Керамическая петрография (или керамическая петрология) — это лабораторный научный археологический метод, который исследует минералогический и микроструктурный состав керамики и других неорганических материалов под поляризованным световым микроскопом с целью интерпретации аспектов происхождения и технологии артефактов. [1]
Процесс керамической петрографии включает тщательную подготовку образцов. Небольшие срезы керамического материала тщательно измельчаются до толщины приблизительно 0,03 мм, а затем помещаются на предметные стекла. Эти тонкие срезы позволяют исследовать внутреннюю структуру керамики и облегчают идентификацию минеральных фаз, кристаллических структур и текстурных особенностей. Методология керамической петрографии опирается на принципы из различных областей, включая оптическую минералогию , тонкослойную петрографию и микроморфологию почвы.
Хотя существует множество научных методов, которые могут помочь ученым определить элементный состав керамики, ниже приведены четыре наиболее распространенных метода:
Одним из все более используемых методов является использование LA-ICP-MS. [2] В LA-ICP-MS лазерный луч фокусируется на поверхности образца, заставляя его испаряться и образовывать высокотемпературную плазму. Затем эта плазма вводится в источник индуктивно связанной плазмы (ICP), где происходит дальнейшая ионизация и возбуждение. Полученные ионы затем анализируются с помощью масс-спектрометра (MS). [3]
XRF ( рентгеновская флуоресценция) также является распространенной техникой и полезна как для качественных, так и количественных данных по керамическим образцам. Анализируя изменения во вторичных (флуоресцентных) рентгеновских лучах, ученые могут со значительной точностью идентифицировать различные элементы в керамике. [4]
EPMA определяет элементный состав, бомбардируя образец электронным пучком, заставляя его испускать характерные рентгеновские лучи. Эти рентгеновские лучи обнаруживаются и анализируются для идентификации элементов. Благодаря высокой точности EPMA широко используется в материаловедении, геологии и других областях. Он помогает понять свойства материалов и исследовать детали на атомном уровне. Сравнивая обнаруженные рентгеновские лучи с известными стандартами, EPMA количественно определяет элементы, присутствующие в образце. [5]
SEM-EDS объединяет сканирующую электронную микроскопию (SEM) и энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию (EDS) для анализа поверхности керамики и элементного состава. SEM сканирует образец электронным лучом для создания изображений морфологии его поверхности с высоким разрешением. Одновременно EDS обнаруживает характерные рентгеновские лучи, испускаемые образцом, предоставляя информацию о его элементном составе. SEM-EDS широко используется в материаловедении и геологии для изучения микромасштабных особенностей, идентификации материалов и анализа элементных вариаций. Это мощный инструмент для понимания характеристик поверхности и элементного состава в широком диапазоне образцов. [6]
Керамическая петрография используется в академических археологических исследованиях и коммерческой археологии для решения ряда вопросов. Общей целью является отслеживание движения керамики и связанной с ней торговли посредством определения происхождения . Принцип определения происхождения с помощью керамической петрографии основан на том факте, что «включения минералов и горных пород в пасте являются отражением геологии исходного района керамики» [7] и что гончары не перевозили керамическое сырье на значительные расстояния. [8]
Не менее важным вопросом является природа древнего керамического производства и его значение с точки зрения знаний, навыков, идентичности и традиций гончаров. Как синтетические материалы , керамика является «чувствительным индикатором человеческого принятия решений и взаимодействия материалов». [9] Изучая микроструктурные свидетельства таких процессов, как приготовление глиняной пасты, формовка и обжиг, керамические петрографы могут реконструировать этапы, вовлеченные в производство керамических артефактов.
Керамическая петрография возникла на американском юго-западе с работами Анны О. Шепард [10], но в основном развивалась в Старом Свете во второй половине 20-го века. Другие ранние исследования включают работу Дэвида Пикока и его учеников в Великобритании [11]
Керамическая петрография продолжает применяться для интерпретации британской керамики [12] [13] [14] и широко используется в доисторическом Эгейском море. [15] [16] [17] В США этот подход менее популярен, хотя были сделаны важные вклады в область количественной петрографии. [18] Другие попытки расширить керамическую петрографию включают использование автоматизированного анализа изображений , [19] палеонтологический анализ микроскопических ископаемых в тонких срезах керамики [20] и комбинированную статистическую классификацию петрографических и химических данных из артефактов. [21]
Примеры керамической петрографии в археологических поселениях:
Керамическая петрография широко использовалась при изучении культуры линейной керамики (LBK), европейской неолитической культуры, датируемой примерно 5550 г. до н. э. – 4500 г. до н. э. Петрографический анализ позволил археологам классифицировать керамику LBK и установить хронологические последовательности. Он также позволил археологам найти сырье, понять торговые пути и проанализировать различные методы производства. Изучая минералогический состав и микроструктуру керамики LBK, исследователи определили геологические источники сырья, раскрыв стратегии закупок и сети обмена. Кроме того, петрографический анализ дал представление о производстве керамики, включая выбор глины, методы формования, обработку поверхности и методы обжига, что способствовало нашему пониманию технологических достижений и культурных практик. Благодаря керамической петрографии археологи теперь могут узнать гораздо больше об этой культуре, даже имея ограниченный материал для работы. Действительно, керамическая петрография пролила свет на типологию LBK, хронологию, закупку сырья, торговые сети и технологические инновации в более широком контексте неолитической Европы. [22]
Керамическая петрография также использовалась в подводных местах, где раскопки и анализ останков могут оказаться гораздо более сложными. Например, в затопленном городе Павлопетри (ок. 3500 – 1500 гг. до н. э.) ученые использовали петрографию для изучения минералогического состава и микроструктуры подводной керамики, что позволило археологам получить представление о торговых путях, методах производства и различных других культурных практиках, которые переняли жители Павлопетри. Благодаря этому анализу ученые смогли связать Павлопетри с торговлей на минойском Крите. [23]
Материалы времен династий Тан и Сун (ок. 618–1279 гг. н. э.) также были раскопаны и проанализированы с помощью керамической петрографии, что выявило множество информации о торговых связях, а также стилистических элементах. Династия Тан в Шанхае хорошо известна своей трехцветной керамикой и яркими цветами. Проанализировав остатки этих артефактов, ученые смогли проследить торговлю с течением времени и теперь могут видеть, что морская торговля была установлена только позже в ее истории.
Город Цинлун, сердце династии, был процветающей морской экономикой с обширными связями с соседними островами. Действительно, посредством анализа керамики из Цинлуна и прилегающих районов археологи обнаружили, что династии Тан и Сун имели торговые связи с персами, арабами, индусами, малайцами, бенгальцами, сингальцами, кхмерами, чамами, евреями и несторианскими христианами Ближнего Востока — обширная торговая сеть, которая помогает объяснить широкий спектр цветов и материалов в их керамике. [24]
Тонкосрезная археологическая петрография может применяться к целому ряду других типов артефактов в дополнение к керамике; к ним относятся штукатурка , раствор , глиняные кирпичи и каменные орудия. [25] Она также использовалась для изучения происхождения и технологии писем Амарны , [26] а также клинописных табличек из архивов Хаттусы [27] и Южного Леванта . [28]
Научные статьи по керамической петрографии часто публикуются в таких журналах, как Archaeometry , Journal of Archaeological Science и Geoarchaeology , а также в отредактированных томах. [29] [30] [31] Петрографические исследования часто представляются на Международном симпозиуме по археометрии, Европейской встрече по древней керамике и встречах Группы керамической петрологии.