نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشتۀ مرمت آثار تاریخی و فرهنگی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکز
2 رئیس موزۀ ملی ایران
3 استادیار گروه باستانشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران
4 عضو هیئت علمی پژوهشکدۀ باستانشناسی پژوهشگاه میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری، استان گلستان
5 کارشناس ارشد باستانشناسی اداره کل میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری، استان گلستان
چکیده
تپۀ بازگیر در 76کیلومتری شمال شرق ترنگتپه، در قسمت شرقی دشت گرگان قرار دارد. مجموعة فلزی بازگیر در سال 1379 کشف و در سال1389 مورد کاوش باستانشناختی قرار گرفت. مجموعه اشیاء فلزی، دارای تنوع در شکل و کاربری است و از نظر زمانی به دورۀ مفرغ پایانی(همزمان IIIC تپه حصار) میرسد. در این تحقیق، از روشهایی چون میکروسکوپ متالوگرافی، SEM-EDS وXRD برای تعیین تکنیک ساخت، نوع آلیاژ و ترکیب شیمیایی، شناسایی محصولات خوردگی و چگونگی تأثیرات محیط دفن بر روی شش شیء استفاده شد. آثار مورد مطالعه از جنس آلیاژ مس'آرسنیک بوده و به روش ریختهگری ساخته شده است. ساختار آثار و مشخصات محیط دفن آنها، ترکیب و ساختار پاتین را تحتتأثیر قرار داده است. شرایط محیط، ترکیبات خاک و نحوۀ قرارگیری اشیاء باعث کاهشِ سرعت خوردگی در طول زمان شده و بدینترتیب این آثار بعد از گذشت مدتزمانی، با محیط خود به تعادل رسیده است
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Archaeometric and Restoration Studies on a Selection of Copper-Base Artifacts from a Late Bronze Age Site of Bazgir, Gorgan Plain, Northern Iran
نویسندگان [English]
- Marzieh Moslehi 1
- Mahnaz Abdollah-Khan Gorji 2
- Nima Nezafati 3
- Jebreil Nokandeh 4
- Ghorbanali Abbassi 5
1 Islamic Azad University, Tehran Central Branch
2 National Museum of Iran
3 Islamic Azad University, Tehran Science and Research Branch
4 Iranian Centre for Archaeological Research, Tehran
5 Cultural Heritage Organization, Gorgan Office of Golestan Province
چکیده [English]
Tappeh Bazgir is located 76km northeast of Torang Tappeh at the eastern fringes of the Gorgan plain. The metal hoard was discovered in 2001 and excavated in 2010. The hoard is composed of a diverse assemblage and date back to the Late Bronze Age / Hissar IIIC). We investigated six artifacts for studies using different methods such as metallographic studies, SEM-EDS, XRD, and some chemical analyses in order to better understand the composition, the manufacturing techniques utilized, the corrosion products, and impact of the long term burial on the stability of artifacts. The artifacts are of arsenical copper composition and have been manufactured by casting. The composition of the artifacts and the nature of their burial environment have affected the composition and structure of patina formed on the objects. The compositions of the surrounding soil, the positional arrangement of the objects, and the environmental conditions have decreased the rate of corrosion on the artifacts despite the long term burial time. These have consequently caused a rather good physical condition of the metal objects.
کلیدواژه‌ها [English]
- Tappeh Bazgir
- Metal Hord
- Metallographic Studies
- Chemical and compositional Analysis
1. مقدمه
تپۀ بازگیر در روستایی به همین نام، در دو کیلومتری شمال شهر مینودشت در شرق استان گلستان و در 76 کیلومتری شمال شرقی ترنگتپه واقع شده است. رودخانة فصلی قلیتپه در شمال شرقی آن جاری است. این تپه دارای شکلی تقریباً بیضوی با محور شمالی-جنوبی است و وسعت آن در حدود 2/2 هکتار و ارتفاع آن از زمینهای اطراف بیش از 5/6 متر است (نوکنده و همکاران، 1384: 113 و عباسی و همکاران، 1391: 5) (نقشۀ 1).
نقشۀ 1: موقعیت تپۀ بازگیر در نقشۀ آسیای غربی
در سال 1379، یکی از ساکنین محلی حین حفر چاه فاضلاب در بالای تپۀ بازگیر، تعدادی شیء فلزی در این محل کشف کرد. پس از آن، طی یک برنامۀ نجاتبخشی، کارشناسان ادارۀ کل میراث فرهنگی وقت اشیاء فلزی دیگری را از ته چاه (فاضلاب) بیرون کشیدند (نوکنده و همکاران، 113:1384). کاوش باستانشناسیِ این تپه در سال 1389، به سرپرستی قربانعلی عباسی کارشناس ارشد باستانشناسی ادارۀ کل میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری استان گلستان صورت گرفت (عباسی و همکاران، 1391: 5)
در کاوش بازگیر، لایههایی فرهنگی، از اواخر هزارۀ ششم و اوایل هزارۀ پنجم ق.م (دورۀ چشمه علی/فلات قدیم)، دورۀ مفرغ، دورۀ آهن، دورۀ اشکانی، دادههایی از دوران اسلامی و دورۀ معاصر بهدست آمد. در بین دادهها، مجموعهای از آثار فلزی در یک بستر باستانشناختی از دورۀ مفرغ پایانی بهدست آمد که در نوع خود کمنظیر است. آثار فلزی بهدست آمده دارای فرمهای مختلف از جمله تبر، سرگرز، سرنیزه، ساطور، ظروف فلزی و... است. آثار دارای جنبة کاربردی و غیرکاربردی بوده، از برخی گونهها چندین نمونه مشابه وجود دارد و چیدمان آنها بهگونهای است که هریک از گروه‌های اشیاء، بر اساس شکل و نوع کاربری تفکیک شده است (نوکنده و همکاران، 1379: 115)
پیشینۀ مطالعات آزمایشگاهی
برای نخستینبار در سال 1381 پژوهشکدۀ حفاظت و مرمت آثار تاریخی (شیمی تر، آنالیز XRD از محصولات خوردگی، بررسی SEM) بررسی‌هایی آزمایشگاهی بر روی پنج نمونه از اشیاء مجموعة بازگیر، انجام داد. در بررسی SEM یک نمونة مورد مطالعه، 95% مس و 5% اکسیژن و گوگرد شناسایی شد (قاضیان، 1381). پرنیتسکا دو نمونه از قطعات خوردشدۀ تغار را در دانشگاه فرایبرگ مورد آزمایش EDXRF و XRD قرار داد که نتیجه بهدست آمده در نمونۀ سبزرنگ 99% مس و 7/0% آرسنیک و در نمونۀ آبیرنگ 92% مس و 9/6% آرسنیک را نشان داد و در آزمایش XRD در نمونۀ سبزرنگ مالاکیت و تنوریت و در نمونۀ آبیرنگ آزوریت و کوپریت شناسایی شد (نوکنده، عمرانی، عباسی، 1379).
