Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Kasztovszky Zsolt

A prompt-gamma aktivációs analízis örökségtudományi alkalmazásai

Szilikát anyagú régészeti leletek és nyersanyagaik eredetének meghatározása

A PGAA-módszer validálása csiszolt kőeszközök nyersanyagának vizsgálatára

A PGAA-módszer alkalmazhatóságát a kőeszközök és nyersanyagaik elemösszetételének a mérésére bazalt és andezit nemzetközi standard referenciaminták (SRM) mérésével vizsgáltuk.
A bazalt mintegy 44‒53 m% SiO2-tartalmú vulkanikus kőzet. A JB-1A, JB-2 és JB-3 standard mintákat a Japán Geológiai Szolgálat (Geological Survey of Japan – GSJ) bocsátotta ki (Imai et al. 1995). A JB-1A ún. Kitamatsuura alkáli bazalt, lelőhelye Myokanji Toge, Sasebo, Nagaszaki prefektúra, Japán; a JB-2 ún. tholeiites bazalt, lelőhelye O-shima vulkán, Tokió, Japán; a JB-3 nagy alumíniumtartalmú bazalt, lelőhelye Fuji, Narusawa, Yamanashi prefektúra, Japán (Imai et al. 1995). Az andezit mintegy 53‒64 m% SiO2-tartalmú vulkáni kőzet. A JA-2 andezit (olivinandezit) származási helye a Sakaide prefektúra, Japán. A JA-3 andezit (olivintartalmú andezit) származási helye Oni-Oshidashi, Tsumagoi-mura, Gunma prefektúra, Japán.
A bazalt és az andezit a neolitikumban készített csiszolt kőeszközök kedvelt nyersanyagai voltak, kémiai összetételük hasonló a többi, a dolgozat keretében tárgyalt csiszolt kőeszköz nyersanyagtípushoz. Ezért a csiszolt kőeszközök provenienciavizsgálatára a PGAA-módszert a JB-1A, JB-2 és JB-3 bazalt, valamint JA-2 és JA-3 andezit referenciaminták mérésével validáltam (Kasztovszky et al. 2022a).
A standard mintákban az összes fő- és mellékösszetevőt – SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O, H2O –, valamint a nyomelemek közül a B-t, Cl-t, Sm-t és Gd-t, esetenként Sc-t, V-t tudtuk mennyiségileg meghatározni (Szakmány et al. 2011). A szilikátos kőzetekre érvényes közelítő kimutatási határokat a 4.2. táblázatban mutatjuk be. A kimutatási határok természetesen függenek a mérés hosszától, a minta mennyiségétől és a spektrumokban előforduló interferenciáktól is. A 4.2. táblázatban jellemző, 1 óra hosszú mérésekre és minimum 1 g mintára vonatkozó közelítő kimutatási határokat mutatunk be. Hosszabb mérések esetén a tipikus értékeknél kisebb koncentrációk is kimutathatók.
 
4.2. táblázat. A különböző csiszolt kőeszköz nyersanyag kőzettípusokra érvényes kimutatási (kvantifikációs) határok, a mért minimum és maximum értékek, m%-ban kifejezve (Kasztovszky et al. 2022a)
 
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
H2O
k.h.
9,00E-01
3,00E-02
1,50E+00
1,30E-01
1,00E-02
1,50E+00
4,00E-01
7,00E-01
9,00E-02
3,00E-02
Min.
5,10E+01
7,00E-02
1,27E+01
7,70E-01
9,90E-02
4,00E-02
5,00E-01
2,04E+00
4,20E-01
2,50E-01
Max.
7,57E+01
1,44E+00
1,72E+01
1,42E+01
2,18E-01
7,83E+00
9,82E+00
4,02E+00
4,45E+00
1,84E+00
 
