Cremains. The Value of Qantitative Analysis for the Bioanthropological Research of Burned Human Skeletal Remains

Abstract

The analysis of burned bone stumbles on the problems raised by the heatinduced changes that seriously interfere with the methods adopted by biological anthropologists. These changes especially affect the structure of bone leading to fragmentation, dimensional modification, warping and fracturing. As a result, quantitative analysis based on measurements and weighing are usually overlooked due to uncertainties regarding their ability to correctly process burned skeletal remains. Although some pioneering research on this issue has been carried out in the Past, this remained sporadic and with little application from bioanthropologists. In addition, a significant part of that research was either developed on rather small samples of human bones or on samples of faunal bones. Also, some other investigation was carried out by extrapolating from the results obtained on unburned skeletons, which is an inadequate indirect approach. The present research tackled these problems by analysing present-day cremations on a modern crematorium in order to investigate three distinct issues. The first one regarded the relevance of heat-induced warping and thumbnail fracturing for the determination of the pre-cremation condition of the human remains. Secondly, the implication of heat-related dimensional change on sexual dimorphism and consequent sex determination from calcined bones was addressed. Finally, the value of postcremation skeletal weights for bioarchaeological interpretation of funerary contexts was also investigated. This was done by examining human skeletons both prior and after cremation on two different cremation samples: one composed of recently dead cadavers submitted to cremation; and another one composed of dry skeletons recently exhumed. The research demonstrated that, although heat-induced warping and thumbnail fracturing is much more typical of cremations on fleshed cadavers, these features are also present on the burned remains of defleshed skeletons. Therefore, the occurrence of these features is probably related to the preservation of collagen-apatite bonds which play an important role on the mechanical strength of bone. As for sexual dimorphism, the results revealed that it is not significantly affected by heat and that such differences between females and males can be useful to classify unknown individuals according to sex based on the univariate metric analysis of calcined bones. Therefore, sex determination of this kind of material needs not to rely exclusively on the examination of morphological traits which requires a multivariate approach. At last, logistic regression coefficients that are able to estimate the expected proportion of the specific skeletal regions present on funerary assemblages were developed. This was carried out in order to assist on the interpretation of the course of action adopted during the recovery of the skeletal remains from the pyre and their consequent deposition in the grave. Such method was proven to be more dependable than previous ones based on weight references from unburned skeletons. This research demonstrated that, although heat-induced bone changes can indeed be very extensive, their analytical potential is not completely wiped out. Nonetheless, such analysis needs to be based on references that are specific to burned bone to allow for reliable insights. As a result, additional research is needed to better equip bioanthropologists with new analytical techniques more suitable for the investigation of burned human skeletal remains.

A análise de ossos queimados é seriamente dificultada pelas alterações térmicoinduzidas que interferem com a fiabilidade das metodologias adoptadas pelos antropólogos biológicos. Essas alterações afectam particularmente a estrutura do osso resultando em fragmentação, modificações ao nível das suas dimensões, deformação e fractura. Por essa razão, a sua análise quantitativa baseada em medições métricas e pesagens não é prática corrente porque subsistem dúvidas relacionadas com a fiabilidade desta abordagem. Apesar de alguns trabalhos pioneiros, a investigação nesta área permaneceu esporádica e com reduzida expressão ao nível da sua aplicação por parte dos bioantropólogos. Além disso, uma parte significativa dessa investigação foi desenvolvida a partir de amostras pequenas de ossos humanos ou a partir de restos faunísticos. Outro tipo de abordagem baseou-se na extrapolação dos resultados obtidos a partir de ossos não queimados para ossos queimados. Este é um procedimento indirecto e inadequado. Esta investigação procurou fazer face a estes problemas a partir da análise de cremações contemporâneas com o objectivo de estudar três questões distintas. A primeira delas estava relacionada com a utilidade da deformação e das fracturas thumbnail térmico-induzidas para a determinação da condição pré-cremação de restos humanos. A segunda questão dizia respeito às implicações das alterações térmico-induzidas relativas à dimensão do osso no dimorfismo sexual e subsequente determinação do sexo em restos humanos calcinados. Finalmente, foi também abordado o valor do peso do esqueleto após a cremação para a interpretação bioarqueológica de contextos funerários. O estudo baseou-se na análise pré- e pós-cremação de duas amostras de esqueletos distintas: uma composta por cremações de cadáveres recentemente falecidos e outra composta por cremações de esqueletos previamente inumados. Apesar da ocorrência da deformação e das fracturas thumbnail térmico-induzidas serem consideravelmente mais frequentes em cremações de cadáveres com tecidos moles, este evento está também presente nos restos cremados de esqueletos sem tecidos moles. Assim sendo, a sua ocorrência está provavelmente relacionada com a preservação das ligações entre o colagénio e a apatite que assumem um importante papel na força e resistência mecânicas do osso. Em relação ao dimorfismo sexual, os resultados revelaram que este não é significativamente afectado por elevadas temperaturas e que as diferenças métricas entre mulheres e homens podem ser úteis para a classificação sexual de indivíduos desconhecidos a partir da análise univariada dos seus restos ósseos calcinados. Com efeito, a determinação do sexo deste tipo de material não precisa de basear-se exclusivamente no exame multivariado de traços morfológicos. Finalmente, coeficientes de regressão logística foram desenvolvidos de forma a estimarem as proporções esperadas das regiões anatómicas do esqueleto em conjuntos funerários. Estas ferramentas permitem ajudar o bioantropólogo a reconstituir o gesto funerário relacionado com a recolha dos ossos da pira e sua subsequente deposição na sepultura. Foi demonstrada a maior fiabilidade desta técnica em relação a outras previamente adoptadas em estudos bioarqueológicos e baseadas em referências de peso desenvolvidas a partir de esqueletos não queimados. A investigação demonstrou que, embora as alterações térmico-induzidas no osso possam ser vastas, o potencial de análise associado a este material não é completamente eliminado. No entanto, tal análise deve ter como suporte referências que sejam específicas a ossos queimados de forma a permitir inferências fiáveis. Assim sendo, é necessária investigação adicional de forma a dotar os bioantropólogos de novas técnicas de análise mais adaptadas ao estudo de restos ósseos humanos queimados.