Archeometria –alkalmazott ásványtan

Archeometria tárgya: Az építészetben, művészettörténetben, régészetben

ismert kőzetek, kőzetszerű anyagok ásványi komponenseinek vizsgálata az ásvány-és kőzettan klasszikus és modern módszereivel.

Az archeometria fő feladatai: Az anyag vizsgálata a technológia, a nyersanyag

eredete, típusa, a szállítás és kereskedelem szempontjából.

Gyakori kérdések: A tárgy anyagának pontos jellemzése. Miből készült a tárgy? Milyen technológiával készült? Honnan ered a nyersanyag? Milyen korú a tárgy, mikor készítették? Hogyan konzerválható? Lehet-e javítani (és

hogyan, milyen módszerrel) az állapotát?

Az archeometria kapcsolódási területei

Az ásványok, kőzetek megismerhetősége

1/ Morfológiai megismerés. 2/ Kémiai megismerés.3/ Fizikai megismerés.4/ Szerkezeti megismerés.

m/cm mm µm

morfológia szem fénymikroszkóp elektronmikroszkóp

kémia nedveskémia spektroszkópia mikroszonda

fizika/optika szem ásványtani mikroszkóp

szerkezet röntgendiffrakció elektronmikroszkóp

Anyagvizsgálati lehetőségek az archeometriában

Vékonycsiszolat (TS)

Röntgendiffrakció (XRD)

Obszidián hidrációs kormeghatározás (OHD)

Elektron és röntgen spektroszkópia (EDS, XRF)

Neutronaktivációs vizsgálatok (NAA)

Protonok által indukált röntgen és gamma spektroszkópia (PIXE-PIGE)

Promptgamma aktivációs vizsgálatok (PGA)

Elektron mikropróba analízis (EMPA)

Márvány műtárgyak és építőkövek archeometriája:

eredet és eredetiség nyomozása

Bajnóczi BernadettMTA Geokémiai Kutatóintézetösszeállítása

Parthenon, Akropolisz

„Budapest táncosnő” – Szépművészeti Múzeum, Antik

Gyűjtemény

Márványműtárgyak eredetisége» az eredetiség-vizsgálat célja: hamisítványok kimutatása

(bűnüldözés)» már a római időkben elkezdődött a görög szobrok

másolatainak készítése» később a reneszánsztól az antikvitások gyűjtésével áltanos

gyakorlattá válik» a 18-19. sz. és a 20 sz. eleje a hamisítványok készítésének

aranykora» jelenleg: kb. 25 ezer hamisítvány kerül évente piacra» múzeumi (és magángyűjteményi) műtárgyak felülvizsgálata

szükséges» hamisítványok kimutatása művészettörténeti és régészeti

megközelítés alapján: stílus, forma, műhelyre utaló jegyek – szubjektív

» objektív módszerek: természettudományos vizsgálatok archeometria

Hamisítványok kimutatására alkalmazott módszerek

» eredet-meghatározás: indirekt módszer– a felhasznált kőzetanyag kapcsolata a tárgy történelmi-régészeti hátterével- a műtárgy különböző részei lelőhely-azonosságának kimutatására

» a műtárgyat ért környezeti hatások kimutatása: a tárgy felszínének morfológiai-ásványtani-kémiai elváltozásai(mállás) geokémiai-geológiai módszerek

Klasszikus fehérmárvány-lelőhelyek

Serravezza

Mani

(Marmara)

Miletos

Afyon

Altintas

Denizli

Hierapolis

Thiountas

Kelet-mediterrán lelőhelyek:Olaszország: Carrara, SerravezzaGörögország: Attica: Hymettos, PentelikonPeloponessos: Doliana, ManiÉgei-tengeri szigetek: Naxos, Paros, ThasosTörökország:DNy-i rész, Kis-Ázsia: Miletos, Ephesos, Afyon (Docimium),Altintas, Aphrodisias, Denizli, Hierapolis, ThiountasÉgei-tengeri sziget: Proconessos (Marmara)

Eredet-meghatározás(műtárgyak, építőkövek)

» megoldandó probléma: kis mintamennyiség (műtárgyak esetén)» cél: a kőfejtők anyagának minél jobb elkülönítését lehetővé tevő

vizsgálati módszer(ek) alkalmazása» hagyományosan használt módszerek:– legrégebbi technika (1890, R. Lepsius):

makroszkópos megfigyelés és mikroszkópos petrográfia, pl. ásványos összetétel (akcesszóriák), szemcseméret, szemcsealak, szövet

hátrány: vékonycsiszolathoz viszonylag nagy mintamennyiség szükséges

max. szemcseméret (MGS) – makroszkóposan is megállapítható

maximális szemcseméret (mm, Gorgoni et al., 2002)

- 1950-es évektől: kémiai összetétel (nyomelem-analízis): pl. NAA,hátrány: a nyomelemek koncentrációja egy lelőhelyen belül is változik

Craig & Craig (1972)

Gorgoni et al. (2002)

- 1970-es évektől: stabilizotóp-összetételi elemzés (13C, 18O):máig a legelterjedtebb módszer (egyszerű használni és értelmezni, jól kidolgozott méréstechnika, egyszerű mintavétel, viszonylag kis mennyiségű minta, viszonylag olcsó) hátrány: átfedések (geokémiai ujjlenyomat?)

Pe - Pentelikon; Pr - Proconessus; Pa - Paros; N - Naxos;T - Thassos; C- Carrara; D - Dokimeion (Afyon);Aph - Aphrodisias; E-2 - Efessos

- kiegészítő módszer: katódlumineszcencia (CL): intenzitás-szín-eloszlás (szövet), hátrány: vizuálisan erősen szubjektív és átfedések vannak

spanyol márványok (Lapuente et al., 2000)

A tárgyat ért környezeti hatások kimutatása (műtárgyak)

» patina: a márvány átalakult felszíne» a légköri viszonyoknak, csapadékvíznek, eltemetettség

esetén a talajvíznek, talajoldatnak, élő szervezeteknek való kitettség hatására történő morfológiai-szerkezeti-ásványtani-kémiai átalakulás (kémiai mállás)

» cél: ókori és modern kőzetfelületek elkülönítése, a mállás idejére utaló paraméterek alkalmazása, természetes és mesterséges patina elkülönítése

» a műtárgyak végső kialakítása során a szerszámok hatására a felszínen vékony rétegben töredezett kristályok alakulnak ki kipergés, üregek, lazán kötött szemcsék vízbeszivárgás, oldódás – újrakristályosodás mikritréteg talajoldatból agyag és Fe-oxid infiltrációja a márvány belseje felé tipikus mállott felszín ásványos összetétele: kalcit, Fe-oxidok, agyagásványok, kvarc

A felszín kémiai összetételének módosulása

Patina vagy mállott kőzetfelszín: elemdúsulás várhatóUlens et al (1995): La, Ba, Mn, Pb, Al, Fe, Mg cc. nő, Sr cc. csökken (újrakristályosodás)Al, Si, Fe növekedése – agyagásványokZn, Ti, Ni, V, Cr – légköri lerakódás ókori kőfejtő felszíneken

Afyon bánya kőzete(LA-ICP-MS, Ulens, et al., 1995)

Proconessosi márványból készült műtárgy, Mesimvria, Görögország (ESR, Polikreti & Maniatis, 2004)

» Dolomitos márvány: - mállásnak jobban ellenáll, kevésbé bonyolult és vastag patina (agyag)- nem mutat elemkoncentráció-változást ókori kőfejtők kőzetfelszínén (pl. Fe, Sr, Mn, Mg) és a stabilizotóp-összetételi változás is minimális-biogén eredetű Ca-oxalát(whewellit, CaC2O4.2H2O), légköri viszonyoknakkitett márványon (műemlékeknél) gyakori

patina: komplex jelenség változatos forma, összetétel és eloszlás, emiatt nem mindig eldönthető az eredetiségenem könnyen reprodukálható a mállás folyamata, mivel környezet- és anyagfüggő, jelenlegi gyakorlat: szokatlan fázisok megjelenése a felületen hamisításra utal

Heller & Herz (1995)

Thasos, >1500-2000 év kitettség

>50 év kitettség

„Budapest táncosnő”(Szépművészeti Múzeum, Antik Gyűjtemény)

Demény et al. (1997)