پژوهه باستان سنجی

روش رادار نفوذی به زمین (GPR) یک روش ژئوفیزیکی غیر مخرب است که قادر به آشکارسازی انواع ناهمگنی های زیرسطحی و نیز شناسایی انواع اهداف مدفون در اعماق کم است. در پژوهش حاضر مدل سازی پیشرو و وارون داده-های GPR با هدف کاربرد در زمینه باستان شناسی، انجام شده است. منطقه مورد مطالعه، منطقه باستانی تپه حصار دامغان است که در این منطقه با هدف بررسی های باستان شناسی زیرسطحی، تعدادی پروفیل GPR با استفاده از یک سامانه GPR مجهز به آنتن های پوشش دار با فرکانس مرکزی 250 مگاهرتز، برداشت شده است. برای دست یابی به هدف، نگاشت راداری نهایی مطلوب داده های واقعی GPR منطبق بر یکی از پروفیل های برداشت در این منطقه، با اعمال مراحل پردازشی مختلف مانند تصحیح اشباع سیگنال، فیلترهای میان گذر، کنترل بهره خودکار و بردارنده زمینه بر روی داده های خام، با استفاده از نرم افزار Reflexw آماده سازی شد. سپس پاسخ GPR مدل مصنوعی متناظر با نگاشت راداری منطبق بر این پروفیل، به روش تفاضل محدود حوزه زمان (FDTD) دوبعدی، شبیه سازی شد. در ادامه برای اعتبارسنجی تعبیر و تفسیر برداشت های GPR واقعی به منظور آشکارسازی و شناسایی اهداف مدفون، از روش مدل سازی وارون با حل یک مسأله بهینه سازی، استفاده شد. نتایج این پژوهش بر اساس بررسی میزان تطابق نگاشت راداری داده های واقعی GPR با پاسخ GPR مدل مصنوعی تولید شده متناظر با آن، ضمن تأیید درستی تفسیر زیرسطحی انجام شده در منطقه باستانی تپه حصار دامغان، قابلیت کاربرد این روش را در زمینه بررسی های باستان-شناسی نشان می دهد.

محوطه های باستان شناسی در مناطق بیابانی همواره در معرض تخریب و دفن شدن به وسیله ماسه های روان در طی توفان های ماسه ای هستند و نگهداری از این مناطق و بقایای آن ها در مراحل کاوش و در ادامه از مهم ترین اقدامات حفاظت باستان شناسی است. در همین راستا استفاده از روش های تثبیت بیولوژیکی برای تولید سیمان های کلسیتی، که به عنوان روشی نوین جهت تحکیم و تثبیت زمین در مهندسی ژئوتکنیک است، ظرفیتی جدید برای عملیات حفاظت در کاوش به وجود آورده است؛ به نحوی که در این روش ها از میکروارگانیسم های غیر بیماری زایی که به طور طبیعی در محیط خاکی یافت می شوند، برای تثبیت خاک، ماسه های روان استفاده می گردد. در این تحقیق، امکان سنجی استفاده از روش بهسازی بیولوژیکی با استفاده از باکتری های کلسیت ساز، جهت تثبیت ماسه های روان در محوطه های تاریخی و همچنین حفاظت بقایای باستان شناسی در حین و بعد از کاوش مورد مطالعه قرار گرفته است. در این پژوهش برای تثبیت بیولوژیکی خاک (ماسه بادی و خاک ماسه ای) تحت شرایط بهینه، از باکتری های مصرف کننده اوره به نام Sporosarcina Pasteurii و از دو نوع خاکِ طبیعی مناطق کویری و ماسه شناسنامه دار ریخته گری استفاده گردیده است. به نحوی که بعد از اعمال دوغاب زیستی استحکام بخش با استفاده از آزمایش های مکانیکی میزان تأثیر این روش در بهسازی خاک ماسه ای ارزیابی شد، جهت تعیین میزان نفوذ ماده استحکام بخش و عمق بهسازی خاک، قالبی از جنس PVC با ارتفاع m1 با ماسه به صورت خشک تا چگالی gr/cm3 6/1 متراکم شد و مورد بهسازی قرار گرفت. برای کنترل میزان کارکرد روش و بررسی کیفی مقاومت سطحی ایجاد شده از آزمون نفوذ استاندارد با استفاده از سنبه gr 250 در دو حالت تر و خشک استفاده گردید. که نتایج نشان داد دوغاب بیولوژیکی مورد استفاده قادر به تحکیم ماسه بادی تا عمق cm 50 است و تثبیت ماسه با مواد دوغاب زیستی موجب شده تا نفوذ سنبه در هر دو حالت بسیار کاهش یافته و حتی به صفر برسد.

