Łukasz Kowalski*, Kamil Adamczak
Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Instytut Archeologii, Szosa Bydgoska 44/48, 87-100 Toruń *e-mail: lukaszkowalski_iaumk@o2.pl
Stłuczone naczynia przynoszą szczęście – ale tylko archeologom.
Agatha Christie
1. Wprowadzenie
W 2011 roku przeprowadzono badania wykopaliskowe na stanowisku 13 w Skrzypkowie, gm. Obrowo, pow. toruński (Rys. 1). Pracami terenowymi kierował Andrzej Z. Bokiniec z Instytutu Archeologii Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu. Pozyskano około 1000 fragmentów ceramiki pra-dziejowej i innych znalezisk, które wykazały wielokulturowy charakter stanowiska. Przeważały materiały kultur neolitycz-nych, tj. społeczności kultury pucharów lejkowatych (KPL)
Ceramika pradziejowa ze stanowiska Skrzypkowo
13 – analiza porównawcza z zastosowaniem ASA,
XRD i spektroskopii γ
Streszczenie
W artykule przedstawiono wyniki analizy porównawczej 50 fragmentów naczyń pradziejowych, pozyskanych ze stanowiska 13 w Skrzyp-kowie (ziemia dobrzyńska). Materiały przyporządkowano do kilku jednostek kulturowych epoki neolitu i wczesnego okresu epoki brązu, których pozycja chronologiczna na ziemi dobrzyńskiej mieści się w okresie 4200-1500 kal. p.Ch. Fragmenty naczyń przeprowadzono do postaci proszku ceramicznego i poddano oznaczeniom składu chemicznego, faz mineralnych i detekcji promieniowania γ, posługując się metodami atomowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA), rentgenowskiej analizy dyfraktograficznej (XRD) i spektroskopii promieniowania γ. Dane pomiarowe poddano wielowymiarowym analizom statystycznym, w tym metodzie głównych składowych (PCA) i analizie dyskrymi-nacyjnej (DA). W ten sposób prześledzono reguły asocjowania poszczególnych zbiorów z uwzględnieniem ich zróżnicowania na kultury archeologiczne i grupy technologiczne. Ustalono, że grupowanie analizowanych fragmentów przebiegało w przestrzeni zmiennych, które można korelować z minerałami mikowymi lub skaleniami, marglami, endogenicznymi związkami żelaza oraz minerałami ciemnymi. Uzy-skane wyniki pozwoliły na postawienie kilku hipotez na temat zachowań wytwórczych pradziejowych garncarzy, m.in. powielania kanonów produkcji naczyń, cyrkulacji tzw. ekskluzywnych typów naczyń społeczności we wczesnej epoce brązu czy epizodycznego charakteru osadncitwa pradziejowego na stanowisku w Skrzypkowie, najbardziej czytelnego w przypadku grup subneolitycznych.
Słowa kluczowe: ceramika pradziejowa, archeometria, ASA, XRD, spektroskopia γ
PREHISTORIC POTTERY FROM THE SKRZYPKOWO 13 SITE: A COMPARATIVE STUDY USING AAS, XRD AND γ-RAY SPECTROSCOPY
This article presents the results of a comparative study performed on 50 prehistoric potsherds from the Skrzypkowo 13 site (Dobrzyń Land). All the materials were classified to the Neolithic and the early Bronze Age, that are dated on Dobrzyń Land in a period 4200-1500 cal. B.C. The potsherds were grinded and the chemical and phase composition of the resultant powder was identified by atomic absorp-tion spectrometry (AAS) and X-ray diffracabsorp-tion (XRD), respectively. Moreover, the γ-ray detecabsorp-tion of the resultant powder was performed using γ-ray spectroscopy. The data set was statistically elaborated using multidimensional analyses such as principal component analysis (PCA) and discriminant analysis (DA). It permits to follow association rules within individual sets, such as cultural units and technological groups. It has been found that the grouping of the analyzed fragments proceeded in the space of variables that can be correlated with mica minerals or feldspars, marls, endogenous iron compounds and dark minerals. The obtained results have permitted to put some hy-potheses on the manufacturing behaviour of prehistoric potters concerning vessel production patterns, circulating of so called exclusive vessels of the Early Bronze Age societies or episodic nature of the prehistoric settlement activity on the Skrzypkowo site that was the most readable in a case of Subneolithic groups.
Keywords: Prehistoric pottery, Archaeometry, AAS, XRD, γ-ray spectroscopy
i kultury amfor kulistych (KAK). Na stanowisku odkryto po-zostałości po osadnictwie społeczności wczesnorolniczych z epoki neolitu (N), które wprowadziły i upowszechniły rol-nictwo zbożowe, hodowlę zwierząt oraz garncarstwo. Epoka neolitu jest datowana na okres 5500-2400 kal. p. Chr. na ziemiach polskich.
Zmienność form naczyń, a zwłaszcza ich zdobień, stały się podstawą podziału materiałów zabytkowych na jednostki archeologiczne. W Skrzypkowie rozpoznano materiały kul-tury pucharów lejkowatych (KPL) i kulkul-tury amfor kulistych (KAK). Pod wpływem ugrupowań rolniczych niektóre z lokal-nych grup zbieracko-łowieckich zaczęły wytwarzać naczynia ceramiczne, naśladując zwyczaje sąsiednich grup rolników. W Europie Środkowo-Wschodniej wspólnoty takie określa
zmienna GT – do grupy technologicznej (Tabela 1). Warun-kiem koniecznym przynależności do grupy technologicznej było posiadanie przez dany fragment cech diagnostycznych charakteryzujących komponent nieplastyczny użyty do schu-dzenia masy plastycznej (Tabela 2).
Fragmenty naczyń subneolitycznych typu Linin i niektóre fragmenty naczyń wczesnobrązowych sklasyfikowano od-rębnie, odpowiednio w ramach LN i N/O, bez wydzielania w ich zbiorach grup technologicznych.
