Amikor az ásatások során vassalakot találnak, akkor számos kérdés vetődik fel. Honnan származnak ezek a maradványok? Milyen típusú tevékenység melléktermékei? Milyen technológiák használatát igazolják, és milyen eljárásokról mutatható ki biztosan, hogy nem voltak alkalmazva azokban a gyártási folyamatokban, amelyeknek hulladékaként ezek az értékes leletek ránk maradtak? A tudományágat, amely az ilyen típusú kérdésekkel foglalkozik, archeometallurgiának nevezik. Egy nemrég megjelent tanulmány olyan kutatás eredményeiről számol be, amely során mérnökökből, fizikusokból, vegyészekből, archeológusokból álló, több intézményt képviselő – Erdélyi Múzeum-Egyesület, Sapientia Erdélyi Magyar Tudományegyetem, Babeş–Bolyai Tudományegyetem, Maros Megyei Múzeum, Izotóp- és Molekuláris Kutató-Fejlesztő Intézet (INCDTIM, Analitikai Műszer Kutató-Fejlesztő Intézet (INOE-2000 ICIA) – interdiszciplináris csoport próbált választ adni a fentebb felsorolt és hasonló kérdésekre Erdélyben, a római limes keleti szakaszán talált vassalakmaradványok kapcsán. Az ilyen jellegű kutatásokhoz több tudományág képviselőiből álló vegyes csoportra van szükség, ezért az EME még 2006-ban létrehozta a „Kulturális és műszaki örökség feltárása, kutatása és védelme Erdélyben” című programot. Az évek során ez a csoport már számos jelentős interdiszciplináris kutatást és eredményt tudott felmutatni, például a Felső-Tisza-medencei római kerámialeletek, vagy a Mikházán talált ókori nyílhegyek vizsgálatával kapcsolatosan.
A vizsgált salak három helyszínről származik: a marosvécsi, illetve a mikházai római segéderődítmények és a hozzá tartozó településekről, illetve a felsőrépai őrtorony maradványainál 2011-ben végzett ásatásokról. A kutatás fő célja az volt, hogy kiderítsék, vajon ezek a salakminták kohászati, avagy kovácstevékenység melléktermékei.
Ehhez korszerű vizsgálati eljárások egész sorára volt szükség. A minták vegyi összetételét hordozható Röntgen-fluoreszcens spektroszkóppal, valamint induktívan kapcsolt plazma-tömegspektrometriával határozták meg. Az ásványszerkezeti tanulmányokhoz por-Röntgen-diffrakciós vizsgálatot és Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiát használtak. Ami a két, illetve három vegyértékű vas arányát illeti, azt elektron-paramagnetikus rezonanciaspektroszkóppal határozták meg.
Az ilyen típusú vizsgálatok nehézsége sokszor abban rejlik, hogy az eltelt évszázadok alatt a salakminták vegyi és fizikai jellemzői megváltozhattak, a felszín elkophatott. Ezért szükségesek a fent említett többféle modern eszközzel végzett vizsgálatok, amelyek segítségével mind a szemcsék felszíne, mind azok belseje jól vizsgálható, emellett a többféle eszköz használatával kiküszöbölhetők az egy-egy módszer esetében esetlegesen fellépő hibák, mérési pontatlanságok is.
Az ilyen salakmaradványok komplex és heterogén anyagok, amelyek jellemzően tartalmaznak a vas mellett alumíniumot, szilíciumot, káliumot, kálciumot, titánt, mangánt, stronciumot, cirkóniumot és báriumot, de más nyomelemeket is. Ezek mindegyikének a koncentrációja elárul valamilyen részletet: a kálium- és a kálciumtartalom például a feldolgozásnál használt fűtőanyagot segít meghatározni, a vas-, titán- és cirkóniumkoncentráció pedig a vasérc származási helyére utalhat. A három említett lelőhelyről származó salakok vegyi összetétele arra utal, hogy azok minden valószínűség szerint a bugafinomítás melléktermékei. A vasérc származási helyének meghatározásához a rendelkezésre álló salakmennyiség túl kevés volt. Az ásványtani változatosság arról árulkodik, hogy feldolgozás közben a hőmérséklet és az oxigéntartalom nem volt állandó. Bizonyos ásványok jelenlétéből kiderült, hogy az olvasztókemencéket homokos földdel bélelték, hogy csökkentsék a salak olvadási pontját, más ásványok arról árulkodnak, hogy a feldolgozási hőmérséklet a marosvécsi és a mikházai minták esetében például 700 és 900 Celsius-fok közöttiek lehettek, míg a felsőrépai salak esetében 1100-1200 fok.
A különböző spektroszkópiás eljárások azt sugallják, hogy a vasmegmunkálás során valószínűleg kovácsműhelyekben, közeli lelőhelyekről származó vasércből kapott nyersvasból gyártottak vaseszközöket, a feltárt salakok ennek a tevékenységnek a hulladékai. Ugyanakkor a két, illetve három vegyértékű vas aránya arról árulkodik, hogy a különböző helyszíneken más és más technológiát használtak.
A kutatás eredményeit tartalmazó tanulmány teljes szövegének elérhetősége: Enikő Bitay, Irina Kacsó, Claudiu Tănăselia, Dana Toloman, Gheorghe Borodi, Szilamér-Péter Pánczél, Zsombor Kisfaludi-Bak, Erzsébet Veress: Spectroscopic Characterization of Iron Slags from the Archaeological Sites of Brâncoveneşti, Călugăreni and Vătava Located on the Mureş County (Romania) Sector of the Roman Limes. Applied Sciences (Chemistry) 2020, 10. évf., 15. sz., 5373; Q2, IF= 2.474, https://doi.org/10.3390/app10155373.
A vizsgált salak három helyszínről származik: a marosvécsi, illetve a mikházai római segéderődítmények és a hozzá tartozó településekről, illetve a felsőrépai őrtorony maradványainál 2011-ben végzett ásatásokról. A kutatás fő célja az volt, hogy kiderítsék, vajon ezek a salakminták kohászati, avagy kovácstevékenység melléktermékei.
Ehhez korszerű vizsgálati eljárások egész sorára volt szükség. A minták vegyi összetételét hordozható Röntgen-fluoreszcens spektroszkóppal, valamint induktívan kapcsolt plazma-tömegspektrometriával határozták meg. Az ásványszerkezeti tanulmányokhoz por-Röntgen-diffrakciós vizsgálatot és Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiát használtak. Ami a két, illetve három vegyértékű vas arányát illeti, azt elektron-paramagnetikus rezonanciaspektroszkóppal határozták meg.
Az ilyen típusú vizsgálatok nehézsége sokszor abban rejlik, hogy az eltelt évszázadok alatt a salakminták vegyi és fizikai jellemzői megváltozhattak, a felszín elkophatott. Ezért szükségesek a fent említett többféle modern eszközzel végzett vizsgálatok, amelyek segítségével mind a szemcsék felszíne, mind azok belseje jól vizsgálható, emellett a többféle eszköz használatával kiküszöbölhetők az egy-egy módszer esetében esetlegesen fellépő hibák, mérési pontatlanságok is.
Az ilyen salakmaradványok komplex és heterogén anyagok, amelyek jellemzően tartalmaznak a vas mellett alumíniumot, szilíciumot, káliumot, kálciumot, titánt, mangánt, stronciumot, cirkóniumot és báriumot, de más nyomelemeket is. Ezek mindegyikének a koncentrációja elárul valamilyen részletet: a kálium- és a kálciumtartalom például a feldolgozásnál használt fűtőanyagot segít meghatározni, a vas-, titán- és cirkóniumkoncentráció pedig a vasérc származási helyére utalhat. A három említett lelőhelyről származó salakok vegyi összetétele arra utal, hogy azok minden valószínűség szerint a bugafinomítás melléktermékei. A vasérc származási helyének meghatározásához a rendelkezésre álló salakmennyiség túl kevés volt. Az ásványtani változatosság arról árulkodik, hogy feldolgozás közben a hőmérséklet és az oxigéntartalom nem volt állandó. Bizonyos ásványok jelenlétéből kiderült, hogy az olvasztókemencéket homokos földdel bélelték, hogy csökkentsék a salak olvadási pontját, más ásványok arról árulkodnak, hogy a feldolgozási hőmérséklet a marosvécsi és a mikházai minták esetében például 700 és 900 Celsius-fok közöttiek lehettek, míg a felsőrépai salak esetében 1100-1200 fok.
A különböző spektroszkópiás eljárások azt sugallják, hogy a vasmegmunkálás során valószínűleg kovácsműhelyekben, közeli lelőhelyekről származó vasércből kapott nyersvasból gyártottak vaseszközöket, a feltárt salakok ennek a tevékenységnek a hulladékai. Ugyanakkor a két, illetve három vegyértékű vas aránya arról árulkodik, hogy a különböző helyszíneken más és más technológiát használtak.
A kutatás eredményeit tartalmazó tanulmány teljes szövegének elérhetősége: Enikő Bitay, Irina Kacsó, Claudiu Tănăselia, Dana Toloman, Gheorghe Borodi, Szilamér-Péter Pánczél, Zsombor Kisfaludi-Bak, Erzsébet Veress: Spectroscopic Characterization of Iron Slags from the Archaeological Sites of Brâncoveneşti, Călugăreni and Vătava Located on the Mureş County (Romania) Sector of the Roman Limes. Applied Sciences (Chemistry) 2020, 10. évf., 15. sz., 5373; Q2, IF= 2.474, https://doi.org/10.3390/app10155373.
