Ionnyaláb-alkalmazások Laboratóriuma Archeometriai vizsgálatok ionnyaláb-analitikai módszerekkel – A CHARISMA FP7 program az Atomkiben Szikszai Zita Ionnyaláb-alkalmazások Laboratóriuma

CHARISMA 22 intézmény 11 ország Magyarország: MTA Atomki Cultural Heritage Advanced Research Infrastructures: Synergy for a Multidisciplinary Approach to Conservation 2009-2013/14 CHARISMA 22 intézmény 11 ország Magyarország: MTA Atomki MTA Wigner FKK / MTA Energiatud. KK EU FP7 - Networking - Transnational Access www.charismaproject.eu

CHARISMA TNA - Atomki 18 projekt 8 ország + 2 új projekt FI DE HU RO BG GR BE FR CHARISMA TNA - Atomki 18 projekt 8 ország + 2 új projekt PL PL Szolgáltatás? – Együttműködés?

Mire használható az elemanalízis az archeometriában? Nyersanyagok eredete (pl. ércbányák „ujjlenyomatai”) Technológia (pl. aranyozás – Hg → tűzarany) Eredeti / hamis (római üveg? B? → nem) Állapotfelmérés konzerválás előtt Kormeghatározás – indirekt módon Lapis lazuli, Qatna (Szíria), i.e. 1600 + mérések a BNC-ben

A VdG nyalábcsatornái

Analitikai módszerek Nuclear Reaction Analysis Scanning Transmission Ion Microscopy Particle Induced Gamma-ray Emission Particle Induced X-ray Emission Rutherford Backscattering Spectroscopy

PIXE Kis anyagmennyiség Detektálási határok: 1 - 100 µg/g - Sokelemes technika Kis anyagmennyiség Detektálási határok: 1 - 100 µg/g Nem igényel bonyolult mintaelőkészítést Roncsolásmentes Vákuum / kihozott nyaláb Mikronyaláb → elemtérképek Párhuzamosan gamma-, részecskedetektálás PROTON ELEKTRON ld. Louvre – saját gyorsító

Mikroszonda

Bizánci üvegmozaikok, GR Dafni kolostor Projektvezető: A. Moropoulou 11. század

Kerámia – Bükk Kultúra, Újkőkorszak; HU, SK + BNC Si K S Fe Ca 1 mm i.e. 5000 Projektvezető: V. Leno

Antik görög kerámia → Huszánk R. Akropolisz, METRO Vezető régészek: St. Eleftheratou, I. Karra Replika: ©Thetis Ltd. Projektvezető: E. Aloupi i.e. 500-400

Fémszálak textilekből; RO tűzaranyozás ©Putna kolostor Projektvezető: Z. Balta 15-18. sz.

Nefrit a Balkánon A nefrit egy közepesen kemény, de töréssel szemben rendkívül ellenálló féldrágakő. Már az őskorban is felhasználták szerszámok, fegyverek és dekoratív tárgyak készítésére → „baltakő” Jellemzően zöld színű, de lehet szürkés, fehér, sárgás vagy egészen sötét is. Könnyen összetéveszthető a nála ritkább jádeittel, habár a két ásvány kémiai összetétele igen eltérő. JÁDE: nefrit – Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 v. jádeit – NaAlSi2O6 A Közép- és Dél-Amerikában talált zöld féldrágakövet a spanyol konkvisztádorok nevezték el piedra de ijada-nak, azaz „lágyék kő”-nek, ugyanis az indiánok hiedelmei szerint a kő gyógyhatással bír az alhas illetve vesetájék bajaira. A nefrit elnevezés a lapis nephriticus kifejezésből származtatható, amiben pedig a görög nefrosz, azaz vese szó jelenik meg.

Nefrit-kultúrák Leghíresebb: Kína Nyersanyaglelőhelyek Európában: Lengyelország, Svájc, Észak-Olaszország Jelentős számú nefritleletet őriznek Bulgária múzeumaiban, a tárgyak kora időszámításunk előtt 6300-tól 4000-ig tehető. A legrégebbi bolgár nefritleletek korábbra datálhatók, mint a jelenleg ismert legrégebbi kínai leletek. De! Nincs ismert nefritlelőhely a Balkánon

Békaszerű amulettek A képeket R. Kosztovtól kaptuk.

