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Vom Mikroskop bis Massenspektrometrie

Wie arbeitet die Archäometrie?

Auf den ersten Blick unterscheiden sich archäometrische Forschungsdaten nicht von ihrem jeweiligen mineralogisch-geowissenschaftlichen Pendant. Was gemessen und hinterher angegeben wird, ist bei einem frisch aus einer sedimentären Gesteinssequenz gewonnenen Kalkstein kaum anders als bei der Kalksteinplatte eines römischen Wanddekors. Allerdings müssen bei archäologischen Objekten noch diverse Informationen mitgeliefert werden, die eine nachhaltige Datennutzung ermöglichen.

Lekythos
Im Idealfall kann die Analyse zerstörungsfrei erfolgen, wie hier bei der Röntgendiffraktions-Analyse eines Lekythos, eines rund 2.500 Jahre alten griechischen Gefäßes. © C. Berthold

Aus wenig Material viel herausziehen

Hinzu kommt: Die Haltung der Archäologie ist in vielen Fällen eindeutig, wenn es ihren Objekten an den Kragen geht. Das Gewinnen von Informationen sollte am besten ohne Probennahme auskommen und wenn, dann nur durch Entnahme eines winzigen Splitterchens. Das bedeutet aber auch, dass archäometrische Analysen oft aus kleinsten Proben ein Maximum an Aussagekraft gewinnen müssen.

Wie viel Material man benötigt, um wenigstens in Ansätzen verlässliche Aussagen treffen zu können, hängt stark vom Aufbau und Gefüge des zu untersuchenden Materials ab. Während von einem römischen Glas ein bis zwei Splitterchen genügen mögen, um mit ortsauflösenden Methoden wie Mikrosondenanalyse oder Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse eine ordentliche Elementanalyse hinzubekommen, wäre eine solche Probenmenge bei einer aus grobkörnigem Gestein gefertigten altägyptischen Büste nicht sonderlich repräsentativ.

Entsprechend wichtig ist eine gute Absprache. Idealerweise nehmen die Forschenden der Archäometrie gemeinsam mit ihren geisteswissenschaftlichen Kollegen die Proben oder entscheiden zusammen, an welchen Bereichen eines größeren Objektes einzelne Stellen für eine Analyse präpariert werden können.

Vielfältige Analysemethoden

Hat man das Untersuchungsmaterial dann parat, unterscheiden sich die materialwissenschaftlichen Methoden der Archäometrie kaum von dem, was sonst bei der Untersuchung von Geomaterialien oder Chemikalien verwendet wird. Dazu gehören Standardverfahren wie die Polarisations- oder Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenfluoreszenzanalysen in all ihren Spielarten, Mikrosondenanalysen und Massenspektrometrie-Verfahren. Für Spezialfragen kommen auch Neutronenaktivierungsanalysen und modernste Röntgen-Analyseverfahren zur Anwendung.

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Röntgenanalyse
Die Röntgenanalyse enthüllt die Elementverteilung in der Bemalung des Lekythos. © C. Berthold

Je nach Untersuchungsmaterial müssen häufig auch minimal-invasive oder zerstörungsfreie Methoden eingesetzt werden. So finden spektroskopische Methoden wie Infrarot- oder Raman-Mikroskopie häufig Anwendung zur Bestimmung von Pigmenten und Bindemitteln, wenn nicht genügend Probenmaterial für eine reguläre Röntgenbeugungsuntersuchung zur Verfügung steht.

Organische Spuren und mobile Verfahren

Vermehrt werden auch organische Materialien in den Fokus archäometrischer Forschung genommen. Eine Keramik hat meist eine lange Geschichte des Gebrauchs hinter sich und die materiellen Spuren von Nahrungsmitteln oder ihre Abbauprodukte haben sich oft in den Porenstrukturen und Rissen der keramischen Matrix erhalten. Mit Methoden der Gas- oder Flüssigkeitschromatographie oder der Proteomik lassen sich solche Moleküle und Zellbestandteile identifizieren.

Für die Anwendung auf Grabungen oder die Untersuchung von Sammlungsobjekten, die den geschützten musealen Raum nicht verlassen dürfen oder sich im Ausland befinden, ist die Entwicklung mobiler Geräte für chemische Analysen ein Segen. Auch die mobile Probennahme per Laserablation für die spätere Massenspektrometrie im Labor wird vermehrt erfolgreich eingesetzt und weiterentwickelt.

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Archäometrie
Was Materialien über die Vergangenheit verraten

Was ist Archäometrie?
Historischen Materialien und Techniken auf der Spur

Vom Mikroskop bis Massenspektrometrie
Wie arbeitet die Archäometrie?

Material verrät Nutzung
Rätselhafte Rückstände und Beschichtungen

Eifel-Basalt und Karolinger-Kelch
Material und Verarbeitung verraten Herkunft und Alter

Von Klaproth bis Bachelor
Archäometrie früher und heute

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