TÖRÖK BÉLA - KOVÁCS ÁRPÁD - BARKÓCZY PÉTER Homokmégy-Székes 10-11. századi temetőjéből származó, jellemző fémleletek komplex műszeres archeometriai vizsgálata I. Bevezetés - előzmények Előzetes egyeztetések után Gallina Zsolt régész adta át vizsgálatra a köznépi temető restaurált fémleleteit a Miskolci Egyetem Archeometallurgiai Kutatócsoportja (ARGUM) vezetőjének, Dr. Török Béla, archeometallurgus, egyetemi docensnek. A dobozok tartalmát a szintén mellékelt írásos dokumentáció alapján anyagmérnök egyetemi hallgatók segítségével azonosítottuk, illetve lefotóztuk. Ezek után kiválasztottunk a nemvas fémleletek és az üveggyöngyök közül 38 darabot, illetve a vasleletek közül 11-et az archeometriai anyagvizsgálat alapbázisául. A 2012-ben az ARGUM kutatói - Dr. Barkóczy Péter, anyagmérnök, egyetemi docens és Kovács Árpád, mérnöktanár, anyagvizsgáló mérnök közreműködésével elvégzett vizsgálat célja a kiválasztott leletek anyagának és – amennyiben mód van rá – mikroszerkezetének, illetve az azonosítható gyártási sajátságok meghatározása. II. Vizsgálati körülmények A vizsgálatokat a Miskolci Egyetem Műszaki Anyagtudományi Karán működő Komplex Képelemző és Mikroszerkezet Vizsgáló Laboratóriumban (LISA) hajtottuk végre. A nemvas fémekből készült leletek közül csak a töredékes darabokból vághattunk ki mintákat, illetve készíthettünk csiszolatokat. Alapvető vizsgáló berendezés a laboratórium Zeiss EVO MA10 típusú, EDAX energiadiszperzív mikroszondával felszerelt pásztázó elektronmikroszkópja (SEM-EDAX) volt. A SEM-képek visszaszórt elektronokkal készültek, ez alapján a nagyobb rendszámú elemek területei világosabbak, a kisebb rendszámúaké sötétebbek. Ez fontos információt szolgáltathat abban a tekintetben, hogy az általában magas rendszámú fémeket világosabb terület jelzi, míg a sötétebb terület rendszerint oxidos zárványra, szennyeződésre utal. Az elkészített, 2%-os nithallal maratott csiszolatokat ezen kívül Zeiss AxioImager M1m optikai mikroszkóppal is megvizsgáltuk. Ezektől némileg eltér a végül is egyetlen vizsgálható vastárgy metódusa, ott zárványok vizsgálatához Hitachi S4800 típusú elektronmikroszkópot és Brucker EDS mikroszondát használtunk, illetve Instron Tukon 2100B mikrokeménység mérővel keménységet is mértünk. Meg kell jegyeznünk, hogy többször zavaró tényező volt a vizsgálatoknál – különösen a vastárgy zárványvizsgálata esetében – hogy erős savas reagenssel restaurált tárgyakkal volt dolgunk. Ilyen jellegű vizsgálatokat szerencsésebb lenne még restaurálás előtt elvégezni. III. Színesfémből, nemesfémből, illetve üvegből készült tárgyak vizsgálata A rendelkezésünkre bocsátott, nagyszámú lelet többsége rézből, illetve bronzból készült ékszer, dísz volt. A vizsgálatra történő kiválasztásnál törekedtünk arra, hogy lehetőleg minél több tárgyfajta reprezentálva legyen, illetve legyen mód beágyazott, polírozott, maratott csiszolatok elkészítésére, részletesebb vizsgálatok végett. A következőkben az adott sírok sorszáma szerint mutatjuk be a vizsgálati eredményeket, „M”-mel jelölve, ha csupán mikroszondás elemspektrum felvételére volt módunk, illetve „CS”-vel jelölve, ha csiszolatot is tudtunk készíteni és vizsgálni. Az egyes elektronmikroszkópos képeket követő elemspektrumokat (ábrákat) illetően megjegyezzük, hogy természetesen az alattuk megjelölt
értékek – amelyeknél a korrózióra, szerves szennyeződésre utaló oxigén- és karbon-értékeket nem jelöljük - nem ekvivalensek egy kémiai analitikai elemzéssel, inkább az adott elemek előfordulási valószínűségéről adnak információt a vizsgált területen. A tárgyak megnevezésénél, azok anyagát illetően a régészektől kapott anyagban szereplő definíciókat alkalmazzuk, amely viszont több esetben is kiderült, hogy téves volt. 15. sír A 15. sír mindhárom elektronmikroszkóppal vizsgált lelete nagyjából azonos arányú, réz-cink ötvözetből, tehát sárgarézből öntött és finom kalapálással kialakított tárgy. 15.1. „Bronzhuzalból kialakított S-végű karika” /2001.21.1./ (1-2. kép, 1. ábra) M
1. kép
2. kép
1. ábra Cu:83.74%, Zn:11.94%, Pb:3.18%
15.2. „Sárgarézből öntött, állatfejes karperec” /2001.21.2./ (1., 3-4. kép, 2. ábra) M
3. kép
2. ábra
4. kép
Cu:81.88%, Zn:15.10%, Pb:2.66%
15.3. „Sodrást utánzóan öntött, nyitott végű, állatfejes sárgaréz karperec” /2001.21.3./ (1., 56. kép, 3. ábra) M
5. kép
3. ábra Cu:77.34%, Zn:17.56%, Pb:4.03%
6. kép
22. sír (7. kép)
7. kép 22.4. „Üreges, félgömb alakú bronzgomb” /2001.23.6./ (7-9. kép, 4. ábra) M Öntött bronzötvözet, felületén kalapálás nyomaival.
8. kép
4. ábra
9. kép
Cu:69.27%, Sn:14.76%, Ag:2.95%
22.5. „Kerek átmetszetű, hegyesedő végű bronz huzalkarperec” /2001.23.5./ (7., 10-11. kép, 5. ábra) M Sárgaréz ötvözet, amelyben az ólom és az ezüst feltehetően inkább csak szennyeződésként, mint szándékos ötvözőként van jelen.
10. kép
5. ábra Cu:59.19%, Zn:15.25%, Pb:4.55%, Ag:1.56%
11. kép
22.7. „Áttört, préselt, háromküllős, ón-bronz szíjelosztó” /2001.23.2./ (7., 12-13. kép, 6. ábra) M Magas ólomtartalmú sárgarézből készült tárgy, ezüstöt nem találtunk benne.
12. kép
6. ábra
13. kép
Cu:73.41%, Zn:11.32%, Pb:12.64%, Sn:1.70%
22.9. „Vékony, kerek keresztmetszetű, sárgaréz huzalból hajlított, nyitott karika töredéke” /2001.23.8./ (7. kép ) CS Mivel töredéktárgyról van szó, mintát vágtunk le belőle, amiből csiszolatot készítettünk. Az elektronmikroszkópos képeken (14-17. kép) és az elemspektrumokon (7-8. ábra) jól látszik, hogy a sárgaréz alapanyag több helyen ólomkiválásokkal szennyezett (15. kép, 7. ábra). A 8. ábra az egész anyagra vonatkozó átlagspektrumot mutatja.
14. kép
15. kép
7. ábra Pb:92.84%, Cu:4.90%, Zn:2.26%
16. kép
17. kép
8. ábra Pb:4.43%, Cu:72.45%, Zn:23.11%
A csiszolatot optikai mikroszkóppal is megvizsgáltuk (18-19. kép). A minta szövetszerkezetét ez esetben úgy tettük láthatóvá, hogy kálium-bikromát marószert alkalmaztunk. Az így láthatóvá vált mikroszerkezet lágyított közel ekviaxiális szemcsémek tartalmaz. Ebből arra
következtetünk, hogy a minta képlékeny alakítás után hőt kapott, ahol a képlékenyen alakított anyag szilárd állapotban újrakristályosodott. A mikroszerkezetben tetemes mennyiségű zárvány látható, ami a kohósítás során a szerkezetben maradt ólomkiválás. A zárványok mindegyike hosszan elnyújtott. Az ólom könnyen alakítható zárvány, így a képlékeny alakítás, vélhetően kovácsolás, során az alakításnak megfelelően megnyúlnak. Ez ugyancsak az alakítás tényére utal. Magas hőmérsékleten a könnyen alakítható zárványok hajlamosak gömbösödni. A bronzok köztes hőmérsékleten nehezen alakíthatók, könnyen repednek, törnek. Ezeket egybevéve a tárgyat hidegen alakították, majd alacsonyabb hőmérsékleten újrakristályosodott. Ezt a szemcsemérete is alátámasztja.
18. kép
19. kép
24. sír 24.3. „Négy darabra törött, hiányos, vékony, kerek keresztmetszetű bronzhuzalból hajlított nyitott végű karika” /2001.24.2./ (20. kép) CS
20. kép Mivel ez esetben is készítettünk csiszolatot, szintén elektronmikroszkópos (21-23. kép, 9-11. ábra) és optikai mikroszkópos vizsgálatot is végeztünk. Az elektronmikroszkópos vizsgálat öntött és alakított sárgaréz ötvözetet mutat (a 22. kép átlagspektruma 81.4% rezet és 18.6% cinket jelöl), amely a 23. kép és a hozzá tartozó, három pontban felvett elemspektrum szerint ólommal szennyezett (11. ábra). A 9. ábra elemspektrumának kiemelkedően magas klórtartalma valószínűleg a restaurálás maróanyagának következménye.
21. kép
22. kép
9. ábra (23. kép, 1 pont) Cu:63.43%, Zn:0.71%, Cl:35.86%
10. ábra (23. kép, 2 pont) Cu:98.70%, Zn:1.30%
23.kép
11. ábra (23. kép, 3 pont) Cu:8.38%, Zn:2.51%, Pb:89.11%
Az erősen korrodált mintáról az optikai mikroszkópos vizsgálattal is nehéz pontos megállapításokat tenni (24-25. kép). Ami bizonyos, hogy ugyancsak képlékenyalakítás utáni hőhatásra végbement újrakristályosodás alakította ki a mikroszerkezetet a teljes metszetben, mint a 22.9. karika esetében. Ezen felül tisztább alapanyagból indult a gyártás, kevesebb zárvány figyelhető meg a mikroszerkezetben, mint az említett tárgy esetében.
