مطالعات آزمایشگاهی تعدادی از مهره های آبی و سبز به کار رفته در زیور آلات پیش از تاریخ موزه ملی ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشکده حفاظت و مرمت آثار تاریخی-فرهنگی، پژوهشگاه میراث فرهنگی و گردشگری

2 کارشناس ارشد فیزیک پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، آزمایشگاه واندوگراف

چکیده

استفاده از مهره‌های رنگی در زیورآلات پیش‌ازتاریخ بسیار متداول بوده و مطالعات بسیار زیادی بر روی آنالیز عنصری و شناسایی ساختار این مهره‌ها در جهان صورت گرفته است. با توجه به تعداد زیاد مهره‌های یافت شده در کاوش‌های باستان‌شناسی، به‌خصوص در گورستان‌های قبل‌ازمیلاد ایران، انجام این پژوهش‌ها اهمیت زیادی دارد. به‌منظور شناسایی مواد اولیه‌ی به‌کار رفته در مهره‌های پیش‌ازتاریخ ایران، از هشت مهره‌ی آبی، آبی تیره و سبز به‌کار رفته در سه زیور به‌دست آمده از تپه حصار دامغان (هزاره‌ی سوم قبل‌ازمیلاد) و تپه نصفی گیلان (هزاره اول قبل‌ازمیلاد) که متعلق به موزه ملی ایران بودند، نمونه‌برداری شد. پرسش اصلی این پژوهش، شناسایی نوع مواد و ترکیبات به‌کار رفته در این مهره‌ها است. آیا از سنگ‌های نیمه‌قیمتی، مثل لاجورد و فیروزه در ساخت این مهره‌ها استفاده شده یا از مواد سنتزی، مثل آبی مصری و شیشه بهره‌برداری شده است. برای پاسخ به این پرسش‌ها، از روش‌های آنالیز دستگاهی مختلف، مثل پراش سنجی پرتو ایکس (XRD)، طیف‌سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، میکروسکوپ نوری پلاریزان (PLM) و میکرو پیکسی (Micro-PIXE) استفاده شده است. نتایج FTIR و میکروپیکسی نشان می‌دهد که مهره‌های به‌کار رفته در زیور متعلق به تپه حصار دامغان از جنس سنگ لاجورد است که سنگی نیمه‌قیمتی بوده و با توجه به بالا بودن عناصر منیزیم و کلسیم در آن، این نمونه‌دارای کانی دیوپسید (CaMgSi2O6) قابل‌توجهی است. اما نتایج XRD هفت نمونه از مهره‌های به‌کار رفته در دو زیور تپه نصفی گیلان، نشان می‌دهد که این نمونه‌ها فاقد ساختمان بلوری هستند و جنس این مهره‌ها با توجه به آنالیز عنصری با روش میکروپیکسی شیشه‌ی نوع سیلیکا، سودا و آهک است که به‌علت بالا بودن درصد پتاسیم و منیزیم، سودای استفاده شده در آن از خاکستر گیاهان به‌دست آمده است. علاوه‌بر این، مشخص شد که علت رنگی بودن مهره‌های شیشه‌ای به‌دلیل وجود ترکیبات مس و آهن با درصدهای متفاوت است. همچنین بررسی میکروسکوپی نشان داد که در هفت مهره‌ی شیشه‌ای به‌کار رفته در زیورهای تپه نصفی، چهار نمونه‌ی آبی مات بوده و سه نمونه سبز و آبی تیره‌ی شفاف هستند و نتایج آنالیز میکرو پیکسی نشان داد که شیشه‌های مات دارای مقدار قابل‌توجهی آنتیموان (Sb) هستند، اما مهره‌های شفاف آنتیموان ندارند؛ بنابراین این نتایج نشان می‌دهد که دانش استفاده از ترکیبات آنتیموان برای مات کردن شیشه‌ها در هزاره‌ی اول پیش‌ازتاریخ وجود داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Labratorial Studies on the Blue and Green Beads Used in the Prehistoric Ornaments of National Museum of Iran

نویسندگان [English]

