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
عنوان مقاله [English]
Archaeometrical and Mineralogical Studies for the Characterization of Brick Finds from Tol-e Ajori Site
نویسندگان [English]
- Mohammad Amin Emami 1
- Simin Aria-Nasab 2
- Hossein Ahmadi 1
- Alireaza Asgari-Chaverdi 3
- Pier Francessco Callieri 4
1 Assistant Professor, Department of Conservation, Art University of Isfahan
2 MA ُStudent, Department of Conservation, Art University of Isfahan
3 Assistant Professor, Department of Archaeology, University of Shiraz
4 Professor, Department of Archaeology, University of Ravenna
چکیده [English]
"Tol-e- Ajori" is one of the most important ancient sites that is located in Marvdasht plain and three seasons of excavations have been carried out on this site. The goal of expeditions in the excavation of Tol-e- Ajori is the discovery of architectural remains from Achaemenian period which is also decorated with glazed brick.
These investigations focused on the characterization and manufacturing process of glazed bricks. Archaeometrical studies are dedicated to technology of the bricks and the glaze through the laboratory studies. Analytical strategies carried out by means of using XRD & XRF, thermal analysis (DTA & TG), and petrographic studies in order to get related information about technology and the manufacturing process of the bricks. Quartz identified as the main phase constituting the bricks in a brick texture fine and uniform dispersion, and formation of secondary phases such as calcite, sericite, anorthite, gehlenite and pyroxene in the brick’s texture suggests that the temperature is approximately about 1100 to 1140°C. Recrystallization of secondary phases were also be the major distraction effect in the body of the Bricks The complex of lead antimony and lead bismuth were the main base of chemical composition of the glaze.
کلیدواژه‌ها [English]
- Tol-e- Ajori Site
- Achaemenids
- Archaeometrical and Mineralogical Studies
- Achaemenian Bricks and Glazing Techniques
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
)