В 1997 году Департамент исторической археологии Общества наук об Арансади провел археологическое исследование в приходской церкви Санта-Мария-Ла-Реаль (Гипускоа). Проект осуществлялся под руководством археолога А. Ибаньеса по просьбе прихода и городского совета города Сараутса. Результаты, полученные в результате раскопок внутренних помещений церкви, позволили выявить периоды оккупации, которые последовали друг за другом со времен протоисторических времен. Остатки железного века и долгоживущие римские поселения (между I и V веками до н.э.) были найдены на восстановленном строении комнаты. В пределах римской зоны было обнаружено несколько комнатных единиц. Новое занятие пространства различными группами людей началось в конце девятого или начале десятого века нашей эры. Их эволюция подтверждается основанием четырех религиозных храмов и связанного с ними некрополя, подтверждая основание и непрерывное развитие современной зараутской общины с высоких и низких средневековья.
Минералогические и химические данные используются геологами для соотнесения состава доисторических артефактов с районом происхождения. Аналогичный подход может быть использован в качестве инструмента для изучения древних минометов. Таким образом, минералогическая и химическая характеристика археологических растворов может быть использована в реставрационных и лечебных работах, а также в исследованиях технологии производства и датировки. Кроме того, можно определить виды сырья и установить его происхождение. Таким образом, можно установить различия между минометами во времени и культурном контексте.
Традиционно археологические растворы состоят из вяжущего извести, смешанного с песчаными заполнителями или другими неорганическими добавками. Тем не менее, кальциевые или доломитовые агрегаты также часто встречаются. Известняк получают путем сжигания известняка, в результате чего карбонат кальция диссоциирован с оксидом кальция в результате реакции: CaCO3 → CaO + CO2
Затем, когда известь пропитана водой, образуется гидродиоксид кальция. Через некоторое время после воздействия раствора на воздух карбонатные формы образуются при поглощении атмосферного CO2. Эти реакции могут быть записаны следующим образом:
CaO + H2O → Ca(OH)2 и Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O
С другой стороны, было предложено несколько методов разделения вяжущего и заполнителей, в то время как растворение кислот является наиболее распространенным методом извлечения вяжущего в исторических растворах. Тем не менее, важным недостатком этого метода является то, что концентрированные кислотные растворы растворяют известковый заполнитель.
Конечной целью этого исследования было точное определение химического состава вяжущих веществ, выявление возможных различий между ними и корреляция таких различий с культурными изменениями на археологическом объекте. Для этого необходимо было разработать быстрый, простой и эффективный метод разделения вяжущих в растворе с известковыми заполнителями.
Были проанализированы химический состав и минералогия 16 образцов исторических известковых растворов из приходской церкви Санта-Мария-ла-Реаль (Сараутс). Выбранные образцы соответствуют различным периодам оккупации — от римского (I - IV вв. до н.э.), средневекового (IX - XIV вв.) и современного (15 - 17 вв.). Собранные образцы принадлежат минометам из архитектурных сооружений, обнаруженных под современным полом церкви.
Цель этих исследований заключалась в том, чтобы способствовать расширению научных знаний об археологических минометах и, возможно, применению их для консервации или реставрационных работ. Кроме того, для получения чистого кальцитного вяжущего был усовершенствован процесс разделения вяжущего и заполнителя. Полученный таким способом кальцит позволяет надежно проводить геохимические исследования растворов, в том числе и радиоуглеродного.
Петрографические исследования.
Петрографическая характеристика 16 тонких участков исторических известковых растворов была выполнена с помощью поляризационного микроскопа Olympus BH2, оснащенного цифровой камерой Olympus DP-10. Образцы были отобраны с учетом временных вариаций (I-XVII вв.) и, априори, археологического интереса: шесть образцов были римскими (I-IV вв. до н.э.), восемь — средневековыми (IX-14 вв.) и два — современными (XV-XVII вв.). Тонкослойный анализ проб Санта-Мария-Реаль (далее — СНР) показал, что заполнители, использованные в смеси растворов, во всех случаях представляли собой песок. Эти пески состояли из закругленных детритовых кварцевых зерен и фрагментов карбонатной оболочки. Неорганических детритовых карбонатных фрагментов (микритов или спаритовых известняков) не наблюдалось. По количеству присутствующего песка были выделены два основных типа проб:
- с замкнутым каркасом, состоящим из зерен, находящихся во взаимном контакте;
- с открытым каркасом из зерен, рассеянных в связующем.
Чистые карбонатные глобулы, видимые на макроскопическом и микроскопическом уровне, были обычны, что свидетельствует о неоднородности смеси связующего вещества извести и заполнителей. В растворах и глобулах часто происходило зарастание покрытых минералами пор и трещин.
Механическое разделение.
Разработан новый метод подготовки проб для обработки образцов, изготовленных в большинстве случаев из агрегатов пляжного песка, богатых органическими фрагментами известняковой природы. Это позволяет:
- отделение карбонатного вяжущего от газированной органической фракции (оболочек);
- удаление составляющих частиц древесного угля, возникающих, возможно, в результате сжигания древесины, используемой для получения извести, или древесной золы в песке пляжа.
Нет необходимости говорить о том, что правильное отделение связующего от заполнителей имеет решающее значение для того, чтобы исключить нежелательные композиционные составляющие в химическом анализе. Кроме того, удаление угольных частиц необходимо для других целей, например, для радиоуглеродного напыления.
Испытание метода разделения методом XRD.
Для проверки результатов метода разделения и проверки чистоты выделенной фракции учёные провели рентгеновский дифракционный анализ (РРД) выделенного материала. Они использовали монохроматическое рентгеновское излучение Cu-kα1 при 40 кВ и 20 мА от дифрактометра Philips PW1710, принадлежащего службе рентгенологических исследований Университета Страны Басков (SGIker, UPV/EHU).
Образцы были подготовлены для исследования методом ручного измельчения в агатном растворе с размером зерна. Для проверки эффективности метода разделения концентрированное связующее вещество было протестировано XRD. Поэтому насыпной раствор и отделенная мелкозернистая фракция были сопоставлены рентгенограммы. Испытания XRD показали, что в большинстве случаев метод механического разделения был эффективным. Полученные таким образом окончательные фракции состояли только из кальцита.
Однако метод XRD не позволяет проводить различие между карбонатными агрегатами и карбонатными вяжущими, поэтому в очищенной фракции вяжущего могут оставаться очень мелкие частицы газированных агрегатов.
Большинство исследований известковых растворов сосредоточено на предоставлении информации для целей сохранения или радиоуглеродного датирования, и лишь немногие из них вносят вклад в научную интерпретацию технологии минометных растворов. Геохимический анализ позволяет сравнить растворы разных эпох, реконструировать технологию раствора и определить происхождение применяемого сырья.
Аналогичным образом, было оценено влияние процессов захоронения на первобытные химические свойства и установлено, что современные минометы демонстрируют большую химическую модификацию, чем римские минометы. Поэтому модификация погребения указывает на открытую систему и исключает использование измененных вяжущих веществ для радиоуглеродного анализа.