Archeologia autostrady

Już od dłuższego czasu trwają prace nad zmianą nawierzchni ul. Miodowej i pl. Krasińskich w Warszawie. Niedawno (27 marca) Stowarzyszenie Starożytników opublikowało na swojej stronie informację o niesamowitym znalezisku 😉

„Podczas prac archeologicznych na placu Krasińskich odsłonięto drewnianą konstrukcję piwnicy z okresu sprzed powstania placu. Piwnica została zniszczona prawdopodobnie w trakcie prac przy budowie pałacu Krasińskich i przekształceniu jego otoczenia w dziedziniec pałacowy w końcu XVII w. „

Ten post zainspirował mnie do napisania tego artykuliku.

W dobie ciągłych zmian rozbudowy infrastruktury drogowej Polski pojawił się nowy termin archeologia autostrady (jak melodyjnie brzmi czyż nie ;)). Wykopaliska archeologiczne realizowane podczas prowadzonych inwestycji drogowych odgrywają ważną rolę w ratowaniu dziedzictwa kulturowego.

W wyniku budowy autostrad planowane jest odkrycie 800 km² powierzchni. Archeolodzy szacują, że na tym obszarze może znajdować się od 5 tys. do 8.5 tys. stanowisk archeologicznych rozumianych jako zwarty, oddzielony od innych podobnych wycinek przestrzeni w obrębie, którego znajdują się zabytki ruchome (np. ceramika, narzędzia, broń) i warstwy gleby powstałe wskutek działalności zamieszkującego tu niegdyś człowieka.

W latach 1998-2012 takim obszarem stał się teren planowanej budowy autostrady A1 w województwie kujawsko-pomorskim, realizowanej przez Generalną Dyrekcję Dróg Krajowych i Autostrad. Przed rozpoczęciem oraz w trakcie budowy autostrady A1 przeprowadzono badania na 130 stanowiskach o łącznym areale 230 hektarów. W ich efekcie odkryto ponad 80 tysięcy obiektów archeologicznych oraz pozyskano prawie 2,5 miliona artefaktów. Wśród skatalogowanych obiektów nie zabrakło również tych wykonanych z drewna. Datowane na pierwszą połowę I tysiąclecia p.n.e. czerpaki drewniane, czy sierp z zachowaną drewnianą rękojeścią z końca XVIII w [2].

Wyżej wymienione obiekty zachowały się w stanie, który pozwala określić rodzaj drewna, z którego zostały wykonane. Istnieje jednak wiele obiektów drewnianych, które zostały częściowo lub też całkowicie zwęglone. Przykładem mogą być zwęglone fragmenty słupów palisady oraz belek drewnianych skrzyń, które stabilizowały kamienno-ziemny nasyp trzonu wału odkrytego w latach 2000-2006 na zachodnim skraju Wawelu [3].

Ogólnie identyfikacja rodzaju drewna z których wykonane były znaleziska archeologiczne jest bardzo trudna. Powstaje tu konflikt, z jednej strony chęć analizy i uzyskania odpowiedzi na niektóre nurtujące pytania z drugiej jednak strony jest to obiekt historyczny i należy go zachować najlepiej w nie naruszonym stanie, niestety większość technik analitycznych jest niszcząca 😦 (np. analiza mineralna przez spopielenie). I co tu wybrać??…

Identyfikacja rodzaju drewna węgla drzewnego bez wykonania preparatu jest praktycznie niemożliwa. Węgiel drzewny jest bardzo nietrwałym materiałem (kruszy się) i bez jego wcześniejszej modyfikacji bardzo trudno jest wykonać preparat do analizy mikroskopowej w świetle przechodzącym (analiza mikroskopowa w świetle odbitym niestety nie daje nam odpowiedzi – to tak jakby na lupę z bardzo dużym powiększeniem działać światłem i obserwować obraz). Dlatego zmuszeni jesteśmy pobrać próbkę.

Będąc na studiach działałam aktywnie w kołach naukowych i eksperymentowaliśmy na wielu płaszczyznach między innymi wzięliśmy pod lupę możliwość wykonania preparatu mikroskopowego węgla drzewnego.

Jak wyglądał eksperyment? 😉

Żeby cała analiza miała sens musieliśmy sami wykonać węgle drzewne. W naszej strefie klimatycznej naturalnie występują trzy rodzaje struktury. Wykonaliśmy węgle drzewne, po jednym z rodzaju struktury.

Przepis na węgiel drzewny 😉

Własny węgiel drzewny robi się bardzo prosto próbki drewna piekliśmy w 300°C przez 2h, a następnie (ponieważ było im za zimno) zwiększyliśmy temperaturę do 500°C i grzano przez 0,5 godziny. Dobrze mamy już własne węgle drzewne ale one są kruche nie potniemy ich na mikrotomie. Musimy je uplastycznić, dlatego kolejnym krokiem było dodanie plastyfikatora my od razu testowaliśmy dwa rodzaje – polistyren i metakrylan metylu. Węgle zalaliśmy mieszaniną plastyfikatorów z dodatkiem inicjatora. Jest jeszcze jeden istotny szczegół. Nie wiem czy wiecie ale czynnikiem, który może zaburzyć wynik analizy zwłaszcza takiego preparatu wykonanego z węgla jest ……. chwilka dla Was – POWIETRZE. Dlatego, żeby mieć absolutną pewność, że to co obserwujemy pod mikroskopem to jakiś element strukturalny a nie bańka powietrza 😉 probówki umieszczono w eksykatorze próżniowym i odpowietrzono próbki. Na samym końcu trzeba było jeszcze trochę podgrzać próbki (115°C) w celu zajścia reakcji – węgiel /plastyfikator. Plastyfikator wypełnia wolne przestrzenie w próbce i związuje się z jego strukturą.

Tak to mniej więcej wyglądało

Po lewej stronie przedstawiono zdjęcia mikroskopowe drewna przed zwęgleniem, po prawej nasycone węgle drzewne.

przekrój promieniowy buka

przekrój promieniowy węgiel bukowy

Węgiel drzewny z drewna bukowego był nasycany metakrylanem metylu. Doskonale zachowały się elementy strukturalne drewna. Widoczne naczynia z perforacją drabinkową (te jasne podłużne elementy, mają w środku coś na kształt szczebelków drabiny) i prostą, oraz jamki lejkowate na ścianach naczyń. Identyfikacja drewna buka na przekroju promieniowym jest możliwa na podstawie stwierdzenia obecności perforacji drabinkowej i prostej w naczyniach. Obydwie perforacje są widoczne na zdjęciu drewna kontrolnego i węgla drzewnego.

przekrój poprzeczny dąb

przekrój poprzeczny struktura pierścieniowo-naczyniowa

Węgiel drzewny nasycony styrenem. Na podstawie przekroju poprzecznego można stwierdzić, że węgiel został otrzymany z drewna o strukturze pierścieniowo-naczyniowej. Po lewej stronie szablonowy reprezentant struktury pierścieniowo-naczyniowej – dąb. Na przekroju poprzecznym węgla można wyróżnić naczynia drewna wczesnego (4-krotnie większe średnice) i późnego o mniejszych średnicach. Powyższe zdjęcia prezentują 10-krotnie powiększony obraz.

przekrój poprzeczny olcha

przekrój poprzeczny węgiel olchowy

Węgiel nasycony metakrylanem metylu. Na podstawie przekroju poprzecznego drewna zwęglonego można określić rodzaj struktury. Jest to struktura rozpierzchło-naczyniowa, nie jesteśmy w stanie wyróżnić naczyń drewna wczesnego i późnego (podobne średnice). Powiększenie x10

przekrój promieniowy olcha

przekrój promieniowy węgiel olchowy

Na zdjęciu przekroju promieniowego możemy zauważyć wyraźną, nieporozrywaną perforację drabinkową, która jest charakterystyczna dla drewna olchowego. Na podstawie obrazów węgla drzewnego można jednoznacznie określić rodzaj drewna, którym jest olcha. Powiększenie x20

przekrój poprzeczny świerk

przekrój poprzeczny węgiel iglasty

Węgiel nasycony styrenem. Zdjęcia po prawej stronie przedstawiają zwęgloną strukturę iglastą. Na przekroju poprzecznym widoczne są cewki drewna wczesnego, jednoszeregowe promienie drzewne i przewody żywiczne pionowe. Na przekroju promieniowym widoczne są cewki drewna wczesnego z jamkami lejkowatymi otoczkowymi. Niestety w przypadku struktury iglastej nie jest możliwe jednoznaczne zidentyfikowanie rodzaju drewna. Rodzaj drewna iglastego identyfikuje się po polach krzyżowych, które są widoczne na poniższym zdjęciu z lewej strony (miejsca przecięcia się promieni drzewnych z cewkami wzdłużnymi drewna) (powiększenie x40) . Promienie drzewne zbudowane są z żywych komórek miękiszowych, które uległy zniszczeniu podczas wypiekania 😉

przekrój promieniowy świerk (pole krzyżowe z charakterystycznymi jamkami piceoidalnymi – to te najmniejsze kółeczka)

przekrój promieniowy węgiel iglasty (nie zachowany promień drzewny)

Nasz eksperyment udowodnił, że:

• można uzyskać preparat mikroskopowy zdatny do analizy z węgla drzewnego,
• możemy zidentyfikować rodzaj struktury, a w niektórych przypadkach nawet rodzaj drewna – olcha
• jak przewidywaliśmy największy problem z identyfikacją rodzaju drewna pojawił się dla struktury iglastej (identyfikacja na podstawie pól krzyżowych, których w węglu nie ma ;( )
• a i styren jest lepszym plastyfikatorem.

Więcej każdej strukturze poświęcę miejsca w moim cyklu „Misja Edukacja”

Czy chcielibyście więcej ciekawostek w tym rodzaju czy raczej konkretniej o drewnie??

jak zawsze czekam na Wasze propozycje w komentarzach 😉

W tym miejscu pragnę gorąco podziękować wszystkim, którzy brali udział w tym eksperymencie 😀

Źródła:

1. https://www.facebook.com/starozytnicy/?hc_ref=ARQbD-dux0C2N1IudBP-eCnYXZ1FkguZKjpIbIubik6snCdwqXsOn8Eb-AwxFXx7lnA
2. Kotlewski L., Wiśniewski M., 2013. Archeologia Autostrady. Badania archeologiczne w pasie budowy Autostrady A1w granicach województwa kujawsko-pomorskiego. GDDKiA w Bydgoszczy, 7,53,144.
3. Fragment listu Eugeniusza Kaźmierczaka w artykule A kamienie wciąż krzyczą, dostępne w http://www.historiachojnic.pl 26.02.2014.

więcej o strukturze drewna przeczytacie poniżej 😉

Wiedenhoeft A., 2010. Structure and function of wood. W: Wood Handbook. Wood as Engineering Material., Forest Products Laboratory.