Een baanbrekend onderzoek onthult hoe lagen carbonaat die zich ophoopten in een Romeins aquaduct het mogelijk maakten om 400 jaar waterbeheer in de stad Arles te reconstrueren. Dit toont geavanceerde technische kennis en een buitengewoon aanpassingsvermogen in het keizerrijk aan.
In de Franse stad Arles, in het hart van de oude Romeinse provincie Gallië, heeft een ogenschijnlijk bescheiden vondst zich ontpopt tot een wetenschappelijk juweeltje. Blokken steen bedekt met minerale afzettingen, verwijderd van het ingestorte dak van een Romeins badhuis, hebben een ongekend venster geopend op de werking van een hydraulisch systeem dat meer dan vier eeuwen actief was. Het verbazingwekkende is dat dit natuurlijke archief niet werd opgeslagen in bibliotheken of monumenten, maar in de carbonaatkorsten die zich langzaam opbouwden op de binnenwanden van de grachten.
De nieuwe studie, gepubliceerd in het tijdschrift Geoarchaeology, beschrijft niet alleen de evolutie van een van de meest complexe Romeinse aquaducten die we kennen, maar biedt ook een innovatief hulpmiddel om het verstrijken van de tijd af te lezen. Volgens de onderzoekers maakt dit werk het mogelijk om nauwkeurig te reconstrueren hoe het systeem door de eeuwen heen veranderde en zich aanpaste aan politieke, sociale en milieuveranderingen. Het aquaduct van Arles was verre van een statisch bouwwerk, maar een levend organisme in voortdurende transformatie.
Van de stenen naar het laboratorium: een wetenschappelijke lezing van het carbonaat
Romeinse aquaducten behoren tot de meest indrukwekkende prestaties van de antieke techniek. Maar begrijpen hoe ze in de praktijk werkten – hoe ze werden onderhouden, hoe ze werden aangepast of wanneer ze werden gerenoveerd – is van oudsher moeilijk. Veel van hun onderdelen zijn begraven of vernietigd en geschreven bronnen leggen bijna niets uit over hun dagelijkse technische werking.
Wat in deze studie verandert, is de aanpak: de wetenschappers gebruikten carbonaatafzettingen gevormd door de continue passage van water als geologisch archief. Deze afzettingen, ook wel antropogene carbonaten genoemd, gedragen zich als groeiringen in een boom of poolijskappen. “Deze afzettingen, neergeslagen door bewegend water, hebben een archief van de levenscyclus van het aquaduct bewaard in hun stratigrafie, textuur en isotopische samenstelling”.
Door microscopische, isotopische en geochemische analyse van deze lagen is het mogelijk om schoonmaakmomenten, veranderingen in de stroming of zelfs vervangingen van secties te identificeren. In totaal identificeerden de wetenschappers zes belangrijke stratigrafische eenheden in de carbonaten van het aquaduct van Arles, waardoor het mogelijk werd om de evolutie ervan in detail te reconstrueren.
Romeinse hydraulische infrastructuur in Arles: locatie van de aquaducten, belangrijkste bronnen van de beneden-Rhône en bijbehorende structuren zoals het Bassin des Arcs en de molens van Barbegal. Carbonaatbemonsteringspunten en omgekeerde loden buizen zijn aangegeven, met verwijzingen naar bronnen zoals Arcoule, Grand St Didier of Mas de la Dame. Bron: Geoarcheologie
Twee bronnen, één bestemming: de complexiteit van het systeem
Arles was een belangrijke stad van het Romeinse Rijk in de Provence, met een rijke en goed gedocumenteerde stedelijke geschiedenis. Het aquaduct dat Arles van water voorzag, was geen eenvoudig kanaal: het bestond uit twee hoofdtakken, Caparon en Eygalières genaamd, die water ophaalden uit bronnen aan weerszijden van het massief van de Alpilles.
De oudste aftakking, die van Caparon, werd in 3 v.Chr. in gebruik genomen, terwijl de Eygalières bijna een eeuw later werd aangelegd. Beide mondden uit in een belangrijk punt: het Bassin des Arcs, een structuur die diende als een waterhoofd, een samenvloeiing of zelfs een distributiesysteem, afhankelijk van het historische moment.
Analyses van de carbonaten hebben aangetoond dat het systeem verschillende keren werd aangepast: Romeinse ingenieurs sloten vertakkingen af, bouwden muren, leidden stromen om en hergebruikten materialen waar nodig. Op een gegeven moment leidden ze de stroom zelfs om om het beroemde molencomplex van Barbegal te voeden, dat wordt beschouwd als het eerste voorbeeld van hydraulische industrialisatie in het oude Europa.
