台技术在考古陶瓷相分析

安吉拉•Zoppi埃米利奥•马里奥·克里斯蒂安娜•Lofrumento Castellucci和玛丽亚·葛拉齐亚Migliorini

Dipartimento di Chimica马球Scientifico di -意大利佛罗伦萨,通过德拉Lastruccia 3, 50019 Sesto佛罗伦萨,意大利佛罗伦萨

介绍

矿物学的研究阶段的考古陶瓷可能非常有助于瓦解一个古老的历史碎片,特别是通过调查其生产的过程。相分析可以提供多少信息技术生产的陶瓷、姿势,除了出处和约会,一个非常相关和重要的考古需要解决的问题。揭示古代制陶工人的技能一直是许多研究的主题,因为它是最重要的一个问题获得过去文化的深刻理解。

台光谱直到现在一直主要广半岛综合体育官方APP下载德甲泛应用领域的文化遗产,历史和艺术和它的实用性研究古陶瓷的成分尚未被充分证明。对常规方法,基于与温度有关的土属性的测量或re-firing实验,确定矿物的阶段,一般是用x射线衍射谱,给出了一个更直接的和详细的描述陶瓷组成。半岛综合体育官方APP下载德甲然而,有明显的优势在使用非破坏性,甚至更好,non-sampling技术,为此:这种优势,至少在原则上,由拉曼micro-spectroscopy实际上提供了。半岛综合体育官方APP下载德甲

拉曼光谱通常半岛综合体育官方APP下载德甲不需要任何样品制备;甚至整个对象,只要他们足够小是移动和安排激光探针,可以分析没有进一步的操作。在微观配置空间分辨率和景深几微米。这些功能非常有利的分析非常薄的结构,这些可以从周围的环境以及空间区分直接从下面的材料特征不受干扰。一个非常薄的陶瓷涂层,而厚陶瓷体可以因此分析没有任何特别的努力。收购一组统计上显著的数据点,不过,建议为了获得创作结果的代表结构项目正在研究,是否这是一个陶瓷的身体或涂层。

拉曼测量提供了分子的振动光谱相关物种内的辐射散射体积。矿物陶瓷的重要性,如石英、长石组成,碳酸盐和铁氧化物,例如,非常的特点是其拉曼光谱,所以详细的矿物成分可以很容易获得。所代表的一个关键问题是,然而,成分之间的相关性,可以使陶瓷锅下研究和矿物学等几个因素在时间变化的生产过程、使用、葬礼等。特别是,生产工艺的研究,我们主要关心的,点火过程必须更深入地调查,通过描述thermally-induced化学转换,如破坏旧和新矿物的形成,以及转换成polymorph-phases更稳定。因为这些后者转换几乎是不可逆的,如严格他们依赖粘土成分和窑气氛,发射的矿物相组成陶瓷可能被认为是一种“温度计”的最高温度达到了发射过程中。特定矿物的检测组件,根据透辉石的存在与否,莫来石和钙铝黄长石,通常形成高温,方解石,象征的烧成温度低、铁氧化物,主要是那些感觉燃烧气氛的影响,可能会是一种宝贵的结果推断发射条件。(铁存在于几个氧化态和展品很多hydro-oxides修改,很容易区分的拉曼光谱。半岛综合体育官方APP下载德甲此外,他们有不同的颜色:减少磁铁矿Fe等化合物₃O₄通常是黑色的,而氧化形式,如赤铁矿α-Fe吗₂O₃是红色的。富含铁的粘土在还原条件下的发射(窑)无氧环境从而导致发黑的碎片,而射击在氧化条件下通常会导致红锅。]矿物学的改变也可以提升在葬礼期间,由于二次产品的形成;post-burial转换也必须考虑相位分析的正确解释。¹

分析考古陶瓷

为了显示的信息可以从台光谱中提取在考古陶瓷,在本文中,我们报告中一些有代表性的结果3半岛综合体育官方APP下载德甲^{理查德·道金斯}公元前年叙利亚陶器。样品分析属于告诉Beydar(古代Nabada NE叙利亚)曲目和属于黑钙质(一个),红色无钙(B和红色的钙质C)陶瓷集团(图1和表1)。²

图1所示。样品的照片分析:钙质,无钙B和C钙质的商品。

表1。钙含量和特征颜色的陶瓷样品分析。

制品集团	Ca的内容一个	颜色的陶瓷粘贴
一个钙质	20.4±3.6%	黑色的
B无钙	2.6±2.9%	红色的
C钙质	类似于一个制品	红色的

^一个用SEM / EDX技术

碎片是足够小,分析“收到”和测量进行覆盖和内在的身体。MicroRaman使用氪离子激光器光谱被收购了,提供一个发射波长为647.1 nm,和氩离子激光器提供发射波长514.5 nm和488 nm;高放大倍数的目标(100年60××)用于把激光束聚焦到样品。样品辐照是保持在低功率值(500µW 1.2 mW)为了避免热损伤。数据采集时间范围从1到10分钟。单个光栅单色仪(600或1800毫米¹)是用于分散的拉曼信号,提供一个光谱分辨率的几厘米¹。

表2总结了microRaman获得的矿物组分分析。石英、长石组成和金红石矿物是相当常见的粘土组件材料;更有趣的是赤铁矿和磁铁矿,可能与射击氛围,透辉石,这可能与烧成温度,方解石,最有可能是二级类型由于埋葬。每个矿物组件下面简要讨论和拉曼光谱的能力做出正确的指出它们之间的区别。半岛综合体育官方APP下载德甲

表2。矿物学的阶段确定。当没有指定,我们无法区分斜长石和钾长石。

制品集团
一个	透辉石、长石组成(K -和斜长石)α-quartz,磁铁矿,方解石
B	赤铁矿、α-quartz长石组成,金红石(磁铁矿)
C	赤铁矿、α-quartz长石组成,方解石

