مطالعة آلیاژ و روش ساخت النگوهای اقوام مهاجر اوراسیا؛ نمونة موردی، النگوهای به‌دست‌آمده از کورگان هشت جعفرآباد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ کارشناسی ارشد رشتۀ مرمت اشیاء تاریخی و فرهنگی دانشگاه هنر اصفهان

2 استادیار گروه مرمت اشیاء فرهنگی و تاریخی دانشگاه هنر اصفهان

3 استادیار گروه باستان‌شناسی دانشگاه هنر اصفهان

چکیده

کورگان‌ها از شیوه‌های تدفین اقوام مهاجر اوراسیا هستند که اخیراً در ایران مورد حفاری باستان‌شناسی قرارگرفته‌اند. کورگان‌های جعفرآباد در 1389 مورد کاوش‌های باستان‌شناسی قرارگرفت. براساس فصل اول این کاوش‌ها، از حفاری‌های کورگان‌های جعفرآباد 54 شیء مفرغی به‌دست‌آمده است که بخش اعظم آنها را زیورآلات تشکیل می‌دهد. بیشتر زیورآلات مفرغی این فصل، از کورگان شمارة هشت این محوطه به‌دست‌آمده که در میان آنها دو النگو شناساییشدهاست.در این پژوهش با استفاده از روش­های میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به دستگاه آنالیز عنصری، طیف‌سنجی جذب اتمی، رادیوگرافی پرتو ایکس و متالوگرافی؛ نوع آلیاژ، ترکیب شیمیایی و تکنیک ساخت این دو النگو مطالعه شد. آلیاژ به­کاررفته در ساخت این آثار مفرغ بود. ریزساختار این النگوها بیانگر فرآیندی پیوسته از چکش‌کاری و تاب‌کاری است که برای ساخت آنها طی شده است. تصاویر رادیوگرافی نیز چکش­کاری این آثار را اثبات می‌کند.

کلیدواژه‌ها


. مقدمه

یکی از شیوه‌های تدفین که از هزارۀ چهارم تا عصر آهن ادامه داشته است، کورگان‌ها هستند که عبارت­اند از گورتپه‌های باستانی به‌صورت برجستگی‌های پشته‌ای یا مدور و تپه‌مانند که بنا بر اهمیت و مقام اجتماعی فردِ دفن­شده، ابعاد و ارتفاع آنها با یکدیگر متفاوت است. فرهنگ کورگان متعلق به مردمی است که خودشان را با زندگی استپی سازگاری داده و سواحل مرتفع رودخانه‌ها را برای زندگی خود مناسب یافته‌اند و اقتصادی مبتنی بر رمه‌داری داشته­اند. طی سالیان اخیر، مطالعه‌ دربارة این فرهنگ در ایران آغاز شده است و شمال غرب ایران و ازجمله روستای جعفرآباد از نقاطی است که پذیرای این فرهنگ بوده است. روستای جعفرآباد در شهرستان نوبنیاد خداآفرین به مرکزیت خمارلو در شمال‌شرق تبریزدر قسمت شمالی ارسباران (قره‌داغ) واقع شده و با جمهوری آذربایجان هم‌مرز است. منطقة ارسباران با قدمت تاریخی دیرین خود، مهد تمدنی کهن‌سال و دارای پیشینه‌ای درخشان است (ایروانی و ممی‌زاده، 1391: 35) که کاوش­های باستان­شناسی مبین آن است؛ ازجمله کاوش‌های باستان‌شناسی‌ اخیر این منطقه که به کشف تعدادی کورگان منجر شد. کورگان‌های جعفرآباد در یک کیلومتری غرب روستای جعفرآباد و یک کیلومتری روستای طوعلی از توابع شهرستان خداآفرین در استان آذربایجان‌شرقی در شمال غرب ایران قرارگرفته‌اند. 40 کورگان موجود در یک محدودة پنج کیلومتری در بررسی سطحی سال 1385 شناسایی شده‌اند. نخستین فصل کاوش در این کورگان‌ها با مجوز شمارۀ 274.208.829 پژوهشکدة باستان‌شناسی از تاریخ 11/7/1389 به ­مدت 60 روز انجام گرفت (Iravani, 2011:216).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نقشۀ 1: موقعیت قرارگیری کورگان‌های جعفرآباد نسبت به روستای جعفرآباد و طوعلی سفلا

 

در این فصل تعداد هشت کورگان کاوش شد که طی آن 54 شیء مفرغی به‌دست‌آمد که در میان آنها، زیورآلات با بیش از 90% بیشترین سهم را داشتند. واضح است که وابستگی مردمان منطقه به این‌گونه زیورآلات به حدی بوده است که حتی پس از مرگ، مردگان را به همراه زیورآلاتشان به خاک می‌سپردند. مطالعات دربارة این کورگان‌ها و اشیای به‌دست­آمده از آنها، مطالعاتی باستان‌شناختی بوده است. ایروانی، سرپرست هیئت حفاری این منطقه در گزارش حفاری خود، علاوه بر اشاره به معماری هر یک از کورگان‌ها، آثار به‌دست‌آمده از آنها را نیز معرفی کرده است. او همچنین در سه مقاله که در سال­های 2011، 2012 و 2014 منتشر شده‌اند، سه عدد از این کورگان‌ها (کورگان‌های 4، 5 و 8) و آثار کشف­شده از آنها را شناسانده است. ایروانی و ممی‌زاده در 1391 طی مقاله‌ای فرهنگ کورگان و گونه‌شناسی سفال‌ها و گاه‌نگاری نسبی آنها را براساس مجموعه سفال‌های به‌دست­آمده از کورگان‌های جعفرآباد معرفی کرده‌اند. مسعودی‌نیا در شهریور 1391 در پایان‌نامة تحصیلی کارشناسی ارشد خود اشیای مفرغی کورگان‌های جعفرآباد را معرفی وگونه‌شناسی کرده است. او همچنین در مقاله‌ای با همکاری ایروانی و طلایی در 2013 نُه گونه زیورآلات به‌دست­آمده از کورگان‌های جعفرآباد را معرفی و ویژگی‌های هر دسته را بیان کرده‌ است؛ این زیورآلات به کورگان چهار و هشت تعلق داشته و از آنِ دو زن میان‌سال بوده‌اند.

