مطالعات باستان‌سنجی و مرمتی بر روی منتخبی از اشیاء مس-پایة دورۀ مفرغ پایانی از تپۀ بازگیر، دشت گرگان

1. مقدمه

تپۀ بازگیر در روستایی به همین نام، در دو کیلومتری شمال شهر مینودشت در شرق استان گلستان و در 76 کیلومتری شمال شرقی ترنگ­تپه واقع شده است. رودخانة فصلی قلی­تپه در شمال شرقی آن جاری است. این تپه دارای شکلی تقریباً بیضوی با محور شمالی-جنوبی است و وسعت آن در حدود 2/2 هکتار و ارتفاع آن از زمین­های اطراف بیش از 5/6 متر است (نوکنده و همکاران، 1384: 113 و عباسی و همکاران، 1391: 5) (نقشۀ 1).

نقشۀ 1: موقعیت تپۀ بازگیر در نقشۀ آسیای غربی

      در سال 1379، یکی از ساکنین محلی حین حفر چاه فاضلاب در بالای تپۀ بازگیر، تعدادی شیء فلزی در این محل کشف کرد. پس از آن، طی یک برنامۀ نجات­بخشی، کارشناسان ادارۀ کل میراث فرهنگی وقت اشیاء فلزی دیگری را از ته چاه (فاضلاب) بیرون کشیدند (نوکنده و همکاران، 113:1384). کاوش باستان­شناسیِ این تپه در سال 1389، به سرپرستی قربانعلی عباسی کارشناس ارشد باستان­شناسی ادارۀ کل میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری استان گلستان صورت گرفت (عباسی و همکاران، 1391: 5)

 در کاوش بازگیر، لایه­هایی فرهنگی، از اواخر هزارۀ ششم و اوایل هزارۀ پنجم ق.­م (دورۀ چشمه علی/فلات قدیم)، دورۀ مفرغ، دورۀ آهن، دورۀ اشکانی، داده­هایی از دوران اسلامی و دورۀ معاصر به­دست آمد. در بین داده­ها، مجموعه­ای از آثار فلزی در یک بستر باستان­شناختی از دورۀ مفرغ پایانی به­دست آمد که در نوع خود کم­نظیر است. آثار فلزی به­دست آمده دارای فرم­های مختلف از جمله تبر، سرگرز، سرنیزه، ساطور، ظروف فلزی و... است. آثار دارای جنبة کاربردی و غیرکاربردی بوده، از برخی گونه­ها چندین نمونه مشابه وجود دارد و چیدمان آنها به­گونه­ای است که هریک از گروه‌های اشیاء، بر اساس شکل و نوع کاربری تفکیک شده ‌است (نوکنده و همکاران، 1379: 115)

پیشینۀ مطالعات آزمایشگاهی

برای نخستین­بار در سال­ 1381 پژوهشکدۀ حفاظت و مرمت آثار تاریخی (شیمی تر، آنالیز XRD از محصولات خوردگی، بررسی SEM) بررسی‌هایی آزمایشگاهی بر روی پنج نمونه از اشیاء مجموعة بازگیر، انجام داد. در بررسی SEM یک نمونة مورد مطالعه، 95% مس و 5% اکسیژن و گوگرد شناسایی شد (قاضیان، 1381). پرنیتسکا دو نمونه از قطعات خوردشدۀ تغار را در دانشگاه فرایبرگ مورد آزمایش EDXRF و XRD قرار داد که نتیجه به­دست آمده در نمونۀ سبزرنگ 99% مس و 7/0% آرسنیک و در نمونۀ آبی­رنگ 92% مس و 9/6% آرسنیک را نشان داد و در آزمایش XRD در نمونۀ سبزرنگ مالاکیت و تنوریت و در نمونۀ آبی­رنگ آزوریت و کوپریت شناسایی شد (نوکنده، عمرانی، عباسی، 1379).

لرنز (طی پایان­نامۀ کارشناسی ارشد خود) 171­نمونه از اشیاء بازگیر را در مؤسسۀ باستان­سنجی دانشگاه فرایبرگ آلمان مورد آزمایش قرار داد که گزارش نتایج آن هنوز منتشر نشده است (Lorenz,2008).

از لیزر Nd:YAG و CO₂ نیز برای حذف آثار خوردگی بر روی قطعة کوچکی از یک شیء در مجموعۀ فلزی بازگیر استفاده شد و نتایج زدایش نمک‌ها نشان داد که لیزر CO₂ در طول موج "­M10/6" نتیجۀ مطلوبی دارد (احمدی و فرنیا شلمانی، 1381 احمدی و همکاران 1384 و 1385).

