Компьютерная томография раскрыла секреты древней металлургии Ирана

Археологи из Массачусетского технологического института применили промышленную компьютерную томографию для изучения 5000-летних шлаковых блоков из древнего иранского поселения Тепе-Хиссар. Этот неразрушающий метод позволил заглянуть внутрь артефактов и реконструировать процесс выплавки меди, который веками оставался загадкой для ученых.

Томография выявила сложную внутреннюю структуру шлаков — поры, трещины, капли различных материалов и вариации плотности, которые показали, как расплавленная масса вела себя при охлаждении. Это позволило исследователям точно определить наиболее информативные участки для последующего анализа без повреждения ценных артефактов.

После сканирования образцы изучили традиционными методами: рентгенофлуоресцентным анализом, рентгеноструктурным анализом и сканирующей электронной микроскопией. Анализ подтвердил наличие основных фаз плавки — магнетита и фаялита с каплями сульфида меди, а также показал миграцию и преобразование мышьяка в шлаке со временем.

Исследование также выявило внутренние микроусловия, сформировавшиеся за тысячелетия, где образовались новые минералы — кальцит, атакамит и скородит. Эти вторичные образования проливают свет на местные условия среды и химические процессы, происходившие после захоронения шлаков.

Сочетание неразрушающей томографии и традиционных методов дало наиболее полное представление о древнем металлургическом процессе. Ученые смогли проследить, как капли меди захватывались шлаком, как газы образовывали пустоты при высокотемпературных реакциях, и как вел себя мышьяк как в условиях первичной плавки, так и при длительном захоронении.

Это исследование представляет один из первых систематических случаев применения КТ-сканирования для изучения древних металлургических отходов. Метод открывает новые возможности для исследования ранних технологий без повреждения уникальных материалов и может помочь разрешить давние вопросы о доисторическом производстве меди не только в Иране, но и в других регионах древнего мира.

Источник: Sabatini, B., & Allanore, A. (2025). A novel application of X-ray computed tomography towards the characterization and interpretation of phase formations, mineral parageneses, and internal features in ancient copper slag from Tepe Hissar, Iran. PloS One