Da un punto di vista geologico il segno distintivo dell’area in esame è sicuramente rappresentato dalla faglia di Boccheggiano che mette a contatto i terreni mesozoici (filladi e calcare cavernoso) con il flysh calcareo marnoso. Per una larghezza di circa due chilometri, dal paese di Boccheggiano verso nord, la faglia è sede di una imponente formazione filoniana, costituita prevalentemente da quarzo con associate pirite e calcopirite Questo filone è stato oggetto, per molti anni, di lavori di coltivazione, che si sono protratti fino ad epoca recente.
I lavori minerari, iniziati a quota di 570 metri, si spinsero fino a quote attorno ai 350 metri sul livello del mare, qui vennero sospesi poiché il tenore di Rame era troppo basso. Ulteriori sondaggi, attraversanti la formazione filoniana fino a 250 metri al di sotto delle più basse gallerie minerarie, permisero lo sfruttamento di una mineralizzazione a pirite che costituiscono delle lenti entro il filone quarzoso, nelle quali il rame è assente o presente come metallo in tracce.
I sondaggi esplorativi più recenti portarono alla scoperta di una formazione mineralizzata a pirite e solfuri misti, formatasi per sostituzione di evaporiti a tetto della faglia di Boccheggiano. Tale mineralizzazione, che andò poi a costituire il giacimento di Campiano, si trova sulla prosecuzione verso il basso del filone quarzoso cuprifero di Boccheggiano ma presenta, rispetto a quest’ultimo, caratteristiche abbastanza differenti.
Le nostre analisi hanno interessato in particolare l'area detta “delle Carbonaie”. Essa è definita da un insieme di piccoli rilievi dalle quote comprese fra 565 e 620 m s.l. m., ed include morfologicamente due strette vallate solcate rispettivamente dal fosso di Cagnano ad ovest e dal suo affluente, il fosso di Sant'Usano, ad est. Il limite sud del campione è costituito dalla valle del Mersino Sevoli, torrente di cui i due fossi sono affluenti. Al centro di questo micro-comprensorio si trova il Poggio delle Carbonaie, un rilievo di 564 metri s.l.m., caratterizzato da pendici scoscese e fiancheggiato dai due fossi sopra menzionati; sulla sommità del poggio sono state individuate alcune tracce murarie forse pertinenti ad un insediamento fortificato di epoca medievale, di incerta attribuzione. Quest'area rappresenta un caso di studio di particolare interesse per diversi aspetti; qui alle più antiche evidenze archeominerarie, legate allo sfruttamento dei locali affioramenti di solfuri misti (con netta prevalenza in questa zona di minerali cupriferi; ancora Mascaro-Cuteri 1995,n. 74), seguirono, alla metà del ‘700, le nuove attività di scavo intraprese da Giovanni Arduino su incarico della Società Mineraria di Livorno presieduta dall’avv. Calzabigi. Queste ultime andarono ad intervenire in zone su cui all’epoca erano evidentissimi i segni delle antiche lavorazioni, realizzando gallerie regolari, abbastanza ampie e leggermente inclinate, per favorire il deflusso delle acque (Arrigoni 1985), gallerie che sono oggi ancora accessibili e parzialmente percorribili. Della presenza di antiche miniere in tutto il territorio montierino e nell’area delle Carbonaie in particolare parla più di una descrizione fra quelle lasciate dai geografi e dai naturalisti che percorsero il territorio a cavallo fra la metà del XVIII ed i primi anni del XIX secolo. Fra questi Giovanni Targioni Tozzetti nelle sue “Relazioni”, descrive la zona come « (…) un Poggio ripido e scosceso, diramato dalla pendice Meridionale del Monte di Montieri, bagnato e roso alle radici dalla Mersa (…) le pendici (…) sono state molto scavate, e sono piene di buche o Pozzi molto rinterrati.(…) Di qui scesi in un botro detto Cagnano, che resta a ponente. Nelle di lui ripe viddi un gran filone di Marcasita color ottone (…)»e ancora: «(…) dietro al Monte di Montieri, lungo il torrente Merse (…) località detta Le Carbonaie, si osservano delle antiche cave aperte a forza di scarpello in una certa specie di lavagna (…)»(Targioni Tozzetti, 1768-79,vol. IV, pp. 87-88)
Nelle pagine di Giorgio Santi che visitò la zona circa cinquanta anni più tardi si trova memoria non solo delle antiche escavazioni, ma anche degli esiti delle nuove iniziative di Arduino; egli descrive infatti: «(…) gli Edifizi fabbricati, alla precipitata epoca del 1753, per la fusione della miniera di Rame, e per la fabbricazione del Vetriolo. Tutto è adesso rovinato, ed abbandonato. Al di sotto appunto dei detti Edifizi sono due gallerie costruite già per la cava del Minerale di Rame (…)» (Santi 1806, p. 144). E’ possibile riconoscere inqueste descrizioni le evidenze archeometallurgiche ed archeominerarie rintracciate dalle indagini topografiche in località Cagnano.