علاوه ­بر این، آزمایش­هایی روی ظرف مسی آبریزدار بازگیر صورت گرفت که در آن آنالیز XRD نوع خوردگی­ها را مالاکیت، آزوریت، بروکانتیت، کوپریت، کوارتز و شیء را فاقد پاتین نوبل معرفی کرد. در آزمایش متالوگرافی، سطوحی با شدت خوردگی­های متفاوت که بیانگر سطوح مختلف انرژی است، به­دست آمد و به دلیل مشاهده نشدن ساختار دندریتی، ساخت شیء به شیوۀ چکش­کاری با روش سرد معرفی شد (شادکام، 1384). در سال 1389مرضیه مصلحی و همکاران، نیز گزارشی از وضعیت حفاظت و مرمت اشیاء بازگیر در مخزن موزه ارائه کردند (مصلحی و همکاران 1389).

مطالعات علمی و هدفمند بر روی کشفیات جدید آثار فلزی، به ویژه به صورت مجموعه­ای که دربرگیرندۀ تعداد قابل­توجهی از آثار مس- پایه با تنوع فرم و شکل است، در بررسی سیر تحول صنعت فلزکاری کهن ایران در منطقۀ شمال شرق از جایگاه ویژه­ای برخوردار است. پژوهش حاضر آغازی بر پژوهش‌های بنیادین آتی این مجموعۀ بسیار ارزشمند، محسوب می‌گردد.

1-1 معرفی آثار و مطالعات مقایسه­ای

از بین آثار مکشوفه فلزی که تعداد آنها بیش از 700 عدد و مربوط به دورۀ مفرغ پایانی است، (عباسی و همکاران، 1391: 5) (شکل 1) شش اثر انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفت.

شکل 1. مجموعة فلزی بازگیر در بستر باستان­شناختی (مصلحی، عباسی و نوکنده 1389، تصویر 1)

     جانماییِ آثار فلزی مورد مطالعه در بین کل مجموعة فلزی بدین­صورت بوده است که این آثار در حد وسط مجموعۀ فلزی قرار داشته‌اند، به­طوری­که، بر روی این آثار، ظروف فلزی مانند تغارها به صورت وارونه و زیر آنها نیز آثار فلزی دیگری (خنجرها) جای داشته است. از زمان کشف مجموعه تاکنون، مطالعۀ موردی روی چند نمونه از اشیاء انجام شده است (نوکنده و همکاران 1379). این اشیاء را می‌توان از نظر گونه­شناسی به دو گروه اصلی تبر و سرگرز تقسیم­بندی نمود که هرکدام نیز دارای زیرگونۀ خاص خود است. مشخصات اصلی این اشیاء در جدول 1 و شکل 2 ارائه گردیده است.

جدول 1: فهرست و مشخصات آثار مورد مطالعه

                          (الف)                                               (ب)                                   (ج)  

              (د)                                                (ه)                                              (و)                                                                                                                                                                                                                  

شکل 2: تصاویر آثار مورد مطالعه (عکس از آرشیو پروژۀ کاوش بازگیر 1389)

1-2 روش بررسی

به منظور شناسایی عناصر تشکیل­دهندۀ لایه­های فلزی و مورفولوژی آخال⁽¹⁾ در ریزساختارهایِ شش اثر مورد مطالعه از تپۀ بازگیر، آنالیز عنصری کمّی و کیفی توسط دستگاه SEM-EDS بر روی آنها انجام گرفت. برای انجام این آنالیز، از هر اثر نمونه­هایی به ابعاد 2 تا 3 میلیمتر توسط اره جواهرسازی بریده شد و پس از انجام مانت سرد و تهیۀ مقطع صیقلی، آنالیز در بخش SEM مرکز پژوهش متالورژی رازی تهران و با استفاده از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مدل VEGA II، ساخت شرکت TESCAN، به همراه دستگاه اسپکتروفوتومتر تفرق اشعه ایکس (EDS) مدل RONTEC ساخت آلمان، انجام شد.

مطالعۀ متالوگرافی با استفاده از میکروسکوپ نوری BK-POL/BK-POLR که مجهز به دوربینCanon EOS Kiss X4 CCD و Breeze System image capture software بوده در دانشکدۀ حفاظت و مرمت دانشگاه هنر اصفهان انجام شد. نمونه­ها با استفاده از کلرید فریک محلول در آب (FeCl3+HCL Solution in H2O) اچ شده­اند. بررسی متالوگرافی، بعد از آنالیز SEM صورت گرفت و اچ کردن فقط در متالوگرافی انجام شد. هدف از مطالعه متالوگرافی⁽²⁾ شناسایی تکنیک­های استفاده شده در ساخت اشیاء است.