Przeprowadzenie analizy porównawczej wymagało przy-jęcia kilku założeń: (1) wszystkie analizowane próbki są re-prezentatywne dla skorup, z których zostały pobrane i dla naczyń, od których te skorupy pochodzą; (2) garncarstwo było jednym z elementów tradycji społeczności pradziejowych i pełniło rolę identyfikatora ich własnej tożsamości kulturowej [5]; (3) każdy z fragmentów naczyń reprezentuje tylko i wy-łącznie jeden moment w epizodzie osadniczym – w konse-kwencji każdej ze skorup nadano jednoznaczną atrybucję kul-turowo-chronologiczną; (4) wyniki analiz ilościowych matryc chemicznych nie należy rozpatrywać w kategorii markerów złoż surowcowych, ale jako markery mas garncarskich, które przygotowywali niegdyś pradziejowi garncarze według okre-ślonej receptury i w celu wytworzenia określonego rodzaju naczynia (nie należy jednak wykluczyć możliwości identyfika-cji złóż surowcowych, odzwierciedlających się w określonych układach grupowania fragmentów naczyń [6]); (5) wytwórcy pradziejowi zazwyczaj homogenizowali przygotowywane masy garncarskie, zatem fragmenty naczyń z tej samej serii produkcyjnej powinny tworzyć zwarte skupiska w przestrzeni zmiennych tłumaczących profile chemiczne ich matryc [6]; (6) się mianem subneolitu (S). W Skrzypkowie pozyskano
na-czynia tzw. typu Linin (LN), które wiąże się ze społeczno-ściami subneolitu. Tego typu ludność zamieszkiwała ziemie polskie w epoce neolitu i początkach epoki brązu. Z tym drugim okresem chronologicznym, czyli wczesną epoką brązu (WB) datowaną na około 2400-1500 kal. p. Chr., wią-żą się naczynia kultury iwieńskiej (KI) i materiały kulturowo nieokreślone (N/O) [1-4]. Udział neolitycznych (N) fragmen-tów naczyń w całym zbiorze wyniósł blisko 70%, pozostałe 30% materiałów przyporządkowano do subneolitu (S) typu Linin (LN) oraz wczesnej epoki brązu (WB), w tym do kultury iwieńskiej (KI). W ramach WB wydzielono również nieokre-ślone kulturowo materiały (N/O).
Celem prezentowanych badań była charakterystyka i prześledzenie przemian tradycji garncarskich społeczności pradziejowych z neolitu i wczesnej epoki brązu, zasiedlają-cych osadę w Skrzypkowie w okresie pomiędzy IV a II tys. p. Chr. (Rys. 2).
W badaniach ilościowych zastosowano metodę atomowej spektrometrii absorpcyjnej (ASA). Dane pomiarowe
podda-no analizie statystycznej z wykorzystaniem m.in. metody głównych składowych (PCA) i analizy dyskryminacyjnej (DA). Informacje uzyskane na ich podstawie zostały skon-frontowane z wynikami rentgenowskiej analizy dyfraktogra-ficznej (XRD) i spektroskopii promieniowania γ. Uzyskane wyniki dały podstawę do wnioskowania na temat niektórych zachowań wytwórczych na badanym stanowisku w różnych epizodach osadniczych w okresie niemal 3000 tysięcy lat.
2. Dobór i charakterystyka próbek
Na potrzeby analizy porównawczej wybrano 50 frag-mentów, posiadających zachowane obie powierzchnie i nie mniejszych niż 1 cm2. Materiał zabytkowy pogrupowano
według procedury klasyfikacyjnej opartej na trójstopniowym podziale. Zmienna JP przyporządkowuje fragment naczynia o odpowiedniej jednostki periodyzacyjnej (N, S, WB), zmien-na JK – do jednostki kulturowej (KPL, KAK, LN, KI, N/O), Rys. 1. Woj. kujawsko-pomorskie: lokalizacja stanowiska w Skrzyp-kowie.
Fig. 1. Kujawsko-pomorskie Voivodeship: the location of Skrzyp-kowo site.
Rys. 2. Diagram chronologiczny jednostek kulturowych na stanowisku 13 w Skrzypkowie [1] z uzup.
Fig. 2. Chronological diagram of cultural units on the Skrzypkowo 13 site [1] as amended.
Tabela 1. Zestawienie analizowanych fragmentów. Table 1. Comparison of analyzed potsherds.
JP JK GT
TYP n* TYP n* TYP n*
N 26 KPL 18 I 9 II 9 KAK 8 III A 6 III B1 2 S 2 LN 2 LN 2 WB 22 KI 15 A1 2 A2 2 B1 4 B2 4 C 3 N/O 7 N/O 7 ∑ 50 - 50 - 50 *n – liczba fragmentów
udziały masowe pierwiastków są interpretowane jako przede wszystkim te, które pochodzą od tych utrwalonych w wypalo-nej masie ceramiczwypalo-nej, z ograniczonym (niepełna ekstrakcja) wkładem wniesionym przez topniki mineralne [7]; (7) profil chemiczny fragmentów naczyń nie uległ w czasie procesu po-depozycyjnego istotnym zmianom, zatem zastany obraz ich składu jest tożsamy z tym sprzed procesu podepozycyjnego.
3. Badania ASA
Matryce chemiczne próbek analizowano metodą atomo-wej spektrometrii absorpcyjnej (ASA) pod kątem ilościowego
oznaczenia dziewięciu pierwiastków metalicznych: Na, Mg, K, Ca, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn.
Fragmenty naczyń przeprowadzono do postaci proszku (zmielenie w młynku analitycznym). Naważki próbek (o ma-sie około 500 mg) ekstrahowano 1 M HNO3 w temperaturze
pokojowej przez okres 2 tygodni. Po upływie tego czasu przesączone ekstrakty oznaczono spektrofotometrycznie przy użyciu spektrofotometru absorpcji atomowej Varian 20-ABQ (wobec wody redestylowanej jako tła). W Tabeli 3 za-mieszczono zestawienie uśrednionych wyników analiz ASA. Tabela 3. Wyniki analizy ASA uśrednione dla grup technologicznych.
Table 3. The results of AAS analysis averaged for the technological groups.
