بررسی کمّی فراورده‌های فرایند پخت در محیط اکسایش براساس نتایج پراش پرتو X در سرامیک‌های رسی

نویسندگان

دانشگاه هنر اصفهان

چکیده

تاثیر شرایط پخت بر ترکیب کانی­های تشکیل دهنده بافت در سرامیک­های رسی در این مقاله بررسی شده است. پخت نمونه­ها در جو اکسایش و در دماهای 850، 900، 950، 1000 و 1050 درجه سانتی­گراد صورت گرفت و با توجه به مقدار CaO موجود در مواد اولیه (با میانگین 76/18 %)، این نمونه­ها در دسته رس غنی از کلسیم رده­بندی می­شوند. به­منظور بررسی ترکیب شیمیایی، تحلیل ساختاری و کانی­شناسی بافت نمونه­ها، تحلیل فلورسانس پرتو ایکس (XRF) بررسی مقاطع نازک با میکروسکوپ قطبشی، تحلیل پراش پرتو ایکس (XRD) همراه با روش محاسباتی ریتفلد، بررسی گرماوزن سنجی (TGA) و تخلخل­سنجی جیوه انجام شد. این پژوهش نشان داد که مقدار فاز کوارتز و همچنین درصد تخلخل نمونه­ها با افزایش دمای پخت، کاهش یافته است. در دمای 850، حضور فازهای گلنیت، دیوپسید، آئوژیت، ولاستونیت و فاسائیت (از دمای 950)، شکل­گیری فراورده­های فرایند پخت را نشان می­دهد. نتایج این پژوهش حاکی از آن است که مطالعه آهنگ تغییرات مقادیر این فازها و بررسی همزمانی و یا عدم همزمانی حضور آنها در بافت با استفاده از روش­های تحلیل کمّی، و در نمونه­های آزمایشگاهی، می­تواند الگویی مناسب برای برآورد دمای پخت و فناوری تولید سفالینه­های تاریخی فراهم آورد.      

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Quantitative investigation on firing products in oxidation atmosphere according to XRD analysis data in clay – base ceramics

نویسندگان [English]

  • Somayeh Noghani
  • seyed amin Emami
چکیده [English]

The influence of firing conditions on the mineralogical composition of clay base ceramics is studied. Experimental samples fired in oxidation atmosphere at temperature rates 850, 900, 950, 1000 and 1050 with respect to high amount of CaO in raw materials (Ave. 18.76 %), these samples classified in Ca-rich clay group. The determination of chemical composition, phase structure and mineralogy were carried out by thin section petrography through Pol. Microscopy, XRF, XRD with Rietveld refinement method, TGA and mercury immersion porosimetry. The results show that the amount of quartz and the percentage of porosity are diminished with increasing of temperature. The presence of gehlenite, diopside, augite and wollastonite at 850 and fassaite (at 950) are demonstrated formation of firing products. The results suggest that quantitative investigation on mineralogical changes and the co-existence of phases in experimental specimens, can provide appropriate pattern for estimating firing temperature and technology of archaeological potteries. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • clay base ceramics
  • firing process
  • high temperature minerals
  • Rietveld refinement method
[1] Emami M.A., Trettin R., "Phase generating processes in ancient ceramic matrices through microstructure investigation with high resolution microscopy methods", Journal of Advanced Microscopy Research 11(5) (2010) 181-189.

[2] Trindade M.J., Dias M.I., Coroado J., Rocha F., "Mineralogical transformations of calcareous rich clays with firing: A comparative study between calcite and dolomite rich clays from Algarve, Portugal" Applied Clay Science 42 (2009) 345–355.

[3] Maggetti M., "Phase analysis and its significance for technology and origin, in Archaeological ceramics", J.S. Olin, Editor, Smithsonian Institution: Washington (1982) 121-133.

[4] Rathossi C., Pontikes Y., Tsolis-Katagas P., "Mineralogical differences between ancient sherds and experimental ceramics: Indices for firnig conditions and post-burial alteration", in Bulletin of the Geological Society of Greece (2010).

[5] Maniatis Y., Tite M.S., "Technological examination of Neolithic-Bronze Age pottery from Central and Southeast Europe and from the Near East" Journal of Archaeological Science 8 (1981) 59-76.

