​В Институте земной коры СО РАН (Иркутск) исследователи получили первые характеристики археологической керамики с различными орнаментами со стоянки Поповский луг (Восточная Сибирь). Для этого они использовали метод определения химического состава — рентгенофлуоресцентную спектрометрию с полным внешним отражением — и оценили его эффективность. Работа опубликована в журнале Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy

На Качугско-Верхоленской стоянке в верховьях реки Лены располагается археологический памятник — могильник Поповский луг. В ходе полевых работ на этом участке с 1966-го по 2019 год было обнаружено более 10 000 фрагментов керамики. По данным ее состава можно оценить, какими были возможные транспортные пути и культурные связи между древними народами, живущими в разных регионах. Однако раньше характеристики химического состава этих находок не исследовались. 
 
Для определения химического состава черепков сибирские ученые отобрали 20 находок из каждой группы керамики, специфичной для региона Восточной Сибири. Для исследования элементного состава древних артефактов, как правило, ученые применяют различные аналитические методы. Например, сейчас очень популярна рентгенофлуоресцентная спектрометрия (РФА). С помощью этого спектроскопического метода могут быть найдены различные элементы, от бериллия до урана. Однако для проведения РФА требуется достаточно большое количество образца. Так, чтобы добиться точной количественной оценки химического состава, исследователям приходится жертвовать несколькими граммами материала. Поэтому, когда необходимо полностью сохранить артефакт, изучение его состава становится проблемой. 

Чтобы избежать такой траты ценного материала, ученые использовали разновидность метода РФА — рентгенофлуоресцентную спектрометрию с полным внешним отражением (TXRF), которая требует гораздо меньшего количества образца. Если для рентгеновских измерений нужно готовить пробы в виде прессованных порошков (таблеток из порошка), то, как правило, для рентгеновского анализа с полным внешним отражением можно приготовить образец в виде раствора или же суспензий. 

«В такой подготовке проб не задействуется много материала ценных артефактов. В этом и заключается основное преимущество TXRF», — поясняет младший научный сотрудник ИЗК СО РАН Артём Сергеевич Мальцев. 
 
Образцы керамики — это не самый простой объект для аналитиков. Ведь кроме глины в нем содержится множество различных пород, минералов и органики. 

«Из-за наличия в керамике других минералов после оценки общего состава еще нельзя конкретно охарактеризовать глины, используемые в ее производстве. Может возникать искажение данных химического состава черепков даже одной и той же группы», — говорит Артём Мальцев. ​

Чтобы добиться точности и достоверности результатов, исследователи использовали сразу два основных способа подготовки проб для TXRF-анализа, сравнивали полученные данные на примере стандартного образца глины (пластичная глина) и проводили межлабораторный анализ керамических образцов. 

керамика_шлиф.jpg 
Шлиф керамики 

Археологи выявили несколько типов керамики по ее орнаменту. Первый — усть-бельский, второй — гладкостенная керамика и третий — посольский орнамент. Химики-аналитики изучали химический состав каждого типа керамики. 

«Материал мы пробовали измельчать вручную и с помощью специального оборудования. Изначально без использования установок для измельчения у нас получились довольно неточные данные. После было решено воспользоваться методикой подготовки проб — мокрым измельчением, но немного модернизированной нами, — говорит Артём Мальцев. — То есть в специальные стаканы мы засыпали предварительно измельченный порошок, добавляли специальные шарики для измельчения, воду и на вибрационной мельнице всё это смешивали. Такой способ подготовки позволил нам уменьшить размер частиц вещества. После этого приготовленную суспензию можно анализировать. Такой способ пробоподготовки позволил добиться хорошей воспроизводимости данных валового состава материала». 

Для получения данных глинистого компонента керамики ученые использовали кислотное выщелачивание. С помощью раствора царской водки химики разложили образцы. Однако после этого осталась нерастворимая часть: те минералы, которым для распада нужны более сильные кислоты. Отделив этот осадок, исследователи охарактеризовали химический состав используемых глин для производства керамики. 
 
Как результат было выделено, что усть-бельский тип заключает в себе высокие концентрации алюминия, кальция, цинка, ванадия, галлия и свинца. Посольская керамика отличается высоким содержанием калия по сравнению с образцами других типов, а в гладкостенной отмечено высокое содержание никеля. 
 
Стоит понимать, что у метода рентгенофлуоресцентной спектрометрии с полным внешним отражением есть и свои ограничения. Так, нельзя рассмотреть весь охват химических элементов. По словам ученого, их диапазон — от магния до урана, с некоторым исключением, например циркония. Также невозможно увидеть редкоземельные и тяжелые элементы, такие как торий или уран, при условии очень малого содержания. 