JP JK GT [% mas.]Fe [ppm]Na [ppm]Mg [ppm]K [ppm]Ca [ppm]Mn [ppm]Ni [ppm]Cu [ppm]Zn N KPL I 3,29 442,3 2246,3 2369,3 36,0 1167,7 34,8 3,8 121,3 II 3,34 378,7 1912,0 2234,7 28,5 1229,9 36,3 2,2 115,6 KAK III A 3,46 755,4 2247,0 3451,2 28,8 674,9 30,1 4,6 75,7 III B1 3,50 753,3 2633,2 3739,9 23,6 1379,4 32,5 2,1 89,8 S LN LN 3,22 529,1 2688,7 2753,1 40,8 1537,2 30,6 3,0 83,5 WB KI A1 1,91 328,6 2190,2 2504,2 52,2 277,3 19,7 0,1 59,8 A2 2,81 595,5 2566,6 3756,2 46,8 1351,6 30,5 10,5 141,4 B1 2,02 382,2 1506,2 1820,4 34,5 1081,5 26,2 0,1 66,9 B2 2,46 587,5 1738,6 2660,9 22,2 716,3 26,4 5,9 86,1 C 2,54 888,3 1789,6 3102,1 33,5 680,5 25,6 4,3 77,0 N/O N/O 3,19 734,5 2216,3 3565,3 13,6 566,8 26,2 10,2 93,1
Tabela 2. Cechy diagnostyczne grup technologicznych na podstawie [2-4] z uzup. Table 2. Diagnostic features of technological groups [2-4] as amended.
CHARAKTERYSTYKA KOMPONENTÓW CHUDZAJĄCYCH MASĘ PLASTYCZNĄ JP ► N WB JK ► KPL KAK KI GT ► I II III IV V VI I II III IV A1 A2 B1 B2 C A B1 B2 C
CECHY DIAGNOSTYCZNE NATĘŻENIE CECHY DIAGNOSTYCZNEJ
a 1. piasek
2. tłuczeń mineralny (biały) 3. tłuczeń mineralny (różnobarwny)
RODZAJ DOMIESZKI 4. mika
5. szamot 6. domieszka organiczna 7. tłuczone muszle 8. tłuczone kości b 1. < 0,5 mm (drobnoziarnista) GRANULOMETRIA DOMIESZKI 2. 0,5 - 1 mm (średnioziarnista) 3. > 1 mm (gruboziarnista) c 1. mała
ILOŚĆ DOMIESZKI 2. średnia
3. duża cecha dominująca
cecha występująca często SZEREG MOCY DIAGNOSTYCZNEJ CECH
cecha występująca rzadko a ► b ► c
4. Badania XRD
Składy fazowe matryc mineralogicznych (Tabela 4) ozna-czono jakościowo metodą rentgenowskiej analizy
dyfrak-tograficznej (XRD). Próbki zostały pobrane z tych samych
fragmentów naczyń co próbki do analiz ASA i przeprowadzo-ne do postaci proszku (masa naważki wynosiła około 500 mg). Analizy XRD wykonano metodą proszkową za pomocą dyfraktometru rentgenowskiego X-Pert PRO System firmy Philips w zakresie kątów 2θ 5-90°, wykorzystując promie-niowaniu CuKα (λ = 0,15418 nm) monochromatyzowanegrafitem na wiązce odbitej. Wyniki analizy XRD ujawniły, że we wszystkich próbkach znajdował się SiO2 (kwarc),
NaAlSi3O8 (albit) i KAl2(OH,F)2AlSi3O10 (muskowit).
Obec-ność innych faz nie została potwierdzona.
5. Spektroskopia promieniowania γ
Spektroskopię promieniowania γ wykonano urządzeniem scyntylacyjnym USB-2 ze scyntylatorem wnękowym SKW-1D-45x50 (NaJ/Tl) (wzmocnienie 50×) w polietylenowych probówkach (5 ml) wobec Cs-137 jako wzorca promieniowa-nia γ (aktywność wg atestu: 14,80 kBq na dzień 12.11.1976; aktywność na 02.07.2012: 6,509 kBq; Δt = 35,6352 lat; t1/2=30,07 lat), dla serii 4 próbek (Tabela 5). Zostały one
po-brane z tych samych fragmentów naczyń co próbki do analiz ASA i przeprowadzone do postaci proszku (masa naważki około 200 mg). Na Rys. 3 zamieszczono fotografię fragmen-tu naczynia, z którego pobrano próbkę γ_1.
Rys. 3. Fragment naczynia subneolitycznego typu Linin, z którego pobrano próbkę γ_1.
Fig. 3. Subneolithic Linin type potsherd from which the sample γ_1 was taken.
Tabela 4. Wyniki analizy XRD. Table 4. The results of XRD analysis.
Próbka JP JK GT Faza
kwarc albit muskowit XRD_1 N KPL I + + + XRD_2 II + + + XRD_3 KAK III B1 + + + XRD_4 WB KI B1 + + + XRD_5 N/O N/O + + +
Tabela 5. Wyniki detekcji promieniowania γ. Table 5. The results of γ-ray detection analysis.
Próbka JP JK GT γ [Bq/g] γ_1 S LN LN 0,88 γ_2 N KAK III A 0,45 γ_3 III A 0,58 γ_4 III B 0,78
Rys. 4. Wykres spadku wartości własnych. Fig. 4. A plot of eigenvalues.
Tabela 6. Ładunki czynnikowe zmiennych na podstawie korelacji.
Table 6. Factor loadings as a function of the variables based on correlation.
Czynnik Var.cum. [%] Na Mg K Ca Mn Fe Ni Cu Zn
1 42 -0,49 -0,66 -0,69 0,34 -0,56 -0,87 -0,72 -0,60 -0,70
2 67 -0,75 0,10 -0,60 0,44 0,67 0,10 0,57 -0,47 0,38
3 81 -0,10 0,58 0,33 0,78 -0,01 -0,27 -0,35 0,18 0,12
Tabela 7. Wkłady zmiennych na podstawie korelacji. Table 7. Variables contributions based on correlation.
