Goldrausch im RUBION
Wissenschaftler analysieren prähistorische Goldproben aus Georgien mit Ionenstrahlen
Viele erinnern sich gern zurück an eine Ausstellung, die vor zehn Jahren im Deutschen Bergbau-Museum (DBM) zu sehen war. „Georgien – Schätze aus dem Land des goldenen Vlies“ beschrieb den legendären Goldreichtum Georgiens. Die Ausstellung basierte auf Forschungsergebnissen von Wissenschaftlern des DBM und der RUB. Deren Studien unter Leitung von Prof. Andreas Hauptmann sind seitdem weiter vorangeschritten. Noch immer umtreibt sie u.a. die Suche nach der genauen Herkunft des Goldes oder nach dem Technologie-Kenntnisstandstand der Goldschmiede im 1. Jahrtausend v. Chr. und früher. Wann genau z.B. gelang ihnen erstmals die sog. Gold-Silber-Scheidung? Moritz Jansen sucht in seiner interdisziplinären Dissertation Antworten auf diese und weitere Fragen. Dabei hilft ihm u.a. der Teilchenbeschleuniger im RUBION.
Ein Team um Prof. Thomas Stöllner (Lehrstuhl für Ur- und Frühgeschichte der RUB sowie Leiter des Forschungsbereichs Montanarchäologie am DBM) und Dr. Irina Gambaschidze (Nationalmuseum Georgien) hat vor ein paar Jahren das älteste Goldbergwerk der Welt in Sakdrissi ausgegraben. Es stammt aus dem 4. und 3. Jahrtausend v. Chr. Schon damals wurde in Georgien Gold gefördert und z.T. mit hoher Handwerkskunst weiterverarbeitet. Dabei entstanden phantastische Stücke: Schmuck, Figuren und vielerlei mehr. Die Ausstellung im Bergbau-Museum konnte einen guten Eindruck davon vermitteln.
Doch Archäologen und Geologen interessiert noch mehr. So haben sie in Sakdrissi einen 126 kg schweren Erzbrocken aus dem Felsen geschlagen und daraus mithilfe verschiedener Verfahren letztlich 10 g Gold gewonnen. Vor 5.000 Jahren kamen die Menschen wesentlich leichter an das Gold heran, da lag es größtenteils sichtbar an der Erdoberfläche. Doch wie viel Gold konnte in einer Mine wie Sakdrissi gefördert werden? Welche weiteren Metalle waren im Gold enthalten? Welche Fertigkeiten besaßen die Goldschmiede damals? Und: Stammte das Gold, aus dem in Georgien Schmuck und Kunst geformt wurden, tatsächlich ausschließlich von dort? Immerhin gab es ab dem 1. Jahrtausend v. Chr. in Georgien zunächst griechische und später römische Kolonien und möglicherweise haben die Kolonisten Gold aus ihrer Heimat mitgebracht.
Archäometrie
Mit Hilfe der Archäometrie, einer Kombination aus Archäologie und Naturwissenschaft, lassen sich solche Fragen auch nach Jahrtausenden noch beantworten. Genau darum geht es im seit 2005 von der VolkswagenStiftung geförderten Projekt „Gold in Georgien“. Beteiligt sind Wissenschaftler des DBM und der RUB, sie arbeiten zusammen mit dem georgischen Nationalmuseum in Tbilissi und dem Institut für Geowissenschaften der Uni Frankfurt/Main. Sie untersuchten – allgemein formuliert – die prähistorische Gewinnung, Verarbeitung und Verbreitung des Goldes im Gebiet des Kaukasus. Dazu gehörte u.a. die bereits beschriebene Ausgrabung des Bergwerks Sakdrissi. Zudem haben die Kooperationspartner archäologische und geologische Goldproben im Gelände und in verschiedenen Museen Georgiens genommen und untersucht: Über 200 Objekte wurden mithilfe der portablen Röntgenfluoreszenzanalyse (pRFA) vor Ort auf ihre pauschalchemische Zusammensetzung (Haupt- und Nebenelemente) hin bestimmt. Es zeigte sich, dass das Metall der Objekte in der Regel eine Legierung aus Gold mit Silber und etwas Kupfer ist. Ein Rückgang des Silbergehalts im 1. Jahrtausend v. Chr. im Vergleich zu Objekten des 3. und 2. Jahrtausends spricht dafür, dass es Goldschmieden zu dieser Zeit gelungen sein muss, das Silber aus dem Gold herauszulösen (Gold-Silber-Scheidung). Mithilfe der Röntgenfluoreszenzanalyse konnten die Wissenschaftler zudem einige herstellungstechnische Aspekte näher beleuchten.
Moritz Jansen möchte es in seiner Dissertation aber noch präziser wissen: Ab wann genau beherrschten die prähistorischen Georgier den Gold-Silber-Scheideprozess? Welche weiteren handwerklichen Kniffe wie gezielte Legierung, Löten oder Schweißen setzen sie ein? Woher stammte ihr Gold? Untersuchungen mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) an einigen Goldproben haben bereits gezeigt, dass diese zum Teil Einschlüsse von chemischen Elementen enthielten, die in den Gesteinen aus Georgien nicht vorkommen (Osmium, Iridium und Ruthenium).
