当考古学家想要获取只剩下废墟的建筑或设施的信息时，他们面临着巨大的挑战。对于法国南部巴尔贝加尔的罗马水磨坊遗址来说，这是一个特别的挑战，这些遗址可以追溯到公元 2 世纪。这个独特的工业综合体由 16 个水车组成，水车平行排列，东侧 8 个，西侧 8 个，以瀑布式排列方式运行。最初，从这些现在稀少的废墟中，我们几乎无法推断出关于该遗址的信息，只知道水车的供水来自一条从周围山丘引水的渡槽。在水磨坊综合体上方的一个盆地中发现了一枚图拉真皇帝统治时期发行的硬币，遗址的结构特征表明，该水磨坊使用了大约 100 年。然而，水车的类型、功能和使用方式至今仍是个谜。

碳酸盐碎片提供了重要信息

约翰内斯古腾堡美因茨大学 (JGU) 的 Cees W. Passchier 教授和 Gül Sürmelihindi 博士与法国和奥地利的同事合作，利用现存于阿尔勒考古博物馆的碳酸钙沉积物，揭开了磨坊综合体的历史。这些沉积物是在 Barbegal 水磨坊大约 100 年的使用寿命即将结束时形成的，位于将水输送到车轮的木制供水系统的侧面和底部。“我们表明，根据这些碳酸盐沉积物，可以在很大程度上重建水磨坊的历史，”JGU 团队负责人 Passchier 表示。首先，研究人员必须将总共 140 个存储的碎片中的一部分像拼图一样拼在一起，然后他们使用包括质谱在内的各种技术分析这些层。

木制水车和排水沟被替换

研究人员现已在《地质考古学》上发表了他们的研究成果。“例如，我们能够证明，木制水车和水渠必须在三到八年后更换。至少在一个案例中，一个旧的水车被一个更大的水车取代了，”Passchier 说。研究人员从水渠中形成的碳酸盐沉积物的不寻常形状得出了这一结论。虽然下层和早期的碳酸盐层表明水位最初肯定相对较低，但上层和后期的碳酸盐层表明水位较高。研究人员排除了最初流过水渠的水较少，后来增加的可能性。他们确定，对于缓坡水渠和低水位，提供的水量不足以驱动磨轮。因此，水渠的倾斜度必须改变，从最初的陡峭角度和低水位变为较平缓的斜坡，以相应较高的水位输送水。“这座水磨坊的整个结构一定被修改了，”Passchier 说。 “如果只抬高水道，水就会飞溅，失去有效驱动水轮的动力。因此，当你抬高水道时，你还需要一个更大的水轮。”事实上，水轮上形成的一段碳酸盐沉积物证实了这一结论，因为它并不包含所有的碳酸盐层，而只是后期运行的碳酸盐层。

同位素分析结果为磨机的使用寿命提供了证据

通过对碳酸盐层进行同位素分析，研究人员甚至能够确定磨坊各部分需要更新的运行时间。碳酸盐中含有氧气，氧同位素的相对比率因水温而异。根据碳酸盐层中的同位素组成，研究人员能够推断出水温，从而确定沉积层的季节。他们得出结论，阿尔勒考古博物馆样本中的碳酸盐在七到八年的时间里沉积在水渠中。“最上层也是最年轻的碳酸盐层含有软体动物壳和木屑，表明磨坊当时一定已被废弃并正在瓦解。水继续流动了一段时间，因此碳酸盐沉积物也继续形成，但水渠的维护停止了，”Passchier 说。

研究人员还回答了另一个问题。此前并不清楚这些磨坊是由一个操作员联合运行的，还是 16 个水轮是独立使用的。从三个被调查的水渠的地层来看，它们彼此明显不同，这些磨坊是独立运行的——至少在它们的使用寿命即将结束时是如此。此外，该建筑群的西侧比东侧更早被废弃。最后，在磨坊被废弃后，水渠中的长块碳酸盐后来被用作水盆的隔断屏风，用于其他工业用途。