Hajtű (Várna, nekropolisz) i.e. 4700-4200 A képet R. Kosztovtól kaptuk.

A CHARISMA méréssorozat célja A nefrit általános képlete Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2, tehát egy vas-magnézium tartalmú kalcium-szilikát. A fő alkotók mellett, kisebb koncentrációban egyéb elemek is megjelennek; ezek a geológiai környezetről adhatnak extrainformációt. A mellékalkotók, nyomelemek vizsgálata segíthet szűkíteni azt a területet, ahol megbújhat a nefrit. Projektvezető: Ruszlan Kosztov A vizsgált nefritmintákat Dr. M. Grebszka-Kulova és I. Kulov (Blagoevgrad), A. Bakamszka (Pernik), valamint E. Anasztaszova (Szófia) bocsátotta rendelkezésünkre.

Vizsgált minták A tárgyak lelőhelyei: Dél-Bulgária, a Sztruma folyó völgye – Kovacsevo, Bulgarcsevo ,Galabnik Újkőkor A minták korának becslése – geológiai és archeológiai szempontok: • felszíni mállás mértéke, a csiszolás módja, alak, szín • a használt vésési és fúrási technikák • tárgyak környezetében talált egyéb leletek, pl. csontok A legrégebbi minták több mint 8000 évesek. A tárgyak kisebb kőszerszámok, törött darabok voltak. Referenciaként ismert lelőhelyekről származó nefritleleteket elemeztünk.

A tárgyak lelőhelyei Sztruma folyó 1—Galabnik 2—Bulgarcsevo 3—Kovacsevo Sztruma folyó

Példák a vizsgált mintákra Véső Kisebb balta (törött darab) (Kovacsevo)

Eredmények I. Az általunk mért minden bulgáriai minta viszonylag magas vastartalmú, vas-oxidban kifejezve ez mintegy 3-5%. A magas vastartalom ún. ultrabázisos környezetre* (szerpentinit típusú sziklák) utal a karbonátos környezettel (dolomit márvány típusú sziklák) szemben. A karbonátos környezetből származó nefrit fluortartalma viszonylag magas szokott lenni, esetünkben nem mértünk ilyet. Az ultrabázisos környezetre utal a viszonylag magasabb nikkel- és kobalttartalom is. * ultrabázisos kőzetek: mélységi magmás kőzetek, amelyekben a színes alkotók elegyrésze eléri vagy meghaladja a 90%-ot

Eredmények II. A fő összetevők közül a kalciumkoncentrációban találtunk eltérést a három lelőhely mintái között, a kovacsevoi minták kalciumtartalma kicsit magasabb. A nyomelemek közül a vanádium, nikkel és cink koncentrációja pedig kicsit magasabb a bulgarcsevoi és galabniki mintákban. A nefritben esetenként zárványok is találhatók, melyek összetétele jelentősen eltér a minta átlagos összetételétől. A kovacsevoi minták zárványai is különböznek a másik két helyszínen talált tárgyak anyagában lévő zárványoktól, magasabb a mangántartalmuk.

Zárvány –elemtérképek A zárvány mérete: 0,8 mm x 0,2 mm

Összefoglalás Ca2(Mg,Fe)5Si8O22(OH)2 aktinolit általános képlete MgO: 21-23%, FeO: 3-5% →tremolit Fe↑, Ni↑, Co↑, F↓ → ultrabázisos környezet Két különböző nefritforrás – Kiürültek? Betemetődtek? Publikációk: 1. Micro-PIXE Geochemical Fingerprinting of Nephrite Neolithic Artifacts from Southwest Bulgaria R.I. Kostov, Ch. Protochristov, Ch. Stoyanov, L. Csedreki, A. Simon, Z. Szikszai, I. Uzonyi, B. Gaydarska, J. Chapman – Geoarchaeology 27 (2012) 457–469 2. A rejtélyes baltakő Szikszai Z. – Természet Világa 143. évf. 5. sz. 2012 május, 234-235

Közreműködők Angyal Anikó Csedreki László Furu Enikő Huszánk Róbert Kertész Zsófia Kiss Árpád Zoltán Simon Alíz Szoboszlai Zoltán Török Zsófia Uzonyi Imre