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

VI.1. Üvegek archeometriai vizsgálata

Az eddig tárgyalt természetes eredetű, ásványokból, kőzetekből álló anyagokkal ellentétben az üveg az emberiség történetében az egyik első mesterségesen előállított anyag. Az üveggyártásra utaló legkorábbi régészeti leletek tekintetében nem egységes a nemzetközi irodalom. Mégis jó közelítéssel mondhatjuk, hogy a legkorábbi régészeti üvegleletek a bronzkorból, a Kr. e. 3. évezredből származnak (Schuler 1959, Goffer 1980, Wedepohl et al. 2011). A Kr. e. 15‒7. századból a Közel-Keleten (Egyiptomban, Szíriában, Mezopotámiában) már magas színvonalú, tudatos üveggyártás folyt (Sayre & Smith 1961), de a Kr. e. 10. században Kínában is megjelent az üveggyártás (Henderson et al. 2018). Az üvegtárgyak készítésének első virágkora a Római Birodalom fennállása alatt volt.
Az üvegek mesterséges előállítása (az olvadék lehűlése kristályosodás, az ún. vitrifikáció nélkül) az obszidiánok (vulkáni üvegek) természetes keletkezéséhez nagyon hasonló folyamat. Az üveget szilikátolvadék gyors hűtésével állítják elő. A gyors hűtés következtében az üvegben nincs idő hosszútávú rendezettséget mutató kristályos szerkezet kialakulására, ezért az üveg ún. „röntgenamorf” szerkezetű, rövidtávú rendezettséget mutat. Az üveg fő összetevője a „hálózatalkotó” (network former) SiO2, amelynek természetes forrása a kvarchomok és a tört kvarc. További az üveggyártáskor hálózatalkotóként, illetve hálózatmódosítóként a különböző műhelyekben ólmot (PbO), a modern korban bórt (B2O3) és foszfort (P2O5) adagoltak a nyersanyaghoz. Az üvegszerkezet stabilizálására kalciumot (CaO) és magnéziumot (MgO) adnak.
A tiszta kvarc olvadáspontja 1700 ºC körül van, amely túl magas érték ahhoz, hogy lehetővé tegye az üveg előállítását a korai történelmi korokban. Alkáliatartalmú folyósítók hozzáadásával azonban a kvarc (homok) olvadáspontja jelentősen, mintegy 1000‒1200 ºC-ra csökkenthető, amely hőmérséklet már elérhető volt az őskori-ókori technikákkal is (Fórizs 2008, Artioli 2010). A hozzáadott nátrium (és kálium) – amelynek a természetes forrása a növényi hamu vagy a sziksó (natúr szóda) volt – ún. „folyósítóanyagként” funkcionált, azaz fontos szerepe volt, hogy az üveggyártáskor az üveg olvadási hőmérsékletét csökkentse (Goffer 1980, Henderson 1985). További folyósító adalékként a középkortól kezdve fahamut és ólmot is alkalmaztak. Az üvegkészítés hajnalán természetesen az összetevőket nem állandó recept szerint, nagy pontossággal, hanem meglehetősen ad hoc módon adagolták. A későbbi korokban, az egyre bőségesebb gyártási tapasztalatok rendelkezésre állásával párhuzamosan egyre precízebb, egy-egy korszakra, műhelyre jellemző receptúrák alakultak ki.
A fentiek alapján a fő összetevők mennyisége szerint a régészeti-történelmi üvegek ún. alaptípusokba sorolhatók, amely alaptípusok egy-egy korszakra, illetve területre (készítési központra) jellemzőek (6.1. táblázat). (Artioli 2010). A római és az egyiptomi üvegek az ún. LMG, kis Mg-tartalmú, nagy Na- és Ca-tartalmú (0‒1 m% MgO, 13‒20 m% Na2O, 5‒10 m% CaO), más néven szóda-mész-homok („soda-lime-silica” – SLS) alapüveg-típusba, a mezopotámiai és szíriai üvegek a HMG (nagy Mg-tartalmú) típusba tartoznak. Nagy K-tartalmú (4‒18 m% K2O) az ún. LMHK bronzkori, valamint a középkori európai HKEG (2‒14 m% K2O) és HLEG (3‒10 m% K2O) üveg, míg az ún. „kevert alkáli” üveg – angolul „mixed alkali glass” – változó arányban tartalmaz nátriumot és káliumot (Wedepohl et al. 2011).
Az ún. „facon de Venise” üveg (velencei stílusú üveg, amelynek több változata ismert, pl. a „cristallo”) a 16. században jutott el Velencéből (Muránóból) Nyugat-Európába, a Németalföldre és Angliába. A velencei mesterek kezdetben nagy Na- és kis K-tartalmú levantei hamut használtak ennek az üvegtípusnak az előállításához, később Nyugat-Európában már a nagyobb K-tartalmú változatot is előállították (De Raedt et al. 1999, Cagno et al. 2012).
Eredményeink szerint a PGAA alkalmas a fő összetevők szerint az egyes régészeti üvegtípusok megkülönböztetésére, ezáltal közvetve műhely, illetve korszak azonosítására.
 