24. kép
25. kép
33. sír 33.3. „Korong alakú, préselt, aranyozott ezüstveret” /2001.29.3./ Az elektronmikroszkópos vizsgálat igazolta a feltevést, az ezüst alapanyagon (28. kép 1pont, 12. ábra) nagy aranytartalmú bevonat (28. kép 2 pont, 13. ábra) található, amely nagy területen már lekopott
26. kép
27. kép
28.kép
12. ábra (1 pont)
13. ábra (2 pont)
Ag:72.38%, Cu:18.19%, Pb:7.13%
Au:77.17%, Ag:11.65%, Cu:11.19%
35. sír A 35. sírban számos üveggyöngy melléklet volt, amelyből négyet választottunk ki. A gyöngyökről képet nem készítettünk, csak átlagspektrumokat, hogy láthassuk milyen mértékben igazolódnak az egyes darabokról írt előzetes feltételezések. 35.2. „Apró, korong alakú, barnásvörös ólom-üveggyöngy” /2001.30.2./ (29. kép, 14. ábra) M Valóban erről van szó, a barnásvörös szín az Fe-tartalom miatt tapasztalható.
29. kép
14. ábra Pb:49.19%, Si:11.39%, Fe:8.87%, Ca:1.09%, P:1.02%
35.5. „Lapított gömb alakú, vörös ón-üveggyöngy” /2001.30.4./ (30. kép, 15. ábra) M Valójában nem tartalmaz említésre méltó mennyiségben ónt, egyszerű, mérséklet Na- és Altartalmú, színes üveg.
30. kép
15. ábra Si:17.21%, Na:5.44%, Ca:5.27%, Al:2.66%, Cu:1.90%, Mg:1.82%, Fe:1.76%, K:1.62%, Zn:1.05%
35.6. „Hosszúkás, hasáb alakú, sötétkék antimon-üveggyöngy” /2001.30.5./ (31. kép, 16. ábra) M Az előző gyöngyhöz hasonlóan színezett tiszta üveg, amelyben nem találtunk antimont.
31. kép
16. ábra Si:34.60%, Na:2.61%, Ca:4.50%, Al:1.69%, Fe:0.93%, K:0.88%, Cl:1.01%, Mg:0.63%, S:0.34%
35.11. „Hosszúkás henger alakú, fekete színű ólom-üveggyöngy, spirális rácsurgatott, domború, zöld színű bordázattal díszítve” /2001.30.8./ (32. kép, 17. ábra) M Ez esetben jó volt az előzetes meglátás, a nagyobb ólomtartalom a gyöngy díszítő színezésében található.
32. kép
17. ábra Si:19.92%, Pb:15.86%, Na:2.52%, Cu:2.40%, Al:1.44%, Ca:1.15%, Fe:0.93%, Mg:0.70%, Cl:1.36%, P:0.69%
52. sír 52.1. „Gomba alakú, ónozott bronz fülesgomb” /2001.36.1./ (33-35. kép, 18. ábra) M Az elektronmikroszkópos vizsgálat is ónbronz anyagú, öntéssel és finom kalapálással készült tárgyat mutatott.
33. kép
35. kép
34. kép
18. ábra Cu:45.90%, Sn:29.15%, Pb:2.51%, Sb:1.27%, Mg:0.78%, P:0.33%, Si:0.23%
57. sír 57.1. „Nyitott végű, kissé ovális alakú, ellapított háromszög átmetszetű, sárgaréz pántgyűrű” /2001.39.1/ (36-38. kép, 19. ábra) M A vizsgálat egyéb ötvöző és szennyező fémektől mentes sárgarezet mutatott. (A spektrum értékei a 100%-ot csak a fémösszetevőket figyelembe véve adják.)
36. kép
37. kép
38. kép
19. ábra Cu:79.89%, Zn:20.11%
61. sír 61.1. „Rézhuzalból készült, visszapödrött végű karika” /2001.43.1./ (39-41. kép, 20. ábra) M Valójában tiszta sárgaréz ötvözetből öntött és finom, hajlító kalapálással kialakított tárgyról van szó. (A spektrum értékei a 100%-ot csak a fémösszetevőket figyelembe véve adják.)
39. kép
41. kép
40. kép
20. ábra Cu:84.07%, Zn:15.93%
72. sír A legtöbb fémmellékletet tartalmazó sír leletei esetén törekedtünk arra, hogy minél több fajta tárgyat megvizsgáljunk, különös tekintettel a nagyszámú, különböző veretekre. 72.2/1. „Stilizált madárfejet (bagoly) ábrázoló, felületén/hátterében aranyozott bronz, préselt záróveret” /2001.49.5./ (42-45. kép, 21-22. ábra) M A veret alapanyaga sárgaréz, amelynek spektrumát az erősebb nagyítású 45. kép 1 pontjához tartozó 21. ábra mutatja. A megmaradt bevonat (45. kép 2 pont) azonban nem aranyozott, hanem ónozott (22. ábra).
42. kép
45. kép
43. kép
21. ábra (1 pont) Sn:4.36%, Cu:84.45%, Zn:11.19%
44.kép
22. ábra (2 pont) Sn:60.94%, Cu:37.64%, Zn:1.43%
72.2/2. „Aranyozott bronz, csüngős ingnyakdísz alsó tagja” /2001.49.7./ (46-49. kép, 23-24. ábra) M A tárgy alapanyaga tiszta sárgaréz (47. kép, 23. ábra). Amennyiben volt is rajta bevonat, az jórészt már lekopott és nem arany-, hanem nagy ólomtartalmú volt, ahogy erről a 49. kép 1-el jelölt kis fehér foltjának spektruma (24. ábra) tanúskodik. A tárgy felszínén többszörös, közepesen erős alakítás nyomai láthatóak.
46. kép
47. kép
23. ábra Cu:80.38%, Zn:19.62%
48. kép
49. kép
24. ábra Cu:44.44%, Pb:44.21%, Zn:11.35%
72.2/3. „Megnyúlt csüngőtagú csüngős veret” /2001.49.8./ (50. kép) M A két részből álló veret szürkés színű, alsó tagjának (51-52. kép) alapanyaga (25. ábra) és erősen oxidált, megkopott bevonata (26. ábra) is nagy óntartalmú bronz, azzal a különbséggel, hogy az alapanyag némileg több ónt és cinket tartalmaz.
50. kép
51. kép
52.kép
25. ábra (1 pont)
26. ábra (2 pont)
Cu:41.21%, Sn:46.92% Zn:8.47%, Pb:1.06%, P:2.35%
Cu:66.34%, Sn:31.22% Zn:1.59%, Pb:0.85%
A sárgább színű felső rész alacsony cinktartalmú sárgaréz.
53. kép
54. kép
27. ábra Cu:86.19%, Zn:8.15%, Sn:3.83%, Pb:1.83%
72.2/6. „Ón-ólom bevonatú bronz, csüngős ingnyakdísz felső tagja” /2001.49.13./ (55. kép) M Az előző vizsgálatnál bemutatott két tagú veret (72.2/3.) felső tagjához nagyon hasonló, azonos funkciójú leletet részletesebben is megvizsgáltunk. Az alacsony óntartalmú réz alapanyagon (57. kép 1 pont, 28. ábra) néhol megmaradt bevonat (57. kép 2 pont, 29. ábra) csak annyiban különbözik az alapanyagtól, hogy kismértékben nagyobb az ón-, illetve valamivel kisebb az arzén-tartalma.
55. kép
56. kép
28. ábra (1 pont)
57.kép
29. ábra (2 pont)
Cu:83.47%, Zn:8.54%, Sn:3.80% As:2.84%, Pb:1.35%
Cu:84.59%, Zn:7.69%, Sn:4.84% As:1.61%, Pb:1.28%
72.2/13. „Bronzlemezből préselt kerek ingnyakveret” /2001.49.16./ (58-59. kép, 30. ábra) M A 72.2/3. felső tagjával és a 72.2/6. ingnyakdísszel azonos méretű, alakú és jellegű leletet főként összehasonlító vizsgálati szempontból választottuk ki. Az átlagos elemspektrum (30. ábra) minimális ón-tartalmú, illetve alacsony ólom- és arzéntartalmú Cu-Zn ötvözetet mutatott.
58. kép
59. kép
30. ábra Cu:76.41%, Zn:18.35%, Pb:2.04%, As:2.32%, Sn:0.87%
72.3.„Bronzból öntött, nyomottgömb alakú fülesgomb” /2001.49.21./ (60-62. kép, 31. ábra) M Az 52.1. fülesgombhoz képest kevesebb szennyezőt tartalmazó ónbronzból, de hasonlóan öntéssel és finom kalapálással készült tárgy.
60. kép
61. kép
62. kép
31. ábra Cu:83.10%, Sn:14.14%, Zn:2.75%
72.5.„ Zárt, ónozott bronz fejesgyűrű” /2001.49.1./ (63-66. kép, 32-33. ábra) M Az ónbronzból készült gyűrű felülete nagyrészt oxidált (66. kép 1 pont) amelynek zömében ón-oxidból álló réteg spektrumát a 32. ábra mutatja. A megmaradt eredeti bevonatú felület ónozott bronz anyagának (66. kép 2 pont) spektruma a 33. ábrán látható.
63. kép
64. kép
65.kép
66. kép
32. ábra (1 pont)
33. ábra (2 pont)
Sn:40.70%, Cu:2.80%, Zn:4.84% Si:2.34%, Mg:1.68%, Pb:0.25% P:1.91%, O:32.29%
Cu:62.40%, Sn:33.77%, Zn:2.38% Pb:1.09%, P:0.36%
72.7. „Nyitott, egymásra hajlított végű, hosszanti irányban bordázott, bronzból készített pántgyűrű” /2001.49.2./ (67-69. kép, 34. ábra) M Többszörösen, erősen alakított réz-cink-ón ötvözet (bronz).
67. kép
69. kép
68. kép
34. ábra Cu:82.64%, Zn:9.13%, Sn:6.45%, Pb:1.78%
75.4. „Négyzet alakú, aranyozott ezüst övveret” /2001.51.4./ (70-73. kép, 35-36. ábra) M A veret gyakorlatilag tiszta ezüst alapfémből, illetve nagy aranytartalmú bevonatból áll. Az alapfém (72. kép) spektrumát a 35. ábra, a bevonatét (73. kép) a 36. ábra mutatja.
70. kép
35. ábra
71. kép
73. kép
Ag:95.67%, Cu:4.33%
72.kép
36. ábra (73. kép 1 pont) Au:73.45%, Ag:24.82%, Cu:1.73%
108. sír 108.4. „Zárt, ezüst pántgyűrű” /2001.62.1./ (74-75. kép, 37. ábra) M Valójában ón-ólom bevonatú réz-cink ötvözet a gyűrű anyaga. A gyűrű egy részén lekopott a bevonat, erről a sárgaszínű területről vett spektrum 75.64% rezet, 10.29% ónt, 7.17% cinket és 6.90% ólmot mutatott.
74. kép
75. kép
37. ábra Cu:22.50%, Sn:41.41%, Zn:7.16% Pb:25.59%, Fe:1.96%
140. sír 140.3. „Bronz pántgyűrű töredéke” /2001.71.3./ (76-79. kép, 38-39. ábra) CS Az elektronmikroszkópos vizsgálatnak a gyűrű egy letört kis darabjából készített csiszolatot vetettük alá. A gyűrű anyaga több helyen erősen oxidált réz, ólombevonattal. A 79. kép erős nagyításán látható 1 pont a gyűrű alapanyagát – pontban felvett elemspektruma a 38. ábrán – a 2 pont pedig a bevonatot – spektrum a 39. ábrán – jelzi.
76. kép
79. kép
77. kép
38. ábra (1 pont) Cu:90.61%, Zn:5.01%, Pb:3.57%, Fe:0.81%
78.kép
39. ábra (2 pont) Cu:4.86%, Zn:1.93%, Pb:93.20%
143. sír 143.1. „Szőlőfürttel és két pár gyöngykoszorúval díszített fehérbronzból öntött fülbevaló” /2001.72.1./ (80-83. kép, 40-41. ábra) M A SEM-EDAX vizsgálat alapján ez valójában egy ezüstbevonatú, öntött réz fülbevaló. Az alapfém spektrumát a 40. ábra, az ezüstbevonatét a 41. ábra mutatja.
80. kép
83. kép
81. kép
40. ábra Cu:97.82%, Zn:2.18%
82. kép
41. ábra Ag:84.84%, Cu:13.19%, Zn:1.97%
174. sír 174.1. „Nagyméretű, nyitott végű, bronzhuzalból hajlított, ovális karikaékszer” /2001.90.1./ (84-86. kép, 42. ábra) M Eredetileg valószínűleg öntött, talán alakított, de egyenetlen, erősen korrodált felszínű sárgaréz ötvözet.
84. kép
86. kép
85. kép
42. ábra Cu:85.52%, Zn:12.48%, Sn:2.00%
174.2. „Nagyméretű, nyitott, kissé elhegyesedő végű, bronzdrótból hajlított, tojásdad alakú karika” /2001.90.2./ (87-89. kép, 43. ábra) M Az előző tárggyal anyagában, jellegében szinte teljesen egyező karika.
87. kép
89. kép
88. kép
43. ábra Cu:85.43%, Zn:12.09%, Sn:2.48%
174.4. „Zárt fejesgyűrű” /2001.90.4./ (90-91. kép, 44-45. ábra) M A minden bizonnyal öntéssel készült bronzgyűrű fejrészének felületén a SEM-EDAX vizsgálat ón-ólom bevonatot mutatott ki. Az alapanyag átlagspektrumát a 44. ábra, a bevonatét a 45. ábra mutatja.
90. kép
91. kép
44. ábra Cu:82.88%, Sn:9.57%, Pb:7.55%
45. ábra Cu:11.09%, Sn:69.67%, Pb:16.67%, P:2.56%
180. sír 180.4. „Nyitott, kissé lekerekített végű, tojásdad alakú, bronz pántgyűrű töredékei” /2001.93.4./ CS Az eltört gyűrű végéből levágott mintából csiszolatot készítettünk. A SEM-EDAX vizsgálat (92-95. kép, 46-47. ábra) alacsony óntartalmú rézötvözetet mutatott alapanyagként, amelynek átlagspektruma 88.12% rezet, 8.05% ónt, 1.32% ólmot, 1.23% nikkelt, 0.7% kenet és 0.57% vasat mutatott. Az erősebb nagyítású 94-95. képeken jól látható, hogy az alapfém kétféle, zárvánnyal szennyezett nagy számban. A 95. képen sötétebb színű, elnyújtott zárvány (1 pont) gyakorlatilag réz-szulfid (46. ábra), a még apróbb fehér foltok (2 pont) pedig ólomzárványok (47. ábra).
92. kép
93. kép
94. kép
95. kép
46. ábra (1 pont) Cu:69.89%, S:24.72%, Fe:5.39%
47. ábra (2 pont) Pb:88.25%, Cu:11.75%,
A minta optikai mikroszkópos vizsgálata (96-97. kép) alátámasztja a SEM-EDAX vizsgálat megállapításait. A nagyobb réz-szulfid zárványok alakja a közepesen erős alakítás jellemző irányába nyúlt meg, az ólomzárványok pedig homogén eloszlásban széttöredeztek.
96. kép
97. kép
182. sír 182.3. „Bronz pántgyűrű töredékei” /2001.95.1./ CS Ezt a mintát főként az előző pontban tárgyalt pántgyűrű töredékkel való összevetés okán vizsgáltuk, mivel külsőre nagyon hasonló leletekről van szó. A SEM vizsgálat (98-101. kép, 48-49. ábra) az előzőnél tisztább réz alapanyagot mutatott, amelynek átlagos elemspektrumát a 48. ábra mutatja. Mindazonáltal ezen gyűrűtöredék a csiszolatának vizsgálatakor is találtunk gyakorlatilag a teljes keresztmetszetben elszórt, apró ólomzárványokat (100-101. kép). A 101. képen lévő, 1-el jelölt zárvány pontbéli elemspektrumát a 49. ábra mutatja.
98. kép
99. kép
100. kép
48. ábra
101. kép
Cu:96.14%, Zn:1.96%, Pb:1.90%
49. ábra (1 pont) Cu:11.12%, Zn:0.37%, Pb:88 .51%
Az optikai mikroszkópos vizsgálat (102-103. kép) is rámutatott arra, hogy a 180.4. pántgyűrű csiszolatait hozzá hasonlítva, ez esetben kevesebb réz-szulfid zárványt találtunk. Az újrakristályosodott szerkezetet nagyrészt a korábbi csiszolatoknál tapasztaltaknál jóval nagyobb, akár tízszer akkora átmérőjű szemcsék alkotják. Az apró, gömbös ólomzárványok melegalakítást sugallnak.
102. kép
103. kép
229. sír A karikaékszereket tekintve ez relatíve gazdag sírnak nevezhető, ezért innen öt tételt is vizsgálat alá vontunk (104. kép). Köztük kettő esetében mintát is vágtunk le és csiszolatot készítettünk (2001.110.3. és 2001.110.6.). A vizsgálatok szempontjából a sírhely exkluzivitását jelenti, hogy az egész temetőt tekintve egyedi (2001.110.6.), ugyanakkor tipikus (2001.110.4 és 2001.110.8.) tárgyak is előfordultak itt.
104. kép
229.1. „Nyitott végű, bronzhuzalból hajlított egyszerű karikaékszer” /2001.110.1./ (105-106. kép, 50. ábra) M Minden bizonnyal öntött és kalapálással kialakított sárgaréz ötvözetből készült ékszer. A 22.5. pontban tárgyalt huzalkarperechez hasonlít, de több réztartalommal és kevesebb szennyezővel.
105. kép
106. kép
50. ábra Cu:82.58%, Zn:17.42%
229.3. „Három bronzszálból sodrott, hurkos-kampós záródású nyakperec” /2001.110.3./ CS Az egyik szál keresztirányú csiszolatának SEM-EDAX vizsgálata ólomzárványokkal nagyjából homogénen teleszórt sárgaréz alapanyagot mutat (107. kép – átlagspektrum: 51. ábra). Az erősebb nagyítású képen (108. kép) jól láthatóak a világos színű ólomzárványok (elemspektrum: 52. ábra).
107. kép
51. ábra Cu:80.16%, Zn:11.36%, Pb:8.48%
108. kép
52. ábra Cu:5.37%, Zn:2.02%, Pb:92.60%
Az optikai mikroszkópos felvételeken (109-110. kép) szintén jól látszanak a zárványok. Anyagszerkezete a 22.9. pontban tárgyalt karikáéval rokon, ez esetben is – az ólomzárványok alakjából ítélve enyhébb – alakítás majd lágyítás történt.
109. kép
110. kép
229.4. „Lapított fejű, gomba alakú bronz fülesgomb” /2001.110.4./ (111-112. kép, 53. ábra) M A gomb alacsony óntartalmú sárgarézből készült öntéssel, majd utólagos finom kalapálással. Anyagát tekintve némileg különbözik az inkább ónbronzból készült 52.1. és 72.3. pontban tárgyalt fülesgomboktól, de készítési, alakítási technikájában hasonló hozzájuk.
111. kép
112. kép
53. ábra Cu:81.39%, Zn:14.81%, Sn:3.80%
229.6. „Pontkörös díszű, kikerekedő végű, bronz lemezkarperec” /2001.110.6./ CS Formáját, díszítési technikáját tekintve egyedi darab a temető karperecei között. A tárgy eredetileg letört darabkájából csiszolatot is készítettünk (keresztmetszete a 113. képen). A SEM-EDAX vizsgálat szerint anyaga sárgaréz (a 114. kép átlagspektruma: 54.ábra), amely erősen korrodált. Az erősebb nagyítású képeken (114-115. kép) szövetszerkezetében az alakítás iránya szerint ellapult és sorba rendeződött réz-szulfid zárványok (115. kép 1 pont, pontbéli spektrum: 55. ábra), illetve apróbb fehér foltokként ólom-szennyeződések (115. kép 2 pont, pontbéli spektrum: 56. ábra) figyelhetők meg.
113. kép
114. kép
54. ábra Cu:79.08%, Zn:16.83%, Sn:1.78%, Pb:1.67%, S:0.64%
115. kép
55. ábra (1 pont) Cu:77.87%, Zn:1.73%, S:20.40%
56. ábra (2 pont) Cu:6.00%, Zn:1.78%, Pb:92.22%
Az optikai mikroszkópos vizsgálat képei közül a 116. képen a kovácsoló alakítás jellege látható, míg az erősebb nagyítású 117. képen a lágyított szövetszerkezet és a réz-szulfid zárványok figyelhetők meg. Készítési technikája emlékeztet a 24.3. pontban tárgyalt, szintén sárgaréz karikáéra.
116. kép
117. kép
229. 8. „Sodrást utánzóan öntött, bronz állatfejes karperec” /2001.110.8./ (118-119. kép, 57. ábra) M Az állatfejes karperecek a homokmégyi köznépi temető legjellegzetesebb darabjai, hat karperecből – köztük háromnál tapasztalható sodrást utánzó motívum – hármat válogattunk a vizsgálandó tárgyak közé (lásd még a 15. sír két karperece). Ennek a karperecnek az anyaga abban különbözik az említett, két vizsgált másikétól, hogy némileg kevesebb a cink-tartalma és elszórt ólomszennyeződés helyett kis mennyiségben ón jelenik meg ötvözőként. A tárgy kialakítására ugyanúgy az öntés és utólagos finom kalapálással történő alakítás volt jellemző.
118. kép
119. kép
57. ábra Cu:82..26%, Zn:10.13%, Sn:7.61%
IV. Vasbárd vizsgálata A temető bőséges fémanyagából eredetileg 11 tárgyat választottunk ki vizsgálatra, köztük hét nyílhegyet, két késdarabot, egy vasbárdot, illetve egy in situ kiemelt, vasmerevítéses tegezpálcáiból leválasztott darabokat. A restaurált leletek közül sajnos azonban csak a vasbárd esetén találtunk vizsgálható, fémes szövetet, a többi tárgy teljesen, jellegzetes réteges szerkezetben átrozsdásodott, ahogy az a 120. képen látható vaskés (91. sír 2. /2001.56.2./) és a 121. képen látható nyílhegy (103. sír 1. /2001.60.1./) töretén is megfigyelhető.
120. kép
121. kép
4. sír 4.2. „Vasbárd” /2001.17.1./ (122. kép) CS A vasbárdot a legvastagabb keresztmetszeténél, a köpűjének közelében vágtuk ketté és alakítottunk ki keresztmetszeti csiszolatot (123. kép).
122. kép
123. kép
A csiszolt, polírozott, majd nithallal maratott csiszolatot elektronmikroszkóppal, mikroszondával (EDS) és optikai mikroszkóppal is megvizsgáltuk, illetve keménységméréseket is végeztünk. Az elektronmikroszkópos vizsgálatnál három rétegben öt területet jelöltünk ki felvételek készítésére (124. képen nagybetűkkel jelölt területek), illetve az optikai mikroszkópos vizsgálat ezen rétegek (A, B-D, C-E) szerint történt.
124. kép A 124. kép állása – amely a keresztmetszetet a bárd egyik oldalára lefektetett állapotában mutatja – szerinti felső réteg jobb sarkáról (A) készült SEM-képeket a 125-126. képek mutatják. A képeken ferrit-perlites szövetszerkezet látható, mintegy 0.4-0.5%-os karbontartalom mellett. A ferrit (sötétebb területek) alakja Widmanstätten-jellegre emlékeztet, amelynek jellegzetessége az ausztenites átalakuláskor a perlitszemcsék határán keletkező ferritháló, illetve a relatíve lassú, a szabad levegő hatásától csak egész kis mértékben gyorsabb lehűlés eredményeként a perlitszemcsék belseje felé kialakult ferrit-tűk jeleznek. A világosabb területek által jelzett perlit, amely a ferrit és vas-karbid (cementit) eutektoidja, kissé szferoidites jellegű, lemezes szerkezetű, amely néhol kilágyult (szeplőszerű pontok), néhol nem (durva vas-karbid). Szferoidites szövet az anyag többszöri hevítése, majd hűlése közben keletkezhet, aminek következtében a perlit cementit lemezei lassan, szakaszosan feloldódnak majd a maradék csírára újra kiválnak. Ha mindez mellé kovácsolás is járul, akkor az összetöredezett cementit-lemezek csíraként is megjelenhetnek. Mindazonáltal az ebből a rétegről (a 124. képen 1-el jelzett területről) készült optikai mikroszkópos kép (127. kép) alapján is többször átkovácsolt és szabadon – tehát nem vizes közegben – hűlt anyagról van szó, amelynél a már említett mégis kissé gyorsabb hűlés arra vall, hogy eredetileg vékonyabb, lemezszerű réteg lehetett. Erősíti mindezt az is, hogy ezt az egyébként inhomogén – egyes területeken szinte csak ferrit látható - réteget elég erős határvonal választja el a következőkben tárgyalandó többi rétegtől (128. kép – a 124. kép 2vel jelzett területéről).
125. kép
126. kép
127. kép
128. kép
A minta középső rétegéről (B-D) készült elektronmikroszkópos képeken tisztán ferrites szövetszerkezet látható. Magas hőmérsékletről lassan hűlő anyagról tanúskodik a „B” területen készült 129. képen látható 40-80 µm átmérőjű, durva szemcsés ferrit. A réteg közepe megmaradt finomszemcsésnek (128. kép alsó széle), mert a kovácstűz közvetlen hőhatása nem a teljes keresztmetszetében érte a réteget ugyanolyan mértékben. A középső réteg másik végéről készült SEM-képen (130. kép) szintén ferrites szerkezet figyelhető meg, csak elvétve egy-egy kisebb perlit-folttal.
129. kép
130. kép
A 124. kép csiszolatának alsó rétege esetében is két területről készültek SEM-képek. A 131. kép és az erősebb nagyítású 132. kép a „C” területet mutatja be. A réteg jobb szélén inhomogén, ferrit-perlites szövetszerkezet tapasztalható, de kevesebb (0.2-0.3%) perlittel, mint az „A” területen.
131. kép
132. kép
A réteg másik széléről („E” terület) készült SEM-képen (133. kép) viszont gyakorlatilag tiszta, nagyon durva szemcséjű ferrit látható, a szemcsehatáron minimális perlittel. A 3-mal jelzett területről készült optikai mikroszkópos felvétel (134. kép) szintén nagyon kicsi karbontartalmú, nagy szemcseméretű, homogén ferrites, magas hőmérsékleten kovácsolt szövetszerkezetet mutat.
133. kép
134. kép
A bárd tehát jellegzetes, réteges szerkezetű, valószínűleg egy lapított buca többszöri összehajtogató kovácsolásával készült1. A középső rétegben nagyjából V-alakban rendeződött, ellapult, zárványok figyelhetők meg, az anyag széléhez képest nagyobb számban. A csiszolatnak a felállított bárd vágóélének alja felé eső szélén (D-E) több alakítás nyoma található, mint a szemközti, a vágóél teteje felé eső szélen (A-B-C). A vasbárd csiszolatán talált zárványok jól megfigyelhetők a 135. képen és az erősebb nagyítású 136. képen. Egy zárványról készített átlagspektrum pedig az 58. ábrán látható. Sajnos a magas klórtartalom arról tanúskodik, hogy a restaurálás alkalmával használt marószer megzavarja a zárvány spektrumát, így mindössze annyi következtethető, a többi elem arányából, hogy inkább vas-oxid zárványról lehet szó, mint az ilyenkor gyakoribb FeCa-szilikátos salakzárványról.
135. kép
136. kép
58. ábra Fe:52.02%, O:32.08%, Si:0.98%, Ca:0.63%, Cl:14.29% 1
Ehhez hasonló technikáról ábra, illetve részletesebben BUCHWALD (1995) p.280 és PLEINER (2006) p.209.
A szövetelemek keménységmérésekor - mivel a ferrites területek között a szemcseméret változás nem okoz jelentős keménységváltozást - a 124. kép felső és középső rétegének két szélén mértünk értékeket. A mérést 1 kg-os terheléssel Vickers gyémántgúlával végeztük. Ezzel a módszerrel lokálisan is könnyen vizsgálható a szöveti elemek keménysége. A terhelőerő értékét azonban magasabbra választottuk, mint a szokásos értékek, hogy a szövetre jellemző átlagot kapjunk. A mérésnél szem előtt tartottuk az anyagvizsgálati szabványok előírásait. Ez alapján a ferrites területek keménysége 125HV1 a perlites területeké 171HV1. Az értékek acélszerű anyag viszonylatában relatíve kicsik, ami a kis karbontartalom és a közel egyensúlyi szövetelemek következménye. A két eltérő szövetelem közötti kis különbség a ferritháló kedvező mechanikai viselkedésével magyarázható. Ha a perlitkolóniákat összefüggő ferritháló borítja, akkor a ferrit-perlites szövet sokkal könnyebben alakítható kovácsolással, mint a ferrithálót nem tartalmazó acélok, vagy acélszerű termékek. V. Összefoglalás Archeometriai tanulmányunkban Homokmégy-Székes 10-11. századi temetőjéből származó fémleletek anyagainak definiálására, mikroszerkezetére, illetve lehetőség szerint előállítási technológiájára fókuszáltunk. A III. fejezet nemvas fémből készült tárgyai általában sárgaréz vagy ónbronz alapanyagúak, esetleg Cu-Zn-Sn-ötvözetek. Megfigyelhető, hogy az egyes jellegű tárgyak gyakran ugyanolyan alapanyagból készültek (pl. állatfejes karperecek sárgarézből, fülesgombok bronzból, fejesgyűrűk ónbevonatos bronzból). Több esetben, főleg sárgaréz alapanyagnál, tapasztaltunk aránylag homogén eloszlásban, apró foltokként alapanyagból (ércből) származó ólomzárványokat, esetenként elnyúlt réz-szulfid zárványokat. Általános technológiai jellemző volt az öntés utáni finom, vagy közepesen erős kalapálással, kovácsolással történő elkészítés, illetve rendszeresen tapasztaltunk nagy ón és/vagy ólomtartalmú bevonatokat. Két vizsgált ezüst veret esetén aranybevonatot, egy rézfülbevaló esetén ezüstbevonatot állapítottunk meg. Ugyanakkor valószínű, hogy egyes ékszereknél – például a fejesgyűrűk esetén – ónbevonatot alkalmaztak ezüsthatás keltése céljából (Andrew Oddy:”Az ón a szegény ember ezüstje.”). A bronztárgyak ónozására az avar kori bronzművességnél is találunk párhuzamokat.2 A vastárgyak közül sajnálatos módon metallográfiailag egyedül vizsgálható bárd esetében – éppen ezért – minél részletesebb vizsgálatra törekedtünk. Réteges, néhol szferoidites, illetve Widmanstätten-jellegű ferrit-perlites, relatíve kis keménységű szerkezetéhez hasonlót korábbi, avar vastárgyak (ásópapucs, vaslánc, kések), illetve szkíta vasfegyverek (csákány, balta, lándzsa) vizsgálatánál is tapasztaltunk.3
2
Lásd KÖLTŐ (1982) és SZŐKE-LUKÁCS (1992) Az avar-kori tárgyak vizsgálatáról TÖRÖK-KOVÁCS (2009 és 2011), a szkíta vasfegyverek jelen tanulmány megírásakor még publikálatlan szakmai jelentés formájában TÖRÖK-BARKÓCZY-KOVÁCS (2012) 3
V. IRODALOM BUCHWALD, V.F. (2005): Iron and steel in ancient times. Historisk-filosofiske Skrifter 29, Copenhagen KÖLTŐ L. (1982): Avar kori bronztárgyak röntgenemissziós analízise. X-ray Emmission Analysis for Bronze objects from the Avar age. Somogyi Múzeumok Közleményei 5 p. 5-68. PLEINER, R. (2006): Iron In Archaeology. Early Medieval Blacksmiths. Archeologickỳ Ústav AV ČR, Praha, SZŐKE Á.- LUKÁCS Z. (1992): Ónozott avar kori bronztárgyak. Beszámoló az ónozott bronzok tisztításához végzett vizsgálatok eredményéről. Múzeumi Kutatások Csongrád Megyében, p. 50-64. TÖRÖK B. – KOVÁCS Á. (2009): Avar vastárgyleletek szövetszerkezetének elektronmikroszkópos vizsgálata. Examinations of metallographic structure of Avar iron finds by electron microscope; XI. Bányászati, Kohászati és Földtani Konferencia kiadványa, Máramarossziget, Erdélyi Magyar Műszaki Tudományos Társaság, p. 91-95. TÖRÖK B. – KOVÁCS Á. (2011): Materials Characterization of Iron and Slag Finds of the Early Medieval Avar Metallurgists; Proceedings of the 15th International Metallurgy & Materials Congress (11-13 November 2010), Istanbul, p. 386-397.