با توجه به اینکه هیچ‌گونه پژوهش مستقلی دربارة شناخت فناوری مفرغ‌های کورگان‌های کاوش­شده در شمال غرب ایران انجام نشده است، مطالعه و بررسی این آثار از این جهت که می‌توانند بخشی از فرهنگ و هنر اقوام کوچ‌روی منطقه را برای ما مشخص کنند، حائز اهمیت است. بیشترین اشیای مفرغی فصل نخست کاوش در این محوطه، ازکورگان شمارة هشت، با 31 شی کشف شده است که به جز یک عدد خنجر و یک سوزن، بقیة آثار مفرغی این کورگان را زیورآلات تشکیل می‌دهد (Iravani, 2011:194-195). زیورآلات به‌دست‌آمده از این کورگان شامل دو النگو، 26 دکمة مفرغی و یک اسپیرال مو می‌شود. در این پژوهش که به بررسی متالورژیکی دو النگوی به‌دست‌آمده از این کورگان اختصاص یافته است، زیورآلات مذکور از نظر فناوری ساخت و ترکیب آلیاژ  به­دقت مطالعه‌ شدند تا شاید گوشۀ کوچکی از کمبود اطلاعات در زمینۀ مفرغ‌های این کورگان‌ها جبران شود.

 

2. معرفی آثار و ذکرنمونه­های مشابه

النگوی شمارۀ J-A-2010-29 قطر آن 5/7 سانتی‌متر و ضخامت آن 6/0 سانتی‌متر است. شکل آن دایره‌ای و سالم است. ضخامت آن در همۀ قسمت‌ها یکسان است. دو سر النگو با هم فاصلۀ زیادی دارند و در انتهای هر دو قسمت آن، چند شیار دندانه‌ای برای تزئین به ­کار ­رفته است. همچنین در قسمت انتهایی راست النگو فرورفتگی دیده می‌شود.

النگوی شمارۀ J-A-2010-60 قطر آن 8 سانتی‌متر و ضخامت آن 7/0 سانتی‌متر است. شکل آن دایره‌ای و سالم است. تفاوت این النگو با النگوی پیشین در این است که تمامی سطح النگو با دندانه‌هایی تزیین شده است. دو سر النگو از هم فاصلۀ اندکی دارند. تصاویر النگوها و نمونه­های مشابه با آنها در جدول 1 آمده است.

 

 

جدول1- معرفی النگوهای به‌دست‌آمده از کورگان 8 جعفرآباد و ذکر نمونه‌های مشابه

النگوی J-A-2010-29

نمونه‌های مشابه

       

دورة زمانی

عصر آهن II

عصر آهن

عصر آهن

محل کشف

دینخواه

حسنلو

محوطۀ قبرستانی زاگرس ـ سنندج

منبع

(Muscarella, 2013)

(Muscarella, 1988)

(Amelirad, Overlaet & Haeirinck, 2011)

النگوی J-A-2010-60

 

نمونه‌های مشابه

       

دوره زمانی

عصر آهن

عصر آهن II

عصر آهن I

محل کشف

حسنلو

ورکبود لرستان

کتل گل‌گل لرستان

منبع

Muscarella, )

1988)

(Overlaet, 2005)

(Overlaet, 2005)

               

 

3. معرفی روش‌ها

در این پژوهش برای دستیابی به نحوۀ توزیع عناصر، عناصر تشکیل‌دهندۀ آلیاژ، نواحی (فازهای) موجود در آلیاژ و همچنین مطالعات ریزساختار مقاطع فلزی که ما را به سمت فرآیند تولید این آثار رهنمون می‌کنند، از میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به دستگاه آنالیز عنصری (SEM-EDS)1 استفاده شده است. نمونه‌ای که برای آنالیز با اس ای ام (SEM) تهیه می‌شود باید در رزین ثابت شده (مانت­)2 و سایش داده شود؛ لذا از نمونه‌هایی که برای متالوگرافی آماده شده بودند، پیش از حکاری (اچ کردن)3­، برای آنالیز استفاده شد. آنالیز در مرکز متالورژی رازی تهران با دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل  وگا تسکن (VEGA TESCAN) مجهز به شناساگر تصاویر الکترون برگشتی (BSE)4 و دستگاه آنالیز عنصری (EDS) مدلRontec Quantax/QX2, Germany انجام شد.

