Evaluation der Kupferisotopenfraktionierung während der Verhüttung: ein experimenteller Ansatz

• Antragstellerin: Professorin Dr. Sabine Klein
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Frühgeschichte (weltweit)
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 345451785

Bisherige Untersuchungen an archäologischen Kupferobjekten beschränkten sich zumeist auf die Analyse von Verunreinigungen im Kupfer, wie beispielsweise Blei. Dies gilt ebenso für ihre Verknüpfung mit Erzen. Die geochemische Charakterisierung des Kupfers selbst kann nur über das Verhältnis seiner beiden einzigen stabilen Isotope, 63Cu und 65Cu, erfolgen und war bislang nur von geringer Relevanz für die Archäometallurgie. Eine Ursache hierfür ist das Fehlen systematischer Untersuchungen über die Fraktionierung von Kupferisotopen während des Schmelzprozesses. Ohne dieses Wissen ist die Verknüpfung von Erz und Metall nicht zuverlässig möglich. Anders als bei Bleiisotopen sind Fraktionierungen zu erwarten. Obwohl dies durch den Röstprozess und die Trennung zwischen reduzierten und oxidierten Kupferverbindungen während des Schmelzprozesses insbesondere für Kupfersulfide gilt, beschränkten sich bisherige Studien lediglich auf die Analyse reinen Malachits. Im Projekt erfolgt erstmals eine systematische Untersuchung von Fraktionierungsprozessen während der pyrometallurgischen Kupferverhüttung. Hierfür werden Kupfersulfide nach Vorbild des Mitterberger Schmelzprozesses verhüttet sowie oxidische Kupfererze entsprechend der frühen Metallurgie des Vorderen Orients im Tiegel zu Kupfer reduziert. Nach Abschluss der Experimente wird das gewonnene Material auf seine Kupferisotopie hin untersucht. Anschließend werden die Ergebnisse der Analysen und die während der Experimente erfassten Parameter (z. B. Temperaturverläufe) in einem Massenbilanzmodell kombiniert. Mit Hilfe dieses Modells wird es möglich sein, die Variation der Kupferisotopenfraktionierung während der Verhüttung zu bestimmen, eine fundierte wissenschaftliche Grundlage des bestehenden Anwendungsbereichs zu schaffen und mögliche neue Anwendungsfelder zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen