REKLAMA


 

REKLAMA


 

Ubiedrze. Siekierki ze skarbu znalezionego w 1936 roku w miejscowości Ubiedrze, gm. Bobolice, pow. koszaliński, woj. zachodniopomorskie (ze zbiorów Muzeum Narodowego w Szczecinie, MNS/A/22090) Ubiedrze. Siekierki ze skarbu znalezionego w 1936 roku w miejscowości Ubiedrze, gm. Bobolice, pow. koszaliński, woj. zachodniopomorskie (ze zbiorów Muzeum Narodowego w Szczecinie, MNS/A/22090) G. Solecki i A. Piętak/ Muzeum Narodowe w Szczecinie

Lokalizacja miejsc prehistorycznego wydobycia rud miedzi oraz procesów produkcji przedmiotów metalowych jest kluczem do odpowiedzi na pytania dotyczące przełomowych momentów w cywilizacyjnym rozwoju Europy. Multidyscyplinarny zespół składający się z archeologów, geologów i inżynierów materiałowych przystąpił do wypracowania uniwersalnej metodologii badawczej


Bugaj_Urszula

Autorką tekstu jest
Urszula Bugaj

Instytut Archeologii i Etnologii
Polska Akademia Nauk, Warszawa
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Dr Urszula Bugaj jest archeologiem specjalizującym się we wczesnej epoce brązu w Europie Środkowej i na  Bałkanach, zagadnieniach związanych z metalurgią miedzi i brązu oraz rytuałem pogrzebowym. Kieruje projektem „Archeometalurgia miedzi. Karpackie ośrodki metalurgiczne we wczesnej epoce brązu” (NCN SONATA, UMO-2012/05/D/HS3/04128). 

 


Pomysł na poszukiwanie sposobów wskazania miejsc wydobywania rud miedzi, z których wykonywano przedmioty metalowe we wczesnej epoce brązu w Europie Środkowej (ok. 2300-1600 p.n.e.) wypłynął z potrzeby poszerzania wiedzy na temat początków epoki, z którą w dziejach Europy wiąże się też początki władzy, elit i dalekosiężnego handlu. Metal, w tym przypadku miedź i jej stopy, ma tu charakter bardzo szczególny. Pozyskiwanie miedzi i cyny, produkcja, wymiana i posiadanie wyrobów z brązu stało się na tyle życiowo istotne dla elit, że działania zmierzające do ich wykrycia i eksploatacji miały zasadnicze znaczenie dla przemian społecznych w wielu regionach Europy. Nierównomierny rozkład geograficzny tych surowców generował i katalizował handel, konieczne też były zorganizowanie i kontrola wydobycia, dystrybucji i produkcji.

 

Śliwin. Zabytki z grobu skrzyniowego z pochówkiem szkieletowym odkrytego w 1933 roku w miejscowości Śliwin, gm. Rewal, pow. gryficki, woj. zachodniopomorskie (ze zbiorów Muzeum Narodowego w Szczecinie, MNS/A/22087)

 

Archeologia jako dyscyplina humanistyczna bazująca w dużej mierze na naukach ścisłych może tworzyć środowisko sprzyjające rozwijaniu multidyscyplinarnych przedsięwzięć badawczych. Inaczej mówiąc, na drodze do wyjaśniania zjawisk i procesów społecznych w pradziejach stoją problemy, które efektywnie rozwiązać można, jedynie korzystając z dorobku metodologicznego nauk ścisłych, w tym geologii, chemii czy inżynierii materiałowej. Tworzony w ten sposób zespół specjalistów ściśle współpracuje już na etapie formułowania założeń badawczych, czyli przygotowywania projektu. Podejście multidyscyplinarne pozwala czerpać „równomiernie” z kilku dyscyplin w celu przedefiniowania problemów znajdujących się poza zasięgiem ich tradycyjnie pojmowanych pól badawczych, pozwala też więc sięgać po rozwiązania wynikające z nowego już sposobu pojmowania wyjściowego problemu badawczego – w naszym przypadku archeometalurgii miedzi. Jest to podejście wymagające od wszystkich członków grupy dużego zaangażowania i wyjścia poza rutynę badawczą.

 

Jak to zrobić?