PIXE
Unterstützung bekommt Moritz Jansen seit Februar 2012 vom RUBION, der Zentralen Einrichtung für Ionenstrahlen und Radionuklide der RUB. Mithilfe des dortigen Teilchenbeschleunigers kann Jansen die chemische Zusammensetzung seiner über 100 Goldproben (zzgl. Vergleichsmuster) ermitteln, ohne sie zu beschädigen. Jansens Goldflitter stammen aus der Zeit zwischen etwa 2.500 v. Chr. und der Zeitenwende. Die Methode, die er zusammen mit dem Doktoranden und RUBION-Mitarbeiter Michael Kieschnick anwendet, heißt PIXE; das steht für Partikel- bzw. Proton-induzierte Röntgenemission. Die Proben werden mit einem Ionenstrahl untersucht. Beim Durchlaufen der Probe verlieren die Ionen hauptsächlich durch Wechselwirkung mit der Elektronenhülle Energie. Dabei stoßen die Teilchen mit Elektronen der inneren Schalen zusammen. Dadurch werden diese aus der Atomhülle herausgeschlagen und es kann zu einer Abregung des Kerns durch charakteristische Röntgenstrahlung kommen. Mit ihr kann die Elementkonzentration bestimmt werden – also auch der Anteil von Silber in der Goldprobe. Zuletzt haben Jansen und Kieschnick im August gemessen – zwei volle Tage lang. „Wir fangen etwa um neun an, zunächst wird das Gerät eingestellt und kalibriert, nachmittgas starten wir mit den Messungen, mindestens bis 20 Uhr“, sagt Jansen. Natürlich ist er froh, die moderne Technik im RUBION nutzen zu können. Im RUBION ist man ebenfalls davon angetan, bei dieser ungewöhnlichen Studie zu helfen.
Moritz Jansen steht nach einem knappen Dreivierteljahr noch am Anfang, abschließen wird er seine „Materialwissenschaftlichen Studien zu Technologie und Herkunft“ erst 2014. Gleichwohl kann er zur Gold-Silber-Scheide schon jetzt erste Vermutungen anstellen: „Bis zum Beginn des 1. Jahrtausends v. Chr. betrug der Silberanteil des in Georgien gefundenen Goldes zwischen 15 und 20 Prozent. In den Proben aus der Zeit etwa um 800 v. Chr. sind es nur noch zwei Prozent. In dieser Zeit muss es den Goldschmieden gelungen sein, das Silber systematisch vom Gold zu trennen. Ich hoffe, dass ich es in knapp zwei Jahren genauer sagen kann.“
Jansens Dissertation steht im Übrigen sinnbildlich für die stetig zunehmende Kooperation von RUB und DBM (s. Kasten). Betreut wird seine interdisziplinäre Arbeit (Geowissenschaften, Archäologie) von Prof. Dr. Andreas Hauptmann (Forschungsleiter Archäometallurgie am DBM), PD Dr. Sabine Klein (Goethe-Universität Frankfurt) und vom RUB-Mineralogen Prof. Dr. Sumit Chakraborty, der zugleich stellvertretender Direktor des RUBION ist. Jansen selbst arbeitet zwar in der Forschungsstelle Archäologie und Materialwissenschaften des DBM, gibt aber zugleich einen Anfängerkurs Archäometrie am Institut für Archäologische Wissenschaften der RUB, dessen Räume seit kurzem direkt beim Museum liegen. Gerade erst wurde Jansen in die RUB Research School (RS) aufgenommen. „Mit seiner interdisziplinären Arbeit ist er dort bestens aufgehoben“, erklärt Doktorvater Prof. Hauptmann, der den Antrag gestellt hatte. Fest steht: Auch als RS-Mitglied wird Jansen noch so manchen Goldrausch im RUBION auslösen.
Koop DBM / RUB – Graduiertenkolleg
Besonders eng die Zusammenarbeit von RUB und DBM in der 2011 gegründeten Leibniz-Graduiertenschule RITAK (Rohstoffe, Innovation, Technologie alter Kulturen). Ziel der Schule ist es, Gewinnung, Verarbeitung und Handel von Rohstoffen interdisziplinär zu erforschen und Promovenden auszubilden. Wissenschaftler verschiedener Disziplinen aus neun Institutionen (u.a. Forschungsbereich Montanarchäologie, Archäometallurgie und Bergbaugeschichte des DBM, Institut für Archäologische Wissenschaften der RUB sowie nationale/internationale Partner) unterstützten den wissenschaftlichen Nachwuchs bei ihren Doktorarbeiten. Die Schule basiert auf der langjährigen gemeinsamen strukturierten Doktorandenausbildung von RUB und DBM.
ad; Foto: Nelle | Themenübersicht