Der Geologe Mag. Cornelius Tschegg analysiert keramische Materialien anstatt natürlicher Gesteine. Im Rahmen des vom FWF geförderten Projekts "Multidisziplinäre Analysen von Keramik: PW-Waren" untersucht er mit einem ganzen Bündel "gesteinskundlicher" Methoden Scherben der Gruppe bronzezeitlicher 'Zyprischen Plain White Wares', um mehr über ihre Herkunft und Herstellung zu erfahren. Denn die Erdwissenschaften haben Methoden und Geräte anzubieten, die auch für Materialanalytik außerhalb ihrer Disziplin wertvoll sein können. Die Interdisziplinäre Forschungsplattform Archäologie (VIAS) der Universität Wien - für die Tschegg am Department für Lithosphärenforschung des Center for Earth Sciences arbeitet - nutzt diese Möglichkeiten.
Alte Methoden unzureichend
Bisher ist man bei der Herkunftsbestimmung von Keramik in der Archäologie hauptsächlich zwei Wege gegangen: Experimentelles Brennen und/oder Untersuchungen mit petrographischen oder geochemischen Methoden.
Bei ersterem nehmen die ArchäologInnen Tone von vermuteten Produktionsstätten und experimentieren so lange, bis ein Produkt entsteht, das dem gefundenen entspricht. Der Nachteil dieses Verfahrens: Es ist zeitaufwändig und mühsam.
Der Zugang über einzelne Methoden hingegen (wie etwa nur der Dünnschliffmikroskopie) ist laut Tschegg der variantenreichen Zusammensetzung des Materials nicht angemessen: "Da kann es schon einmal passieren, dass man ein und dieselbe Keramik komplett unterschiedlich klassifiziert, nur weil eine Töpferei einmal mehr und einmal weniger Sand zum Ton mischte."
Mehrkomponentenwerkstoff
Eine große Herausforderung für Cornelius Tschegg ist eben die stark unterschiedliche Zusammensetzung des zu untersuchenden Materials. Keramik besteht nahezu immer aus mindestens zwei Komponenten: Dem Ton und der Magerung. Magerung nennt man Stoffe - wie etwa Sand, Gesteinsbruchstücke oder auch organische Zuschlagsstoffe (z.B. Sägespäne) -, die dem Ton beigemengt werden, um verbesserte Materialeigenschaften zu erreichen. Aber über dieses "Grundrezept" hinaus ist noch vieles möglich: "Jeder Töpfereibetrieb hatte, wie es scheint, sein eigenes Rezept. Auf Zypern ist es an vielen Orten möglich, Rohmaterial für die Keramikherstellung zu gewinnen. Die einen haben sich vielleicht an Tongruben gehalten, die nächsten Ufersedimente von Flüssen benutzt, wieder andere womöglich sogar die Rohtone gemischt."
Methodenvielfalt
Um der Komplexität des Materials gerecht zu werden, nutzt Tschegg das gesamte Methoden- und Gerätespektrum des Departments für Lithosphärenforschung: Petrographie, Röntgen-Diffraktometrie, Röntgen-Fluoreszenz-Analytik, Induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS), Elektronenstrahl-Mikroanalyse und Laser-Ablation-ICP-MS. Grob lassen sich zwei Gruppen von Methoden unterscheiden: Die Analyse des Gesamtmaterials auf seinen Haupt- und Spurenelementchemismus, seine Mineralogie und sein Gefüge einerseits und die detaillierte Untersuchung einzelner Mineralphasen andererseits.
Chemischer Fingerabdruck und Gefüge
Bei der Analyse der Haupt- und Spurenelemente wird das Material daraufhin untersucht, wie viel von welchem Element in der untersuchten Keramikprobe enthalten ist. Die Mengenanteile der häufigeren Elemente, wie etwa Magnesium, Aluminium oder Kalzium, ergeben dabei einen groben, die von Spurenelementen wie Scandium, Barium oder Lanthan einen präzisen "Fingerabdruck" des untersuchten Materials.
Auch die Betrachtung des Gefüges und Mikrogefüges (mittels Elektronenstrahl-Mikrosonde), sprich der Gesamtheit aus räumlicher Anordnung, Größe, Form und sonstiger Eigenschaften der Mineralien und anderer Bestandteile der Keramik, ermöglicht eine Unterscheidung zwischen Keramiken unterschiedlicher Herkunft.
Schlüsselmineralien
Die Mineralphasenanalyse baut auf so genannte "Schlüsselmineralien": "Wenn sich zum Beispiel der Rand von Quarzkörnern in der Keramik zu verändern beginnt, war die Brenntemperatur über 1100 Grad Celsius, wenn Kalzite beginnen sich aufzulösen und mit anderen Phasen zu reagieren, sind wir im Bereich von 800 bis 900 Grad - da brauche ich kein zeitaufwändiges experimentelles Brennen." Anderen Mineralien wie etwa dem Zirkon machen die Brenntemperaturen nichts aus. Da sich diese Minerale in Form, Chemismus und Auftreten örtlich unterscheiden, können sie etwas über die Herkunft des Rohmaterials verraten.
Aus dem breiten methodischen Zugang ergibt sich ein umfassender Datenberg, aus dem es auch mit geeigneten statistischen Verfahren die wesentlichen Informationen herauszuholen gilt.
Herausforderung Interdisziplinarität
Für Tschegg als Erdwissenschaftler ist es oft schwierig zu verstehen, was die Archäologen genau von ihm wollen: "Mich fasziniert das Material als solches. Für die Archäologen hingegen sind die Keramiken ein Fenster in die Vergangenheit, eine Möglichkeit, ins alltägliche Leben von Gesellschaften zu blicken." Toll findet er, was aus der Zusammenarbeit entsteht: "Die Archäologen können, sofern meine Absichten gelingen, aus der Beschreibung der Materialien und ihrem Wissen ein fundiertes Bild vergangener Zeiten entstehen lassen." (hz)
Mag. Cornelius Tschegg begann das dreijährige FWF-Projekt "Multidisziplinäre Analysen von Keramik: PW-Waren " unter der Leitung von Ass.-Prof. Dr. Irmgard Hein im März 2006.
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