Geochemische Sedimentanalysen zur Rekonstruktion von Paläoumwelt und Siedlungsdynamik im westlichen Nildelta, Ägypten

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Wunderlich
• Fachliche Zuordnung: Physische Geographie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 392434407

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Archäologische Prospektionen und Ausgrabungen im westlichen Nildelta haben gezeigt, dass diese Region entgegen früheren Annahmen spätestens seit dem 4. Jt. v. Chr. besiedelt war. Insbesondere durch die Erforschung des archäologisch bedeutsamen Fundplatzes Buto (Tell el-Fara’in) und seiner Umgebung wurden Siedlungsphasen in vor- und frühdynastischer Zeit, dem Alten Reich und ab der dritten Zwischenzeit bis in islamische Zeit nachgewiesen, Aus dem Mittleren und Neuen Reich fehlen Siedlungsspuren weitgehend. Ziel des Vorhabens war es, mit einem geoarchäologischen Ansatz zu untersuchen, ob Veränderungen der Umweltbedingungen und des Gewässernetzes die Attraktivität dieses Raumes für die Besiedlung und Nutzung beeinflussten. Die im Holozän abgelagerten Nilsedimente sind ausgezeichnete Geoarchive, die Rückschlüsse auf Milieuveränderungen zulassen. Dafür sind Sedimentanalysen und vor allem zuverlässige Altersbestimmungen (z.B. 14C, OSL) notwendig. Letztere sind in Ägypten nur bedingt bzw. gar nicht durchführbar. Der Probenexport wird jedoch durch Restriktionen der ägyptischen Behörden untersagt. Ein weiteres Ziel des Vorhabens war es daher, einen Forschungsansatz zu entwickeln und zu testen, der sich vor allem auf geochemische Analysen mittels eines portablen XRF-Gerätes stützt. Mit komplexen Methoden der Datenanalyse und –auswertung sowie Techniken des maschinellen Lernens sollen Umweltveränderungen erkannt und zeitlich eingeordnet werden. Die Elementzusammensetzungen von Nilsedimenten geben zum einen Auskunft über die jeweiligen Ablagerungsmilieus. Zum anderen enthalten die geochemischen Daten anthropogene Signale, welche in Abhängigkeit von unterschiedlichen Besiedlungsphasen variieren. Aufgrund der großen Datenmengen werden Methoden des maschinellen Lernens, wie künstliche neuronale Netze, eingesetzt, um erbohrte Sedimente anhand ihrer spezifischen geochemischen Merkmale bestimmten Kulturepochen zuzuordnen. Als Trainingsdaten dienen geochemische Analysen von Siedlungsresten, die von Kooperationspartnern der Archäologie zuverlässig datiert werden. Im Verlauf des Vorhabens wurde durch Bohrungen und Analysen während drei Feld- und Laborkampagnen die bereits im Zuge der Voruntersuchungen aufgebaute Datenbasis erweitert. Insgesamt liegen für mehr als 2660 Proben aus 65 Bohrungen Analyseergebnisse aus der Region um Buto vor. Auf dieser Basis, den Geländeansprachen, ergänzenden geoelektrischen Messungen sowie Fernerkundungsmethoden konnte das ehemalige Fluss- und Kanalsystem partiell rekonstruiert werden. Der Einsatz verschiedener Verfahren des maschinellen Lernens gestattete zudem die grobe zeitliche Einordnung von Rinnenfüllungen und Nilsedimenten. Um eine höhere zeitliche Auflösung zu erzielen, sollte der Trainingsdatensatz durch geochemische Analysen von mehr als den bislang drei Kulturepochen erweitert werden, was allerdings von den Ergebnissen der archäologischen Aktivitäten im Untersuchungsgebiet abhängt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Buto and Kom el-Gir – Settlement history under the influence of changing environmental conditions in the northwestern Nile Delta. First symposium of the workgroup Egyptian Riverine Harbours, September 15th to18th 2019, Institut français d’archéologie orientale – Cairo. Vortrag.
  Wunderlich, J., Seeliger, M., Ginau, A., Altmeyer, M., Hartung, U. & Schiestl, R.
  
• Geoarchaeology of the Nile Delta - 50 years of research and still pending issues. Geoarchaeology of the Nile Delta: Current Research and Future Prospects. Würzburg. Vortrag.
  Wunderlich, J.
  
• Integrative geoarchaeological research on settlement patterns in the dynamic landscape of the northwestern Nile delta. Quaternary International, 511, 51-67.
  Ginau, A.; Schiestl, R. & Wunderlich, J.
  
• Terrestrial Processes, Deposits and History Settlements in a dynamic fluvial environment – a multi-proxy approach to investigate the landscape history around Kom el-Gir (north-western Nile Delta, Egypt). 20th INQUA Congress 2019. Posterbeitrag.
  Seeliger, M., Altmeyer, M., Ginau, A., Schiestl, R. & Wunderlich, J.
  
• Historic amphibian settlements in the northwestern Nile delta - a geoarchaeological perspective. Dissertation, Goethe-Universität Frankfurt am Main, pp. 141.
  Ginau, A.
  
• What settlements leave behind — pXRF compositional data analysis of archaeological layers from Tell el-Fara'in (Buto, Egypt) using machine learning. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 546, 109666.
  Ginau, A.; Steiniger, D.; Hartmann, R.; Hartung, U.; Schiestl, R.; Altmeyer, M.; Seeliger, M. & Wunderlich, J.
  
• Reconstruction of former channel systems in the northwestern Nile Delta (Egypt) based on corings and electrical resistivity tomography (ERT). E&G Quaternary Science Journal, 70(1), 151-164.
  Altmeyer, Marina; Seeliger, Martin; Ginau, Andreas; Schiestl, Robert & Wunderlich, Jürgen
  
• Comparing different machine‐learning techniques to date Nile Delta sediments based on portable X‐ray fluorescence data. Geoarchaeology, 38(1), 57-75.
  Seeliger, Martin; Ginau, Andreas; Altmeyer, Marina; Neis, Pascal; Schiestl, Robert & Wunderlich, Jürgen