Archäometrie

Dieser Artikel ist noch sehr kurz und möglicherweise inhaltlich unvollständig.

Naturwissenschaftliche Methoden sind in der heutigen Archäologie ein wesentlicher Bestandteil der Analyse nicht nur von Landschaften, sondern auch von Funden. Unter dem Oberbegriff der Archäometrie finden sich zahlreiche Disziplinen, in einem weiten Sinne gehören auch Anthropologie, Archäozoologie und Archäobotanik dazu, in engerem Sinne geht es um die Analyse anthropogener Materialien, wie eben auch Keramik.

Fragestellungen

Materialanalyse

Ein wesentliches Ziel archäometrischer Analysen ist die genaue Bestimmung der Werkstoffe und der Herstellungstechniken. Einerseits wird der Scherben, andererseits die Magerung analysiert.

Für eine Klassifizierung müssen in der Regel statistische Verfahren wie zum Beispiel eine Clusteranalyse bzw. Auswertungmethoden wie binäre Diskriminanzdiagramme eingesetzt werden.

Herkunftsanalyse

Bei der Frage der Herkunft geht es um die Bestimmung der Lagerstätten der Rohstoffe, die mit Materialanalysen genauer charakterisiert werden können. Voraussetzung für eine erfolgreiche Herkunftsbestimmung sind Referenzproben der Lagerstätten.

Neben Spurenelementen können Diatomeen zur Charakterisierung einer Tonlagerstätte beitragen.

Datierung

Auch mit modernen naturwissenschaftlichen Datierungsmethoden ist ein genaues Verständnis des Grabungskontextes von großer Bedeutung. Naturwissenschaftliche Datierungen setzen häufig an den Befundkontexten an, da direkte Datierungsverfahren wie Radiocarbondatierungen an Fettrückständen der Gefäßnutzung der mittels der Rehydroxylationsmethode gerade erst in Entwicklung sind. Ein klassisches, direkt an Keramik anwendbares Verfahren ist die Thermolumineszenzdatierung.

Analyse von Inhaltsresten und Gebrauchsspuren

Neben der Analyse des Scherbens, sind archäometrische Analysen aber auch bei der Bestimmung und Untersuchung von Inhaltsresten von Bedeutung. Häufig finden sich an Keramikscherben anhaftende oder eingedrungene Inhaltsreste oder allgemeiner Gebrauchsspuren. Hierbei handelt es sich häufig um organische Materialien, bei technischer Keramik aber auch um metallische oder mineralische Rückstände. Neben den klassischen Methoden der Keramikarchäometrie sind daher auch die Phytolithen- und Lipidanalysen sowie die Archäogenetik mit DNA-Analysen von Interesse.

Neuerdings verspricht man sich sogar die Rekonstruktion von Gerüchen (Haber u.a. 2022).

Bei Tiegel ist ggf. auch die Archäometallurgie heranzuziehen.

Methoden

Zur Analyse des Scherbens selbst stehen verschiedene Methoden zur Verfügung. Neben optischen, meist mikroskopischen Verfahren stehen nicht optische Methoden zur Verfügung, die indirekte Daten liefern, die zur Identifikation von Materialien herangezogen werden können:

optische Methoden

Die optischen Methoden ermöglichen eine morphognostische/ pedrologische Bestimmung insbesondere der Magerungspartikel. Sie können im Anschnitt oder an einem Dünnschliff vorgenommen werden. Einfache Beobachtungen sind in einem Anschnitt bereits direkt, ohne Vergrößerung möglich.

Mit dem Binokular werden Details von 1/10 mm Größe sichtbar, was ausreichend ist, um größere Magerungspartikel zu erkennen. Idealerweise wird die Scherbe gesägt und poliert (Velde/ Druc 1999, 296f.).

Mit einem petrographischem Mikroskop können Details bis zu 0,002 mm gut sichtbar gemacht werden. Magerungspartikel sind gut zu erkennen. Da es sich um ein Durchlichtmikroskop handelt, ist ein Dünnschliff mit 0,03 mm Dicke erforderlich. Im polarisierten Durchlicht lassen sich verschiedene Mineraliengruppen differenzieren (Velde/ Druc 1999, 297f.).

Es sind jeweils mineralogische und petrologische Grundkenntnisse erforderlich.

Eine fotografische Dokumentation der Bilder ermöglicht mit einer Bildbearbeitung eine Analyse von Magerungsgrößen und Magerungsverteilung.

indirekte, nicht-optische Methoden

Spektralanalyse

• Infrarotspektroskopie
• massenspektrometrische Analyse ICP-AES (Inductively Coupled Plasma – Atomic Emission Spectrometry)

Röntgenfluoreszenzanalyse/ RFA (xrf)

Die Probe wird mit Bestrahlung angeregt und gibt dabei Energie in Form von element-spezifischer Fluoreszenz ab. Eine Keramikprobe wird idealerweise pulverisiert, da der Scherben durch die Magerungspartikel inhomogen ist. Kombiniert mit bildgebenden Verfahren lässt sich in modernen Verfahren der Scherben jedoch mit seinen Bestandteilen darstellen.

Mittlerweile kann die RFA auch mit portablen Geräten durchgeführt werden, was aber bei der Anwendung bei inhomogener Keramik etwas problematisch sein kann. Eine aktuelle Evaluation der Methode kommt aber aufgrund systematischer Tests zu einer positiven Einschätzung aktueller Geräte (Helfert 2023).