Czynnik Na Mg K Ca Mn Fe Ni Cu Zn
1 6,3 11,8 12,9 3,2 8,5 20,4 13,9 9,8 13,3
2 24,7 0,4 15,6 8,4 20,1 0,4 14,5 9,7 6,3
wartości indeksów skośności (q). Z uwagi na fakt, że przy zaplanowanych dalej analizach występuje wymóg normalne-go rozkładu zmiennych, zastosowane zostały odpowiednie funkcje transformujące (q→0) [9].
Transformowane dane poddano analizie dyskryminacyjnej (DA) z zastosowaniem metody standardowej i analizy kano-nicznej. Wszystkie przypadki (poza LN i N/O) zestawiono w ramach grup technologicznych. Te należące do KI potrak-towano jako oddzielny zbiór. Istotność statystyczną dyskrymi-nacji tych dwóch zbiorów określa lambda Wilksa (ΛW).
Przy-jęła ona wartości odpowiednio ΛW = 0,016 i ΛW = 0,000041
dla przypadków zgrupowanych w ramach KI.
W Tabeli 8 zamieszczono macierz struktury czynnikowej. Oddaje ona korelacje między pierwiastkami kanonicznymi (termin pierwiastek oznacza tutaj wartości własne korelujące z odpowiednimi funkcjami dyskryminującymi) a zmiennymi. Tabela 9 zawiera średnie zmiennych kanonicznych. Pozwala-ją one wskazać grupy najlepiej dyskryminowane przez każdą funkcję dyskryminacyjną [8]. Projekcje wartości kanonicznych dla grup technologicznych przedstawiono na Rys. 9 i 10.
6. Analiza wyników
Standaryzowane wartości średnie udziałów masowych pierwiastków z poszczególnych grup technologicznych (Tabela 3) poddano analizie głównych składowych (PCA). Zgodnie z kryterium Kaisera [8] za istotne uznać można trzy pierwsze składowe, bowiem odpowiadają im wartości wła-sne większe niż 1 (Rys. 4). Wyjaśniają one 81% zmienności (Var.cum.) w grupach technologicznych.
W Tabeli 6 zestawiono ładunki czynnikowe zmiennych, które można interpretować jako korelacje między składowy-mi głównyskładowy-mi a zskładowy-miennyskładowy-mi (udziały masowe pierwiastków). Tabela 7 zawiera wkłady zmiennych, które tłumaczą jaki procent zmienności danej składowej wynika ze zmienności poszczególnych zmiennych [8]. Projekcje grup technolo-gicznych i zmiennych na płaszczyzny czynników 1×3 i 2×3 przedstawiono na Rys. 5 i 6 oraz 7 i 8.
Na etapie kontroli pojedynczych zmiennych ujawniono, że większość z nich ma rozkład odbiegający od rozkładu normalnego. Asymeteryczność tych rozkładów potwierdzają
Rys. 6. Projekcja grup technologicznych na płaszczyznę czynników 2×3.
Fig. 6. Projection of the technological groups on the factor-plane 2×3.
Rys. 8. Projekcja zmiennych na płaszczyznę czynników 2×3. Rys. 7. Projekcja zmiennych na płaszczyznę czynników 1×2.
Rys. 5. Projekcja grup technologicznych na płaszczyznę czynników 1×2.
Fig. 5. Projection of the technological groups on the factor-plane 1×2.
Tabela 10 zawiera wyniki detekcji promieniowania γ i ko-respondujące z nimi udziały masowe K i Ca (ASA). Próbki γ_2-4 zestawiono ze sobą na płaszczyźnie K×γ (Rys. 11) i poddano linearyzacji. Współczynnik korelacji przyjął war-tość równą r = 0,9821.
Wskazuje ona, że zmienność naturalnej promieniotwór-czości emitowanej przez próbki jest dodatnio skorelowana z K zawartym w ich matrycach. Można zatem przyjąć, że główny wkład do aktywności tych próbek wnosi radionu-klid 40K. W przypadku próbki γ_1 zanotowano najwyższą
aktywność. Koresponduje ona z najniższą zawartością K i najwyższą Ca.
Na Rys. 12 zamieszczono wykres trójkątny (dane ran-gowane ułamkowo), zestawiający próbki γ na płaszczyźnie K×γ×Ca. Zgodnie z nim, próbki γ_2-4 (KAK) grupują się razem, a ich centroida jest wyraźnie oddalona od przypadku γ_1 (LN).
7. Dyskusja wyników
Wyniki analizy głównych składowych wskazały, że istotne są trzy pierwsze składowe. Pozwalają one w 81% opisać zmienność w grupach technologicznych. Przypuszczać należy, że pozostałe 19% odpowiada tzw. zmienności nie-pożądanej, związanej z niepewnością pomiarów i niepo-wtarzalnością próbek [9]. Projekcja grup technologicznych na płaszczyznę czynników 1×2 (Rys. 5) wyjaśnia w 67% relacje zawarte pomiędzy zmiennymi. Pierwszy czynnik jest najsilniej skorelowany ze zmiennymi Fe oraz Mn i Ni. Tłuma-czą one jego zmienność, odpowiednio w około 20% i 22% Tabela 8. Macierz struktury czynnikowej.
Table 8. Factor structure matrix. JK Pierwiastek Var.cum.
[%] Na Mg K Ca Mn Fe Ni Cu Zn KPL, KAK, LN, N/O 1 87 0,16 0,02 0,19 -0,16 -0,15 0,01 -0,10 0,15 -0,12 2 97 0,10 0,11 0,13 0,33 0,24 -0,11 0,09 -0,24 -0,11 3 99 0,04 0,25 0,14 0,01 0,56 0,12 -0,15 0,06 -0,05 KI 1 73 0,02 0,02 0,03 0,02 -0,05 0,01 -0,02 0,01 0,01 2 99 0,01 0,03 0,05 0,02 0,09 0,03 0,04 0,09 0,12 3 100 0,79 -0,07 0,25 -0,35 0,07 0,24 0,20 0,39 0,19
Rys. 10. Projekcja wartości kanonicznych dla grup technologicznych KI.
Fig. 10. Projection of canonical scores for the KI technological groups.
Rys. 9. Projekcja wartości kanonicznych dla grup technologicznych z wykluczeniem KI.
Fig. 9. Projection of canonical scores for the technological groups excluding KI.
Tabela 9. Średnie zmiennych kanonicznych. Table 9. Means of canonical variables.
Pierwiastek KPL KAK LN N/O KI
I II III A III B1 LN N/O A1 A2 B1 B2 C
1 -3,1 -3,2 3,4 2,7 -1,9 5,0 17,6 3,5 -14,4 -1,6 7,2
2 0,0 -0,4 1,3 2,4 0,8 -1,4 -4,7 15,6 -2,1 -1,0 -3,2
3 0,0 -0,2 -0,7 0,8 1,6 0,2 -1,4 -0,1 -0,5 0,3 1,2
Tabela 10. Wyniki detekcji promieniowania γ z korespondującymi wynikami ASA.
Table 10. The results of γ-ray detection analysis with corresponding AAS results. Próbka γ [Bq/g] K [ppm] Ca [ppm] γ_1 0,88 3035,9 54,4 γ_2 0,45 3120,1 19,7 γ_3 0,58 4211,0 9,3 γ_4 0,78 5072,0 30,0
Rys. 12. Wykres trójkątny rozrzutu próbek γ na płaszczyźnie K×γ×Ca.
Fig. 12. A ternary scatter plot for γ samples on a K×γ×Ca plane. Rys. 11. Wykres rozrzutu próbek γ_2-4 na płaszczyźnie K×γ
z linearyzacją.
Fig. 11. A scatter plot for the γ_2-4 samples on a K×γ plane with linearization.
(Tabela 7). Udział masowy Fe można interpretować jako wnoszony przez endogeniczne związki żelaza zawarte w mi-nerałach ilastych lub marglistych [10]. Udział masowy Mn i Ni można interpretować jako wnoszony przez minerały ciemne [11]. Drugi czynnik jest najsilniej skorelowany ze zmiennymi Na i K. Tłumaczą one jego zmienność w około 40%. Udział masowy Na i K można interpretować jako wnoszony przez minerały mikowe lub skalenie [10, 12].
Zgodnie z projekcją zmiennych na płaszczyznę czynni-ków 1×2 (Rys. 7), wektory kierunkowe Fe (endogeniczne związki żelaza), Mn i Ni (minerały ciemne) oraz Na i K (mi-nerały mikowe lub skalenie) są niemal prostopadłe. Świad-czy to o ich ortogonalności (nie wykazują współzmienności). Czynnik 1 separuje skupiska KI (B2, C) i KI (A1, B1) od pozostałych (Rys. 5). Znajdują się one w przestrzeni war-tości dodatnich czynnika 1, czyli są ujemnie skorelowane z zawartością endogenicznych związków Fe i minerałów ciemnych. Czynnik 2 separuje skupiska KPL i LN oraz KI (B2, C) od pozostałych. Skupisko KPL i przypadek LN znaj-dują się w przestrzeni wartości dodatnich czynnika 2, czyli są ujemnie skorelowane z zawartością minerałów mikowych lub skaleni. W przypadku skupiska KI (B2, C) relacja ta jest dokładnie odwrotna.
Projekcja grup technologicznych na płaszczyznę czynni-ków 2×3 (Rys. 6) wyjaśnia w 40% relacje zawarte pomię-dzy zmiennymi. Trzeci czynnik jest najsilniej skorelowany ze zmiennymi Ca i Mg. Tłumaczą one jego zmienność w około 72%. Udział masowy Ca i Mg można interpretować
jako wnoszony przez margle [10, 12]. Zgodnie z projekcją zmiennych na płaszczyznę czynników 2×3 (Rys. 8), wektory kierunkowe Na i K (minerały mikowe lub skalenie) oraz Ca i Mg (margle) są ortogonalne. Co więcej, brak współzmien-ności K i Ca, wyklucza w zasadzie możliwość dodawania do mas garncarskich popiołu drzewnego [13, 14]. Czynnik 2 separuje skupisko KPL od pozostałych. Znajdują się one w przestrzeni wartości dodatnich czynnika 2, czyli są ujem-nie skorelowane z zawartością minerałów mikowych lub ska-leni. Czynnik 3 separuje skupisko KI (A1, A2) i przypadek LN od pozostałych. Znajdują się one w przestrzeni wartości dodatnich czynnika 3, czyli są dodatnio skorelowane z za-wartością margli.
Wyniki analizy dyskryminacyjnej przeprowadzonej w ra-mach grup technologicznych, z wyłączeniem tych zaklasy-fikowanych do KI, wykazały dosyć wyraźne (ΛW = 0,016)
zróżnicowanie międzygrupowe (Rys. 9). Skupiska KPL i LN były odseparowane od KAK i N/O. Dyskryminacja ta prze-biegała w przestrzeni wartości ujemnych (KPL, LN) i do-datnich (KAK, N/O) pierwszego pierwiastka kanonicznego (Tabela 9), który jest dodatnio skorelowany z zawartością mi-nerałów mikowych lub skaleni (Tabela 8). Drugi pierwiastek kanoniczny odseparował skupiska KAK i LN (przestrzeń wartości dodatnich) od N/O (przestrzeń wartości ujemnych). Jest on dodatnio skorelowany z zawartością margli lub mi-nerałów ciemnych.
Dyskryminacja grup technologicznych KI przebiegła z bardzo wyraźnym (ΛW = 0,000041) zróżnicowaniem
Tabela 11. Korelacja cech diagnostycznych (rodzaj domieszki) z wynikami analiz wielowymiarowych. Table 11. Diagnostic features (additive type) corelated with the results of multidimensional analyses.
RODZAJ DOMIESZKI
CECHY DIAGNOSTYCZNE MARKERY CECH (PCA, DA) ► CECHY DIAGNOSTYCZNE
Na K Ca Mg Mn Ni
2. tłuczeń mineralny (biały) ► 2. minerały jasne (skalenie)
3. tłuczeń mineralny (różnobarwny) ► 3. minerały ciemne
4. mika ► 4. mika (muskowit)
5. szamot ► 5. szamot
6. domieszka organiczna ► 6. popiół drzewny*
średni udział masowy wyraźnie podwyższony średni udział masowy wyraźnie obniżony
międzygrupowym (Rys. 10). Skupiska A1 i B1 asocjowały biegunowo w przestrzeni wartości pierwszego pierwiastka kanonicznego. Jest on dodatnio skorelowany z zawartością minerałów mikowych lub skaleni i margli. Skupisko A2 było odseparowane od pozostałych (por. Rys. 5) i znajdowało się w przestrzeni wartości dodatnich drugiego pierwiastka kanonicznego. Jest on dodatnio skorelowany z zawartością minerałów ciemnych. Centroidy skupisk B2 i C były położone blisko siebie i jest to zgodne z obserwacją poczynioną w toku dyskusji wyników PCA. Skupiska B2 i C dyskryminuje trze-ci pierwiastek kanoniczny, który jest dodatnio skorelowany z zawartością minerałów mikowych lub skaleni i ujemnie z zawartością margli.
Wyniki analizy XRD ujawniły, że we wszystkich próbkach znajdował się kwarc, albit i muskowit. Ten ostatni należy do grupy mik dioktaedrycznych i jest zasadniczo minerałem pochodzenia endogenicznego. W skałach ilastych wystę-puje on pospolicie jako składnik o charakterze detrycznym. Materiały schudzające, takie jak kwarc i albit zapewne wprowadzano już wówczas celowo, obniżają one bowiem lepkość i plastyczność mas garncarskich [15]. Zaskakująca jest obecność albitu w profilach próbek reprezentujących KPL (XRD_1 i XRD_2). Na obszarze ziem polskich skale-nie alkaliczne (w tym albit) występują bowiem jako składni-ki granitoidów [10]. Technologia wytwarzania naczyń przez społeczności KPL nie uwzględniała jednak domieszkiwania mas ceramicznych tłuczniem mineralnym. Obecność albitu w masach ceramicznych KPL należałoby zatem rozpatry-wać jako naturalne otoczenie minerałów ilastych. Obecność innych faz mineralnych nie została potwierdzona. Można to tłumaczyć na dwa sposoby. Po pierwsze, stanowisko w Skrzypkowie położone jest na Pojezierzu Dobrzyńskim, którego rzeźba terenowa została ukształtowana podczas zlodowacenia Wisły [16]. W profilach geologicznych czy-telne są tam serie utworów czwartorzędowych, zalegające na nawarstwieniach trzeciorzędowych [17]. Zgodnie z usta-leniami archeologicznymi, społeczności pradziejowe pozy-skiwały utwory czwartorzędowe, ale eksploatowały również iły trzeciorzędowe, dostępne w odsłonięciach dolin Drwęcy i Wisły [16, 18]. Iły pochodzenia polodowcowego wykazują szczególnie duży stopień homogeniczności geochemicz-nej. Pewnej odrębności można by było oczekiwać jedynie wówczas, gdyby surowcem prowadzonym do wytworzenia części naczyń, porzuconych na osadzie w Skrzypkowei, były utwory trzeciorzędowe [11]. W świetle tych ustaleń, izomo-friczny profil mineralogiczny matryc analizowanych próbek może być pochodną wykorzystywania przez te społeczności iłów czwartorzędowych. Z drugiej strony, brak zróżnicowania profili matryc można traktować jako efekt wniesiony przez interferencje pomiarowe, które skutecznie uniemożliwiały identyfikację innych faz. Biorąc pod uwagę fakt, że cerami-ka naczyniowa ma charakter kompozytu i kompiluje szereg związków, druga możliwość wydaje się bardziej prawdopo-dobna.
Główny wkład do aktywności γ próbek wniósł naturalny radionuklid 40K, co znalazło potwierdzenie w 96%
współ-zmienności K i γ, uzyskanej dla serii γ_2-4 (KAK). Naj-wyższej w całej serii γ aktywności próbki γ_1 odpowiadała najniższa zawartość K. Korespondowała ona jednocześnie z najwyższą w całej serii zawartością Ca. Wynikać to może
z jednej strony z wykorzystania odmiennych złóż ilastych (przy założeniu, że topniki mineralne wniosły ograniczony wkład do udziału K w matrycach) lub domieszkiwania organi-ki, zwłaszcza popiołu drzewnego. Wprowadzenie tego ostat-niego, w charakterze domieszki, podważają jednak wyniki PCA. Z drugiej strony, niższe udziały Ca w próbkach KAK można rozpatrywać jako konsekwencję usuwania węglanów metali ziem alkalicznych w trakcie szlamowania [14].
Cechy diagnostyczne tłumaczące rodzaj domieszki (Tabela 2) częściowo można korelować z wynikami ana-liz wielowymiarowych (Tabela 11). Korelacja taka napotyka jednak na pewne utrudnienia, które wynikają z metodyki prowadzenia analiz ASA. Konsekwencją przeprowadzenia fragmentów naczyń do postaci proszku ceramicznego było uzyskanie wyników pomiarowych kompilujących matryce chemiczne z całego czerepu. Pomimo zastosowania ekstra-henta o słabej mocy (1M HNO3), możliwość jednoznacznego
określenia, czy zróżnicowanie między poszczególnymi zbio-rami było powodowane wyłącznie przez surowiec plastyczny (osnowa) czy masę ceramiczną (osnowa + domieszka), była ograniczona. Świadczą o tym wyniki analiz wielowymiaro-wych. W niektórych bowiem przypadkach nie były one w sta-nie jednoznaczsta-nie rozstrzygnąć, jakie zmienne warunkowały asocjowanie poszczególnych grup technologicznych.
Uzyskane wyniki pozwalają również na weryfikację dwóch z przyjętych założeń. (Ad. 4) Zazwyczaj surowa gli-na pobragli-na ze złoża musi być oczyszczogli-na przed użyciem. Oznacza to jej szlamowanie i dodawanie topników lub nawet mieszanie glin pozyskiwanych z różnych złóż [6]. Może to w zasadzie ograniczyć całkowicie możliwość identyfikacji odmiennych rodzajów złóż ilastych; (Ad. 7) Ceramika ma charakter słabego wymieniacza jonowego, posiada zatem zdolność selektywnej adsorpcji i okazuje się, że jony jedno-wartościowe (np. Na+) adsorbują się w 10 razy mniejszym
stopniu niż jony dwuwartościowe (np. Ca2+) i w 100 razy
mniejszym stopniu od jonów trójwartościowych (np. Fe3+)
[19]. Należy wobec tego uwzględnić możliwość adsorpcji przez fragmenty naczyń niektórych jonów, zwłaszcza Fe3+.
