Determinazione della temperatura di combustione

La temperatura di combustione è un altro importante parametro da tenere in considerazione quando si affronta lo studio di una cremazione. Nei resti umani cremati si osservano spesso delle variazioni cromatiche sulle superfici dei frammenti ossei corrispondenti a temperature diverse di combustione. E’ quindi possibile, sulla base della semplice osservazione macroscopica, determinare con una certa approssimazione a quale temperatura sia stata effettuata la cremazione del reperto oggetto di studio (Canci e Minozzi, 2005).

La valutazione del colore è sostanzialmente soggettiva, a questo scopo si utilizzano varie scale di variazione cromatica: Rubini et al (1997) (Tab. 5.4), Shipman (1984) (Tab. 5.5), Franchet (Tab. 5.6) A. Drusini e M. Rippa Bonati (1994) (Tab. 5.7), P. Holck (1986) (Tab. 5.8). In tutte queste tabelle i colori sono messi in rapporto con i gradi di combustione dell’osso e, conseguentemente, con la temperatura raggiunta dalla pira di cremazione. Il colore dei frammenti ossei cremati varia di gradazione e di intensità; in genere il colore va dal bianco-gessoso al grigio chiaro, dal giallo al marrone, dal blu o blu-grigio al nero. A volte il colore delle ossa dipende dal contatto con i metalli presenti nel terreno o provenienti dai materiali di corredo (Fig. 5.22 – 5.23). Le tracce di colore verde ad esempio, sono dovute al rame del terreno o al bronzo degli oggetti presenti nella

sepoltura. In genere i processi di combustione delle ossa nell’antichità non raggiungevano temperature molto elevate, infatti è difficile ritrovare resti completamente calcinati e non si riscontrano quasi mai frammenti la cui colorazione sia un bianco uniforme; infatti le aree di colore blu o blu grigio sono determinate dal materiale organico sopravvissuto alla combustione (Gejvall, 1963). Secondo Malinowski nei suoi studi condotti nel 1969, la colorazione rossastra che spesso si osserva nelle porzioni di osso spugnoso, sarebbe riferibile al ferro trivalente dell’emoglobina dei globuli rossi, che si formano appunto nel midollo rosso delle ossa (Borgognini Tarli e Pacciani, 1993). Da ricordare, inoltre, che la presenza di manganese anche in tracce, è capace di annerire fortemente un osso che può essere scambiato facilmente per un osso combusto. Bisogna poi ricordare che dopo poco tempo di permanenza nel terreno, le ossa cremate ne assimilano il colore; le ossa impregnate di humus o miste a fango sono di colore più scuro e sono quelle che vengono raccolte dalla terra di rogo; di colore più chiaro sono invece le ossa provenienti da urne protette da coperchi di pietra. E' perciò importante tenere in considerazione la natura del suolo in cui le ossa sono state ritrovate dalla quale vengono altamente influenzate nella colorazione.

Riassumendo si può affermare con sicurezza che le tonalità di colore marrone-nerastro sono tipiche di ossa scarsamente carbonizzate (temperature inferiori ai 300 °C), il colore grigio- bluastro indica invece temperature intermedie (tra i 300 ei 600°C) mentre il bianco opaco indica una combustione completa (temperature superiori ai 600°C) (Canci e Minozzi, 2005). Quasi tutte queste gradazioni di colore possono essere presenti contemporaneamente in un singolo ritrovamento, ciò può verificarsi a causa della bassa temperatura dell'ambiente circostante che sta ad indicare che la cremazione probabilmente ha avuto luogo durante la stagione fredda. Con la temperatura esterna dell'aria sufficientemente bassa, le parti inferiori della pira vengono raffreddate dall'aria fredda che le attraversa e che riduce drasticamente la combustione in queste zone abbassando la temperatura d'accensione (Holck, 1997).

L’osservazione comparata delle diverse tonalità di colore riscontrate all’interno di uno stesso insieme di resti ossei cremati consente, inoltre, di ricostruire quali distretti scheletrici sono stati sottoposti maggiormente all’azione del fuoco consentendo in tal modo di formulare ipotesi circa la disposizione del corpo sulla pira funebre (Canci e Minozzi, 2005).

Riduzione ossea % Temperatura C° Condizione dei resti ossei Colore Tempo di esposizione no 1-25 costante 100 200 300 400 500 600 700 800 900 T 900 Incinerazione incompleta o tracce di fumo Cremazione completa Nero Grigio* Bianco Breve Medio Elevato

Tab. 5.4 - Correlazione tra il restringimento delle ossa dopo la combustione, condizioni post- cremazione, colore delle ossa e tempo di esposizione al calore (Rubini et al, 1997).

Stadio Intervallo di temperatura (°C)

Colore

I 20-285 Bianco neutro, giallo chiaro o giallo

II 285-525 Bruno-rossiccio, bruno-grigiastro molto scuro, grigio scuro neutro o giallo-rossiccio

III 525-645 Nero neutro con comparsa di tonalità bluastre o giallo- rossicce

IV 645-940 Bianco gesso predominante ma presenti anche sfumature grigio-bluastro chiaro e grigio chiaro

V >940 Bianco gesso con cromatismo grigio e giallo-rossiccio Tab. 5.5 - Scala cromatica di Shipman degli stadi di riscaldamento del tessuto osseo (scala cromatica di Shipman et al., 1984) (Borgognini Tarli e Pacciani, 1993).

1. Colore giallo, nessuna alterazione macroscopica strutturale. 2. Tonalità bruno chiara.

3. Colore bruno. 4. Annerimento.

5. Cromatismo indaco-blu.

6. Schiarimento con tinte azzurro-grigie. 7. Viraggio al bianco (corrispondente ai 600°C).

8. Bianco calce, con contrazioni dimensionali e deformazioni.

9. Bianco calce, con fessurazioni diffuse, deformazioni, torsioni, inversioni di curvatura. 10. Verificazione con aumento estremo della cristallinità.

11. Polverizzazione (1.200°C)

Tab. 5.6 - Scala di Franchet delle modificazioni cromatiche subite dall’osso durante la cremazione. (Borgognini Tarli e Pacciani, 1993).

Colore Grado di combustione Aspetto

Normale Apparentemente non

combusto

Forma conservata; sostanza ossea non alterata

Lieve annerimento Combustione imperfetta Superficie dell’osso non ancora alterata

Grigio chiaro Combustione moderata L’osso comincia ad essere deformato dal calore, ma conserva la sua durezza;

raschiando la sua superficie non rimangono tracce visibili

Biancastro

Bianco-gessoso

Combustione intermedia

Combustione completa

Osso deformato dal calore con presenza dei caratteristici “effetti”; raschiando la sua superficie rimangono tracce visibili

Osso estremamente frammentario, fragile, poroso, di consistenza gessosa

Tab. 5.7 - Tentativo di classificazione dei resti ossei cremati in base al colore (da Drusini e Rippa Bonatti, 1988).

Grado Temperatura (°C)

Alterazioni

0 100

200

Insignificanti mutamenti in ossa e denti.

Solo il colore si altera in ossa e denti; inizia la riduzione del collagene. 1 300 Riduzione di peso, perdita di acqua, modesta contrazione volumetrica; il

colore diviene brunastro e il collagene è completamente distrutto.

2 400

500

600

Si abbassa la consistenza ossea, iniziano a formarsi lievi fessurazioni superficiali microscopiche nell’osso e piccole fratture nello smalto dentario; il colore è grigio nero.

Inizia la deformazione dell’osso, si ingrandiscono le fessure superficiali microscopiche; il colore è grigiastro.

Ulteriori fratturazioni micro e macroscopiche della superficie; formazione di pirofosfati; il colore è grigio-chiaro.

3 700

800

900

1000

Ulteriore riduzione di volume per la fusione di cristalli di idrossiapatite; liberazione di acqua di cristallizzazione; si instaurano mutamenti nella tessitura osteonica.

Aumentano contrazione, deformazione e fusione dei cristalli;

si instaurano alterazioni della dentina, ma senza distruzione dei tubuli; il colore è bianco-grigio.

Marcata frantumazione della superficie ossea; distruzione della struttura osteonica, fusione dei cristalli, distruzione dello smalto dentario.

Microscopiche formazioni ovoidali di varia ampiezza sulla superficie ossea; la dentina appare in formazioni sferiche con tubuli ancora intatti.

4 1100

1200

Fusione dei tubuli di dentina.

Totale decomposizione della microstruttura dell’osso e dei denti. Tab.5.8 - Scala di Holck delle variazioni strutturali progressive dei materiali scheletrici con l’aumento della temperatura (Holck, 1986) (Borgognini Tarli e Pacciani, 1993).

Fig. 5.22 – Colori generati usando le medie RGB delle colorazioni ottenute da campioni sperimentali di ossa cremate in fornace da 1 a 3 ore circondate da aria, terreno fossile e suolo (Schmidt e Symes, 2008).

Fig. 5.23 – Colori generati usando le medie RGB delle colorazioni ottenute da campioni sperimentali di ossa cremate in fornace da 1 a 3 ore circondate da aria o suolo con alto contenuto organico (Schmidt e Symes, 2008).