Koninklijk water en zeldzaam prehistorisch lood

Weblog

In Nederland zijn ruim 3200 bronzen (geregistreerde) voorwerpen uit de bronstijd bekend. Het zijn archeologische vondsten van zwaard tot bijl, en van armband tot mantelspeld. Van veel vondsten, soms tot wel 4000 jaar oud, weten we niet waar het materiaal vandaan komt. Een nieuw onderzoeksproject brengt daar nu verandering in. In een serie blogs neemt het projectteam ons mee in hun onderzoek. In deze zesde blog duiken zij met de 150 verzamelde monsters het lab in.

Eind mei was het ons dan echt gelukt. Dit voelde als een mijlpaal, als een belangrijke afsluiting van zes intensieve maanden. Van 150 objecten hadden we een heel klein stukje brons te pakken. In twee soorten en maten: 110 boorslijpselmonsters in plastic kokertjes en 40 ablatiemonsters in capsules. De eerste, ook wel bulk samples genoemd, zijn dubbel bruikbaar. Het slijpsel gebruiken we om de verschillen in spoorelementen te achterhalen én om de loodisotoopverhoudingen te bepalen. De ablatiemonsters zijn alleen geschikt voor loodisotoopanalyse, niet voor samenstellingsonderzoek.

kleine plastic sluitzakjes op een tafel, met daarin boorslijpselmonsters van brons
Alle 110 boorslijpselmonsters op een rijtje.

Iedere kopermijn is uniek

De verhoudingen in spoorelementen en loodisotoopratio’s geven inzicht in waar het kopererts kan zijn gemijnd. Iedere kopermijn heeft namelijk een eigen, unieke signatuur. Kleine proporties aan 1% zilver, 0,5% antimoon of 0,8% arseen zijn voor ons dan ook veelzeggend, net als de loodisotoopverhoudingen Pb208/Pb204 versus Pb206/Pb204. Samen zijn ze richtinggevend voor de Europese mijnregio’s. Maar goed, om daar achter te komen, moesten de monsters wel het laboratorium in, naar de cleanroom van de Vrije Universiteit van Amsterdam.

hand van onderzoeker met doorzichtig buisje met daarin bronsoplossing
De bronsoplossingen klaar om te worden gemeten in de inductief gekoppelde plasmamassaspectrometers (ICP-MS).

Koninklijk water

Voordat de monsters in inductief gekoppelde plasmamassaspectrometers (ICP-MS) geanalyseerd worden, gaan er heel wat stappen aan vooraf.  Dat begint met het wegen van het bronsmonster. Vervolgens wordt het brons opgelost in aqua regia, Latijn voor ‘koninklijk water’. Dat klinkt liefjes, maar het is een bijtende vloeistof, een mengsel van geconcentreerd salpeterzuur (HNO3) en zoutzuur (HCl). Het is een paardenmiddel dat brons moeiteloos verandert van een vaste stof in een oplossing. Die oplossing  wordt weer verder verdund tot een 1000 ppm-oplossing in zoutzuur, kopergroen van kleur. Het zijn deze vloeibare bronsmonsters die in twee verschillende ICP-MS-apparaten worden gemeten.

onderzoeker in beschermende kleding in laboratorium
Stephen Merkel (VU) gehuld in zijn beschermende cleanroom-kleding. Hij draagt een dubbele set handschoenen en mouwen.

Into the cleanroom

Die voorbereidingen en het schoonmaakwerk dat er mee samenhangt, doen we in een cleanroom. Dat is een zeer zuivere werkomgeving, ontworpen om vervuiling zoveel mogelijk uit te sluiten, maar ook om veilig te kunnen werken. Als je de cleanroom van de Vrije Universiteit binnentreedt, moet je beschermende kleding aan; een witte overall, handschoenen, bril en plastic crocs waarmee je eerst over een plakmat moet lopen om eventueel vuil onder de zolen daar achter te laten. In de ruimte staan overal zuurkasten, waarin verticale luchtstromen gevaarlijke gassen, stof en vezels afvoeren. Werken met een laptop is uitgesloten, alles gebeurt hier met pen en papier.

Allereerste resultaten uit het lab

Dat laboratoriumwerk veel herhaalde handelingen vraagt, dat lees je nooit terug in artikelen. Maanden is onderzoeker Stephen Merkel bezig geweest om de monsters voor te bereiden en te testen. Van de 40 lasermonsters bleken er twee te zijn mislukt; te weinig lood om te analyseren. Dat kwam omdat het draagbaar röntgenapparaat (pXRF) het loodgehalte voor deze twee overschatte. Het gaat om een klein fragment brons uit het bronsdepot van Wageningen en om de mantelspeld die onder het Damrak in Amsterdam is gevonden. Deze speld gaan we nog eens opnieuw ableren. Dat is de moeite waard omdat deze speld overduidelijk van een Zuid-Engels type is. Het is dan ook de vraag of dit sieraad gemaakt is van kopererts uit de Great Orme-mijnen in Wales, of niet.

2 bronsmonsters in doorzichtige buisjes
Voorbereidend werk voor de twee loden kralen van Borger.

Zeldzaam lood

Verder bleken niet één, maar twee van de 245 kralen die rond 2017 in Borger zijn gevonden uit puur lood te zijn gemaakt. Dat vraagt weer een andere aanpak in behandeling van deze monsters. Dat ze van lood zijn, is interessant, want loden objecten zijn heel zeldzaam in de prehistorie. Net als tin of goud. Deze Drentse kralen zouden wel eens de oudste van Nederland kunnen zijn. Stephen constateerde verder dat alle bulk samples voldoende waren: als gemiddelde hoeveelheid hadden we 7,2 mg aan boorslijpsel meegenomen. Het mooie is dat van een aantal monsters nog wat slijpsel over is. Dat kunnen we weer inzetten voor toekomstig onderzoek.

2 onderzoekers bij machine in laboratorium
Stephen Merkel legt de werking van de ICP-MS uit aan stagiaire Martha Schuppert.

Deze blog is geschreven door Liesbeth Theunissen (RCE)