  • Roya Bahadori 1
  • Davoud Agha-Aligol 2
1 Assistant professor, Research Center for Conservation of Cultural Relics, Research Institute for Cultural Heritage & Tourism, Tehran , Iran
2 Researcher assistant, Nuclear Science and Technology Research Institute, Physics and Accelerators Research School , Van de Graaff laboratory,Tehran,Iran
چکیده [English]

Abstract
In this work, eight samples in blue, dark blue and green colors that used in three ornaments were analyzed by multi-analytical techniques. One of these artifacts was obtained from the Tepe Hissar, Damghan dated to 3rd millennium BC and two other ones were excavated in the Tepe Nesfi, Gilan dated to first millennium BC and these ornaments belong to the National Museum of Iran. The aims of this study were the identification and characterization of the raw materials, opacifier and colorant agents used in the bead’s samples. Determination and measurement of each of these factors respond to questions raised about the technology and manufacturing recipe, type of the glass and investigation of trade and exchange of beads in prehistoric times. Techniques such as XRD, FTIR, Micro-PIXE and Polarized Light Microscopic (PLM) were applied to characterize the samples. FTIR and micro-PIXE analysis of the blue bead was used in ornaments of Tepe Hesar showed that lapis lazuli used to make the beads. It is a semi-precious stone, and due to the high levels of magnesium and calcium in it, this sample has a considerable mineral content of diopside (CaMgSi2O6). The result of XRD spectra and PLM image of the seven samples of two necklaces of Tepe Nesfi showed that these samples lacked a crystalline structure, indicating the glass structure of the specimens. Elemental composition of the samples of Tepe Nesfi by micro-PIXE show that the all analyzed samples are soda-lime-silica glasses, which is the ash obtained from the plants are considered as the soda source, due to the high potassium and magnesium content. In addition, the results indicated that in these glass beads copper and iron compounds with different weight percentages were used as a colorant agents. Furthermore, antimony (Sb) compounds were used as opacifier in blue beads, but in the dark blue and green glass beads that are translucent glass do not detect any antimony compounds.
Keywords: Bead, Ornament, Lapis Lazul, Micro-PIXE, FTIR, PLM, XRD.
 
Introduction & Method
The use of colored beads in prehistoric ornaments is very common and many studies have been done on elemental analysis, characterization and identification of the structure of beads in the world with different modern techniques. However, archaeological excavation reports in Iran indicated that the large number of beads found in excavations in many archeological sites, especially in the prehistoric cemeteries. On the other hand, the review of researches on historical and prehistorical beads have been excavated in Iran, shows that comprehensive research has not yet been carried using different modern techniques on these kinds of objects.
In the majority of the archeological excavation, the discovered objects are often ornamental items like necklace, bracelet, earring, pendant, hairpin, cloth pin, etc. Most of the ornamental items have been unearthed from prehistoric graveyards because the prehistoric people believed that a man will begin a new life after death and needs provisions for his next life. The use of colored beads in historical ornament is of particular importance, and there are many studies on elemental analysis and characterization of this kind of objects in the world. Due to the large number of beads found in archeological excavations, especially from prehistoric graveyards of Iran, these studies have a high priority and their results are of great help to historians and archaeologists. In this work, eight beads in blue, dark blue and green colors were used in three ornaments analyzed by multi-analytical techniques.  One of these artifacts was obtained from the Tepe Hissar, Damghan dated to 3rd millennium BC and two other ones were excavated in the Tepe Nesfi, Gilan dated to first millennium BC. Tepe Hissar is one of the important prehistoric sites in northeastern Iran, about 2 km south of the city of Damghan in the Semnan province. Tepe Nesfi is an ancient site near Roudbar in Gilan, the northwestern part of Iran. These ornaments belong to the National Museum of Iran. The archeologist in international museums applied different non-destructive techniques to study of ancient materials. In this work, different techniques such as X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR), Proton-induced X-ray Emission in micron scale (Micro-PIXE) and also polarized light microscopic (PLM) were applied to characterize the samples. The aims of this study are to recognize and characterize the raw materials, opacifier and colorant agents were used in the samples of beads.
Identified Traces
FTIR and micro-PIXE techniques show that lapis lazuli used to make of blue colored beads in the necklace were recovered in Tepe Hissar Damghan. The micro-PIXE results show that Si, Mg and Al are the main constituents of blue beads. Other elements such as Ca, Na, K, and S were detected in the analyzed sample in minor contents. Also, two characteristic absorption bands in 997 and 464 cm-1 in the FTIR spectrum confirm the presence of lapis lazuli. FTIR and elemental analysis of the blue sample of Tepe Hesar showed that lapis lazuli used to make the beads. It is a semi-precious stone, and due to the high levels of magnesium and calcium in it, this sample has a considerable mineral content of diopside (CaMgSi2O6). The main ‘true blue’ mineral is lazurite, an aluminosilicate [(Na, Ca)8[(SO4, S, Cl) (AlSiO4)6]) belonging to the sodalite group, associated with some other minerals diopside (CaMgSi2O6), quartz (SiO2), calcite (CaCO3), pyrite (FeS2), to form the lapis lazuli rock. lazurite was the main source of blue for jewelry in the past. Lapis lazuli was brought from Badakhshan in northeastern Afghanistan, indicating that there were a trade and exchange relationships between Badakhshan and Mesopotamia in long distances (about 2,400 km). Furthermore, the XRD spectra and PLM images do not show any crystalline structure in seven analyzed samples from two necklaces in Tepe Nesfi. Also, micro-PIXE analysis shows that the main compositions of these samples are SiO2 (about 65wt%), Na2O (about 10wt%) and CaO (about 7wt%). Therefore, all these samples are Silica- Soda- Lime glass. However, the amounts of magnesium oxide and potassium oxide in all analyzed samples are more than 2.5wt%, and it is clear that the ashes obtained from halophytic plants are considered as supplying source for soda. In addition, the results indicate that in these glass beads copper and iron compounds with different percentages were used as a colorant agent. Moreover, the results show that antimony (Sb) compounds were used as opacifiers in blue beads, but in the dark blue and green glass beads that are translucent glass do not detect any antimony compounds.
 
Conclusion
In this study, eight samples of blue, dark blue and green beads used in three ornaments obtained from excavations of Tepe Hesar Damgahan and Tepe Nesfi, Gilan, which are kept at the National Museum of Iran, are analysed by the instrumental methods such as micro-PIXE, XRD, FTIR and PLM. The results of these studies showed that dark blue beads, from tepe Hesar Damgahan necklaces were made of lapis lazuli. It is a semi-precious stone. The seven samples of two necklace of Tepe Nesfi showed that these samples lacked a crystalline structure, indicating the glass structure of the specimens. Micro-PIXE show that the all analyzed samples are soda-lime silica glasses, which is the ash obtained from the plants are considered as the soda source, due to the high potassium and magnesium content. In addition, the results indicated that in these glass beads were used copper and iron compounds with different percentages as a colorant agent. Furthermore antimony (Sb) compounds were used as opacifier in blue beads, but in the dark blue and green glass beads that are translucent glass do not detect any antimony compounds.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bead
  • Ornament
  • Lapis Lazul
  • Micro-PIXE
  • FTIR
  • PLM
  • XRD

- آقاعلی‌گل، داود؛ اولیائی، پروین؛ باقی‌زاده، علی؛ شکوهی، فرح؛ کاکوئی، امیدرضا؛ موحد، بیژن؛ فرمهینی فراهانی، محمد؛ مرادی، محمود؛ و لامعی‌رشتی، محمد، 1386، «آنالیز عنصری نمونه‌های مختلف با استفاده از میکروسکوپ روبشی پروتون». مجله‌ی علوم و فنون هسته‌ای، شماره‌ی 40، صص: 10-1.

- اولیایی، پروین؛ آفریده، حسین؛ و آقاعلی‌گل، داوود، 1394، «تحلیل عنصری سکه‌های نقره‌ی هخامنشی و اشکانی با استفاده از روش آنالیز PIXE»،  فصلنامه‌ی پژوهش‌های باستان‌شناسی ایران، شماره‌ی 8، دوره‌ی پنجم، صص: 39-52.

- ببری، زینب، 1394، «بررسی و تحلیل زیورآلات عصر آهن مارلیک و املش»، مجموعه مقالات دومین همایش ملی باستان‌شناسی ایران. مشهد، صص: 25-35.

- بهادری، رویا، 1396، «شناسایی آبی مصری در اشیاء و رنگدانه‌های بدست آمده از محوطه‌های تاریخی قبل‌ازمیلاد در ایران»، مجموعه مقالات یازدهمین همایش حفاظت و مرمت اشیاء تاریخی -فرهنگی و تزیینات وابسته به معماری. تبریز، تهران: پژوهشگاه میراث‌فرهنگی و گردشگری، صص: 15-23.

- جهانی، ولی، 1396، «شواهدی نو یافته از معماری عصر آهن در کرانه‌های جنوب غرب دریای کاسپی (گیلان) براساس کاوش‌های باستان‌شناسی محوطه‌ی کافرستان دیلمان»، مجله پژوهش‌های باستان‌شناسی ایران، دوره‌ی هفتم، شماره‌ی 13، صص: 65-82.

- حاکمی، علی 1396، «کاوش‌های باستان‌شناسی رودبار گیلان»، به کوشش: شاهین آریامنش، تهران: پژوهشگاه میراث‌فرهنگی و گردشگری با همکاری موزه ملی ایران.

- خان‌مرادی، مژگان؛ و نیکنامی، کمال‌الدین، 1396، «بررسی ساختار رنگدانه‌های به‌کار رفته در گچبری‌های به‌دست آمده از محوطه ی قلعه یزدگرد»، پژوهش‌های باستان‌شناسی ایران، دوره‌ی هفتم، شماره‌ی 13، صص: 143-156.

- زاوش، محمد، 1348،  کانی‌شناسی در ایران قدیم، تهران: بنیاد فرهنگ ایران.

- داداش زاده، مارال؛ عبدالله‌خان گرجی، مهناز؛ و وحید زاه، رضا، 1395، «خمیر لاجورد یا آبی مصری، بررسی ساختاری و هویت بخشی مجموعه‌ای از اشیاء منسوب به خمیر لاجورد در موزه ملی ایران»، پژوهه باستان‌سنجی، سال دوم، شماره‌ی دوم، صص: 35-48.

- سیدسجادی، سید منصور، 1382، جواهر سازی در شهر سوخته، تهران: انتشارات سازمان میراث‌فرهنگی.

- شعبانی، طاهره، 1390، «بررسی زیورآلات قبور هزاره اول منطقه گیلان»، پایان نامه‌ی کارشناسی‌ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی. دانشکده ادبیات و علوم انسانی، استاد راهنما: غلامرضا کرمیان، استاد مشاور: حمید ولی‌پور (منتشر نشده)

- شیرزاد، غلام؛ کاکا، غفور؛ و محمدی، منیره، 1391، «تجارت سنگ لاجورد و نقش آن در توسعه استقرارهای شرق ایران طی هزاره‌های چهارم و سوم ق.م.»، فصلنامه تخصص باستان‌شناسی ایران، داشگاه آزاد واحد شوشتر، صص: 85-107.

- عباس‌نژاد سرستی، رحمت؛ و مجتبایی‌ثبوتی، رقیه، 1394، «باستان‌شناسی پیش‌ازتاریخ، ظرفیت‌ها، محدودیت‌ها، راه کارها»، مجموعه مقالات دومین همایش ملی باستان‌شناسی ایران، مشهد، صص: 125-120.

- غیبی، مهرآسا، 1391، 3500 سال تاریخ زیورآلات اقوام ایرانی، تهران: انتشارات هیرمند.

- فوکایی، شینجی، 1371، شیشه ایرانی، شیشه گر، آرمان (مترجم). تهران: مرکز میراث‌فرهنگی استان تهران.

