Zum Verhalten der siderophilen Spurenelemente bei der Eisenherstellung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Rahmen des beantragten Projektes wurden an rund 30 Proben aus drei Schmelzexperimenten sowie von vier archäologischen Objekten Haupt- und Spurenelementanalysen durchgeführt. Darüber hinaus wurden an allen Proben die Rheniumkonzentrationen mittels Isotopenverdünnung bestimmt. Es zeigte sich im Verlauf des Projektes, dass die Erhebung der Haupt- und Spurenelementdaten an imprägnierten Pulverpräparaten mittels Laserablation für die lithophilen Elemente sehr gut funktioniert. Ein anderes Bild ergab jedoch der Vergleich der siderophilen Spurenelemente. Hier wurde vermutet, dass die mittels Laserablation abgenommene minimale Probenmenge nicht repräsentativ sein könnte und damit eine Vergleichbarkeit der Re-Os Daten mit den übrigen siderophilen Spurenelementen nicht immer gegeben ist. Daher wurde im Verlauf des Projektes für die Bestimmung der siderophilen Elemente ein neuer Ansatz entwickelt. Der Probenaufschluss für die spätere Analyse von Osmium erfolgt aufgrund der Flüchtigkeit von Os-Tetraoxid in einer gasdichten Glasampulle (Carius tube). Dabei wird mit Hilfe aggressiver und hoch oxidierender Reagenzien (meist inverses Königswasser) Os aus der Probe vollständig zum flüchtigen Os-Tetraoxid umgesetzt und danach destilliert. Das überarbeitete Protokoll zur Bestimmung der siderophilen Elemente verwendet die nach der Destillation von Osmium verbleibende Reaktionslösung aus der Carius tube zur Bestimmung der wichtigsten siderophilen Elemente wie Co, Ni, Cu, As, Sb, Mo und andere. Diese neue Verfahrensweise wurde mit verschiedenen NIST Referenzmaterialien aus Eisen sowie Eisenerz überprüft und es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung mit den zertifizierten Daten. Diese Analysenstrategie hat den Vorteil einer idealen Vergleichbarkeit der Re-Os Daten mit den Konzentrationen der siderophilen Elemente, weil diese aus dem gleichen Probenaliquot gewonnen wurden. Darüber hinaus ist die vergleichsweise große Probenmenge repräsentativer als die mittels Laserablation gewonnene. Leider konnte diese neue Idee nur auf zwei der drei Schmelzexperimente angewendet werden. Von einem war nicht mehr genug Probenmaterial vorhanden. Eine wichtige Beobachtung war auch, dass die sogenannten Ofenschlacken in Bezug auf die Verhältnisse verschiedener siderophiler Elemente aber auch dem Re/Os Verhältnis sehr gut mit dem Rohmaterial übereinstimmen. Das ist zusammen mit den sehr gut übereinstimmenden Os-Isotopenverhältnissen in Ofenschlacken sowohl zu Erz als auch Metall ein sehr wichtiger Befund. Die Bedeutung dieses Befundes besteht in der nun bestehenden Verbindung zwischen zwei voneinander unabhängigen Verfahren zur Herkunftsbestimmung von archäologischem Eisen. Die Konzentrationen der lithophilen Elemente in Schlackeneinschlüssen im Metall ermöglichen die Bestimmung des Herstellungsortes bzw. dem Ort der Verhüttung und die Os-Isotopenverhältnisse und die Konzentrationen der siderophilen Elemente im Eisen liefern Informationen zu geologischen Vorkommen von Eisenerz als Ausgangsmaterial. Damit könnten Funde von einem antiken Eisenverhüttungsplatz wertvolle Daten liefern sowohl für die Herkunft des Erzes als auch die geochemische Zusammensetzung des dort produzierten Eisens, das in Eisenobjekten wieder zu erkennen ist.
