ANALYTICAL METHODS FOR STUDYING THE COMPOSITION OF BRONZE AGE METAL ITEMS: ADVANTAGES AND DISADVANTAGES

Abstract

Для получения достоверной информации о составе древних металлических изделий необходим правильный выбор методов пробоотбора и анализа. В статье приводится сравнение результатов изучения состава 3 металлических изделий различными аналитическими методами: оптико-эмиссионный спектральный анализ, РФА, СЭМ-ЭДС и ЛА-ИСП-МС. Методы показали хорошую сходимость результатов при определении макропримесей (Sn, Fe, Sb, Ni) в меди и бронзах. Наиболее близкие результаты при высокой чувствительности получены при помощи спектрального анализа и ЛА-ИСП-МС. С помощью РФА и ЛА-ИСП-МС сравнивается состав патины и металла 8 изделий. В патине бронзовых артефактов содержание Sn и Sb в 2–5 раза выше, чем в металле; As – до 10 раз выше; Fe в патине может как оставаться на уровне долей процента, так и значительно увеличиваться в несколько десятков раз. Высокие концентрации S, а также Se и Te зафиксированы только в металле изделия, в патине содержание S составляет 0,3–0,8 мас. %. Литофильные элементы, такие как Si, Ca, Mg, Al, Mn, P, в металле практически не содержатся, однако в патине их концентрации выше на несколько порядков. Из-за значительных различий в составе патинированные части изделия могут лишь ограниченно использоваться для интерпретаций результатов анализа. Проба металла при отборе для валовых типов анализа (спектральный, ИСП-МС) не должна быть заражена частицами патины. To obtain reliable information about the composition of ancient metal products, the correct choice of sampling and analysis methods is necessary. The article compares the results of studying the composition of 3 metal items by various analytical methods: optical emission spectral analysis, XRF, SEM-EDS and LA-ICP-MS. The methods 213 М. Н. Анкуш ев и др. showed good convergence of results in the determination of macroimpurities (Sn, Fe, Sb, Ni) in copper and bronze. The closest results at high sensitivity were obtained using spectral analysis and LA-ICP-MS. Using XRF and LA-ICP-MS, the composition of the patina and metal of 8 items is compared. In the patina of bronze artifacts, the content of Sn and Sb is 2–5 times higher than in metal; As – up to 10 times higher; Fe in the patina can either remain at the level of fractions of a percent, or significantly increase by several tens of times. High concentrations of S, as well as Se and Te, were recorded only in the metal of the item; in the patina, the S content is 0,3–0,8 wt %. Lithophilic elements such as Si, Ca, Mg, Al, Mn, P are practically not contained in the metal, however, their concentration in patina is higher by several orders of magnitude. Due to the significant differences in composition, the patinated parts of the item can only be used to a limited extent for interpreting the results of the analysis. The metal sample taken for bulk types of analysis (optical emission spectral, ICP-MS) should not be contaminated with patina particles.