بخشی از مقاله
مطالعات آزمایشگاهی سفال: پیشینه، ظرفیت ها، آسیب ها و چشم انداز آن در باستان شناسی ایران
چکیده
امروزه، پیشرفتهای فناوری امکان گاهنگاری، شناسایی ترکیبات عنصری، کانیشناسی، منشایابی و گاهنگاری سفالینهها با استفاده از روش ترمولومینسانس، روشهای تجزیه و تحلیل شیمیایی XRD )، XRF، ICP، FT-IR و ...) را در تجزیه و تحلیل دادههای سفالی فراهم نموده است. پس از ظهور باستانشناسی نو در دهه 1960 میلادی، مطالعات آزمایشگاهی امکان تحلیلهای دقیقتر و با درصد خطای کمتر را ممکن ساخته و پاسخگوی پرسشهایی نو در تصویرسازی جوامع باستان بر اساس دادههای سفالی بوده است. با وجود استفاده وسیع از این روشها در باستانشناسی دنیا، هنوز روشمندی و هدفمندی در بهرهبرداری از آنها در باستانشناسی کشورمان مشخص نیست.
نگارندگان، ضمن معرفی و شناخت شیوههای نوین مطالعه دادههای سفالین بر پایه فرآیندهای آزمایشگاهی و بررسی چگونگی تحلیل نتایج حاصل از این روشها در باستانشناسی دنیا، به بررسی پیشینه و ظرفیتهای آن در باستانشناسی ایران پرداخته و پس از آسیبشناسی، پیشنهادهایی برای ترسیم وضعیت مطلوب اینگونه پژوهشها خواهند داد. مشکلاتی از قبیل فقدان امکانات آزمایشگاهی، هزینه بالای آزمایشات، عدم پرسشمحوری و هدفمندی در بهرهبرداری از ظرفیتهای فنی و شیمیایی سفال در پژوهش-ها و نبود برنامههای آموزشی و پژوهشی مشخص در زمینه پژوهشهای آزمایشگاهی آسیبشناسی مورد نظر نگارندگان میباشند.
مقدمه
تلفیق باستانشناسی با علومی چون فیزیک، شیمی، جغرافیا، زمینشناسی، زیستشناسی و ... از دهه 1960 و تجزیه و تحلیل دقیقتر دادههای باستانی به کمک این علوم، راهگشای افقهایی جدید در تحلیلهای باستانشناسی بوده که تصویری واضحتر از گذشته انسان به دست میدهد. در این میان سفالها، که بخش قابل توجهی از یافتهها را تشکیل میدهند با رویکردهای گوناگونی همچون بررسی ویژگیهای ماکروسکپی (شکل، رنگ، نقوش تزئینی و ...) و مطالعه ویژگیهای میکروسکپی، کانیشناسی، ترکیب شیمیایی و ریزساختاری با استفاده از شیوههایی نظیر پتروگرافی (بررسی مقاطع نازک سفال با استفاده از میکروسکوپ پلاریزان به شیوه نوری – عبوری) و یا استفاده از شیوههای گسیل اشعه X (از جمله XRD، XRF و (PIXE تجزیه و تحلیل میشوند. اطلاعات به دست آمده از بررسی ترکیب ساختاری و شیمیایی سفالها سبب شناخت منشاء و تکنولوژی تولید آنها خواهد شد (امامی و نوغانی، .(55 :1392 علاوه بر این با استفاده از شیوه سنیابی لومینسانس برای سفال، دریچهای جدید در گاهنگاری مطلق محوطههای باستانی گشوده شده است (بحرالعلومی، .(102- 77 :1392
بخش نخست این پژوهش علاوه بر معرفی شیوههای مذکور و آشنایی با زمینههای مطالعات آزمایشگاهی، به بررسی نقش و جایگاه آنان در مطالعات باستانشناسی روز دنیا با ذکر چند نمونه شاخص اختصاص دارد. در ادامه با بررسی سوابق بهرهگیری از این رویکردها در باستانشناسی ایران، به معرفی اجمالی پروژههای انجام شده در این خصوص و نتایج حاصله از آنان پرداخته میشود.
در بخش دوم مقاله به تحلیل و آسیبشناسی رویکردهای مذکور در فضای باستانشناسی ایران با توجه به پتانسیلهای موجود و چشماندازهای پیشرو پرداخته خواهد شد و در پایان با توجه توانمندیهای علمی و عملی باستانشناسی ایران و در نظر داشتن اولیتهای پژوهشی به ارائه پیشنهاداتی در خصوص چگونگی کمی و کیفی پرداختن به این جنبههای مطالعات سفال اقدام میگردد.
-1 مبانی نظری پژوهش
از جمله شواهد موجود برای بررسی فرآیندهای تکنولوژیک در محوطههای باستانی به ویژه محوطههای پیش از تاریخ، سفال است که به فراوانی از محوطههای باستانی، کشف و ضبط میشود. سفال به عنوان کهنترین صنعت مردمان ساکن در فلات ایران، جایگاه ویژهای در مطالعات باستانشناختی دارد. سابقه تولید سفال در ایران را هزاره نهم پیش از میلاد تخمین میزنند (سفال لایه E گنجدره با تاریخ 8450 ± 150 ق. م.) (کامبخشفرد، .(23 :1379 این محصول در گذر زمان مراحل رشد و تکامل صنعتی خود را پیموده تا علاوه بر آشکار ساختن هنر و صنعت آفرینندگان خود، مولفهای ارزشمند در مطالعات باستان شناختی، تاریخ هنر و تکنولوژی به شمار آید.
بیشتر مطالعات انجام شده بر روی سفالهای باستانی تا کنون بر اساس توصیف ظاهری و الگوهای هنری انجام شده است. در چند دههی اخیر با پیشرفت فناوری در تمامی عرصهها این امکان برای باستان شناسی فراهم شد تا بتواند دادههای مادی خود از جمله سفال را با استفاده از ابزار و فنون جدید مورد مطالعه قرار دهد (طلایی و همکاران، .(65 :1388
بر اهمیت فناوری در مطالعات سفالهای باستانی با کار فردریک ماتسون در سال 1942 و تألیف مقالهای با نام »مطالعات فناورانه سفال « تأکید بیشتری شد. او یادآور شد که آنالیز ریخت شناسی و سبکی به تنهایی برای درک فرهنگهای گذشته کافی نیستند. ماتسون معتقد بود که محققان باید فرآیند تولید و تهیه مواد خام به کار رفته در ساخت سفال را به منظور آشنایی با نقش سفالگر و محصولات او در جامعه بررسی کنند .(Peterson, 2009: 5)
-2 آشنایی با شیوههای آزمایشگاهی مطالعه سفالهای باستانی
کلیهی شیوههای معمول در مطالعات آزمایشگاهی سفال که تا کنون مطرح و مورد استفاده قرار گرفتهاند به دو دسته کلی تقسیم میشوند. گروه اول شیوهها و روشهایی را شامل میشود که به آنالیز و شناخت ترکیبات موجود در بافت سفال میپردازند. بر این اساس میتوان ضمن دستهبندی دقیقتر سفالهای مورد مطالعه بر اساس تفاوتهای موجود در ترکیبات آنان، به منشأ و مبدا تولید، تکنیکهای کیفی مورد استفاده در ساخت سفال و شیوههای مناسبتر در حفظ و نگهداری آن سفالها پی برد.
اما گروه دوم دربردارنده تنها شیوهی معمول در گاهنگاری مطلق با استفاده از سفال است. بر این اساس سفال به عنوان یکی از فراوانترین دادههای محوطه باستانی از دوره نوسنگی به بعد، مبنای گاهنگاری مطلق قرار میگیرد.
-1-2 شیوههای آنالیز ترکیبشناسی
-1-1-2 پتروگرافی
عمدهترین روش در شناسایی مواد معدنی در مطالعات باستانشناختی سفال، آنالیز پتروگرافی است. اساس پتروگرافی از مطالعات زمینشناسی در توصیف و طبقهبندی سنگها نشأت گرفته است. استفاده از این شیوه در مطالعه سفال با نگاه به سفال به عنوان یک سنگ مصنوعی مطرح گردید .(Rice, 1987: 376- 377) پتروگرافی از طریق بررسی مقاطع نازک نمونههای سفالین با استفاده از میکروسکوپ الکترونیک، ابزاری کاربردی و کم هزینه برای مطالعه ماتریکس =) بافت) سفالها، دانههای تمپر، ارتباط ماترکس =) بافت) و دانهها، خلل و فرج، تجمع محصولات ثانویه، فرآیندهای تخریب کانیهای موجود در ساختار سفال و ... محسوب میشود . در واقع در این شیوه، افزون بر بهدست آوردن اطلاعاتی درباره تکنولوژی تولید سفال، میتوان تغییرات صورت گرفته در گذر زمان، پس از دفن را هم که بر ترکیب شیمیایی و پایداری قطعه تأثیر گذار است، بررسی و مطالعه کرد (امامی و نوغانی، 59 :1392 و نوغانی و امامی، 19 :1390 و .(Ellis, 2000: 458
-1-1-1-2 تاریخچه مطالعات پتروگرافی
