CuTAWAY– Konservierungs- und Materialanalyse von archäologischem Holz
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Holzobjekte können sich über viele Jahre unter Sauerstoffabschluss, z.B. unter Wasser, erhalten und sind einzigartige Quellen für die archäologische Forschung. Die Konservierung dieser seltenen Fundgattung ist notwendig, sonst würden die abgebauten Objekte nach ihrer Ausgrabung zerfallen. Dabei ist die Stabilisierung sowohl der Oberfläche als auch der inneren Struktur von entscheidender Bedeutung. Das Cutaway-Projekt, das sich auf die Konservierung und Analyse von Holz konzentrierte, hatte zum Ziel, die Auswirkungen von Konservierungsmethoden auf den strukturellen Zusammenhalt von wassergesättigtem archäologischem Holz zu untersuchen. Drei zentrale Fragen leiteten unsere Untersuchungen: (1) Wie tragen die Konservierungsmittel zur Stabilisierung und Vermeidung von Schäden bei? (2) Wie interagiert das Konservierungsmittel mit der Holzstruktur? (3) Wie können holzanatomische Merkmale (z.B. Jahrringbreiten für die Dendrochronologie) an konservierten Proben zerstörungsfrei erfasst werden und wie beeinträchtigen unterschiedliche Konsolidierungsmittel diesen Prozess? Um diese Fragen zu beantworten, haben wir Proben aus der Referenzsammlung des LEIZA, acht in Europa entdeckte neolithische Räder und frisch konservierte archäologische Holzproben analysiert. Es wurden verschiedene Konservierungsmethoden überprüft: Alkohol-Ether-Harz, Melamin-Formaldehyd (Kauramin 800®), Lactitol/Trehalose, drei verschiedene Polyethylenglykol (PEG)-Tränkungslösungen mit anschließender Gefriertrocknung, Saccharose und Silikonöl. Diese Proben wurden mit einer Kombination aus zerstörungsfreien bildgebenden Verfahren (Labor-Röntgen-Computertomographie (XCT), Synchrotron-Computertomographie (SCT), Neutronen-Computertomographie (NCT), Magnetresonanztomographie (MRT)) und mikroskopischen Verfahren (Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Mikroskopie mit Raman-Spektroskopie) sowie Belastungstests bei schwankender relativer Luftfeuchtigkeit untersucht. In Bezug auf die erste Frage quantifizierten wir Schädigungsmuster wie Schrumpfung, Kollaps und Risse in Proben für verschiedene Konservierungsmaßnahmen. Außerdem bestätigten wir die Stabilität der konservierten Proben über zehn Jahre unter den Bedingungen einer unkontrollierten Museumsumgebung. Demgegenüber stellten wir signifikante Veränderungen bei Sorptionsmessungen und Strukturanalysen bei schwankender Luftfeuchtigkeit fest. Für die zweite Fragestellung analysierten wir die Wechselwirkung von Konservierungsmitteln in der Mikrostruktur der Holzproben, wobei wir die Konservierungsmittel identifizierten und ihre Verteilung nachwiesen. Schließlich haben wir den Einfluss der Konservierungsmethoden auf die zerstörungsfreie Dendrochronologie mittels XCT untersucht und die Auswirkungen verschiedener Konservierungsmittel auf die Qualität der XCT-Daten aufgezeigt. Neben dem verwendeten Konservierungsverfahren spielen für eine erfolgreiche Messung der Jahrringbreiten weitere Faktoren, wie das verwendete Equipment, die Objektgröße, Holzart und der Erhaltungszustand eine wichtige Rolle.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Automated 3D tree-ring detection and measurement from X-ray computed tomography. Dendrochronologia, 69, 125877.
Martinez-Garcia, Jorge; Stelzner, Ingrid; Stelzner, Joerg; Gwerder, Damian & Schuetz, Philipp
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Automated 3D tree-ring detection and ring-width calculation from X computed tomography, in Kleinová Kateřina (ed.), Abstract book, 27th EAA Annual Meeting, European Association of Archaeologists (EAA): Kiel, 124 – 124 (2021).
J. Martinez-Garcia; I. Stelzner; J. Stelzner; D. Gwerder & P. Schuetz
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Automated 3D tree-ring detection and ring-width calculation from X computed tomography, in TRACE 2021 Conference, Trace 2021: Lund.
J. Martinez-Garcia; I. Stelzner; J. Stelzner; D. Gwerder & P. Schuetz
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Image processing approach for detection of three-dimensional tree-rings from X computed tomography. International Journal of Computer and Information Engineering, 15 (7), 414-417 (2021).
J. Martinez-Garcia; I. Stelzner; J. Stelzner; D. Gwerder & P. Schuetz
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New insights into wet wood conservation with X computed tomography. In Metalla Sonderheft 11, Archäometrie und Denkmalpflege 2021, (pp. 120–122). Bochum: Deutsches Bergbau-Museum Bochum Museum.
I. Stelzner; J. Stelzner; J. Martinez-Garcia; M. Wittköpper; D. Gwerder; W. Muskalla; M. Egg & P. Schuetz
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Non-destructive assessment of conserved archaeological wood using computed tomography. In Transcending Boundaries: Integrated Approaches to Conservation. ICOM-CC 19th Triennial Conference Preprints, Beijing, 17–21 May 2021, ed. J. Bridgland. Paris: ICOM-CC.
I. Stelzner; J. Stelzner; J. Martinez-Garcia; D.; Gwerder; M. Wittköpper; W. Muskalla; M. Egg & P. Schuetz
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Curvilinear-tree-ring measurements in archaeological wood samples from X-ray computed tomography. Dendrochronologia, 76, 126002.
Martinez-Garcia, Jorge; Stelzner, Ingrid; Stelzner, Joerg; Gwerder, Damian; Million, Sebastian; Nelle, Oliver & Schuetz, Philipp
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Stabilisation of waterlogged archaeological wood: the application of structured-light 3D scanning and micro computed tomography for analysing dimensional changes. Heritage Science, 10(1).
Stelzner, Jörg; Stelzner, Ingrid; Martinez-Garcia, Jorge; Gwerder, Damian; Wittköpper, Markus; Muskalla, Waldemar; Cramer, Anja; Heinz, Guido; Egg, Markus & Schuetz, Philipp
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The effect of conservation agents on non-destructive dendrochronology, in: Proceedings of Objects Specialty Group Postprints. 50th Annual Meeting; 13-17 May 2022, K. Dodson, M. Wilcop, R. Chao and L.A.B. Gordon (eds) American Institute for Conservation of Historic and Artistic Works, 29, (accepted).The effect of conservation agents on non-destructive dendrochronology, in: Proceedings of Objects Specialty Group Postprints. 50th Annual Meeting; 13-17 May 2022, K. Dodson, M. Wilcop, R. Chao and L.A.B. Gordon (eds) American Institute for Conservation of Historic and Artistic Works, 29.
I. Stelzner; J. Stelzner; J. Martinez-Garcia; D. Gwerder; S. Million; O. Nelle & P. Schuetz
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Assessing conservation agents in archaeological wood by neutron imaging. In: Proceedings of the 15th ICOM-CC WaterloggedOrganic Archaeological Materials Working Group Conference Mainz 2023, 76–82, eds. I. Hovmand, M. Felter, I.Stelzner et al. Mainz: ICOM-CC.
J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder, D. Mannes, P. Trtik & P. Schuetz
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Evaluation of conservation methods for archaeological wet wood with structured light 3D scanning and µ-CT. In: Proceedings of the 15th ICOM-CC Waterlogged Organic Archaeological Materials Working Group Conference Mainz 2023, 96–105, eds. I. Hovmand, M. Felter, I. Stelzner et al. Mainz: ICOM-CC.
I. Stelzner; J. Stelzner; J. Martinez-Garcia; D. Gwerder; M. Wittköpper; W. Muskalla; A. Cramer; G. Heinz; M. Egg & P. Schuetz
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Imaging and Assessment of the Microstructure of Conserved Archaeological Pine. Forests, 14(2), 211.
Stelzner, Ingrid; Stelzner, Jörg; Gwerder, Damian; Martinez-Garcia, Jorge & Schuetz, Philipp
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Non-destructive dendrochronology with X-ray computed tomography: The influence of different conservation methods for waterlogged archaeological wood. Dendrochronologia, 78, 126065.
Stelzner, Jörg; Million, Sebastian; Stelzner, Ingrid; Martinez-Garcia, Jorge; Gwerder, Damian; Nelle, Oliver & Schuetz, Philipp
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Non-destructive Dendrochronology: The Effect of Conservation Agents on Tree-ring Measurements in Archaeological Oak with Micro-computed Tomography. Journal of the American Institute for Conservation, 63(1), 14-27.
Stelzner, Jörg; Stelzner, Ingrid; Martinez-Garcia, Jorge; Million, Sebastian; Gwerder, Damian; Nelle, Oliver & Schuetz, Philipp
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Non-destructive dendrochronology: Analysis of the influence of conservation agents in the wood structure with laboratory-based and synchrotron X micro-computed tomography. In: Working Towards a Sustainable Past. ICOM- CC 20th Triennial Conference Preprints, Valencia, 18-22 September 2023, ed. J. Bridgland, Paris: International Council of Museums.
I. Stelzner; J. Stelzner; E. Hamann; M. Zuber; J. Martinez-Garcia; D. Gwerder; S. Million & P. Schuetz