[6] Duminuco P., Messiga B., Riccardi M.P., "Firing process of natural clays. Some microtextures and related phase compositions" Thermochimica Acta. 321 (1998) 185-190.

[7] Riccardi M.P., Messiga B., Duminuco P., "An approach to the dynamics of clay firing", Applied Clay Science 15(3-4) (1999) 393-409.

[8] Garrigos J.B.I., Kilikoglou V., Day P.M., "Chemical and mineralogical alteration of ceramics from a late Bronze Age at Kommos, Crete: The effect on the formation of a reference group", Archaeometry 43(3) (2001) 349-371.

[9] Da Costa M.L., Kern D.C., Eleotério Pinto A.H., da Trindade Souza J.R., "The ceramic artifacts in archaeological black earth (terra preta) from lower Amazon region, Brazil: Mineralogy", Acta Amazonica 34(2) (2004) 165 – 178.

[10] Tykot R.H., "Scientific methods and applications to archaeological provenance studies", in Proceedings of the International School of Physics “Enrico Fermi”, Amsterdam: IOS Press (2004).

[11] Belfiore C.M., Day P.M., Hein A., Kilikoglou V., La Rosa V., Mazzoleni P., Pezzino A., "Petrographic and chemical characterization of pottery production of the late Minoani kiln at Haghia Triada, Crete", Archaeometry 49(4) (2007) 621–653.

[12] Martineau R., Walter-Siminnet A. V. Grobety B., Buatier M., "Clay resources and technical choices for Neolithic pottery (Chalain, Jura, France): Chemical, Mineralogical and Grain-size analysis", Archaeometry 49( 1) (2007) 23–52.

[13] De Bonis A., Grifa C., Cultrone G., De Vita P., Langella A., Morra V., "Raw Materials for archaeological pottery from the Campania Region of Italy: A petrophysical characterization", Geoarchaeology: An International Journal 28 (2013) 478–503.

[14] Cultrone G., Rodriguez-Navarro C., Sebastian E., Cazalla O., De La Torre M.J., "Carbonate and silicate phase reactions during ceramic firing", European Journal of Mineral 13 (2001) 621-634.

[15] Rathossi C., Pontikes Y., "Effect of firing temperature and atmosphere on ceramics made of NW Peloponnese clay sediments. Part I: Reaction paths, crystalline phases, microstructure and colour", Journal of the European Ceramic Society 30 (2010) 1841–1851.

[16] Moroni B., Conti C., "Technological features of Renaissance pottery from Deruta (Umbria, Italy): An experimental study", Applied Clay Science 33 (2006) 230–246.

[17] Emami S.M.A., Kowald T., Trettin R., "Mineralogical and chemical investigation on the recrystallization process during sintering in phase-interface areas in ancient ceramic matrices", Materials and Manufacturing Processes 24 (2009) 934–941.

[18] Serra M.F., Conconi M.S., Suarez G., Agietti E.F., Rendtorff N. M., "Firing transformations of an argentinean calcareous commercial clay", Cerâmica 59 (2013) 254-261.

[19] Artioli G., "Scientific methods and cultural heritage", New York: Oxford University Press (2010).

[20] Reedy C. L., "Thin section petrography of stone and ceramic cultural materials", London: Archetype Publication (2008).

[21] Noll W., "Alte Keramiken und ihre Pigmente", Stuttgart: Studien zu Material und Technologie (1991).

[22] Munsell A.H., "Munsell Soil Color Chart", Munsell Color (2000).



[23] Maniatis Y., Tite M., "Technological examination of neolithic-bronzeage pottery from central and southeast Europe and from the Near East", Journal of Archaeological Science 8(1) (1981) 59–76.

[24] Okrusch M., Matthes S., "Mineralogie: Eine Einführung in die spezielle Mineralogie, Petrologie und Lagerstättenkunde", Berlin: Springer Verlag (2005).

[25] Heimann R.B., Maggetti M., "Experiments on simulated burial of calcareous Terra Sigillata (Mineralogical changes), preliminary results", British Museum Occasional Paper 19 (1981) 163-177.

[26] Emami S. M., "Mineralogisch-Chemisch Untersuchungen zur Archaometrie Elamischer Keramiken aus Khouzestan, Iran. Dissertation zur Erlangung des Geades eines Doktors der Naturwissenschaften, Siegen, Germany: Univenersitat Siegen (2008).