برای شناسایی فازهای موجود در محصولات خوردگی، نمونه­هایی به صورت پودر از رنگ­های متفاوت روی اشیاءبااستفادهاز تیغ بیستوری برداشته شد و مورد آنالیز کیفی­XRD قرارگرفت. آنالیزها با استفاده از دستگاه XRD مدل D8 ADVANCE، با طول موج 54/1 آنگستروم، در آزمایشگاه مرکزی دانشگاه اصفهان انجام شد.

برای تعیین ترکیبات خاک و pH، آنالیزی بر روی نمونۀ خاکی که از کف مجموعة آثار فلزی برداشته شده بود، انجام گرفت. آنالیز با استفاده از: الف) دستگاه pH­سنج Metrom ساخت سوئیس، ب) دستگاه کنداکتیمر (شوری­سنج) Metrom ساخت سوئیس برای اندازه­گیری هدایت الکتریکی، ج) فیلم فتومتر (شعله­سنج) برای اندازه­گیری سدیم، د) بافت به روش هیدرومتری، ه) کمپلکس­متر با EDTA برای اندازه­گیری کلسیم و منیزیم و)کلرتیتراسیونبانیتراتنقرهوز)اندازه­گیریگچبهروشرسوببا استون و قرائت هدایت الکتریکی انجام شد.

1-3 نتایج و بحث

آنالیز نقطه­ای نمونه­ها با استفاده از دستگاه SEM برای شناسایی ترکیب عمومی بدنۀ اشیاء، آخال­های درون آنها و لایه­های خوردگی انجام گرفت که نتایج مربوطه در جداول شمارۀ 2 الی 4 ارائه شده است.

1-3-1 ترکیب آلیاژ

آنالیز نقطه­ای از بدنۀ اصلی نمونه­ها، حاکی از آنست که مس در همۀ نمونه­ها وجود داشته، مقدار آن از 87/90 تا 08/97 درصد وزنی متغیر است، درحالی­که مقدار آرسنیک از 04/0 تا 75/7 درصد وزنی تغییر می­کند (البته جز نمونۀ شمارۀ 6، سرگرز استوانه­ای با پیکرک جانور در دو ردیف، که در آن مقادیر مس و آرسنیک به ترتیب 72/66 و 83/5 درصد است⁽³⁾). نتایج آنالیز تمامی نمونه­ها با EDS در جدول 2 ارائه شده است.

جدول 2– آنالیز SEM-EDS از مغز فلزی نمونه­ها

با توجه به آنالیز SEM-EDS، جنس اشیاء، آلیاژ مس آرسنیک­دار⁽⁴⁾ است.مقدارآرسنیکاشیاء بهاندازه­ای است که شاید بتوان گفت آرسنیک به­طور عمدی حین ساخت اشیاء اضافه شده است. میزانِ آرسنیک نسبتاً بالا در اشیاء، فرسایش دانه­ای در مرز دانه­ها را مهار کرده که یک تأثیر افزایش مقاومت در برابر خوردگی است. وجود مقاومتشیمیاییدرمرز دانه­ها،به­علتشکل­گیریگونه­هایبینفلزیمسوآرسنیکاست­ ( Abu-Baker, 2008:91).

1-3-2 ناخالصی نمونه­ها

آنالیزی نیز از آخال­های موجود در هر نمونه انجام گرفت که نتایج حاصله در جدول شمارۀ 3 مشاهده می‌شود. در این آخال­ها، مس تشکیل­دهندۀ ترکیب اصلی است و میزان آن بین حدود 82/7 تا 13/96 درصد وزنی متغیر است. مقدار آرسنیک بین 08/0 تا 19/24 درصد وزنی، گوگرد بین 15/0 تا 02/25 درصد وزنی و سرب بین 14/0 تا 69/81 درصد وزنی متغیر است. آهن، نیکل، اکسیژن و بیسموت نیز به مقدار قابل­ملاحظه­ای در آثار وجود دارد. آنالیزی از قسمت شکسته­شدۀ شیء شمارۀ 6 (سرگرز استوانه­ای با پیکرک جانور در دو ردیف)، که مغز فلزی به مقدار جزئی در آن دیده شده است، انجام گرفت که نشان­دهندۀ وجود دو عنصر سرب و مس در آن است. این شیء- علاوه بر عناصری که در جدول مشخص شده- دارای 64/0 درصد (وزنی) آلومینیم، 65/3 درصد کلر و 39/0 درصد سیلیسیم است.

