Μελέτη δειγμάτων αρχαιολογικού γυαλιού από την ανασκαφή της Βεργίνας με συνδυασμό αναλυτικών τεχνικών (μ-XRF, ICP-AES, AAS) και στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων:
Creators: name: Μακαρονά, Χριστίνα Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2011
Subjects: Αρχαιομετρία
Αναλυτική χημεία
Αρχαιολογικό γυαλί
Archaeometry
Analytical chemistry
Archaeological glass

description: Η παρούσα εργασία εκπονήθηκε στο πλαίσιο του Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών του Τμήματος Χημείας με έμφαση στην «Προχωρημένη Χημική Ανάλυση». Το θέμα της εργασίας είναι καθαρά αρχαιομετρικό και αφορά στη μελέτη δειγμάτων αρχαιολογικού γυαλιού από την ανασκαφή της Βεργίνας με τη χρήση ενός συνόλου αναλυτικών τεχνικών. Ο στόχος της εργασίας είναι διττός. Θα μπορούσε να εκληφθεί ως μία περιπτωσιακή μελέτη που αφορά την ανάλυση των συγκεκριμένων δειγμάτων γυαλιού με σκοπό να δοθούν ικανοποιητικές απαντήσεις σε αρχαιολογικά ερωτήματα ενώ, ταυτόχρονα, πρόκειται για μία μελέτη πάνω στη διαδικασία αντιμετώπισης ενός ανάλογου αναλυτικού προβλήματος. Συνολικά, εξετάστηκαν 17 δείγματα γυαλιού και ένα δείγμα πήλινης μήτρας από την ανασκαφή της Βεργίνας. Οι τεχνικές που επελέγησαν για τη στοιχειακή ανάλυση των δειγμάτων ήταν η μικρο-φασματομετρία φθορισμού ακτίνων Χ (μXRF), η φασματομετρία ατομικής εκπομπής με ατομικά συζευγμένο πλάσμα (ICP-ΑES) και η φασματομετρία ατομικής απορρόφησης (ΑΑS). Η στατιστική επεξεργασία των αποτελεσμάτων περιλαμβάνει την εφαρμογή της δοκιμασίας Student για την τεκμηρίωση του βαθμού σύμπτωσης μεταξύ των τεχνικών μ-XRF και ICP-ΑES/ΑΑS, καθώς και την ανάλυση των αποτελεσμάτων με τη χρήση αλγορίθμων ιεραρχικής ταξινόμησης, ανάλυσης σε κλάσεις και ανάλυσης πρωτευουσών συνιστωσών (PCΑ). Τέλος, το δείγμα πήλινης μήτρας ψηφιοποιήθηκε με τρισδιάστατο λέιζερ σαρωτή ώστε να προκύψει το ακριβές ψηφιακό μοντέλο της επιφανείας του. Ένα από τα σημαντικότερα αποτελέσματα στα οποία καταλήξαμε ήταν η ταυτοποίηση της τοποθεσίας Πικρολίμνη ως πιθανότερη πηγή νάτρου για την παρασκευή των δειγμάτων, βάσει τον συγκεντρώσεων K2O και MgO αυτών. Ακόμη, η στατιστική ανάλυση φάνηκε εξαιρετικά ικανή στο διαχωρισμό των πέντε δειγμάτων υαλόμαζας από τα υπόλοιπα δείγματα θραυσμάτων γυαλιού. Μάλιστα, η στοιχειακή σύσταση των δειγμάτων αυτών, η οποία εμφανίζεται πλούσια σε Al2O3, Fe2O3 και MgO, υποδεικνύει ότι πρόκειται για κατάλοιπα της υαλουργικής διαδικασίας ενώ, ταυτόχρονα, δίνει σαφείς ενδείξεις για ανακύκλωση υλικών στο συγκεκριμένο υαλουργικό εργαστήριο. Από την ομάδα των θραυσμάτων γυαλιού για τη στοιχειακή του σύνθεση ξεχωρίζει το δείγμα 008, το οποίο είναι και το μοναδικό δείγμα με έντονη απόχρωση. Η διαφοροποίηση έγκειται στις συγκεντρώσεις των ιχνοστοιχείων, και πιο συγκεκριμένα σε αυξημένα ποσοστά Co (0,080%) και Cu (0,021%), η προσθήκη των οποίων έγινε ηθελημένα για να προσδώσει την επιθυμητή βαθιά μπλε απόχρωση στο γυαλί. Επιπροσθέτως, είναι σημαντικό να σημειώσουμε ότι μέσω της στατιστικής ανάλυσης των διαφορών στις στοιχειακές συστάσεις πριν και μετά τον καθαρισμό ήταν δυνατή η ομαδοποίηση δειγμάτων που είχαν επιδείξει εγγύτητα στον φυσικό χώρο της ανασκαφής. Η ανάλυση των ίδιων αποτελεσμάτων οδήγησε και σε μερική κατηγοριοποίηση των δειγμάτων βάσει του ποσοστού διάβρωσης τους. Τέλος, συνοψίζοντας τα αποτελέσματα που εξήχθησαν για το δείγμα πήλινης μήτρας, καταλήξαμε στο συμπέρασμα ότι το συγκεκριμένο αντικείμενο χρησιμοποιούταν για τη χύτευση μικρών, γυάλινων αντικειμένων, πιθανόν υαλόλιθων ή ίσως δακτυλιόλιθων, χωρίς τα καλούπια να παρουσιάζουν ιδιαίτερη διαμόρφωση για την αποτύπωση ορισμένης παράστασης στα προκύπτοντα αντικείμενα.
description: The current essay was conducted within the scope of the Post-graduate Program of the Department of Chemistry entitled ‘Advanced analytical chemistry’. The chosen subject falls within the domain of archaeometry and focuses on the study of archeological glass from the site of Vergina using a combination of analytical techniques. Our goal was to bring answers to certain archaeological queries regarding the provenance of the samples and, additionally, to investigate the necessary steps for organizing an holistic research approach for similar analytical problems and the ways of extracting the maximum amount of information from our results. A total of 18 samples from the excavation of Vergina were examined, including 17 glass samples and a clay matrix sample. The techniques chosen for the analysis of the samples were micro – X Ray Fluorescence Spectroscopy (μXRF), atomic emission spectroscopy using inductively coupled plasma (ICP-ΑES) and, finally, atomic absorption spectroscopy (ΑΑS). The statistical analysis of the results included a Student t-test for the determination of the correlation between the μ-XRF and ICP-ΑES/ΑΑS techniques, as well as the application of hierarchical classification algorithms, cluster analysis and principal component analysis (PCΑ). Finally, regarding the clay matrix sample, we employed a three dimensional laser scanning technique in order to obtain an accurate digital model of its inner surface. One of the most important conclusions we reached was the determination of the site Pikrolimni as the source of natron in the glass making process, based on the samples’ K2O and MgO ratios. The high concentrations of Al2O3, Fe2O3 and MgO of the glass paste samples suggests they constitute by-products of the glass making process and also support the employment of recycled materials. Furthermore, sample 008, the only one exhibiting intense coloring, was found to owe its blue coloration to the high concentrations of Co (0,080%) and Cu (0,021%), elements known as common coloring agents in glass. Additionally, the statistical analysis of the elemental compositions before and after the cleaning of the glass fragments was keen in classifying the samples according to their prior proximity within the excavation site and also their state of corrosion. Finally, regarding the results of the clay matrix, we reached the conclusion that it was used for the smelting of small glass items, probably decorative elements or jewels. The inner surface of the molds did not exhibit any signs of modulation targeted in engraving certain pictorial elements onto the resulting item’s surface.