-محمدی فر، یعقوب؛ و عرب، احمدعلی، 1392، «مطالعه‌ی ترکیب سفال کلینکی دوره‌ی اشکانی منطقه‌ی همدان با استفاده از سه روش: PIXE, XRF, XRD با هدف تعیین میزان تشابه و تمایز»، فصلنامه‌ی پژوهش‌های باستان‌شناسی ایران، شماره‌ی 4، دوره‌ی سوم، صص: 57-76.

-هرمان، جورجینا؛ موری، پی، آر، 1385، «باستان‌شناسی لاجورد»، ترجمه‌ی ناصر نوروز زاده‌چگینی، دو فصلنامه باستان‌ پژوهی، ص: 69.

- نفیسی، نوشین، 1376، «آویز شیشه‌ای با چهره هوم بابا از مجموعه رضا عباسی-تهران»، یادنامه گردهمایی باستان‌شناسی-شوش، 25-28 فروردین ماه 1373، شوش، ص: 437.

 

- Neill, J. P. (ed.), 2003, Art of the first cities, The Metropolitan Museum of Art. New York: 98.

- Bagherpour Kashani, N., 2014, “Studies Ancient Depositional Practices and Related Jewellery Finds Based on the Discoveries at Veshnaveh”, Inaugural Dissertation for the award of degree of Doctor of philosophy in the Faculty of History of the Ruhr-University Bochum: 232-235.

- Brill, R. H., 1999, Chemical analyses of early glasses, Vols I and II, Corning museum of Glass, New York.

- Calligaro, T., 2014, “Characterization of the lapis lazuli from the Egyptian treasure of Tod and hts alteration using external PIXE and IBIL”, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B318: 139-144.

- Delamare, F., 2013, “Blue Pigments, 5000 years of Art and Industry”, Y. Rouchaleau (translated), Archetype publications. 42-45.

- Fleming, S. A.; Bedal, L. A. & Swann, C. P., 1993,” Glassmaking at Geoy Tepe during the early 2nd millennium BC”, A Study of blue colorants using PIXE spectrometry”. proceedings.CAA conference. 199.

- Forbes J. R., 1955, Studies in Ancient Technology 3: 216.

- Hatton,G. D., Shortland, A. J. & Tite, M. S., 2008, “The production technology of Egyptian blue and green frits from second millennium BC Egypt and Mesopotamia”, Journal of Archeological Science, 35: 1591-1604.

- Johansson, Sven, A. E., & Campbell, John L., 1988, “PIXE: A Novel Technique for Elemental Analysis”, Wiley, 234.

- Janssens, K., Van Grieken, 2004, “Comprehensive Analytical chemistry”, Elsevier, Vol.42: 663-711,.

- Karklins, K., 2016, “Researching the world’s beads: An annotated bibliography, Middle East”, Society of bead researchers, 1-68.

- McGovern, P.E., Fleming, S.J. & Swann, C.P., 1991, “The beads from Tomb B10a B27 at Dinkha tepe and the beginning of Glassmaking in the Ancient Near east”, American Journal of Archaeology, vol.95, No3: 395-409.

- Moorey, P. R. S. 1999,  Ancient Mesopotamian Materials and Industries, Oxford University press: 28-32.

- Negahban, E.O., 1996, Marlik, the complete Excavation Report, Vol: 1, The university museum, university of Pennsylvania, Philadelphia: 177.

- Pelesters, J., 1997, “Artists’ Pigments, A Handbook of their History and Characteristics”, Ashok Roy (ed.), National Gallery of Art and Oxford University Press: Washington, DC, Oxford University Press, vol 2: 37-98.

- Riederer, J., 1997, “Artists’ Pigments”. A Handbook of their History and Characteristics, Fitzhugh, E. W. (ed.), Oxford University Press, vol: 3: 23–45.

- Sayre, E. V. & Smith, R.W., 1961, “Compositional categories of ancient glass”, Science, 133: 1824-6.

- Stodulski, L.; Farrell, E. & Newman, R., 1984. “Identification of Ancient Persian Pigments from Persepolis and Pasargadae”, Studies in Conservation. 29: 143-154.