Datazione di malte antiche: i casi studio dei siti UNESCO di Pompei e della cattedrale medievale di Modena

Historical monuments are complex structures, built and modified over time. For this reason, their preservation is a challenging issue. Reconstructing the history and structural vulnerability of a building is fundamental to assess its state of conservation. The Modena Cathedral and Pompeii UNESCO sites represent significant examples in this regard. Absolute dating of the building materials has been performed in order to provide data on the site chronology and the history of repair interventions, especially after earthquakes. The Modena Cathedral was damaged by the 2012 earthquake and the main vulnerabilities were identified on the 15th century vaults. An anti-seismic reinforcement project gave the opportunity to investigate the construction phases and to assess the damages suffered in the past. A detailed survey of the vaults binder was carried out and revealed the scars of multiple repair works after several earthquakes, resulting in a complex patchwork of lime and gypsum mortars. The aim of the study was to absolute date the restoration portions built after the main earthquakes and correlating them to the earthquake chronology deduced from the historic catalogue. An integrated approach using different techniques has been applied: radiocarbon dating by Cryo2sonic and by sequential dissolution, and Optically Stimulated Luminescence (OSL) of the sand aggregate to date ancient mortars, and Thermo-luminescence (TL) to date bricks. The petrographic characterization of mortars has been performed as fundamental step for the interpretation of the results and the analysis of the pollen trapped in the gypsum mortar has been tested. The results show that lime mortar was used both as original building material and for later repairs, while the gypsum binder was used to entirely rebuild some vaults or to repair some vaults originally built using lime mortars. This demonstrates that the vaults suffered much larger damage induced by earthquakes than previously assessed just by mapping fracture and crack networks. In addition, the comparison of the two sample preparation procedures of mortar for radiocarbon dating has allowed to identify the most suitable method for lime mortars rich in carbonate aggregate. Some mosaic floors in houses and public spaces in Pompeii present slate-gray patinas, which were probably prepared to fill gaps in pavements to repair various types of damage, either in ancient time or just after the excavation of the site. These patinas were found in important domus (House of Paquius Proculus, House of Menander, House of the Faun, House of the Small Fountain, House VIII, 3, 24) and in the Forum baths. To clarify the origin of these patinas, ancient vs. modern, petrographic characterization, radiocarbon dating and pollen analysis have been performed. The results reveal that the patinas are ancient restoration, probably carried out after the earthquakes of AD 62 that preceded the fatal eruption of the Vesuvius. According to these results the patinas are now fully recognized as another important part of the dramatic history of Pompeii, that should be preserved.

I monumenti storici sono strutture complesse soggette a modiche nel corso del tempo. Per questo motivo la loro tutela è una vera e propria sfida. Per valutare lo stato di conservazione di un edificio è fondamentale ricostruire la sua storia e identificare le principali vulnerabilità e criticità. I siti UNESCO della Cattedrale di Modena e di Pompei ne rappresentano due casi significativi. La datazione assoluta dei materiali da costruzione è stata svolta al fine di ricostruire la storia degli interventi di restauro effettuati come conseguenza di eventi sismici. La Cattedrale di Modena fu danneggiata dal terremoto avvenuto nel 2012 e le principali vulnerabilità sono state riscontrate nelle volte cinquecentesche. Il progetto di rafforzamento antisismico ha permesso di indagarne le fasi costruttive e di comprendere la sequenza storica dei danni subiti. Dalle campagne di ricognizione svolte direttamente sugli estradossi delle volte, sono state identificate numerose lesioni ed è emersa la presenza di ampie porzioni ricostruite utilizzando malte di allettamento con legante di gesso e calce. Risulta evidente quindi che queste sezioni giustapposte a diverso legante siano da ascriversi ad importanti interventi di restauro strutturale effettuati al fine di riparare i danni provocati da eventi sismici. Lo scopo della ricerca è quello di datare le porzioni restaurate e correlare i risultati ottenuti con il catalogo parametrico dei terremoti italiani, al fine di risalire all’evento lesivo. È stato quindi applicato un progetto di ricerca innovativo che integra diversi metodi di datazione assoluta: radiocarbonio e Luminescenza Otticamente Stimolata (OSL) per la datazione delle malte, e Termoluminescenza (TL) per la datazione dei mattoni. Al fine della corretta interpretazione dei risultati, è stata eseguita la caratterizzazione petrografiche delle malte di calce ed è stata inoltre svolta l’analisi dei pollini presenti all’interno delle malte di gesso. I risultati mostrano che la malta di calce è stata utilizzata sia per la costruzione originaria sia per riparazioni successive, mentre la malta di gesso è stata impiegata o in volte fortemente danneggiate e ricostruite totalmente o per restaurare porzioni di volte originariamente in malta di calce. Si evince così che le aree danneggiate siano più estese di quelle rilevabili esclusivamente mappando le lesioni oggi visibili. Infine la comparazione delle due procedure di preparazione (Cryo2sonic e digestione acida graduale) dei campioni di malta di calce da datare al radiocarbonio, ha permesso di identificare la metodologia più idonea ai fini della datazione di malte di calce con aggregato a composizione carbonatica. Diversi pavimenti a mosaico, appartamenti ad alcune domus e ad aree pubbliche di Pompei, presentano una patinatura, probabilmente effettuata al fine di riparare e colmare lacune provocate da danni subiti o in epoche antiche o più recenti, dopo lo scavo del sito. Queste patine sono state riscontrate in diverse ed importanti domus (Casa di Paquius Proculus, Casa del Menandro, Casa della Fontana Piccola, Casa VIII, 3, 24) e nelle Terme del Foro. Al fine di chiarire se questo tipo di restauro sia stato effettuato nell’antichità o si tratti di un intervento moderno, sono state applicate diverse metodologie, quali la caratterizzazione petrografica, la datazione assoluta al radiocarbonio e l’analisi dei pollini. I risultati hanno rivelato che la patinatura è stata compiuta per risanare i danni provocati dal terremoto del 62 a.C. che precedette la fatale eruzione del Vesuvio. Si tratta quindi di un restauro antico da preservare quale testimonianza ulteriore della drammatica storia di Pompei.