لرنز (طی پایاننامۀ کارشناسی ارشد خود) 171نمونه از اشیاء بازگیر را در مؤسسۀ باستانسنجی دانشگاه فرایبرگ آلمان مورد آزمایش قرار داد که گزارش نتایج آن هنوز منتشر نشده است (Lorenz,2008).
از لیزر Nd:YAG و CO2 نیز برای حذف آثار خوردگی بر روی قطعة کوچکی از یک شیء در مجموعۀ فلزی بازگیر استفاده شد و نتایج زدایش نمک‌ها نشان داد که لیزر CO2 در طول موج "M10/6" نتیجۀ مطلوبی دارد (احمدی و فرنیا شلمانی، 1381 احمدی و همکاران 1384 و 1385).
علاوه بر این، آزمایشهایی روی ظرف مسی آبریزدار بازگیر صورت گرفت که در آن آنالیز XRD نوع خوردگیها را مالاکیت، آزوریت، بروکانتیت، کوپریت، کوارتز و شیء را فاقد پاتین نوبل معرفی کرد. در آزمایش متالوگرافی، سطوحی با شدت خوردگیهای متفاوت که بیانگر سطوح مختلف انرژی است، بهدست آمد و به دلیل مشاهده نشدن ساختار دندریتی، ساخت شیء به شیوۀ چکشکاری با روش سرد معرفی شد (شادکام، 1384). در سال 1389مرضیه مصلحی و همکاران، نیز گزارشی از وضعیت حفاظت و مرمت اشیاء بازگیر در مخزن موزه ارائه کردند (مصلحی و همکاران 1389).
مطالعات علمی و هدفمند بر روی کشفیات جدید آثار فلزی، به ویژه به صورت مجموعهای که دربرگیرندۀ تعداد قابلتوجهی از آثار مس- پایه با تنوع فرم و شکل است، در بررسی سیر تحول صنعت فلزکاری کهن ایران در منطقۀ شمال شرق از جایگاه ویژهای برخوردار است. پژوهش حاضر آغازی بر پژوهشهای بنیادین آتی این مجموعۀ بسیار ارزشمند، محسوب میگردد.
1-1 معرفی آثار و مطالعات مقایسهای
از بین آثار مکشوفه فلزی که تعداد آنها بیش از 700 عدد و مربوط به دورۀ مفرغ پایانی است، (عباسی و همکاران، 1391: 5) (شکل 1) شش اثر انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت.
شکل 1. مجموعة فلزی بازگیر در بستر باستانشناختی (مصلحی، عباسی و نوکنده 1389، تصویر 1)
جانماییِ آثار فلزی مورد مطالعه در بین کل مجموعة فلزی بدینصورت بوده است که این آثار در حد وسط مجموعۀ فلزی قرار داشته‌اند، بهطوریکه، بر روی این آثار، ظروف فلزی مانند تغارها به صورت وارونه و زیر آنها نیز آثار فلزی دیگری (خنجرها) جای داشته است. از زمان کشف مجموعه تاکنون، مطالعۀ موردی روی چند نمونه از اشیاء انجام شده است (نوکنده و همکاران 1379). این اشیاء را میتوان از نظر گونهشناسی به دو گروه اصلی تبر و سرگرز تقسیمبندی نمود که هرکدام نیز دارای زیرگونۀ خاص خود است. مشخصات اصلی این اشیاء در جدول 1 و شکل 2 ارائه گردیده است.
جدول 1: فهرست و مشخصات آثار مورد مطالعه
|
نوع شیء |
گروه بندی |
ابعاد
|
وزن بر حسب گرم |
شماره |
توصیف کوتاه و مقایسه |
|||
|
شکل |
کاوش |
اموال میراث فرهنگی استان گلستان |
||||||
|
تتبر
|
تبرتک سر با تیغه افقی و راست |
گردن کوتاه |
تبر به طول کلی 6/15 سانتی متر، طول تبر 74 میلی متر، حداکثر عرض تبر 1/72 میلی متر |
517 |
الف |
11266 |
6347 |
تبرتک سر با پیکره بالا تنه انسان، مشابه تپه حصار (Schmidt 1937,pl.XLVII-5178) و تنه انسانی مشابه ترنگ تپه (Deshayes,1968:38,XI,47) |
|
گردن بلند |
تبر طول کلی آن 9/11 سانتی متر، طول تبر 1/66 میلی متر، حداکثر عرض تبر 2/46 میلی متر |
196 |
ب |
11253 |
6344 |
تبر تک سر با پیکره یک جانور بالدار که در حال بلعیدن انسان است. قابل مقایسه با پیکرک یک شیر نشسته در روی تبر از شهداد (حاکمی 1385 ص 736، شیی شماره Gp9) |
||
|
تبر طول کلی آن 8/13 سانتی متر، طول تبر 75 میلی متر، حداکثر عرض 7/35 میلی متر |
305 |
ج |
11223 |
6065 |
تبرتک سر با پیکرک ارابه ران سوار بر دو چارپا که مطابقت دارد با طرح تبر تک سر شوش (Tallon1987,Vol.II p.139:No21,22) و ارابه متعلق به معبد شارا در تل عقرب (مجیدزاده،1388، شکل 62) |
|||
|
تبر با تیغه هلالیشکل |
|
تبرزین طول کلی آن 9/11 سانتی متر- طول 4/86 میلی متر، حداکثر عرض 4/86 میلی متر |
311 |
د |
11258 |
6345 |
تبر با تیغۀ هلالیشکل (تبرزین) و سه پیکرک پرنده و نقش مار بر روی دستۀ لولهایشکل، از نظر تیغه تبرزین قابلمقایسه با تبرزینهای منطقۀ قفقاز مرکزی Picchelauri1997 taf13-26)) و شوش ( Tallon1987,Vol.II p.17:No98-99 and 155:98-99) و نک: به کالمایر 1376: 57-61) و تبرزینهای منتسب به املش در مخزن موزۀ رشت (نوکنده،بازدید 1383) و شاهتپه (Arne 1945,pl.XC II, fig 645) |
|
|
سرگرز |
بدنه مدور |
