[논문 리뷰] Raman spectra database of the glass beads excavated on mapungubwe hill and k2, two archaeological sites in South Africa

Aurélie Tournié, Linda C. Prinsloo외 1명|arXiv (Cornell University)|2010. 12. 07.

Cultural Heritage Materials Analysis참고 문헌 34인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 남아프리카 공화국의 마푸ング우브웨 힐과 K2에서 발굴된 200개의 색유리 구슬에 대한 라만 스펙트럼 데이터베이스를 제시하며, 주로 세 가지 유형의 유리 매트릭스와 최소 일곱 가지의 색소를 규명하였다. 주요 발견은 페인트 중 일부, 예를 들어 PbSn 노랑 유형 II와 크로메이트 등은 13세기 이후에 제조된 것으로 밝혀졌으며, 이는 유적지의 방사성탄소 연대 측정 결과인 1280년과 일치하지 않는다는 점에서 연대 측정의 이면을 제기한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 남아프리카 공화국의 고고학 유적지에서 발굴된 고대 유리 구슬의 조성을 라만 스펙트럼 분석을 통해 규명하기.
• 구슬의 색소를 담당하는 색소 물질을 식별하기.
• 유물에 존재하는 역사적으로 현대적인 색소와 유적지의 방사성탄소 연대 측정 결과(1280년) 사이의 모순을 해결하기.
• 향후 고고학적 유리의 기원 및 연대 연구를 위한 라만 스펙트럼 기반 기준 데이터베이스를 구축하기.

제안 방법

• 마푸ング우브웨 힐과 K2에서 발굴된 200개의 색유리 구슬에 대해 라만 스펙트럼 분석을 적용하였다.
• 유리 매트릭스 유형은 라만 스펙트럼 서명을 기반으로 분류되었다.
• 관측된 라만 피크를 기존 기준 스펙트럼과 비교하여 색소를 식별하였다.
• 변형된 표면의 스펙트럼 분 析를 통해 유리의 부식 영향을 평가하였다.
• 색소의 기원은 역사적 제조 시기와 비교 분석하였다.
• 결과는 향후 고고학적 연구를 위한 공개 라만 스펙트럼 데이터베이스로 정리되었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 마푸ング우브웨와 K2에서 발굴된 구슬의 주요 유리 매트릭스 조성은 무엇인가?
• RQ2 관찰된 색소는 어떤 색소 물질에 기인하는가?
• RQ3 식별된 색소는 언제 처음 제조되었으며, 그 제조 시기는 유적지의 1280년 방사성탄소 연대 측정 결과와 어떻게 비교되는가?
• RQ4 부식 특징이 고고학적 유리에서 라만 스펙트럼 해석에 어느 정도 영향을 미치는가?
• RQ5 라만 스펙트럼 데이터베이스는 고고학적 기록의 연대 불일치 문제를 해결하는 데 기여할 수 있는가?

주요 결과

• 라만 스펙트럼 서명을 기반으로 세 가지 주요 유리 매트릭스 하위군이 규명되었으며, 이는 서로 다른 유리 조성을 시사한다.
• 최소 일곱 가지의 다른 색소가 검출되었으며, 라줄라이트, PbSn 노랑 유형 II, Ca/Pb 아르세나트, 크로메이트, 칼슘 안티몬산염, Fe-S '앰버', 그리고 스파이넬이 포함된다.
• 수많은 색소, 예를 들어 PbSn 노랑 유형 II와 크로메이트는 13세기 이전에는 생산되지 않았으며, 이는 후기 중세 이후 도입된 것으로 추정된다.
• 이러한 13세기 이후 제조된 색소의 존재는 마푸ング우브웨 힐의 마지막 점용 시기인 1280년의 방사성탄소 연대 측정 결과와 모순된다.
• 일부 구슬에서 부식 효과를 관찰할 수 있었지만, 주요 색소의 식별에는 영향을 주지 않았다.
• 본 연구는 향후 고고학적 유리의 기원 및 연대 연구를 지원하기 위해 공개 가능한 라만 스펙트럼 데이터베이스를 구축하였다.