เซรามิกปิโตรกราฟี (หรือเซรามิกปิโตรโลยี) เป็น เทคนิคทาง โบราณคดีวิทยาศาสตร์ในห้องปฏิบัติการที่ตรวจสอบองค์ประกอบทางแร่ธาตุและโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกและวัสดุอนินทรีย์อื่นๆ ภายใต้กล้องจุลทรรศน์แสงโพลาไรซ์เพื่อตีความลักษณะต่างๆ ของแหล่งที่มาและเทคโนโลยีของสิ่งประดิษฐ์^{[ 1 ]}

กระบวนการศึกษาลักษณะทางธรณีวิทยาของเซรามิกเกี่ยวข้องกับการเตรียมตัวอย่างอย่างระมัดระวัง โดยการนำชิ้นส่วนเล็กๆ ของวัสดุเซรามิกมาบดให้มีความหนาประมาณ 0.03 มิลลิเมตร แล้วนำไปติดบนแผ่นกระจก ชิ้นส่วนบางๆ เหล่านี้ช่วยให้สามารถตรวจสอบโครงสร้างภายในของเซรามิก และช่วยในการระบุเฟสของแร่ โครงสร้างผลึก และลักษณะพื้นผิว ระเบียบวิธีศึกษาลักษณะทางธรณีวิทยาของเซรามิกดึงเอาหลักการจากหลากหลายสาขามาใช้ รวมถึงแร่ธาตุวิทยาเชิงแสง การศึกษาลักษณะทางธรณีวิทยา ของ ชิ้น ส่วนบางๆและจุลสัณฐานวิทยาของดิน

แม้ว่าจะมีวิธีการทางวิทยาศาสตร์มากมายที่สามารถนำมาใช้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ตรวจสอบองค์ประกอบทางเคมีของเครื่องปั้นดินเผาได้ แต่ต่อไปนี้คือสี่วิธีที่พบได้บ่อยที่สุด:

หนึ่งในวิธีการที่ใช้กันมากขึ้นเรื่อยๆ ได้แก่ การใช้ LA-ICP-MS ^{[ 2 ]}ใน LA-ICP-MS ลำแสงเลเซอร์จะถูกโฟกัสไปที่พื้นผิวของตัวอย่าง ทำให้ตัวอย่างระเหยกลายเป็นไอและเกิดพลาสมาที่มีอุณหภูมิสูง จากนั้นพลาสมานี้จะถูกนำเข้าสู่แหล่งกำเนิดพลาสมาแบบเหนี่ยวนำ (ICP) ซึ่งจะเกิดการแตกตัวเป็นไอออนและการกระตุ้นเพิ่มเติม ไอออนที่ได้จะถูกวิเคราะห์โดยใช้เครื่องสเปกโทรเมตรมวล (MS) ^{[ 3 ]}

XRF ( การเรืองแสง ของรังสีเอกซ์ ) เป็นเทคนิคที่ใช้กันทั่วไปและมีประโยชน์สำหรับข้อมูลทั้งเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของตัวอย่างเซรามิก โดยการวิเคราะห์ความแปรผันของรังสีเอกซ์ทุติยภูมิ (เรืองแสง) นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุองค์ประกอบต่างๆ ในเซรามิกได้อย่างแม่นยำ^{[ 4 ]}

EPMAกำหนดองค์ประกอบทางเคมีโดยการยิงลำแสงอิเล็กตรอนใส่ตัวอย่าง ทำให้เกิดการปล่อยรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะ รังสีเอกซ์เหล่านี้จะถูกตรวจจับและวิเคราะห์เพื่อระบุองค์ประกอบ ด้วยความแม่นยำสูง EPMA จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์วัสดุ ธรณีวิทยา และสาขาอื่นๆ ช่วยให้เข้าใจคุณสมบัติของวัสดุและตรวจสอบรายละเอียดในระดับอะตอม โดยการเปรียบเทียบรังสีเอกซ์ที่ตรวจพบกับมาตรฐานที่ทราบแล้ว EPMA จะวัดปริมาณองค์ประกอบที่มีอยู่ในตัวอย่าง^{[ 5 ]}

SEM-EDS เป็นการผสานรวมระหว่างกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกน (SEM) และสเปกโทรสโกปีรังสีเอกซ์แบบกระจายพลังงาน (EDS) เพื่อวิเคราะห์พื้นผิวเซรามิกและองค์ประกอบทางเคมี SEM สแกนตัวอย่างด้วยลำแสงอิเล็กตรอนเพื่อสร้างภาพความละเอียดสูงของสัณฐานวิทยาพื้นผิว ในขณะเดียวกัน EDS จะตรวจจับรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่าง ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมี SEM-EDS ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยาศาสตร์วัสดุและธรณีวิทยาเพื่อศึกษาลักษณะเฉพาะในระดับจุลภาค ระบุวัสดุ และวิเคราะห์ความแปรผันของธาตุ เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการทำความเข้าใจลักษณะพื้นผิวและองค์ประกอบทางเคมีในตัวอย่างที่หลากหลาย^{[ 6 ]}

