مطالعات میکروسکوپی برروی اشیاء آهنی باستانی به دست آمده از کاوش های باستان شناسی شمال ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد دانشگاه هنر اصفهان

2 استادیار دانشگاه هنر اصفهان

3 کارشناس ارشدسازمان میراث فرهنگی و صنایع دستی و گردشگری استان مازندران

چکیده

در این مقاله، ریزساختار تعدادی اشیاء آهنی باستانی با استفاده از روش‌های میکروسکوپی و میکرو آنالیز شامل متالوگرافی و میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به آنالیز طیف‌سنجی پراش اشعه‌ی ایکس (SEM-EDS) مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف از مطالعه‌ی این اشیاء، شناسایی ریزساختار و روش‌های مورد استفاده در ساخت این اشیاء است. نمونه‌های مورد مطالعه شامل 3 شئ آهنی متعلق به‌محوطه‌ی پهلوج (ساسانی) و 2 شئ آهنی متعلق به‌محوطه‌ی لفورک (عصر آهن III) واقع‌در منطقه‌ی لفور استان مازندران است که در طرح نجات‌بخشی سال 1387 به‌منظور احداث سد البرز، مورد کاوش قرار گرفتند. سؤال مطرح شده در پژوهش این است که، آیا از روشی مشابه در دوره‌های مختلف جهت تولید اشیاء آهنی در منطقه مورد مطالعه استفاده شده است؟ دلیل انتخاب این نمونه‌ها، کشف آن‌ها از دو محوطه‌ی نزدیک به‌هم در منطقه و متعلق به دو دوره‌ی مختلف، جهت مطالعه‌ی تفاوت‌ها و شباهت‌های احتمالی تکنیک تولید و استفاده از آهن در ساخت اشیاء در دوران باستان است. مشاهدات میکروسکوپی و نتایج آنالیز عنصری نمونه‌ها، نشان می‌دهد که اشیاء مذکور دارای خلوص بالای آهن هستند که می‌توان این خلوص بالا را مربوط به دمای بالای کوره و میزان کار زیاد برروی اشیاء دانست. آخال‌های کشیده و کروی‌شکل مشاهده شده در ریزساختار اشیاء حاوی میزان نسبتاً زیادی از عناصر آهن و اکسیژن هستند؛ علاوه‌بر این، وجود عناصر دیگر نشان‌دهنده‌ی ناخالصی موجود در ترکیب آخال‌ها است. در تصاویر تهیه شده از نمونه‌های مورد مطالعه به‌روش میکروسکوپی، ساختار فریتی، دانه‌های متفاوت از لحاظ اندازه و آخال‌های پراکنده در اندازه‌های مختلف دیده می‌شود. تفاوت در اندازه‌ی دانه‌های فریتی و آخال‌ها نشان‌دهنده‌ی انجام کار گرم متناوب و میزان متنوع چکش‌کاری است. نمونه‌ای‌ متفاوت از محوطه‌ی پهلوج، دارای ساختار سوزنی‌شکل، لایه‌ای و تیره‌رنگ، با ساختار مارتنزیتی است. به‌طورکلی شواهد به‌دست آمده از نتایج نمونه‌های مورد بررسی، بیانگر استفاده از آهنِ کارشده برای ساخت اشیاء آهنی دو محوطه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Microscopic Studies on the Ancient Iron Objects from Archaeological Excavation of the North of Iran

نویسندگان [English]

  • Alireza Jafari 1
  • omid oodbashi 2
  • Mehdi Abedini Iraghi 3
1 M.A. Student of Archaeology, University of Art, Isfahan
2 Isfahan University
3 ICHTO of Mazandaran Province, Sari, Iran
چکیده [English]

The metal working is an ancient art. There are evidences that, already millennia before Christ, metals were known and used. Knowledge of using metals in manufacturing various objects is one of the oldest technologies in ancient time. It is proved that many Ancient iron objects are helding at museum of worldwide were found from different archaeological excavations. In the history of ancient metallurgy, Iran is one of the important regions and many of metallic collections have been found from the different periods of Iranian historical sites. The origin of using metals in this country dated back to 9000 B.C. The evolution of the metal processing depends on several: chemical, physical, technological etc. The initial metals were produced via working on the metallic material that there were in the nature as natural mode. Afterwards, with the introduction of the possibility of melting down the metals, they passed to Copper, Bronze and then Iron age. The usage of iron in metal’s production is so important insofar as it has even given its name to an era, exactly “the Iron age” that, started of the First millennium B.C. and continued until few years ago. Once ignited the fire, it was fed by an opposite ventilation to increase its temperature that did not anyway exceed 1,200 degrees and then in sufficient to liquefy a steel. Vice versa they obtained a reduction of the Iron oxides in practically pure Iron, which at the end of the process appeared as a spongy mass mixed with scales and slags. It started at this point tiring process of forging and successive heatings of the mass separate Iron form impurities. The result was very mild steel, easily workable, called also “wrought Iron”. Nowadays, defining of characteristic of anceint metals is a vital issue for researchers. Identifying the different features of materials, producing methods, etc are the main subjects in the studying of ancient metals. From varied aspects, the microstructure of Iron Artifact is an important question. Conservation seeks to preserve as much evidence about the past as possible without alteration of the original fabric or form of the artefact. In this article, the microstructure of five ancient metal objects have been studied with microscopic, metallographic and SEM-EDS methods. Identifying microstructures of the objects and their manufacure methods are the aims of this research. Samples included two nails and one Iron blade and one Iron lancehead and one blade that have been collected from Pahlooj site (dated to Sassanid) and Lafoorak site (dated to Iron Age III) respectively. These sites are located in Lafoor region, Mazandaran Province, the north of Iran that have been excavated under rescue excavation in 2008 (1387 H.). The aim of selecting these samples in two adjacent sites that belong to two different periods is to study the possible differences or similarities of producing techniques and utilization of iron for making objects. Samples were selected form the sites of Lafoorak and Pohlouj in terms of geographic coordination. Microscopic observation and elemental analysis of these objects is representing the high purity of Iron in structure of used ore. Long and round inclusions with high abundance of Fe, O2, Si elements have been distinguished as main structure in all samples. Moreover, other elements have been identified. These elements considered as impurities in inclusions and incompleteness in manufacturing of objects. In microscopic pictures, distinct grain sizes of ferric structures with diffused inclusions in different proportion are seen. These differences are considered as a result of hot and cold working with forging on the objects. In contrast with other samples, one object with needle shape and martensitic structure has been observed. Overall, all of the evidences are in line with producing wrought Iron in manufacturing the objects in ancient times.

کلیدواژه‌ها [English]

  • The North of Iran
  • Ancient Iron
  • Iron III Age
  • Sassanid
  • Technical Study

- احسانی، محمدتقی، 1386. هفت هزار سال هنر فلزکاری در ایران، چاپ سوم، تهران: شرکت انتشارات علمی و فرهنگی.

- استوارت، باربارا، 1393، روش‌های تجزیه‌ی مواد در مرمت و حفاظت آثار تاریخی، ترجمه‌ی مسعود باقرزاده کثیری، تبریز: دانشگاه هنر اسلامی تبریز.

- امین‌صدری، رضا، 1390، «حفاظت و مرمت داس آهنی (متعلق به موزه ملی ایران)»، پایان‌نامه‌ی کارشناسی مرمت آثار، دانشکده مرمت، دانشگاه هنر اصفهان.

- شیرمردی، شادی، 1393، «مطالعه و حفاظت و مرمت یک شئ آهن به محوطه‌ی قلاگوری سیمره لرستان»، پایان‌نامه‌ی کارشناسی مرمت آثار، دانشکده مرمت، دانشگاه هنر اصفهان.

- عابدینی‌عراقی، مهدی، 1387، «فصل دوم مطالعات باستان‌شناسی محوطه سد البرز لفور شهرستان سوادکوه»، مازندران: سازمان میراث‌فرهنگی و صنایع‌دستی و گردشگری (منتشر نشده).

- فونتانا، مارس جی، و گرین، نوربت دی، 1373، مهندسی خوردگی، ترجمه‌ی احمد ساعتچی، اصفهان: انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی اصفهان، چاپ اول.

- نقوی، سوگند، 1391، «بررسی فنی چهار نمونه خنجر آهنی متعلق به محوطه‌ی تاریخی سنگتراشان خرم‌آباد و ارائه طرح حفاظت و مرمت آن‌ها، پایان‌نامه‌ی کارشناسی‌ارشد مرمت آثار، دانشکده مرمت، دانشگاه هنر اصفهان.

- گلستانی‌فرد، فرهاد، بهره‌ور، محمدعلی، و صلاحی، اسماعیل، 1389، روش‌های شناسایی و آنالیز مواد، تهران: دانشگاه علم و صنعت، چاپ چهارم.

 

- Buchwald, V. & Wivel, H., 1998, “Slage Analysis as a Methood for the Characterzation and Provenancing of Ancient Iron Object”. Department of Metallurgy, Building 204, Technical University of Denmark, 2800 Lyngby, Denmark, MATERIALS CHARACTERIZATION 40:73–96.

- Dillmann, P., BalasubraManiam, R. & Beranger, G., 2002, Characterization of Ancient Indian Iron and Entrapped Slag Inclusions Using Electron, Photon and Nuclear Microprobes, Bull, Mater. Sci. Vol.24, No.3, June.

- Narain, shyam. K. & Jain, K., 2009, Iron Artifacts History, Metallurgy, Corrosion and Conservation, Agam Kala Prakashan.

- Oudbashi,O., Emami, S. M. & Davami, P., 2012, “Bronze in Archaeology: A Review of theArchaeometallurgy of Bronze in Ancient Iran”, Copper Alloys- Early Applications and Current Performance-Enhancing Processes, Collini, L. (Ed.,), Rijeka, InTech Open Access, 153-178.

- Pingitore, G., Cerchiara, T., Chidichimo, G., Castriota, M., Gattuso, C.  & Marino, D., 2015, “Structural characterization of corrosion product layers on archaeological iron artifacts from VignaNuova, Crotone (Italy)”, Journal of Cultural Heritage 16,  372–376.

- Rehren, T., Belgya, T., Jambon, A., Kali, G., Kasztovszky, Z., Kis, Z., Kovacs, I., Maroti, B., Torres, M.M., Miniaci, G., Pigott, V.C., Radivojevic, M., Rosta, L., Szentmiklosi, L. & Szokefalvi-Nagy, Z., 2013, “5,000 years old Egyptian iron beads made from hammered meteoritic iron”, Journal of Archaeological Science 40, 4785-4792.

- Scott, D. A., 1991, Metallography and Microstructure of Ancient and Historic Metals. The Getty Conservation Institute.

- Scott, D. & Eggert, G., 2009, Iron and Steel in Art, Corrosion Colorant, Conservation, London: Archetype Publication.

- Thornton, C. P., 2009, “The Emergence of Complex Metallurgy on the Iranian Plateau: Escaping the Levantine Paradigm”, Journal of World Prehistory 22, 301-327.

- Neff, D., Dillmann, P., Descostes, M. & Beranger, G., 2006, Corrosion of Iron Archaelogical Artefacts in Soil: Estimation of the Average Corrosion Rates Involving Analytical Techniques and Thermodynamic Calculation, Corrosion Science.

- Neff, D., Dillmann, P., Bellot-Gurlet, L. & Beranger, G. 2005, Corrosion of Iron Archaeological Artefacts in Soil: Characterisation of the Corrosion System, Corrosion Science.

- Bachmann, H. G., 1982, The IdentifiCation of Slage from Archaeological Sites, Occasional Publication No 6 the Institute of Archaeology. London.

- Barrena, M. I., Gomez de Salazar, J. M. & Soria. A., 2008, “Raman Iron axes manufacturing technology. Departamento de Ciencia de los Materiales, Facultad de Ciencias Quimicas, Universidad Complutense de Madrid, 28040 Madrid, Spain”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 266.  955–960.