Kőeszközök, k, kerámi miák és s fémek f archeometriája - Fémek archeometriája 1. részr Geológus MSc kurzus Dr. Kiss Gabriella Ásványtani Tanszék
Ércek az emberiség g törtt rténetében Kőkor: felhasználási si szempontból értékes kőzetek k ill. festékf kföldek (pl. obszidián, tűzkt zkő,, porukban színes ásványok), ékszerek Réz: előbb termésr sréz feldolgozás, majd előáll llítás kohászattal Bronz: rézkohr zkohászat során véletlenek sora bronz felfedezése (ötv( tvözőanyag rézbe: Sn, As) ) (Kr.e.: 3500) Vas: ón-hiány a KözelK zel- Keleten (Kr.e. 1400) új nyersanyag kell
Réz - ércek Miért a réz? r Jól J l megmunkálhat lható,, környezeti k hatásoknak ellenáll lló,, könnyebben k elérhet rhető (ellentétben tben pl. az arannyal) Szulfidos rézércek: r rcek: Likvidmagmás Hidrotermás s (szárazf razföldi vulkáni, szubmarin vulkáni ni) Epigén hidortermás Telérek, lencsék, tömzst mzsök k az ideálisak (nagy Cu koncentráci ció) Könnyen elérhet rhető zónák: fenti érctelepek erózi zió során felszínk nközelbe kerülnek Előbb termésrezet, majd oxidos érceket, még m g később k nagy Cu-tartalm tartalmú szulfidos érceket is használtak
Réz - ércek Oxidáci ciós s zóna: z Talajvízszint felett, O és s CO 2 -dús s csapadékvizek, aprózódás, átalakulás s során n felszabaduló kénsavas vizek hatása. Kuprit,, tenorit, azurit és s malachit keletkezik, ill. általában vasoxidok és hidroxidok (hematit, goethit, limonit, lepidokrokit) ) is vaskalap Cementáci ciós s zóna: z talajvízszint körül k l vagy alatt, leszivárg rgó oxidatív és s savas vizek reduktív v közegbe k kerülnek, így fémtartalom f kiválik. Termésr sréz, magas réz-kén r n arány nyú szulfidok (kalkozin( kalkozin, kovellin, bornit, digenit Primer ércek: rézásvr sványokon kívül k l egyéb b szulfidok a fémek f a nyersrézbe átöröklődnek, így eredetre lehet következtetni! k Kiss, 1982
Réz - ércek 1. Recsk: felszínk nközelben en-luz luz, így nyersrézben As, Sb, Ag,, Au 2. Rudabánya: oxidáci ciós s zóna, z nyersrézben Sb, Ag (Ba) 3. Rudná Glava: felszínk nközelben en-luz luz, így nyersrézben As, Sb, Ag,, Au 4. Špania Dolina (Úrv( rvölgy) és Dobsiná: : teléres hidrotermás s szulfid érc, nyersrézben Ni, Bi, As, Sb 5. Grauwacke-zóna (pl. Kitzbühel hel, Mitterberg): teléres hidrotermás s szulfid érc, nyersrézben Ni, Bi, As, Sb maps.google.com 5. 4. 1. 2. 3.
Réz - kohászat Legidősebb lelet (kohósalak). Kr.e. 6500-7000, Catal Hüyük (Törökorsz kország, Anatólia) Igazi elterjedés: Kr.e. 3500-5000 5000 között k (Törökorsz kország, Irán, Egyiptom) Eljárás: törés, t majd oxidos rézérc r rc redukciója. Később K szulfidos rézérc rc felhasználása: sa: előbb kohón n kívül k l pörkp rköl, ezzel feloxidál. l. Kezdetben: malachit, azurit könnyen k kohósíthat tható, ~800 C C elegendő,, ez akár r fatüzel zeléssel is elérhet rhető (szellős s domboldal) Később: faszenet alkalmazó kohó,, akár r 1000 C fölötti hőmérsh rséklet is elérhet rhető Kohó: : kb. 1 m-es, m kortőszer szerű kohó,, kerámia fú-vócső,, kívül k l bőr b r tömlt mlő Salak képzk pző anyag: fp-tartalm tartalmú kvarchomok Molnár et al. A Mülbachnál feltárt kohó rekonstrukciója
Réz - leletek Vizsgálati lehetőségek: csiszolat, ércmikroszkópia, SEM, EPMA, stb. Roncsolásos sos vs. roncsolás s mentes vizsgálatok! Réz z eszközök: k: ha termésr srézből, kalapálással (tehát t nincs kohászat), akkor csiszolatban deformáci ció nyomai láthatók. Ha sok kalkozin zárvány van, biztosan nem esett át t kohászaton! Kohászat esetén: félkf lkész termékek (rézlep zlepény), depók, pörkölő gödör, kohó maradványai, salak (!) (ércben( találhat lható Si, Al, Ca,, Mg, egyéb b alkáli liák üveges fázisba f mennek, összetevői, megjelenése hasonlóak ak a vaskohászatn szatnál l megjelenőkh khöz, ott tárgyaljuk) t