برای تشخیص عناصر تشکیل­دهندۀ آلیاژ و تعیین مقدار نسبی آنها، از طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS)5 نیز استفاده شد. برای آنالیز عناصر تشکیل‌دهندۀ فلز و یا آلیاژ به­وسیلۀ طیف‌سنجی جذب اتمی به مغز فلزیِ نمونه نیاز است؛ به­صورتی که ناخالصی‌ها، محصولات خوردگی و رسوبات محیطی در آن وجود نداشته باشد. در این پژوهش نیز برای تشخیص عناصر تشکیل‌دهندۀ آلیاژ و تعیین مقدار نسبی آنها با استفاده از این روش، نمونه‌برداری‌ النگوها از قسمت خالی دستۀ آنها انجام شد که دید کمتری داشتند و مغز فلزی نمونه مشخص بود. نمونه‌ها به درستی توزین و در اسید کلریدریک حل شدند و سپس با آب مقطر به حجم موردنظر رسیدند. نمونه‌های محلول برای قرارگرفتن در غلظت‌هایی که در بازۀ تشخیص دستگاه باشند، باید رقیق شوند‌ و به همین منظور از محلول‌های آماده­شده با توجه به غلظت‌های مربوط، نمونه برداشته شد و سپس رقیق شدند. استانداردهای موردنظر نیز براساس عناصری که برای مطالعه و آنالیز در نظر بودند و شامل مس، قلع، روی و سرب می‌شدند، از نمک‌های تجاری آنها به ترتیب Cu(NO3).3H2O، SnCl2, 2H2O،­Zn(NO3)2.6H2O، Pb(NO3)2، در غلظت‌های پذیرفتنی دستگاه ساخته شدند؛ به این ترتیب که برای مس 5 استاندارد (ppm 10، 8 6، 4، 2)، برای قلع 4 استاندارد (ppm 25 ،20، 15، 10)، برای روی 4 استاندارد (ppm2، 5/1، 1 ،5/0) و برای سرب نیز 4 استاندارد (ppm 30،40، 20، 10) تهیه شد. در نهایت با توجه به جذب استانداردهای مربوط، جذب و غلظت هر عنصر در نمونه‌های مجهول سنجیده و مقدار کمّی آن برای هر کدام از اشیا محاسبه شد که در بخش نتایج و بحث به آن اشاره خواهیم کرد. قابل ذکر است که این آنالیز در آزمایشگاه شیمی دانشکدة مرمت دانشگاه هنر اصفهان با دستگاه طیف‌سنج جذب اتمی مدل PerkinElmer 2380 و مطالعات متالوگرافی نیز در آزمایشگاه فلز و متالوگرافی همان دانشکده انجام شد. مقاطع توسط محلول کلرید آهن سه ظرفیتی اچ و با میکروسکوپ نوری پلاریزان مدل BK-POL/BK-POLR (مجهز به دوربین کانن EOS Kiss X4 CCD) مشاهده و عکس‌برداری شدند. هدف از متالوگرافی آشکارساختن مشخصات ساختاری، برخی از آثار کار مکانیکی و در نهایت تکنیک به­کاررفته در ساخت این زیورآلات است.

در این پژوهش همچنین از رادیوگرافی اشعة ایکس برای تشخیص وجود یا عدم وجود آسیب‌های ریزساختاری، شناسایی روش­های ساخت و به­دست­آوردن تجسمی از نحوة توزیع چگالی در زیورآلات مفرغی مورد مطالعه استفاده شده است. این آنالیز با استفاده از دستگاه رادیوگرافی مدل 630 میلی آمپر شیماتزو (Shimadzu) و تریکسل (Trixell) فرانسه، موجود در بیمارستان آیت‌الله کاشانی اصفهان انجام شد.

 

4. نتایج و بحث

4-1. بررسی مقاطع اچ­نشدۀ نمونه‌ها با استفاده از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی و آنالیز عنصری EDS

مقاطع حکاری­نشدۀ نمونه‌های مورد مطالعه با استفاده از میکروسکوپ نوری مشاهده و سپس برای تشخیص نواحی مختلف موجود در این مقاطع، از آنها تصاویر الکترون برگشتی (BSE) تهیه شد. برای تشخیص عناصر شیمیایی به­کاررفته در ساخت این زیورآلات و همچنین ترکیب نواحی مختلف موجود در این مقاطع، نمونه­ها با استفاده از دستگاه آنالیز عنصری (EDS) این میکروسکوپ آنالیز شدند. شایان ذکر است که درصد عناصر شناسایی و ذکرشده برحسب درصد وزنی (%wt) است.

مقطع این النگوها زیر میکروسکوپ نوری، نشان‌دهندۀ ماتریس برنزی­رنگی است که تعدادی آخال‌ (اینکلوژن‌) خاکستری‌رنگ در این زمینه پخش هستند. علاوه بر این، نقاطی سیاه‌رنگ در سطح مقطع این نمونه­ها به­ چشم­ می‌خورد. آنچه در مقطع النگوی J-A-2010-29 جلب­توجه می‌کند، وجود ترکی است که در امتداد عرض این مقطع کشیده شده و همین ترک نیز به منزلة انشعاب و دلیلی برای به­وجودآمدن ترک‌های کوچک‌تر دیگر در امتداد این ترک است (شکل1- الف). به­وجودآمدن ترک در چنین اشیایی که تحت تنش و خستگی‌های ناشی از کار مداوم بر روی این آثار بوده است، بدیهی است. در بخش متالوگرافی این آثار، شواهد این کار سخت را بیشتر خواهیم دید.

 

   

الف

ب

شکل1:  مقطع عرضی اچ­نشدة النگوها؛ الف- النگویJ-A-2010-29 ، ب- النگوی(J-A-2010-60).

 

4-1-1. ترکیب آلیاژ

در تصاویر الکترون برگشتی (BSE) این مقاطع (شکل2) نواحی متفاوت از ‌نظر تضاد و اختلاف شکل قابل مشاهده هستند که عناصر متشکلة این نواحی، در آنالیز عنصری (EDS) شناسایی شده و در جداول مربوط برحسب درصد وزنی آورده شده است. در زیر نتایج این آنالیزها را بررسی می‌کنیم.

     

الف

ب

ج

شکل2:- الف و ب: تصاویر BSE مقطع عرضی اچ­نشدۀ النگوی J-A-2010-29 ، ج: تصویر BSE مقطع عرضی اچ­نشدۀ النگوی J-A-2010-60.

