Arkeometri ni mkabala wa utafiti wa fani nyingi unaounganisha mbinu za fizikia, kemia na sayansi ya nyenzo na muktadha wa akiolojia ili kuelewa nyenzo za akiolojia zilitengenezwa lini, wapi na kwa namna gani. Utafiti huu unachunguza sampuli za udongo wa mfinyanzi, udongo ulioshindiliwa, matofali, vigae vya paa, glaze ya kijani, plasta ya chokaa na mota ya chokaa kutoka katika majengo mawili ya mahekalu ya Kibudha yaliyofanyiwa utafiti katika mji wa kale wa Kharkhul Khaany Balgas nchini Mongolia katika kipindi cha 2024-2025, kwa lengo la kujenga upya chanzo cha malighafi na teknolojia ya utengenezaji wa vifaa vya ujenzi.

Mfumo mkuu wa dhana wa utafiti ni chaîne opératoire, yaani mkabala wa “mnyororo wa hatua/uzalishaji”. Hapa nyenzo ya ujenzi haitazamwi tu kama kitu cha mwisho cha akiolojia. Uchaguzi wa chanzo cha malighafi, utayarishaji wa udongo wa mfinyanzi, kuongeza udongo-mchanga-majivu-viongeza vya kikaboni, uundaji, angahewa na halijoto ya uchomaji, utayarishaji wa glaze au mota na matumizi ya bidhaa ya mwisho katika jengo hutathminiwa kama hatua zinazohusiana. Watafiti wanafuatilia mnyororo huu kwa kurudi nyuma kwa kulinganisha sifa za kimineralojia na kispectroskopi za sampuli ghafi kutoka machimbo mawili ya udongo na vifaa vya ujenzi vilivyokamilika vilivyopatikana katika mahekalu.

Mbinu kuu tatu za uchanganuzi zilitumika katika utafiti: difraksheni ya X-ray (XRD) kutambua awamu za madini zenye fuwele; spectroskopi ya infrared ya Fourier transform (FTIR) kutathmini bendi za mtetemo za madini na molekuli, kabonati na baadhi ya viashiria vya viongeza vya kikaboni; na spectroskopi ya Raman hasa kutambua pigmenti katika glaze ya kijani ya vigae vya paa.

Watafiti wanatathmini kwamba udongo wa mfinyanzi wa montmorillonite wenye kabonati uliokusanywa karibu na Ziwa Toyrym unaendana na malighafi kuu ya matofali na vigae vya paa. Matofali ya kijivu kutoka mahekalu mawili yalionyesha sifa zinazofanana za kimineralojia na FTIR; katika sehemu ya matokeo, yametafsiriwa kuwa yalitengenezwa katika takriban 950-1100 °C na katika angahewa ya upunguzaji. Kwa vigae vyekundu vya paa, sehemu ya matokeo inasisitiza takriban 850 °C na angahewa ya oksidishaji. Hata hivyo, katika sehemu tofauti za uchanganuzi za makala, masafa mengine ya kiashiria ya 700-800 °C, 750-850 °C na 850-900 °C pia yanajadiliwa kwa baadhi ya vigae vya paa; kwa hiyo haiwezi kusemwa kwamba vigae vyote vya paa vilichomwa kwa halijoto moja mahususi na ya uhakika.

Kwa kutumia spectroskopi ya Raman, pigmenti ya glaze ya kijani ilihusishwa na atacamite. Waandishi wanasema kuwa walitambua pigmenti hiyo, lakini kichocheo cha kina cha utengenezaji wa glaze hii kinahitaji kuchunguzwa kando katika siku zijazo.

Uchanganuzi wa mota na plasta pia unaonyesha kwamba kichocheo kimoja hakikutumiwa. Plasta ya juu ya sakafu ya Hekalu 1 ilihusishwa na chanzo cha udongo cha Toyrym, huku mota ya chokaa kati ya matofali ikihusishwa na chanzo cha udongo cha Düngenedeg. Hivyo, utafiti unaonyesha kuwa hata ndani ya mkusanyiko mmoja wa majengo, teknolojia tofauti za udongo na viunganishi huenda zilichaguliwa kwa kazi tofauti.

Kikomo muhimu cha utafiti ni kwamba umri wa nyenzo haukuamuliwa katika makala hii kwa vipimo vipya vya OSL au radiokaboni. Waandishi wanapendekeza kwamba udongo ulioshindiliwa na tabaka za udongo zinaweza kuwekewa tarehe baadaye kwa mbinu za luminescence, na mota ya chokaa kwa kanuni inaweza kuwekewa tarehe kwa ¹⁴C. Hizi si tarehe zilizopatikana katika utafiti huu.

Mkabala wa chaîne opératoire unamaanisha nini katika utafiti huu?

