[論文レビュー] Raman spectra database of the glass beads excavated on mapungubwe hill and k2, two archaeological sites in South Africa

Aurélie Tournié, Linda C. Prinsloo+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2010

Cultural Heritage Materials Analysis参考文献 34被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、南アフリカのマプングゥブウェ・ヒルおよびK2で発掘された200個の彩色ガラスビーズのラマン分光法データベースを提示し、主に3種類のガラスマトリックス型と少なくとも7種類のクロモフォアを同定した。主な発見として、鉛スズイエローII型やクロメート類のような多くの顔料が13世紀以降に製造されたことが判明し、1280 ADという放射性炭素年代測定結果と整合しない年代表現を示している。

ABSTRACT

About two hundred coloured glass beads (red, yellow, green, blue, white, black, pink, plum) were selected among the thousands of beads excavated on Mapungubwe hill and at K2, archaeological sites in the Limpopo valley South Africa, and have been studied with Raman scattering. The glass matrix of the beads was classified according to its Raman signature into 3 main sub-groups and corroded glass could also be identified. At least seven different chromophores or pigments (lazurite, lead tin yellow type II, Ca/Pb arsenate, chromate, calcium antimonate, Fe-S "amber" and a spinel) have been identified. Many of the pigments were only manufactured after the 13th century that confirms the presence of modern beads in the archaeological record. This calls for further research to find a way to reconcile the carbon dating of the hill, which currently gives the last occupation date on the hill as 1280 AD with the physical evidence of the modern beads excavated on the hill.

研究の動機と目的

• 南アフリカの考古学的遺跡から出土した古代ガラスビーズの組成をラマン分光法を用いて特徴づけること。
• ビーズの着色に寄与するクロモフォアを同定すること。
• 考古学的遺物に見られる歴史的に近代的な顔料と、1280 ADというサイトの放射性炭素年代測定結果との間に生じる矛盾を解明すること。
• 将来の考古学的ガラスの出自特定および年代測定研究を支援するため、ラマン分光スペクトルの参照データベースを構築すること。

提案手法

• マプングゥブウェ・ヒルおよびK2から発掘された200個の彩色ガラスビーズにラマン分光法を適用した。
• ガラスマトリックス型は、ラマンスペクトルの特徴に基づいて分類された。
• 観察されたラマンピークと既知の基準スペクトルを照合することでクロモフォアを同定した。
• 変色の影響は、変化した表面のスペクトル分析を通じて評価された。
• 顔料の起源は、歴史的製造タイムラインと照合された。
• 結果は、考古学的利用を目的とした公開ラマン分光スペクトルデータベースにまとめられた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 マプングゥブウェおよびK2のビーズに見られる主なガラスマトリックス組成は何か？
• RQ2 ガラスビーズに観察された色の原因となっているクロモフォアは何か？
• RQ3 同定された顔料はいつごろに初めて製造されたのか？ また、それらの製造時期は、サイトの1280 ADという放射性炭素年代測定結果とどのように対比されるか？
• RQ4 腐食の特徴が考古学的ガラスにおけるラマン分光スペクトル解釈に及ぼす影響はどの程度か？
• RQ5 ラマン分光スペクトルデータベースは、考古学的記録における年代的不一致を解消するのに役立つだろうか？

主な発見

• ラマンスペクトルの特徴に基づき、3つの主要なガラスマトリックス亜群が同定され、異なるガラス組成を示している。
• ラズライト、鉛スズイエローII型、Ca/Pbアーセナート、クロメート、カルシウムアンチモン酸塩、Fe-S「アンバー」およびスパネルを含む、少なくとも7種類の異なるクロモフォアが検出された。
• 鉛スズイエローII型やクロメート類のような多くの顔料は13世紀以前には製造されておらず、後期中世以降の導入を示唆している。
• 13世紀以降に製造されたこれらの顔料の存在は、マプングゥブウェ・ヒルの最終占用年代が1280 ADであるという放射性炭素年代測定結果と矛盾している。
• 一部のビーズで腐食の影響が観察されたが、主要なクロモフォアの同定には影響を及ぼさなかった。
• 本研究では、将来の考古学的ガラスの出自特定および年代測定研究を支援するため、公開可能なラマン分光スペクトルデータベースを構築した。