 

آنالیز عنصری نواحی مربوط به ماتریس فلزی، نقاط A و B و همچنین نقطۀ D که تقریباً ازلحاظ کُنتراست نزدیک به این نقاط است، در النگوی J-A-2010-29 و نقاط A و G به­عنوان ماتریس اصلی آلیاژ و دو نقطۀ دیگر که شامل E و F می‌شوند، در النگوی J-A-2010-60 بیانگر ترکیباتی مشابه با درصدهای نزدیک به هم هستند. عناصر اصلی برای این نواحی مس و قلع گزارش شده است. مقدار مس در این نقاط از 34/86% تا 50/89% و میزان قلع از50/1% تا 29/10% متغیر است. کاهش میزان قلع در نقطۀ  Dبه دلیل حضور اکسیژن و اکسیداسیون در این ناحیه است (جدول2). آنچه تا اینجا با توجه به عناصر و درصدهای مربوط می‌توان گفت این است که در ساخت این النگو با آلیاژ دوگانه­ای از مس و قلع مواجه هستیم. همان‌طور که چاز (Chase)­ (1991) اشاره کرده است، مس خالص به دلیل داشتن نقطۀ ذوب بالا و همچنین به علت جذب­کردن گازهای مختلف، به­ویژه اکسیژن که هنگام ریخته­شدن در قالب و سردشدن، در نهایت باعث تشکیل حباب‌های گاز و متخلخل­شدن می‌شود، برای ریخته‌گری مشکلاتی را به­وجودمی­آورد؛ لذا اضافه­کردن قلع فقط نقطة ذوب را پایین نمی‌آورد، بلکه به­عنوان احیاکننده برای جلوگیری از وجود تخلخل کمک می‌کند (Costello, 2005:7).

نکتۀ حائز اهمیت، حضور ارسنیک در نقاط A و E (6%و87/3%) در النگوی J-A-2010-60 در کنار مس و قلع است. به نقل از جیملیا و همکارانش، لکتمن (Lechmann) (1991) مقدار ارسنیک در حدود 5/0% را     به­عنوان استفادة عمدی آن در نظر می‌گیرد. آنها همچنین اشاره کرده­اند، تایکلت (Tylecote) (1991) و برانیگان (Branigan) (1974) حدود 2% ارسنیک را مرز بین ناخالصی و استفادۀ عمد آن دانسته­اند (Giumlia et al. 2002: 205). با توجه به نکات گفته ­شده و میزان ارسنیک در این دو نقطه، می‌توان احتمال‌های متفاوتی را در نظر گرفت. آنچه واضح است این است که فلزکاران النگوهای مورد بحث، با آلیاژ مفرغ آشنایی داشته­اند، اما ممکن است در آن زمان، به مضرات ناشی از کاربرد ارسنیک پی نبرده بوده­اند و لذا این عنصر را برای بهبود خواص آلیاژ نهایی استفاده کرده‌اند. فلزکاران باستان برای بهبودبخشی به ویژگی‌های مس، این فلز را با عناصری همچون قلع، ارسنیک، آنتیموان ترکیب کرده و آلیاژهایی با خواص بهتر پدید آورده‌اند. شاید این فلزگران نیز برای خواص مکانیکی که این عنصر به آلیاژ می‌بخشیده است، از آن سود برده‌اند که از جملة این خواص، می‌توان به افزایش قابلیت سخت‌کاری اثر اشاره‌ کرد (Junk, 2003:23). همان‌طور که می‌دانیم، این اشیاء در زمرة زیورآلات جای دارند و برای رسیدن به شکلی مطلوب به پرداخت زیادی نیاز داشته‌اند. احتمال دیگری که می‌توان درنظرداشت، حضور غیرعمدی این عنصر است؛ به این صورت که سنگ معدن مورد استفاده برای استحصال و ذوب مس، سنگ معدنی حاوی مقادیر زیادی ارسنیک بوده است؛ زیرا این عنصر  به­صورت ناخالصی طبیعی، حتی در سنگ‌های معدنی مس‌ خالص نیز یافت می‌شود. نکتة دیگر این که ممکن است منبع این ارسنیک از ته‌مانده‌ها و تکه‌های مس ارسنیکی باشد که این فلزگران هنگام ساخت آلیاژ، آنها را با محلول مذاب مسِ تازه ترکیب کرده باشند. در اینجا ذکر این نکته لازم است که با توجه به وجود ارسنیک (به­صورت عمدی یا غیرعمدی) ما با نوعی آلیاژ مفرغی در ساخت این اثر موجه­ایم که در بعضی نقاط در کنار مس و قلع، ارسنیک نیز وجود دارد.

در آنالیز عنصری النگوی J-A-2010-29 مقداری سرب کنار عناصر اصلی شناسایی شد که میزان آن در این نقاط به­عنوان ماتریس فلزی، به اندازه‌ای نیست که بتوان گفت این عنصر به­صورت عمدی اضافه شده است؛ زیرا این مقدار سرب تأثیر چندانی در بهبود خواص آلیاژ نداشته است. این عنصر ممکن است در سنگ معدن اصلی که مس از آن استحصال شده است، وجود داشته و یا به­عنوان کمک‌ذوب در کوره اضافه شده است؛ چراکه به گفتۀ منابع، وجود سرب تا حدود 2% وزنی همچنان می‌تواند ناخالصی در مس قلمداد شود (Giumlia et al. 2002:206).

آنالیز نقاطی که در تصاویر الکترون برگشتی (BSE) به رنگ سیاه بودند، نقاط  EوC در النگوی J-A-2010-29 و نقاط C و D­در النگوی J-A-2010-60، نشان­دهندۀ وجود اکسیژن و کربن و کاهش میزان مس و قلع در این نقاط نسبت به نقاط مربوط به ماتریس اصلی است. بنا بر آنچه گفته شد، می­توان احتمال داد که در این قسمت­ها، محصولات خوردگی وجود دارد.  

در تمام قسمت­های آنالیزشده، عناصری نیز در حد ناچیز شناسایی شدند که مربوط به فرآیند استحصال سنگ معدن، آلیاژ‌سازی و محیط دفن شیء هستند و با ساختار فلزی آنها مرتبط نیستند.

