微米尺度上的陶瓷 - 调查Chalcolethic Furnace Ceramics

横截面的反向散射bse图像通过一块墨西哥时代的炉子陶瓷切割。图像的左侧显示了陶瓷容器的原始外部。右侧是原始的内部,在冶炼过程中会保持矿石。在BSE图像中,明亮的区域是密集元素浓度最高的区域(这里铜)。红色框显示下面显示的组成图的位置。样品提供了布法罗州立大学纽约州立大学亚伦·舒格(Aaron Shugar)教授的礼貌。

陶瓷物体是人类历史上最早的制造证据之一。有最古老的证据证明陶器的历史可以追溯到数万年,其用途从装饰物品或可能的宗教意义的数字到更实用的物品,例如锅和其他用于存放或烹饪的船只。用于陶瓷的原材料必威手机客户端差异很大,生产技术随着时间的推移而发展,所有这些都记录在生成的陶器,stone器或陶瓷材料中。

Understanding the types of raw materials, where they were sourced, and manufacturing practice used in ceramic production may be investigated in a number of ways – non-invasive techniques that allow characterization of the broad compositions (e.g., using handheld XRF), or compositions of individual components such as clay or temper (e.g., usinfg micro-XRF). However, to fully understand the levels of and changes to technologies used in ceramic production, microscopic investigations are commonly needed, using petrographic light microscopes or scanning electron microscopes. The latter allows imaging of details at the micrometer scale using backscatter or secondary electron images, and compositional analysis of even the finest components using energy dispersive or wavelength dispersive X-ray spectrometry (EDS or WDS, respectively).

在这里,我们介绍了墨西哥时代炉陶瓷的扫描电子显微镜研究的示例。在此期间,由粘土制成的坩埚用于在倒入铸件或其他模具之前冶炼原始的铜矿。通常使用吹管从上方加热的坩埚将热量最浓缩的矿石保存,并允许将杂质与原始矿石矿物分离。在血管的内壁上经历的高温(> 1000°C)导致富含粘土基质的重结晶和添加的其他成分以稳定陶器。随着蒸汽或二氧化碳被驱逐出来,挥发物的损失(例如,矿物质本身结合的晶间水和水可能会导致气泡的发展。此外,熔融矿石的组件可能会进入陶瓷壁,留下容器的原始目的。

使用Bruker的Compact EDS检测器,Quontax Q80,使用Bruker的Esprit软件,使用Bruker的紧凑型EDS检测器,Quontax Q80进行了反向散射电子(BSE)成像和组成映射。这些图像详细显示了船只外壁和内壁之间的质地和矿物学变化。这些过渡允许对墨西哥石器时代早期冶金学家采用的技术有了改进的了解。

EDS的组成图在BSE图像上覆盖,显示了从陶瓷容器的外区域到靠近容器内部的中间区域的过渡。虽然构成脾气的矿物类型(例如,石英,k-feldspar)不会改变,但有机材料的丰度迅速降低,并且气泡的丰度增加。
EDS组成图在BSE图像上覆盖,显示靠近内壁的陶瓷容器区域。石英和长石的脾气以及碳的少量残基。然而,铜已被引入基质,现在保存为硫化铜的颗粒(上图中的浅黄蓝色)。铜硫化物已部分反应于氯化铜(地图中的粉红色)。
An example of a furnace ceramic generated in an experiment to reproduce conditions used for iron smelting. The bright areas in the upper image correlate with high iron contents (red in the lower image), and show infiltration of molten metal into the vessel walls.

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Journal of Archaeological Science: Reports, 28, 102050, 2019