روش‌های باستان‌سنجی به منظور ساختارشناسی آجرهای کشف شده از تل‌آجری تخت‌جمشید

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مرمت اشیا تاریخی  فرهنگی، دانشگاه هنر اصفهان

2 کارشناسی ارشد مرمت اشیا تاریخی  فرهنگی، دانشگاه هنر اصفهان

3 استادیار گروه باستان‌شناسی دانشگاه شیراز

4 استاد گروه باستان‌شناسی دانشگاه راونا

چکیده

حفاری‌های باستان‌شناسی هیئت ایرانی'ایتالیایی در محوطۀ تل آجری، در سال 1390 شروع شد و بقایای معماری مزّین به آجرهای لعاب‌دار بسیار نفیسی از این منطقه به­دست آمد که مشابهت‌های قابل­ملاحظه­ای با آجرهای ایلامی و هخامنشی یافته شده در تخت­جمشید و شوش دارد. آجرهای مکشوفه، یا در ساختار معماری استفاده شده و یا به صورت دست­نخورده در محل حفاری حفظ شده‌اند. شناسایی مواد به­کار رفته در ساخت این آجرها، لعاب، و تکنولوژی پخت آن از اهداف مورد بحث در این مقاله می‌باشد. آجر‌های موردنظر با آنالیز فازی، عنصری و میکروسکوپی (XRD, XRF, LM) و روش‌های تعیین درجۀ حرارت پخت (DSC) مورد بررسی قرار گرفتند. بر این اساس، مواد خام مورد استفاده ترکیبات آهکی با افزودنی سیلیسی شناسایی شد و درجه حرارت پخت آجرها در محدودۀ 1100 تا 1140 درجه سانتیگراد، تحت پخت اکسیداسیون معین گردید.

کلیدواژه‌ها


1. مقدمه

آجر، آجور یا آگور واژه­ای بابلی است و به خشت‌هایی اطلاق می‌شده است که بر آن فرمان، منشور، قانون و... را می‌نوشتند (Vogelsang, 1990: 88). مبدأ پیدایش آجر و تکامل آن، سرزمین بین‌النهرین می‌باشد و این به دلیل شرایط طبیعی ایده­آلی است که خاک حاصلخیز جلگۀ بین دجله­و­فرات برای شکل­گیری داشته و این سرزمین بهترین مواد اولیه را برای تهیۀ سرامیک و آجرسازی دارا بوده است. در سرزمین بین‌النهرین ساختار‌های قابل­توجهی از آجر کشف شده‌ که مخلوطی از قیر و گل، استحکام و پیوند مخصوصی به آجر‌ها داده است و بدین­ترتیب در بابل (که با دیوارهای آجری محصور بود) و آشور، شاهکارهای معماری­ای از آجر به وجود می‌آیند که نمونۀ این تمدن در 3000 ق.م در بین‌النهرین دیده می‌شود (Marchetti, 2012: 140). در این زمان بشر به خوبی قادر به شناخت مواد خام مصرفی و چگونگی تهیه آجر بوده است و به وسیلۀ لعاب یا قیر بر دوام ساختار آن نیز می‌افزود (Carter, 1994: 73). تکنیک پخت آجر پیش از هخامنشیان در ایران تکامل یافت تا جایی که در دورۀ هخامنشی پخت آجرهای بدون لعاب و لعاب‌دار منقوش و برجسته معمول گردید؛ نمونه‌های برجسته از کتیبه­های آجری موجود از دورۀ هخامنشی از شوش و تخت­جمشید گواه آن است(Hachmann, 1997: 222; Summner, 1974: 170; de Morgan, 1905: 7; Boucharlat, 1987: 357) . حوزه تاریخی تخت­جمشید واقع در شهرستان مرودشت یکی از مناطق باستانی ‌ایران است که با پیشینۀ کهن خود در طول تاریخ توجه بسیاری ‌از باستان‌شناسان و محققین را به خود معطوف داشته است. مطالعه بر روی محدودۀ تخت­جمشید قریب به 170­سال است که ادامه داشته و هنوز کشفیات جدیدی در این رابطه مطرح می‌گردد (Hallock, 1969: 111-117; Sumner, 1986: 12 & 1974: 173). مجموعه آثار به­جای مانده نه­تنها به دلیل مجموعه کاخ‌های تخت­جمشید شایان اهمیت است بلکه هنر‌های وابسته به معماری و اشیاء مکشوفه از حفاری‌های متعددی که در ده سال اخیر در این منطقه انجام شد، موضوع اصلی بحث‌های باستان­شناسی و علوم دیگر بوده است (Boucharlat, and Benech, 2002:7). مواد تاریخی - فرهنگی به­دست آمده از حفاری‌های باستان­شناسی در این منطقه در چند سال اخیر تنوع بسیار زیادی را از خود نشان داده است (Boucharlat, 1989: 678). این مواد بیشتر بر پایۀ ترکیبات رسی نظیر سرامیک‌ها، آجر‌ها و لعاب‌های رنگی بوده و گاهاً مواد خام مورد استفاده در تزیینات وابسته به معماری نظیر رنگ و یا بست بوده است. ابزارهای سنگی و اشیاء فلزی در حفاری‌های سال­های 1390 تا 1393 در تل آجری یافت نشد.

کاوش‌های باستان­شناسی در دو تپۀ معروف «تل آجری» و «تل فیروزی» که در محدودۀ شمال غربی تخت­جمشید قرار گرفته‌اند، به جهت شناسایی معماری و بقایای ساختارهای به­جای مانده از این شهر (شهر پارسه) از سال­های 1390 تا حال در حال انجام می‌باشد. پژوهش‌های باستان‌شناسی هیئت ایرانی- ایتالیایی در محوطۀ تل آجری، به کاوش بسیاری از بقایای معماری مزّین به آجرهای لعاب‌دار انجامید که در بسیاری از فاکتورهای تکنیکی و صنعتی دارای خصوصیات مشابهی با آجرهای ایلامی و هخامنشی یافته شده در آپادانای داریوش در شوش می‌باشد  (Gondet, 2011: 171; Boucharlat, 1987: 365). وجود این آجرها در قالب آثار بر جای مانده از معماری در تل آجری بسیار جالب­توجه می‌باشد. بخش عمده­ای از این سازه به دلیل فرسودگی شدید آجرها به صورت دست­نخورده در محل حفاری حفظ شده‌اند، و برخی کاملاً شکیل در جای خود باقی بوده‌اند. آجرهای مکشوفه از منطقۀ تل آجری از نوع آجرهای لعاب­دار بوده و فرسودگی شدید لعاب این آجرها علاوه بر دشوار کردن مطالعه و تحلیل فنی آنها، بررسی زیبایی­شناسانۀ این آثار را پیچیده کرده است (Carter, 1994: 90). آجرهای لعاب‌دار به­دست­آمده از محوطه تل آجری به دلایل گوناگون در نوع خود کم­نظیر هستند. در چیدمان آجرها از ملات قیر استفاده شده است. استفاده از قیر سابقۀ قدیمی در معماری ایلامی و هخامنشی دارد و نشان­دهندۀ پیشرفت قابل­ملاحظۀ صنعتگران و معماران این عصر در خصوص نگهداری بناها در شرایط خاص می‌باشد. آجرها دارای نقوش نیم­برجسته روی یک وجه خود هستند که طرح‌هایی از حیوانات یا گیاهان اساطیری را باز می‌نمایاند (Coningham, 1995: 25). لعابی که روی سطح آجرها کار شده فقط در قسمت‌های محدودی باقی مانده که اتصال بسیار ضعیفی به بدنۀ آجر دارد و با کمترین فشاری از سطح جدا می‌شود. بدنۀ آجرها نیز در بعضی قسمت‌ها تخریب شده است که تحلیل این فرایند مستلزم فن­شناسی و آسیب­شناسی دقیق آجرهاست (Kristály et al. 2012: 256). به طور کلی، اهداف اصلی این مقاله به طور مشخص شامل موارد ذیل می‌باشد؛

1. نوع ماده خام و نحوۀ تهیه و تولید بدنه­های آجری و ترکیب لعاب روی آجر‌ها چگونه بوده است؟