Mogłoby to zaburzyć obraz asocjowania poszczególnych grup (np. KI (A2)) przy założeniu, że udział masowy Fe jest wnoszony przez endogeniczne związki żelaza. Nale-ży zatem mieć na uwadze, że profil chemiczny naczynia pradziejowego odzwierciedla całkowitą „biografię” artefak-tu, począwszy od jego produkcji, etapu użytkowania aż po procesy podepozycyjne [6], którym podlegał, tym bardziej, że te ostatnie trwały na stanowisku w Skrzypkowie przez nawet 6000 lat.
8. Wnioski
Fragmenty naczyń ceramicznych porzucone przez spo-łeczności KPL na osadzie w Skrzypkowie aglomerowały każ-dorazowo w przestrzeni zmiennych generowanej przez PCA i DA. Ich odrębność wobec pozostałych grup warunkowała, w głównej mierze, obniżona w stosunku do innych zawar-tość minerałów mikowych lub skaleni i minerałów ciemnych. „Deficyt” ten wynika ze stosowania szamotu jako domieszki schudzającej. Jest zgodne z ustaleniami dotyczącymi tech-nologii wykonywania tych naczyń (Tabela 2). Kultywowanie tradycji dodawania do masy garncarskich wyłącznie
szamo-tu, czyli świadome wykluczenie domieszek mineralnych, do-stępnych bez ograniczeń w pobliżu zamieszkiwanych osad, bez wątpienia było warunkowane kulturowo. Osadnicy KPL, zasiedlając osadę w Skrzypkowie, musieli przynieść ze sobą naczynia, stłuczkę ceramiczną lub rozdrobniony szamot, aby rozpocząć na miejscu produkcję garncarską.
W toku dyskusji wyników wykazano, że fragmenty naczyń typu Linin (LN) aglomerowały z fragmentami KPL. Biorąc pod uwagę to, że naczynia KPL były wykonywane w tech-nologii szamotowej (uznano, że obecność albitu, wykryta w profilach mineralogicznych naczyń KPL, ma charakter endogeniczny), a naczynia LN w technologii opartej na mi-nerałach jasnych, to ich asocjacja jest zaskakująca. Można ją jednak uzasadnić. Analiza dyskryminacyjna wygenero-wałą przestrzeń, w której pierwszy pierwiastek kanonicz-ny (minerały mikowe lub skalenie) odseparował skupiska KPL i LN od KAK i N/O. Te ostatnie asocjują fragmenty naczyń, które były schudzane tłuczniem mineralnym. Wyniki detekcji promieniowania γ sugerowały, że fragment naczy-nia LN mógł być wykonany ze złoża wyraźnie różniącego się od tych eksploatowanych przez ludność KAK. Hipoteza ta wspierała się na założeniu, że topniki mineralne wniosły ograniczony wkład do udziału K w matrycy chemicznej tego fragmentu. Asocjacja fragmentów KPL i LN jest zatem wa-runkowana przez endogeniczne minerały mikowe (musko-wit). Może ona świadczyć o wykorzystaniu przez ludność LN odmiennych złóż ilastych. Podsumowując, naczynia te dotarły najprawdopodobniej do osady w Skrzypkowie wraz z osadnikami subneolitycznymi. Charakter ich pobytu był jednak krótkotrwały, za czym przemawia ogólna niewielka liczba fragmentów naczyń, które po sobie pozostawili. Ko-responduje to z nomadycznym stylem życia, typowym dla ugrupowań subneolitycznych.
Repertuar naczyń ceramicznych, wytwarzanych przez społeczności KI, dzielony jest ogólnie na dwie funkcjonalne grupy: naczynia reprezentacyjne oraz naczynia kuchenne [4]. W podział ten wpisane jest również zróżnicowanie mas ceramicznych, przygotowywanych oddzielnie do produk-cji naczyń grupy pierwszej (GT A) i grupy drugiej (GT B i C) [5]. Potwierdzeniem tej obserwacji jest aglomerowanie fragmentów B2 i C w przestrzeni zmiennych generowanej przez PCA i DA. Potwierdza to również „przemarglony” charakter mas ceramicznych, z jakich wykonano naczynia typu A1 i A2 (Rys. 6). Z funkcjonalnego punktu widzenia, podwyższony udział masowy węglanów ziem alkalicznych (Ca, Mg) w masach garncarskich jest niekorzystny i wywiera szkodliwy wpływ na możliwość uzyskania dobrze rozwinię-tej i błyszczącej powłoki czerepu. Zwiększają one bowiem grubość warstewek wodnych [19] i mogą zakłócać oriento-wanie płytek minerałów ilastych równolegle do powierzchni naczynia [14]. Może to być argumentem przemawiającym za świadomym obniżaniem walorów technologicznych na-czyń typu A i redukowaniem ich funkcjonalości do charakteru wyłącznie naczyń reprezentacyjnych. Jest to zresztą obser-wowane na wielu reliktach osad z wczesnej epoki brązu, co uzasadnia pogląd o powielaniu przez te społeczności określonego kanonu wytwórczego. Wyniki badań wskazały na bliskie podobieństwo profili chemicznych matryc naczyń kuchennych (GT B i C), co można interpretować jako świa-dectwo produkcji jednego zestawu naczyń, wykonanych
w ramach jednej serii produkcyjnej. Niewielka liczba tych skorup, pozyskana ze stanowiska w Skrzypkowie wskazuje, że obecność ludności KI była krótkotrwała i miała charakter epizodu osadniczego (stąd jedna seria produkcyjna). Nie można jednak wykluczyć, że zwartość skupisk fragmentów naczyń KI (ale i innych pozostałych) świadczy nie o pojedyn-czym, ale o większej liczbie epizodów osadniczych (sezono-we powroty w jedno miejsce zasiedlenia). Druga z hipotez, jeszcze silniej niż pierwsza, zakłada kultywowanie tradycji wytwórczych w długiej perspektywnie czasu. Weryfikacja obu tych hipotez powinna uwzględniać inne przesłanki ar-cheologiczne, takie jak planigrafia materiału zabytkowego, niezaburzona stratygrafia warstw, czytelność struktur po-domowych, jam osadniczych etc. Niestety, w przypadku stanowiska w Skrzypkowie daleko posunięte procesy jego degradacji skutecznie to uniemożliwiają.