استفاده از این شیوه در تحلیل سفالهای باستانی سابقهای چند ده ساله دارد. هنری کلیفتون سربی1 از اعضای هیأت علمی دانشگاه شفیلد نخستین کسی بود که ادعا نمود صفات بصری مواد معدنی در زیر نور مغناطیسی، قابل تشخیص هستند. وی در سال 1849 نخستین برداشت پتروگرافیگ خود را از نمونههای تخته سنگ ماسهای انجام داد .(Peterson, 2009: 3- 4 ) اولین مطالعاتی که از تکنیک پتروگرافیک در آنالیز مواد باستانشناختی بهره برد، در سال 1890 توسط کارل جرج ریچارد لیپسوس2 (زمینشناس آلمانی) به رشته تحریر درآمد. وی در سفری که به یونان داشت 409 نمونه سنگ مرمر را گردآوری کرده و با استفاده از روش برش میکروسکوپی، نمونهها را در انواع مختلف و بر اساس مولفههایی چون رنگ، اندازه و ترکیبات طبقهبندی نمود .(ibid) استفاده از این روش در مطالعات سفال توسط آنا شپرد در قرن بیستم پایه گذاری شد (نظری، 36 :1392 و نقشینه و همکاران، 68 :1392 )؛ وی با مطالعه بر روی سفالهای منقوش به دست آمده از منطقه پکوس در نیومکزیکو (جنوبغربی آمریکا)، اطلاعاتی به دست آورد که آنالیز سبکی و ریختشناسی نمیتوانست چنین کاری انجام دهد او چندین نوع مختلف از سفال را بر اساس تمایز بین شاموت سفال دستهبندی نمود. مضاف بر این با مطالعه دادههای زمینشناسی منطقه به شواهدی در مورد منابع تامین مواد خام تهیه سفال دست یافت ( Shepard, .(1956 وین فلتس3 آمریکایی با انجام آنالیز پتروگرافیک بر روی سفال و خاک به دست آمده از محوطه تروی در سواحل غربی ترکیه، ظروف بومی و وارداتی این محوطه را تفکیک نمود. وی با انجام این سلسله مطالعات تفاوتهای آشکار در تکنیکهای فرمدهی و پخت سفالهای وارداتی و محلی آشکار نمود .(Peterson, 2009: 4) پتروگرافی سفال به شکل فزآیندهای در اروپا و به دنبال فعالیاتهای دیوید پیکوک در آنالیز سفال خشن روم به دست آمده از محوطه فیشبورگ انگلستان، محبوبیت یافت. پیکوک با استفاده از این روش موفق شد تفاوت بین ترکیبات کوراتز بر اساس معیارهایی نظیر فرم، مقدار و اندازه تکتک دانهها را تشخیص دهد .(Ibid: 5)
-2-1-1-2 شیوه انجام آنالیز پتروگرافیک در مطالعه سفالهای باستانی
تحلیلهای پتروگرافی نیازمند برشهایی نازک از مقطع سفال است. برای این منظور برشی کوچک از سفال به کمک تیغه الماس جدا شده و با استفاده از سمبادههای بسیار نرم صیقل مییابد. ذرات سمباده با شستشو در دستگاه شناورسازی اولتراسونیک جدا شده پس از فرآیند خشک کردن، با استفاده از سمغ گرم شده به یک صفحه شیشهای چسبانده میشود. زمانی که صمغ سفت شد، برش سفال به صورت خودکار به خردههایی با ضخامت تقریبی 0/01 میلیمتر کاهش مییابد. این برش نیز با استفاده از دستگاههای نیمه خودکار صیقل خورده تا اینکه ضخامت آن به 0/003 میلیمتر برسد. در این ضخامت اغلب مواد معدنی به صورت شفاف یا نیمه شفاف نشان داده میشوند و این امر زمینه را برای مطالعه خواص فیزیکی یا ظاهری آنها فراهم میکند. نمونههای آماده شده مذکور زیر یک میکروسکپ سنگشناسی، که دارای منبع نوری پلاریزه به همراه درجهبندی چرخشی است، بررسی و مطالعه شوندمی (درِوِت، 226 -225 :1392 و .(Peterson, 2009: 10- 13
-2-1-2 طیف سنجی پراش پرتو ایکس (XRD)
روش پراش پرتوX، روشی برای مطالعه سفال بر پایهی شناسایی مواد معدنی از طریق ساختار بلوری آنهاست (نظری، .( 38 :1392 پراش پرتو Xکه توسط مجموعهی اتمها پدید میآید، ناشی از تقویت پرتو پراکنده شده در جهتهای ویژه فضایی است. پس از برخورد پرتو Xبه الکترونهای ماده، آنها را به نوسان وادار میکند و این الکترونها نیز باعث پراکندگی پرتو Xدر فضای اطراف خود با همان بسامد پرتو ابتدایی خواهند شد. بنابراین در حالت-های ویژهای که دامنهی پرتوها با هم جمع شوند، پرتو تابیده از مجموع اتمها، تقویت میشود و به آن پراش میگویند (گلستانیفرد، .(76-75 :1383 XRDنخستین بار برای آنالیز مواد معدنی توسط فیزیکدانی آلمانی در سال 1912مورد استفاده قرار گرفت .(Rice, 1987: 382)
از نمونههای شاخص کاربرد این شیوه در مطالعه سفالهای باستانی در سالهای اخیر میتوان به طرح پژوهشی گروهی از دانشمندان تایلندی در سال 2011 در مطالعه سفالهای باستانی به دست آمده از محوطهی بان چیانگ4 اشاره کرد که از این شیوه در کنار شیوههای متداولی نظیر XRFو FT-IRبهره بردند .(Tanthanuch et al, 2011) در مطالعه سفالهای به دست آمده از محوطه باستانی ابلای سوریه ( 1800 – 2250 ق.م.) در سال 2014 نیز، آنالیز XRDدر کنار سایر شیوههای معمول استفاده شد. بر اساس نتایج به دست آمده حداقل دو منشأ مجزا برای سفالها تعیین گردید. علاوه بر این، بر اساس ترکیبات شناسایی شده در موارد مورد بررسی دمای پخت آنان در حدود 800 تا 850 درجه تخمین زده شد .(Ballirano et al, 2014)
-3-1-2 طیفسنجی فلوئورسانس پرتو ایکس (XRF)
روش فلوئورسانس پرتو ایکس، XRFیا طیف سنجی پرتو ایکس یکی از روشهای آنالیز عنصری است که امروزه از آن بطور وسیعی در صنعت و مراکز پژوهشی استفاده میشود (گلستانیفرد، .(93 :1383 هدف از انجام این آزمایش اندازهگیری طول موج و شدت امواج فلرئورسانس منتشر شده از اتمهای مختلف در نمونه مورد آزمایش است، که برآیند آن آگاهی از نوع و میزان و عناصر تشکیل دهندهی نمونه است (طلایی و همکاران، :1388 .(74 مزیت این روش نسبت به پیکسی (PIXE ) این است که با انتخاب مناسب هدف اولیه، عناصر خاصی را میتوان ترجیحاً در نمونه تشخیص داد (آذرنوش، .( 80 :1381 در این روش پرتو ایکس به نمونهی مجهول تابیده و در اثر برانگیختن اتمها، باعث پدید آمدن پرتو Xثانویه میشود. سپس با تعیین طول موج یا انرژی پرتو Xثانویه، عنصرهای مورد نظر را میتوان شناسایی و غلظت آنان را اندازهگیری کرد (گلستانیفرد، 93 :1383 و Rice, .(1987 از نمونههای شاخص انجام آزمایش XRFطی سالهای اخیر در سطح بینالمللی میتوان به مطالعه و آنالیز لعاب و تزئینات سفالهای اسلامی موجود در مجموعهی NMAتوسط تیمی به سرپرستی فیضی المالکی در سال 2005 اشاره نمود .(Al-Maliki et al, 2005) در پژوهشی دیگر سفالهای محوطه بان چیانگ (Ban Chiang) توسط گروهی از دانشمندان تایلندی در سال 2011 به شیوه آنالیز XRFدر کنار سایر شیوههای معمول مورد مطالعه قرار گرفت .(Tanthanuch et al, 2011) در سال 2014 میلادی نیز گروهی از باستانشناسان به سرپرستی بالیرانو در مطالعه سفالهای به دست آمده از محوطهی ابلا در سوریه 1800 – 2250) ق. م.) از این شیوه در کنار سایر متدهای معمول بهره بردند ( Ballirano et al, .(2014
-4-1-2 گسیل پرتو ایکس (PIXE)
PIXE مخفف عبارت Particle Induced X-ray Emissionاز متداولترین شیوههای آنالیز مواد محسوب میشود. در این شیوه با اندازه-گیری پرتو ایکس گسیل شده از اتم عناصر موجود در ترکیب مورد مطالعه، که در اثر برانگیختیگی آنان با پروتون ایجاد شده است، میتوان غلظت عناصر موجود را مشخص نمود. حساسیت و سرعت بالا، چند عنصری و غیر مخرب بودن از مزایای روش پیکسی در مطالعه اشیاء باستانی محسوب میشود .(Roumie, 2009: 196) با استفاده از این روش میتوان توضیع مواد را در ترکیبات ناهمگن با دقت میکرونی مشخص نمود. همچنین با استفاده از باریکه میکرونی پروتون میتوان سطح نمونه را اسکن کرده و تصویری دو بعدی ار عناصر موجود در نمونه بهدست آورد (آقاعلیگل و همکاران، .(2 :1386
از جمله موارد شاخص استفادده از این شیوه در مطالعه سفالهای باستانی طی سالهای اخیر میتوان به پژوهش انجام شده توسط گروهی از دانشمندان هندی در سال 2014 اشاره نمود. این دانشمندان در برررسی سفالهای محوطهی اورایور (Uraiyur) در جنوب هند، با استفاده از سه روش پیکسی (PIXE ) و طیفسنجی تبدیل فوریه - مادون قرمز (FT-IR) اقدام نمودند. در این پژوهش که با هدف مطالعه ترکیب عناصر به کار رفته، شناخت منشاء و مبدأ سفالها و شرایط نسبی پخت آنان صورت گرفته بود؛ بر اساس نتایج حاصل از آنالیز پیکسی، حداقل دو منبع مجزا برای نوع خاک رس استفاده شده در سفالهای مورد مطالعه معرفی گردید. نتایج حاصل دلیل محکمی بر وجود روابط تجاری بین فرهنگهای مورد مطالعه در منطقه مزبور بود .(Tamilarasu et al, 2015: 36-42)
-1-4-1-2 پیشینه شیوه آنالیز پیکسی
اگر چه روش پیکسی در سال 1958توسط مرزباچر و لوییس مطالعه شد، امّا استفاده از آن به عنوان یک ابزار آنالیز از سال 1970 به طور گسترده پایهریزی شد .(Garip, 1998) استفاده از روش پیکسی در ایران نیز چند سال پس از نصب دستگاه واندوگراف در سازمان انرژی اتمی ایران از سال 1370 آغاز گردید. در سال 1383 با راهاندازی سیستم میکروپیکسی یا آنالیز با باریکه میکرونی قابلیتهای این روش بهبود یافت (لامعی و همکاران، .(261 :1384-85
-5-1-2 طیفسنجی تبدیل فوریه – مادون قرمز (FT-IR)
طیف سنجی تبدیل فوریه – مادون قرمز، بررسی نواحی و شدت جذب یا عبور پرتوهای مادون قرمز از مواد است که در طول موجهای مختلف این پرتوها صورت میگیرد. جذب تابش مادون قرمز همانند دیگر فرآیندهای جذب، فرآیندی کوانتایی است؛ به نحوی که فقط فرکانس های خاصی از تابش مادون قرمز توسط مولکول جذب و باعث ارتعاش پیوندهای آن میشود. یکتایی فرکانس جذب برای هر پیوند باعث میشود که بتوان از طیفسنجی مادون قرمز به عنوان روشی قدرتمند برای شناسایی و تعیین ساختار مولکولی مواد آلی، کنترل کیفیت و درجه خلوص مواد، بررسی واکنشهای کهنگی تسریعی، شناسایی برخی از مواد معدنی مثل کربناتها، سولفاتها، فسفاتها و سیلیکاتها بهره برد. روش مذکور به عنوان روش میکرو تخریبی در مطالعه آثار شناخته شده است که با حساسیت بسیار زیاد شناسایی نمونهها را در حد چند میکرو گرم یا کمتر ممکن می سازد (استوارت، 1391 و .(Christy et al, 2001
آنالیز به شیوهی تبدیل فوریه-مادون قرمز به عنوان یکی از کاربردیترین شیوههای آنالیز ترکیبات عالی و معدنی، سالهاست که در کنار سایر متدها در اختیار باستانشناسان قرار گرفته تا به کمک آن به تجزیه و تحلیل دادههای باستانی از جمله سفال بپردازند. به عنوان نمونه در سال 2014، گروهی از دانشمندان هندی با بهرهگیری از این شیوه در کنار سایر تکنولوژیهای معمول (PIXE )، به مطالعه دقیقتر سفالهای به دست آمده از محوطهی اورایور (Uraiyur) در جنوب هند پرداختند و بر اساس نتایج به دست آمده دو منشأ مجزا برای سفالهای محوطهی مذبور شناسایی نمودند که حاکی از وجود ارتباط تجاری در منطقهی مورد مطالعه بود. علاوه بر این شناسایی ترکیبات موجود در سفالهای مورد بررسی نشان دهنده پخت آنان در دمایی ما بین 800 تا 1000 درجه سانتیگراد بود .(Tamilarasu et al, 2015: 36-42)
-6-1-2 طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی (ICP)
پلاسمای جفتشده القایی (Inductively Coupled Plasma)، از جمله روشهای طیفسنجی نشری (Emission) است که در آن با تبدیل نمونه مورد مطالعه به اتمهای تشکیل دهنده آن به وسیلهیپلاسمای تولید شده توسط یک گاز بی اثر که عمدتاً آرگون (Ar) است و اندازهگیری طیف نوری حاصل از برانگیختن آن اتمها؛ امکان شناسایی و تعیین میزان غلظت عناصر موجود در نمونه مورد مطالعه را فراهم می-کند.ازاینروشبرایآنالیزعنصری (Elemental Analysis ) بیشتر عناصر بجز آرگون (گاز بیاثر) استفاده میشود (اسفندیاری بیات و سروری، .(1394 از ویژگیهای بارز این شیوه حساسیت و قدرت تشخیص بالا با دقت ppmو مزاحمتهای طیفی و شیمیایی کمتر است (اسفندیاری بیات و سروری، 1394 و وست، .(387 -385 :1387
-1-6-1-2 شیوه انجام آنالیز ICP