 

Nasze główne zadanie to wypracowanie nowej metodologii badawczej archeometalurgii, mającej zastosowanie dla środkowoeuropejskiej wczesnej epoki brązu. W jej skład wchodzą metody badań standardowo wykorzystywane do charakteryzowania mikrostruktury stopów miedzi, analizy składu chemicznego i fazowego stosowane w mineralogii oraz inżynierii materiałowej, a także najnowsze rozwiązania w zakresie badań geochemicznych, w tym badania geochemii izotopów metali. Uzyskane wyniki interpretujemy z uwzględnieniem danych o geologii złóż miedzi, które położone są najbliżej miejsc wydobycia badanych zabytków archeologicznych.

 

Jako źródło rudy dla metalurgii wczesnej epoki brązu wielokrotnie wskazywane były złoża karpackie. Celem naszego projektu jest potwierdzenie bądź odrzucenie tej tezy w oparciu o jednoznaczne przesłanki geochemiczne i mineralogiczne uzyskane w trakcie badania artefaktów zabytków archeologicznych. Założyliśmy, że charakterystyka materiałowa przedmiotu metalowego jest w prosty sposób zależna od określonych parametrów złoża rudy miedzi. Powstało wtedy pytanie, jak można badać zabytki i złoża, żeby wyniki tychże badań były ze sobą kompatybilne, tzn. żeby wspólnie służyły wyjaśnianiu nadrzędnej kwestii, jaką jest rodzaj i pochodzenie rud miedzi oraz technologia metalurgiczna.

 

Babin. Przedmioty ze skarbu odkrytego w 1878 roku w miejscowości Babin, stan. 2, gm. Bielice, pow. pyrzycki, woj. zachodniopomorskie (ze zbiorów Muzeum Narodowego w Szczecinie, MNS/A/22072)

 

W tym miejscu niezbędnych jest kilka słów o tym, jak w archeologii podchodzi się do analiz fizykochemicznych zabytków metalowych. Tradycyjnie oznaczeń składu dokonuje się z całej próbki, po jej uprzednim zmieleniu i roztworzeniu w kwasie (tzw. metoda mokra). Przeprowadza się też oznaczanie chemiczne w makroskopowych fragmentach materiału (np. metoda XRF). Metody te pozwalają jedynie na uzyskanie uśrednionych oznaczeń składu chemicznego próbki z zabytku. Poza tym do analiz stosuje się podejście ilościowe, czyli im więcej, tym lepiej, bez względu na to, czy uzyskuje się jakiś wynik jakościowy. Podejście materiałowe zakłada natomiast badanie niewielkiej liczby próbek wieloma metodami, pod kątem rozwiązywania konkretnych problemów badawczych. Jest w nim miejsce na testowanie różnych metod i kreatywność w ich doborze. Jest to zatem swego rodzaju długa droga, którą trzeba przejść, żeby móc w końcu osiągnąć wyniki, które jakościowo najbliższe będą stawianym problemom badawczym. Zdecydowaliśmy się zaadaptować to podejście do badań w projekcie.

 

Krok po kroku

 

Podejście do kwestii złożowych ustalaliśmy wspólnie z dr. hab. Sławomirem Ilnickim oraz dr. Krzysztofem Nejbertem z Wydziału Geologii UW. Prowadzenie obserwacji w mikroskali oraz analiza punktowa w mikroobszarze (obszar analizowany to kilka mikronów średnicy, a analizowana objętość to kilkanaście mikrometrów sześciennych) dostarczają wielu cennych informacji. Metoda ta daje m.in. możliwość obserwacji wrostków oraz śledzenia ich strefowej zmienności. W naszej terminologii określenie „wrostki” stosujemy w odniesieniu do cząstek o odmiennym składzie chemicznym niż pozostała część materiału, czyli osnowa. W geologii metoda mikroanalizy rentgenowskiej stanowi podstawę nowoczesnego badania minerałów, w badaniach archeometalurgicznych zaś – innowację otwierającą nowe możliwości wnioskowania na temat pochodzenia surowca użytego do wykonania zabytków oraz technologii ich wytwarzania.

