Egy múzeumi környezeti katasztrófáról geológus szemmel, 4. rész

Előfordul, hogy az elektronmikroszkópos vizsgálatokat előkészítő sztereomikroszkópos megfigyelések során nincs módom fotókat készíteni. Ilyenkor rajzolok.
Először a tárgyat, vagy annak nagyobb részletét, rajta a mintavételi hellyel/helyekkel, 

Festett fa asztalláb részlete a mintavételi hellyel (11. minta)

majd a leválasztott mintá(ka)t.

Festett fa asztallábról leválasztott minták (11_1--11_5 minták)

A rajz középső részén látható 11_1-es minta részleteit könnyen azonosítani tudom az elektronmikroszkóppal készített visszaszórt-elektronképen.

Festett fa asztallábról leválasztott minta (11_1. minta). Visszaszórt-elektronkép. Fotó: Bendő Zsolt.

Egy múzeumi környezeti katasztrófáról geológus szemmel, 3. rész

A sztereomikroszkópos vizsgálatok után pásztázó elektronmikroszkópban is megvizsgálom a kristálycsoportokat, hogy kémiai összetételüket meghatározhassam, és az egyedi kristályok morfológiáját is tanulmányozhassam.

Míg a sztereomikroszkópban a kristálycsoportok alakján kívül színüket is jól látom, addig az elektronmikroszkópban a formával kell boldogulnom amikor azokat a kristálycsoportokat keresem, amelyeknek szeretném meghatározni a kémiai összetételét.

Szeretném megtudni, hogy a különböző színű kristálycsoportok kémiai összetételében van-e valamilyen különbség.

Nézzük először a zöld ásványcsoportokat. Keressük meg a D ábrán piros nyíllal jelölt szemcsét az elektronmikroszkópos felvételeken (E‒F). 

Mellénydísz (27. minta) különböző nagyítású sztereomikroszkópos (A‒D) és pásztázó elektronmikroszkópos (E‒F) felvételeken. A pontos nagyítást nem tudom megmondani (nem tudhatom, ki milyen méretben nézi a képeket), de a fotók egymáshoz képesti nagyítását jól látom: a B fotó nagyítása az A-hoz képest kb. ötszörös. A pontos méretekről a méretarányok tájékoztatnak.
Az elektronmikroszkópos fotókat Bendő Zsolt készítette. 

Az E ábra piros ellipszise a D fotón látható részletet jelöli, a D‒F fotók piros nyilai ugyanarra a kristálycsoportra mutatnak. Megtaláltam, amit kerestem, jöhet a kémiai összetétel meghatározása.

kultúrszájenszhír

A Tudomány Ünnepe alkalmából a Szépművészeti Múzeumban november 25-én konferenciát rendeznek

Művészet és tudományok, az archeometria és a társtudományok kapcsolata

címmel.

A program itt elérhető.

Egy múzeumi környezeti katasztrófáról geológus szemmel, 2. rész

A kutatás első szakaszában a műtárgyakon képződött korróziós termékek makroszkópos és sztereomikroszkópos leírásával, dokumentálásával foglalkozom.

Mellény. Néprajzi gyűjtemény. Fotó: Dobó István Vármúzeum

Ha a fenti fotón látható mellény fémdíszeit (a méretarány körül elhelyezkedő kerek formák) közelebbről, mondjuk lupéval megnézzük, valami hasonlót látunk:

Mellénydísz (27. minta).

A lupéval kéknek, fehérnek, barnának látszó kristályhalmazokról még nagyobb nagyítást használva, sztereomikroszkóp alatt kiderül, hogy nagyon sokféle színben pompáznak: a fehérek és a változatos árnyalatú kékek mellet zöld és áttetsző kristálycsoportok is vannak.

Mellénydísz (27. minta).

A sztereomikroszkópos vizsgálatok során azt is megfigyelhetjük, hogy a különböző színű, formájú kristályok, kristályhalmazok hogyan helyezkednek el egymáshoz képest.

Mellénydísz (27. minta).

Ez a lassú, aprólékos munka nagyon fontos lesz a későbbi vizsgálatok során (például az elektronmikroszkópos vizsgálatokkor, amikor "valódi" színeket nem látunk), mert mindig  pontosan tudnunk kell, mit vizsgálunk. A jól megválasztott vizsgálati módszerek kiegészítik egymást: ahol az egyik gyengébb, erősebb a másik, és fordítva. Ezért nagyon fontos a komplex eszközhasználat.

Meteoritgyöngyök

Két hete jelent meg a Journal of Archaeological Science című folyóiratban a korábban az indexen, a NOL-on és a londoni Guardianban is beharangozott cikk, amelyben magyar kutatók igazolják három egyiptomi "vasgyöngy" meteorit-eredetét.