 

جدول 2- نتایج آنالیز SEM – EDS  برحسب درصد وزنی بر روی ماتریس فلزی

شماره‌ شی

نواحی

Cu

Sn

As

S

Pb

O

C

Fe

Cl

Al

Zn

P

Ni

Sb

Si

J-A-2010-29

A

75/86

85/9

06/0

-

52/1

-

-

-

65/0

-

02/0

41/0

01/0

72/0

-

B

31/88

83/9

06/0

02/0

12/1

-

-

01/0

36/0

-

02/0

27/0

01/0

-

-

D

34/86

50/1

09/0

03/0

69/0

60/9

-

28/0

31/0

-

13/0

34/0

10/0

30/0

-

C

86/7

-

18/0

06/0

-

04/20

59/58

27/1

32/0

59/1

 

-

-

40/3

36/5

E

02/61

82/6

60/0

05/0

3

92/19

-

91/1

93/0

-

-

55/0

-

74/0

-

J-A-2010-60

A

97/85

37/7

6

-

-

-

-

-

-

-

65/0

-

01/0

-

-

G

50/89

37/9

08/0

-

58/0

-

-

01/0

41/0

-

02/0

29/0

01/0

-

-

E

88

12/7

87/3

06/0

-

-

-

05/0

-

-

88/0

-

-

-

-

F

95/87

29/10

08/0

10/0

-

-

-

01/0

81/0

-

02/0

10/0

01/0

-

-

C

31/39

89/2

13/0

85/0

95/0

99/15

84/33

32/1

-

90/0

-

-

-

-

44/1

D

26/31

09/7

16/0

73/0

86/0

94/23

34/30

-

-

77/1

-

-

-

-

55/3

 

4-1-2. ترکیب آخال­ها

آنالیز عنصری (EDS) آخال‌ها، نقطۀ F در النگوی J-A-2010-29 و نقطۀ B در النگوی J-A-2010-60 وجود میزان زیاد مس و گوگرد را نشان می‌دهد. واضح است که وجود آخال­های Cu-S در ماتریس مفرغ ممکن است به علت استفاده از سنگ‌های معدن سولفیدی برای تولید و ذوب مس باشد. والریو و همکارانش بر این عقیده هستند که این آخال‌ها به خاطر قابلیت اختلاط پایینی که دارند، در مس به ­صورت نواحی جداگانه ظاهر می‌شوند (Valerio et al, 2012) (جدول3).

جدول 3- نتایج آنالیز SEM – EDS بر روی آخال‌ها

شمارۀ شی

نواحی

Cu

Sn

S

Pb

O

C

J-A-2010-29

F

50/71

-

37/20

01/0

06/0

-

J-A-2010-60

B

01/77

-

87/21

41/0

-

09/0

 

4-2. طیف‌سنج جذب اتمی (AAS)

یکی از محدودیت‌های آنالیز عنصری به روش میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به دستگاه آنالیز عنصری (SEM-EDS) ماهیت نقطه‌ای این آنالیز است؛ به همین منظور، برای تکمیل اطلاعات آلیاژ تشکیل­دهندۀ زیورآلات مورد بحث، آنالیز طیف‌سنج جذب اتمی (AAS) نیز بر روی مغز فلزی این آثار انجام شد که نتایج آن در جدول 4 آمده است. شایان ذکر است که به دلایل فنی امکان آنالیز ارسنیک در این آزمایشگاه میسر نبود و نتایج به‌دست‌آمده مربوط به چهار عنصر مس، قلع، سرب و روی است. همان‌طور که در جدول آمده است، دیده می‌شود که درآنالیز مغز فلزی النگوها بیشترین درصد عناصر شناسایی­شده مربوط به مس و قلع است. نتایج به‌دست‌آمده از هر نمونه تا حد زیادی نزدیک به میزان شناسایی­شده برای این دو عنصر در آنالیز عنصری (EDS) است.

جدول 4- نتایج آنالیز عنصری مغز فلزی به روش AAS

شمارۀ شی

Cu

Sn

Pb

Zn

J-A-2010-29

8/84

90/7

3/0

ناچیز

J-A-2010-60

70/88

50/8

ناچیز

ناچیز

 

4-3. روش ساخت

4-3-1. متالوگرافی

همان‌طور که در تصاویر متالوگرافی این آثار دیده می­شود (شکل3و4)، آنچه در ریزساختار این النگوها قابل توجه است، وجود ساختارهایی با دانه‌بندی کامل است که نشان‌دهندة کار بر روی یک آلیاژ ریخته‌گری­شده است. وجود چنین ساختارهایی با دانه‌بندی کامل، حاکی از چرخه‌ای از کار و تاب‌کاری (آنیلینگ، بازپخت( برای تولید این اشیاء است. ساختار دانه‌بندی یک آلیاژ همگن می‌تواند به­صورت دانه‌هایی شش‌وجهی در نظر گرفته شود. زمانی که این دانه‌ها با چکش‌کاری تغییر شکل می‌دهند، تخت می­گردند تا جایی که شکننده می­شوند و چنین وضعیتی برای ادامة کار مناسب نیست و اصطلاحاً دانه‌ها «کارسخت» شده‌اند. اگر شکل‌دهی و چکش‌کاری بیشتری نیاز باشد، فلز به بازپخت نیاز دارد که طی آن کارآیی و انعطاف‌پذیری مجدداً به فلز برمی‌گردد. شکل‌دهی بیشتر فلز با چکش‌کاری ممکن است دوباره‌ به کارسخت­شدن دانه‌ها منجر شود که برای شکل‌دهی بیشتر، اعمال حرارت دیگری که به منزلة درمان عمل می‌کند، نیاز است. عموماً درجة حرارت بازپخت برای آلیاژ‌های بر پایة مس 500 ـ 800 درجة سانتی‌گراد است. گاهی برای رسیدن به شکل نهایی لازم است که چندین بار این چرخه ادامه یابد Scott, 1991: 6-7)). این چرخة تاب‌کاری و کار سرد سختی فلز را افزایش می‌دهد (Frame, 2010:1705).