2. در آماده­سازی و تولید این آجرها به عنوان یکی از نادر‌ترین آثار به­جای­مانده از دوران هخامنشی از چه تکنیکی استفاده شده است؟

     3. آیا تکنیک ساخت این اشیاء مبتنی بر آزمون و خطا بوده، یا با علم بر چگونگی انجام کار بوده است؟

 

2. معرفی محدودۀ اکتشافی تل آجری

در حریم شهر تاریخی پارسه، در محور شرقی ' غربی تخت­گاه تخت­جمشید، حوزۀ وسیعی متشکل از تعدادی تپۀ کم­و­بیش مرتفع و پست در امتداد دو کیلومتری از یکدیگر واقع شده‌اند که به باغ فیروزی معروف هستند. محدودۀ نزدیک به بخش‌های معروف به شمال غربی تخت­جمشید، در واقع، فیروزی شرقی محسوب می‌شود که محوطه­های تاریخی تل آجری و تل جنگی در این محدوده و در فاصلۀ کمی از یکدیگر قرار گرفته‌اند (تصویر 1). دربارۀ کارکرد محوطۀ تل آجری، تفسیرهای متعددی از طرف پژوهشگران مختلف نظیر ویلیام سامنر، استفانو تیلیا، رمی بوشارلا و پیرفرانچسکو کالیری مطرح شده است و همگی بر این عقیده هستند که این محوطه یک مرکزیت صنعتی داشته، و در برخی موارد از آن به عنوان یک ساختمان یادمانی ذکر شده است (Sumner, 1986: 5; Tilia, 1974: 202; Callieri, 2007: 11; Boucharlat , 1989: 710). مکمل این تحقیقات بررسی‌های ژئومغناطیس هیئت ایرانی' فرانسوی بود که موارد جدیدی را در ارتباط با محوطه­ها و ساختار‌های معماری کاوش نشده در عمق زمین در حریم تخت­جمشید مطرح می‌کند که تاکنون در بررسی‌های سطحی مشخص نبود (Boucharlat and Benech, 2002: 7; Gondet, 2011: 76). نتایج حاصل از بررسی ژئوفیزیک نشان­دهندۀ آنومالی ضخیمی است که با حدود هفت متر پهنا در بخش مرکزی محوطه توسط یک حجم چهارگوش محاط شده و در مرکز آن فضایی مربع­شکل وجود دارد. این حجم آنومالی به وجود مقدار زیادی آجر نسبت داده شده است که در این قسمت وجود دارد. مهم‌ترین دستاورد کاوش در محوطۀ تل آجری، شناسایی بنای یادمانی بزرگی از خشت و آجر بود که در نمای آن از آجرهای لعاب‌دار استفاده شده بود. بر اساس یافته­های باستان­شناسی، گفته می‌شود که این بنا به دوران هخامنشی تعلق دارد. با توجه به استفادۀ گسترده از آجرهای لعاب‌دار و همچنین به‌کارگیری آجرهای لعاب‌دار مزین، می‌توان گفت که این ساختمان هم از نظر کارکرد اداری و هم مذهبی حائز اهمیت بوده است. آنچه در طی کاوش    باستان­شناسی از امتداد این بنا روشن شد، وجود بخشی از سکویی از خشت و آجر به ضخامت هفت متر بود که در سرتاسر نمای آن از آجرهای لعاب‌دار استفاده شده بود. این ساختمان در راستای شمال غربی - جنوب شرقی با 20 درجه انحراف در محور شرقی - غربی بنا شده بود (تصویر 2). با توجه به سفال‌های یافت شده و لایه­نگاری آثار فرهنگی پنج دوره استقرار در این محوطه تخمین زده می‌شود.

2'1'لایۀ اول استقراری

این لایه بر روی خاک بکر و روی ته­نشست‌‌های رسوبی که با توده­ای از خاکستر در ترکیب با استخوان حیوانی پر شده، قرار داشته است. در این لایه، روی کف، نمونه­های بقایای ظروف سفالی بزرگ به­دست آمد که وجود تعداد محدود از این نمونه ظروف سفالی، به ویژه در لایه­های تحتانی، گواهی است بر مسکونی نبودن این بنا. در لایه­های بالاتر از همین مرحله، تعدادی آجر لعاب‌دار به­دست آمد که در بین آنها بخشی از نقش­برجستۀ سر شیر از جنس سنگ آهک سیاه رنگ، وجود داشت.

2'2' لایۀ دوم استقراری

این لایه، روی واپسین سطح سکونتی قرار داشته است و شامل یک­سری از لایه­های آواری در ترکیب با قطعات بزرگآجرمی‌باشد.علاوهبرآجرهایفاقدلعاب،قطعاتآجرهایلعاب‌دارمزّینبهنقوشبرجستهنیز به­دست آمد.

2'3' لایۀ سوم استقراری

سازۀ آجری از دو سازۀ دیوارمانند درست شده است، که با بخش تخریب شدۀ وسیعی از سازۀ آجری بزرگ در ارتباط بوده است. در این مرحله، هشت ردیف آجر از بالاترین بخش سازۀ بزرگ آجری مفقود بود.

2'4' لایۀ چهارم استقراری

بخشی از آجرهای جابه­جا شده در مرحلۀ سوم، برای استفادۀ مجدد در این لایه به کار برده شده است، به گونه­ای که پس از یک مرحله تخریب آجرها، در سطح بالای سازۀ آجری، دیوار کوچک خشتی بنا شده است. نبود سفال یا هرگونه مواد آلی، امکان تعیین تاریخ این دورۀ کوتاه سکونتی را ناممکن ساخته است.

2'5' لایۀ پنجم استقراری

روی این سطح، تکه­های بیشتری از آجر و ملات قیر مشهود است (تصویر 3). توالی ته­نشست‌های رسوبی این قسمت تا دوره­های متأخر ادامه داشته است چرا که اثرات شخم زمین در سطح یکی از واپسین لایه­های سکونتی در نزدیکی خاک سطحی دیده شده است.

از کاوش در محدودۀ بخش غربی تخت­جمشید، آثار سفالین ارزشمندی نیز به­دست آمد که بر اساس خصوصیات ظاهری و نقوش این سفال‌ها به دورۀ هخامنشی و فراهخامنشی و دورۀ اسلامی نسبت داده می‌‌شوند. در بین این نمونه‌ها وجود تکه­سفال‌های یونانی و هلنی با نقوش سیاه­رنگ از اهمیت خاصی برخوردار است (Boucharlat and Haerinck, 1991: 305). از دیگر یافته­های این بررسی می‌توان از ظروف سنگی در اندازه‌های مختلف، اشیاء فلزی از جنس برنز، مس و آهن، یا جواهرات مسی و برنزی، ابزار نبرد نظیر پیکان‌های فلزی، مهرۀ عقیق و چشم‌های عقیق، قطعه­ای از لاجورد مصری، دستبندهای شیشه­ای و ابزار بازی از جنس استخوان نام برد که موضوع بحث در این مقاله نمی‌باشد.

 

3. معرفی آجرهای مطالعاتی و ریختشناسی آن

از نظر ظاهری در منطقۀ تل آجری با دو دسته آجر مواجه هستیم؛ آجرهای ساده با رنگ روشن و گاه قرمز و آجرهای لعاب‌دار با لعاب‌های رنگی زرد، آبی، قرمز و گاهی سیاه. لعاب به کار رفته برای تزئین این نمونه‌ها به شدت آسیب دیده، عمدتاً رنگ اصلی خود را از دست داده و به شدت متخلخل شده است. این آسیب‌ها در لعاب آجرهای مکشوفه، نگهداری این آثار را در محوطۀ اصلی با پیچیدگی‌های فراوانی مواجه می‌کند و از طرفی به دلیل عدم شناخت دقیق طرح و رنگ، روش تحقیق این تزئینات را در مطالعات موزه‌ای نیز دشوار می‌نماید.