A 67. sírból előkerült leletek, középen három "vasgyönggyel".
A középső gyöngy hossza 1,7 cm. A kép forrása: UCL Qatar

A kutatási eredményekről hírt adó magyarországi tudósítások az eredmények fontossága mellett kiemelik a publikálással kapcsolatos bonyodalmakat is. Ennek részleteiről, a budapesti és egy manchesteri kutatócsoport publikációs versenyéről az index oldalán lehet részletesen olvasni. S bár a magyarországi internetes újságok azt sugallják, hogy a két kutatás egybeesése nem véletlen – a manchesteriek a magyarok munkáját használták kiindulásul – megjegyzik, hogy a két kutatócsoport eltérő anyagvizsgálati módszereket használva jutott hasonló eredményre.

Ezzel engem is kíváncsivá tettek. Elolvastam hát mindkét cikket, megnéztem, mit csináltak Manchesterben, mit Budapesten.

Miért különlegesek a gyöngyök?

A gyöngyöket 1911-ben találták az egyiptomi el-Gerzeh falu közelében lévő temetkezési helyen, Kairótól kb. 70 km-re délre.


Nagyobb térképre váltás

A régészeti adatok alapján ezek a gyöngyök az emberiség legöregebb vastárgyai, Kr.e. 3400–3100-ból származnak. Azaz több, mint két és félezer évvel korábbiak, mint az egyiptomi vaskohászat eddig ismert legidősebb leletei (Kr. e. 6. század).
A fém vas a Föld felszínén gyakorlatilag nem fordul elő elemi állapotban (termésvasként), csak ásványaiból, kohászati módszerekkel lehet előállítani. Ezzel szemben a meteoritok egy része termésvasból áll.
Ha tehát a vaskohászat legkorábbi emlékeinél jóval idősebb vastárgyakat találunk, akkor vagy azt kell feltételeznünk, hogy a vaskohászat kezdődött lényegesen korábban, vagy azt, hogy a felhasznált vas égi eredetű, meteoritból származik.

Mi történt a gyöngyökkel 1911 óta?

Az ásatás színhelyéről londoni és manchesteri múzeumokba kerültek, és az elmúlt száz évben többször is vizsgálták őket kémiai módszerekkel. Rendkívüli régészeti értékük miatt a vizsgálatok megtervezése nagy kihívást jelentett: csak úgy volt szabad vizsgálni őket, hogy tönkre ne menjenek ("roncsolásmentes" módszerek). A kutatások többsége a vas mellett nikkelt azonosított, ami tovább erősítette azt a feltevést, hogy a gyöngyök égi eredetűek. A nikkel vas melletti jelenléte azonban önmagában nem elégséges bizonyítéka a meteorit-eredetnek: ismert néhány kohászati úton előállított korai nikkelgazdag vastárgy is.

Mit mondanak az új kutatások?

A Thilo Rehren kezdeményezésére a Budapesti Neutroncentrumban végzett vizsgálatoknak és a Diane Johnson vezette manchesteri kutatócsoportnak a célja a meteorit-eredet igazolása/elvetése, és a gyöngyök készítéstechnikájának meghatározása volt. 

Manchesterben egy, Budapesten három, ugyanarról a lelőhelyről származó gyöngyöt elemeztek.

Mindkét kutatócsoport megvizsgálta a gyöngyök belső felépítését. Különböző képalkotási módszereket használva (computer tomográfia, neutrondiffrakciós tomográfia) hasonló következtetésre jutottak: a korabeli kézművesek a gyöngyöket vékonyra kalapált fémlemezből hajlították, így csőszerű tárgyat kaptak, amit láncként felfűzhettek.

Számomra izgalmasabb volt a kutatások másik vonala, annak felderítése, milyen nyersanyagot használtak a gyöngyök készítői.

A meteorit-eredet bizonyítására a magyarországi kutatók a teljes gyöngyöt és kisebb részleteit is elemezték kémiailag (PGAA, PIXE). Emellett azt is megvizsgálták, tényleg kristályos vasból áll-e (ToF-ND).
A vizsgálatok során megállapították, hogy mindhárom gyöngy mára teljes térfogatában oxidálódott (térfogatuk 99,9%-a korrodált), emiatt meteorit-eredetű ásványfázis már nem is lehet bennük.
A kapott kémiai eredmények (a vas, nikkel, foszfor és kobalt mellett az oxigén jelenléte) is korrózióra utaltak. A talált fémes elemek nem mondtak ellent annak, hogy a korrodálatlan nyersanyag vasmeteorit-eredetű volt, de nem is bizonyították.
Ezután a gyöngyök néhány 10 mikrométer vastag felületi rétegének kémiai összetételét vizsgálták. Így sikerült végül foltokban, kis mennyiségben egy olyan kémiai elemet (germánium) kimutatni, ami főként vasmeteoritokban dúsul. 

A manchesteri kutatók szerencsésebbek voltak: az ő gyöngyük  az évezredes eltemetődés alatt nem oxidálódott ilyen erősen, voltak korróziómentes részei is, ahol pásztázó elektronmikroszkóppal megvizsgálhatták az eredeti ásványok szövetét, kémiai összetételét.

Pásztázó elektronmikroszkóp. ELTE Földrajz- és Földtudományi Intézet. Fotó: Bendő Zsolt.