پلاسمای جفتشده القایی از یک مشعل با سه لوله متحدالمرکز از جنس کوارتز تشکیل شده است. درون هر لوله گاز آرگون ( با سرعت جریانهای متفاوت) جهت خنک کردن و همچنین انتقال نمونه به درون پلاسما جریان دارد. در بالای یکی از لولههای مشعل (بلندترین لوله) یک سیم پیچ القایی (Induction Coil) وجود دارد که نیروی آن توسط یک جنراتور امواج رادیویی (RF Frequency Generator) تامین میشود.جرقه تولید شده به کمک سیم پیچ تسلا (القایی) سبب یونیزه شدن گاز آرگون میشود. یونها و الکترونهای حاصل از یونیزاسیون با میدان مغناطیسی تولید شده توسط سیم پیچ القایی برهمکنش میدهند و در نهایت سبب ایجاد جریان الکترون و یونها در مسیرهای مدور و مشخصی درسیستم می-شوند .اتمهای یونیزه نشده آرگون در درون پلاسما دراثر برخورد با ذرات باردار، یونیزه شده و بدین ترتیب محیط پلاسما در طول آزمایش پایدار باقی میماند. نمونه به کمک گاز آرگون به قسمت بالای لولهها که حاوی پلاسمای داغ است هدایت میشود. نمونه میتواند به فرم بخار گرم متمرکز( (Aeroselو یا پودر بسیار ریز وارد مشعل شود. پس از تبخیر، تحت تاثیر انرژی الکترون و یونهای محیط به اتمهای تشکیل دهنده خود تبدیل و در نهایت در محیط بسیار گرم پلاسما برانگیخته میشوند. پرتوهای نور ساطع شده از عناصر پس از عبور از یک تکفامساز((Monochromator به آشکارساز تکثیر کننده فوتون (Photomultiplier) میرسند تا شدت آن اندازهگیری شود. بدین ترتیب امکان تشخیص و اندازه گیری غلظت عنصر مورد نظر را فراهم میآورد (اسفندیاری بیات و سروری، .(1394
-2-2 شیوهی گاهنگاری مطلق
-1-2-2 ترمولومینسانس (گرمالیان)
پدیده ترمولومینسانس از قرنها پیش برای دانشمندان شناخته شده بود. این پدیده که نتیجه جذب انرژی توسط کان بلورهای موجود در طبیعت و تخلیه آن به صورت انتشار طیفهای مشخص نوری تحت تاثیر فرایند گرمادهی است؛ از اوخر قرن نوزدهم برای تشخیص سنگهای معدنی از یکدیگر و طبقهبندی کانیها، وارد علوم زمین شناسی شده و مورد استفاده قرار گرفت (بحرالعلومی، . ( 78 -77 :1392 از اوسط قرن بیستم این فناوری با هدف تحلیل هر چه بهتر دادههای سنگی و سفالین محوطههای باستانی در اختیار باستانشناسان قرار گرفت .(Grogler, 1960: 595- 596) سرانجام در دهه 1970 با سالیابی سنگ چخماق در دانشگاه بیرمنگام افق تازهای از قابلتهای این فناوری فرا روی باستانشناسی قرار گرفت ( Goksu, 1974: .(651- 654 مواردی چون میزان اندک نمونه مورد نیاز (در حد میلیگرم) گستردگی محدوده زمانی سالیابی ( 100 تا 200 هزار سال) و محدوده خطا (بین 5 تا 10 درصد)، از مزایای برتری این فناوری محسوم میگردد (بحرالعلومی، .(95 :1392
-1-1-2-2 تاریخچه فناوری ترمولومینسانس
اولین بار رابرت بویل در سال 1663 گزارشی از بلورهای الماسی که در تاریکی میدرخشیدند ارائه داد. از اوخر قرن نوزدهم که علم زمین-شناسی پیشرفتهای بسیاری کرد، دانشمندان برای تشخیص سنگهای معدنی و طبقهبندی کانیها، خواص ترمولومینسانس و نوع نور ساطع شده از آنها را نیز مد نظر قرار میدادند؛ تا اینکه سرانجام در دههی 1940 با ساخت دستگاه فوتو مولتی پلایر (تکثیر کننده نور)، آشکار سازی و در نتیجه ثبت این نور امکانپذیر شد (همان: .(78 -77
شدت نور ترمولومینسانس نمونههای سفال اولین بار در دانشگاه برن اندازهگیری شد .(Grogler, 1960: 595- 596) طی دههی 1960 گروه پژوهشگران دانشگاه آکسفورد به سرپرستی » آتکین« با انجام دادن صدها مورد سالیابی و تعیین قدمت سفال، آجر، کاشی و ارائه روشهای مختلف نمونهسازی توانستند سالیابی ترمولومینسانس را به عنوان روشی دقیق برای سالیابی مطلق دادههای سفالی ارائه دهند (بحرالعلومی، .(78 :1392 در سال 1974 گوکسو در دانشگاه بیرمنگام با سالیابی سنگ چخماق، چشماندازهای دیگری از موارد استفاده این روش را نشان داد ( Goksu, 1974: .(651- 654
-2-1-2-2 شیوه انجام سالیابی ترمولومینسانس
همه اجسام هنگامی که تا درجه حرارتهای معینی گرم شوند به حد گداختگی رسیده و از خود نور ساطع میکنند. به این نور پرتوهای پلانک میگویند. اما در طبیعت موادی نیز وجود دارند که در درجه حرارتهای پائینتر از گداختگی، از خود نور ضعیفی (در رنگهای مختلف) منتشر میسازند. این اجسام به طور عمده شامل بلورها، اجسام نارسانا و برخی نیمه هادیها هستند. این پدیده را لومینسانس میگویند. مواد دارای خاصیت لومینسانس، انرژی را که از محیط دریافت میکنند در خود ذخیره ساخته و پس از مدتی با ساطع کردن نور انرژی ذخیر شده را آزاد میکنند. ترمولومینسانس، قابلیت انتشار نور بر اثر حرارت دادن در درجات مشخص است. نور ترمولومینسانس ساطع شده از سفال نشان دهنده آزاد شدن انرژی ذخیره شده در کانیهای موجود در خاک سفال است (بحرالعلومی، 80 -79 :1392 و نظری، .(35 -28 :1384