 

تصویر 1. موقعیت جغرافیایی باغ فیروزی و سایت‌های باستان­شناسی مورد بررسی در محدودۀ کاوش

 

   

تصویر­2: تل آجری، سازه بزرگ آجری و 5 مرحله سکونت ( گمانه 1)

تصویر 3: تل آجری،بخش مرکزی محوطه (گمانه 2)

3'1' آجرهای بدون لعاب

ابعاد هر یک از این آجر‌ها 50/8×32×32 سانتیمتر است و در 9 ردیف قرار دارد. این ردیف آجرها بدون لعاب بوده و در پایه‌های نمای دیوار به صورت پیش آمده آجر چینی شده‌اند (تصویر 4). بدنۀ آجرها دارای رنگ کرمی روشن تا قرمز بوده و دارای تخلخل زیادی می‌باشند. مواد پر کنندۀ آجرها از ذرات سیلیسی می‌باشد که با چشم غیر مسلح نیز کاملاً مشهود است. بر روی بافت ظاهری مشاهده شده در این آجرها، فضاهای خالی ناشی از پر کنندۀ آلی نظیر کاه یا نی دیده می‌شود. بر روی سطح خارجی بیشتر آجرهای بدون لعاب، پوشش ضخیمی از قیر دیده می‌شود که به احتمال زیاد، به منظور افزایش چسبانندگی یا ناتراوا کردن سطح آجر استفاده می‌شده است.

3'2'آجرهای لعاب‌دار

ابعاد هرکدام از این آجرها، 50/7×32×32 سانتیمتر است. تعدادی از آجرها در ابعاد بزرگتر (50/7×36×36 سانتیمتر) ساخته شده‌ که به صورت متوالی یک در­میان در هر دو ردیف روی هم چیده شده‌اند و نمای بیرونی آنها در ابعاد مربع و مستطیل­شکل تنظیم شده است. لعاب روی آجر‌ها در رنگ‌های متعددی از جمله زرد، سفید، سبز، کرمی و نارنجی دیده می‌شود و ضخامت‌های متفاوتی را از 1 تا 3 میلیمتر دارا می باشد، بسیاری از لعاب‌ها دارای استحکام خوبی بوده و برخی وضعیت سستی را دارا هستند (تصویر 5).

 

تصویر 4. تعدادی از آجرهای مطالعاتی بدون لعاب که بقایای درجه حرارت بالا بصورت ساختارهای شیشهای شده و تیره رنگ (جوش کوره) و اندودهایی از جنس قیر بر روی سطح آن مشخص میباشد.

 

تصویر 5. تعدادی از آجرهای مطالعاتی لعاب‌دار با لعاب سفید، زرد و شفاف رنگین

3'3' رنگ بدنۀ آجرها

الف) آجرهای طیف رنگی قرمز تا خاکستری

پدید آمدن رنگ‌های مختلف در بدنۀ آجر را می‌توان به اکسیدها و ناخالصی‌های موجود در بافت آن نسبت داد که در حین فرآیند پخت آجر تغییرات رنگی را ایجاد می‌نمایند. خاک رس‌هایی که حاوی اکسید آهن هستند بسته به اتمسفر کوره و مقدار دمای آن، آجرهایی با رنگ‌های مختلف قرمز، نارنجی و ارغوانی پدید می‌آورند. بسیاری از این آجرها دارای پخت ناقص بوده و خمیرۀ آنها در برش عرضی توالی رنگی از خود نشان می‌دهد. علت سیاه­رنگ شدن درون آجر، وجود مواد آلی در خمیرۀ آن بوده که در هنگام پخت به سبب احیاء مقطعی و کمبود اکسیژن به رنگ سیاه در آمده‌اند (Emami et al. 2009: 937). خاکستری شدن مغز آجر همچنین می‌تواند به دلیل پخت ناقص و سریع آن باشد که در چنین شرایطی مغز آجر فرصت پخت کامل را نداشته و احیاء می‌شود (Kavenagh and Wheeler,2003: 110). همچنین این تیره شدن می‌تواند ناشی از تجزیۀ کلسیت به دی اکسید کربن و اکسید کربن باشد که به دلیل شرایط پخت نتوانسته از کوره خارج شود و لذا به مغز آجر، رنگ تیره­ای بخشیده است  .(Emami et al. 2009: 937)

 

ب)آجرهای طیف رنگی زرد تا نخودی

این دسته از آجرها طیف وسیعی را به خود اختصاص می‌دهند و جزء سالم‌ترین آجرهای به­دست آمده از محوطۀ تلآجری هستند.رس‌هایغنیازکربناتبامقداراکسیدکلسیمبیشاز7% به هنگام پخت زرد کم­رنگ، زرد و یا زرد متمایل به قهوه­ای می‌شوند (Hoerlé, 2006: 373). لیمونیت (FeOOH) نیز آجر را به رنگ زرد نخودی در می‌آورد. بدنۀ این آجرها به لحاظ ظاهری استحکام خوبی دارند که می‌توان آن را به پخت در دمای مناسب نسبت داد.

 

ج)آجرهای سبزرنگ

پدید آمدن رنگ سبز تیره در مغز آجر نشان­دهندۀ این است که آجر در دمای بالایی پخته شده و یا این که مدت زمان پخت آن طولانی بوده است (Dolata, 1999: 195). به این نوع آجرها آجر جوش می‌گویند و نسبت به آجرهای معمولی شکننده­تر می‌باشند. سطح رویی آجر‌های جوش ساختاری تیره­رنگ و دارای حباب دارد. علت وجود این لایه‌های دارای حباب، سرد شدن سریع آن نیز می­تواند ‌باشد. در جدول 1 مشخصات کلی نمونه‌های آجر‌های مطالعاتی لعاب‌دار و بدون لعاب آورده شده است. برای کد‌گذاری نمونه آجرهای لعاب‌دار، به جهت تسهیل فرایند آنالیز و شناسایی مواد از حرف G که اول Glaze (لعاب) است استفاده شد و از N برای نام­گذاری نمونه­های بدون لعاب استفاده شده است (Non glaze) است. به طور کلی، به منظور شناسایی رنگ ظاهری قطعات نمونه‌های مطالعاتی از جدول رنگ Munsell استفاده شد.

 

جدول 1. مشخصات کامل نمونه­های مورد مطالعه

شماره اکتشافی نمونه­های

کد نمونه

رنگ آجر و کد آن بر اساس جدول  MUNSELL(1)

رنگ لعاب و کد آن بر اساس جدول MUNSELL

ابعاد تقریبی

(Cm)

 

IR-TAJ-SAMP0059

 

G01

نخودی

10YR4/6

سبز

5GY5/6

 

4.7 × 5.2 × 3.2

 

IR-TAJ-SAMP0062

 

G02

نخودی متمایل به قرمز10YR4/6

کرم روشن

2.5GY9/4

 

4.9× 5.1 ×  3.5

 

IR-TAJ-SAMP0077

 

G03

نخودی

10YR4/6

کرم روشن

2.5GY9/6

 

6.7 × 8.9 × 2.8

 

IR-TAJ-SAMP0078

 

G04

نخودی

2.5Y6/6

کرم روشن

2.5GY9/6

 

4.2 × 6.7× 1.9

 

IR-TAJ-SAMP0079

 

G05

نخودی

2.5Y6/8

کرم روشن

2.5GY9/4

 

8.9 × 9.4× 3.1

 

IR-TAJ-SAMP0080

 

G06

قرمز

2.5 YR3/8

سفید

2.5GY9/4

 

4.2 × 4.4× 1.8

 

IR-TAJ-SAMP0065

 

G07

نخودی

2.5Y6/8

سفید

2.5GY6/4

 

4.3 ×5.8× 2.1

 

IR-TAJ-SAMP0081

 

G08

قرمز

5GY5/6

زرد روشن

5Y8/10

 

11.3 × 13.5× 8

 

IR-TAJ-SAMP0082

 

G09

نخودی

2.5Y6/8

زرد

10Y9/8

 

   8.6× 9× 4.5

 

IR-TAJ-SAMP0066

 

G10

قرمز

2.5YR3/6

زرد روشن

5Y8/10

 

  5 × 7.1×3

 

IR-TAJ-SAMP0072

 

N01

نخودی با مغز قرمز

5Y7/8

-

 

 10 × 12×6.3

 

IR-TAJ-SAMP0073

 

N02

قرمز

5GY5/6

_

 

7.7 × 10.1×4.2

 

IR-TAJ-SAMP0074

 

N03

نخودی با مغز سبز 2.5GY5/6

لایه سیاه از قیر

 

11.5 ×12×5.7

 

IR-TAJ-SAMP0075

 

N04

نخودی با مغز سبز

2.5GY5/6

لایه سیاه از قیر

 

7.2 × 9.74×4

 

4. روش‌هایی آنالیز در این پژوهش

به منظور دستیابی به اهداف تحقیق و پاسخ به پرسش­های مطرح شده، روش تحقیق و تجزیه و تحلیل نمونه‌ها به سه دسته تقسیم­بندی شد. هدف از انجام این سه دسته روش آنالیز در جدول 1 آمده است.