Észrevették, hogy ezeken a korróziótól mentes részeken keskeny Ni-gazdag vassávok váltakoznak szélesebb Ni-szegény vassávokkal. Bár a szövet torzult, az elektronmikroszkópos felvételeken felismerhető volt az egyes vasmeteoritokra jellemző ún. Widmanstätten-rajzolat.

Widmanstätten-rajzolat. Kaposfüredi meteorit. Fotó: Bendő Zsolt.

Összevetve a két kutatást: a manchesteri kutatók által végzett szöveti és helyi (lokális) kémiai vizsgálatok eredményei egyértelmű, megerősítésre nem szoruló bizonyítékai a vizsgált gyöngy meteorit-eredetének. A magyarországi kutatók, az oxidáció miatt, csak kémiai vizsgálatokra támaszkodhattak, így sem jellegzetes ásványfázisokat, sem szöveti bélyegeket nem tudtak találni. Az ő esetükben a germánium jelenléte utal a vasmeteorit-eredetre.

Igaza van-e a bulvárhíreknek?

Nem tudom, hogy a manchesteri kutatók valóban a magyarországi eredmények alapján kaptak-e kedvet a gyöngy vizsgálatához. Mindenesetre gyakran előfordul, hogy különböző kutatócsoportok párhuzamosan dolgoznak ugyanannak a problémának a megoldásán. A részeredmények/eredmények megosztása a szélesebb kutatóközösséggel sokszor látványosan előre is viheti a kutatásokat. Ugyanakkor a kutatók között, az egyéni teljesítmények mérése miatt, nyilvánvaló verseny is van. Az elsőség szempontjából tehát nem mindegy, ki mikor, hol osztja meg az eredményeit. Sokszor néhány óra is számít.

Utóirat

Érdekes, hogy az index szerzője a manchesteri kutatócsoport színes, szélesvásznú ábrájával illusztrálja a magyar kutatásokat bemutató cikkét, magyarázatot azonban nem ír hozzá, a forrást sem jelöli meg. Az ábrán, gondolom, hogy ne zavarja a műélvezetet, nem tünteti fel a méretarányt sem. Mentségére szóljon, hogy a Nature-ben megjelent rövid hírben is ennek az ábrának egy változata szerepel (igaz, itt a manchesteriek cikkéről írnak), szintén méretarány nélkül.

További képek és hanganyag: itt.

Egy múzeumi környezeti katasztrófáról geológus szemmel, 1. rész

Tavaly ősszel a restaurátorok konferenciáján tartott előadásunk után odajött hozzánk az egri Dobó István Vármúzeum néhány munkatársa.

Elmesélték, hogy 2009-ben arra lettek figyelmesek, hogy egyik raktárbázisukon a műtárgyak elszíneződtek, mállani, korrodálódni kezdtek. Mikor utánajártak, kiderült, hogy az előző évben egy korábbi rovarfertőzés felszámolására gázos fertőtlenítést végeztek. A felhasznált vegyszer megtámadta a fémtartalmú műtárgyakat.
2012 végére a korrózió katasztrofális méretűvé vált: minden réz- és ezüsttartalmú műtárgyat megtámadott.

Köztük rézcsengőket,

Vörösréz csengő, Néprajzi gyűjtemény. Fotó: Dobó István Vármúzeum

üstöket,

Vörösréz üst, Néprajzi gyűjtemény. Fotó: Dobó István Vármúzeum

fémcsipkéket.

Főkötő, Néprajzi gyűjtemény. Fotó: Dobó István Vármúzeum

Nem kímélte a fémmel díszített textileket sem.

Fémfonalakkal rojtozott kötény, Néprajzi gyűjtemény. Fotó: Dobó István Vármúzeum

Fémflitterekkel díszített főkötő, Néprajzi gyűjtemény. Fotó: Dobó István Vármúzeum

Többféleképp is próbálkoztak a tárgyak mentesítésével, restaurálásával, de a korrózió rendre visszatért.

Ekkor kértek segítséget tőlünk.
Kaptunk néhány mintát, tájékozódni.
Az előzetes mikroszkópos vizsgálatok során azt láttuk, hogy a réz- és ezüsttárgyakon foszfátásványok gyönyörű kristályai képződtek.

Korróziós termékek (pásztázó elektronmikroszkópos felvétel) a vörösréz üstön. Fotó: Bendő Zsolt

Mivel ezek a szilárd, kristályos anyagok az ásványtan módszereivel ismerhetők meg, és ezek a környezeti ásványtani vizsgálatok elengedhetetlenek a károsodás megállításához, a helyreállításhoz, belevágtunk.

A következő másfél évben, a múzeum munkatársaival közösen, kísérletet teszünk a korróziós termékek, és folyamatok azonosítására, a műtárgyak megmentésére.

A kutatást a Magyary Zoltán ösztöndíj teszi lehetővé. A kutatóbázis a Miskolci Egyetem Ásványtani-Földtani Intézete.

A kutatás folyamata, sikerek és kudarcok egyaránt, ezen a blogon lesznek nyomonkövethetőek.