Intrygująca jest odmienność chemiczna masy z jakiej wy-tworzone były naczynia reprezentacyjne (GT A). Bez wątpie-nia zostały one przygotowane oddzielnie, a być może dosta-ły się na stanowisko wraz z mieszkańcami, zakładającymi tam nową osadę lub od innej wspólnoty KI, jako tzw. importy wewnątrzkulturowe. Cyrkulacja naczyń reprezentacyjnych jest bardzo prawdopodobna.
Fragmenty naczyń N/O aglomerowały każdorazowo w pobliżu naczyń KI (B i C). Wszystkie one były silnie schu-dzane tłuczniem mineralnym, zwłaszcza różnobarwnym (mi-nerały ciemne). O ile naczynia KI (B i C) spełniały funkcje kuchenne, to funkcja użytkowa naczyń N/O jest nieokreślo-na. Niewykluczone, że mogły one stanowić nawet oddzielną kategorię zestawu naczyń KI. Taka jednoznaczna atrybucja kulturowa jest jednak nieuprawniona ze względu na brak diagnostycznych cech morfologicznch i stylistycznych tych fragmentów.
Dalsze studia nad garncarstwem społeczności pradziejo-wych w Skrzypkowie, wymagałyby podjęcia badań nad zróż-nicowaniem przestrzennym i geochemicznym złóż utworów ilastych, zalegających w jego rejonie. Mogłoby to pozwolić na identyfikację wychodni tych surowców, które eksploato-wano w przeszłości. Podjęcie takich studiów powinno umoż-liwić zbudowanie modelu zachowań i tradycji garncarskich lokalnych grup w ujęciu diachronicznym z uwzględnieniem wymiaru zarówno społecznego, jak i technologicznego.
Literatura
[1] Kukawka, S.: Subneolit północno-wschodnioeuropejski na Niżu Polskim, Wyd. Naukowe UMK, Toruń 2010.
[2] Kukawka, S.: Kultura pucharów lejkowatych na ziemi chełmińskiej w świetle źródeł ceramicznych, Wyd. TNT, Toruń 1991.
[3] Szmyt, M.: Społeczności kultury amfor kulistych na Ku-jawach, Wyd. UAM, Poznań 1996.
[4] Bokiniec, A. Z.: Początki epoki brązu na Pomorzu Wschod-nim, maszynopis w archiwum Instytutu Archeologii i Etnologii Polskiej Akadamii Nauk, Warszawa 1995.
[5] Kowalski, Ł.: Analiza archeometryczna ceramiki pradziejowej z zastosowaniem SEM-EDX, Materiały Ceramiczne, 66, 3, (2014), 274-280.
[6] Mommsen, H., Short note: provenancing of pottery – the need for an integrated approach?, Archaeometry, 46, 2, (2004), 267-271.
[7] Burton, J. H., Simon, A. W., Acid extraction as a simple inex-pensive method for compositional characterization of archae-ological ceramics, American Antiquity, 58, 1, (1993), 45-59.
[8] Stanisz, A.: Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATISTICA PL na przykładach z medycyny, Tom 3: Analizy wielowymiarowe, Wyd. StatSoft, Kraków 2006.
[9] Mazerski, J.: Chemometria praktyczna. Zinterpretuj wyniki swoich pomiarów, Wyd. Malamut, Warszawa 2009.
[10] Bolewski, A., Budkiewicz, M., Wyszomirski, P.: Surowce ce-ramiczne, Wyd. Geologiczne, Warszawa 1991.
[11] Michniewicz, J.: Petrografia i geochemia średniowiecznych naczyń ceramicznych pochodzących z zamku oraz miasta lokacyjnego Puck, maszynopis w archiwum Instytutu Arche-ologii Uniwersytetu Warszawskiego, Warszawa 2008. [12] Stoksik, H.: Technologia warsztatu ceramicznego
średniowiecznego Śląska w świetle badań specjalistycznych i eksperymentalnych, Wyd. PWT, Wrocław 2007.
[13] Łaciak, D.: Wstępne wyniki analiz fizykochemicznych halsz-tackiej ceramiki malowanej i „grafitowanej” z Dolnego Śląska, Ślaskie Sprawozdania Archeologiczne, 49, (2007), 147-154. [14] Mirti, P., Davit, P.: Technological characterization of
Cam-paign pottery of type A, B and C of regional products from an-cient Calabria (Southern Italy), Archaeometry, 43, 1, (2001), 19-33.
[15] Stoch, L.: Minerały ilaste, Wyd. Geologiczne, Warszawa 1974.
[16] Niewiarowski, W., Weckwerth, P.: Geneza i rozwój rzeźby terenu, w Toruń i jego okolice. Monografia przyrodnicza, An-drzejewski, L., Weckwerth, P., Burak, S., (Red.), Wyd. UMK, Toruń 2006, 65-98.
[17] Molewski, P., Pomianowska, H.: Budowa geologiczna, w Toruń i jego okolice, Monografia przyrodnicza, Andrzejew-ski, L., Weckwerth, P., Burak, S., (Red.), Wyd. UMK, Toruń 2006, 35-63.
[18] Daszkiewicz, M., Prinke, D.: Archaeokeramologische Unter-suchung zur Trichterbecherkultur in Kujavien (Zentralpolen), Etnographisch-Archaeologische Zeitschrift, 40, 3, (1999), 299-336.
[19] Wyszyńska, A.: Chemia ceramiczna, Wyd. WSiP, Warszawa 1976.
!["Aristocrats and servitors. The boyar elite in Russia 1613-1689", Robert O. Crummey, Princeton 1983 : [recenzja]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAICRAEAOw==)