ارتفاع سرگرز 1/8 سانتیمتر، قطر بیرونی بدنه مدور 53 میلیمتر، قطر گردن 26 میلیمتر |
358 |
ه |
11227 |
6332 |
سرگرز گردندار با بدنه مدور که دارای 4 نوار و نقش دکمههای برجسته بیضیشکل، مشابه با سرگرز تپهحصار که برجستگیهایی بر روی آن وجود دارد (اشمیت، 1391، صص 356، 360، 498 و 546) |
|
|
بدنه استوانهای |
ارتفاع 6/11 سانتی متر، قطر بیرونی بدنه مدور 32 میلی متر، قطر درونی گلویه 30 میلی متر |
288 |
و |
11240 |
6338 |
سرگرز استوانهای با پیکرک جانور در دو ردیف که قابلمقایسه است با سرگرز استوانهای مارلیک بههمراه صورتکهای برجسته (Negahban,1996,vol.II ,Fig 31:639 and Pl.XXXI:639) و سرگرزهای تزیین دار شوش ( Tallon 1987,Vol.II :No184-187) و نگ: به کالمایر 1376: 43-47) |
||
(الف) (ب) (ج)
(د) (ه) (و)
شکل 2: تصاویر آثار مورد مطالعه (عکس از آرشیو پروژۀ کاوش بازگیر 1389)
1-2 روش بررسی
به منظور شناسایی عناصر تشکیلدهندۀ لایههای فلزی و مورفولوژی آخال(1) در ریزساختارهایِ شش اثر مورد مطالعه از تپۀ بازگیر، آنالیز عنصری کمّی و کیفی توسط دستگاه SEM-EDS بر روی آنها انجام گرفت. برای انجام این آنالیز، از هر اثر نمونههایی به ابعاد 2 تا 3 میلیمتر توسط اره جواهرسازی بریده شد و پس از انجام مانت سرد و تهیۀ مقطع صیقلی، آنالیز در بخش SEM مرکز پژوهش متالورژی رازی تهران و با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مدل VEGA II، ساخت شرکت TESCAN، به همراه دستگاه اسپکتروفوتومتر تفرق اشعه ایکس (EDS) مدل RONTEC ساخت آلمان، انجام شد.
مطالعۀ متالوگرافی با استفاده از میکروسکوپ نوری BK-POL/BK-POLR که مجهز به دوربینCanon EOS Kiss X4 CCD و Breeze System image capture software بوده در دانشکدۀ حفاظت و مرمت دانشگاه هنر اصفهان انجام شد. نمونهها با استفاده از کلرید فریک محلول در آب (FeCl3+HCL Solution in H2O) اچ شدهاند. بررسی متالوگرافی، بعد از آنالیز SEM صورت گرفت و اچ کردن فقط در متالوگرافی انجام شد. هدف از مطالعه متالوگرافی(2) شناسایی تکنیکهای استفاده شده در ساخت اشیاء است.
برای شناسایی فازهای موجود در محصولات خوردگی، نمونههایی به صورت پودر از رنگهای متفاوت روی اشیاءبااستفادهاز تیغ بیستوری برداشته شد و مورد آنالیز کیفیXRD قرارگرفت. آنالیزها با استفاده از دستگاه XRD مدل D8 ADVANCE، با طول موج 54/1 آنگستروم، در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه اصفهان انجام شد.
برای تعیین ترکیبات خاک و pH، آنالیزی بر روی نمونۀ خاکی که از کف مجموعة آثار فلزی برداشته شده بود، انجام گرفت. آنالیز با استفاده از: الف) دستگاه pHسنج Metrom ساخت سوئیس، ب) دستگاه کنداکتیمر (شوریسنج) Metrom ساخت سوئیس برای اندازهگیری هدایت الکتریکی، ج) فیلم فتومتر (شعلهسنج) برای اندازهگیری سدیم، د) بافت به روش هیدرومتری، ه) کمپلکسمتر با EDTA برای اندازهگیری کلسیم و منیزیم و)کلرتیتراسیونبانیتراتنقرهوز)اندازهگیریگچبهروشرسوببا استون و قرائت هدایت الکتریکی انجام شد.
1-3 نتایج و بحث
آنالیز نقطهای نمونهها با استفاده از دستگاه SEM برای شناسایی ترکیب عمومی بدنۀ اشیاء، آخالهای درون آنها و لایههای خوردگی انجام گرفت که نتایج مربوطه در جداول شمارۀ 2 الی 4 ارائه شده است.
1-3-1 ترکیب آلیاژ
|
شماره شیء |
فسفر |
آهن |
نیکل |
مس |
روی |
آرسنیک |
نقره |
قلع |
سرب |
بیسموت |
منیزیم |
آلومینیوم |
کلر |
|
1 |
32/0 |
03/0 |
04/0 |
74/94 |
01/0 |
27/2 |
97/0 |
50/0 |
40/0 |
30/0 |
- |
- |
- |
|
2 |
49/0 |
43/0 |
48/0 |
46/91 |
02/0 |
32/3 |
88/0 |
38/0 |
28/2 |
- |
- |
- |
- |
|
3 |
51/0 |
22/0 |
01/0 |
08/92 |
29/0 |
71/2 |
40/1 |
44/0 |
90/1 |
- |
- |
- |
- |
|
4 |
- |
27/0 |
- |
87/90 |
- |
75/7 |
- |
- |
00/0 |
- |
4/0 |
- |
- |
|
5 |
- |
- |
- |
08/97 |
- |
04/0 |
- |
03/0 |
63/2 |
00/0 |
22/0 |
- |
- |
آنالیز نقطهای از بدنۀ اصلی نمونهها، حاکی از آنست که مس در همۀ نمونهها وجود داشته، مقدار آن از 87/90 تا 08/97 درصد وزنی متغیر است، درحالیکه مقدار آرسنیک از 04/0 تا 75/7 درصد وزنی تغییر میکند (البته جز نمونۀ شمارۀ 6، سرگرز استوانهای با پیکرک جانور در دو ردیف، که در آن مقادیر مس و آرسنیک به ترتیب 72/66 و 83/5 درصد است(3)). نتایج آنالیز تمامی نمونهها با EDS در جدول 2 ارائه شده است.
