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Authors: Gluhak, Tatjana Mirjam
Title: Petrologisch-geochemische Charakterisierung quartärer Laven der Eifel als Grundlage zur archäometrischen Herkunftsbestimmung römischer Mühlsteine
Online publication date: 6-Apr-2010
Language: german
Abstract: Lava aus der quartären Vulkanregion der Eifel wurde in römischer Zeit großmaßstäblich abgebaut, um daraus Mühlsteine hoher Qualität herzustellen, die in großen Mengen in weite Teile des Römischen Reiches exportiert wurden. Somit erweisen sich diese Mühlsteine als ideale Indikatoren für Handelsgebiete und –wege dieser Zeit. Für eine erfolgreiche Herkunftsanalyse von Fundstücken ist eine genaue Charakterisierung der infrage kommenden Rohstoffe die unbedingte Voraussetzung. Aus diesem Grund konzentriert sich diese Arbeit auf die geochemische Definition der 16 bekannten römischen „Basalt“-Abbaustellen in den Vulkanfeldern der Ost- und Westeifel, mit dem vorrangigen Ziel, eine möglichste eindeutige Charakterisierung der einzelnen Abbaustellen zu erreichen. Auf dieser Basis wird eine Vorgehensweise zur folgenden Provenienzanalyse der Mühlsteine entwickelt. Um die geochemische Variabilität der Laven zu erfassen wurden die Abbaustellen großflächig beprobt. Die Proben wurden zunächst petrographisch bestimmt und der Phasenbestand mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) untersucht. Die Haupt- und Spurenelement-Zusammensetzung wurde anhand von Röntgenfluoreszenzanalysen und Laser-Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (LA-ICP-MS) ermittelt, die Sr-Nd-Pb-Isotopie ausgewählter Proben mittels Thermo-Ionen-Massenspektrometrie (TIMS). Es zeigte sich, dass auf Grundlage der Haupt- und Spurenelementzusammensetzung, gemessen mit RFA, eine Abgrenzung der Abbaustellen zueinander mittels einer Kombination aus geochemischer Diskriminierung mit Cluster- und Diskriminanzanalysen gelingt. Die anschließende Provenienzanalyse der Mühlsteinfundstücke erfolgt analog zur Charakterisierung der Abbaustellen. Im ersten Schritt wird eine geochemische Zuordnung des Fundstücks vorgenommen, um zu überprüfen, ob eine Eifeler Herkunft überhaupt in Frage kommt. Lässt der geochemische Vergleich mit den Referenzdaten aus dem Gelände eine Eifeler Herkunft zu, kommt im zweiten Schritt die Clusteranalyse zum Einsatz. Hier wird auf multivariater Ebene geprüft, ob das Fundstück einer Eifeler Abbaustelle oder einem Cluster von Eifeler Abbaustellen zugeordnet werden kann. Bei einer positiven Zuordnung wird ergänzend als dritter Schritt die Diskriminanzanalyse angewendet, anhand der das Mühlstein-Fundstück einer Abbaustelle mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit zugewiesen wird. Bei 68 analysierten Mühlsteinen aus verschiedenen Regionen Mitteleuropas konnte so für 49 Fundstücke eine Eifeler Provenienz festgestellt werden. Alle römischen Eifeler Mühlsteine entstammen dem Bellerberg bei Mayen, ein mittelalterliches Stück aus dem Niedermendiger Lavastrom. Die Zuordnung der übrigen 19 Mühlsteine zu anderen möglichen Abbaugebieten erfolgt anhand geochemischer Daten aus der Literatur. Aufgrund der unzureichenden Datenlage sind im Falle dieser Proben jedoch im Gegensatz zur Lavastrom-genauen Zuordnung der Eifeler Mühlen lediglich Vermutungen über die Herkunftsregionen möglich. Damit zeigt sich, dass eine ausführliche Referenzdatenbank der in Frage kommenden Rohstoffe die erforderliche Basis für erfolgreiche Provenienzanalysen ist. Die Möglichkeit der genauen Zuordnungen von Mühlsteinen zu den Eifeler Abbaustellen belegt, dass die Verbindung von geochemischer Auswertung mit Cluster- und Diskriminanzanalysen ein hilfreiches Verfahren zur Provenienzanalyse darstellt.
Lava from the quaternary volcanic Eifel region was quarried in large scale in Roman times to produce high-quality millstones, which were exported in huge quantities to many parts of the Roman Empire. So millstones are useful tracers for trade patterns in these times. An exact characterization of the raw material is the most important requirement for successful provenance analyses of artefacts, so this study concentrates on the geochemical definition of the 16 well-known Roman “basaltic” lava quarries in the volcanic fields of East- and West-Eifel, with the main focus lying on a characterization of the individual quarries as exact as possible. Based on that, a procedure to do the following provenance analyses of the millstones is developed. To record the geochemical variability of the lavas the quarries were extensively sampled. The samples were determined petrographically and analyzed for their mineral content by X-ray diffractometry (XRD). Major- and trace-elements were measured by X-ray fluorescence (XRF) and laser-inductively-coupled-plasma mass-spectrometry (LA-ICP-MS), Sr-Nd-Pb-isotope compositions of selected samples by thermal ion mass spectrometry (TIMS). On the basis of their major- and trace-element composition measured by XRF a differentiation of each quarry is achieved by using a combination of geochemical discrimination and cluster and discriminant analysis. The following provenance analyses of the millstone-finds are done equally to the quarry characterization. First the millstone is allocated geochemically, to check if an Eifel provenance can be considered. If an Eifel provenance is possible according to the comparison with the reference data from the field, in the second step cluster analysis is applied. By cluster analysis it is tested multivariately if the millstone can be affiliated to a certain Eifel-quarry or cluster of Eifel-quarries. In case of a positive affiliation discriminant analysis is additionally employed in a third step. By discriminant analysis the millstone can be assigned to its quarry of origin with a certain confidence. An Eifel provenance was determined for 49 of 68 analyzed millstones from different regions in Middle Europe. All Roman millstones were produced from the lava of the Bellerberg-volcano next to Mayen, one medieval find from the Niedermendig-Lava. The affiliation of the other 19 millstones to other possible regions, where millstones of comparable lava were extracted, was done by using geochemical data from literature. However, because of the insufficient data only assumptions about the regional provenance can be made, in contrast to the precise affiliation of the Eifel millstones to the lava flow they are extracted from. This shows that a detailed reference database of the raw material to be considered is the essential basis for successful provenance-analyses. The possibility of exact affiliations of millstones to their Eifel-quarries of origin shows that the combination of geochemical evaluation with Cluster- and discriminant analyses is a powerful tool for provenance analyses.
DDC: 550 Geowissenschaften
550 Earth sciences
Institution: Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department: FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place: Mainz
DOI: http://doi.org/10.25358/openscience-2243
Version: Original work
Publication type: Dissertation
License: in Copyright
Information on rights of use: https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent: 153 [95] Bl.
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