انرژی مورد بحث از طریق دو منبع در محیط آزاد میشود که عبارتند از مواد پرتوزای موجود در خاک و پرتوهای کیهانی. این انرژی از بدو تشکیل کانیها در آن ذخیره میشوند (تا حدود 10 میلیون سال). اما در صورت حرارت دادن جسم، این انرژی به یکباره آزاد میشود و ساعت ترمولومینسانس جسم حرارت دیده به صفر رسیده تا پس از پایان فرآیند حرارت دهی مجدداً شروع به جذب انرژی نماید. در مورد سفال این اتفاق در هنگام پخت در کوره رخ میدهد تا پس از تکمیل فرآیند پخت ساعت ترمولومینسانس سفال آغاز به کار نماید. بر این اساس میزان انرژی ذخیره شده در سفال، متناسب با زمانی است که از پخت آن در کوره میگذرد؛ و این نکته اصل اساسی سالیابی ترمولومینسانس است. در آزمایشگاهها با اندازه گیری میزان انرژی ذخیره شده در نمونه مورد مطالعه عمر آن را تخمین میزنند (بحرالعلومی، .(81 -80 :1392
-3-1-2-2 نمونههای سالیابی ترمولومینسانس
-1-3-1-2-2 سالیابی نمونههای سفال برای تعیین آغاز نوسنگی در اروپا تاریخ آغاز عصر نوسنگی در اروپا همواره یکی از مسائل مهم باستانشناسی در اروپا بوده است. اولین سالیابی نمونههای آلی به وسیله کربن 14، آغاز این عصر را هزاره سوم قبل از میلاد تاریخگذاری کردهاند . در اوایل دهه 1960 با روشن شدن چگونگی وابستگی غلطت کربن 14 به شدت پرتوهای کیهانی و دیگر عوامل موثر بر این عنصر، نیاز به تجدید نظر در سالیابیهای انجام شده احساس شد. بر این اساس باستانشناسان تصمیم گرفتند با آزمایش سفالهای برداشت شده از مناطق مختلف به نتایج قطعی دست یابند. نتایج حاصل از این پؤوهش نشان داد که تاریخ تخمین زده شده توسط آزمایشات کربن 14 چندان دور از واقع نیست .(Zimmerman, 1970: 304 & Perincka & Wagner, 1983:247)
-2-3-1-2-2 سالیابی سفالهای دوره روم در انگلستان در اوایل دهه 1960 پروفسور گراهام وبستر در حفاریهای خود در منطقه »وان هیل« انگلستان، در یک قرارگاه رومی، سفالها و سکههایی یافت که با توجه به تاریخ سکهها، تاریخ این قرارگاه را سالهای 60 تا 50 قبل از میلاد اعلام کرد. سفالهای به دست آمده از این قرارگاه نیز با توجه به میزان خطای ممکن، تاریخ مذکور را تائید نمود. با توجه به نتایج مشابه به دست آمده ضرورتی برای ادامه آزمایشات ترمولومینسانس تشخیص داده نشده و باقی مانده سفالها مورد آزمایش قرار نگرفتند.
-3 بررسی اجمالی مطالعات آزمایشگاهی انجام شده بر روی سفالهای باستانی در ایران
-1-3 مطالعات پتروگرافیک انجام شده در ایران
-1-1-3 مطالعه سفالهای نوع جلینگی دوره اشکانی
در سال 1390، سمیه نوغانی و سید محمدامین امامی به مطالعه دقیق نمونههایی از سفال نوع جلینگی دوره اشکانی به کمک انواع شیوههای نوین از جمله آنالیز پتروگرافیگ پرداختند. این پژوهشگران که نتیجه مطالعات خود را در مقالهای با عنوان »ساختار شناسی سفال جلینگی متعلق به دوره پارتی بر اساس مطالعات آرکئومتریک (باستانسنجی)« منتشر نمودند؛ با استفاده از تکنولوژی پتروگرافی موفق به کشف نکاتی برجسته در روند تهیه و تولید این نوع سفال گردیدند. بر این اساس برای تهیه سفال جلینگی دوره اشکانی از خاکی بهینه و فرآوری شده استفاده گردیده و کوارتز به عنوان ماده پر کننده =) تمپر) اصلی، بهصورت آسیاب و سرند شده مورد استفاده قرار گرفته است؛ تا خمیری منسجم با ویژگی درگیری مکانیکی هر چه بیشتر اجزاء با هم، ایجاد شود. از طرفی عدم مشاهده کربناتهای درشت دانه در بافت نمونههای مورد مطالعه، نشان از حذف آگاهانه آن از ترکیب مواد اولیه مورد استفاده، برای استحصال محصولی پایدارتر به لحاض رنگ و ترکیبات ساختاری دارد (نوغانی و امامی، .(1390