جدول 2– آنالیز SEM-EDS از مغز فلزی نمونهها
با توجه به آنالیز SEM-EDS، جنس اشیاء، آلیاژ مس آرسنیکدار(4) است.مقدارآرسنیکاشیاء بهاندازهای است که شاید بتوان گفت آرسنیک بهطور عمدی حین ساخت اشیاء اضافه شده است. میزانِ آرسنیک نسبتاً بالا در اشیاء، فرسایش دانهای در مرز دانهها را مهار کرده که یک تأثیر افزایش مقاومت در برابر خوردگی است. وجود مقاومتشیمیاییدرمرز دانهها،بهعلتشکلگیریگونههایبینفلزیمسوآرسنیکاست ( Abu-Baker, 2008:91).
1-3-2 ناخالصی نمونهها
آنالیزی نیز از آخالهای موجود در هر نمونه انجام گرفت که نتایج حاصله در جدول شمارۀ 3 مشاهده میشود. در این آخالها، مس تشکیلدهندۀ ترکیب اصلی است و میزان آن بین حدود 82/7 تا 13/96 درصد وزنی متغیر است. مقدار آرسنیک بین 08/0 تا 19/24 درصد وزنی، گوگرد بین 15/0 تا 02/25 درصد وزنی و سرب بین 14/0 تا 69/81 درصد وزنی متغیر است. آهن، نیکل، اکسیژن و بیسموت نیز به مقدار قابلملاحظهای در آثار وجود دارد. آنالیزی از قسمت شکستهشدۀ شیء شمارۀ 6 (سرگرز استوانهای با پیکرک جانور در دو ردیف)، که مغز فلزی به مقدار جزئی در آن دیده شده است، انجام گرفت که نشاندهندۀ وجود دو عنصر سرب و مس در آن است. این شیء- علاوه بر عناصری که در جدول مشخص شده- دارای 64/0 درصد (وزنی) آلومینیم، 65/3 درصد کلر و 39/0 درصد سیلیسیم است.
جدول 3- آنالیز SEM-EDS از آخال و ناخالصی‌های موجود در نمونهها
|
شماره شیء |
تصویر |
|
اکسیژن |
گوگرد |
آهن |
نیکل |
مس |
قلع |
سرب |
منیزیم |
آرسنیک |
آنتیموان |
بیسموت |
|
11 |
A
|
57/19 |
21/0 |
32/58 |
14/7
|
60/14 |
00/0 |
16/0 |
|
|
|
|
|
|
22
|
A |
|
22/6 |
45/0 |
|
77/90 |
75/0 |
72/1 |
00/0 |
08/0 |
00/0 |
|
|
|
B |
02/0 |
|
|
58/2 |
95/22 |
|
07/62 |
|
38/12 |
|
|
||
|
C |
76/0 |
15/0 |
|
34/1 |
62/78 |
|
00/0 |
|
13/19 |
|
|
||
|
33
|
B |
39/3 |
77/15 |
12/0 |
|
76/62 |
|
44/3 |
|
52/14 |
|
|
|
|
C |
22/2 |
|
|
|
93/42 |
|
48/53 |
|
38/1 |
|
|
||
|
D |
32/3 |
51/0 |
|
|
43/95 |
|
|
01/0 |
25/0 |
|
|
||
|
44
|
C |
|
02/25 |
|
|
31/72 |
81/0 |
|
|
42/0 |
45/1 |
|
|
|
D |
|
|
|
|
13/96 |
00/0 |
14/0 |
|
72/3 |
00/0 |
|
||
|
E |
|
|
|
|
38/74 |
02/0 |
44/0 |
|
19/24 |
03/0 |
|
||
|
F |
|
|
02/2 |
|
34/15 |
01/0 |
75/73 |
|
26/0 |
01/0 |
60/8 |
||
|
55
|
D |
|
65/17 |
|
|
38/72 |
01/0 |
41/5 |
|
54/4 |
01/0 |
|
|
|
E |
74/9 |
|
|
88/0 |
82/7 |
00/0 |
66/59 |
|
10/16 |
01/0 |
80/5 |
||
|
F |
|
|
|
91/0 |
86/9 |
09/0 |
69/81 |
|
19/0 |
01/0 |
24/7 |
||
|
66 |
|
|
|
|
|
|
72/66 |
68/0 |
69/21 |
|
83/5 |
40/0 |
|
آخالهای موجود در نمونهها، ترکیباتی از مس، سرب و سولفیدها هستند. وجود اکسیژن در نمونهها حاکی از آن است که علاوه بر آخالهای سولفیدی، آخالهای اکسیدی نیز وجود دارند. سرب در مغز فلزی نمونهها وجود ندارد و این مقدار سرب در آخال موجود در نمونهها، میتواند مربوط به سنگ معدن باشد.