B
Cl
Sc
V
Rb
Sr
Y
Nd
Sm
Gd
k.h.
5,00E-05
2,00E-03
1,50E-03
3,00E-02
5,00E-01
5,00E-02
1,50E+00
1,00E-03
3,00E-05
2,00E-05
Min.
7,88E-04
1,71E-02
1,96E-03
2,99E-03
7,00E-04
8,00E-04
2,50E-03
1,39E-03
2,33E-04
2,96E-04
Max.
1,45E-02
9,20E-02
5,35E-03
1,00E-01
3,00E-02
4,50E-02
5,00E-03
2,33E-03
6,00E-04
5,83E-04
 
4.3. táblázat. JB-1A, JB-2, JB-3, JA-2 és JA-3 nemzetközi geológiai referenciaminták névleges és PGAA-val mért összetétele (Kasztovszky et al. 2022a)
 
 
SiO2
TiO2
Al2O3
Fe2O3
MnO
MgO
CaO
Na2O
K2O
H2O
B
Cl
Sc
V
Nd
Sm
Gd
JB-1A
Névleges
52
,41
1
,28
14
,45
9
,05
0
,15
7
,83
9
,31
2
,73
1
,40
1
,84
7
,88
171
,00
27
,90
205
,00
26
,00
5
,07
4
,67
 
PGAA
51
,9
1
,31
14
,4
9
,08
0
,146
7
,73
9
,2
2
,78
1
,41
1
,80
7
,31
147
,0
32
270
,00
<D.L.
3
,6
4
,3
 
PGAA / Névleges
0
,99
1
,02
0
,99
1
,00
0
,99
0
,99
0
,99
1
,02
1
,01
0
,98
0
,93
0
,86
1
,15
1
,32
 
0
,71
0
,92
 
u-score
0
,39
0
,64
0
,16
0
,13
0
,23
0
,23
0
,17
0
,36
0
,08
0
,26
0
,19
1
,25
0
,93
2
,77
 
3
,82
0
,68
JB-2
Névleges
53
,25
1
,19
14
,64
14
,25
0
,22
4
,62
9
,82
2
,04
0
,42
0
,38
30
,20
281
,00
53
,50
575
,00
6
,63
2
,31
3
,28
 
PGAA
53
,1
1
,12
14
,9
14
,13
0
,221
4
,63
9
,2
2
,01
0
,39
0
,24
28
,50
271
,0
56
580
,00
<D.L.
1
,5
2
,8
 
PGAA / Névleges
1
,00
0
,94
1
,01
0
,99
1
,00
1
,00
0
,94
0
,99
0
,94
0
,63
0
,94
0
,96
1
,05
1
,01
 
0
,65
0
,85
 
u-score
0
,12
1
,28
0
,43
0
,26
0
,07
0
,03
1
,83
0
,25
0
,79
3
,41
0
,32
0
,33
0
,33
0
,17
 
2
,20
1
,46
JB-3
Névleges
50
,96
1
,44
17
,20
11
,82
0
,18
5
,19
9
,79
2
,73
0
,78
0
,25
18
,00
259
,00
33
,80
372
,00
15
,60
4
,27
4
,67
 
PGAA
50
,5
1
,48
17
,0
12
,16
0
,187
5
,20
9
,3
2
,87
0
,81
0
,26
20
,56
313
,7
41
415
,93
<D.L.
2
,9
4
,4
 
PGAA / Névleges
0
,99
1
,03
0
,99
1
,03
1
,06
1
,00
0
,95
1
,05
1
,04
1
,02
1
,14
1
,21
1
,20
1
,12
 
0
,67
0
,94
 
u-score
0
,38
0
,59
0
,39
0
,94
0
,85
0
,03
1
,74
1
,09
0
,69
0
,03
0
,82
1
,91
1
,46
0
,11
 
5
,61
0
,42
JA-2
Névleges
56
,42
0
,66
15
,41
6
,21
0
,11
7
,60
6
,29
3
,11
1
,81
1
,25
20
,70
 
19
,60
 
13
,90
3
,11
3
,06
 
PGAA
57
,6
0
,69
15
,4
6
,21
0
,112
7
,22
6
,0
3
,17
1
,91
1
,71
21
,06
7
,8
21
<D.L.
<D.L.
2
,1
2
,9
 
PGAA / Névleges
1
,02
1
,05
1
,00
1
,00
1
,04
0
,95
0
,95
1
,02
1
,06
1
,37
1
,02
 