α-Quartz

在SiO₂多晶型物,α-quartz是最著名和重要阶段常见的古代陶瓷(由于重建所需的高能源转换发生,高温结构tridimite和方石英是很少遇到)。α-quartz拉曼光谱的特点是一个杰出的峰值467 Rcm¹和一个中等强度峰值210 Rcm¹;图2显示了α-quartz谱获得的一个例子C样本。(Rcm¹作为单位来表示拉曼转变)。

图2。拉曼光谱的α-quartz收购C样本。

长石组成

即使纯长石矿物的拉曼光谱特征,³硅酸的分化在所有形式相当复杂,特别是当乐队形状变化和峰值发生变化,由于轻微的结构和化学计量的修改。然而,一个粗略的钾长石和斜长石的区别仍然是可能的;前者显示特征线几乎集中在455年,475年和513年Rcm¹,而后者产生大约509 Rcm两个强烈的山峰¹和480年Rcm¹,伴随着570 Rcm中等强度信号¹。这种分化是容易做到的光谱图3中报道;在大多数情况下,然而,一个广泛的功能而不是观察,这是一般归因于“长石组成”(B和C样本)。

图3。光谱记录在一个产品包含的特征峰透辉石(*),钾长石(°)和斜长石(^)。

金红石

金红石也是一个相当稳定的矿物,被发现甚至在高度发射了陶器。将会呈现出一种强烈的双重下降在440年和610年Rcm特征¹(见图4),使其可以很容易区分金红石TiO越不稳定₂变形锐钛矿。

Hematite-magnetite

铁氧化物/氢氧化物的特点是其拉曼光谱。在300 Rcm赤铁矿展品特点窄峰值¹中等强度的乐队一起在230年、412年、500年和615年Rcm¹,而磁铁矿可以由宽频带大约670 Rcm下降¹,这是典型的尖晶石结构。

图4。拉曼光谱(a)赤铁矿和磁铁矿(b),收购B和一个分别碎片。(一)光谱赤铁矿的乐队表示*,而金红石的标签°的象征;^的紧身上衣明显是由于铬(III)发光。

透辉石

透辉石(CaMgSi₂O₆)是一种硅酸钙,一开始是在钙质粘土形成温度接近900°C,因为碳酸钙的分解。的拉曼信号最强的透辉石(图3)在667年和1007年Rcm下降¹因混合拉伸弯曲模式Si-O-Si债券。中在330年和390年Rcm紧身上衣¹也是一个透辉石的特征,由于Ca-O和Mg-O弯曲和伸展振动。透辉石的存在或许是作为一个轻微的烧成温度较低的标志。

方解石

方解石的存在可能发生在陶瓷陶器本质上有两个不同的原因:一个低发射或者post-burial沉积的过程。方解石存在~ 800°C,当曹的形成是升职了,其次是形成所谓的“高温结晶相”由Ca-silicates或钙、钙铝黄长石等Al-silicates Ca₂艾尔₂SiO₇,硅灰石卡西欧₃,透辉石CaMgSi₂O₆和斜长石(即,钙长石CaAl₂如果₂O₈)。¹同时出现在钙质粘土的方解石和高温矿物显然排除了任何假设的主要方解石,加强二级起源的假设,由于沉积引起的水土壤埋葬。显然,在无钙粘土方解石是出乎意料的时候。还钙硅酸盐不应该存在。图5报告方解石谱获得的一个例子一个样本。

图5。方解石频谱记录在一个样本。

讨论

成分数据,结合矿物学变化引起的发射(温度和大气)可以用于发射条件的调查。

首先,黑颜色的磁铁矿含量高一个黑钙质商品建议仔细控制窑气氛,大概维持严格减少所有的发射过程。由于缺乏透辉石和高温减少矿物质,如铁尖晶石(铁尖晶石•菲尔₂O₄)和正硅酸铁(Fe₂SiO₄),⁴烧成温度介于900和1000°C可以推导出。方解石是假定为次要来源,由于透辉石。

相比之下,属于无钙陶器的碎片B几乎是颜色偏红,由于赤铁矿,这在很大程度上是确定的陶瓷粘贴覆盖和内在的身体。发射气氛因此认为是氧化的类型,即使偶尔磁铁矿颗粒中标识的内在身体。窑的温度估计是类似于前面的集团,作为一个强大的加热(大约超过1050°C)会倾向于形成莫来石,高温矿物的典型poor-calcium陶器,并没有检测到。

最重要的矿物中发现红钙质的货物C赤铁矿,暗示完全氧化气氛;然而,与钙质的样品相比,烧成温度范围决心更低(< 900°C),由于总没有透辉石。出于这个原因,方解石存在可能主要方解石,以及由方解石沉积期后由于葬礼,甚至形成由于recarbonation曹以前是在射击。轻微的发射条件假设部分证实了非常稀缺的玻璃化,主要是观察到一个和B制品组。

结论

台光谱学已经证明是一种非半岛综合体育官方APP下载德甲常有用的工具调查的矿物组成考古陶瓷。它提供了非破坏性和高度选择性的报道和分析陶瓷的内在身体。成分的结果可能会是根据矿物燃烧引起的变化(温度和大气)揭示存在的三种不同的生产工艺:一个完全氧化和温和的发射被认为C商品,在更高的温度可能达到在发射一个和B商品,分别减少和氧化气氛下。

确认

作者要感谢汤姆Broekmans博士和博士答:Mieke奥斯塔,提供样品和安特卫普大学的元素分析数据。很多博士也要感谢亚历山德拉Perardi为她都灵大学的合作。

引用

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