جدول 3- آنالیز SEM-EDS از آخال و ناخالصی‌های موجود در نمونه­ها

      آخال­های موجود در نمونه‌ها، ترکیباتی از مس، سرب و سولفیدها هستند. وجود اکسیژن در نمونه‌ها حاکی از آن است که علاوه بر آخال­های سولفیدی، آخال­های اکسیدی نیز وجود دارند. سرب در مغز فلزی نمونه‌ها وجود ندارد و این مقدار سرب در آخال موجود در نمونه‌ها، می‌تواند مربوط به سنگ معدن باشد.

نمونه­برداری در شیء شمارۀ 6 (سرگرز استوانه­ای با پیکرک جانور در دو ردیف)، از قسمت شکسته شیء و آنالیز از تمام سطح نمونه (بدون محدوده) انجام گرفت. در این آنالیز دو عنصر سرب و مس به صورت مجزا وجود دارد. با توجه به شکل ظاهری شیء و آسیب‌های آن، این شیء دارای خوردگی بین دانه­ای است که در اثر آن، آلیاژ استحکام خود را از دست داده است و در اثر جدا شدن دانه­ها و کریستال­های آن، قسمتی از شیء شکافته و پودر شده است. خوردگی بین دانه­ای، در اثر تجمع ناخالصی‌ها در مرز دانه‌ها، غنی یا فقیر شدن مرز دانه نسبت به یک عنصر آلیاژی اتفاق می‌افتد (بخشنده­فرد،1383)، که در شیء شمارۀ 6، سرگرز استوانه­ای با پیکرک جانور در دو ردیف، ناخالصی‌ها در قسمت خوردگی تجمع کرده و سرب به مقدار زیادی در این قسمت وجود دارد. در ترکیب آلیاژی برنزهای تاریخی، سرب (پس از قلع) برای بهبود خاصیت مکانیکی، افزایش عمل کار کردن بر روی شیء و بهبود سیالیت در ذوب فلز، یا کاهش هزینۀ ساخت برنز اضافه می‌شد که در دورۀ باستان کمیاب بود (Oudbashi, 2013:157).

1-3-3 ترکیب لایه­های خوردگی

در بررسی SEM اشیاء، محصولات خوردگی مشخص با رنگ­های متفاوت (جدول 4) وجود دارد که این مناطق به وسیلۀ EDS مورد بررسی قرار گرفت. در جدول 4 مس و اکسیژن از عناصر اصلی تشکیل­دهندۀ لایه­های مختلف آثار است. عناصر گوگرد، سیلیس، کلسیم، آلومینیوم و منیزیم نیز به مقدار جزئی در ترکیب شیمیایی لایه‌ها وجود دارد که ممکن است از خاک سرچشمه گرفته باشد⁽⁵⁾. مقدار سیلیسیم در شیء شمارۀ 5 (سرگرز گردن­دار با بدنه مدور) و گوگرد در شیء شمارۀ 6، سرگرز استوانه­ای با پیکرک جانور در دو ردیف، نسبت به دیگر نمونه­های مورد مطالعه بیشتر است. کلر به میزان جزئی در آثار وجود دارد.

جدول 4- آنالیز SEM-EDSاز لایه­های خوردگی موجود بر روی نمونه­ها

در تمامی لایه­های خوردگی موجود بر روی اشیاء، مس و اکسیژن وجود دارد که در همۀ اشیاء میزان مس از لایۀ داخلی (چسبیده به فلز) به لایۀ بیرونی، کمتر می­شود. یعنی می­توان گفت لایه­های داخلی غنی از مس است و در اکسیژن عکس این قضیه صدق می­کند که میزان اکسیژن از لایۀ داخلی به بیرونی بیشتر می­شود. در شیء شمارۀ 5 (سرگرز گردن­دار با بدنۀ مدور) ترتیب لایه­ها از داخل به بیرون B، C و A است که اکسیژن در لایه C کمتر از B است.

