Képzeljünk el, hogy az emberek rég eltűntek a Földről és velük együtt minden olyan anyag és eszköz is, ami bonyolultabb egy csavarkulcsnál vagy egy kalapácsnál. Nem lenne semmi írott, nyomtatott, digitális anyag, még egy vízforralóhoz való használati utasítás sem. Csak a legegyszerűbb eszközök, esetleg az épületek váza, építőanyaga. Egy későbbi civilizáció tagja mit és hogyan tudhatna meg az életünkről, a társadalmunkról? A megmaradt anyagokat kategorizálná, elnevezné, feltételezett használati célt társítana hozzá. Megkísérelné feltérképezni, hogy honnan származik, helyből, vagy messzebbről? Az itt lakók hozták ide a nyersanyagot, vagy a kitermelői? Bizonyára lennének tévedések egyes eszközök használatát illetően, vagy bizonytalanságok a származás kapcsán. Ugyanakkor kellő természettudományos ismerettel és műszeres háttérrel megmondhatnák pl. hogy a sok egy helyben talált nemesfémből és ásványból készült tárgy anyaga nem helyből származott, akár azt is kideríthetnék, hogy mi volt a forrásuk. Joggal feltételezhetnék, hogy nem létszükségletet elégítettek ki, de valamilyen okból mégis nagy fontosságra tettek szert, kereskedtek vele.
1. ábra. Csiszolt kőeszközök kőzetanyag-szerinti előzetes felmérése (HUN-REN BTK). Fotó: Józsa Sándor.
Ez a felütés nem a sci-fi kategóriája, hanem a valóság. Az archeometria tudománya a régészet és a természettudomány együttműködése révén segít feltárni a múltat a megmaradt épületek, tárgyak, eszközök alapján. Hogyan? Például egy kőbalta teljes kémiai összetételének meghatározása segíthet abban, hogy megtaláljuk azt a képződményt, ahonnan egykor kibányászták. Ha szerencsénk van, még a bányászat nyomát, vagy a kőbalta-készítő „műhely” területét is azonosíthatjuk. A kutatások során a természettudós fél leggyakrabban geológus, aki nemcsak a természeti környezetünk feltárása és megismerése révén segíti az archeometriai munkát, de a természetes képződmények rutinszerű anyagvizsgálati módszereivel is. A paletta igen színes, nemcsak a kőeszközök anyagát és eredetét lehet meghatározni geológiai módszerekkel, de a téglákét, cserépedényekét, a házak vakolatát, ékszerekét, stb.
Mindez a munka nem csak az elefántcsonttoronyban üldögélés, azon túl, hogy fel tudjuk tárni egy akár több ezer évvel ezelőtti társadalom kereskedelmi kapcsolatait, nyomon követhetjük népek keveredését, vándorlását a környezeti viszonyok (pl. éghajlat, elérhető nyersanyagforrások) változásának tükrében. A geológia eszközeivel megkereshetjük egy műemlék épület anyagát szolgáltató kőbánya helyét, hogy az esetleges helyreállítási munkálatoknál autentikus nyersanyagot használhassunk.
Hogyan nyomoz a geológus a nyersanyagok után?
A kőeszközök anyagának meghatározására egy többlépcsős módszert alkalmazunk. Elsőként szabad szemmel és kézi nagyítóval (lupe) készítünk egy kőzettani leírást, illetve kézi műszerrel megmérjük a mágneses szuszceptibilitását (1, 2. ábra). Ez utóbbi tulajdonság, a kőzetek mágnesezhetősége, kőzettípusok tekintetében meglehetősen karakterisztikus, bizonyos esetekben akár lelőhely/altípus elkülönítésére is lehetőséget biztosít. Ha a régészeti minta sérült vagy töredékes és így van lehetőség egy kis rész levágására/lepattintására belőle, vagy a régészek engedélyt adnak ép eszközből való mintavételre, akkor roncsolásos anyagvizsgálatot végezhetünk. Először készítünk egy 30 μm-es, a hajszálnál is vékonyabb, üveglapra ragasztott kőzetszeletkét, ún. vékonycsiszolatot, amit már polarizációs (fény)mikroszkópban tudunk vizsgálni (2. ábra). Meg tudjuk határozni a kőzetet alkotó ásványokat és egyéb elegyrészeket, pl. ősmaradványokat, a kőzet szövetét (azaz, hogy az egyes alkotókból mennyi van, mekkorák és hogyan helyezkednek el egymáshoz képest).