- مطالعات مینرالوژی بر پایۀ متد پراش اشعه ایکس (XRD) به منظور شناخت ساختار فازهای کریستالین و همچنین شناخت فازهای ثانوی تشکیل شده بر اثر فرآیند فرسایش و تغییرات محیطی. آنالیز‌هایXRF  به جهت شناخت عناصر تشکیل­دهنده نمونه‌ها.

- مطالعات میکروسکوپی به وسیله میکروسکوپ پلاریزان به جهت شناسایی ساختارهای بلورین و تحلیل‌های مینرالوژیک بر اساس پترولوژی و پتروگرافی آجر.

-  روش‌های آنالیز حرارتی (DSC و TG)  با هدف تخمین دمای پخت آجرها.

 

جدول 2. فرایند تحقیق و متدولوژی شناسایی آجرهای مطالعاتی از تل آجری

برای شناخت فازهای کریستالین

XRD (X-Ray Diffraction)

مطالعات شیمیایی و مینرالوژیک

فرایند تحقیق و متدولوژی

برای شناخت ترکیب شیمیایی کلی

XRF (X-Ray Flourescence)

به منظور شناخت خصوصیات نوری و مینرالوژی فازهای سازنده آجر

Polarization Microscopy

به منظور تعیین درجه حرارت

DSC (Diffractional Scanning Calorimetry)

TG (Thermo Gravimetry)

برای تعیین تخلخل و مقاومت فشاری

Porosity &

Physical Resistanc

مطالعات فیزیکی و مکانیکی

 

5. تحلیل و بحث نتایج آزمایشگاهی

5'1' نتایج مطالعات ترکیب عنصری نمونهها (XRF)

نتایج آنالیز کمّی بر روی نمونه‌ آجرهای محوطۀ تل آجری در جدول3 آمده است. این نتایج نشان می‌دهد که عناصر عمده در ساختار آجرها CaO و SiO2 می‌باشند. کربنات کلسیم پس از کلسیته شدن در دمای حدود 700 تا 850 درجه سانتیگراد به CO2 و CaO تجزیه می‌شود که CaO به آجر، رنگ سفید یا کرمی می‌بخشد و خارج شدن CO2 باعث ایجاد تخلخل در آجر می‌شود. بنابراین می‌توان رنگ روشن و تخلخل نسبتاً بالای آجرها را به حضور درصد بالای اکسید کلسیم نسبت داد (Böttger et al. 2002: 33). اگر کلسیت به صورت ریزدانه و به طور یکنواخت در آجر پراکنده باشد با کانی‌های رسی، نظیر ایلیت، کلریت‌ها، میکاها و در درجه حرارت بالا با کوارتز واکنش داده و سیلیکات‌های‌کلسیم را تشکیل می‌دهد که معمولاً در دمای بالای 950 درجه سانتیگراد پایدار هستند (Deer et al. 1991: 355). کلسیت درشت­دانه (بزرگتر از یک میلیمتر) در هنگام فرایند پخت کاملاً به سیلیکات کلسیم تبدیل نشده و با جذب آب باعث شکفته شدن آهک و تشکیل فاز میانی پورتلندیت (Ca(OH)2) می­شود که افزایش حجم ناشی از این واکنش باعث آسیب‌دیدگی آجر و خرد شدن آن می‌شود (Böttger et al. 2002: 20). در نتیجه، در خاک آجر مقدار کلسیت دانه باید بین 30%  و 17% باشد. همان‌گونه که در نتایج XRF مشاهده می‌شود، میزان CaO در بعضی از نمونه‌ها به مرز 22% هم رسیده است که می‌تواند سبب بروز آسیب ذکر شده در آجرها باشد. در نتایجXRD  آجر‌های مکشوفه از تل آجری فازهای درجه حرارت بالا و کلسیت در کنار یکدیگر شناسایی شده‌اند که نشان­دهندۀ وجود این فاز به صورت ثانویه می‌باشد و دلیل آن می‌تواند آهکی بودن شدید منطقۀ تل آجری و رسوبات آهکی محل دفن باشد. عناصر آلومینیوم و اکسید آهن نیز در نمونه‌ها درصد بالایی را به خود اختصاص داده‌اند. رنگ قرمز بعضی از آجرها می‌تواند به دلیل همین حضور درصد بالای اکسید آهن باشد. آهن شناسایی شده در آنالیز XRF دربرگیرندۀ مجموع آهن‌های دوظرفیتی و سه ظرفیتی می‌شود که با توجه به نتایج حاصل از آنالیز XRD در فازهای مگنتیت، هماتیت و همچنین سیلیکات آهن (انستاتیت) شناسایی شده است. مقادیر بالای Al2O3 که در ترکیب کانی‌های رسی موجود است به نسبت مستقیم باعث افزایش انقباض پخت خواهد شد. اکسید کلسیم در نمونه­های G04,G07,G09 و N03 و میزان منیزیم در نمونه­های N04 وG05  بسیار     قابل­توجه است. علاوه بر مواد آلی، اکسید منگنز و سولفورها نیز در رسوبات رسی رنگ تیره تولید می‌کنند. وجود توأم منگنز با درصد زیاد اکسید آهن، باعث سیاه شدن رنگ آجر می‌شود (Molina et al. 2013: 20). اکسیدهای قلیایی نظیر Na2O و K20 در تمام نمونه‌ها دیده می‌شوند. این اکسید‌ها یا در اثر تولید نمک در سطح آجر پدیدار شده و یا از فازهای آلومینوسیلیکاتی نظیر پلاژیوکلازهای سدیم­دار و یا فلدسپات­های غنی از پتاسیم (ارتوکلاز). یکی از منابع مهم اکسید پتاسیم، خاک رس ایلیتی می‌باشد که البته در منطقه تا آجری یافت شده است. TiO2 نیز از اکسید‌های موجود در خاک بوده که در ترکیب فاز مگنتیت ظاهر می‌گردد (Deer, et al, 1991: 355-356). P2O5 در ترکیب آجرها در حین فرایند پخت تولید شده که حفرات زیادی را در بافت آجر تولید می‌کند و شیشه‌ای شدن بدنه آجر را سبب می‌گردد (Tite, et al. 2008: 190-195).

 

جدول 3. ترکیب شیمیایی کلی آنالیز بدنۀ آجرهای مکشوفه از منطقۀ تل آجری تخت­جمشید

Samples

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

Na2O

K2O

MgO

TiO2

MnO

P2O5

SO3

L.O.I

G01b

48.73

12.95

5.28

17.15

1.27

0.76

4.92

0.627

0.398

0.207

0.043

7.34

G02b

41.35

10.85

5.63

17.95

0.98

1.71

3.57

0.567

0.101

0.171

0.230

16.51

G03b

42.11

9.52

5.34

17.84

0.73

1.60

4.98

0.556

0.152

0.167

0.418

16.23

G04b

41.77

10.11

5.45

20.64

0.86

1.40

3.37

0.553

0.081

0.170

0.235

15.06

G05b

42.32

9.85

4.83

18.73

0.70

1.55

5.30

0.550

0.086

0.131

0.175

15.36

G06b

43.11

10.58

5.86

19.85

0.81

1.72

4.01

0.576

0.078

0.167

0.195

12.75

G07b

42.85

11.25

5.35

21.68

0.52

1.71

3.78

0.538

0.226

0.162

0.055

11.53

G08b

42.51

10.25

5.30

19.57

0.89

1.21

4.31

0.539

0.096

0.183

0.068

14.44

G09b

43.05

10.58

5.32

21.07

0.50

1.73

3.65

0.572

0.133

0.156

0.002

13.00

G10b

36.25

10.54

6.07

18.82

0.38

1.85

4.62

0.579

0.089

0.163

0.023

20.19

N01b

41.95

9.6

5.31

20.64

0.62

1.78

2.83

0.547

0.078

0.160

0.270

15.81

N02b

40.25

12.54

5.98

18.89

0.77

1.94

4.52

0.592

0.117

0.193

0.118

13.77

N03b

41.75

11.54

5.23

21.61

1.32

0.87

4.28

0.558

0.465

0.135

0.100

11.79

N04b

48.12

14.25

5.49

17.98

1.14

0.75

5.11

0.623

0.117

0.159

0.002

6.01

N05b

39.93

9.85

5.15

22.01

1.04

1.24

4.87

0.545

0.074

0.141

0.055

14.72

 