​«Интересно попробовать изучить именно редкоземельные элементы лантан, церий и другие в керамических находках. Это даст нам еще больше информации о керамике, и тогда уже с большей вероятностью сможем определить, в каком регионе производились черепки. В наших ближайших планах — приступить к разработке методики анализа определения этих элементов». 
 
Работа выполнена в рамках проекта РНФ № 19-78-10084. 
 
Анастасия Федотова 
 
Фото предоставлены исследователями 

Похожие новости

  • 30/11/2020

    Комплексные экспериментальные исследования аэрозольно-газовых примесей, метеорологических, радиационных и динамических характеристик атмосферы озера Байкал

    В июле-сентябре 2020 г. в рамках выполнения темы государственного задания ИФМ СО РАН № АААА-А17-117121140006-0, проекта РНФ №19-77-20058 сотрудниками лаборатории дистанционного зондирования атмосферы (зав.
    466
  • 07/12/2020

    Палеоклимат Земли: новые данные

    Самым старым систематическим метеоданным, которые есть в распоряжении ученых, от силы 150 лет. А для Сибири эта цифра и того меньше. В письменных источниках более ранних периодов (если повезет) можно найти качественную оценку: «лето было необычайно жарким», «дожди обрушились на наши земли» и т.
    528
  • 22/07/2020

    Молодые иркутские ученые получили гранты Президентской программы Российского научного фонда

    В начале июля Российский научный фонд подвел итоги конкурса Президентской программы по направлению «Проведение инициативных исследований молодыми учеными». Среди победителей четверо иркутских исследователей.
    709
  • 24/11/2020

    Группа ученых ИСЗФ СО РАН победила в конкурсе Российского фонда фундаментальных исследований «Экспансия 2020»

    ​Группа ученых Института солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН победила в конкурсе Российского фонда фундаментальных исследований «Экспансия 2020». Задача конкурса – укрепление международного авторитета российских научных журналов и повышение их рейтинга в международных системах научного цитирования посредством создания условий для подготовки оригинальных научных обзорных статей с целью их публикации в российских научных журналах.
    394
  • 13/04/2020

    Иркутские ученые: наука не останавливается

    ​​Распространение эпидемии новой коронавирусной инфекции изменило жизнь и работу почти каждого из нас. Но ученые продолжают работать в новых условиях. В Иркутском институте химии им. А. Е. Фаворского СО РАН две трети сотрудников переведены на удаленную работу.
    428
  • 20/08/2018

    Восемь иркутских ученых стали победителями Президентской программы исследовательских проектов

    Восемь ученых из Иркутска выиграли гранты РНФ в рамках Президентской программы исследовательских проектов.   — Ввести в арсенал химиков новые молекулы, новые молекулярные «кирпичики». Которые уже в перспективе могут быть использованы для построения каких-то кандидатов в лекарства или кандидатов в новые материалы, — говорит о своих планах кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИРИХ СО РАН Дмитрий Шабалин.
    1237
  • 15/07/2020

    Два молодёжных гранта РНФ - от палеолита до бронзы

    Фонд РНФ поддержал два проекта археологов ИАЭТ СО РАН. Грант в конкурсе «инициативные проекты молодых ученых» получила старший научный сотрудник, кандидат исторических наук Марина Нестерова. Грант в конкурсе «молодежные научные группы» – 8 ученых под руководством научного сотрудника, кандидата исторических наук Натальи Белоусовой.
    738
  • 16/09/2020

    Экскурсии в научные институты СО РАН пройдут 20-27 сентября

    Мероприятия приурочены к празднованию Дня Академгородка—2020. Обращаем ваше внимание на то, что в связи с необходимостью соблюдения социальной дистанции количество мест ограничено, участникам нужно обязательно зарегистрироваться, также необходимо использование медицинских масок и санитайзеров при входе.
    787
  • 19/01/2021

    Программа кадровой поддержки научной деятельности «Постдок ИРНИТУ»

    Иркутский политех при содействии ИрИХ им. А.Е. Фаворского СО РАН запустил программу кадровой поддержки научной деятельности «Постдок ИРНИТУ». Победителем конкурсного отбора кандидатов на получение должности научного сотрудника в ИРНИТУ стал кандидат химических наук Андрей Львов, специализирующийся на фундаментальных исследованиях в области фотоактивных соединений.
    231
  • 07/06/2016

    Ведущий ученый из Индии прочитал лекции по биоинформатике студентам ИРНИТУ

    ​Ведущий ученый в области биотехнологии растений и биоинформатики, профессор университета Ассама (Индия) Санжиб Кумар Панда посетил с 10-​дневным визитом Иркутский национальный исследовательский технический университет и СИФИБР ИНЦ СО РАН.
    4303