2. ábra. Balra: kőzet mágneses szuszceptibilitásának meghatározása (az érték nagyon kicsi, gyakorlatilag alig van mágnesezhető ásvány a mintában. Jobbra fent: bazaltból készített vékonycsiszolat (az üveg tárgylemez 26*48*1,2 mm-es, rajta a kőzetszelet vastagsága 30 μm. Jobbra lent: bazalt vékonycsiszolat polarizációs mikroszkópi képe keresztezett nikolokkal (egymásra merőleges irányú polárszűrők között elhelyezett mintával). Fő alkotók: szürkésfehér, nyúlt és irányított elhelyezkedésű plagioklászok, színes klinopiroxének, fekete magnetit és kőzetüveg.
Az eddig megszerzett ismeretek már alkalmasak lehetnek legalább egy előzetes értékelésre és terepi mintákkal való összehasonlító vizsgálatra. A pontosabb és megbízhatóbb azonosításhoz nagyműszeres vizsgálatokra van szükség. Ennek első lépéseként a csiszolatot pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM – Scanning Electron Microscope) vizsgáljuk, amivel sokkal nagyobb nagyításon olyan alkotórészek is vizsgálhatók, amiket a fénymikroszkópban esetleg nem is láthatunk, illetve a mintát érő elektronok gerjesztette röntgensugárzás detektálásával és energiaszintjének meghatározásával pontszerű kémiai elemzéseket végezhetünk az egyes ásványokon (3. ábra). Az elektronmikroszkópokhoz hasonló, viszont a röntgensugárzás hullámhosszának meghatározásán alapuló és így jóval pontosabb mérést lehetővé tévő műszert, elektronmikroszondát (EPMA – Electron Probe Micro Analyzer) is alkalmazhatunk ugyanazon a mintán.
3. ábra. Bazalt vékonycsiszolat visszaszórt elektronképe (pásztázó elektronmikroszkópos felvétele). Az egyes ásványok színárnyalata az őket alkotó elemek átlagos rendszámával arányos, nagyobb átlagrendszám fényesebb árnyalatot jelent. A sötétszürke, hosszúkás plagioklászok (pl) Si, Al, Ca, Na-ban gazdagok, a világosszürke klinopiroxének (cpx) Si, Mg, Ca, Fe, Al-ban, míg a szinte fehér magnetitek (mt) Fe, Ti, Mn-ban. A nagyon sötétszürke kőzetüveg (gl) domináns alkotói a Si, Al, Mg, Na, P, Fe (mindegyik tartalmaz nagy mennyiségben O-t is). A kép alatti feliratok közül a 20 kV az alkalmazott gyorsítófeszültséget, a BSE pedig a kép készítéséhez használt detektort (visszaszórt elektron = BackScattered Electron) jelzi.
A kőzet kis darabjának porított anyagán pedig nagy pontosságú kémiai elemzést végezhetünk (pl. röntgenfluoreszcens spektrométer (XRF – X-Ray Fluorescence), lézerablációs, induktív csatolású tömegspektrométer (LA-ICP-MS – Laser Ablation Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) segítségével). Mindezen mérések révén teljes képet kapunk a kőzetről. Az elektronsugaras mikroanalitikai módszerek (SEM, EPMA) révén megismerjük a kőzet szöveti jellegzetességeit (akár μm léptékben), illetve a kőzetalkotó ásványok petrográfiai jellemzőit (pl. ásvány-összenövések, visszaoldódások, átalakulási reakciók) és kémiai összetételét fő- és mellékelem-szinten (olyan elemek, amik néhány %, illetve tized-századszázalékát adják a vizsgált szemcsének). Ráadásul a pontszerű mérésnek köszönhetően egy szemcsén több elemzési pontot is kijelölhetünk, pl. a kristály magját és kissé eltérő összetételű peremét is lemérhetjük. A spektrometriai módszerek segítségével meghatározhatjuk a kőzet részletes kémiai összetételét, még olyan elemek mennyiségét is, amik csak néhány ppm (egymilliomod rész) mennyiségben vannak jelen.
Amennyiben nincs lehetőség mintát venni a régészeti tárgyból, mert pl. egy ép kőbaltáról van szó, akkor csak roncsolásmentes anyagvizsgálatot végezhetünk, ami kissé szűkíti a lehetőségeinket. Az első két lépés itt is hasonló: szabadszemes kőzethatározás és mágneses szuszceptibilitás-mérés. Mivel vékonycsiszolatot nem készíthetünk, egy speciális módszerrel tudjuk csak vizsgálni a kőzet szövetét, ásványos összetételét. Az „eredeti felszín módszert” Bendő Zsolt geológus dolgozta ki az ELTE Kőzettan-Geokémiai Tanszékén [Bendő Zsolt és mtsi. 2013]. A lényege, hogy a csiszolt kőeszközök felszíne általában egy kisebb (pár cm2-es) területet nézve elég sík és sima ahhoz, hogy elektronmikroszkópban vizsgálható legyen. 
A minta többi részét alufóliába csomagoljuk, a vizsgálni kívánt területet a méréshez szükséges nm-es vastagságú szénréteggel vonjuk be, majd ugyanúgy elvégezzük a méréseket, mintha vékonycsiszolat lenne (4., 5. ábra). A munka végeztével az alufólia és a szénréteg is nyom nélkül eltávolítható, így a régészeti mintában semmilyen kár nem keletkezik. Hátránya, hogy nagyobb kőeszközök vizsgálata esetében csak megfelelően nagy mintakamrával rendelkező, akár több 100 g súlyú kőeszközt hordozni képes mintatartóval rendelkező műszert használhatunk, ami számos SEM- és szinte az összes EPMA-készüléket alkalmatlanná teszi a mérésre. A kőzet teljes kémiai összetételének meghatározására is van roncsolásmentes módszer, a prompt gamma aktivációs analízis (PGAA – Prompt Gamma Activation Anaylsis). Előnye, hogy a mérést a sértetlen tárgyon lehet elvégezni, hátránya, hogy nem minden kémiai elem mérhető vele és hogy szükséges hozzá egy neutronforrás (atomreaktor).
4. ábra. Az eredeti felszín módszer [Bendő Zsolt és mtsi. 2013] során a kőeszközt alufóliába csomagoljuk és csak egy kis területen vonjuk be szénréteggel a SEM-vizsgálatokhoz.
5. ábra. Nagyméretű mintakamrával rendelkező SEM készülék az ELTE TTK Kőzettan-Geokémiai Tanszékén [Bendő Zsolt és mtsi. 2013].
Akár roncsolásos, akár roncsolásmentes vizsgálatokat végeztünk, a kőzetekről nyert információt összevetjük a szakirodalmi adatokkal, azaz pl., ha egy bazalt kőbaltánk van, akkor a tudományos folyóiratokban, monográfiákban, vagy éppen szakdolgozatokban bazaltokról közölt kőzettani és geokémiai adatokkal hasonlítjuk össze a sajátjainkat. Ideális esetben „nem nulláról indul” a geológus, saját ismeretei alapján előválogat, azokra a kőzet-előfordulásokra keres rá először, amiket legesélyesebbnek tart, mint lehetséges nyersanyagot. Amennyiben szakirodalmi adatok alapján vannak potenciális lelőhelyek, azokról mintát vesz, majd ugyanolyan módszerekkel elemzi azokat, mint a kőeszközöket, így lesz a legjobb az adatok összehasonlíthatósága. Amennyiben nem lehetséges a saját mintavételezés, vagy kifejezetten egyértelműek az eredmények, akkor kizárólag a szakirodalmi adatok alapján is dönthetünk a nyersanyag feltételezhető eredetéről. A továbbiakban három példán keresztül mutatom be, hogyan és miért vizsgál kőeszközöket egy geológus.
Neolitikus státuszszimbólum az Alpokból
Magyarországon több régészeti lelőhelyről is előkerültek olyan különleges, késő neolitikus (5-8 ezer évvel ezelőtti) csiszolt kőeszközök, amelyek nyersanyaga a metamorf kőzetek királya, az eklogit vagy azzal rokon kőzettípus, pl. jadeitit (6.,7. ábra). Eklogitok hazánkban a felszínen legfeljebb pár cm-es folyami kavicsként fordulhatnak elő, és megjelenésük is nagyon eltérő az itt talált kőeszközökétől. Európában viszonylag sok az eklogit lelőhely, de üde, retrográd metamorfózis által nem érintett eklogitot nem olyan egyszerű találni, hozzánk legközelebb Szlovéniában és Ausztriában fordul elő, míg a két legjelentősebb, eklogitos terület a norvégiai Nyugati Gneiszrégió és a Nyugati-Alpok (11. ábra).
A magyarországi eklogitos csiszolt kőeszközök roncsolásmentes vizsgálata alapján a geológusok (pl. Bendő Zsolt, Szakmány György, Váczi Benjámin; (8., 9. ábra) arra jutottak, hogy kémiai és ásványos összetételük, valamint szöveti jellegeik alapján a Nyugati-Alpok kis hőmérsékleten (ez csak eklogit szinten kicsi, mintegy 550 °C körül) de nagy nyomáson (0,6-2 GPa, ez a ránk ható légköri nyomás 6-20 ezerszerese) képződött eklogitos kőzeteivel egyeznek meg. Tehát a késő neolitikumban a kőeszközök a Pó forrásvidékéről eljutottak az egész Dunántúlra, sőt egy példányt még Hódmezővásárhely külterületén is találtak. Ez a távolság légvonalban is több mint 1000 km. A nyersanyag geológiai egyedisége egyértelmű, ugyanakkor minden bizonnyal nagyon különlegesnek számítottak ezek a kőbalták a használóik számára, amit a lelőhely nagy távolsága mellett az is bizonyít, hogy addig használták, amíg csak tudták, ha eltört, újracsiszolták, így egyre kisebb balták jöttek létre, a végén már csak kis, pár cm-es vésőbalták maradtak az egykor akár több 10 cm-es példányokból.
6. ábra. Nagy nyomáson képződött metamorf kőzetekből (jadeitit, eklogit) készült, késő neolitikus csiszolt kőeszközök Magyarországról [Bendő Zsolt és mtsi. 2014]. A legnagyobb kőeszköz hossza 12,5 cm.
7.ábra. Jadeitit (nagy nyomáson képződött metamorf kőzet) a Nyugati-Alpokból (Curone-völgy, Olaszország) [Sági Tamás és mtsi., 2022].
8. ábra. Magyarországon gyűjtött csiszolt kőeszközök és olaszországi eklogit fáciesű kőzetek kémiai összetételének összehasonlítása. Függőleges tengelyen az adott komponens felső kontinentális kéregben való mennyiségéhez viszonyított arányszám. A diagramok alapján nagy bizonyossággal kijelenthető, hogy a kőeszközök és a terepen gyűjtött kőzetminták anyaga egyezik [Váczi Benjamin és mtsi. 2017].
9. ábra. A magyarországi, eklogitos kőzetekből készült csiszolt kőeszközök lelőhelye (döntően Ny-Magyarország) és származási területe (A: metamorf szálkőzetek, B, C: metamorf kőzetek lepusztulása során képződött kavicsokból álló üledékek és konglomerátumok) között légvonalban is akár 1000 km-es távolság lehet [Bendő Zsolt és mtsi. 2018].
Metamorf kőzetek szilárd fázisú átkristályosodás során keletkeznek, tehát a képződésük során a már meglévő ásványok alakulnak át más, az adott körülmények között stabil ásvánnyá, miközben a kőzet kémiai összetétele és a szerkezete is megváltozhat. A kőzetképződési folyamatok két fő hatótényezővel, a nyomással (P) és hőmérséklettel (T) jellemezhetők, ugyanakkor a metamorf folyamatokat nagyban befolyásolhatja az ásványképződési reakciókban részt vevő fluidumok összetétele. A metamorf folyamatok alsó hőmérsékleti határa 150±50 °C, a felső pedig a kőzetek megolvadásának hőmérséklete, ami a földkéreg esetében 650-1150 ºC között változik. A nyomás minimuma a néhány tized MPa, míg a maximuma - szintén a földkéreg kőzetek esetében - 3-6 GPa. Döntő jelentősége van a metamorfózis lefolyására a kiindulási kőzetek (protolit) kémiai összetételének is. Fontos a nyomás típusa is, ami lehet irányítatlan (pl. a kőzetek súlyából fakadóan, ami a mélységgel nő, de minden irányból egyforma mértékű), vagy irányított/stressz nyomás, ami leginkább tektonikai folyamatokhoz köthető. Előbbi esetében irányítatlan- (pl. eklogit), utóbbi esetében irányított szövetű (az alkotórészek valamilyen határozott rend szerint helyezkednek el, pl. gneisz) kőzetek képződnek. A