1-4 زنگار

پاتین⁽⁶⁾ می­تواند از تک­لایه­ها یا لایه­هایی از محصولات خوردگی تشکیل شده باشد. در کل می­توان اظهار داشت که پاتین یک تکامل تدریجی مستمر از محصولات خوردگی است که ضخامت آن می­تواند به چند میکرومتر برسد. رشد پاتین معمولاً به دو دهة اول دفن محدود می­شود و سپس یک لایۀ بیرونی در اطراف آثار باستانی از آن محافظت می­کند. اگر شرایط تعادل باقی بماند، خوردگی تغییری به دنبال نخواهد داشت (Fernandes, 2009-2012: 41). سطح فرسوده می­تواند به دو دسته از الگوهای خوردگی طبقه­بندی شود: نوع 1 و 2⁽⁷⁾. ضخامت پاتین که در انواع گوناگون 70 و 10 میکرومتر است به زمان قرار گرفتن در خاک و محیط بستگی دارد. به طور کلی، همۀ محصولات خوردگی که در سطح فلزات وجود دارد بدون ذکر و تشخیص ترکیبات مختلف، لایه‌ها و مورفولوژی، نشان­دهندۀ پاتین است (Gianni, 2011:18-19,22).

با توجه به آنالیز EDS، اشیاء مورد مطالعه، دارای پاتین نوع یک بوده که برای خاصیت محافظ و جنبۀ زیبایی­شناسی آن «پاتین نجیب» نامیده می­شود (Gianni,2011: 22). این اشیاء به شکل خفیفی با رسوبات حاوی مس پوشیده شده است (عودباشی،1390 :88). سطح دارای لایه­های محافظ است (Gianni,2011: 22) و معمولاً از 10 تا 100 میکرومتر ضخامت دارد (عودباشی،88:1390). پاتین موجود بر روی اشیاء مورد مطالعه، تنالیته­هایی از رنگ­های سبز و آبی است. رنگ پاتین به ماهیت محیط خورندۀ آن وابسته است و هیچ­گونه ارتباطی به ترکیب آلیاژ ندارد؛ یعنی به نظر می­رسد رنگ اشیاء به شدت تحت­تأثیر حضور ترکیبات متشکل خاک است. در نتیجه، رنگ زنگار نمی­تواند به عنوان یک معیار معتبر برای شناسایی نوع محصولات خوردگی در نظر گرفته شود. به نظر می­رسد بیشتر ترکیبات متشکل خاک پاتین، پاتین­های کلریدی از خاکستری به سبز تیره، سبز و آبی است. در مجموع می­توان گفت ویژگی­های محیط خورندۀ محل دفن، یکی از عوامل بسیار مهمی است که می­تواند ماهیت شیمیایی و ساختاری پاتین را تحت­تأثیر قرار دهد (Robbiola, Portier, 2005:4-6).

اولین محصول خوردگی بر روی آثار آلیاژی مس، یک لایۀ اکسیدی-احتمالاً کوپریت- است که وجود این لایه از نفوذ رطوبت جلوگیری کرده و باعث تثبیت شیء و جلوگیری از ادامۀ روند خوردگی می­گردد. به­ دلیل قرار گرفتن طولانی آثار در محل دفن به مرور زمان ترکیبات کربناتی و کلریدی نیز بر روی آثار شکل می­گیرد⁽⁸⁾. در خاک­های مرطوب و حاوی اکسیژن، یک حالت الکترولیت به­وجود می­آید که باعث ادامۀ روند خوردگی می­شود (بخشنده فرد،1383: 67).

مطالعۀ نوع محصولات خوردگی با استفاده از آنالیز XRD صورت گرفت. در اشیاء مورد بررسی کوپریت (Cu2O) پوششی بر سطح شیء ایجاد کرده است که باعث حفاظت شیء می­شود، به این ترتیب که پس از مدتی شیء با محیط خود به تعادل رسیده و سرعت خوردگی متوقف شده است. سطح این اشیاء را لایه­های سطحی کلریدی (نانتوکیت (CuCl)) و هیدروکسی کلریدی (آتاکامیت (Cu2Cl(OH)3)) پوشانده (جدول 5) که نشانی از بیماری برنز است و باعث ایجاد مشکل در پایداری این فلز می­گردد. لایه­های مالاکیت (Cu2(CO3)(OH)2) (کربنات مس) نیز بر روی اشیاء مشاهده می‌شود که به صورت یک محلول خوردگی همگون و بی­شکل به عنوان پاتین بر روی این اشیاء شکل گرفته است. آزوریت (Cu3(CO3)2(OH)2) طبیعی نیز نتیجۀ واکنش آب کربناته بر روی مس و یا واکنش کلرید مس یا سولفات مس با سنگ آهک یا کلسیت (CaCO3) است⁽⁹⁾ (بخشنده فرد،1383: 55). محصولات فسفاته (CuHPO4·H2O) نیز بر روی یکی از محصولات خوردگی اشیاء قرار دارد (شیء شمارۀ 4) که می­توان احتمال داد این خوردگی از رطوبت خاکِ محلِ دفن بر روی شیء منتقل شده که احتمالاً به علت قرارگیری مستقیم شیء، بر روی خاک بوده است. در شیء شمارۀ شش، کربنات سرب (PbCO3) نیز مشاهده شده است. با توجه به آنالیز EDS که سرب را در این شیء نشان می­دهد می­توان احتمال داد که در قسمت شکستۀ محل نمونه­برداری گویچه­ای سربی وجود داشته است. مشخصات محصولات خوردگی بر روی اشیاء در جدول شمارۀ 5 ارائه شده است.

جدول 5-آنالیز XRD بر روی آثار

با توجه به آنالیزهای XRD انجام شده، اکثر محصولات خوردگی آثار، شبیه به­هم است که این خود می­تواند نشان­دهندۀ ویژگی­های عمومی خوردگی باشد. به­طورکلی، ضخامت محصولات خوردگی بر روی اشیاء بسیار جزئی است. اشیاء دارای خوردگی نوع­1 بوده، لایه­های غنی از مس در سطح داخلی لایه­های آنها قرار دارد.

1-5 متالوگرافی

آثار مورد بررسی، دارای خوردگی بسیار کمی است و ضخامت لایه­های خوردگی در این اشیاء بسیار اندک است. در تصاویر متالوگرافی (شکل­3) معمولاً دو لایه مشخص شده است که در برخی قسمت­ها از سطح داخلی، ابتدا لایۀ کوپریت و سپس لایۀ مالاکیت بر روی نمونه وجود دارد و در برخی نقاط دیگر، لایۀ مالاکیت بر روی سطح اصلی شیء تشکیل شده است. در تصویر پلاریزان در بین دانه­ها، رنگ قرمز نشان­دهندۀ کوپریت است.

شکل 3- تصاویر متالوگرافی آثار a و g (ساختار یوتکتیک و لایه­های موجود بر روی شیء): اثر شماره 1، b(خوردگی بین دانه­ای):  اثر شماره 2، c و h (محلول جامد آلفا و لایه­های موجود بر روی شیء): اثر شماره 3، d(ساختار یوتکتیک): اثر شماره 4، e(ساختار دندریتی): اثر شماره 5، f(خوردگی بین دانه­ای): اثر شمارۀ 6 (عکس از محمد مرتضوی).

تمامی این آثار دارای ساختار دندریتی در بدنه خود است که نشان­دهندۀ استفاده از ریخته­گری در ساخت آنها است (شکل 3).

علاوه بر فاز آلفا دندریتی، ساختار یوتکتیک α+β نیز به مقدار کم و به صورت پراکنده دیده می­شود (شکل 2، a، b و d). نشانه­هایی از عملیات تابکاری و شبه ساختار هم­محور، در شیء مشاهده می­شود که نشان می­دهد بعد از ریخته­گری، یک عملیات حرارتی بر روی شیء انجام شده است، که احتمالاً برای کمترشدن سختی آن بوده است⁽¹⁰⁾ (شکل2 a). خوردگی بین­دانه­ای علاوه بر ساختار هم­محور، بر روی اثر نیز مشاهده می­شود (شکل 2b). محلول جامد آلفا نیز در شیء شمارۀ سه تشکیل شده است (شکل 2c). در اثر شمارۀ 6، با توجه به محل نمونه­برداری، نمونه دارای خوردگی زیادی است که می­توان گفت نفوذ خوردگی به سمت مرزدانه­ها است و با این وجود ساختار دندریتی به خوبی باقی مانده است. آخال­های سفیدرنگی نیز بر روی شی­ء دیده می­شود⁽¹¹⁾.

1-6 آنالیز خاک

با وجود ترکیبات پیچیده فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در خوردگی اشیاء فلزی داخل خاک، برخی از مطالعات،ایجاد روابط بین پارامترهای خاک­های مختلف و وضعیت حفاظت از فلزات داخل خاک را نشان داده­است (Fernandes,2009-2012:3). به منظور انجام آنالیز خاک، نمونه­برداری از کف مجموعۀ فلزی تپۀ بازگیر (جدول 6 و 7) صورت گرفت (مصلحی و همکاران، 1392 :108).

جدول 7- مشخصات نمونه خاک از تپه بازگیر

با توجه به آزمایش نمونۀ خاک محل کشف اشیاء، خاک این منطقه غنی از کاتیون­هاست که همراه با آب ممکن است کیلیتی شده (Chelated)­⁽¹²⁾ و ترکیبات دیگری با اجزای آلی و غیر آلی را تشکیل دهد (Fernandes, 2009-2012, 46 ).