نمونهبرداری در شیء شمارۀ 6 (سرگرز استوانهای با پیکرک جانور در دو ردیف)، از قسمت شکسته شیء و آنالیز از تمام سطح نمونه (بدون محدوده) انجام گرفت. در این آنالیز دو عنصر سرب و مس به صورت مجزا وجود دارد. با توجه به شکل ظاهری شیء و آسیب‌های آن، این شیء دارای خوردگی بین دانهای است که در اثر آن، آلیاژ استحکام خود را از دست داده است و در اثر جدا شدن دانهها و کریستالهای آن، قسمتی از شیء شکافته و پودر شده است. خوردگی بین دانهای، در اثر تجمع ناخالصی‌ها در مرز دانهها، غنی یا فقیر شدن مرز دانه نسبت به یک عنصر آلیاژی اتفاق می‌افتد (بخشندهفرد،1383)، که در شیء شمارۀ 6، سرگرز استوانهای با پیکرک جانور در دو ردیف، ناخالصی‌ها در قسمت خوردگی تجمع کرده و سرب به مقدار زیادی در این قسمت وجود دارد. در ترکیب آلیاژی برنزهای تاریخی، سرب (پس از قلع) برای بهبود خاصیت مکانیکی، افزایش عمل کار کردن بر روی شیء و بهبود سیالیت در ذوب فلز، یا کاهش هزینۀ ساخت برنز اضافه می‌شد که در دورۀ باستان کمیاب بود (Oudbashi, 2013:157).
1-3-3 ترکیب لایههای خوردگی
در بررسی SEM اشیاء، محصولات خوردگی مشخص با رنگهای متفاوت (جدول 4) وجود دارد که این مناطق به وسیلۀ EDS مورد بررسی قرار گرفت. در جدول 4 مس و اکسیژن از عناصر اصلی تشکیلدهندۀ لایههای مختلف آثار است. عناصر گوگرد، سیلیس، کلسیم، آلومینیوم و منیزیم نیز به مقدار جزئی در ترکیب شیمیایی لایهها وجود دارد که ممکن است از خاک سرچشمه گرفته باشد(5). مقدار سیلیسیم در شیء شمارۀ 5 (سرگرز گردندار با بدنه مدور) و گوگرد در شیء شمارۀ 6، سرگرز استوانهای با پیکرک جانور در دو ردیف، نسبت به دیگر نمونههای مورد مطالعه بیشتر است. کلر به میزان جزئی در آثار وجود دارد.
جدول 4- آنالیز SEM-EDSاز لایههای خوردگی موجود بر روی نمونهها
|
شماره شیء |
محل نمونه |
محل آنالیز |
|
اکسیژن |
منیزیم |
گوگرد |
کلر |
آهن |
مس |
آرسنیک |
قلع |
سرب |
سیلیکون |
|
1 |
B |
89/14 |
00/0 |
00/0 |
52/1 |
00/0 |
49/82 |
31/0 |
61/0 |
18/0 |
- |
||
|
C |
34/33
|
00/0 |
45/0 |
18/1 |
01/0 |
74/45 |
44/13 |
- |
93/1 |
08/2 |
|||
|
2
|
D |
03/16 |
- |
38/0 |
44/0 |
01/0 |
85/74 |
23/6 |
- |
06/2 |
- |
||
|
E |
35/1 |
- |
08/0 |
13/0 |
- |
25/75 |
53/22 |
- |
66/0 |
- |
|||
|
F |
27/55 |
- |
13/0 |
13/0 |
- |
43/39 |
40/3 |
- |
- |
- |
|||
|
3
|
A |
76/15 |
00/0 |
00/0 |
91/1 |
- |
31/77 |
46/3 |
- |
57/1 |
- |
||
|
4 |
A |
95/39 |
14/0 |
08/0 |
43/0 |
- |
36/53 |
11/3 |
94/0 |
14/1 |
39/0 |
||
|
B |
89/12 |
- |
02/0 |
69/0 |
- |
78/83 |
03/0 |
64/0 |
26/1 |
47/0 |
|||
|
5
|
|
A |
91/53 |
69/0 |
00/0 |
49/0 |
07/2 |
15/6 |
15/0 |
00/0 |
47/4 |
63/8 |
|
|
B |
56/9 |
- |
43/0 |
31/0 |
- |
44/89 |
03/0 |
00/0 |
00/0 |
- |
|||
|
C |
44/1 |
- |
- |
- |
- |
73/68 |
31/26 |
00/0 |
52/3 |
- |
|||
|
6
|
A |
92/5 |
- |
81/10 |
- |
- |
95/81 |
06/0 |
00/0 |
27/1 |
- |
||
|
B |
62/2 |
20/0 |
06/0 |
28/0 |
- |
29/91 |
67/2 |
41/0 |
44/1 |
39/0 |
|||
|
C |
38/6 |
- |
- |
98/16 |
- |
56/11 |
- |
- |
86/64 |
- |
در تمامی لایههای خوردگی موجود بر روی اشیاء، مس و اکسیژن وجود دارد که در همۀ اشیاء میزان مس از لایۀ داخلی (چسبیده به فلز) به لایۀ بیرونی، کمتر میشود. یعنی میتوان گفت لایههای داخلی غنی از مس است و در اکسیژن عکس این قضیه صدق میکند که میزان اکسیژن از لایۀ داخلی به بیرونی بیشتر میشود. در شیء شمارۀ 5 (سرگرز گردندار با بدنۀ مدور) ترتیب لایهها از داخل به بیرون B، C و A است که اکسیژن در لایه C کمتر از B است.
1-4 زنگار
پاتین(6) میتواند از تکلایهها یا لایههایی از محصولات خوردگی تشکیل شده باشد. در کل میتوان اظهار داشت که پاتین یک تکامل تدریجی مستمر از محصولات خوردگی است که ضخامت آن میتواند به چند میکرومتر برسد. رشد پاتین معمولاً به دو دهة اول دفن محدود میشود و سپس یک لایۀ بیرونی در اطراف آثار باستانی از آن محافظت میکند. اگر شرایط تعادل باقی بماند، خوردگی تغییری به دنبال نخواهد داشت (Fernandes, 2009-2012: 41). سطح فرسوده میتواند به دو دسته از الگوهای خوردگی طبقهبندی شود: نوع 1 و 2(7). ضخامت پاتین که در انواع گوناگون 70 و 10 میکرومتر است به زمان قرار گرفتن در خاک و محیط بستگی دارد. به طور کلی، همۀ محصولات خوردگی که در سطح فلزات وجود دارد بدون ذکر و تشخیص ترکیبات مختلف، لایهها و مورفولوژی، نشاندهندۀ پاتین است (Gianni, 2011:18-19,22).