Hydraulische structuren in Arles, gezien op de grond: delen van het aftakkanaal Eygalières, uitzicht op het Bassin des Arcs en de ‘bras mort’, met blootgelegde sedimenten. De hoekige discordantie bij de ingang van de aftakking van Caparon en het gebruik van carbonaatfragmenten van het aquaduct in het caldarium van de Thermen van Constantijn worden gedocumenteerd. Foto’s door Philippe Leveau en Cees Passchier. Bron: Geoarcheologie
Wetenschap van het verleden: tijd lezen met isotopen
Een van de meest relevante vorderingen van het onderzoek is de toepassing van isotopische technieken om relatieve gebeurtenissen te dateren. Omdat de carbonaatafzettingen vervuild zijn met klei, kunnen ze niet gedateerd worden met traditionele methoden zoals radiokoolstof. Daarom nam het team zijn toevlucht tot de analyse van stabiele zuurstof- en koolstofisotopen, die jaarlijkse variaties weerspiegelen die verband houden met de watertemperatuur, het type bron of zelfs de verblijftijd van het water in de kanalen.
Deze strategie maakte het mogelijk om gelijkwaardige lagen te identificeren op verschillende punten in het systeem, wat weer hielp om de ingrepen chronologisch te ordenen. “Op die manier konden we dezelfde jaarlagen in de carbonaten identificeren en zo hun relatieve afzettingsperioden bepalen en dus de historische chronologie van de wijzigingen aan het watersysteem van Arles”.
In totaal werden er tot 160 isotopische cycli geïdentificeerd in één enkel deel van het aquaduct, wat wijst op minstens dat aantal jaren van continue werking. Dankzij deze aanpak bevestigden de onderzoekers ook dat het systeem nog actief was tijdens de heerschappij van Constantijn (4e eeuw), en zelfs daarna.
Een keizerlijke restauratie: de baden van Constantijn
Een van de meest visuele bevindingen van het onderzoek komt van een structuur die vandaag de dag nog steeds bezocht kan worden: de baden van Constantijn in Arles. In de resten van het plafond van de warme kamer (caldarium) vonden de onderzoekers hergebruikte fragmenten van de aquaducttanks. Uit analyse bleek dat deze fragmenten afkomstig waren van delen die waren schoongemaakt en opnieuw geconditioneerd.
Dit wijst erop dat het aquaduct niet alleen operationeel was in de 4e eeuw, maar dat het op een geplande manier was gerestaureerd om nieuwe openbare gebouwen van water te voorzien. Zoals de auteurs uitleggen, is dit type onderhoudsprogramma niet gedocumenteerd in andere nabijgelegen steden zoals Nîmes of Fréjus, wat het strategische belang van Arles in de laat-antieke periode onderstreept.
Bovendien lost de ontdekking een vraag op die archeologen tot dan toe bezig hield: waar kwam het water voor de baden vandaan? Dankzij de carbonaten weten we nu dat het afkomstig was van de Eygalières-tak en dat het aquaduct nog steeds functioneerde, zelfs na meer dan 400 jaar dienst.
Locatie van de monsters in het Bassin des Arcs: 3D-diagram van het geheel (a), kaart van de kanalen en carbonaatbemonsteringspunten (b) en dwarsdoorsneden met gelaagde afzettingen (c). Aangepast van Guendon (2005), met overeenstemming tussen zijn stratigrafie en die gebruikt in deze studie. Bron: Geoarcheologie
Draadloze technologie: de sifon onder de Rhône
Een van de meest fascinerende elementen van het hydraulische systeem in Arles was de mogelijkheid om de Rhône over te steken door middel van een omgekeerde loden sifon, een buis die water onder de rivierbedding transporteerde. Tot voor kort was de richting waarin het water door deze subfluviale kanalen stroomde onbekend.
De onderzoekers analyseerden carbonaten die in deze loden buizen werden verzameld – oorspronkelijk ontdekt in de 19e eeuw – en vergeleken hun isotopische signaturen met die van de aftakkingen van Caparon en Eygalières. Het resultaat was duidelijk: de pijpen vervoerden water van Arles naar de wijk Trinquetaille aan de andere kant van de rivier. Met andere woorden, de omgekeerde sifon bracht geen water naar Arles, maar breidde het stedelijk netwerk uit naar de andere kant van de Rhône.
Dit maakt niet alleen de kaart van het hydraulische systeem compleet, maar bevestigt ook dat het ontwerp een geplande stedelijke dimensie had, die zich kon aanpassen aan de groei van de stad en de toenemende vraag naar water.