1
,09
 
 
0
,67
0
,94
 
u-score
0
,77
0
,71
0
,04
0
,01
0
,50
0
,76
1
,26
0
,44
1
,41
2
,27
0
,11
 
0
,68
 
 
3
,01
0
,47
JA-3
Névleges
62
,27
0
,70
15
,56
6
,60
0
,10
3
,72
6
,24
3
,19
1
,41
0
,31
24
,80
280
,00
22
,00
169
,00
 
3
,05
2
,96
 
PGAA
61
,5
0
,70
15
,7
6
,55
0
,107
3
,97
6
,1
3
,28
1
,42
0
,63
26
,40
436
,0
25
227
,00
<D.L.
2
,2
3
,1
 
PGAA / Névleges
0
,99
1
,00
1
,01
0
,99
1
,03
1
,07
0
,98
1
,03
1
,01
2
,03
1
,06
1
,56
1
,15
1
,34
 
0
,73
1
,05
 
u-score
0
,56
0
,05
0
,37
0
,23
0
,29
0
,94
0
,57
0
,77
0
,15
1
,59
0
,55
4
,85
0
,74
2
,60
 
1
,91
0
,24
 
4.2. ábra. A nemzetközi geológiai referenciaminták névleges és PGAA-val mért összetevőinek koncentrációaránya (Kasztovszky et al. 2022a)
 
A PGAA nagy előnye, hogy a legtöbb előforduló kőzettípus esetén a fő geokémiai összetevők jól mérhetők. Ugyanakkor bizonyos fő- vagy mellékelemek, pl. a Mg egyes kőzettípusoknál a kimutatási (kvantifikálási) határ (DLMg~1,5 m%) alatt lehetnek. Bár a csiszolt kőeszközök provenienciakutatásában nincs nagy jelentősége, ismét megemlítjük, hogy a PGAA egyedülállóan érzékeny módszer a H, B és Cl mérésére.
A névleges és a mért értékek viszonyát, valamint a számított „u-score” értékeket a 4.3. táblázatban és a 4.2. ábrán mutatjuk be. Az „u-score” definícióját és az egyes értékek jelentését a 3. fejezetben adtuk meg.
A PGAA-val mért értékeket a névleges értékekkel összehasonlítva megállapíthatjuk, hogy a fő összetevők koncentrációit legtöbb esetben <6% relatív bizonytalansággal tudjuk mérni. Néhány esetben a mért H-tartalom nagyobb eltérést mutat a névleges értéktől, amely a referenciaminta nem ellenőrzött vízfelvételével magyarázható. A bór- és klórkoncentráció értékében nagyobb eltérés mutatkozik, ami avval magyarázható, hogy ezek az elemek hagyományos analitikai módszerekkel rosszul mérhetők, ezért a névleges bór- és klórkoncentráció értékei csak tájékoztató adatok (recommended values). A Sc és V értéke szintén nagyobb bizonytalansággal mérhető. A Sm koncentráció PGAA-val történt meghatározásánál szisztematikus hibát tapasztaltunk (Gméling et al. 2014), amelynek felderítése folyamatban van (4.2. ábra).
A 4.3. ábrán összehasonlítottuk a JA-1, JA-2, JB-1A, JB-2, és JB-3 standard minta, valamint több mint 670 régészeti csiszolt kőeszköz minta tipikus koncentrációtartományait a PGAA kimutatási határaival, 1 óra mérési időt feltételezve. A piros vonal a leggyakoribb, 1h mérési időhöz tartozó kimutatási határokat, a szürke sáv a mért minimum-maximum értékeket, a fekete pontok a régészeti leletek összetételi adatait mutatják.
 