وجود آب شرط لازم برای کارپیل خوردگی این اشیاء است، زیرا سازندۀ اصلی الکترولیت، آب است (ماتسون،1375: 61).

رطوبتِ موجود در خاکِ میزبان این اشیاء، به دلیل وجود منابع آب زیرزمینی است. از آنجایی­که خاک محل تدفین از جنس شن و ماسه است، جریان آب در آن به­خوبی صورت گرفته و ذرات خاک ریزتر و قطر منافذ کمتر و خاک، آب بیشتری را در خود جمع کرده است که این از عوامل مؤثر در خوردگی اشیاء محسوب می­شود.

وجود اکسیژن شرط لازم خوردگی در خاک است، در سال 1379 که برای اولین­بار بعد از زمان دفن، این اشیاء یافت شدند، به دلیل اینکه خاک در سالیان دراز تغییر نکرده و به حالت طبیعی خود باقی بود، مقدار اکسیژن کمتر بود. اما در زمان کشف (حفاری) که این خاک نرم و ریز، جابجا شد، مقدار اکسیژن بیشتری به درون چاه نفوذ می­کند و روند خوردگی فعال می­شود و اشیاء از حالت پایدار خود به ناپایداری می­رسند. پس از بستن چاه و بازگشایی آن بعد از 10 سال از طریق حفاری علمی مجدداً خوردگی فعال می­شود.

مقدارpH  خاک مرطوب برروی انحلال محصولات خوردگی اثر می­کند. درpH ­های کمتر از حدود ۵، سرعت خوردگی می­تواند، نسبتاًً بالا باشد. در pH های معمولی (pH بین ۵ تا ۸) سرعت خوردگی را، عوامل دیگری تعیین می­کنند⁽¹³⁾. مقدار pH خاک این اشیاء دو سال بعد از کشف مجموعه 2/7 است که این pH پوششی درست می­کند که باعث حفاظت در سطح فلز می­شود. در نتیجه این عمل، اثرخوردگی به طور یکنواخت توزیع شده و سرعت خوردگی در طول زمان کاهش می­یابد (ماتسون،1375: ۷۵).

مقاومت­­] مخصوص[ الکتریکی خاک تا حدّ زیادی بستگی به ترکیبات شیمیایی آن دارد، یعنی ترکیب خاک بر روی سرعت خوردگی تأثیر دارد، به­طوری­که هرچه مقدار مواد اسیدی- بازی و یا املاح محلول در آب آن بیشتر باشد خاصیت هدایت الکتریکی آب زیادتر و مقاومت] مخصوص[ الکتریکی آن کمتر می­شود. مقدار هدایت الکتریکی که در آزمایش خاک بازگیر انجام شد، 5 اهم بر سانتیمتر است که تقریباًً می­توان گفت خاک شوری است که شوری آن خود را در وجود سدیم، منیزیم و کلسیم نشان می­دهد. این مقدار هدایت الکتریکی می­تواند یکی از عوامل مؤثر در خوردگی کم (ضخامت لایۀ خوردگی بسیار جزئی است) این اشیاء محسوب شود (زمانیان،1373:۲۴۸).

در مجموع با توجه به آنالیز خاک و شرایط آن بر روی اشیاء، می­توان گفت محیط دفن و نحوۀ قرارگیری اشیاء در سالم بودن مجموعة فلزی تأثیر به­سزایی داشته است.

نتیجه

آثار فلزی مورد مطالعة تپۀ بازگیر از نظر گونه­شناسی شکل، زمان، تکنیک، فن ساخت و جنس، دارای قرابت بسیار نزدیکی با اشیاء فلزی تپۀ حصار IIIC است⁽¹⁴⁾ (نوکنده و همکاران،1384). در کاوش تپۀ بازگیر، با وجود حجم بسیار زیاد یافته­ها، تاکنون در محل، شواهدی دال بر تولید فلزکاری به دست نیامده است⁽¹⁵⁾.

نتایج مطالعات آزمایشگاهیِ آثار، نشان­دهندۀ این مطلب است که اشیاء فلزی مورد مطالعه از جنس مس آرسنیکی است⁽¹⁶⁾. روش ساخت این اشیاء، ریخته­گری بوده و حضور آرسنیک همراه با مس، اثر بسیار مفیدی در افزایش مقاومت در برابر خوردگی اشیاء داشته است.

اشیاء دارای پاتین نجیب هستند و با توجه به جانمایی آثار و این که اکسیژن کمتری در محیط دفن وجود داشته، آثار و ضخامت لایۀ خوردگی تشکیل شده بر روی اشیاء کم و مقدار کلر بر روی آنها بسیار جزئی است.

