Úvod

Dark Earth a odpadové hospodářství ve středověké Praze

Na podzim roku 2024 byl na Václavském náměstí odebrán geoarcheologický profil k účelům mikromorfologických a geochemických analýz. V jeho mocné stratigrafii byla identifikována vrstva Dark Earth, která představuje jeden z prvních důkazů středověkého městského odpadu tohoto typu v Praze.

Archeologická tmavá zemina (Dark Earth ADE) představuje specifický typ půdy, který vznikl působením lidské činnosti od pravěku až po nedávnou dobu. ADE je charakteristická svou tmavou barvou způsobenou vysokým obsahem dřevěného uhlí a organických zbytků. Kromě toho se vyznačuje vysokou koncentrací živin jako jsou uhlík, dusík, fosfor, vápník, hořčík a železo. Tyto vlastnosti zajišťují ADE vyšší úrodnost a stabilitu ve srovnání s okolními přírodními půdami. Výskyt ADE je po celém světě kde byla lidská činnost, například Amazonská (Terra preta),v mírném pásmu Evropy i v arktických oblastech. (Teplejší zimy v Arktidě zvyšují mikrobiální aktivitu, což mění koloběh uhlíku a dusíku a ovlivňuje složení vegetace i produktivitu ekosystémů. Metoda georadaru (GPR) se v těchto podmínkách ukázala jako účinná pro archeologický výzkum zamrzlých a táním odhalených lokalit. Přes technické obtíže GPR umožňuje mapovat skrytá sídliště i fosilní nálezy v permafrostu). Jejich vznik je spojen se soustavným ukládáním organického odpadu, popela, kostí a dalších materiálů v blízkosti lidských sídel.(Urban-Rasic-Alix-Anderson-Manning-Mason-Tremayne-Wolff 2016) Studie provedené v oblasti Apuí v jižní Amazonii se zaměřily na podrobnou analýzu těchto půd. Bylo otevřeno několik profilů, kde byly odebírány vzorky pro fyzikální, chemické i mineralogické analýzy. Výzkum ukázal, že barva půdy a obsah železných oxidů (zejména hematitu a goethitu) mohou být efektivními indikátory půdních vlastností a procesů spojených s jejich vznikem. Moderní metody jako difuzní reflektanční spektroskopie (DRS) přinesly přesnější a objektivnější hodnocení půdní barvy oproti tradičnímu subjektivnímu vnímání.(Asare-Afriyie-Hejcman 2020) Oxidy železa prokázaly svou citlivost na změny prostředí a pedogenní procesy a ukázaly, že ADE má blízké vlastnosti k některým neantropogenním brazilským půdám, ačkoliv si uchovává své specifické antropogenní znaky. Detailní studium těchto půd nejen přispívá k pochopení historie lidského osídlení, ale také nabízí možnosti pro lepší hospodaření s půdou v současnosti. (Aquino-Marques-Campos-Oliveira-Bahia-Santos 2016)

Cíle výzkumu

Identifikovat a popsat výskyt Dark Earth ve středověké Praze
Rekonstruovat vývoj odpadového hospodářství ve veřejném prostoru města
Rozlišit vrstvy antropogenního a fluviálního původu
Zhodnotit význam chemických a mikromorfologických markerů v archeologickém kontextu

Odebraný profil na Václavském náměstí

Lokalizace

leaflet() %>%
  addTiles(group = "Základní mapa") %>%
  addProviderTiles(providers$Esri.WorldImagery, group = "Ortofoto") %>%
  addMarkers(lng = 14.42537, lat = 50.08106,
             popup = "Odebraný profil – Václavské náměstí") %>%
  setView(lng = 14.42537, lat = 50.08106, zoom = 17) %>%
  addLayersControl(
    baseGroups = c("Základní mapa", "Ortofoto"),
    options = layersControlOptions(collapsed = FALSE)
  ) %>%
  addScaleBar(position = "bottomleft")

Profil

raw <- read.table("barvy2.txt", header=TRUE, sep="\t", dec=",", check.names = FALSE)
raw$soil_color <- with(raw, munsell2rgb(hue, value, chroma))
depths(raw) <- id ~ top + bottom
hzdesgnname(raw) <- 'name'
plotSPC(raw, name.style = 'center-center', width = 0.25, axis.line.offset = -5)

Dělení stratigrafických vrstev na Václavském náměstí bylo realizováno prostřednictvím geologického odběru vzorků ze všech zřetelně odlišitelných půdních vrstev. Při identifikaci jednotlivých vrstev bylo aplikováno Munsellovo barevné spektrum, které umožnilo přesné rozlišení podle půdních odstínu. Archeologický výkop dosahoval hloubky přibližně 200 cm a poskytl komplexní pohled na vývoj této části Prahy v průběhu staletí. Nejmladší vrstvy, datované do období 16. až 18. století, jsou nejtenčí a obsahují značné množství stavební suti, což ukazuje na významný zásah do povrchu v důsledku dláždění. Starší vrstvy pocházející ze 14. až 15. století jsou silnější a vyznačují se vysokým obsahem organického materiálu, což odráží narůstající hustotu osídlení i zvýšenou každodenní lidskou aktivitu, například v souvislosti s fungováním koňského trhu, který se zde nacházel. Z období druhé poloviny 13. století, konkrétně kolem roku 1280, se ve stratigrafii nachází doklady povodňových sedimentů. Vrstva z počátku 13. století nese stopy po kovotepecké činnosti a obsahuje vyšší koncentraci železa, což naznačuje probíhající zpracování kovů v této oblasti a doklad řemeslné výroby. Nejstarší vrstvy, datované přibližně do 12. století, souvisí s nižším stupněm osídlení a omezenou intenzitou lidské činnosti v této době. Tyto spodní úrovně tak poskytují představu předměstské či příměstské krajiny před vrcholným rozvojem Prahy.

Ternární diagram

raw <- read.table("granulometry.txt", header = TRUE, sep = "\t", dec = ",", check.names = FALSE)
newdata2 <- raw[-c(22:27), ]
newdata2$category <- as.character(newdata2$category)
newdata2$category[newdata2$category == "sanitation layer -mid-to-late 14th century"] <- "sanitation layer"
newdata2$category <- as.factor(newdata2$category)

category_colors <- c(
  "sanitation layer" = "grey",
  "flood in 1280" = "black",
  "17th century" = "red",
  "16th century" = "blue",
  "15th century" = "green",
  "mid-to-late 14th century" = "purple",
  "after 1348" = "orange",
  "12th century" = "cyan",
  "before 12th century" = "pink"
)

# Ternární graf
ggtern(newdata2, aes(x = sand, y = clay, z = silt)) +
  geom_point(aes(color = category), alpha = 0.75, size = 3) +
  scale_color_manual(values = category_colors) +
  scale_size_continuous(range = c(3, 10)) +
  theme_rgbw() +
  theme(legend.position = "bottom") +
  guides(
    color = guide_legend(nrow = 5, byrow = TRUE, override.aes = list(size = 5, alpha = 1)),
    size = guide_legend(nrow = 1)
  )

Ternární diagram představuje důležitý nástroj pro analýzu a vizualizaci složení stratigrafických jednotek, z nichž byly odebírány geologické vzorky. Na základě provedených rozborů lze konstatovat, že všechny analyzované vrstvy vykazují podobné složení, a to zejména převažující písčitou až prachovou strukturu. Nejvýrazněji se tato charakteristika projevuje u vrstvy datované do období povodně kolem roku 1280, kde podíl prachových částic dosahuje až 60 %. Tato vrstva je tvořena převážně hrubozrnným říčním pískem a jen minimálním množstvím jílovitých složek. Výsledky analýzy potvrzují, že stratigrafické jednotky znázorněné v ternárním diagramu mají relativně homogenní složení s převahou prachu a písku a jen malým zastoupením jílové frakce.

Geochemické profily

data <- read.table("xrf.txt", sep = "\t", header = TRUE)

# Zprůměrování podle Sample
elements <- c("P", "Ca", "Pb")
data_avg <- aggregate(data[, elements],
                      by = list(Sample = data$Sample,
                                Depth = data$Depth,
                                Category = data$Category),
                      FUN = mean, na.rm = TRUE)

# Barevné přiřazení ke kategoriím
category_colors <- c(
  "flood in 1280" = "black",
  "17th century" = "red",
  "16th century" = "blue",
  "15th century" = "green",
  "mid-to-late 14th century" = "purple",
  "after 1348" = "orange",
  "12th century" = "cyan",
  "1348" = "brown",
  "before 12th century" = "pink"
)