5'2'نتایج مطالعات پراش اشعه ایکس (XRD)

به طورکلی، فازهای شناسایی شده در نمونۀ آجرهای تل آجری را می‌توان به چهار گروه تقسیم کرد: گروه اول فازهای اصلی پرکنندۀ بافت آجر هستند که مهم‌ترین آنها کوارتز است. گروه دوم فازهایی هستند که از محیط اطراف و محل دفن وارد شیء می‌شوند. فازهای شناسایی شده در نمونه که در این گروه جای می‌گیرند شامل آلبیت، وایراکیت، برلینیت و مسکویت می‌شوند. گروه سوم فازهایی هستند که به طور مشترک تحت­تأثیر محیط و همچنین دمای فرایند ساخت در شیء پدیدار می‌شوند که دو فاز فاسائیت و گلنیت از این دسته می‌باشند. گروه چهارم، فازهای درجۀ حرارت بالا هستند نظیر اوژیت، آنورتیت و سانیدین. فاز‌های  اوژیت و آنورتیت در اکثر نمونه‌ها شناسایی شده‌اند اما دو فاز دیگر، تنها در یکی از نمونه‌ها حضور دارند (G05).  فازهای مهم شناسایی شده و فرمول شیمیایی آنها در جدول­4 آورده شده است.

 

جدول 4. کلیه فازهای کریستالین شناسایی شده در XRD

فرمول شیمیایی

علامت اختصاری

نام ترکیب

SiO2

Qz

Quartz

Na[AlSi3O8]

Ab

Albite

Ca[Al2Si2O8]

An

Anortite

(MgCa)CO3

Dol

Dolomite

Ca2Al2SiO7

Geh

Gehlenite

CaCO3

Cc

Calcite

KNa[AlSi3O8]

Or

Ortoclase

CaMg[Si2O6]

Au

Augite

Ca(MgFeAl)[(SiAl)2O6]

Fas

Fassaite

Ca (Al2Si4O12) H2O

Wa

Wairakite

NaAlSi(H2O)

Ana

Analcime

KAl3Si3O10

Mus

Muscovite

KNa[AlSi3O8]

Sa

Sanidine

K[AlSi3O8]

Mic

Microcline

Fe2O3

Hem

Hematite

Fe3O4

Mag

Magnetite

MgFe[Si2O6]

En

Enstatite

AlPO4

Ber

Berlinite

Ag3PO4

AP

  Silver phosphate

Pb2Sb(OOHFH2O)7

Bd

Bindheimite‏

PbO ,SiO2

PS

Lead silicate

CaMg[Si2O6]

Di

Diopside

Pb4BiO4PO4

PBO

Lead bismuth

 

کوارتز به عنوان شاخص‌ترین کانی اولیۀ موجود در ترکیب آجرهای تل آجری و در واقع بافت غنی از سیلیس آجرها است. این فاز، در بررسی‌های پتروگرافی نیز مشاهده و شناسایی شده است. فلدسپار‌ها و پلاژیوکلاز‌ها نیز به مقدار زیاد در نمونه آجرهای تل آجری شناسایی شده‌اند. این دسته از آلومینوسیلیکات­ها از دسته فازهایی هستند که از خاک منطقه یا خردشدۀ مواد پرکنندۀ آجر می‌باشند. آلبیت، به عنوان یک فاز اولیه در بافت آجر مطرح می‌شود که تا 1180درجه سانتیگراد پایدار است. آنورتیت با نقطۀ ذوب 1553 درجه سانتیگراد، جزو دسته کانی­هایی است که در درجه حرارت بالا پایدار بوده و می‌تواند به صورت ثانویه و از مجاورت و واکنش بین فیلو سیلیکات‌ها با دانه­های کلسیت نیز به وجود بیاید. فاز‌های سانیدین، میکروکلین و اورتوکلاز از دیگر فازهای آلکالی فلدسپار‌ها هستند که در نمونه G05 شناسایی شده‌اند. فاز دولومیت، در همه نمونه‌ها به غیر از نمونه G02 شناسایی شده است. در نمونه G02 فاز کلسیت به عنوان فاز کربناته شناسایی شده است. دولومیت و کلسیت از دسته فازهای کربناته­ای هستند که به شدت در معرض انحلال و تخریب قرار دارند. مسکوویت یک آلومینوسیلیکات پتاسیم­دار از فیلوسیلیکات­های ثانویه است که در اثر تخریب و هوازدگی پلاژیوکلاز‌ها در محیط دفن در بافت دو نمونه از آجرها دیده شده است. موسکوویت، از دسته کانی­های صفحه‌ای است که تا دمای 950­درجه سانتیگراد در حین پخت پایدار است و در درجه حرارت بالاتر تخریب شده و کاتیون پتاسیم تولید می‌کنند (Deer et al, 1991: 220-235). مشخصۀ این کاتیون‌ها، تحرک بالا و تمایل به شرکت در واکنش‌های شیمیایی است. این کاتیون‌ها می‌توانند به ساختارهای سیلیسی نفوذ کرده و نقش گدازآوری داشته باشند. پیروکسن، یک کانی ثانویه درجه حرارت بالا محسوب می‌شود. از آنجایی که این فاز معمولاً در دمای 900 درجه به بالا در نمونه آجرها  به‌وجود می‌آید می‌توان به این نتیجه رسید که آجرها به احتمال قوی، پخت کاملی داشته‌اند. اوژیت و انستاتیت از فازهای گروه پیروکسن هستند. فاز اوژیت در بیشتر نمونه‌ها و انستاتیت در نمونه N02 شناسایی شده است. عدم حضور این فاز و دیگر فازهای درجه حرارت بالا در نمونه خشت آنالیز شده (G10) نپخته بودن این نمونه را تأیید می‌کند. گلنیت، از فاز‌های ثانویۀ مهم در درجه حرارت بالا در پخت آجر است که تقریباً در بیشتر نمونه‌ها شناسایی شده است. فازهای آهن­دار، چون مگنتیت و هماتیت نیز در آجرهای بدون لعاب شناسایی شده است. تشکیل ترکیب جدیدی چون آنالسیم (زئولیت سدیم­دار) در نمونه آجر G01 نشان از تخریب آلبیت در شرایط مرطوب دارد. این فاز از نظر آسیب­شناسی حائز اهمیت است. این ساختار با قابلیت جذب بالای مولکول‌های آب و تمایل به تبادل یونی خوب، سبب ناپایداری در بافت آجر می‌شود (Emami and Trettin, 2010: 185).