نکتة مشابه دیگر در این ریزساختارها، وجود خطوط مستقیم در برخی از دانه‌هاست که به خطوط دوقلویی موسوم‌اند. فلزات FCC7 به جز آلومینیوم، در طی بازپخت که توضیح داده شد، مجدداً و از طریق فرآیند دوقلویی متبلور می‌شوند؛ به این صورت که در نتیجة بازپخت ­کردن یک فلز FCC که روی آن کار سرد انجام شده است، کریستال‌های جدیدی رشد می‌کنند که اثری از طرح بازتاب یک آینه را درون کریستال‌ها نشان می‌دهند که نتیجة آن خطوط مستقیم موازی درون مقاطع حکاری­شده در برخی از دانه‌هاست (Oudbashi and Davami, 2014:77). ممکن است در تمامی دانه‌ها شاهد این خطوط نباشیم، اما در دانه‌هایی که دوقلویی بروز می‌کنند، به صورت خط مستقیمی هستند که البته اگر بعد از بازپخت کردن، شیء مجدداً تحت انجام کار سرد قرار گیرد و شکل دانه‌ها تغییر کند، این خطوط نیز منحنی می‌شوند (Scott, 1991:8).

کار سرد را می‌توان به همراه کار گرم در یک فعالیت ترکیب کرد؛ بدین­صورت که فلز تا حد برافروختگی و سرخ شدن حرارت می‌بیند و سپس به فوریت مورد چکش‌کاری قرا می‌گیرد. این شرایط نیز همان ساختار دوباره متبلورشدة دانه‌ها را فراهم می‌آورد. با توجه به مطالب ذکرشده، تشخیص این‌که ساختار دانه‌بندی با دانه‌های دوقلویی در نتیجة کار سرد و تاب‌کاری همراه آن و یا کار گرم به وجود آمده‌اند، کار مشکلی است (Scott, 1991:7).

نکتة دیگر وجود خطوطی موازی در داخل بعضی از دانه‌های این ریزساختارهاست که البته میزان این خطوط در نمونة J-A-2010-60 خیلی بیشتر از نمونة J-A-2010-29 است. زمانی که کار مداوم و سختی بر روی آلیاژ انجام شود، به عبارتی شیء پس از بازپخت به­شدت و پیوسته تحت عملیات کار سرد قرارگرفته باشد، لغزش از سطح کریستال‌ها می‌تواند در هر کریستال اتفاق بیفتد که نتیجة آن، تعدادی حرکت‌های موازی است که در مقاطع حکاری­شدۀ درون برخی دانه‌ها به شکل خطوطی ظریف و موازی دیده می‌شود (Scott, 1991:9). این خطوط که به آنها خطوط لغزش گفته می­شود، می‌توانند نشان‌دهندة این مسئله باشند که آخرین مرحلة شکل‌گیری این اشیا کار سرد بوده است.

مسئلة قابل توجه دیگر، حضور آخال‌های اچ­نشده در بین دانه‌ها و مقاطع فلزی این اشیاست. این آخال‌ها که به رنگ آبی ـ خاکستری خود را نشان می‌دهند، در سراسر این ریزساختارها پراکنده شده‌اند که البته میزان آنها در نمونة J-A-2010-29 از نمونة دیگر کمتر است. همان‌طور که در بخش آنالیز عنصری (EDS) گفته شد، ترکیب شیمیایی این آخال‌ها سولفید مس است که بدون تغییر در ماتریس فلزی باقی مانده‌اند. علت حضور آنها این است که بیشتر آخال‌ها در فلزات باستانی در نتیجة کار گرم یا کار سرد و به دنبال آن بازپخت، مجدداً متبلور نمی‌شوند. این آخال‌ها به تکه‌های کوچک‌تر تبدیل یا تحت عملیات چکش‌کاری سخت، کشیده می‌شوند (Scott, 1991:7).

 

         

                         الف                                                                    ب

شکل3- الف: بزرگ­نمایی 200 برابر و ب: بزرگ­نمایی 100 برابر مقطع عرضی اچ­شدة

 النگوی J-A-2010-60 ، حضور خطوط دوقلویی، خطوط لغزش و آخال‌های سولفید مس در ریزساختار

 

 

شکل4- بزرگ­نمایی 200 برابر مقطع عرضی اچ­شدة النگوی J-A-2010-29 ،وجود خطوط دوقلویی، خطوط لغزش وآخال‌های سولفید مس در ریزساختار

 