metamorfózis definíciójából fakadóan a metamorf kőzetek soha nem egy statikus végterméket, sokkal inkább egy folyamat egy időpillanatát jelentik, mivel a kőzetek ásványai az adott P-T körülményeknek megfelelően folyamatosan cserélődnek. Szerencsére ezek a folyamatok nem pillanatszerűen mennek végbe és gyakran nem fejeződnek be, így megőrződnek a kőzet korábbi életének nyomai (egykori stabil ásványok) is. Ellenkező esetben a földfelszínen nem találkoznánk semmilyen kőzettel, ami érdemben nagyobb nyomáson vagy hőmérsékleten képződött. Az adott kőzet kapcsán az időben egymást követő metamorf folyamatok alapján beszélhetünk progresszív (egyre inkább nagyobb hőmérsékleten stabil ásványok/ásványegyüttesek alakulnak ki) és retrográd (egyre inkább kisebb hőmérsékleten stabil ásványok/ásványegyüttesek alakulnak ki) metamorfózisról. Egy adott kőzetben akár mindkét szakasz jeleit megtalálhatjuk. Minden egyes ásványnak más-más a nyomás és hőmérséklet szerinti stabilitási területe (pl. kis hőmérsékleten stabil, nagy hőmérsékleten átalakul másik ásvánnyá), amit természetesen befolyásol a kőzeteket átjáró fluidumok (pl. H2O+CO2) összetétele is. Úgynevezett kritikus ásványegyüttesek segítségével kijelölhetők régiók a P-T diagramon, amit metamorf fáciesnek nevezünk és a gyakorlatban olyan kőzetek együttesét jelenti, amik azonos körülmények között metamorfizálódtak. A metamorf fáciesek száma léptékfüggő (P, T), egyes területek tovább oszthatók kisebb egységekre. Pl. a közepes-nagy hőmérsékleten és nagyon kis nyomáson, a földkéregbe nyomuló magma felfűtő hatására képződött kontakt metamorf kőzetek a kritikus ásványegyüttesek alapján (gyakorlatilag hőmérséklet szerint) tovább bonthatók legalább 3 alfáciesre (~500-600 °C, 600-800 °C, 800- °C). Fontos megjegyezni, hogy egyes fáciesek egy-egy metamorf kőzetről kapták a nevüket, azonban az adott fáciesben nem csak azok a kőzetek fordulnak elő. Pl. az eklogit, amit neveznek a metamorf kőzetek királyának is, olyan kőzet, ami döntően (>70%) gránátból és Na-tartalmú piroxénből (omfacit) álló, plagioklászt nem tartalmazó, közepes-nagy hőmérsékleten és nagy nyomáson képződött, bázisos (SiO2-ben viszonylag szegény) kőzet. Protolitja leginkább bazalt, gabbró; miközben az eklogit fáciesben képződhet márvány, ami sem ásványos, sem kémiai összetételében egyáltalán nem hasonlít az eklogitra.
A metamorf kőzetekről, folyamatokról lásd. a vonatkozó magyar nyelvű egyetemi tankönyvet: „Gyakorlati ismeretek metamorf kőzetek vizsgálatához” [Sági Tamás és mtsi., 2022].
10. ábra. A főbb metamorf fáciesek a P-T diagramon (Sági Tamás és mtsi. 2022). A baloldali szürke háromszög azon P-T viszonyokat mutatja, amilyenek a Földön nem léteznek, mert nincs olyan kis geotermikus gradiensű (a hőmérséklet változása a mélység függvényében) területe a földkéregnek.
11. ábra. Balra: a Nyugati Gneiszrégióból (Norvégia) származó eklogit kavics (a fő kőzetalkotók: vörös, gömbölyded gránát + zöld piroxén); jobbra: az Alpokból (Ausztria) származó ún. szemes gneisz (fő kőzetalkotók: fehér, lencse/szem alakú földpát, szürke kvarc, közöttük sávokat alkotó fekete biotit. Az eklogit képződése során a kőzetre ható nyomás izotróp (minden irányban egyenlő nagyságú), míg a gneisz esetében anizotróp (irányfüggő) volt, ennek megfelelően előbbi szövete irányítatlan, míg utóbbié irányított lett. Fotók: Sági Tamás és mtsi. (2022).
Honnan pattintották?
