Zum Verhalten der siderophilen Spurenelemente bei der Eisenherstellung

• Antragsteller: Dr. Michael Brauns; Professor Dr. Ernst Pernicka
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Frühgeschichte (weltweit)
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460542971

Vorrangiges Ziel ist die Erweiterung des von uns bereits etablierten Herkunftsbestimmungsverfahren für Eisen mit Hilfe von Osmiumisotopen durch die chemische Charakterisierung des Eisenmetalls. Im Rahmen dieses Vorhabens soll eine Methodenkombination mit anderen siderophilen Elemente entwickelt werden, die eine noch robustere Herkunftsbestimmung von archäologischen Eisenartefakten anhand (sehr) kleiner Proben erreicht. Dabei ist es wichtig das theoretisch zu erwartende Verhalten (Stabilität, Flüchtigkeit, Kontamination) anderer siderophiler Elemente während der Produktionskette der Eisenverhüttung im Experiment zu überprüfen, sowie die Anwendbarkeit an einer archäologischen Fallstudie zu demonstrieren. Andere Platingruppenelemente (PGEs) als Osmium sollen nicht mit einbezogen werden. Die Extraktion von PGEs aus Eisenerzen ist aufwendig, die Gehalte sehr gering und die geeignete Vergleichsdatenbasis ist praktisch nicht vorhanden.Unser Forschungsvorhaben soll an einer Experimentalstudie und einem archäologischem Fallbeispiel durchgeführt werden:1. Analyse der gesamten Produktionskette vom Erz bis zur Luppe in drei Schmelzversuchen die mit unterschiedlichen Erzen durchgeführt wurden (Probensatz der in PlosOne publizierten Os-Isotopendaten, 30 Proben)2. Analyse von 4 archäologischen Eisenobjekten der Arabah Region/IsraelUnser Ansatz soll sich dadurch auszeichnen, dass wir innovative und erprobte Analysenverfahren einsetzen (Laserablation an imprägnierten Pulverproben bzw. direkte Ablation von metallischem Eisen siehe z.B. (Shaheen et al. 2017)), die uns zukünftig ohne großen Aufwand hochpräzise Analysendaten (alle der oben genannten Spuren- und Hauptelemente) bereitstellen. Dieser Ansatz könnte zukünftig auch von anderen Wissenschaftlern in gleicher oder ähnlicher weisen angewendet werden. Damit wäre im Rahmen dieses Projektes die Grundlage dafür geschaffen, dass eine größere und vollständigere Datengrundlage entsteht, die eine sicherere Zuordnung von archäologischen Eisenobjekten erreicht.Die Kombination der beiden Methoden – Spurenelementanalyse und Os-Isotopenanalyse – bietet verschiedene Vorteile: größere Probenserien von Eisenobjekten lassen sich auf diese Wiese mit nur geringem Eingriff in die Objekte selbst anhand ihrer chemischen Zusammensetzung gruppieren. Weitere destruktivere Analysen, Schlackeneinschlüsse oder Os-Isotopenanalysen, könnten dann gezielt an einer kleineren Auswahl der Materialgruppen erfolgen. Außerdem ergänzen charakteristische Spurenelemente die Osmium-Isotopie durch Informationen zum möglichen Lagerstättentyp, wodurch die Zuweisung der Isotopenverhältnisse zu einer speziellen Lagerstätte weiter eingegrenzt werden kann. Von Bedeutung wäre diese komplementäre Methode vor allem bei Eisenfunden zu denen Informationen zu möglichen Verhüttungsplätzen und somit auch Verhüttungsabfälle wie Schlacken fehlen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen