Vergleich komplementärer „Fingerprint“-Techniken an europäischen Obsidianvorkommen

Obsidian ist ein natürliches, vulkanisches Glas, welches bei geeigneter Bearbeitung die Herstellung von sehr scharfen Werkzeugen und Waffen ermöglicht. Auf Grund dieser Eigenschaft war Obsidian einer der begehrtesten und daher weitest verbreiteten Rohstoffe in prähistorischen Kulturkreisen. Die Herkunftsbestimmung von Obsidianen, liefert somit Kenntnisse über ur- und frühgeschichtliche Handelsbeziehungen. Zur Charakterisierung von Obsidianen wird der sogenannte „chemische Fingerprint“ herangezogen, welcher die Bestimmung signifikanter Unterschiede in den Elementzusammensetzungen ermöglicht.
Seit der Pionierarbeit von Cann und Renfrew 1964 [1] wurden zahlreiche Analysen mit den unterschiedlichsten Methoden durchgeführt. Die existierende Datenbasis hat bereits wichtige Erkenntnisse über die Verbreitung des Obsidians erbracht, wobei in den häufigsten Fällen nur Teile des Elementspektrums bestimmt wurden. Neueste Untersuchungen haben aufgezeigt, dass bei publizierten Herkunftsbestimmungen mit unterschiedlichen Methoden aufgrund systematischer Fehler nicht direkt vergleichbare Daten produziert wurden [2, 3].
Eine kombinierte Anwendung derAnalysemethoden:

• Instrumentelle Neutronenaktivierungsanalyse (INAA), durchgeführt am TRIGA Mk II Forschungsreaktor des Atominstituts der TU Wien
• Kombinierte externe Ionenstrahlanalytik: Particle Induced X-ray Emission (PIXE) und Particle Induced Gamma-ray Emission (PIGE), ausgeführt am 6 MV Tandembeschleuniger des HZDR
• Laser Ablation - Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry (LA-ICP-MS) Messungen, durchgeführt an der Aberystwyth University, Wales, UK

auf denselben Satz von Obsidianproben ermöglicht einerseits die Bestimmung eines umfangreichen und aussagekräftigen Elementspektrums, andererseits einen direkten Vergleich der Reproduzierbarkeit und Richtigkeit der Analysenwerte.
Mit Hilfe dieser Analyseverfahren wurde eine methodenübergreifenden Datensammlung von Obsidian-vorkommen aus dem europäischen Raum erstellt. Diese Vorgehensweise liefert ein größtmögliches Elementspektrum aus mehr als 40 Elementen und enthüllt die signifikantesten Elemente zur Obsidiancharakterisierung (siehe Abb. 1).

Abbildung 1: Elementspektrum von Obsidian aus Demenegakion und Agia Nychia (Melos, Griechenland). Die Kombination von INAA-, PIXE & PIGE- und LA-ICP-MS-Daten liefert einen maximalen „chemischen Fingerprint“ von 41 Elementen. Die Normierung auf eine interne Obsidian-Referenzprobe aus Hrafntinnuhryggur (Island) ermöglicht eine eindeutige Unterscheidung der beiden Vorkommen in den Konzentrationen von Ca, Ti, Sc, Fe und Co.
Die unmittelbare Vergleichbarkeit der Resultate unter Berücksichtigung der jeweiligen Messunsicherheit ist essentiell für die Entscheidung, welche analytische Methode auf weitere archäologische Artefakte angewendet werden soll, um bei möglichst geringem Eingriff die aussagekräftigsten Informationen zu liefern.
[1] J.R. Cann, C. Renfrew, Proc. Prehist. Soc. 30 (1964) 111-132.
[2] R.G.V. Hancock, T. Carter, J. Archaeol. Sci. 37 (2010) 243–250.
[3] G. Poupeau et al., J. Archaeol. Sci. 37 (2010) 2705-2720.