 

Doborem metod i prowadzeniem analiz z zakresu inżynierii materiałowej zajmuje się zespół z Wydziału Inżynierii Materiałowej PW: dr hab. inż. Halina Garbacz, dr inż. Piotr Wieciński oraz mgr inż. Tomasz Onyszczuk. W projekcie skład chemiczny przedmiotów miedzianych oraz zawartych w nich licznych wrostków o różnej genezie oznaczamy przy użyciu metod mikroanalizy rentgenowskiej (Electron Probe Micro-Analysis, EPMA), która pozwala oznaczać skład chemiczny w bardzo małym obszarze rzędu kilkunastu mikrometrów sześciennych. Metoda ta charakteryzuje się bardzo wysoką rozdzielczością, co pozwala na oddzielne oznaczanie składu chemicznego metalu oraz zawartych w nim wrostków. Mineralogia wrostków oraz skład chemiczny metalu są bardzo ważnym źródłem informacji o rodzaju rud wykorzystywanych do produkcji metalu, a także nieocenionym źródłem danych, pozwalającym charakteryzować sam proces metalurgiczny. Przy tradycyjnych badaniach chemicznych wykorzystywanych dotychczas przez archeologów uzyskanie tych informacji byłoby niemożliwe. Badania w mikroobszarach prowadzone są na Wydziale Geologii UW i Wydziale Inżynierii Materiałowej PW.

 

Bonin. Przedmioty ze skarbu znalezionego w 1875 roku w miejscowości Bonin, gm. Łobez, pow. łobeski, woj. zachodniopomorskie (ze zbiorów Muzeum Narodowego w Szczecinie, MNS/A/22092)

 

Ze wstępnie sformułowanymi założeniami planu badawczego przystąpiliśmy do gromadzenia zabytków do badań. Analizowane przedmioty metalowe reprezentują pełne spektrum technologiczne metalurgii wczesnej epoki brązu – od tzw. metalurgii blachy i drutu z końca neolitu i początków epoki brązu po wczesnobrązowe odlewy (sztylety, siekierki czy ozdoby obręczowe, w tym m.in. cała cenna kolekcja wczesnobrązowa z Muzeum Narodowego w Szczecinie).

 

Należało także pozyskać do analiz materiał ze złóż miedzi. Dokonaliśmy tego – specjalnie na potrzeby projektu – w terenie. Wspólnie z geologami przeprowadziliśmy w 2014 roku 10-dniowy rekonesans terenowy. Odbyliśmy podróż przez Rumunię (Baia Sprie), Węgry (Rudabanya) i Słowację (Gelnica, Smolnik, Ľubietová, Banská Bystrica, Banská Štiavnica, Špania Dolina), penetrując rejony tamtejszych złóż miedzi i pobierając próbki do analiz porównawczych.

 

Współpraca

 

W trakcie realizacji projektu doprecyzował się zakres działania specjalistów poszczególnych dyscyplin biorących udział w przedsięwzięciu. Geolodzy zajmują się wstępnym rozpoznaniem charakterystyki chemicznej i mineralogicznej zabytków wybranych do badań oraz porównaniem uzyskanych wyników ze składem mineralogicznym rud miedzi ze strefy karpackiej. Wskazują podziały na grupy surowcowe. Tak przygotowany materiał analityczny trafia do zespołu inżynierów materiałowych, gdzie jest badany pod kątem mineralogii wrostków, mikrostruktury i właściwości materiałowych. Najciekawszym bodajże etapem badawczym jest porównanie wyników analiz dla metalu (matrycy, osnowy) i wrostków. Kluczowe przy interpretacji wyników badań jest powiązanie poszczególnych próbek z zabytków z typem złoża miedzi i technologią produkcji przedmiotów metalowych.

 

Rozwiązywanie określonych na wstępie problemów badawczych rodziło kolejne pytania. Próbki z przedmiotów miedzianych odkrywały przed nami swą wewnętrzną budowę, czyli mikrostrukturę, a raczej różne typy mikrostruktur, które zależą m.in. od tego, w jaki sposób otrzymywany jest dany element. Świadczy to o znajomości różnych metod produkcji metalurgicznej (odlewanie, wyżarzanie czy kucie).