با توجه به آنالیز EDS، اشیاء مورد مطالعه، دارای پاتین نوع یک بوده که برای خاصیت محافظ و جنبۀ زیباییشناسی آن «پاتین نجیب» نامیده میشود (Gianni,2011: 22). این اشیاء به شکل خفیفی با رسوبات حاوی مس پوشیده شده است (عودباشی،1390 :88). سطح دارای لایههای محافظ است (Gianni,2011: 22) و معمولاً از 10 تا 100 میکرومتر ضخامت دارد (عودباشی،88:1390). پاتین موجود بر روی اشیاء مورد مطالعه، تنالیتههایی از رنگهای سبز و آبی است. رنگ پاتین به ماهیت محیط خورندۀ آن وابسته است و هیچگونه ارتباطی به ترکیب آلیاژ ندارد؛ یعنی به نظر میرسد رنگ اشیاء به شدت تحتتأثیر حضور ترکیبات متشکل خاک است. در نتیجه، رنگ زنگار نمیتواند به عنوان یک معیار معتبر برای شناسایی نوع محصولات خوردگی در نظر گرفته شود. به نظر میرسد بیشتر ترکیبات متشکل خاک پاتین، پاتینهای کلریدی از خاکستری به سبز تیره، سبز و آبی است. در مجموع میتوان گفت ویژگیهای محیط خورندۀ محل دفن، یکی از عوامل بسیار مهمی است که میتواند ماهیت شیمیایی و ساختاری پاتین را تحتتأثیر قرار دهد (Robbiola, Portier, 2005:4-6).
اولین محصول خوردگی بر روی آثار آلیاژی مس، یک لایۀ اکسیدی-احتمالاً کوپریت- است که وجود این لایه از نفوذ رطوبت جلوگیری کرده و باعث تثبیت شیء و جلوگیری از ادامۀ روند خوردگی میگردد. به دلیل قرار گرفتن طولانی آثار در محل دفن به مرور زمان ترکیبات کربناتی و کلریدی نیز بر روی آثار شکل میگیرد(8). در خاکهای مرطوب و حاوی اکسیژن، یک حالت الکترولیت بهوجود میآید که باعث ادامۀ روند خوردگی میشود (بخشنده فرد،1383: 67).
مطالعۀ نوع محصولات خوردگی با استفاده از آنالیز XRD صورت گرفت. در اشیاء مورد بررسی کوپریت (Cu2O) پوششی بر سطح شیء ایجاد کرده است که باعث حفاظت شیء میشود، به این ترتیب که پس از مدتی شیء با محیط خود به تعادل رسیده و سرعت خوردگی متوقف شده است. سطح این اشیاء را لایههای سطحی کلریدی (نانتوکیت (CuCl)) و هیدروکسی کلریدی (آتاکامیت (Cu2Cl(OH)3)) پوشانده (جدول 5) که نشانی از بیماری برنز است و باعث ایجاد مشکل در پایداری این فلز میگردد. لایههای مالاکیت (Cu2(CO3)(OH)2) (کربنات مس) نیز بر روی اشیاء مشاهده میشود که به صورت یک محلول خوردگی همگون و بیشکل به عنوان پاتین بر روی این اشیاء شکل گرفته است. آزوریت (Cu3(CO3)2(OH)2) طبیعی نیز نتیجۀ واکنش آب کربناته بر روی مس و یا واکنش کلرید مس یا سولفات مس با سنگ آهک یا کلسیت (CaCO3) است(9) (بخشنده فرد،1383: 55). محصولات فسفاته (CuHPO4·H2O) نیز بر روی یکی از محصولات خوردگی اشیاء قرار دارد (شیء شمارۀ 4) که میتوان احتمال داد این خوردگی از رطوبت خاکِ محلِ دفن بر روی شیء منتقل شده که احتمالاً به علت قرارگیری مستقیم شیء، بر روی خاک بوده است. در شیء شمارۀ شش، کربنات سرب (PbCO3) نیز مشاهده شده است. با توجه به آنالیز EDS که سرب را در این شیء نشان میدهد میتوان احتمال داد که در قسمت شکستۀ محل نمونهبرداری گویچهای سربی وجود داشته است. مشخصات محصولات خوردگی بر روی اشیاء در جدول شمارۀ 5 ارائه شده است.
جدول 5-آنالیز XRD بر روی آثار
|
شماره شیء |
رنگ |
آتاکامیت |
کوارتز |
کوپریت |
مالاکیت |
گروسیت |
نانتوکیت |
مسکویت |
کلینوکلر |
آلبیت |
آزوریت |
کلسیت |
هیدرات هیدروژن فسفات مس |
کربنات سرب |
|
1 |
سبز تیره |
|
|
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
سبز روشن |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
سبز تیره |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
آبی تیره |
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
|
|
3 |
سبز تیره |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
سبز روشن |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
سبز روشن |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
آبی تیره |
|
+ |
|
+ |
|
|
|
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
|
|
|
5 |
ملات |
|
+ |
|
|
+ |
|
|
|
|
|
+ |
|
|
|
6 |
آبی تیره |
|
+ |
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
+ |
|
خاکستری |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
با توجه به آنالیزهای XRD انجام شده، اکثر محصولات خوردگی آثار، شبیه بههم است که این خود میتواند نشاندهندۀ ویژگیهای عمومی خوردگی باشد. بهطورکلی، ضخامت محصولات خوردگی بر روی اشیاء بسیار جزئی است. اشیاء دارای خوردگی نوع1 بوده، لایههای غنی از مس در سطح داخلی لایههای آنها قرار دارد.
1-5 متالوگرافی
آثار مورد بررسی، دارای خوردگی بسیار کمی است و ضخامت لایههای خوردگی در این اشیاء بسیار اندک است. در تصاویر متالوگرافی (شکل3) معمولاً دو لایه مشخص شده است که در برخی قسمتها از سطح داخلی، ابتدا لایۀ کوپریت و سپس لایۀ مالاکیت بر روی نمونه وجود دارد و در برخی نقاط دیگر، لایۀ مالاکیت بر روی سطح اصلی شیء تشکیل شده است. در تصویر پلاریزان در بین دانهها، رنگ قرمز نشاندهندۀ کوپریت است.