A Marquises-szigetek legnagyobbikán, Nuku Hiván, egymástól mintegy 7 km-re lévő két lelőhelyen gyűjtött, mintegy 200-300 éve készült pattintott kőeszköz-töredékeket Antoni Judit régész, amiket Szakmány György és mtsi. (2021) vizsgáltak meg. Makroszkópos (szabadszemes) megjelenésük nagyon hasonló (12. ábra), azonban az egyiket a sziget belsőbb területén, egy feltételezhető egykori kitermelő árok közelében gyűjtötték (Vaitehii I.), míg a másikat a tengerparton, a Ha’ahinani-öböl partján. A régészeti kérdés az volt, vajon mind a kettő ugyan abból a kőzetből készült-e? Ha igen, miért vitték el a töredéket az eredeti lelőhelyről, miért nem hagyták ott. A kőeszköz-töredékekből készült vékonycsiszolatok alapján egyértelműen látszott, hogy a két, szabad szemmel hasonló kőzet nagyon is különbözik egymástól, az egyik bazalt, a másik fonolit (13., 14. ábra). Előbbi kőzettípus fő ásványos alkotói a plagioklász, Ca-Mg gazdag klinopiroxén és olivin, utóbbiban káliföldpát és nagyon sok, kis SiO2-tartalmú ásvány, ún. földpátpótló (nefelin, analcim), Na- és Fe-gazdag klinopiroxén.
12. ábra. Pattintott kőeszköz töredékek Nuku Hiváról. balra: Vaitehii I., jobbra: Ha’ahinani lelőhelyről származó minta (Szakmány György és mtsi. 2021).
13. ábra. A Nuku Hiván gyűjtött „Vaitehii I.” kőeszköz-töredékből (olivinbazalt) készült vékonycsiszolat polarizációs mikroszkópi képe, 1N (egy polárszűrővel). Nagyméretű olivin fenokristályokkal (ol), köztük az alapanyagban zömök klinopiroxénekkel (cpx), nyúlt plagioklászokkal (pl), fekete, zömök magnetitekkel és flogopittal (phl) (Szakmány György és mtsi. 2021).
14. ábra. A Nuku Hiván gyűjtött „Ha’ahinani” kőeszköz-töredékből (fonolit) készült vékonycsiszolat polarizációs mikroszkópi képe, 1N (egy polárszűrővel). Nincsenek nagyméretű fenokristályok, az ásványos összetétel nagyon különbözik. Sok a színtelen analcim (anl), nefelin (nph) és a káliföldpát (kfs). A színes elegyrészek klinopiroxén (hd), emellett megjelenik eudialit (eud*) és fekete magnetit is (Szakmány György és mtsi. 2021).
E kőzetek képződhetnek egy magmás rendszer részeként, de Nuku Hiván nincs fonolit. A részletes kőzettani vizsgálat mellett ezért teljes kőzet geokémiai elemzést (PGAA) is végeztünk, az eredményeket pedig összevetettük a Marquises-szigetek kőzeteiről rendelkezésre álló szakirodalmi adatokkal. Egyértelművé vált, hogy a bazalt kőeszköz összetétele jó egyezést mutat a helyi (Nuku Hiva) ún. Tekapo bazalttal, míg a fonolit összetétele egy 40 km-re lévő szigeten, Ua Poun előforduló fonolitéval egyezik meg (15. ábra). Ezért volt az ebből a kőzetből való töredék a tengerparton, mert onnan szállították át csónakkal.
15. ábra. A Nuku Hivai kőeszköz töredékek (zöld x: „Ha’ahinani” fonolit (Phonolite), piros csillag: „Vaitehii I.” bazalt (Basalt) kémiai összetétele összevetve a Nuku Hivai bazaltok (piros folt) és az Ua Poui fonolitok (zöld ellipszisek) összetételével (Szakmány György és mtsi. 2021) a TAS = Total Alkali Silica diagramon (Le Bas és mtsi. 1986).
A mélységi magmás kőzetek kizárólag ásványokból állnak, amik sok esetben szabad szemmel is mind felismerhetők és így a modális összetétel (az ásványos alkotók) alapján a kőzet pontosan meghatározható és elnevezhető. Vulkáni kőzetek esetében viszont a magma sokkal gyorsabban hűl ki. A gyors hűlés eredménye, hogy a kőzet ásványai között sokat szabad szemmel egyáltalán nem látunk, illetve hogy az olvadék egy részéből kőzetüveg keletkezhet (minél gyorsabb a hűlés, annál üvegesebb). A kisméretű ásványok és a kőzetüveg mennyiségét nem tudjuk szabad szemmel megadni, ráadásul az üveg kémiai összetétele nem is olyan állandó, mint az ásványoké, azaz műszeres mérés nélkül nem tudjuk megmondani, milyen ásvány lett volna még a kőzetben, ha teljesen kikristályosodik. Mindezek miatt a vulkáni kőzetek megfelelő meghatározásához legalább mikroszkópi vizsgálat szükséges, ugyanakkor a még így is meglévő bizonytalanságok (nagyon kisméretű, néhány μm-es ásványok és a kőzetüveg) miatt igazán pontos elnevezést a kőzetek teljes kémiai összetételének meghatározásával adhatunk. Ilyen alapon nyugvó nevezéktani diagram a TAS (Total Alkali Silica; Le Bas és mtsi. 1986), ami a kőzetek SiO2 és Na2O+K2O tartalmán alapul. A diagram alább látható alaptípusa mellett számos, speciális változata van a Na2O és a K2O egymáshoz viszonyított mennyiségének függvényében. A fenti változat pl. akkor olyan kőzetekre használatos, amikor: Na2O-2≥ K2O.
