à la pétrologie 139, 17–35 (2000).

Annonces d'article Google Scholar

Colella, A. et al., Les tufs zéolitisés dans l'architecture de la Campanie. Dans Diagnostics pour la restauration du patrimoine culturel 327–341 (2009).

Langella, A. et al. Pierres de lave des districts volcaniques napolitains dans l'architecture de la région campanienne. Italie. Environ. Terre Sci. 59, 145-160 (2009).

Article ADS CAS Google Scholar

Le Bas, MJR, Le Maitre, W., Streckeisen, A. & Zanettin, B. Sous-commission de l'IUGS sur la systématique des roches ignées, une classification chimique des roches volcaniques basée sur le diagramme total alcali-silice. J. Essence. 27(3), 745–750 (1986).

Annonces d'article Google Scholar

Marra, F., D'Ambrosio, E., Sottili, G. & Ventura, G. Empreintes géochimiques de matériaux volcaniques : identification d'une route commerciale de pierre ponce de Pompéi à Rome. Taureau. Géol. Soc. Suis. 125(3–4), 556–577 (2013).

Article Google Scholar

Peccerillo, A. Volcans de Campanie. dans le Vésuve, les Campi Flegrei et le volcanisme campanien (eds. De Vivo, B., Belkin, HE, Rolandi, G.) 79–120 (2020).

Fedele, L. et al. Datation 40Ar/39Ar des cheminées de tuf de la caldeira des Campi Flegrei (Italie du Sud) : Vers une nouvelle reconstitution chronostratigraphique de l'activité volcanique holocène. Taureau. Volcanol. 73, 1323-1336 (2011).

Annonces d'article Google Scholar

Avanzinelli, R. et al. Magmatisme potassique et ultrapotassique dans la région circum-tyrrhénienne : importance du recyclage des sédiments pélitiques carbonatés par rapport aux sédiments pélitiques aux marges destructrices des plaques. Lithos 113(1–2), 213–227 (2009).

Article ADS CAS Google Scholar

Boari, E. et al. Géochimie isotopique (Sr–Nd–Pb) et pétrogenèse des roches volcaniques à leucite du volcan "Colli Albani", Province magmatique romaine, Italie centrale : Inférences sur l'évolution volcanique et la genèse du magma. Taureau. Volcanol. Rév. 71, 977–1005 (2009).

Annonces d'article Google Scholar

Albert, PG et al. Géochimie du verre des dépôts pyroclastiques des îles Éoliennes dans les 50 derniers ka : une base de données proximale pour la téphrochronologie. J. Volcanol. Géoth. Rés. 336, 81-107 (2017).

Article ADS CAS Google Scholar

De Astis , G. , La Volpe , L. , Peccerillo , A. & Civetta , L. Évolution volcanologique et pétrologique de l'île de Vulcain (Arc Éolien, Mer Tyrrhénienne méridionale). J. Geophys. Rés. Rév. 102(B4), 8021–8050 (1997).

Annonces d'article Google Scholar

Gioncada, A., Mazzuoli, R., Bisson, M. & Pareschi, MT Pétrologie des produits volcaniques de moins de 42 ka sur le complexe Lipari-Vulcano (Îles Éoliennes, Italie) : un exemple de volcanisme contrôlé par la tectonique. J. Volcanol. Géoth. Rés. 122, 191–220 (2003).

Article ADS CAS Google Scholar

Marra, F., Deocampo, D., Jackson, MD & Ventura, G. Les produits volcaniques Alban Hills et Monti Sabatini utilisés dans la maçonnerie romaine antique (Italie) : Une approche stratigraphique, archéologique, environnementale et géochimique intégrée. Terre Sci. Rév. 108(3–4), 115–136 (2011).

Article ADS CAS Google Scholar

Marra, F. & D'Ambrosio, E. Diagrammes de classification des éléments traces des roches pyroclastiques des districts volcaniques du centre de l'Italie : étude de cas des anciens navires romains de Pise. Archéométrie 55(6), 993–1019 (2011).

Article Google Scholar

Lancaster, LC, Sottili, G., Marra, F. & Ventura, G. Provenance des pierres volcaniques légères utilisées dans les voûtes en béton romaines antiques : preuves de Rome. Archéométrie 53(4), 707–727 (2011).

Article CAS Google Scholar

Tomlinson, EL et al. Âge et géochimie des couches de tephra d'Ischia, Italie : contraintes des corrélations proximales-distales avec le Lago Grande di Monticchio. J. Volcanol. Géoth. Rés. 287, 22–39 (2014).

