Constructing Patavium: Exploitation of Local Geological Resources in the Ancient Mortars of Montegrotto Terme, Italy

The Via degli Scavi archeological site in Montegrotto Terme, in the province of Padova, provides a unique opportunity to interpret a facet of the Roman construction industry due to its proximity to the geological extraction points of its building materials. The surviving structures boast thick foundations of opus caementicium, a hydraulic lime mortar mixed with fine and coarse aggregate that hardens with monolithic properties. Combined with a series of field surveys, newly discovered quarry sites may provide insight to the evolution of building material in ancient northern Italy. Using Montegrotto Terme’s Via degli Scavi archeological site as a case study of Roman pozzolanic construction, the mineralogy and chemistry of reactive aggregates are compared to raw pyroclastic material sampled from identified zones of ancient quarrying in the Euganean Hills. The qualities of opus caementicium samples from various structures within the thermal context reveal the diverse technologies exploited in antiquity. Through a series of archeometric analyses, it is determined that both ceramic-based and volcanic breccia-based aggregates were used to create the mortars at the site. Thin sections studied under optical microscope provide generalized understanding of the physical makeup of the mortars. Bulk analysis of mortar through X-Ray Powder Diffraction (XRPD) and X-ray fluorescence (XRF) characterized the mineralogy and geochemistry of the samples. Binder fraction was studied independently using wet gravimetric separation techniques. Study by scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy SEM-EDS highlighted the mineralogical results of intentional reactive aggregate selection and the reactivity of the calcic binder. Provenance of volcanic aggregate was determined from XRF results using multivariate statistical processing and linear discriminant analysis (LDA). This work is part of a larger project to understand the use of the Euganean Hills in antiquity and to discover the industrial pathways that link the modern city of Padova’s Roman architecture to its raw materials.

Il sito archeologico di Via degli Scavi a Montegrotto Terme, in provincia di Padova, offre un'opportunità unica per interpretare l’articolazione dell'industria edile romana grazie alla sua vicinanza ai punti di estrazione geologica dei suoi materiali da costruzione. Le strutture sopravvissute vantano spesse fondamenta di opus caementicium, una malta di calce idraulica mescolata con aggregati fini e grossolani che indurisce con proprietà monolitiche. In combinazione con una serie di indagini sul campo, siti di recente scoperta identificabili come cave antiche possono fornire informazioni sull'evoluzione dei materiali da costruzione nell'antica Italia settentrionale. Utilizzando il sito archeologico di Via degli Scavi di Montegrotto Terme come caso di studio di costruzione pozzolanica romana, la mineralogia e la chimica degli aggregati reattivi sono state confrontate con il materiale vulcanico campionato da zone identificate come cave antiche nei Colli Euganei. Le qualità dei campioni di opus caementicium provenienti da varie strutture nel contesto termale rivelano le diverse tecnologie sfruttate nell'antichità. Attraverso una serie di analisi archeometriche, si è stabilito che per creare le malte nel sito sono stati utilizzati sia aggregati ceramici che vulcanici a base di breccia. Le sezioni sottili studiate al microscopio ottico hanno fornito una comprensione generalizzata della composizione fisica delle malte. L'analisi in massa della malta tramite diffrazione ai raggi X delle polveri (XRPD) e fluorescenza a raggi X (XRF) hanno permesso di caratterizzare la mineralogia e la geochimica dei campioni. La frazione legante è stata studiata in modo indipendente utilizzando tecniche di separazione gravimetrica a umido. Lo studio mediante microscopia elettronica a scansione-spettroscopia a dispersione di energia SEM-EDS ha evidenziato una selezione intenzionale di aggregati reattivi e la reattività del legante calcico stesso. La provenienza degli aggregati vulcanici è stata dedotta dai risultati XRF utilizzando l'elaborazione statistica multivariata e l'analisi discriminante lineare (LDA). Questo lavoro fa parte di un progetto più ampio per comprendere lo sfruttamento delle georisorse dei Colli Euganei nell'antichità e per scoprire i percorsi industriali che collegano l'architettura romana della moderna città di Padova alle sue materie prime.