نمودار مقایسه­ای آنالیز XRD از 15 نمونۀ مورد مطالعه در ادامه ارائه شده است (تصویر 6). 5 طیف بالای نمودار متعلق به آجرهای بدون لعاب و 10 طیف پایین آن مربوط به آجرهای لعاب‌دار است. فازهای شاخص در بالای پیک به صورت اختصار نوشته شده و اسم کامل فاز کریستالین در راهنمای شکل اشاره شده است. از این دسته اکسید‌های سرب با سه ترکیب متفاوت در سه نمونه لعاب آزمایش شده، شناسایی شده است که می‌تواند نشان­دهندۀ این نکته باشد که لعاب زرد، بیشتر بر پایۀ ترکیبات سربی است. اکسید سرب در حرارت 886 درجه سانتیگراد حل شده و تشکیل شیشه (لعاب) می‌دهد و این خصلت گدازآوری اکسید سرب به لعاب‌ها اجازه می‌دهد تا در دمای پایین‌تری ذوب شوند (Rosi et al. 2009: 110). فاز بیندهیمیت (Bindheimite‏) با فرمول شیمیایی Pb2Sb(OOHFH2O)7 که در نمونه لعاب G08 شناسایی شده، با نتایج آنالیز فلورسانس اشعه ایکس که عناصر سرب و آنتیموان را در لعاب شناسایی کرده است مطابقت دارد و با توجه به وجود این فاز می‌توان گفت که لعاب این نمونه آجر ترکیب کمپلکس سرب و آنتیموان باشد. همچنین فاز اکسید سرب و بیسموت (Lead bismuthe Oxide) با فرمول شیمیایی Pb4BiO4PO4در نمونه لعاب G04، نشان­دهندۀ ترکیب کمپلکس دیگری از سرب و بیسموت است (Rosi et al. 2009: 110).

 

شکل 6. نمودار مقایسه­ای آنالیز XRD از نمونه آجرهای تل آجری و معرفی پیک‌های شاخص شناسایی شده در نمونه‌ها (ill: ایلیت، Mus: مسکویت، qz: کوارتز، .Plg: پلاژیوکلاز، .Cc: کلسیت، .Pyx: پیروکسن، .Geh:گلنیت، .Fass: فاسائیت)

 

5'3' نتیجۀ مطالعات پترولوژی و پتروگرافی آجرهای تل آجری

بافت مواد پرکنندۀ زمینه، بیشتر شامل قطعات کوارتز در ماتریکس سیلیسی بوده که با نتایج حاصل از آنالیز XRD  و XRF نیز مطابقت دارد. مشاهدۀ دانه­های کوارتز به صورت گوشه­دار در تصاویر میکروسکوپی آجرها دلیلی است بر این که این مواد منشأ رسوبی'آواری نداشته­اند، بلکه از خردشدن سنگ برای استفاده به عنوان مادۀ پرکننده نشئت گرفته­اند (شکل 7). ریزدانه و زاویه­دار بودن کوارتز به پیوستگی اجزاء و در­هم­تنیدگی بهتر آنها می‌انجامد. کربناتیزاسیون یا فرایند تخریب کلسیت در درجه حرارت 780 تا 890 درجه سانتیگراد در بافت آجر دیده می‌شود (شکل 8). فاز‌های کربناتیزه شده در اثر دفن در محیط مرطوب به ترکیبات هیدروکسیدی تبدیل گشته که سبب انقباض بافت آجر و تخریب آن می‌گردند. از دیگر فازهای کریستالین مهم در ترکیب آجر‌ها، وجود پلاژیوکلاز‌ها و آلکالی‌فلدسپات­ها است که در ترکیب کانی‌شناسی خاک منطقه و همچنین در مواد پر کنندۀ بافت آجر وجود دارند. پلاژیوکلازهای سدیم‌دار نظیر آلبیت با توجه به حوزۀ پایداری بالا تا 1370 درجۀ سانتیگراد، خود را در بافت آجر به وضوح نشان می‌دهند چرا که درجۀ پخت آجر‌ها بدون شک به این درجه حرارت نخواهد رسید (شکل 9). اما این کانی‌ها در محیط‌های مرطوب در مدت زمان زیاد و در اثر هوازدگی شیمیایی تخریب می شوند و کانی‌های صفحه‌ای و شبیه به رس به­نام سریسیت تولید می‌کنند. این فرایند به سریسستیزاسیون معروف است و در تصاویر میکروسکپی با توجه به خصوصیات دانه‌ای و برفکی، یا سطح زبر و ناصاف روی سطح آلبیت شناسایی می‌شود (شکل 10). نکتۀ قابل­توجه در مطالعات میکروسکوپی این آجر‌ها این است که ساختار رنگی لایه­لایه و زون­بندی‌های موجود در آلبیت، عینا در ترکیبات مواد پرکنندۀ سفال‌های به­دست آمده از باروی تخت­جمشید می‌باشد (Emami and Trettin, 2010: 183). چنین ساختار‌های لایه‌ای­شکل را به عنوان زون­های رنگی در علم کانی‌شناسی می­دانند. این ساختار‌ها یا نشانۀ هوازدگی و تخریب کند یک کانی است و یا تأثیر عوامل رادیواکتیو در محیط پیرامون یک فاز یا کانی (Görres et al. 2000: 995).

آنورتیت، به عنوان پلاژیوکلاز حاوی کلسیم و همچنین با پایداری در درجه حرارت بالا در بافت آجر با آنالیز XRD شناسایی شد. آنورتیت، از این جهت مهم است که هم به صورت اولیه در مواد معدنی خام مورد استفاده در تولید آجر یافت می‌شود و هم در تولید گلنیت به صورت ثانویه در دمای بالاتر از 970 درجه دخیل می‌باشد (Martineau et al. 2007: 32-40). آلکالی‌فلدسپات­ها نیز مانند پلاژیوکلاز‌ها با سطوح رخ موازی و با رنگ خاکستری در بافت آجر‌ها دیده می‌شوند. این کانی‌ها نیز مانند پلاژیوکلازها در درجه حرات­های بالا پایدارند. آلکالی‌فلدسپات­ها از خرده­سنگ‌هایی که به منظور مواد پرکنندۀ بافت آجر آماده­سازی شده، به­جای مانده‌اند (شکل­11). از مهم‌ترین کانی‌های گروه آلکالی‌فلدسپات­ها، اورتوکلاز می‌باشد که کانی مهمی برای ایجاد پتاسیم در محیط بدنۀ آجر است. از دیگر کانی‌های بسیار مهم در مطالعات میکروسکوپی، کانی‌های صفحه‌ای نظیر بیوتیت و موسکویت می‌باشد. این کانی‌ها به عنوان فازهای معرف درجه حرارت یا ترمومتر در کانی‌شناسی مطرح می‌گردند. بیوتیت، در سنگ‌های گرانیتی و دیوریتی و گنایس و در بسیاری از سنگ‌های رسوبی نیز وجود دارد. این کانی در مقاطع نازک سنگ‌های طبیعی با خصوصیات اپتیکی مشخصی ظاهر می‌شود که از آن جمله، رخ­های موازی عمود بر محور و نوری­رنگ قرمز آن بدون مشاهده توسط لنز نیکول یا آنالیزاتور در میکروسکوپ پلاریزان است. این کانی همچنین دارای پلیکروئیسم بسیار مشخصی است. در درجه حرارت بالای 950 درجه، این کانی خصوصیات نوری خود را تا حدی از دست داده و رنگ آن به زرد تبدیل شده و پلی کروئیسم آن نیز ضعیف می‌شود. وجود چنین مشخصه‌ای در بافت آجر‌ها نشانۀ این است که درجه حرارت فرایند از 950 درجه بالاتر رفته است (شکل 12). به تعقیب این امر آهن موجود در این ساختار آزاد شده و فازهای آهن اکسیدی چون هماتیت و مگنتیت را تولید می‌نماید و یا ماتریکس یا بافت زمینۀ آجرها قرمز می‌شود که به پخت اکسیدی معروف می‌باشد (Kennett, 2002: 399-401). هماتیت هم به عنوان یک فاز اولیه با منشأ رسی، یا در ابتدای فرایند پخت تولید شده که در این محدودۀ حرارتی آجر به رنگ قرمز مشاهده می­شود و یا در درجه حرارت‌های بالا و تحت شرایط احیاء به واسطۀ ایجاد اکسیدهای آهن از نوع مگنتیت رنگ آجر به سیاهی نیل می‌کند.

