Characterization by elemental analysis (PIXE and ICP-MS/-AES) of a natural glass : obsidian. Application to provenance studies of prehistoric artefacts
Caractérisation par analyse élémentaire (PIXE et ICP-MS/-AES) d'un verre naturel : l'obsidienne. Application à l'étude de provenance d'objets archéologiques
Résumé
Obsidian was used as a raw material for the lithic industry during prehistoric times. This material has specific properties allowing to identify its geological provenance. The rarity of obsidian sources and the interest of early men for obsidian make it one remarquable tracer of ancient exchanges and human contacts over large distances.
We show the relative advantages, for chemical characterisation, of ion beam analyses by PIXE -Particle Induced X-ray Emission-, which allows non-destructive analysis and of Inductively Coupled Plasma, either as ICP-AES -Atomic Emission Spectrometry- and ICP-MS -Mass Spectrometry-, which need small samplings but allow the measurement of a large spectrum of elements.
In an Andine area of South America (Colombia, Ecuador) where the knowledge on obsidian circulation was very limited, we brought new data on sources and started a PIXE and ICP study of several collections of prehispanic artefacts. ICP measurements allowed a more detailed characterisation of obsidian sources in this area. Our results constitute the most complete data base to date for this region.
In the Near-East (Syria, Turkey), we brought informations on five néolithic sites of the middle Euphrate valley (10 400-4 500 years BC). Our ICP results confirm the pre-eminence of Cappadocia as an obsidian source during this period and the emergency of Eastern Anatolia contribution. They also show the difficulty of discriminating between some of these sources, when their chemical composition is the only parameter considered.
Due to the difficulty of discrimination between sources, we proposed the use of a double characterisation -chemical composition/fission track dating- of all obsidian artefacts in Colombia and Ecuador, and for specific cases in the Near-East.
We show the relative advantages, for chemical characterisation, of ion beam analyses by PIXE -Particle Induced X-ray Emission-, which allows non-destructive analysis and of Inductively Coupled Plasma, either as ICP-AES -Atomic Emission Spectrometry- and ICP-MS -Mass Spectrometry-, which need small samplings but allow the measurement of a large spectrum of elements.
In an Andine area of South America (Colombia, Ecuador) where the knowledge on obsidian circulation was very limited, we brought new data on sources and started a PIXE and ICP study of several collections of prehispanic artefacts. ICP measurements allowed a more detailed characterisation of obsidian sources in this area. Our results constitute the most complete data base to date for this region.
In the Near-East (Syria, Turkey), we brought informations on five néolithic sites of the middle Euphrate valley (10 400-4 500 years BC). Our ICP results confirm the pre-eminence of Cappadocia as an obsidian source during this period and the emergency of Eastern Anatolia contribution. They also show the difficulty of discriminating between some of these sources, when their chemical composition is the only parameter considered.
Due to the difficulty of discrimination between sources, we proposed the use of a double characterisation -chemical composition/fission track dating- of all obsidian artefacts in Colombia and Ecuador, and for specific cases in the Near-East.
L'obsidienne a été utilisée comme matière première de l'industrie lithique au cours de périodes préhistoriques. Ce matériau possède des propriétés spécifiques qui caractérisent son lieu d'origine. La rareté de ses sources et l'intérêt dont l'obsidienne a fait l'objet par le passé en font pour le préhistorien un marqueur remarquable d'échanges et de contacts humains à grande distance.
Nous montrons les avantages relatifs, pour la détermination de la composition chimique, de l'analyse sous faisceau d'ions par PIXE -Particle Induced X-ray Emission-, qui permet des mesures non destructives, et par plasma couplé par induction : ICP-AES -Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry- et ICP-MS -Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry-, qui nécessitent des prélèvements réduits mais donnent accès à un large spectre d'éléments.
En Amérique andine (Colombie, Equateur) où les données sur la circulation de l'obsidienne étaient encore très limitées, nous avons apporté des données nouvelles sur les sources et commencé l'exploitation (PIXE, ICP) de plusieurs collections de pièces archéologiques préhispaniques. Les mesures par ICP ont permis une caractérisation plus complète des sources de la région. Nos résultats constituent la base de données la plus détaillée disponible à ce jour.
Au Proche-Orient (Syrie, Turquie), nous avons apporté des informations sur cinq sites néolithiques de la moyenne vallée de l'Euphrate (10 400-4 500 ans av. J.-C). Nos résultats ICP confirment la prééminence de la Cappadoce comme source d'obsidienne au cours de cette période et l'émergence d'apports d'Anatolie orientale. Ils montrent aussi la difficulté de discriminer entre elles, par leurs compositions, plusieurs sources anatoliennes.
En raison des difficultés de distinction entre sources, nous avons proposé l'utilisation d'une double caractérisation -composition chimique/datation par traces de fission- pour l'ensemble Colombie/Equateur, et dans certains cas au Proche-Orient.
Nous montrons les avantages relatifs, pour la détermination de la composition chimique, de l'analyse sous faisceau d'ions par PIXE -Particle Induced X-ray Emission-, qui permet des mesures non destructives, et par plasma couplé par induction : ICP-AES -Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry- et ICP-MS -Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry-, qui nécessitent des prélèvements réduits mais donnent accès à un large spectre d'éléments.
En Amérique andine (Colombie, Equateur) où les données sur la circulation de l'obsidienne étaient encore très limitées, nous avons apporté des données nouvelles sur les sources et commencé l'exploitation (PIXE, ICP) de plusieurs collections de pièces archéologiques préhispaniques. Les mesures par ICP ont permis une caractérisation plus complète des sources de la région. Nos résultats constituent la base de données la plus détaillée disponible à ce jour.
Au Proche-Orient (Syrie, Turquie), nous avons apporté des informations sur cinq sites néolithiques de la moyenne vallée de l'Euphrate (10 400-4 500 ans av. J.-C). Nos résultats ICP confirment la prééminence de la Cappadoce comme source d'obsidienne au cours de cette période et l'émergence d'apports d'Anatolie orientale. Ils montrent aussi la difficulté de discriminer entre elles, par leurs compositions, plusieurs sources anatoliennes.
En raison des difficultés de distinction entre sources, nous avons proposé l'utilisation d'une double caractérisation -composition chimique/datation par traces de fission- pour l'ensemble Colombie/Equateur, et dans certains cas au Proche-Orient.