Evaluating copper isotope fractionation in the metallurgical operational chain: an experimental approach
Final Report Abstract
Das Forschungsvorhaben gliederte sich in einen experimentellen und einen methodischen Teil. Der experimentelle Teil hatte die Gewinnung von metallischem Kupfer aus oxidischem und sulfidischem Erz zum Ziel. Die Schmelzexperimente wurden nach bronzezeitlichem Vorbild durchgeführt, dazu wurden Schmelzöfen, Schmelzgruben und Tiegel konzipiert und anschließend aus kontrollierten Grundstoffen im Labor für experimentelle Archäologie (LEA) des RGZM im Mayen aufgebaut. Blasebälge wurden aus Tierfell handgenäht und diese zum Schutz vor dem Feuer speziell behandelt. Die Blasebalgspitzen, die später in das Feuer hineinragten, wurden aus Lehm hergestellt. Vorbereitung und Durchführung der Experimente wurden nach wissenschaftlichem Standard akribisch dokumentiert. So wurden die Temperaturverläufe in Öfen und Gruben mit mehreren Thermoelementen tabellarisch über den gesamten Schmelzverlauf notiert, die eingesetzten Reaktions-, Zusatz-, Bau- und Brennstoffe ausgewogen, kontinuierlich Zeit genommen, von jedem einzelnen eingesetzten oder beteiligten Material wurden Proben gezogen, Konstruktionen und Verhüttungsverlauf wurden fotographisch festgehalten. Zusätzlich wurden mit Mitteln des Deutschen Bergbau- Museum während der Schmelzversuche Filmszenen gedreht und später ein Dokumentationsfilm produziert. Der naturwissenschaftliche Teil war die eigentliche Motivation für die Experimente: Hier wurden alle Reaktions-, Zusatz-, und Brennstoffe sowie alle Zwischen- und Endprodukte auf ihre Element- und Phasenzusammensetzung hin analysiert, vor allem jedoch wurden die Kupferisotopenzusammensetzungen aller im Prozess beteiligten Stoffe der Edukt- und Produktsuite (Erz, Zuschläge, Matte, Schlacke, Metall), aber auch das Bau- und Brennmaterial analysiert, um die Kernfrage des Projektes zu beantworten: Verursacht der Verhüttungsprozess eine messbare Kupferisotopenfraktionierung zwischen Erzrohstoff und Endprodukt Kupfermetall? Da die Experimente sehr erfolgreich waren und die eingesetzte Analytik hochpräzise Ergebnisse liefert, konnte die Forschungsfrage beantwortet werden.
Publications
- Archaeological smelting experiments as a foundation for the development of stable metal isotope applications in archaeology. EXAR – Experimentelle Archäologie in Europa, Unteruhldingen 2018
Rose, Th., Hanning, E., Herdick, M., Klein, S.
- Archaeological smelting experiments for evaluating copper isotope fractionation during smelting. YRA2 – Young Researchers in Archaeometry 2, Berlin 2018
Rose, Th., Hanning, E., Herdick, M., Klein, S.
- 2019, Verhüttungsexperimente mit Chalkopyrit-Erz nach Vorbildern aus dem bronzezeitlichen Ostalpenraum und Nepal. Experimentelle Archäologie in Europa, 2019, 18, 47-60
Rose, Th., Hanning, E., Klein, S.
(See online at https://doi.org/10.23689/fidgeo-3706) - Copper isotopes in prehistoric copper smelting: Linking experimental and analytical approaches. YRA3 – Young Researchers in Archaeometry 3, Paris 2019
Rose, Th., Klein, S., Hanning, E
- Evaluation of copper isotope fractionation during chalcopyrite smelting. AiE - Archaeometallurgy in Europe, Miscolc 2019
Rose, Th., Klein, S., Hanning, E.
- Reconstruction and Innovation: Experimental Archaeology in Interpreting Copper Smelting Processes. Experimental Archaeology Conference, Trento 2019
Hanning, E., Rose, Th., Klein, S.
