考古学家在研究仅存废墟的建筑时面临着重大挑战。对于法国南部巴贝加尔的罗马水磨遗迹来说，这是一个特殊的挑战，其历史可以追溯到公元 2 世纪。这座独特的工业建筑群由 16 个平行排列的水轮组成，东侧和西侧各八个，以瀑布式的排列方式运行。
2018 年的巴尔贝加尔磨坊群废墟。图片来源：罗伯特-法布尔
在此之前，从该遗址获得的信息非常少，只知道磨盘是由一条从周围山上引水的水渠提供的。在磨坊建筑群上方的一个盆地中发现了一枚特拉扬皇帝统治时期发行的硬币，再加上遗址的结构特点，这表明磨坊使用了大约 100 年。然而，磨坊车轮的类型、功能以及使用方式至今仍是一个谜。
巴贝加尔磨坊的碳酸盐碎片，形成于磨坊机械的木头上，带有木头的印记和木工的痕迹。资料来源：菲利普-勒沃
由约翰内斯-古腾堡大学研究人员领导的一项新研究利用现存于阿尔勒考古博物馆的碳酸钙沉积物揭示了磨坊群的历史。在最近发表在《地质考古学》（Geoarchaeology）上的研究中，研究人员发现，这些沉积物是在巴贝加尔水磨大约 100 年的运行寿命即将结束时，在将水输送到车轮的木制供水系统的侧面和底部形成的。
美因茨古腾堡大学研究小组组长、约翰内斯-古腾堡大学（JGU）的 Cees W. Passchier 教授说："我们的研究表明，在很大程度上可以根据这些碳酸盐沉积重建水磨坊的历史。首先，研究人员必须像拼图一样将存储的 140 块碎片拼接起来，然后使用包括质谱分析在内的各种技术对各层进行分析。"
巴贝加尔磨坊建筑群草图，包括三个带有磨轮和水槽的水池。较低的水池可能有弯形水槽。资料来源：Cees Passchier
"例如，我们能够证明，木制水轮和水渠在使用三到八年后就必须更换。至少在一个案例中，旧水轮被一个更大的水轮所取代，"Passchier 说。研究人员从水道中形成的碳酸盐沉积物的不寻常形状得出了这一结论。较低和较早的碳酸盐层表明最初的水位肯定相对较低，而较高和较晚的碳酸盐层则表明水位较高。
研究人员否定了最初通过水道的水量较少而后来有所增加的可能性。他们认为，如果水道的坡度较缓，水位较低，那么提供的水量不足以驱动磨盘。因此，水道的倾斜度必须改变，从最初的低水位陡坡变为相应的高水位浅坡。
巴贝加尔磨坊的空心碳酸盐碎片，可能来自木制磨轮的轮辐。资料来源：菲利普-勒沃
Passchier 说："这个水磨坊的整个结构都必须经过改造。如果只抬高水道，水流容易飞溅，失去有效驱动水轮的动力。因此，当隆起水道时，你还需要一个更大的水轮。事实上，在水车上形成的一段碳酸盐沉积也证实了这一结论，因为它并不包含所有的碳酸盐层，而只包含运行后期的碳酸盐层。"
通过对碳酸盐层的同位素分析，研究人员甚至能够确定磨坊需要更新的部分之前的运行期。碳酸盐中含有氧，氧同位素的相对比例因水温而异。根据碳酸盐层中的同位素组成，研究人员能够推断出水温，从而确定碳酸盐层沉积的季节。他们的结论是，阿尔勒考古博物馆样本中的碳酸盐在水道中沉积了七到八年。
"最上层也是最年轻的碳酸盐层含有软体动物的贝壳和木头碎片，这表明当时的磨坊肯定已经废弃，正在解体。"Passchier 说："水流继续流动了一段时间，因此碳酸盐沉积也在继续形成，但水道的维护工作已经停止。"
研究人员还回答了另一个问题。以前我们并不知道这些磨坊是由一个人共同经营的，还是 16 个水轮各自独立使用的。从所调查的三条水道的地层来看，这些磨坊是分开运行的--至少是在磨坊寿命的末期。此外，建筑群西侧的废弃时间早于东侧。最后，水道中的长条状碳酸盐后来被用作水池中的隔板，用于碾磨机废弃后的其他工业用途。
编译自/ScitechDaily