Die RFA zur quantitativen Bestimmung der Elemente wurde in Bayern etwa für die Ermittlung von Pfeifenton verwendet mit dem Ziel, die beprobten Tonpfeifen chemisch zu klassifizieren (Mehler 2010). Die tabellarischen Ergebnisse der Untersuchungen zeigen die Haupt- sowie diverse Spurenelemente der beprobten Stücke.

Beispiel der tabellarischen Zusammensetzung von Tonpfeifenproben aus Passau (Die Hauptelemente sind in Gew.-% angegeben, die Spurenelemente in ppm):

Kat.-Nr.	Fd.-Nr.	Fundort	Analyse	SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2O3	MnO	MgO	CaO	Na2O	K2O	P2O5	V	Cr	Ni	Zn	Rb	Sr	Zr	Ba	(Ce)
C 5015	IIIP1132	Passau	V601	56,08	1,45	36,98	3,70	0,012	0,24	0,38	0,01	1,06	0,09	81	66	15	35	67	37	253	270	84
C 5015	IIIP0833	Passau	V602	56,24	1,41	35,97	3,49	0,013	0,25	0,80	0,20	1,37	0,27	75	81	13	37	73	48	259	474	83
C 102	IIIP1339	Passau	V561	56,62	1,21	36,69	3,25	0,009	0,24	0,67	0,13	0,95	0,23	89	61	21	47	57	40	180	428	59
C 102	IIIP1319	Passau	V558	57,61	1,30	35,69	3,50	0,010	0,25	0,31	0,12	1,13	0,08	70	76	22	43	63	42	251	307	30
C 102	IIIP1331	Passau	V559	57,74	1,43	34,63	3,69	0,013	0,28	0,65	0,14	1,11	0,32	81	72	22	35	53	65	307	430	101
C 102	IIIP1341	Passau	V560	58,38	1,38	35,15	2,82	0,013	0,25	0,51	0,15	1,26	0,09	73	64	16	34	58	58	200	352	110

Neutronenaktivierungsanalyse/ NAA

Eine verbreitete Methode für die Herkunftsbestimmung ist die Neutronenaktivierungsanalyse/ NAA. Dabei wird die Probe mit Neutronen aktiviert, gemessen wird die abgegebene Gammaspektrometrie.

Massenspektrometrie (MS)

Eine weitere moderne Methode der Herkunftsbestimmung sind Isotopenanalysen, die jedoch einerseits bei biogenen Materialien und andererseits bei Metallen verwendet werden. Alle Methoden erfordern eine gründliche quellenkritische Auseinandersetzung mit Formationsprozessen, Fraktionierungen und Beprobungsstrategien.

Literaturhinweise

• Barlay 2001: K. Barlay, Scientific Analysis of Archaeological Ceramics. A handbook of resources (Oxford 2001).
• Behrendt/ Mielke 2013: S. Behrendt / D. P. Mielke, Probleme und Perspektiven archäometrischer Untersuchungen großer Keramikmengen - Ein Projektbericht. in: B. Ramminger / O. Stilborg / M. Helfert (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Anaylsen vor- und frühgeschichtlicher Keramik 3. Universitätsforschungen zur prähistorischen Archäologie 238 (Bonn 2013), 93-121.- https://www.academia.edu/5362483
• Helfert 2023: M. Helfert, Die portable energiedispersive Röntgenfluorenszenz-Analyse und ihre Anwendung zur Untersuchung von archäologischer Keramik. Zum aktuellen Stand des Messverfahrens in der Keramikanalytik. Arch. Korrbl. 53, 2023, 409-432. - DOI: https://doi.org/10.11588/ak.2023.3.101730
• Huber u.a. 2022: B. Huber / T. Larson / R. N. Süenhler / N. Boivin, How to use modern science to reconstruct ancient scents. Nature Human Behaviour 6, 2022, 611–614. - doi: 10.1038/s41562-022-01325-7
• Hunt 2017: A. M. W. Hunt (Hrsg.), The Oxford handbook of archaeological ceramic analysis. Oxford handbooks in archaeology (Oxford 2017). - ISBN 9780199681532
• Kritsotakis 2000: K. Kritsotakis, Chemische Charakterisierung und Klassifizierung von archäologischen Keramikartefakten aus Rheinland-Pfalz. Jahrb. RGZM 47, 2000, 595–688. - DOI: https://doi.org/10.11588/jrgzm.2000.2.43863
• Matson 1981: F. R. Matson, Archaeological Ceramics and the Physical Sciences: Problem Definition and Results. Journal Field Arch. 8, 1981, 447–456.
• Mommsen u. a. 1988: H. Mommsen/A. Kreuser/A. Weber, A Method for Grouping Pottery by Chemical Composition. Archaeometry 30, 1988, 47–57.
• Mommsen 2007: H. Mommsen, Tonmasse und Keramik: Herkunftsbestimmung durch Spurenanalyse. In: G. Wagner (Hrsg.) Einführung in die Archäometrie (Berlin, Heidelberg: Springer 2007). - https://doi.org/10.1007/978-3-540-71937-3_10
• Velde/ Druc 1999: B. Velde/ I.C. Druc, Archaeological Ceramic Materials. Origin and Utilization (Berlin, Heidelberg 1999). - ISBN 3540644695

Links

Wikipedia

• Archäozoologie
• Archäobotanik
• Diatomeen