Marble quarries in Delos Island (Greece): a geological characterization

Les carrières de marbre de l’île de Délos (Grèce) : une caractérisation géologique

¹ Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), UMR CNRS 7590, Muséum national d’Histoire naturelle, Sorbonne Université, 75005 Paris, France
² ISTeP, UMR CNRS 7193, Sorbonne Université, 75252 Paris, France
³ CNRS, Institut de Recherche sur l’Architecture Antique, Université Lumière Lyon 2, MOM, 69365 Lyon, France

^* Correspondence: tommy.vettor@edu.mnhn.fr

Received: 12 March 2022
Accepted: 20 July 2022

Abstract

Traces of extraction in Delian marble quarries attest their exploitation during Antiquity. A preliminary non-destructive provenance study confirmed the presence of indigenous marble in Delos constructions. In contrast, Delos marble quarries have not been geochemically described so far. Therefore, a detailed (1/5000 scale) geological mapping and cross-sections were performed in the four Delian marble quarries in order to better determine their dimension and to estimate the volume of extracted marble. The surface of the quarries was revised into up to six times larger areas, increasing the extracted volume estimations. Quarries were sampled and studied with mineralo-petrographic (optical and electronic microscopy, X-Ray Diffraction) and isotopic (δ¹³C and δ¹⁸O) characterization. Three categories were observed, i.e., a coarse whitish to bluish marble, a fine yellowish dolomitic marble and marble with giant white and blue calcite crystals. The Maximum Grain Size associated with oxygen and carbon isotopic ratios showed a good potential to distinguish Delian marbles from most of the main Mediterranean marbles used during Antiquity. However, geochemical elemental analyses such as trace elements analysis could supplement Delian marble characterization which will benefit future provenance studies.

Résumé

Des traces d’extraction dans les carrières de marbre de Délos attestent de leur exploitation durant l’Antiquité. Une première étude géochimique non destructive a permis d’identifier du marbre dans les constructions de Délos. Toutefois les carrières n’avaient jamais fait l’objet d’une étude géochimique détaillée jusque-là. Par conséquent, une carte géologique détaillée (échelle 1/5000) ainsi que des coupes géologiques ont été réalisées dans les quatre carrières de marbre afin de mieux cerner la dimension des carrières et les volumes de marbre qui en ont été extraits. La surface des carrières a été largement revue à la hausse, atteignant jusqu’à six fois la surface de la précédente cartographie des carrières, ce qui augmente donc considérablement le volume théorique de marbre extrait à Délos. Les carrières ont été échantillonnées et étudiées par une caractérisation minéralo-pétrographique (microscopie optique et électronique, diffraction de rayons X) et isotopique (δ¹³C et δ¹⁸O). Trois catégories ont été observées, à savoir un marbre grossier blanchâtre à bleuté, un marbre dolomitique jaunâtre fin et un marbre à cristaux géants de calcite blanche et bleue. La taille maximale des grains associée aux rapports isotopiques de l’oxygène et du carbone ont montré un bon potentiel pour distinguer les marbres déliens de la plupart des principaux marbres Méditerranéens utilisés durant l’Antiquité. Cependant, des analyses géochimiques élémentaires comme l’analyse des éléments traces dans la calcite/dolomite pourraient apporter des éléments discriminants dans la caractérisation des marbres autochtones, ce qui profitera à de futures études de provenance des marbres.