Bronz - ércek Miért jój a bronz? Jobb tulajdonságokkal rendelkezik (pl. ellenáll llóbb) Réz: ld. korábbiak Antimon és s arzén: szulfidos Cu-ércekkel együtt többnyire t megjelennek, szüks kségszerűen en belekerülnek lnek a nyersrézbe Sb-bronz bronz és As-bronz Ón: szulfidos Cu-ércek lelőhelye ritkán n esik egybe kassziterit lelőhellyel (granitoid( intrózi ziókhoz kötődő greizen), tehát t különbk nböző lelőhelyekr helyekről l száll llítani kell. Kora és s középsk pső bronzkorban az érc összetétele tele szabja meg a bronz összetételét, t, így változatos v lesz a bronz nyomozható az eredet
Bronz - kohászat Első Sn-bronz tárgyak: Kr.e. 3500-3200, 3200, Ur (Mezopotámia), kassziteritet is tartalmazó oxidos Cuércből Első nyersrézhez szánd ndékosan adagolt Sn-ércre bizonyíték: Kr.e. 2500-2000 2000 Első sárgaréz z (Zn( Zn) ) leletek: Kr.e. 1400-1200, 1200, Palesztina (Zn-carb, smithsonit került hozzá,, valósz színűleg véletlenül, l, gyakori a tethysi övezetben) Tudatos ötvözés: Kr.e. 1000 már m r elterjedt www.greatcommission.com Mezopotámiai bronz tárgyak a British Museumban
Bronz - leletek Ércmikroszkópia: erős s reflexió,, struktúra ra jól j l láthatl tható (világosabb és s sötétebb s tebb részek, r Cu szegény és Cu gazdag) Dendrites, cellás, pecsétes mikroszövet lehet. Elősz ször r csak Cu kristályosodik (dendrit), marad intersticiális anyag, utána már m Sn-ben gazdagabb kristályosodik, eljutunk a Sn ~21%, többi t Cu arányig. Így még m g mindig marad intersticiális rész, nem lesz tömött tt a szövet. Ha Pb-t t adnak hozzá,, az oda is bejut. Kell ehhez megfelelő hűlési sebesség, és s szaktudás! s! Fémműves központok k a Kárpát- medencében: Velem, Ság-hegy, S Uzsabánya környéke Bronz ércmikroszkópban
Vas - ércek Oxidos Fe-ércek szulfidos telepek oxidáci ciós s zónájából: z P- szegény ny,, sajátos nyomelemasszociáci ció (Zn, Ag ) Gyepvasércek: mocsári körülmk lmények között k keletkezett, 20-30% Fe-tartalom tartalom, P-gazdag összetétel tel (kial( kial.: reduktív v környezet k mint geokémiai gát, g Fe-tartalom kiválik sziderit, chamosit (vasklorit), vivianit (foszfát) és s egyéb Fe-foszf foszfátok formájában. A modern kohászattal <-Rudabánya ellentétben tben P-gazdag érc is hasznosíthat tható. P-gaz- dag vas kevésb sbé korro- <-Kópháza deál,, ridegebb, de nehe- <-Turony zebben formálhat lható.. (Pl.: Damaszkuszi acél l titka: P-gazdag penge, rugal- <-Somogyszob masabb, P-szegény mar- kolat) maps.google.com
Vas - kohászat Vas: ismert volt a réz r z kohászat szatának kezdeteikor. Vasmeteoritok korlátozott használat (pl. szakrális tárgyak) Kohászati úton már m r bronzkorban előáll llították k (ok: oxidos rézércekkel rcekkel együtt vasoxi-hidroxidok is megjelennek, a rézkohászati eljárás s a vasat is redukálja színvass nvassá,, főleg, f ha kissé magasabb a hőmérsh rséklet klet (~1100 C). De: ez a vas törékeny, t nehezen megmunkálhat lható. Technológiai újítás s kellett: a kohóban keletkező szivacsos, salaktartalmú vasbuca karburizálásával (szénnel való telítés), reduktív v környezetben, k faszénen való kovácsol csolással, ssal, tisztítással ssal jój minőség érhető el. Bucakohászat szat: : magasabb hőmérsh rséklet, intenzívebb légbefúvás,, magasabb kohók. k. Kr.e. 1400-1200, 1200, hettiták k (Kis-Ázsia). Ok: ón-hiány.
Vas - kohászat Középkor végéig v hasonló technológia: Kőből épített aknakemence, salakkifolyóval és s mesterséges fújtatással. Vasérc és s faszén n keverékét adagolták, majd begyújtott jtották. A hőmérsh rséklet növeln velését fújtatóval érték k el. Befúvócs cső a fenékr krésznél, vele szemben salakcsapoló nyílás. A salak magas hőmérsh rsékleten megöml mlött és s kifolyt a kemencéből, a vasszivacs pedig a kohó fenekére rakódott le. Domokos (ed.), 2002 A kányaszurdoki (Magyarfalva, Sopron m.) vasolvasztó kemence rekonstrukciós rajza