16. ábra. A vulkáni kőzetek kémiai összetételén alapuló nevezéktani diagram (TAS; Le Bas és mtsi. 1986). Egyes kőzetek azonos mezőbe esnek és különbséget közöttük egyes ásványos alkotók mennyisége alapján tehetünk. A tefrit és a bazanit esetében ez az olivin (ol), a trachit és a trachidácit esetében a kvarc (q).
Közép-európai kőbalta gyűjtemény
Bátaszék és Alsónyék határában az M6-os autópálya építésekor tárták fel egy késő neolitikus település egy kis részét, ahonnan 668 darab csiszolt kőeszköz (pl. nyéllyukas kőbalta, vésőbalta, buzogány) került elő (1. ábra). A minták egyedi makroszkópos és mágneses szuszceptibilitás vizsgálata segítségével sikerült egyértelműen kőzettípus szerint csoportokra bontani a leletegyüttest, majd a típusos példányokból készített vékonycsiszolatokon polarizációs mikroszkópos és pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálatokat, valamint PGAA elemzéseket végeztünk. A Kasztovszky Zsolt fizikus által vezetett kutatásban régészek (Osztás Anett, Szilágyi Kata, T. Biró Katalin) és geológusok (Fehér Kristóf, Józsa Sándor, Kovács Zoltán, Oláh István, Sági Tamás, Szakmány György, Szilágyi Veronika) működnek együtt. A vizsgálatok alapján kiderült, hogy a kőeszközök mintegy 2/3-ának nyersanyaga lokális, legfeljebb 50-60 km távolságból származik, főképp a Mecsek alsó-kréta (~120 millió éves) magmás kőzeteiből készült. Vannak viszont távolsági nyersanyagú kőeszközök is. Utóbbiak esetében van, hogy csak sejteni lehet, hogy honnan származhatnak, pl. a Balkán-félsziget ofiolitjaiból (egykori óceánok magmás kőzeteinek maradványaiból), mások esetében a konkrét lelőhely is azonosítható (pl. eklogitos kőzetek a Nyugati-Alpokból, vagy többszörösen metamorfizálódott kőzettípusok a cseh-lengyel határról, az Óriás-hegységből (17., 18. ábra). A mecseki magmás kőzetek esetében a geokémiai és kőzettani összehasonlító vizsgálatok segítségével egyes kőeszközök (pl. a fonolit anyagú balták) esetében a lelőhely szinte méteres pontosságú azonosítása is lehetővé vált (19. ábra).
17. ábra. A Bátaszék-Alsónyék késő neolitikus településről előkerült 668 csiszolt kőeszköz nyersanyag-szerinti megoszlása. Mintegy 2/3-uk lokális eredetű, de nagyon sok és sokféle távolsági nyersanyag is előfordul. Szakmány György és mtsi. 2021.
18. ábra. A Bátaszék-Alsónyék késő neolitikus településről előkerült csiszolt kőeszközök távolsági nyersanyagainak feltételezett származási helye. Egyes kőzettípusok, mint a kontakt metabázit (többszörösen metamorfizálódott kőzet), HP metaofiolit (nagy nyomáson metamorfizálódott egykori óceáni magmás kőzetek) és a hornfels (nagy hőmérsékleten, de kis nyomáson keletkezett metamorf kőzet) származási helye nagy bizonyossággal megadható. A kevésbé specifikus összetételűeké, mint a szerpentinit (olivinben, piroxénben nagyon gazdag magmás kőzetekből kis nyomáson és hőmérsékleten képződött metamorf kőzet) vagy a fehérkő (összefoglaló név, leggyakrabban magnezit-tartalmú metamorf kőzetek) viszont bizonytalan. (Szakmány György és mtsi. 2021, Sági Tamás és mtsi. 2022 alapján).