4-3-2. رادیوگرافی

عکس‌برداری با پرتو ایکس یا رادیوگرافی، توانایی درک ویژگی‌های درونی شیء را در اختیار حفاظت‌گران و مرمت‌گران قرارمی‌دهد (Artioli, 2010:69). اشیاء با ضخامت‌های مختلف به ولتاژ و شرایط متفاوت برای عکس‌برداری با پرتو ایکس نیاز دارند. در این پژوهش نیز برای رادیوگرافی از زیورآلات مورد مطالعه از شرایط متفاوتی استفاده شد؛ بدین­ترتیب که رادیوگرافی النگوی J-A-2010-60 که ضخامت بیشتری داشت، در شرایط کاری 100 میلی ‌آمپر بر ثانیه (mA/s)، شدت جریان 250 میلی‌آمپر (mA) و ولتاژ 91 کیلوولت (kV) و رادیوگرافی النگوی J-A-2010-29 که ضخامت آن کمتر از النگوی پیشین بود، در شرایط کاری 91 میلی‌آمپر بر ثانیه، شدت جریان 160 میلی‌آمپر و ولتاژ 82 کیلوولت انجام شد. همان‌طور که در تصاویر رادیوگرافی این اشیاء مشاهده می‌شود (شکل5)، تصویر حاصل از پرتونگاری اشعة ایکس شامل نقاط تیره و روشن است که نشان‌دهندة اختلاف میزان عبور اشعة ایکس از نقاط مختلف این زیورآلات است. اختلاف میزان عبور پرتو ایکس متناسب با چگالی موجود در هر قسمت است؛ لذا نواحی با دانسیتة بیشتر، قدرت جذب بیش‌تری داشته­اند و در این تصاویر به رنگ روشن‌تر و سفید خود را نشان می‌دهند و نواحی با دانسیتة کمتر، تیره‌تر ظاهر می‌شوند. با توجه به فقدان لایه‌های خوردگی ضخیم و رسوبات محیطی بر روی این آثار، اختلاف دانسیته را که به پدیدارشدن نواحی تیره و روشن منجر شده است، می‌توان دلیلی بر یکنواخت­نبودن ضخامت در نواحی مختلف هر یک از این زیورآلات دانست که دلیل آن چکش‌کاری ناهمسان این اشیاست؛ به این ترتیب که قسمت­هایی که بیشتر چکش‌کاری شده­اند، ضخامت کمتری دارند و جذب کمتر این قسمت­ها باعث شده است تیره‌تر از نقاطی که کمتر چکش‌کاری شده­اند، خود را نشان دهند. همان‌طور که در عکس رادیوگرافی النگوی J-A-2010-60 دیده می‌شود، در این النگو نیز قسمت‌های میانی بیشتر از لبه‌ها و دسته‌های آن کمتر چکش‌کاری شده­اند که دانسیتة این قسمت‌ها بیشتر است و روشن‌تر از سایر نقاط دیده می‌شوند. دندانه‌هایی نیز که برای تزیین این النگو به­کار­رفته‌اند، به صورت قسمت­های سفیدرنگ در تصویر رادیوگرافی این شیء خود را بهتر نشان می‌دهند که در فواصل و اندازه‌های یکسان در سراسر النگو دیده می‌شوند و نشان‌دهندة ظرافت و دقتی است که در ساخت این اثر به­کاررفته است. تزئیناتی این‌چنین به روش کنده‌کاری ایجاد می‌شده است که از شیوه‌های رایج برای ایجاد تزئینات بر روی فلزات است. در این روش برای ایجاد نقوش و طرح‌های تزیینی، خطوط مورد نیاز با قلم‌های فلزی بر روی اثر حک می‌شود. در کنده‌کاری روی فلز با واردکردن ضربات چکش بر روی قلم، پوسته‌ای از سطح فلز کنده می­شود و در نتیجه خطوط، طرح‌ها و نقوش به­صورت کمی گودتر از سطح جدار فلزی بر جای می‌مانند. این فن، یکی از رایج‌ترین فنون تزیینی برای اشیای مفرغی است (افروغ، 1389: 65). تصویر رادیوگرافی این النگو نیز حاکی از وضعیت سالم و مغز فلزی توپُر آن و عدم وجود آسیب‌هایی نظیر ترک و ریزترک است.

در تصویر رادیوگرافی النگوی J-A-2010-29 توزیع چگالی به­صورت ناهماهنگ در سرتاسر این اثر دیده می­شود. چکش‌کاری ناهمسان انجام­شده بر روی این النگو باعث شده تا در سراسر سطح این اثر  قسمت­های تیره و روشن را که حاکی از مناطق با ضخامت کمتر و بیشتر است، کنار هم ببینیم. سه دندانه از طریق کنده‌کاری برای تزیین در دو طرف النگو به­کاررفته است. ترکی در دستة این النگو دیده می­شود که شاید دلیل پیدایش آن، چکش‌کاری بیشتر این قسمت‌ها بوده است که ممکن است این نواحی را برای ترک­خوردن پس از دفن و فشار محیط مستعد کرده باشد. آنچه از تصاویر رادیوگرافی این النگوها برداشت می‌شود، این است که احتمالاً همگی با مفتول‌هایی از طریق خم‌کاری به­شکل دایره‌ای درآمده‌اند و برای اصلاح و مرتب‌کردن شکل آنها و رسیدن به صورت مطلوب نهایی چکش‌کاری شده‌اند که میزان این چکش‌کاری نیز در همة قسمت‌ها یکسان نبوده است.


 

 

الف

ب

شکل5- الف: تصویر رادیوگرافی النگوی J-A-2010-60 ب: تصویر رادیوگرافی النگوی J-A-2010-29.

 

5. نتیجه

براساس مطالعات تاریخی و تطبیقی انجام­شده، قدمت این آثار به عصر آهن II می‌رسد. ترکیب آلیاژهای مصرفی در النگوها، مفرغ تشخیص داده شد. میزان مس در نقاطی که به­عنوان ماتریس اصلی فلز در نظر گرفته شده (نقاطA ،B و D در النگویJ-A-2010-29 و نقاط A و G به­عنوان ماتریس اصلی آلیاژ و دو نقطة E و F  در النگوی J-A-2010-60)، در بازه‌ای از 34/86% تا 50/89% درصد متغیر بود و میزان قلع در این نقاط درگستره‌ای از 50/1% تا 29/10% تشخیص داده شد. میزان ناخالصی‌ها نیز در ترکیب این آلیاژها بسیار کم بود و در حقیقت عناصر دیگر تأثیر زیادی بر خواص آلیاژ نداشته­اند. مقداری آخال­های سولفید مس در ریزساختار نمونه­ها دیده شد که بیانگر استفاده از سنگ معدن‌های سولفیدی در استخراجمسبودهاست.ریزساختارنمونه­هانشان­دهندة دانه­های بازمتبلورشدة دارای خطوط دوقلویی بود. روند شکل‌گیری النگوها با استفاده از فرآیندهای پی­درپی چکش‌کاری و تاب‌کاری یک مفتول فلزی تا رسیدن به شکل مورد نظر بوده است. خطوط لغزش باقی­مانده در بعضی از دانه‌های موجود در ریزساختار، نشان­دهندة آخرین مرحلة شکل‌گیری این زیورآلات، یعنی چکش‌کاری است.