تشکر و قدردانی

این مقاله خلاصة بخشی از پایان­نامۀ مرضیه مصلحی، دانش­آموخته کارشناسی ارشد رشتۀ مرمت آثار تاریخی و فرهنگی دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران مرکز است. از جناب آقای حمید عمرانی رکاوندی، معاون میراث فرهنگی و محمدطه عسگری، جمع­دار اموال فرهنگی ادارۀ کل میراث فرهنگی، صنایع دستی و گردشگری استان گلستان، دکتر محمد مرتضوی، مهندس بهنام رحمانی مسئول بخش SEM مرکز پژوهش متالورژی رازی تهران، بخش XRD آزمایشگاه مرکزی دانشگاه اصفهان، آقای داود نادری کارشناس محترم آزمایشگاه خاک­آزما به­ خاطر همکاریشان سپاسگزاری می­شود.

پی­نوشت

1. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به:Oudbashi & Mortazavi, 2012: 153-178 , Oudbashi, 2013: 147-174 and Mortazavi, 2011: 49-59 و عودباشی،1390: 83-93.

2. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به: Scott, 1991 & 2002.

3. مقادیر مس و آرسنیک موجود در شیء شماره 6 مربوط به قسمت شکستۀ شیء است.

4. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به:

(Weeks, 2012: 307,Vasileva, 2008: 271-273, Lechtman, 1996: 481, 486, 488, 508, 509, Forbes, 1971: 15 and 1972: 6, 29, 45, Junk, 2003: 22-24, Pigott, 2004: 31 و نیز مجیدزاده،1364: 202، موهلی، 1384: 123، پیگوت، 1391: 207-226، کاظم­نژاد، 1387: 31-38)

5. در شیء شمارۀ 1 قسمت C پتاسیم 64/0، کلسیم 19/1، شیء شمارۀ 2 قسمت F کربن 64/1، شیء شمارۀ 4 قسمت A آلومینیوم 47/0، قسمت B آلومینیوم 22/0، شیء شمارۀ 5 قسمت A پتاسیم 75/0، کلسیم 43/2، کربن 6/176، آلومینیوم 01/3، فسفر 58/0، قسمت B آنتیموان 21/0 و در شیء شمارۀ 6 قسمت B آلومینیوم 39/0 و آنتیموان 25/0 است.

6. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به مقاله ( 2005  (Robbiola & Portier:و نیز Piccardo, 2007: 239-262) )

7. دو دسته را می­توان در بعضی اشیاء مشاهده نمود: نوع 1 صاف است و قسمتی از شیء را شامل می‌شود درحالی­که نوع 2، دارای یک سطح خشن (زبر) است که به شدت آسیب دیده است (Gianni, 2011: 18-19, 22).

8. برای مطالعات بیشتر رجوع شود به: ( (Scott, 2002: 82-94.

9. برای مطالعات بیشتر رجوع شود به: ((Scott, 2002: 100-128.

10. برای مطالعات بیشتر رجوع شود به: ((Scott, 1991.

11. از آقای محمد مرتضوی (دانشگاه هنر اصفهان) که در تحلیل متالوگرافی یاری رساندند، بسیار سپاسگزاری می­شود (مصلحی).

12. کیلیت، ترکیب­های حلقوی، که در ساختار آنها فلز و هیدروژن شرکت دارد (بالازاده، 124:1383).

13. برای اطلاعات بیشتر رجوع شود به: (ماتسون، 75:1375).

14. لازم به ذکر است که علاوه بر تپۀ حصار، برخی از آثار مورد مطالعه بر طبق جدول شمارۀ 1 از نظر فرم و تکنیک ساخت با محوطه­های باستانی مانند ترنگ­تپه، شهداد، لرستان و شوش شباهت دارد.

15. شواهد فناوری تولید فلز در تپه حصار گزارش شده است ((Pigott, 1989 , Thornton, 2009 و تنها در دشت گرگان قالب و بوته سفالی مرتبط با قلزکاری از شاه تپه به­دست آمده است، در حالی­که شواهدی از سرباره فلزی در آن گزارش نشده است (Arne, 1945: 258, Nokandeh, 2010: 221).

16. معدن منابع فلزی تپه بازگیر هنوز مطالعه نشده ولی نزدیک­ترین کانسار آرسنیک دار گزارش شده، کانسار تکنار در 300 کیلومتری غرب تپه حصار و 22 کیلومتری شمال غربی بردسکن در خراسان رضوی است (Pigott, 2004: 30 and Roustaei, 2004: 229-230)).