Article ADS CAS Google Scholar

De Astis, G., Pappalardo, L. & Piochi, M. Histoire volcanique de Procida : Nouvelles perspectives sur l'évolution du district volcanique Phlégréen (Région de Campanie, Italie). Taureau. Volcanol. 66, 622–641 (2004).

Annonces d'article Google Scholar

Santacroce, R. et al. Âge et compositions de verre rocheux entier des pyroclastiques proximaux des principales éruptions explosives de Somma – Vésuve: une revue en tant qu'outil de téphrostratigraphie distale. J. Volcanol. Géoth. Rés. 177(1), 1–18 (2008).

Annonces d'article Google Scholar

Dilaria, S. et al. Pouzzolane volcanique des Champs Phlégréens dans les mortiers structuraux du temple romain de Nora (Sardaigne). Héritage 6, 567–587 (2023).

Article Google Scholar

Costa, U., Gotti, E. & Tognon, G. Note technique : Mortiers prélevés sur les anciens murs de la fouille de la banque populaire de Ravenne. dans les anciennes fortifications d'Italie. Republican Age (eds. Quilici, L. & Quilici Gigli, S.), Thematic Atlas of Ancient Topography 9, 25–28 (2001).

Bonetto, J., Artioli, G., Secco, M. & Addis, A. L'utilisation des poudres pouzzolaniques dans les grands chantiers de la Gaule cisalpine dans la République romaine : les cas d'Aquilée et de Ravenne. in Arqueología de la Construcción V. Man-made Materials, Engineering and Infrastructure, Proc. of the 5th International Workshop on the Archaeology of Roman Construction Oxford, 11–12/04/2015 (eds. De Laine, J., Camporeale, S & Pizzo, A.) 29–44 (2016).

Lancaster, LC L'utilisation du béton léger à Rome, en Cilicie et en Tunisie. Dans Building Roma Aeterna: Recherches actuelles sur le mortier et le béton romains, Proc. of the Conference, Helsinki, 27–29 mars 2008 (eds. Ringbom, Å. & Hohlfelder RL), Commentary on Humanities and Literature 128, 60–72.

Lancaster, LC Voûte innovante dans l'architecture de l'Empire romain. 1er au 4ème siècles CE (2015).

Bonetto, J., Furlan, G., Ghiotto, AR & Missaglia, I. Le canal de l'amphore et le centre urbain d'Aquilée : observations chronologiques à la lumière de nouvelles données. J. Anc. topogr. 30, 175-202 (2020).

Google Scholar

Schneider, CA, Rasband, WS & Eliceiri, KW NIH Image to ImageJ : 25 ans d'analyse d'images. Nat. Méthodes 9, 671–675 (2012).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Addis, A. et al. Sélection du matériau de datation 14C le plus fiable à l'intérieur des mortiers : l'origine de la cathédrale de Padoue. Radiocarbone 61(2), 375–393 (2019).

Article CAS Google Scholar

Rietveld, HM Profils de ligne des pics de diffraction de poudre de neutrons pour le raffinement de la structure. Acta Crystallogr. A 22, 151-152 (1967).

Article CAS Google Scholar

Dollase, W. Correction des intensités pour l'orientation préférée en diffractométrie des poudres : Application du modèle de marche. J. Appl. Cristallologue. 19, 267-272 (1986).

Article CAS Google Scholar

Whitney, DL & Evans, BW Abréviations des noms de minéraux formant des roches. Suis. Mineur. 95, 185-187 (2010).

Article ADS CAS Google Scholar

Télécharger les références

Nous remercions Domenico Miriello et Raffaella de Luca pour les informations fournies sur les données géochimiques. Francesca Andolfo est chaleureusement remerciée pour la relecture du texte anglais.

Les recherches sur le site du théâtre romain d'Aquilée, dirigées par AR Ghiotto, sont menées dans le cadre d'un accord de concession (Prot. DG-ABAP n° 14007-P du 17/5/2019) avec la Soprintendenza Archeologia, Belle Arti e Paesaggio del Friuli Venezia Giulia, dans le cadre d'une collaboration initiée entre le Département du patrimoine culturel de l'Université de Padoue et la Fondazione Aquileia. Le travail de G. Furlan a également été soutenu par la Fondation nationale danoise pour la recherche dans le cadre d'une subvention - DNRF119 - Centre d'excellence pour les évolutions des réseaux urbains (UrbNet). Le projet de recherche sur la provenance de la pouzzolane volcanique a reçu un soutien financier partiel de l'Université de Padoue, dans le cadre du projet "Enquêtes archéométriques sur la pouzzolane euganéenne" (chercheur principal : M. Secco, BIRD 2020 du Département du patrimoine culturel, projet code : SECC_BIRD20_01).

Département du patrimoine culturel (DBC), Université de Padoue, Piazza Capitaniato 7, 35139, Padoue, Italie

Simone Dilaria, Michele Secco, Andrea R. Ghiotto & Jacopo Bonetto

Inter, Centre départemental de recherche pour l'étude des matériaux cimentaires et des liants hydrauliques (CIRCe), Université de Padoue, Via Giovanni Gradenigo 6, 35131, Padoue, Italie

Simone Dilaria, Michele Secco et Jacopo Bonetto

Centre for Urban Network Evolutions—UrbNet, School of Culture and Society, Aarhus University, Moesgård Allé 20, 4230-223, 8270, Højbjerg, Danemark

Guido Furlan

Département des sciences chimiques et géologiques, Université de Modène et Reggio Emilia, Via Campi 103, 41125, Modène, Italie

Thomas Giovanardi

Centre d'analyse et services de certification (CEASC), Université de Padoue, Via Jappelli 1/A, 35121, Padoue, Italie

Federico Zorzi

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

Vous pouvez également rechercher cet auteur dans PubMed Google Scholar

SD, JB, ARG, MS ont conçu la recherche ; JB a supervisé le projet de recherche; SD, MS, ARG, GF ont réalisé les prélèvements ; SD et MS ont préparé les échantillons ; SD, MS et TG ont analysé les échantillons ; SD, JB, MS, ARG ont interprété les résultats archéométriques ; MS a rédigé la section « Analyse de phase quantitative par diffraction des rayons X sur poudre (QPA-XRPD) » ; ARG a rédigé la section "Le bâtiment et sa chronologie" et "Discussion et conclusions" ; GF a rédigé la section "Les techniques de préparation du rez-de-chaussée" et "Discussion et conclusions" et a préparé la Fig. 1 ; JB a rédigé la section « Introduction » et « Discussion et conclusions » ; TG a rédigé la section "Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif par ablation laser (LA-ICP-MS)" et préparé la figure supplémentaire 5 et le tableau supplémentaire 4 ; FZ a rédigé la section "Microscope électronique à balayage avec spectroscopie à dispersion d'énergie (SEM – EDS)" ; SD a rédigé la section « Introduction », « Échantillonnage et analyse », « Résultats », « Discussion et conclusions », « Introduction », « Discussion et conclusions » et préparé les Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, Tableau 1 et toutes les figures et tableaux restants dans les documents supplémentaires ; tous les auteurs ont collaboré à la révision du manuscrit.

Correspondance à Simone Dilaria.

Les auteurs ne déclarent aucun intérêt concurrent.

Springer Nature reste neutre en ce qui concerne les revendications juridictionnelles dans les cartes publiées et les affiliations institutionnelles.

Libre accès Cet article est sous licence Creative Commons Attribution 4.0 International, qui permet l'utilisation, le partage, l'adaptation, la distribution et la reproduction sur n'importe quel support ou format, à condition que vous accordiez le crédit approprié à l'auteur ou aux auteurs originaux et à la source, fournir un lien vers la licence Creative Commons et indiquer si des modifications ont été apportées. Les images ou tout autre matériel de tiers dans cet article sont inclus dans la licence Creative Commons de l'article, sauf indication contraire dans une ligne de crédit au matériel. Si le matériel n'est pas inclus dans la licence Creative Commons de l'article et que votre utilisation prévue n'est pas autorisée par la réglementation légale ou dépasse l'utilisation autorisée, vous devrez obtenir l'autorisation directement du détenteur des droits d'auteur. Pour voir une copie de cette licence, visitez http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Réimpressions et autorisations

Dilaria, S., Secco, M., Ghiotto, AR et al. Exploitation précoce de la pouzzolane napolitaine (pulvis puteolana) dans le théâtre romain d'Aquilée, Italie du Nord. Sci Rep 13, 4110 (2023). https://doi.org/10.1038/s41598-023-30692-y

Télécharger la citation

Reçu : 16 octobre 2022

Accepté : 28 février 2023

Publié: 13 mars 2023

DOI : https://doi.org/10.1038/s41598-023-30692-y

Toute personne avec qui vous partagez le lien suivant pourra lire ce contenu :

Désolé, aucun lien partageable n'est actuellement disponible pour cet article.

Fourni par l'initiative de partage de contenu Springer Nature SharedIt

En soumettant un commentaire, vous acceptez de respecter nos conditions d'utilisation et nos directives communautaires. Si vous trouvez quelque chose d'abusif ou qui ne respecte pas nos conditions ou directives, veuillez le signaler comme inapproprié.