# Základní base R graf s barvami a legendou
par(mfrow = c(1, 3), mar = c(5, 4, 4, 8), xpd = TRUE)
for (el in elements) {
  cols <- category_colors[as.character(data_avg$Category)]
  plot(data_avg[[el]], data_avg$Depth,
       main = paste("Profil prvku", el),
       xlab = paste(el, "(ppm)"),
       ylab = "Hloubka (cm)",
       pch = 19,
       col = cols,
       ylim = rev(range(data_avg$Depth)))
}
# Přidání společné legendy vpravo vedle grafů

legend("bottomright",
       legend = names(category_colors),
       col = category_colors,
       pch = 19,
       cex = 0.8,
       bty = "n",
       title = "Období")

Fosfor: Půdní vrstva ze 14. století na Václavském náměstí představuje významný doklad narůstající intenzity lidského osídlení v tomto období. Geochemické analýzy prokázaly zvýšený obsah fosforu, což ukazuje na přítomnost živočišného a biologického odpadu, především exkrementů a popela. Ve sledovaném období plnilo náměstí funkci tržiště, kde docházelo k častému pohybu dobytka, akumulaci zbytků krmiva a dalšímu ukládání organických materiálů. Tyto látky představují přirozený zdroj fosforu, který se ukládal do půdního profilu a zanechal po sobě jasně čitelný geochemický otisk. Zjištěné hodnoty tak potvrzují nejen funkční využití prostoru, ale rovněž nasvědčují postupnému zahušťování městské zástavby a s tím spojenému zintenzivnění každodenní lidské činnosti. (Rulíšková2011)

Vápník: Zvýšený obsah vápníku ve vrstvách půdy datovaných do 14. století na Václavském náměstí lze s vysokou pravděpodobností spojit s intenzivní stavební činností, která v této době výrazně zesílila. Tento vývoj souvisí se založením Nového Města pražského v roce 1348, kdy došlo k rozšíření urbanistické struktury a k výstavbě kamenných domů, tržnic i veřejných budov. Vápenec a vápenná malta, používané jako pojiva při stavbě základů, zdiva a omítek, se do okolní půdy dostávaly buď jako součást stavebního odpadu, nebo vymýváním z konstrukcí. Zvýšené koncentrace vápníku tak mohou sloužit jako nepřímý doklad tehdejší stavební aktivity, přičemž nejvyšší hodnoty se často vyskytují v místech někdejších základů, zaniklých budov, dvorů či komunikací. Dalším možným zdrojem vápníku byl rozklad organických materiálů, například zvířecích kostí, které se na náměstí běžně vyskytovaly. Přítomnost vápníku v půdě tak odráží nejen charakter a rozsah stavebního rozvoje, ale také intenzitu osídlení a s tím související každodenní činnosti, jež ve 14. století dosahovaly svého vrcholu. (Michoinová)

Olovo: Ve svrchních vrstvách půdy na Václavském náměstí byly zjištěny výrazně zvýšené koncentrace olova, přesahující běžně očekávané hodnoty pro městské prostředí. Tento jev naznačuje antropogenní původ kontaminace. Olovo, jinak v přírodě přítomné především ve formě minerálů jako galenit (PbS), cerusit (PbCO₃) nebo anglesit (PbSO₄), se za normálních podmínek vyskytuje v půdě jen ve velmi nízkých koncentracích. (Hložek2008) Významnější nárůst jeho obsahu obvykle souvisí s lidskou činností. V případě Václavského náměstí lze zvýšené hodnoty pravděpodobně spojit s kontaminací půdy olovnatým benzínem ve 20. století. Zjištěné koncentrace tak představují významný doklad pozdější environmentální zátěže, která navazuje na moderní znečištění

Závěr

Výzkum na Václavském náměstí přináší poznatky o sedimentárních a geochemických procesech, které probíhali v historickém městském prostředí. Tento typ archeologicko-geologické analýzy je cenný pro porozumění stratigrafii i vlivu lidské činnosti na půdní složení v průběhu staletí. Kombinace terénního mapování, laboratorních XRF analýz a detailního studia půdního profilu poskytuje komplexní pohled na historickou dynamiku prostoru a proměnu osídlení. Výzkum dokládá, jak se kulturní vrstvy mění v důsledku kombinace přírodních a lidských faktorů, a ukazuje, že i relativně malý úsek města může uchovávat komplexní environmentální historii, kterou je možné číst jako stratigrafický záznam.

Vytvořeno pomocí R a balíčků ggplot2, leaflet, ggtern, aqp a heatmaply.

Geoarcheologický výzkum Václavského náměstí