Le indagini 2010-2011 hanno localizzato nello specifico due escavazioni, un piccolo saggio, resti archeometallurgici ed una parte degli impianti produttivi descritti da Santi e da Arduino stesso, e collegati alla produzione di rame e vetriolo. Questo secondo prodotto in particolare si rivelò di elevata qualità, e finì per essere l’obiettivo principale della produzione; il vetriolo è da intendersi in questo caso come solfato di ferro, o vetriolo verde (FeSO4), ed era ottenuto, secondo la descrizione di Arduino stesso, mediante cottura e lisciviazione della pirite (Arduino 1771, pp. 363-365).
La zona oggetto delle analisi chimico fisiche in situ è caratterizzata da vegetazione (castagni, querce, lecci) nel complesso non molto fitta che rende le aree di campionamento piuttosto facilmente accessibili.
Le misure sono state effettuate sia sulle pareti rocciose all’interno della miniera, sia sul materiale della faglia di Boccheggiano, affiorante nelle immediate vicinanze dell’imbocco della miniera stessa, ed hanno fornito una serie di risultati analitici per diversi elementi metallici o non-metallici che successivamente sono stati trattati statisticamente.
L’obiettivo di tali rilevazioni consisteva nel verificare le differenze tra le caratteristiche geologiche e geochimiche eventualmente rilevabili nelle due gallerie lungo le quali si sviluppa la coltivazione ripresa da Arduino: la più antica (che denominiamo galleria A) e la più recente (galleria B). Questa prima campagna analitica ha effettuato inoltre un numero relativamente limitato di misure, poiché si è trattato del primo caso di reale applicazione della tecnica ad un contesto archeominerario, e dunque si è in fase di definizione dei protocolli operativi sul campo.
I dati ottenuti, decisamente significativi, sono stati trattati statisticamente, in modo da rendere oggettive le osservazioni effettuate sulle differenti caratteristiche delle gallerie. A tale scopo la tecnica utilizzata è stata quella del “Clustering”, che serve per generare dei sottoinsiemi di dati che presentano caratteristiche comuni.
In particolare attraverso il metodo “k-means” le N osservazioni (N = numero totale dei campioni) con P dimensioni (P = numero delle variabili analizzate) vengono raggruppate in k cluster in modo che all’interno di essi sia minimizzata la somma dei quadrati dei valori (minimi quadrati). Poi i cluster stessi vengono rappresentati in una serie di diagrammi binari, nei quali ad ogni cluster viene assegnato un simbolo ed un colore diverso per agevolarne la leggibilità.
Nel nostro caso sono state effettuate 31 misure (N=31), la cui distribuzione topografica è stata influenzata dalla diversa accessibilità delle due gallerie. In particolare: 18 sono le misurazioni nella galleria A, 6 quelle nella galleria B e 7 le misure nell’area della faglia di Boccheggiano, con l’osservazione dei seguenti elementi chimici: Al, Si, P, S, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn, Zr, Sn, Sb, Pb (P = 13). Le misure sono state effettuate sia sulle pareti rocciose all’interno della miniera del Mersino-Carbonaie sia sul materiale della Faglia di Boccheggiano affiorante.
Le serie di risultati analitici ottenuti per i diversi elementi chimici è stata sottoposta ad analisi statistica preliminare per eliminazione degli eventuali outliers presenti,
Nel complesso la popolazione statistica dei dati sottoposta ad analisi Clustering con il metodo K-Means è pari a 31 unità statistiche.
Le 31 misure complessivamente trattate sono così ripartite in termini di localizzazione: 18 nella Galleria A, 6 nella Galleria B e 7 nell’area della Faglia di Boccheggiano.
La clusterying analysis è stata eseguita sulle concentrazioni degli elementi chimici: Al, Si, P, S, Ti, Mn, Fe, Cu, Zn, Zr, Sn, Sb, Pb. Di seguito (figura 58) si riportano i diagrammi di correlazione binaria Al-Si ed Al-Ti ottenuti con un numero di cluster in input ed un numero di cluster visualizzati dal software pari a 2. |