19. ábra. A Bátszék-Alsónyék lelőhelyen talált, fonolit anyagú kőeszközök (teli rombusz) és a mecseki Szamár-hegy fonolitjának (üres rombusz) PGAA-módszerrel meghatározott nyomelem-összetétele. Az egyezés szinte tökéletes. Az egyes nyomelemek abszolút mennyiségét elosztjuk az ún. primitív köpeny (egy modellezett kőzetösszetétel) vonatkozó értékeivel, azaz normáljuk az adatokat, ami kiszűri az egyes elemek koncentrációja közti abszolút különbségeket.
Mi is a jelentősége a fenti információnak? Gondoljuk magunkat abba a környezetbe, amikor ez a késő neolitikus település virágzott! A Kárpát-medence nagy része erdőség vagy mocsaras-vizenyős terület, nagyobb távolságra biztos útvonalat csak a folyók jelentettek. Bármilyen távolsággal is számolunk, meglehetősen nehéz feladat volt a kereskedelem, miközben az emberek átlagos várható élettartama 25-28 év lehetett. Ebbe belegondolva látszik igazán, mennyire nagy presztízsűek lehettek egyes nyersanyagok, hogy még az ezer km-nél hosszabb utazást is vállalták érte. Persze a lehetőségekhez mérten lokális nyersanyagok beszerzése nagyon fontos volt, amit alátámasztanak az alsónyéki leletek is. További érdekesség, hogy a mecseki magmás kőzetek közül a többség csak igen kis területen, akár csak egyetlen hegyen fordul elő, ami nagyon kifinomult és alapos őskori "geológiai" kutatómunkára és részletes terepi ismeretekre enged következtetni. A GPS korában egyszerű átadni a tudást, hogy miként található meg egy néhány ha-os kőzet-előfordulás. Vajon hogyan történt ez a késő neolitikumban? Mekkora értékkel bírt egy nyersanyaglelőhely ismerete? Jelentett-e ez különleges rangot? Mindezekre a kérdésekre ha nem is adja meg a választ a geológia, de talán segít benne. Legalábbis mi, geológusok, reméljük, hogy akár csak kis mértékben, de hozzájárulhatunk az akkori társadalmak minél jobb megismeréséhez.
Felhasznált irodalom:
(1) Harangi Szabolcs, Szakmány György, Józsa Sándor, Lukács Réka, Sági Tamás (2013): Magmás kőzetek és folyamatok - gyakorlati ismeretek magmás kőzetek vizsgálatához. ELTE Kőzettan-Geokémiai Tanszék. ISBN 978-963-284-478-7
(2) Sági Tamás, Szakmány György, Józsa Sándor, Spránitz Tamás (2022): Gyakorlati ismeretek metamorf kőzetek vizsgálatához. ELTE Kőzettan-Geokémiai Tanszék. ISBN 978-963-284-478-7
(3) Szakmány György, Fehér Kristóf, Kasztovszky Zsolt, Sági Tamás (2021a): Archaeometric analyses of adze-blades from Nuku Hiva, Marquesas Islands. Archeometriai Műhely, doi: 10.55023/issn.1786-271X.2021-005
(4) Szakmány György, Sági Tamás, Józsa Sándor, Szilágyi Veronika, Oláh István, Szilágyi Kata, Osztás Anett (2021b): Előzetes eredmények Alsónyék neolitikus csiszolt kőeszközeinek nyersanyagairól. 11. Kőkor Kerekasztal (Budapest, 2021) Absztraktkötet (Szerk.: Király Attila), 19-20.
(5) Zsolt Bendő, György Szakmány, Zsolt Kasztovszky, Boglárka Maróti, Szandra Szilágyi, Veronika Szilágyi, Katalin T. Biró (2014): Results of non-destructive SEM-EDX and PGAA analyses of jade and eclogite polished stone tools in Hungary. Archeometriai Műhely, HU ISSN 1786-271X.
(6) Zsolt Bendő, György Szakmány, Zsolt Kasztovszky, Katalin T. Biró, István Oláh, Anett Osztás, Ildikó Harsányi, Veronika Szilágyi (2018): High pressure metaophiolite polished stone implements found in Hungary. Archaeological and Anthropological Sciences, oi.org/10.1007/s12520-018-0618-6
(7) Váczi Benjámin, Szakmány György, Kasztovszky Zsolt, Starnini Elisabetta, Nebiacolombo Flavio A. (2017): Előzetes eredmények a magyarországi nagynyomású metaofiolit anyagú csiszolt kőeszközök származási helyének pontosításához. Archeometriai Műhely, HU ISSN 1786-271X.