 

Przykład budowy wewnętrznej artefaktu wykonanego z brązu zawierającego liczne generacje wrostków. Wrostki o barwie czarnej to siarczki Cu, wrostki białe zbudowane sa z ołowiu (Pb), zaś przerosty o barwie jasnoszarej zbudowane są z cyny (Sn) i miedzi (Cu). Obraz BSE utworzony w wyniku rejestracji elektronów wstecznie rozproszonych (CAMECA SX100, 15 keV, 20 nA). Próbka BA-16.     Asocjacje minerałów kruszcowych występujące w wietrzeniowej rudzie miedzi. Ruda zbudowana jest z kowelinu (ziarna o kolorze niebieskim), malachitu (agregaty ziaren o kolorze szarym) i bornitu (przerosty o kolorze różowym). Obraz zarejestrowany przy użyciu mikroskopu kruszcowego,; spolaryzowane światło odbite, nikole  równoległe. Złoże Miedzianka, próbka MIE-1.

 

Zaczęliśmy dostrzegać prawidłowości w składzie chemicznym wrostków w zależności od typu rudy oraz technologii. Badania wrostków dostarczają dodatkowych informacji na temat składu chemicznego rudy. Są uzupełnieniem badania składu chemicznego osnowy. Posiadając informację o składzie chemicznym każdego elementu mikrostruktury, możliwe jest określenie składu rudy, z których dany element został wykonany. Badanie wrostków może także odpowiedzieć nam na pytania dotyczące metod otrzymywania poszczególnych elementów, zakresu stosowanych temperatur oraz środowiska (otoczenia), w jakim proces ten był przeprowadzany. Szczególnie pomocną techniką w takich badaniach jest skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM). Zastosowanie dodatkowego wyposażenia (spektrometrów EDS/WDS) umożliwia stosunkowo dokładne określenie składu chemicznego bardzo małych elementów, o wielkości powyżej 1 mikrometra, czyli stukrotnie mniejszych niż grubość ludzkiego włosa.

 

Projekt „Archeometalurgia miedzi. Karpackie ośrodki metalurgiczne we wczesnej epoce brązu” realizujemy od 2013 roku. Jego zakończenie przewidziane jest na 2016 rok. Gorące podziękowania dla pracowników Muzeum Narodowego w Szczecinie, kierownika działu archeologii Krzysztofa Kowalskiego oraz Doroty Kozłowskiej za pomoc oraz zrozumienie potrzeby przeprowadzenia badań inwazyjnych i udostępnienie zabytków do analiz oraz Muzeum Archeologicznemu we Wrocławiu, w szczególności Magdalenie Szczecińskiej, opiekującej się działem wczesnej epoki brązu.

 

Zdjęcia G. Solecki i A. Piętak/ Muzeum Narodowe w Szczecinie

 

Gorące podziękowania dla pracowników Muzeum Narodowego w Szczecinie, kierownika działu archeologii Krzysztofa Kowalskiego oraz Doroty Kozłowskiej za pomoc oraz zrozumienie potrzeby przeprowadzenia badań inwazyjnych i udostępnienie zabytków do analiz oraz Muzeum Archeologicznemu we Wrocławiu, w szczególności Magdalenie Szczecińskiej, opiekującej się działem wczesnej epoki brązu.

 

         

W projekcie „Archeometalurgia miedzi. Karpackie ośrodki metalurgiczne we wczesnej epoce brązu” pracują:

 

dr hab. inż. Halina Garbacz
Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

 

 

 

 

dr inż. Piotr Wieciński
Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

 

 

 

 

mgr inż. Tomasz Onyszczuk
Wydział Inżynierii Materiałowej Politechniki Warszawskiej

 

 

 

 

dr hab. Sławomir Ilnicki
Wydział Geologii Uniwersytetu Warszawskiego

 

 

 

 

dr Krzysztof Nejbert
Wydział Geologii Uniwersytetu Warszawskiego

 

 

 

 

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Dziekoński T. (1963). Metalurgia miedzi, ołowiu i srebra w Europie środkowej od połowy XV do końca XVIII wieku. Ossolineum.
Dziekoński T. (1972). Wydobywanie i metalurgia kruszców na Dolnym Śląsku od XIII do połowy XX wieku. Ossolineum.
O`Brien W. (2012). Prehistoric Copper Mining in Europe, 5500-500 BC. Oxford.


© Academia nr 3 (43) 2015

 

 

Oceń artykuł
(1 głosujący)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl