كاربرد روش ميكروپيكسي جهت آناليز عنصري مهره‌هاي شيشه‌اي مكشوفه از آرامگاه‌هاي صالح‌داود خوزستان: شواهدي از تجارت مصنوعات شيشه‌اي در دوره اشكاني

Elemental Composition of Glass Beads Excavated from Saleh Davoud Tombs in Susa by micro-PIXE: Evidences of Trade of Glass Artifacts During the Parthian Period

مهره هاي شيشه اي اشياء بسيار مناسبي براي بررسي تجارت و مبادله مصنوعات شيشه ، بين مناطق و فرهنگ‌هاي مختلف در دوران گذشته است. محوطه و آرامگاه هاي باستاني صالح داود در شوش، در دو فصل در سال هاي 1378 و 1382 به سرپرستي مهدي رهبر مورد كاوش قرارگرفته است. از اين كاوش ها تعداد قابل‌توجهي مهره هاي شيشه اي و تعدادي نيز ظروف شيشه اي يافت شده است كه بر اساس شواهد به‌دست‌آمده مانند سكه و سفال دوره تاريخي مصنوعات شيشه اي اين محوطه به دوره اشكاني- اليمايي برمي گردد. در اين پژوهش 13 نمونه از اشياء شيشه اي به‌دست‌آمده در صالح داود شامل 5 ظرف و 8 مهره رنگي با استفاده از آناليز با باريكه يوني ميكروني و با استفاده از روش هاي micro-PIXE و micro-RBS با هدف اندازه گيري عناصر تشكيل‌دهنده بدنه اصلي و تزيينات به‌كاررفته در سطح شيشه ها و همچنين اندازه گيري ضخامت و خلوص لايه طلاكوب استفاده‌شده در سطح نمونه‌ها آناليز شده است. مهم‌ترين سؤالات مطرح‌شده در اين پژوهش شامل: 1- آيا مهره ها و ظروف شيشه اي، توليد محلي هستند يا از مناطق ديگري به اين ناحيه وارد شده اند. 2- تعيين نوع ماده رنگزاي استفاده‌شده در تهيه رنگ هاي مختلف، به دليل استفاده از رنگ هاي متنوع در تزئينات سطح و بدنه اصلي مهره ها. 3- اندازه‌گيري ضخامت و بررسي لايه طلا با استفاده از روش پس‌پراكندگي رادرفورد جهت شناخت تكنيك ساخت و فن شناسي اين آثار به‌كاررفته است. آناليز عنصري اين نمونه ها نشان مي دهد كه نمونه هاي آناليز شده از اين محوطه از نوع سيليكا- سودا- آهك (SiO2-Na2O-CaO) هستند. نتايج كمي آناليزها نشان مي دهد ميانگين درصد وزني اكسيد منيزيم و اكسيد پتاسيم كه دو عنصر شاخص و مهم در تعيين نوع سوداي استفاده‌شده در نمونه ها هستند، در مهره هاي رنگي به ترتيب 1/12 و 0/92 درصد و در ظروف آناليز شده به ترتيب 5/20 و 3/52 درصد است. بنابراين، با توجه به درصد وزني اين دو اكسيد كه براي مهره هاي رنگي كمتر از 1/5 درصد و براي ظروف بيشتر از 2/5 درصد است، مي توان نتيجه گرفت كه سوداي استفاده‌شده در مهره هاي شيشه اي از ماده معدني ناترون و سوداي استفاده‌شده در ظروف از خاكستر گياهان به‌دست‌آمده است. بنابراين اين نتايج نشان مي دهند كه مهره هاي شيشه اي احتمالاً از مناطق ديگري مثل مصر و يا نواحي شرقي درياي مديترانه از طريق تجارت محصولات شيشه اي و يا مواد اوليه مورداستفاده در ساخت شيشه به صالح داود آورده شده اند. همچنين نتايج آناليز micro-PIXE نشان داد كه در بدنه اصلي اين مهره ها از اكسيد مس (Cu2O) و اكسيد آهن (Fe2O3) با درصد وزني متفاوت به‌عنوان عامل رنگزا در ايجاد رنگ سبز استفاده‌شده است. علاوه بر اين، نتايج نشان داد كه از اكسيد سرب (PbO) براي ايجاد رنگ زرد و سفيد و همچنين از اكسيد مس (Cu2O) براي ايجاد رنگ قرمز در تزئينات سطحي مهره ها استفاده‌شده است.

Glass beads are unique objects to investigate the trade and exchange of these artifacts between different regions and cultures in the past. The site of Saleh Davoud and its ancient tombs in Susa were excavated in two seasons in 2000 and 2004, under the supervising of Mehdi Rahbar. From these excavations, a significant number of colored glass beads and a number of pieces of glass vessels have been unearthed. In regard to the other objects such as coins, potteries, etc., the period of these glass artifacts dated back to the Parthian-Elymae period. The majority of glass vessels found in Saleh Davoud are simple in shape (undecorated) with green hue in contrast to the glass beads which were considered in much diversity of color. Meanwhile, the different color lines and the gilded layer were used to decorate on the external surface of beads. In this study, totally 13 samples of glass objects from Saleh Davoud, including five samples from glass vessels and eight samples from colored beads have been selected to analyze by micro-ion beam techniques. The aims of the analysis of these objects by micro-PIXE were to focuse on the elemental composition of the main body (bulk glass composition) of the artifacts as well as the decorations which were applied in order to identify the raw materials and get information about the mineral pigments. The thickness and purity of the gold in the gilded layer that was used in a few glass beads were also measured by micro-RBS. The most important questions and hypotheses in this research are: 1- Whether glass beads and glass vessels are locally produced or are imported from other areas; 2- Determination of the pigments and the elements that are responsible for different surface decoration of beads; and 3- Measurement of thickness and the purity of the gold layer using Rutherford Back Scattering (RBS) technique to obtain information about the gilding process. The micro-Ion Beam analysis was performed with microprobe system manufactured by Oxford Instruments using the 3 MV Van de Graaff accelerators at the Nuclear Science & Technology Research Institute in Atomic Energy Organization of Iran. The samples were analyzed in a vacuum chamber using a beam of 2.5MeV protons focused to a diameter less than 10 μm. The beam current was in the range of 30 to 50 pA. Characteristic X-rays were detected using a Si(Li) detector with an active area of 60 mm2 positioned at an angle of 135◦ relative to the incident beam direction and with an energy resolution of 150 eV for Fe-Kα. Elemental analysis and measurement of the constituents of these samples show that all analyzed glasses from the Saleh Davoud are Soda-lime-silica glass type. However, the weight percentages of magnesium oxide (MgO) and potassium oxide (K2O) in the analyzed samples suggest that the glass beads are manufactured by the mineral soda (natron) flux, and glass vessels were used the plant ashes as a flux. The amount of MgO and K2O are the main reason for this identification. These two oxides in the glass beads are less than 1.5wt. %, while in the glass vessels are more than 2.5wt. %. Therefore, the glass beads were most likely imported from other areas such as Egypt or the eastern Mediterranean Sea through the trade and exchange of glass products to the Saleh Davoud. Moreover, based on the elemental maps from the micro-PIXE analysis, the elements which are responsible for, red, green, yellow and white colors might be identified as Fe, Cu and Pb.