کاغذهای تاریخی علاوه بر ارزش زیبایی شناسی و موزه ای، دارای ارزش فرهنگی و علمی فراوانی می باشند که نشان دهنده پیشرفت فن آوری های موجود یک جامعه در ادوار مختلف هستند. با مطالعه ساختار مصنوعات آثار کاغذی می توان به تحولات جوامع بشری در زمینه های اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی و سیاسی پی برد. در میان برخی از آثار کاغذی، نسخ خطی وجود دارند که تاریخ کتابت آن ها مشخص نیست. در پاره ای از مواقع این آثار دارای ارزش خاص و محتوایی ویژه ای هستند اما به دلیل عدم شناخت تاریخ کتابت آن ها، از ارزش استنادی آن ها کاسته می شود. بنابراین شناخت اصالت این گونه نسخ نیازمند تحلیل های فنی و ساختاری جهت تاریخ گذاری آن ها است. روش های تجزیه کمی و کیفی و شناسایی مواد آلی که کاغذ هم جزء آن ها محسوب می شود می توانند به شناخت ساختار آن ها و در نتیجه تعیین زمان احتمالی تهیه کاغذ و یا زمان استفاده از آن به عنوان یک اثر فرهنگی منتهی شوند. امروزه با توجه به پیشرفت علم و فناوری، از روش های علمی و دقیقی مانند سالیابی رادیوکربن برای تاریخ گذاری مواد آلی همچون آثار کاغذی استفاده می شود. متأسفانه امروزه امکان استفاده از این روش در کشور ما به دلیل پرهزینه بودن و عدم دسترسی گسترده، برای بسیاری از کارشناسان وجود ندارد. در این کار پژوهشی سعی شده است با بررسی و شناسایی الیاف مورد استفاده در تهیه کاغذهای تاریخی، علاوه بر شناخت مواد پرکاربرد در یک دوره زمانی مشخص، امکان سالیابی غیرمستقیم مواد کاغذی بر اساس این روش نیز مورد مطالعه قرار گیرد. جهت نیل به این هدف از سه روش شناسایی با استفاده از معرف های رنگی، مشاهدات میکروسکوپی و آنالیز طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) استفاده شده است. با بررسی نتایج به دست آمده مشخص شد الیاف کتان به همراه کنف بالاترین میزان کاربرد را در نمونه های مورد مطالعه با تاریخ کتابت مشخص داشتند که با مقایسه این نتایج با نتایج بررسی نمونه های بی تاریخ، هم خوانی خوبی مشاهده شد.

با توجه به وجود برخی سوالات و ابهامات موجود در گاهنگاری باستان شناختی شمال غرب ایران، این محوطه به عنوان یکی از محوطه های کلیدی پیش از تاریخ این منطقه برای کاوش انتخاب گردید. در این پژوهش سعی بر آن است تا با ارائه گاهنگاری دقیق و لایه نگاری منسجم به ابهامات اساسی از جمله وضعیت فرهنگی منطقه در دوران نوسنگی جدید/مس و سنگ انتقالی، مس و سنگ قدیم (دالما) و نیز مشخص شدن وضعیت منطقه در دوران مس و سنگ میانی و جدید پرداخته شود. در این پژوهش با استفاده از گاهنگاری مطلق کربن 14 و روش طیف سنج جرمی شتاب دهنده (AMS) شش نمونه از قطعات ذغال جهت تاریخگذاری مطلق مورد آنالیز قرار گرفته است که نتایج بدست آمده توانسته به برخی از ابهامات جدول گاهنگاری شمال غرب ایران پاسخ گوید. قبل از کاوش های کول تپه هادیشهر و دوه گُز خوی هیچ گونه گاهنگاری دقیقی برای بازه زمانی حد فاصل حسنلو دوره VIII (پیزدلی) و حسنلو دوره VII (یانیق) ارائه نگردیده است. همان گونه که کاوش ها و مطالعات پیشین بازگو می کنند حسنلو دوره VIII تا VII یک بازه زمانی هزار ساله را در بر می گیرند، اما نکته اساسی در این رابطه، وجود تنها دو دوره یعنی دوره پیزدلی و یانیق (کورا – ارس II) خود حاوی یکسری ابهامات فراوانی است، چراکه بر اساس مطالعات و کاوش های جدید مشخص گردیده است که چندین دوره در حد فاصل حسنلو VIII و VII قابل تاریخگذاری است. همین موضوع یکی از ایرادات اساسی در ارتباط با جدول گاهنگاری است که برای باستان شناسی پیش از تاریخ این منطقه ارایه گردیده است. نتایج آنالیزها در نهایت بازه زمانی 5400-5000 ق.م. را برای دوره مسو سنگ انتقالی (Dava Göz I)، 5000-4500 ق.م. برای دوره مس و سنگ قدیم یا همان دوره دالما (Dava Göz II)، 4500-4200 ق.م. برای دوره مس و سنگ میانی و جدید 1 یا همان دوره پیزدلی (Dava Göz III) و در نهایت بازه زمانی 4200-3800/3700 ق.م. برای دوره مس و سنگ جدید 2 (Dava Göz IV) پیشنهاد می دهند.

با توجه به اینکه، اکثر روش های قارچ زدایی که برای پیشگیری یا توقف زوال بیولوژیکی کاغذهای تاریخی استفاده -شده اند، ابتدا در دیگر زمینه های علمی و صنعتی همانند حفاظت مواد، کشاورزی و پزشکی مورد استفاده قرار گرفته اند، به همین دلیل قارچ کش های تیوفانات متیل و کاربندازیم که از پرکاربردترین و مهم ترین مواد مورد استفاده در کشاورزی هستند، جهت کاربرد در حفاظت و مرمت آثار کاغذی مورد ارزیابی قرار گرفتند. طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) یکی از روش های مهم در شناخت تغییرات احتمالی ایجادشده در ساختار کاغذ است. جهت ارزیابی ابتدا نمونه های آزمایشگاهی با استفاده از کاغذ فیلتر تهیه شدند. نمونه ها با محلول های تیوفانات متیل (محلول در متانول) و کاربندازیم (محلول در آب مقطر) در غلظت های ppm100 و ppm200 به روش اسپری تیمار شدند. سپس طبق استاندارد 4706 ISIRI به مدت 288 ساعت پیرسازی شدند. پس از پیرسازی، تغییرات ساختاری با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در طیف های حاصل شده از کاغذ-های حاوی تیوفانات متیل و کاربندازیم، کاغذها پس از تیمار، در هر دو غلظت ppm 100 و ppm200 دچار تغییری در ساختار خود نشدند. پس از تیمار به وضوح مشخص گردید که هر دو مواد بر ساختار کاغذ اضافه شده اند ولیکن بر طبق طیف های حاصل، موردی مبنی بر تخریب ساختار نمونه مشاهده نگردید. بر اساس طیف کاغذ پیرسازی شده، پیرسازی تسریعی منجر به ایجاد جذب کربونیل در حدود cm-11742 گشت که این امر نشانگر ایجاد تخریب در ساختار سلولز و حضور محصولات تخریب جدید بود که منجر به ایجاد تغییرات بصری در کاغذ می شود. کاغذهای تیمار شده پس از پیرسازی در مقایسه با کاغذهای تیمارشده بدون پیرسازی، تغییرات شدیدی مبنی بر تخریب ساختاری کاغذ ایجاد نکرده اند زیرا تغییری که نشانگر شکست پیوند های سلولز باشد، رخ نداده و غلظت های ppm100 و ppm200، هر دو پس از پیرسازی بدون تخریب بودند. به طورکلی بر اساس نتایج طیف های مادون-قرمز، هردو ماده موردمطالعه ساختار کاغذ را تحت تأثیر قرار نمی دهد.

استفاده از رزین های دی ترپنویید حداقل از قرن ششم هجری در ایران و از قرون میانه در اروپا جهت ساخت ورنی گزارش شده و در طول زمان با دستورالعمل های مختلف بکار رفته اند. شناسایی این رزین ها در نمونه های تاریخی و بررسی دگرگونی های رخ داده در فرآیند کهنگی آن ها، به روش های مختلفی مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفته است. از این میان طیف سنجی مادون قرمز به عنوان یکی از روش هایی که نیاز به نمونه کمی داشته و ارزان و در دسترس است، همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. ساختار شیمیایی رزین های دی ترپنویید در دو دسته عمومی طبقه بندی می شوند: رزین های مرکب از ساختارهای آبیتان و پیماران شامل کلوفان و تربانتین ونیزی، و رزین های متشکل از ساختارهای لبدان و پیماران شامل سندروس و انواع کوپال. ساختارهای آبیتان تشکیل بسپار نمی دهند، اما لبدان ها فرآیند بسپارش را طی زمانی کوتاه طی می کنند و به همین دلیل نیز بیشترین کارآیی را در ورنی های روغنی – رزینی پیدا کرده اند. همین ویژگی ها موجب عملکرد متفاوت دو دسته رزین فوق طی فرآیند پیری و تولید محصولات تخریب شده که این امر تا حدود زیادی در شناسایی ساختار اصلی رزین به روش طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه کمک می کند. در این مقاله تلاش شده است تا به بررسی شاخصه های شناسایی رزین های دی ترپنویید در طیف بینی مادون قرمز تبدیل فوریه به روش مروری پرداخته و تلاش شده است تا شاخصه های هر رزین بر اساس گزارش های مختلف و ساختار رزین بررسی و معرفی شود. ضمن آنکه به دلیل استفاده از رزین ها در ورنی های روغنی – رزینی، شاخصه های شناسایی روغن بزرک نیز مورد بررسی و مرور قرار گرفته است. نتایج نشان می دهد که فرآیند اکسیداسیون رزین ها در ورنی های حلالی و روغنی – رزینی یکسان بوده اما شناسایی آن ها در ساختار ورنی های روغنی – رزینی به دلیل تأثیر اکسیداسیون روغن بر شاخصه های شناسایی طی فرآیند پیری دشوار است.