نکته حائز اهمیت در مطالعۀ مقاطع نازک آجر‌های مطالعاتی منطقۀ تل آجری تشابهات مواد پر کننده در بافت این آجرها می‌باشد. چنین به نظر می‌رسد که در طول زمان تهیه و تولید آجر در استفاده از مواد خام برای درست کردن آن، هیچ‌گونه تغییر و یا تنوعی داده نشده است. با توجه به مطالعات انجام شده بر روی تکنیک پخت و تولید سفال‌های منطقۀ تخت­جمشید (Emami and Trettin, 2010: 188) و وجود چنین شباهت‌هایی حتی در پخت سفال می‌توان گفت که صنعتگران منطقه بعد از به ­دست­ آوردن نتیجۀ مطلوب از کارکرد یک ماده، دیگر تکنیک پخت آن را تغییر نداده و با علم بر مناسب بودن کیفیت ماده مزبور به تولید انبوه آن اقدام نموده­اند.  

   

شکل 7. ذرات خرد شدۀ کوارتز در بافت آجر با رنگ مرزهای گوشهدار حاصل از تخریب سنگ‌های متامورف یا رسوبی. بزرگنمایی x20-2Pol-ǂnicole

شکل 8. کربناتیزاسیون و تخریب کلسیت به صورت فاز کم­رنگ مرکزی و رشد کلسیت ثانویه در مرکز فاز و در فضای خالی. بزرگنمایی x20-2Pol-ǂnicole

   

شکل 9. پلاژیوکلاز با ساختار آلبیتی همراه با دوقولویی پلی سینتتیک در زمینه آجر. بزرگنمایی x20-2Pol-ǂnicole

شکل­10. سریسیتیزاسیون و هوازدگیپلاژیوکلاز در محیط‌های مرطوب. فازهای تولیدشده بر روی سطح پلاژیوکلاز شامل سریسیت و ایلیت میباشند. بزرگنمایی x40-2Pol-ǂnicole

   

شکل 11. آلکالیفلدسپات از نوع اورتوکلاز با خطوط رخ مشخص این فاز در زمینه رسی بافت آجر. بزرگنمایی x20-2Pol-ǂnicole

شکل 12. بیوتیت با ساختار صفحهای و خطوط رخ مشخصه این فاز با رنگ زرد پر رنگ ناشی از حرارت بالای 950 درجه در بافت سیلیکاته آجر. بزرگنمایی x20-1Pol-ǁnicole

 

5'4' نتایج مطالعات آنالیز حرارتی در آجرها به منظور تخمین درجه حرارت فرایند

آنالیز حرارتی DSC سه مرحله مشخص در پخت آجرها را اثبات می‌کنند (شکل 13). تمامی آجرهای مورد مطالعه تا درجه حرارت  C°­170، خشک شده و تنها یک نمونه از خاک ایلیتی، که نشان­دهندۀ دامنه وسیع اندوترمی در نمودار است در بین نمونه‌ها دیده می‌شود. مرحلۀ کربناتیزاسیون در آجرهای مطالعاتی از محدوده، از  C°680 شروع و تا  C°820 ادامه دارد. از آنجایی که کربنات کلسیم در محیط احیا در درجه حرارت‌های بالاتر از C°800  تخریب می‌شود، در نتیجه، فرایند پخت این آجرها تحت شرایط اکسیدی انجام گرفته است. پخت آجر با تغییرات نهایی فازی که سبب کریستالیزاسیون مجدد فازها در درجه  C° 1140می‌شود، ادامه پیدا می‌کند. درجه حرارت پخت آجرها با توجه به حوزۀ پایداری کانی‌های تشکیل­دهنده و همچنین آخرین تغییرات فازی در نمودار DSC بین C°1100 تا  C°­1140 تخمین زده می‌شود. آخرین تغییرات دمایی، نشان­دهندۀ تکمیل واکنش‌های حرارتی مرحلۀ پخت تا دمای حدود  C°­1140 می‌باشد، نتایج حاصل از آنالیز TG میزان تغییرات وزنی نمونه‌ها را بر اثر افزایش حرارت معین می‌کند. مشاهدۀ افت وزنی در محدوده‌های دمایی  C°170 و  C°680 و  C°800  مشخصه محدوده‌های تغییرات فازی در نمونه است.

 

 

شکل 13. نمودار آنالیز DSC آجرهای مورد مطالعه و کلیه مناطق مشخص تغییرات کریستالی در بافت آجر

 

5'5' نتایج مطالعات فیزیکی و مقاومت فشاری نمونه­های مطالعاتی

بررسی آجرها زیر لوپ استریو نشان می‌دهد که بدنۀ آنها دارای تخلخل نسبتاً بالایی است. به منظور ارزیابی تأثیر شرایط محیطی و چگونگی فرآوری ساخت آجرها میزان تخلخل آجرها محاسبه شد. میزان تخلخل در آجر را به عوامل گوناگونی از جمله نوع تمپر، دانه­بندی خاک، دمای پخت بدنه و محیط دفن می­توان نسبت داد. تخلخل به صورت تخلخل اولیه در زمان فرآوری گل شکل می‌گیرد و تخلخل ثانویه در طول زمان دفن در بافت آجر به وجود می‌آید. تخلخل آجرهای مطالعاتی بین 06/28 نتا 81/38 درصد محاسبه گردید.

برای تعیین مقاومت فشاری، آجر نمونه را در دستگاه اندازه­گیری مقاومت فشاری قرار داده و با روند بارگذاری 5/3 کیلوگرم بر سانتیمتر مربع در ثانیه نیرو بر آن وارد شد. نتایج حاصل که بر اساس استاندارد ASTM اندازه‌گیری شد حاکی از مقاومت بالای آجرهاست. بر اساس استاندارد 1162 ایران، میزان حداقل مقاومت فشاری یک آجر دستی استاندارد kg/cm2 80'60 می‌باشد و مقاومت یک آجر ماشینی باید بین kg/cm2 150'85 باشد. بر اساس نتایج حاصل از محاسبۀ مقاومت فشاری، این مقاومت در آجرهای تل آجری بین kg/cm2 131'107 محاسبه شده است که این رقم کیفیت بسیار بالای آجرها را به اثبات می‌رساند.

 

6. نتیجه

با توجه به مطالعات آزمایشگاهی و ساختارشناسی آجرهای محوطۀ تل آجری و با وجود این که خاک مرودشت خاکی است که در آن درصد ناخالصی‌هایی مانند اکسید آهن و اکسید کلسیم بالاست، این آجرها را می‌توان در زمرۀ آجرهای نسبتاً مرغوب قرار داد. آجرهای لعاب‌دار هخامنشی غالباً از یک خمیر غیر پلاستیک از جنس ماسه و آهک تشکیل شده­‌اند که با یا بدون نقش­برجسته قالب‌گیری می‌شده و سپس طی سه مرحلۀ پخت آماده می‌شده است. در مرحلۀ اول بیسکوئیت یا بدنۀ آجر پخته می‌شده است. در مرحله دوم شبکه­بندی طرح بر روی آجر ایجاد می‌شده است و در مرحلۀ سوم لعاب‌های رنگی داخل محدودۀ ویژه خود قرار گرفته و پخته می‌شدند. سپس، آجر در دمای 900 تا 1140 درجه سانتیگراد پخته می‌شده است. اندازۀ آجرهای لعاب‌دار هخامنشی تقریباًً 4 اینچ، یعنی معادل 10­سانتیمتر برای قطر هر آجر و 13 اینچ یعنی معادل 33 سانتیمتر برای طول هر آجر می‌باشد. به این صورت می‌توان نتیجه گرفت که آجرهای مربع­شکل که بیشتر برای راه پله‌ها و درگاه تخت­جمشید به­کار رفته است، دارای ابعادی حدود 33×33×10سانتیمتر می‌باشد که این اندازه تقریباً مشابه ابعاد آجرهای محوطۀ تل آجری است.