การวิเคราะห์ องค์ประกอบทางเคมีของเซรามิกถูกนำมาใช้ในการวิจัยทางโบราณคดีเชิงวิชาการและโบราณคดีเชิงพาณิชย์เพื่อแก้ไขปัญหาต่างๆ เป้าหมายทั่วไปคือการติดตามการเคลื่อนย้ายของเครื่องปั้นดินเผาและการค้าที่เกี่ยวข้องผ่าน การกำหนด แหล่งที่มา หลักการของการระบุแหล่งที่มาด้วยการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของเซรามิกนั้นอาศัยข้อเท็จจริงที่ว่า "แร่ธาตุและหินที่รวมอยู่ในเนื้อดินสะท้อนถึงธรณีวิทยาของพื้นที่ต้นกำเนิดของเครื่องปั้นดินเผา" ^{[ 7 ]}และช่างปั้นดินเผาไม่ได้ขนส่งวัตถุดิบเซรามิกเป็นระยะทางไกล^{[ 8 ]}

ข้อกังวลที่สำคัญไม่แพ้กันคือลักษณะของการผลิตเครื่องปั้นดินเผาโบราณและความหมายในแง่ของความรู้ ทักษะ อัตลักษณ์ และประเพณีของช่างปั้นหม้อ ในฐานะวัสดุสังเคราะห์เครื่องปั้นดินเผาเป็น "ตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนของการตัดสินใจของมนุษย์และการปฏิสัมพันธ์ของวัสดุ" ^{[ 9 ]}โดยการตรวจสอบหลักฐานโครงสร้างจุลภาคสำหรับกระบวนการต่างๆ เช่น การเตรียม เนื้อดินเหนียวการขึ้นรูป และการเผา นักธรณีวิทยาเซรามิกสามารถสร้างขั้นตอนต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตสิ่งประดิษฐ์เซรามิกขึ้นมาใหม่ได้

การศึกษาเกี่ยวกับเซรามิกมีต้นกำเนิดในอเมริกาตะวันตกเฉียงใต้ด้วยผลงานของAnna O. Shepard ^{[ 10 ]}แต่ส่วนใหญ่ได้รับการพัฒนาในโลกเก่าในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 การศึกษาในช่วงแรกอื่นๆ ได้แก่ ผลงานของ David Peacock และนักเรียนของเขาในสหราชอาณาจักร^{[ 11 ]}

การศึกษาลักษณะทางธรณีวิทยาของเซรามิกยังคงถูกนำมาใช้ในการตีความเซรามิกของอังกฤษ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}และถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในยุคก่อนประวัติศาสตร์ของทะเลอีเจียน^{[ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}ในสหรัฐอเมริกาวิธีการนี้ได้รับความนิยมน้อยกว่า แม้ว่าจะมีการมีส่วนร่วมที่สำคัญในด้าน การ ^{ศึกษา}ลักษณะทางธรณีวิทยาเชิงปริมาณ [ ^{18 ] ความ}พยายามอื่นๆ ในการขยายการศึกษาลักษณะทางธรณีวิทยาของเซรามิก ได้แก่ การใช้การวิเคราะห์ภาพอัตโนมัติ [ ^{19 ]}การวิเคราะห์ทางบรรพชีวินวิทยาของฟอสซิลขนาดเล็กภายในภาคตัดขวางเซรามิกบางๆ^{[ 20 ]}และการจำแนกทางสถิติแบบ ผสมผสาน ของข้อมูลทางธรณีวิทยาและเคมีจากสิ่งประดิษฐ์^{[ 21 ]}

ตัวอย่างภาพสลักหินบนเครื่องปั้นดินเผาในแหล่งโบราณคดี:

การศึกษาลักษณะทางธรณีวิทยาของเครื่องปั้นดินเผาถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการศึกษาวัฒนธรรมเครื่องปั้นดินเผาเชิงเส้น (LBK) ซึ่งเป็นวัฒนธรรมยุคหินใหม่ของยุโรปที่มีอายุราว 5550 ปีก่อนคริสตกาล – 4500 ปีก่อนคริสตกาล การวิเคราะห์ทางธรณีวิทยาช่วยให้นักโบราณคดีสามารถจำแนกประเภทเครื่องปั้นดินเผา LBK และกำหนดลำดับเวลาได้ นอกจากนี้ยังช่วยให้นักโบราณคดีสามารถระบุแหล่งที่มาของวัตถุดิบ เข้าใจเส้นทางการค้า และวิเคราะห์วิธีการผลิตต่างๆ โดยการตรวจสอบองค์ประกอบทางแร่และโครงสร้างจุลภาคของเครื่องปั้นดินเผา LBK นักวิจัยได้ระบุแหล่งทางธรณีวิทยาของวัตถุดิบ ซึ่งเผยให้เห็นกลยุทธ์การจัดหาและเครือข่ายการแลกเปลี่ยน ยิ่งไปกว่านั้น การวิเคราะห์ทางธรณีวิทยายังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการผลิตเครื่องปั้นดินเผา รวมถึงการเลือกดินเหนียว เทคนิคการขึ้นรูป การตกแต่งพื้นผิว และวิธีการเผาซึ่งมีส่วนช่วยให้เราเข้าใจความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและแนวปฏิบัติทางวัฒนธรรม ด้วยการศึกษาลักษณะทางธรณีวิทยาของเครื่องปั้นดินเผา นักโบราณคดีจึงสามารถเข้าใจวัฒนธรรมนี้ได้มากขึ้น แม้จะมีวัสดุให้ใช้จำกัดก็ตาม อันที่จริง การวิเคราะห์หินเซรามิกได้ช่วยให้เข้าใจถึงประเภทของ LBK ลำดับเวลา การจัดหาวัตถุดิบ เครือข่ายการค้า และนวัตกรรมทางเทคโนโลยีภายในบริบทที่กว้างขึ้นของยุคหินใหม่ในยุโรป^{[ 22 ]}