شکل 3- تصاویر متالوگرافی آثار a و g (ساختار یوتکتیک و لایههای موجود بر روی شیء): اثر شماره 1، b(خوردگی بین دانهای): اثر شماره 2، c و h (محلول جامد آلفا و لایههای موجود بر روی شیء): اثر شماره 3، d(ساختار یوتکتیک): اثر شماره 4، e(ساختار دندریتی): اثر شماره 5، f(خوردگی بین دانهای): اثر شمارۀ 6 (عکس از محمد مرتضوی).
تمامی این آثار دارای ساختار دندریتی در بدنه خود است که نشاندهندۀ استفاده از ریختهگری در ساخت آنها است (شکل 3).
علاوه بر فاز آلفا دندریتی، ساختار یوتکتیک α+β نیز به مقدار کم و به صورت پراکنده دیده میشود (شکل 2، a، b و d). نشانههایی از عملیات تابکاری و شبه ساختار هممحور، در شیء مشاهده میشود که نشان میدهد بعد از ریختهگری، یک عملیات حرارتی بر روی شیء انجام شده است، که احتمالاً برای کمترشدن سختی آن بوده است(10) (شکل2 a). خوردگی بیندانهای علاوه بر ساختار هممحور، بر روی اثر نیز مشاهده میشود (شکل 2b). محلول جامد آلفا نیز در شیء شمارۀ سه تشکیل شده است (شکل 2c). در اثر شمارۀ 6، با توجه به محل نمونهبرداری، نمونه دارای خوردگی زیادی است که میتوان گفت نفوذ خوردگی به سمت مرزدانهها است و با این وجود ساختار دندریتی به خوبی باقی مانده است. آخالهای سفیدرنگی نیز بر روی شیء دیده میشود(11).
1-6 آنالیز خاک
با وجود ترکیبات پیچیده فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در خوردگی اشیاء فلزی داخل خاک، برخی از مطالعات،ایجاد روابط بین پارامترهای خاکهای مختلف و وضعیت حفاظت از فلزات داخل خاک را نشان دادهاست (Fernandes,2009-2012:3). به منظور انجام آنالیز خاک، نمونهبرداری از کف مجموعۀ فلزی تپۀ بازگیر (جدول 6 و 7) صورت گرفت (مصلحی و همکاران، 1392 :108).
|
Cations and Anions in saturated Extract |
هدایت الکتریکی |
اسیدیته کل اشباع pH |
نوع بافت خاک |
رس %Clay |
ماسه %Sand |
لای Silt٪ |
||||||||
|
Sum Cations |
Na+ |
Mg++ |
Ca++ |
Sum Anions |
SO4- - |
Cl- |
HCO3- |
CO3- - |
|
|
|
|
|
|
|
6/28 |
11 |
2/9 |
4/8 |
8/26 |
0/9 |
2/15 |
6/2 |
0 |
0/5 |
2/7 |
Si-L |
26 |
24
|
50
|
جدول 7- مشخصات نمونه خاک از تپه بازگیر
با توجه به آزمایش نمونۀ خاک محل کشف اشیاء، خاک این منطقه غنی از کاتیونهاست که همراه با آب ممکن است کیلیتی شده (Chelated)(12) و ترکیبات دیگری با اجزای آلی و غیر آلی را تشکیل دهد (Fernandes, 2009-2012, 46 ).
وجود آب شرط لازم برای کارپیل خوردگی این اشیاء است، زیرا سازندۀ اصلی الکترولیت، آب است (ماتسون،1375: 61).
رطوبتِ موجود در خاکِ میزبان این اشیاء، به دلیل وجود منابع آب زیرزمینی است. از آنجاییکه خاک محل تدفین از جنس شن و ماسه است، جریان آب در آن بهخوبی صورت گرفته و ذرات خاک ریزتر و قطر منافذ کمتر و خاک، آب بیشتری را در خود جمع کرده است که این از عوامل مؤثر در خوردگی اشیاء محسوب میشود.
وجود اکسیژن شرط لازم خوردگی در خاک است، در سال 1379 که برای اولینبار بعد از زمان دفن، این اشیاء یافت شدند، به دلیل اینکه خاک در سالیان دراز تغییر نکرده و به حالت طبیعی خود باقی بود، مقدار اکسیژن کمتر بود. اما در زمان کشف (حفاری) که این خاک نرم و ریز، جابجا شد، مقدار اکسیژن بیشتری به درون چاه نفوذ میکند و روند خوردگی فعال میشود و اشیاء از حالت پایدار خود به ناپایداری میرسند. پس از بستن چاه و بازگشایی آن بعد از 10 سال از طریق حفاری علمی مجدداً خوردگی فعال میشود.
مقدارpH خاک مرطوب برروی انحلال محصولات خوردگی اثر میکند. درpH های کمتر از حدود ۵، سرعت خوردگی میتواند، نسبتاًً بالا باشد. در pH های معمولی (pH بین ۵ تا ۸) سرعت خوردگی را، عوامل دیگری تعیین میکنند(13). مقدار pH خاک این اشیاء دو سال بعد از کشف مجموعه 2/7 است که این pH پوششی درست میکند که باعث حفاظت در سطح فلز میشود. در نتیجه این عمل، اثرخوردگی به طور یکنواخت توزیع شده و سرعت خوردگی در طول زمان کاهش مییابد (ماتسون،1375: ۷۵).
مقاومت] مخصوص[ الکتریکی خاک تا حدّ زیادی بستگی به ترکیبات شیمیایی آن دارد، یعنی ترکیب خاک بر روی سرعت خوردگی تأثیر دارد، بهطوریکه هرچه مقدار مواد اسیدی- بازی و یا املاح محلول در آب آن بیشتر باشد خاصیت هدایت الکتریکی آب زیادتر و مقاومت] مخصوص[ الکتریکی آن کمتر میشود. مقدار هدایت الکتریکی که در آزمایش خاک بازگیر انجام شد، 5 اهم بر سانتیمتر است که تقریباًً میتوان گفت خاک شوری است که شوری آن خود را در وجود سدیم، منیزیم و کلسیم نشان میدهد. این مقدار هدایت الکتریکی میتواند یکی از عوامل مؤثر در خوردگی کم (ضخامت لایۀ خوردگی بسیار جزئی است) این اشیاء محسوب شود (زمانیان،1373:۲۴۸).