کوارتز به عنوان فاز اصلی آجر در آنالیزXRD  شناسایی شده است و مشاهدۀ دانه­های کوارتز با گوشه­های زاویه­دار توسط میکروسکوپ پلاریزان دلیلی است بر این که این مواد منشأ رسوبی ـ آواری نداشته بلکه ناشی از خرد شدن سنگ‌های مادر به منظور استفاده به عنوان مادۀ پرکننده بوده است. دانه­های کوارتز در اندازه­های تقریباً یکسان در بافت آجر پخش شده‌اند که نشان از ورز خوردن خوب این مواد پر کننده می‌باشد. شناسایی فازهای شکل گرفته در درجه حرارت بالا مانند گلنیت و پیروکسن در آنالیز XRD، معرف پخت مناسب آجرهاست. طیف‌های حاصل از آنالیز حرارتی  DSCنیز نشان­دهندۀ پخت آجرها در دمایی بین 1100 تا 1140 درجه سانتیگراد است. درصد بالای کلسیم احتمالاًً به سبب میزان بالای ترکیبات آهکی در خاک منطقه است و حضور کلسیم در خاک اولیه، تأثیر به­سزایی در تشکیل فازهای شکل گرفته در فرآیند پخت و پایین آوردن دمای پخت آجرها دارد. همان­طور که می‌بینیم با وجود پختن آجرها در دمای 1140 درجه سانتیگراد در بین آنها نمونه آجر جوش دیده می‌شود. با توجه به تشابه در فازهای شناسایی شده با آنالیز XRD و عناصر شناسایی شده در آنالیزهای XRF ، می‌توان به این نتیجه رسید که روند ساخت همۀ نمونه‌ها چه از لحاظ  فرآوری و تهیه مواد اولیه و چه از نظر تکنیک پخت یکسان بوده است و این می‌تواند نشان­دهندۀ در نظر داشتن استانداردهای اولیه در انتخاب مواد اولیه و مراحل از پیش تعیین شده برای پخت آجرها باشد. در تهیه و تولید آجر از بابت استفاده از مواد خام دیگر برای ساختن، هیچ‌گونه تغییر و یا تنوع تکنیکی داده نشده است و به نظر می‌رسد که صنعت­گر با علم به کیفیت فرایند فعالیت خود را ادامه داده است.

 

7. پی­نوشت

1. Munsell Color System By T.M. Cleland

8. منابع

Boucharlat, R., 1987. Suse a l’ e poque sassanide, Mesopotamia, 22, 357-366.

Boucharlat, R and Benech, C., 2002. Organisation et am enagement de l’espace a Pasargades: reconnaissances archeologiques de surface, 1999-2002, RTA, 001.

Boucharlat, R., 1989. Cairns and pseudo - cairns du Fars: l’ utilisation des tombes de surface au 1er mill e naire de notre e re, in De Meyer and Haerinck, (eds.), 675 – 712.

Boucharlat, R. and Haerinck, H., 1991. Ceramics xii, the Parthian and Sasanian periods, EnIr, 5, 304 – 307.

Böttger, K. G., Thiedig, F., Knöfel, D., 2002. 'Keltisch-römische Mörtel vom Magdalensberg in Kärnten', Internationale Zeitschrift für Bauinstandsetzen und Baudenkmalpflege, Vol. 8, 19-41.

Callieri , P., 2007. L’ Archeologie du Fārs a l’epoque hellenistique: quatre lecons au College de France, 8, 15, 22 et 29 Mars 2007, Vol. 11, de Boccard. Paris.

Carter, E., 1994. Bridging the gap between the Elamites and the Persians in southeastern Khuzistan, in H. Sancisi-Weerdenburg (eds.), Achaemenid History 8, continuity and change, Leiden: Nederlands Instituut voor het Nabije Oosten, 65–95.

Coningham, R. A. E., 1995. Dark Age or continuum? an archaeological analysis of the second emergence of urbanism in south Asia, in F.R. Allchin (ed.), the archaeology of early historic south Asia, Cambridge University Press, 20–30.

de Morgan, J., 1905. Histoire et travaux de la delegation en Perse du ministere de l’instruction public 1897–1905, Ernest Leroux Éditeur, Paris.

Deer, W. A., Howie, R. A., and Zussman, J., 1991. An introduction to the rock forming minerals, Longman Scientific & Technical.

Dolata, J., 1999. Archäologische und naturwissenschaftlich-technische Untersuchungen zur Beschaffung römischer Baukeramik im nördlichen Obergermanien', Akten des 1. Trierer Symposiums zur antiken Wirtschaftsgeschichte Sonderdruck. Verlag Philipp von Zabern . Mainz, 193-208.

Emami, M. A., Kowald, T. and Trettin, R., 2009. Mineralogical and chemical investigation on the recrysatallization process during sintering in face-interface areas in ancient ceramic matrices, Materials and Manufacturing Processes, 24, Vol. 9, 934-941.

Emami, M. A. & Trettin, R., 2010. Phase generating processes in ancient ceramic matrices through microstructure investigation with high resolution microscopy methods, Journal of Advanced Microscopy Research, 5, Vol. 11, 181-189.

Gondet, S., 2011. Occupation de la plain de Persépolis au Ier millénaire av.J.-C.(Fars central,Iran), Université Lumière Lyon 2.

Görres, M., Evangelakakis, C., Kroll, H., Kohl, V., 2000. 'The application of mineralogical techniques to the characterization of archaeological ceramic finds, Applied Mineralogy, 2, 985-087.

Hachmann, R., 1997. Die Völkerschaften auf den Bildwerken von Persepolis, in edited by U. Finkbeiner, R. Dittmann, and U. Hauptmann (eds.), Beiträge zur Kultutgeschichte Vorderasiens. Festschrift für Rainer Michael Boehmer, Mainz, Phillip van Zabern, 195–224..

Hallock, R. T., 1969. Persepolis fortification tablets, Oriental Institute Publications 92, Chicago: University of Chicago Press.

Hoerlé, S., 2006. Rock temperatures as an indicator of weathering processes affecting rock art, Earth Surf. Process Landforms 31, 383–389

Kristály.F., Kelemen, E., Rozsa, P., Nyilas, I., Papp, I., 2012. Mineralogical investigations of medieval brick samples from Békés County (SE Hungary), Archaeometry, 54, part 2, 250-266.

Kavenagh, C. and Wheeler, G.2003. Evaluation of cleaning methods for the exterior brick at the Brooklyn Historical Society, JAIC, Vol. 42, No: 1, Article 6, 97-112

Kennett, D. J., 2002. Compositional characterization of prehistoric ceramics: new approach, Journal of Archaeological Science, 29, 443-455.

Martineau, R., Walter-Simonnet, A. V., Grobéty, B., Buatier, M., 2007. Clay resources and technical choices for Neolithic pottery (Chalian, Jura, France), chemical, mineralogical and grain-size analyses, Archaeometry, 49 (1), 23-52.

Molina, G., Di Febo, R., Molera, J., Pradell, T., 2013. Technology of production of manganese pigments in medieval ceramics, Emac 2013, Proceedings of 12 European meeting on ancient ceramics, Padova, Italy, 19-21

Marchetti, N., 2012. Karkemish on the Euphrates, excavating a city’s history, Near Eastern archaeology, a publication of the American Schools of the Oriental Studies, Vol. 75, issue 3, 132-147.

Rosi, F., Manuali, V., Miliani, C., Brunetti, B. G., Sgamellotti, A., Grygar, T., Hradil, D., 2009. Raman scattering features of lead pyroantimonate compounds. Part I: XRD and Raman characterization of Pb2Sb2O7 doped with tin and zinc, Journal of Raman Spectroscopy, 40, 107–11.

Sumner, W., 1974. Excavations at Tall-i Malyan 1971–72, Iran, 12, 155–80.

Sumner, W., (1986). Achaemenid settlement in the Persepolis plain, AJA 90 (1), 3–31.

Tite, M. S., Shortland, A. J., McCarthy, B., Paynter, S., 2008. Production of glazed pottery and brickwork in the Near East, in M. S. Tite and A. J. Shortland (eds.), Production technology of faience and related early vitreous materials, Monograph 72, Oxford University School of Archaeology, Oxford, 187–98.

Tilia, A.B., 1974. Discovery of an Achaemenian palace near Takht - i Rustam to the north of the terrace of Persepolis, Iran 12, 200 – 204.

Vogelsang, W., 1990. The Achaemenids and India, in Sancisi-Weerdenburg, in H. Kuhrt and A. Kuhrt (eds.), Achaemenid History, Vol. 4, Centre and Periphery, Proceedings of the Groningen 1986 Achaemenid History Workshop, Leiden: Nederlands Instituut voor het Nabije Oosten, 93–110.