 

سپاسگزاری

از خانم‌ها مهندس پلاسید در بخش SEM مرکز متالورژی رازی و مهندس ریسمانچیان در بخش آزمایشگاه شیمی دانشکده مرمت دانشگاه اصفهان، بخش رادیوگرافی بیمارستان کاشانی اصفهان، به خاطر همکاریشان قدردانی می‌شود.

 

پی­نوشت  

1. میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به دستگاه آنالیز عنصری (SEM-EDS)

 (SEM-EDS): Scanning Electron Microscopy Energy Dispersive X-Ray Analysis

2. مانت کردن (Mounting) : اصطلاحی است که برای ثابت کردن نمونه­های متالوگرافی توسط رزین­های سنتزی اختصاصی به کار می­رود. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به:Scott, 1991 .

3. حکاری کردن (Etching): خورده­شدن سطح فلز صیقل یافته توسط محلول­های شیمیایی خاص به منظور آشکارشدن تفاوت­های موجود در جهت­گیری دانه­ها و نیز ریزساختار. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به:Scott, 1991 .

4. تصاویر الکترون برگشتی (BSE) :Back Scattered Electrons.

5. طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) :Atomic Absorption Spectrophotometer

6. کار: منظور از کار، روش یا ترکیبی از روش‌های مختلف مانند چکش‌کاری و تراش‌کاری و کشیدن برای تغییر شکل یک فلز یا آلیاژ است.

7. FCC­: ساختار مکعبی با وجوه پر. بسیاری از فلزات معمول مانند مس، نیکل و سرب در ساختار FCC شکل می‌گیرند. Face- Centered Cubic.

افروغ، محمد (1389)، فلزکاری عصرسلجوقی و صفوی، جمال هنر.

ایروانی­قدیم، فرشید (1389)، «گزارش حفاری فصل اول کورگان‌های جعفرآباد» (منتشر نشده)، سازمان میراث فرهنگی، صنایع‌دستی و گردشگری استان آذربایجان شرقی.

ایروانی قدیم، فرشید و دیگران (1391)، «گونه‌شناسی و معرفی سفال‌های عصر آهن کورگان‌های جعفرآباد خداآفرین (فصل اول کاوش)»، مطالعات باستان‌شناسی، شمارة 2، دورة 4، 33-50.

مسعودی‌نیا، ذبیح‌الله (1391)، «معرفی و تیپولوژی اشیاء مفرغی کورگان‌های جعفرآباد (اصل اول کاوش)»، پایان‌نامة کارشناسی ارشد دانشگاه هنر اصفهان، دانشکده حفاظت و مرمت آثارتاریخی.

Artioli, Gilberto 2010. Scientific methods and cultural heritage, Oxford University press.

Amelirad,Sheler et al. 2011. The Iron Age Zagros graveyard,Near Sanandaj (Iranian Kurdistan), preliminary report on the first season, Iranica Anliqua 47,41-99.

Costello, Susan 2005). An investigation of early Chines mirrors at the Harvard University Art, Harvard University Art, ANAGPIC 2005 paper, 1-15

Frame, Lesley 2010. Metallurgical investigation at Godin Tepe, Iran, part I, the metal      fids, Journal of Archaeological Science, 37 (7): 1700-1715.

Giumlia- Mair, et al. 2002. Investigation of a copper- based hoard from the megalithic stile of al-Midamman, Yemen, an interdisciplinary approach, Journal of Archaeological Science, 29: 195-209.

Iravani Ghadim, F., 2011. JafarAbad VIII. Kurgan Kazilari, Kuzeybati, Iran, Karadeniz’den Firat’a Bilgi Uretimi, Onder Bilgi’ye Armagan Yazilari, Ankara191-216.

Iravani Ghadim, F., 2012. Jafar Abad Kurgan no V, studies presented in honour of Sumer Atasoy, Sevket Donmez (ed.), 95-120.

Iravani Ghadim, F., 2014. JafarAbad Kurgan no IV, script a: assays in honour of Veli    Sevin, Aynur Ozfirat (ed.), Istanbul, 87-106.

Junk, Margrit 2003. Material properties of copper alloys containing arsenic, antimony, and bismuth, The material of early Bronze Age ingot torques, Ph.D. thesis, Technischen Universitat Bergakademie, Freiberg.

Muscarella, O., White 1988. Bronze and iron: ancient Near Eastern artifacts in the Metropolitan Museum of art. New York, Metropolitan Museum of art Publication.

Muscarella, O. White 2013. Archaeology, artifact and antiquities of the ancient Near Nast, Leiden, Boston.

Masoudi, Zabih-Allah et al. 2013. Introduction and typology of bronze jewelry, case study of JafarAbad Kurgan, Iran, International Journal of Research English language Teaching Studies, 1: 8-14.

Oudbashi, Omid et al. 2014. Metallurgy and microstructure interpretation of some archaeological tin bronze vessels from Iran, Journal of Materials Characterization, 97: 74- 82.

Overlaet, Bruno 2005. The chronology of the Iron Age in the Pusht- Ikuh, Luristan, Iranica Atiqua, XL: 1-33.

Scott, David A., 1991. Metallography and microstructure of ancient and historic metals, The Getty Conservation Institute, The J. Paul Getty Museum in Association with Archetype books.

Valerio, P et al. 2012. A multianalytical approach to study the Phoenician bronze technology in the Iberian Peninsula- a view from Quinta do Almaraz, Journal of Material Characterization, 67: 74-82.