-2-1-3 بررسی نقش کربناتیزاسیون مجدد و کلیستهای ثانویه در فرآیند مرمت سفالهای باستانی
سید محمدامین امامی و سمیه نوغانی (1392) در مقالهای تحت عنوان »بررسی روند کربناتیزاسیون مجدد و شکلگیری کلیست ثانویه در سفالهای باستانی بر اساس مطالعات پتروگرافیک« به بررسی مقاطع نازک سفالهایی از چهار محوطه باستانی چغازنبیل، هفت تپه، تختجمشید و گوهرتپه نکا پرداخته و فرآیند کربناتیزاسیون مجدد آنها را با استفاده از شیوه پتروگرافی مورد مطالعه قرار دادند. در این پژوهش که با هدف مطالعه نقش کلیستهای ثانویه و فرایند کریستالیزاسیون مجدد آنها در تخریب و ایجاد ترکها و ریز ترکهای در بافت سفالهای باستانی صورت گرفته بود؛ ضمن تبئین نقش منشاء فازهای کربناته و محل دفن سفال در تشدید تشکیل کلیستهای ثانویه، به تشریح اهمیت مطالعه ساختاری سفالهای باستانی، پیش از آغاز فرآیند مرمت آنان میپردازند (امامی و نوغانی، .(1392
-3-1-3 مطالعات پتروگرافیگ سفالهای غار هوتو
در همین سال (1392) در پژوهشی با عنوان »مطالعه پتروگرافی سفال عصر آهن غار هوتو«، امیر صادق نقشینه، الناز حاتمی و هومن نیکروانمتین، با مطالعه چهار نمونه سفال عصر آهن به دست آمده از غار هوتو (کاوشهای کارتون استیونس کوون در سال (1951 موسوم به سفال قرمز، سفال خاکستری، سفال آشپزخانهای و سفال قهوهای با کمک شیوه پتروگرافی؛ صحت تقسیمبندی صورت گرفته را تائید نموداند. علاوه بر این، با توجه به نوع خاک مورد استفاده در سفال قهوهای و تفاوت آن با سایر گونهها، مضاف بر کیفیت بالای پخت آن، نظریهی وارداتی بودن این گونه سفال را مطرح میسازند. از جانب دیگر با اشراف به میزان متفاوت دمای پخت در سفالهای مورد مطالعه، دلیل آن را استفاده از کورههای مختلف ذکر می-کنند. استفاده از مواد آهکی (کربناته) و صدف خرد شده به عنوان شاموت در سفال نوع آشپزخانهای باعث افزایش مقاوت این گونه سفال در برابر تغییرات حرارتی بوده که بنا به نظر این پژوهشگران نشانه اطلاع سفالگر از خاصیت مشابه این مواد در کاهش تنشهای حرارتی است (نقشینه و همکاران، .(1392
-2-3 مطالعات XRDانجام شده در ایران
-1-2-3 مطالعه تاثیر روند کربناتیزاسیون مجدد و شکلگیری کلیستهای ثانویه در روند تخریب سفالهای باستانی
سید محمدامین امامی و سمیه نوغانی (1392) در مقالهای تحت عنوان »بررسی روند کربناتیزاسیون مجدد و شکلگیری کلیست ثانویه در سفالهای باستانی بر اساس مطالعات پتروگرافیک«، ضمن بررسی سفالهای چهار محوطه باستانی چغازنبیل، هفت تپه، تختجمشید و گوهرتپه نکا به شیوه پتروگرافی، با استفاده از شیوه آنالیز XRD، ترکیبات موجود در موارد مذبور را شناسایی نمودند. بر اساس نتایج حاصله این محققان موفق شدند نقش کلیستهای ثانویه و فرایند کریستالیزاسیون مجدد آنها در تخریب و ایجاد ترکها و ریز ترکهای در بافت سفالهای باستانی مشخص نموده و تاثیر منشاء فازهای کربناته و محل دفن سفال را در تشدید این عوامل روشن سازند (امامی و نوغانی، .(1392
-2-2-3 مطالعه سفالهای نوع کلینیکی دوره اشکانی در منطقه همدان
یعقوب محمدیفر و احمدعلی عرب در مطالعهی سفالهای نوع کلینیکی دورهی اشکانی به دست آمده از منطقهی همدان، در کنار شیوههای آنالیز PIXEو XRF، از روش XRDنیز بهره بردند. بر اساس نتایج حاصل از آزمایشات فوق، خاک رس مورد استفاده در ساخت سفالهای مذکور مشابه ترکیبات خاک رس موجود در زون منطقه مورد بود . علاوه بر این با توجه به وجود کلیست در ترکیبات خاک رس مورد استفاده و تجزیه آن در طول فرآیند پخت، میتوان دمایی ما بین 600 تا 1000 درجه سانتیگراد را برای کورههای مورد استفاده سفالگران دوره پارتی در منطقه همدان متصور بود (محمدیفر و عرب، .(76-57 :1392