การวิเคราะห์หินเซรามิกยังถูกนำมาใช้ในสถานที่ใต้น้ำ ซึ่งการขุดค้นและการวิเคราะห์ซากอาจมีความท้าทายมากกว่ามาก ตัวอย่างเช่น ในเมืองใต้น้ำปาฟโลเปตรี (ประมาณ 3500 – 1500 ปีก่อนคริสตกาล) นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้การวิเคราะห์หินเพื่อตรวจสอบองค์ประกอบทางแร่และโครงสร้างจุลภาคของเครื่องปั้นดินเผาใต้น้ำ ทำให้นักโบราณคดีได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับเส้นทางการค้า วิธีการผลิต และแนวปฏิบัติทางวัฒนธรรมต่างๆ ที่ชาวเมืองปาฟโลเปตรีใช้ จากการวิเคราะห์นี้ นักวิชาการสามารถเชื่อมโยงปาฟโลเปตรีกับการค้าขายในครีตสมัยมิโนอันได้^{[ 23 ]}

มีการขุดค้นและวิเคราะห์ วัตถุโบราณจาก สมัยราชวงศ์ ถังและซ่ง (ค.ศ. 618–1279) โดยใช้เทคนิคการวิเคราะห์หินเครื่องปั้นดินเผา ซึ่งเผยให้เห็นข้อมูลมากมายเกี่ยวกับความเชื่อมโยงทางการค้า ตลอดจนองค์ประกอบทางรูปแบบ ราชวงศ์ถังในเซี่ยงไฮ้เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องเครื่องปั้นดินเผาสามสีและสีสันสดใส หลังจากวิเคราะห์ซากโบราณวัตถุเหล่านี้แล้ว นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตามลำดับเวลาของการค้า และพบว่าการค้าทางทะเลเพิ่งเกิดขึ้นในภายหลังในประวัติศาสตร์ของราชวงศ์ถัง

เมืองชิงหลง ซึ่งเป็นศูนย์กลางของราชวงศ์ มีเศรษฐกิจทางทะเลที่เจริญรุ่งเรือง และมีการเชื่อมโยงอย่างกว้างขวางกับเกาะใกล้เคียง อันที่จริง จากการวิเคราะห์เครื่องปั้นดินเผาจากชิงหลงและพื้นที่โดยรอบ นักโบราณคดีได้ค้นพบว่าราชวงศ์ถังและซ่งมีการค้าขายกับชาวเปอร์เซีย ชาวอาหรับ ชาวอินเดียฮินดู ชาวมาเลย์ ชาวเบงกาลี ชาวสิงหล ชาวเขมร ชาวจาม ชาวยิว และชาวคริสต์นิกายเนสตอเรียนในตะวันออกใกล้ ซึ่งเป็นเครือข่ายการค้าขนาดใหญ่ที่ช่วยอธิบายถึงสีสันและวัสดุที่หลากหลายในเครื่องปั้นดินเผาของพวกเขา^{[ 24 ]}

การวิเคราะห์หินโบราณแบบภาคตัดบาง สามารถนำไปใช้กับวัตถุโบราณประเภทอื่นๆ ^ได้หลากหลายนอกเหนือจากเครื่องปั้นดินเผา ซึ่งรวมถึงปูนปลาสเตอร์ปูนก่ออิฐโคลนและเครื่องมือหิน^{[ 25 ]}นอกจากนี้ยังใช้สำหรับการศึกษาแหล่งที่มาและเทคโนโลยีของจดหมายอามาร์นา [ ^{26 ]}รวมถึงแผ่นจารึกอักษรลิ่มจากหอจดหมายเหตุของฮัตตูซา^{[ 27 ]}และเลแวนต์ตอนใต้^{[ 28 ]}

บทความวิชาการเกี่ยวกับการศึกษาลักษณะหินของเซรามิกมักได้รับการตีพิมพ์ในวารสารต่างๆ เช่นArchaeometry , Journal of Archaeological ScienceและGeoarchaeologyรวมถึงหนังสือรวมบทความ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ]}งานวิจัยด้านการศึกษาลักษณะหินมักถูกนำเสนอในการประชุมวิชาการนานาชาติว่าด้วยการศึกษาลักษณะหิน การประชุมยุโรปว่าด้วยเซรามิกโบราณ และการประชุมของกลุ่มศึกษาลักษณะหินของเซรามิก