4.3. ábra. A különböző csiszolt kőeszköz nyersanyagok kőzettípusaira érvényes mennyiségi (kvantifikációs) kimutatási határok, a PGAA-val mért minimum és maximum értékek (Kasztovszky et al. 2022a)
 
Kutatásunk kezdeti célja annak megállapítása volt, hogy a fentebb felsorolt fő kőzettípusokat mennyire tudjuk egymástól elkülöníteni, lehetőség szerint roncsolásmentes analitikai vizsgálatokkal, elsősorban prompt-gamma aktivációs analízissel. További célunk volt, hogy a vizsgált különbségeket kimutassuk régészeti leleteken és a leleteket egyértelműen hozzá tudjuk rendelni a nyersanyagcsoportokhoz. A sikeres hozzárendelés alapján geológus és régész kollégák segítségével megkíséreltük rekonstruálni a Kárpát-medence fő nyersanyagellátási útvonalait.
A vizsgált minták közül kb. 900 régészeti lelet volt, amelyek hazai múzeumok (Magyar Nemzeti Múzeum, Herman Ottó Múzeum, Laczkó Dezső Múzeum, Móra Ferenc Múzeum, Tornyai János Múzeum, Wosinszky Mór Múzeum) gyűjteményeiből, valamint ásatásokról származnak. A következő magyarországi lelőhelyekről vizsgáltunk leleteket: Szarvas, Endrőd, Pitvaros, Ecsegfalva (Délkelet-Magyarország) – a korai neolitikumból; Bicske (Dunántúl), Felsővadász (Északkelet-Magyarország) – a középső neolitikumból; Hódmezővásárhely-Gorzsa, Tápé-Lebő, Öcsöd, Dévaványa (Délkelet-Magyarország), Aszód, Borsod-Edelény, Aggtelek-Baradla, Polgár-Csőszhalom (Északkelet-Magyarország), Lengyel, Alsónyék (Délnyugat-Magyarország) – a késő neolitikumból; Szegvár-Tűzköves, Ecséd-Gárdony, Tarnabod, Tiszalúc, Kisköre (Kelet-Magyarország); Balatonőszöd (Dunántúl) – a rézkorból.
Az ismert régészeti kontextusból származó leletek mellett vizsgáltuk neves 19. századi gyűjtemények – a Miháldy- és az Ebenhöch-gyűjtemények – darabjait is, amely darabok szórványleletek, pontos régészeti lelőhelyük nem minden esetben ismert. Az Ebenchöch-gyűjteményről ismert, hogy a darabjai a Kisalföldről, valamint a Dunántúl északnyugati részéről származnak. A Miháldy-gyűjtemény darabjait feltehetően a Bakony területén gyűjtötték a 19. században (Horváth 2001). A legnagyobb mintaszámmal a gorzsai (126), alsónyéki (100), polgári (23), lengyeli (20), öcsödi (20), aggteleki (15) és felsővadászi (11) lelőhelyek, valamint a Miháldy-gyűjtemény (56) és Ebenhöch-gyűjtemény (42) kőeszköz anyagát vizsgáltuk.
A 2022-ig tanulmányozott legfontosabb, legalább 10 neolit, rézkori vagy bronzkori csiszolt kőeszközt tartalmazó régészeti lelőhelyeket a 4.4. ábrán mutatjuk be.
 
4.4. ábra. A Magyarországon fellelt és többségében általunk vizsgált csiszolt kőeszközök régészeti lelőhelyei (Szakmány 2009 alapján, kiegészítve)
 