6.1. táblázat. A különböző régészeti üvegtípusok elnevezése és jellemző összetevői. Vastag betűvel a karakterizálásra alkalmas összetevők, Artioli, G. 2010 nyomán (*Artioli 2010; **Cagno et al. 2012). A fent említett fő üvegalkotók mellett kis mennyiségben különböző fémeket (Mn, Fe, Cu, Co, Sb, As, Pb) adagoltak a nyersanyaghoz, amellyel képesek voltak az üveg alapszínét megváltoztatni, színezni vagy akár színteleníteni a nyersanyagot (Pinakidou et al. 2020)
Üvegtípus
Fő alkotók / m%
Megjegyzés
Az alkália forrása
 
Na2O
K2O
MgO
CaO
Egyéb
 
 
HMG
8‒20
0‒3
2‒10
3‒10
 
nagy Mg – Közel-Kelet (1500-800 BC)
növényi hamu
LMHK
0‒8
4‒18
0‒1
0‒4
 
kis Mg, nagy K – Európa, Bronzkor
növényi hamu
LMG (SLS)
13‒20
0‒1
0‒1
5‒10
0‒1 Fe2O3; 0‒2 MnO
kis Mg – Közel-Kelet (800 BC után); Standard római üveg (AD 300-500)
sziksó
HIMT
16‒20
0‒1
1‒2
5‒9
1‒3 Fe2O3; 1‒3 MnO; 1‒3 TiO2
nagy Fe-Mn-Ti – Mediterrán (AD 300-500)
sziksó
LEG
10‒15
0‒1
0‒1
8‒12
1‒3 Al2O3
Levantei típus – Közel-Kelet, Mediterrán (AD 500-800)
sziksó
HSB
15‒21
0‒1
0‒1
4‒6
0‒2 Sb2O3
nagy Sb – Közel-Kelet, Mediterrán (AD 100-300)
sziksó
HKEG
0‒14
2‒14
0‒5
6‒20
 
nagy K – Középkor, Európa, ablaküveg
növényi hamu
HLEG
0‒1
3‒10
1‒3
4‒16
20‒65 PbO
nagy Pb – Középkor, Európa
növényi hamu
HMEIG
10‒18
1‒3
3‒7
6‒12
0‒1 MnO
nagy Mg – Korai Iszlám (AD 840-1000)
sziksó / növényi hamu
HLIG
8‒10
0‒2
0‒1
4‒5
30‒40 PbO
nagy Pb – Iszlám (AD 1000-1400)
sziksó / növényi hamu
HLHB
2‒7
0‒4
0‒1
0‒3
15‒40 PbO; 5‒15 BaO
nagy Pb, nagy Ba – Kína (Han dinasztia, 206 BC- AD 221)
 
HAG
2‒12
4‒16
1‒2
2‒6
2‒4 Al2O3
nagy Al – India (AD 1. évezred)
növényi hamu
FDV
12‒15
2‒4*/ 4-11**
1‒3
4‒10
 
Velencei “cristallo” és németalföldi “façon de Venise” (16-17. sz.)
*nátriumgazdag hamu
 
Az egyes színváltozatok elkészítéséhez felhasználható fémeket, Zvi Goffer nyomán a 6.2. táblázatban foglaljuk össze (Goffer 1980).
 
6.2. táblázat. A leggyakoribb üvegszínező és színtelenítő adalékanyagok (Goffer 1980 nyomán)
 
A régészeti üvegek fent ismertetett kémiai jellemzőiből következik, hogy a régészeti leletek fő- és mellék-, illetve nyomelem-összetételének meghatározásával szerencsés esetben azonosíthatjuk a korabeli receptúrákat, és ezeken keresztül a műhelyeket, korszakokat is. A folyósítóanyag fajtája például alapvetően meghatározza, hogy tengerek, szikes tavak partján növő sótűrő növények hamujának vagy natúr szódának felhasználásával készült nátriumüvegről vagy erdei növények hamujának felhasználásával készült káliumüvegről van-e szó (Barkoudah & Henderson 2006).
A PGAA-mérések szempontból az üveg összetételét tekintve homogénnek tekinthető. Amennyiben a régészeti leletek összetételének mérését nem zavarja a tárgy felületén jelen lévő mállási réteg, a jellemző kémiai összetétel meghatározására egyaránt alkalmazható felületi analitikai módszer, pl. XRF (Polikreti et al. 2011), PIXE (Constantinescu et al. 2018), lézerablációs ICP-MS (Wagner et al. 2012), valamint térfogati („bulk”) analitikai módszer, pl. PGAA. Amennyiben a régészeti üvegtárgy felületén valamilyen mállásból vagy egyéb szennyeződésből származó réteg figyelhető meg, amelyet a vizsgálatot megelőzően nem távolítottak el restaurátor szakemberek, a reprezentatív kémiai összetétel meghatározására kizárólag roncsolásmentes tömbi analitikai módszer alkalmazható. Meg kell említenünk továbbá az üvegtárgyaknál megfigyelhető kilúgozódás (angolul leaching) jelenségét (Carron et al. 2015, Majérus et al. 2020), amely a tárgy felszínének a közelében az alkália- és a H-tartalom megváltozását jelenti, és aminek következtében a tömbi módszerrel kapott eredmények jobban tükrözik az üveg eredeti összetételét, mint a felületi módszerrel kapott eredmények. Meg kell jegyezni továbbá, hogy nem minden kézi XRF-készülék alkalmas az egyik fő üveg összetevő, a Na mennyiségi meghatározására.
 
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