در مجموع با توجه به آنالیز خاک و شرایط آن بر روی اشیاء، میتوان گفت محیط دفن و نحوۀ قرارگیری اشیاء در سالم بودن مجموعة فلزی تأثیر بهسزایی داشته است.
نتیجه
آثار فلزی مورد مطالعة تپۀ بازگیر از نظر گونهشناسی شکل، زمان، تکنیک، فن ساخت و جنس، دارای قرابت بسیار نزدیکی با اشیاء فلزی تپۀ حصار IIIC است(14) (نوکنده و همکاران،1384). در کاوش تپۀ بازگیر، با وجود حجم بسیار زیاد یافتهها، تاکنون در محل، شواهدی دال بر تولید فلزکاری به دست نیامده است(15).
نتایج مطالعات آزمایشگاهیِ آثار، نشاندهندۀ این مطلب است که اشیاء فلزی مورد مطالعه از جنس مس آرسنیکی است(16). روش ساخت این اشیاء، ریختهگری بوده و حضور آرسنیک همراه با مس، اثر بسیار مفیدی در افزایش مقاومت در برابر خوردگی اشیاء داشته است.
اشیاء دارای پاتین نجیب هستند و با توجه به جانمایی آثار و این که اکسیژن کمتری در محیط دفن وجود داشته، آثار و ضخامت لایۀ خوردگی تشکیل شده بر روی اشیاء کم و مقدار کلر بر روی آنها بسیار جزئی است.
تشکر و قدردانی
این مقاله خلاصة بخشی از پایاننامۀ مرضیه مصلحی، دانشآموخته کارشناسی ارشد رشتۀ مرمت آثار تاریخی و فرهنگی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکز است. از جناب آقای حمید عمرانی رکاوندی، معاون میراث فرهنگی و محمدطه عسگری، جمعدار اموال فرهنگی ادارۀ کل میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری استان گلستان، دکتر محمد مرتضوی، مهندس بهنام رحمانی مسئول بخش SEM مرکز پژوهش متالورژی رازی تهران، بخش XRD آزمایشگاه مرکزی دانشگاه اصفهان، آقای داود نادری کارشناس محترم آزمایشگاه خاکآزما به خاطر همکاریشان سپاسگزاری میشود.
پینوشت
1. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به:Oudbashi & Mortazavi, 2012: 153-178 , Oudbashi, 2013: 147-174 and Mortazavi, 2011: 49-59 و عودباشی،1390: 83-93.
2. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به: Scott, 1991 & 2002.
3. مقادیر مس و آرسنیک موجود در شیء شماره 6 مربوط به قسمت شکستۀ شیء است.
4. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به:
(Weeks, 2012: 307,Vasileva, 2008: 271-273, Lechtman, 1996: 481, 486, 488, 508, 509, Forbes, 1971: 15 and 1972: 6, 29, 45, Junk, 2003: 22-24, Pigott, 2004: 31 و نیز مجیدزاده،1364: 202، موهلی، 1384: 123، پیگوت، 1391: 207-226، کاظمنژاد، 1387: 31-38)
5. در شیء شمارۀ 1 قسمت C پتاسیم 64/0، کلسیم 19/1، شیء شمارۀ 2 قسمت F کربن 64/1، شیء شمارۀ 4 قسمت A آلومینیوم 47/0، قسمت B آلومینیوم 22/0، شیء شمارۀ 5 قسمت A پتاسیم 75/0، کلسیم 43/2، کربن 6/176، آلومینیوم 01/3، فسفر 58/0، قسمت B آنتیموان 21/0 و در شیء شمارۀ 6 قسمت B آلومینیوم 39/0 و آنتیموان 25/0 است.
6. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به مقاله ( 2005 (Robbiola & Portier:و نیز Piccardo, 2007: 239-262) )
7. دو دسته را میتوان در بعضی اشیاء مشاهده نمود: نوع 1 صاف است و قسمتی از شیء را شامل میشود درحالیکه نوع 2، دارای یک سطح خشن (زبر) است که به شدت آسیب دیده است (Gianni, 2011: 18-19, 22).
8. برای مطالعات بیشتر رجوع شود به: ( (Scott, 2002: 82-94.
9. برای مطالعات بیشتر رجوع شود به: ((Scott, 2002: 100-128.
10. برای مطالعات بیشتر رجوع شود به: ((Scott, 1991.
11. از آقای محمد مرتضوی (دانشگاه هنر اصفهان) که در تحلیل متالوگرافی یاری رساندند، بسیار سپاسگزاری میشود (مصلحی).
12. کیلیت، ترکیبهای حلقوی، که در ساختار آنها فلز و هیدروژن شرکت دارد (بالازاده، 124:1383).
13. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به: (ماتسون، 75:1375).
14. لازم به ذکر است که علاوه بر تپۀ حصار، برخی از آثار مورد مطالعه بر طبق جدول شمارۀ 1 از نظر فرم و تکنیک ساخت با محوطههای باستانی مانند ترنگتپه، شهداد، لرستان و شوش شباهت دارد.
15. شواهد فناوری تولید فلز در تپه حصار گزارش شده است ((Pigott, 1989 , Thornton, 2009 و تنها در دشت گرگان قالب و بوته سفالی مرتبط با قلزکاری از شاه تپه بهدست آمده است، در حالیکه شواهدی از سرباره فلزی در آن گزارش نشده است (Arne, 1945: 258, Nokandeh, 2010: 221).
16. معدن منابع فلزی تپه بازگیر هنوز مطالعه نشده ولی نزدیکترین کانسار آرسنیک دار گزارش شده، کانسار تکنار در 300 کیلومتری غرب تپه حصار و 22 کیلومتری شمال غربی بردسکن در خراسان رضوی است (Pigott, 2004: 30 and Roustaei, 2004: 229-230)).
)