A régészeti ásatások leletanyagában méréseink alapján azonosított kőzettípusok, valamint az irodalmi geológiai adatok alapján kijelöltük a lehetséges nyersanyaglelőhelyeket. A régészeti leletek vizsgálatával párhuzamosan terepbejárások, illetve múzeumi mintacserék révén vizsgáltuk a lehetséges nyersanyagforrások kőzetanyagát. Az egyes kőzetfajták vizsgálatához az alábbi előfordulásokat vizsgáltuk: kontakt metabázit és zöldpala: Keleti-Alpok, Krkonoše-Jizera Kristályos Egység (Železný Brod), Felsőcsatár, Kis-Kárpátok, Želešice (Koller 1985, Bradák et al. 2009, Šida & Kachlík 2009); kékpala: Mellétei-egység, Gömörikum (Faryad 1997, Józsa et al. 2001); nefrit: Jordanów-hegység (Péterdi et al. 2014.); jadeitit és rokon kőzetek: Nyugati-Alpok, Appenninek Ény-i lehordási területe (D’Amico & Starnini 2000, D’Amico et al. 2003, Bendő et al. 2019; Váczi et al. 2019); szerpentinit: Penninikum, Jordanów-hegység (Péterdi et al. 2014); bazalt: Balaton-felvidék, Kisalföld, Mecsek, Karancs-Medves, Szarvaskő, Erdélyi-érchegység (Harangi 1994, 2001, Dobosi et al. 1995, Harangi et al. 1996); dolerit-metadolerit-metagabbró: Szarvaskő, Erdélyi-érchegység, Maros-völgy (Harangi et al. 1996, Ionescu & Hoeck 2010); szaruszirt (hornfels): Erdélyi-érchegység Ruszka-havasok (Hovorka et al. 2001, Szakmány 2009, Szakmány et al. 2016); „fehér kő” (magnezites kovakő vagy finomszemcsés mészkő): Száva-Vardar zóna (Szakmány et al. 2009, Starnini et al. 2015). Megjegyezzük, hogy a fő nyersanyagtípusok elkülönítése és a lelőhelyek minél pontosabban azonosítása részben a kutatásaink során, a PGAA mérési eredmények értelmezésével sikerült. Kutatásaink során geológiai összehasonlító anyagként mintegy 350 feltételezett nyersanyagminta PGAA-elemzését végeztük el.
 
A prompt-gamma aktivációs analízis örökségtudományi alkalmazásai

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 664 202 0

Kémia

Az örökségtudomány (angolul „heritage science”) fő célkitűzése, a tárgyi emlékeink elemzése és megőrzése a jövő nemzedékek számára, napjainkban kiemelt helyen szerepel Európa és az egész világ tudományos feladatai között.

A prompt-gamma aktivációs analízis (PGAA) az alkalmazott neutronnyaláb nagy áthatoló képessége következtében a tárgyak átlagos tömbi összetételéről szolgáltat adatokat. A PGAA-val elvileg minden kémiai elem kimutatható, elemenként eltérő érzékenységgel. A módszer kiválóan alkalmas értékes, egyedi minták, pótolhatatlan kulturális és természeti kincseink, például régészeti leletek roncsolásmentes örökségtudományi (archeometriai) vizsgálatára, elsősorban a leletek nyersanyagainak eredetmeghatározásában.

Kutatásaink a PGAA alkalmazhatóságára irányultak, főként szilikát anyagú régészeti leletek (kőeszközök, féldrágakövek, üvegek) archeometriai vizsgálataiban. Együttműködésben hazai múzeumokkal, egyetemekkel, Magyarországon elsőként végeztünk szisztematikus PGAA-méréseket különböző kőzetekből (obszidián, kovakőzetek, metamorf kőzetek), lápisz lazuliból, üvegből, valamint réz- és ezüstötvözetekből, kerámiából, készült régészeti tárgyak nagyszámú sorozatain. Munkatársaimmal összesen több mint 6000 archeometriai tárgyú PGAA-elemzést végeztünk, az egyes anyagfajtákra jelentős PGAA-adatbázisokat hoztunk létre, amelyekre számos jelenlegi hazai és nemzetközi régészeti kutatási projekt támaszkodik.

Az elmúlt 25 évben a budapesti PGAA-laboratórium mind a hazai, mind a nemzetközi tudományos életben elismertségre tett szert az archeometriai kutatások terén. Számos hazai és nemzetközi örökségtudományi tárgyú projektben vettünk részt. Tudomásunk szerint a budapesti az egyetlen, PGAA-t hosszú távú örökségtudományi kutatásokban alkalmazó laboratórium a világon.

Hivatkozás: https://mersz.hu/kasztovszky-a-prompt-gamma-aktivacios-analizis-alkalmazasa-szilikat-anyagu-regeszeti-leletek-es-nyersanyagainak-meghatarozasara//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave