vuur is een zeer destructieve kracht, die grote schade kan veroorzaken. Verbrande menselijke resten kunnen worden gevonden in verschillende situaties, van archeologische urnen, tot vliegtuigongelukken, tot vulkaanuitbarstingen, tot moderne crematies. Ondanks deze uiteenlopende contexten is de werkelijke impact op het lichaam en het bot (wat we ‘warmte-geïnduceerde veranderingen’ noemen) hetzelfde. In feite zijn de veranderingen die we zien als gevolg van vuur in veel opzichten hetzelfde als normale diagenese in de tijd – gewoon een stuk sneller. Het is belangrijk op te merken dat het skelet niet ‘in as verandert’ bij verbranding. Zelfs binnen moderne crematoria, die efficiënt en bij hoge temperaturen branden, zal het skelet overleven. De resten van het skelet worden vervolgens uit de cremator gehaald en in een machine geplaatst die bekend staat als een cremulator, die de botten vermaalt tot as. Dit komt omdat mensen geen herkenbare menselijke fragmenten van hun dierbaren willen verspreiden.
lichaam tijdens het branden
het menselijk lichaam bestaat uit zachte en harde weefsels, en vuur zal een dramatisch effect hebben op beide. Brand kan dodelijk zijn op verschillende manieren, maar de meest voorkomende zijn ofwel te wijten aan de hitte of verstikking van de rook geproduceerd. De rook kan de zuurstofstroom in het lichaam beperken en giftige stoffen bevatten die dodelijk kunnen zijn. De hitte van het vuur zal aanzienlijke schade aan het lichaam veroorzaken.
het vuur zorgt ervoor dat de zachte weefsels samentrekken, waardoor de huid scheurt en het vet en de spieren krimpen. De inwendige organen zullen ook krimpen. De spieren trekken zich samen door verbranding en dit zorgt ervoor dat de gewrichten buigen. Als gevolg daarvan worden verbrande lichamen vaak gekronkeld in wat bekend staat als een pugilistische, of boxer pose. Dit is het duidelijkst te zien in de gebogen lichamen die werden teruggevonden in de oude stad Pompeii (79 n.Chr.) toen velen stierven aan de extreme hitte van de pyroclastische stroming van de vulkaan Vesuvius.
verbrande botten
de warmte zal ook significante veranderingen in het bot veroorzaken. Het skelet brandt niet op een uniforme manier. Sommige beenderen zullen bij een hogere intensiteit branden dan anderen toe te schrijven aan factoren zoals de verdeling van het lichaamsvet, nabijheid aan de hittebron, enz. Bijvoorbeeld, de opperarmbeen hieronder zijn van hetzelfde individu, maar de donkere aan de linkerkant werd verbrand met een lagere intensiteit aan de ene aan de rechterkant,die volledig is verbrand.
opperarmbeen (Armbeenderen) van een enkel individu. Let op de verschillen in kleur (Copyright Joy Szigeti)
vaak worden de perifere botten van handen en voeten niet zo intens verbrand als die in het midden van het lichaam, waar het meeste vet zich bevindt. Lichaamsvet fungeert als een bron van brandstof en mensen met meer vet zal branden op een hogere intensiteit dan zeer dunne mensen.
bot gaat door vier stadia van transformatie wanneer het verbrand wordt.
1) dehydratie
verwijdering van water uit het bot als gevolg van vocht dat verdampt als reactie op de hitte. Dit gebeurt bij een temperatuurbereik van °C 100-500.
een onverbrande fragment van dierlijk bot aan de linkerkant en een gedeeltelijk gedehydrateerde fragment van dierlijk bot dat bij lage temperatuur aan de rechterkant is verbrand
2) ontbinding
het organische bestanddeel van het bot (het collageen) gaat verloren.
fragmenten van dierlijk bot die zijn gedehydrateerd door verbranding aan de linkerkant en fragmenten die zijn afgebroken door verbranding aan de rechterkant
3) inversie
veranderingen in het anorganische, minerale deel van het bot, de carbonaten. Dit gebeurt bij een temperatuurbereik van 500-1100 °C.
Ontleed fragmenten op het bot aan de linkerkant en fragmenten tonen inversie aan de rechterkant het gevolg van de hogere intensiteit branden
4) Fusion
De kristallen die in de vorm van het bot minerale beginnen te smelten en in elkaar overgaan samen. Dit gebeurt bij een temperatuur van °C 700-1200
De fragmenten op de juiste toon bewijs van fusies als gevolg van een hogere intensiteit branden
Deze vier fasen zijn geen afzonderlijke fasen: een bot zou kunnen ervaren alle vier fasen in verschillende delen tegelijk.
Wat betekenen deze veranderingen?
deze stadia resulteren in een aantal veranderingen in de botstructuur en het uiterlijk. Deze kunnen het moeilijker maken voor antropologen die proberen om deze verbrande resten te gebruiken om een osteoprofiel te produceren.
de dehydratie-en Afbraakstadia veroorzaken een toename van de porositeit (kleine gaatjes) in het bot, wat leidt tot een toename van fracturering, fragmentatie en breuk. Daarom zijn verbrande resten vaak erg gefragmenteerd.
het verlies van het organische materiaal veroorzaakt ook een significante kleurverandering. Al tientallen jaren proberen antropologen en archeologen kleurverandering in verbrande botten te gebruiken als een manier om de temperatuur te voorspellen die wordt bereikt tijdens het branden. Ze gebruiken deze informatie dan om conclusies te maken met betrekking tot de brandende gebeurtenis. Als het bot brandt, verandert de kleur van een natuurlijke romigbruine toestand naar donkergrijs naar zwart naar lichtgrijs en dan puur wit. Het probleem met het gebruik van kleur op deze manier is dat het niet alleen de temperatuur is die de kleurverandering beïnvloedt, maar ook de duur van de verbranding, het zuurstofgehalte, de hoeveelheid zacht weefsel enzovoort.
de inversie-en Fusiefasen resulteren in een reorganisatie van de minerale structuur van het bot, wat leidt tot krimp, verminderde porositeit, verhoogde kristalliniteit en een conversie naar een meer keramisch-achtig materiaal. In feite, wanneer bot is zeer goed verbrand het wordt gecalcineerd en het kan dan voelen en klinken een beetje als Keramiek. Bot dat met een hoge intensiteit verbrandt, kan veel beter in de grond blijven dan bot dat met een lage intensiteit verbrandt door deze verandering naar een meer keramische kristalstructuur.
hieronder vindt u een reeks beelden van bot dat met verschillende intensiteiten is verbrand wanneer ze onder een scanning-elektronenmicroscoop worden bekeken. Je kunt zien dat bij lage intensiteit, het bot gaten en breuken in het oppervlak heeft en deze groter worden bij gemiddelde intensiteit verbranding. Deze kenmerken zullen betekenen dat het bot kwetsbaarder is en niet zo goed in de grond kan overleven. Dan onder hogere intensiteit branden, gaten kleiner worden en de scheuren verdwijnen. Dit is het punt waarop het bot wordt een beetje als Keramiek en het zal dan beter te behouden in de grond.
fracturen die kenmerkend zijn voor het verbranden
wanneer vers bot wordt verbrand (d.w.z. een lichaam met vlekjes), zijn karakteristieke U-vormige fracturen zichtbaar. Deze U-vormige fracturen kunnen nog enige tijd na de dood voorkomen, maar zodra de zachte weefsels zijn ontbonden het bot niet meer fracturen op deze manier.
U-vormige fracturen op een lang bot (Copyright Joy Szigeti)
als het lichaam wordt verbrand na ontbinding van weke delen ontstaat een rasterachtig fractuurpatroon (zie hieronder).
*rasterachtige fractuurpatronen op een neolithisch bot van Guernsey (Cataroche and Gowland 2015).
soms wordt een lichaam verbrand nadat het volledig is ontbonden. Dit kan om een aantal redenen zijn, zoals het gebouw waar het lichaam in brand staat, of omdat daders het forensisch onderzoek proberen te verwarren. In deze gevallen, is het mogelijk om te zeggen of significante ontbinding vóór het branden had plaatsgevonden door het onderzoeken van de subtiele veranderingen in botoppervlak en microstructuur die het vuur veroorzaakt.
antropologische analyse
een geschatte leeftijd bij overlijden en geslacht kunnen nog steeds worden bepaald aan de hand van gecremeerde menselijke resten. Pathologisch bewijs kan ook worden waargenomen in verbrande resten, met inbegrip van gewrichtsziekte,of snijwonden. Dit is nuttig voor forensische contexten omdat daders vaak denken dat het verbranden van een lichaam bewijs van trauma (zoals messteken of verminking) zal elimineren, maar dit is niet altijd het geval.
DNA kan overleven in het bot, maar wordt vaak afgebroken. Stabiel isotoop bewijs voor strontium kan ook worden opgehaald uit de verbrande resten en experimenten zijn gaande op Durham University met betrekking tot de temperatuur waarbij collageen voor koolstof en stikstof analyse nog zal overleven. Verdere voorbeelden van recente experimenten om forensisch onderzoek van verbrande menselijke resten te bevorderen worden gepresenteerd in de volgende stap.