Chaîne opératoire ni mkabala unaochunguza nyenzo ya ujenzi si kama bidhaa ya mwisho pekee, bali kama mnyororo wa teknolojia unaofuatana kuanzia uteuzi wa chanzo cha malighafi, utayarishaji wake, uongezaji wa viongeza, masharti ya uundaji na uchomaji hadi matumizi ya nyenzo ya mwisho katika jengo; katika utafiti huu umetumiwa kujenga upya uhusiano kati ya vyanzo viwili vya udongo na vifaa vya ujenzi katika Hekalu 1 na Hekalu 2.

Kwa kutazama tu tofali la akiolojia, si mara zote inawezekana kuelewa nyenzo hiyo ililetwa kutoka wapi, ilichomwa kwa halijoto gani au ni viongeza gani vilitumika. Mkabala wa chaîne opératoire hugawanya maswali haya katika sehemu:

1. Malighafi ilichukuliwa kutoka wapi?
2. Udongo wa mfinyanzi ulitumiwa peke yake, au udongo, mchanga, majivu au nyenzo za kikaboni ziliongezwa?
3. Nyenzo ilishindiliwa, ikawekwa kwenye moldi au ikatumika kama kiunganishi?
4. Ikiwa uchomaji ulifanyika, ni mabadiliko gani ya madini yalitokea?
5. Je, angahewa ya oksidishaji au ya upunguzaji iliundwa katika tanuru?
6. Je, bidhaa ya mwisho ilitumika kama tofali, kigae cha paa, plasta, mota au sehemu nyingine ya ujenzi?

Kwa hiyo utafiti haulinganishi tu rangi au mwonekano wa sampuli ghafi ya udongo na tofali la mwisho. Unalinganisha jinsi kabonati, feldspar na madini ya udongo yaliyopo katika udongo ghafi yalivyobadilika kuwa awamu gani baada ya uchomaji; jinsi bendi za FTIR zilivyobadilika na kama madini ya halijoto ya juu yalitokea.

Kwa nini arkeometri haiachwi kwenye uchunguzi wa akiolojia pekee?

Kulingana na mjadala wa mbinu wa makala, umbo, rangi au nafasi ya stratigrafia ya akiolojia pekee haitoshi kila mara kufafanua kwa kina teknolojia ya utengenezaji wa nyenzo. Kwa upande mwingine, uchanganuzi wa kimwili au wa nyenzo pekee unaweza pia kutafsiriwa vibaya ikiwa muktadha wa akiolojia wa sampuli haujulikani. Kwa hiyo waandishi wanapendekeza matumizi ya pamoja ya muktadha wa kihistoria wa wanaakiolojia na vipimo vya uchanganuzi vya wanasayansi wa nyenzo.

Muktadha wa kihistoria wa utafiti

Kharkhul Khaany Balgas ni eneo kubwa la mji wa kale linalojadiliwa katika muktadha ulio karibu kijiografia na kimajengo na Karakorum ya kipindi cha Dola ya Mongol. Tangu 2024, uchimbaji uliofanywa chini ya mradi wa “Өв соёлын голомт” umechunguza majengo makubwa ya mahekalu ya Kibudha katika sehemu ya kaskazini ya mji na kufichua vifaa mbalimbali vya ujenzi.

Makala hii haiamui upya tarehe ya mahekalu kwa utafiti mpya wa tarehe kamili. Chanzo kinaeleza kuwa tafiti za awali za akiolojia zilijadili uhusiano na karne ya XIII, huku makala hii ikilenga hasa teknolojia ya ujenzi.

Kwa nini udongo ghafi na kauri iliyochomwa huonyesha muundo tofauti wa madini?

Udongo unaweza kuwa na kaolinite, montmorillonite/smectite, illite na feldspar, quartz na madini mbalimbali ya kabonati. Wakati wa uchomaji, upotevu wa maji, dehydroxylation, kuvunjika kwa kabonati na kutokea kwa awamu mpya za madini ya halijoto ya juu kunaweza kutokea. Kwa hiyo awamu kama anorthite, wollastonite, enstatite au hematite zinazoonekana katika tofali lililochomwa zinaweza kusaidia kuelewa si tu muundo wa malighafi bali pia hali za joto ambazo nyenzo ilipitia.

Chanzo kinajadili katika muktadha wa jumla wa sayansi ya nyenzo kwamba udongo wenye kabonati nyingi unaweza kuonyesha mabadiliko muhimu karibu na 800 °C, calcite na dolomite zinaweza kuvunjika karibu 700-800 °C, na awamu mpya za silicate zinaweza kuundwa katika halijoto za juu zaidi. Hata hivyo, kuonekana kwa kila madini peke yake si kipimajoto sahihi; muundo wa awali na mazingira ya uchomaji pia ni muhimu.

XRD, FTIR na Raman zinaonyesha nini katika vifaa hivi vya ujenzi?

XRD ilitumika kulinganisha awamu za madini zenye fuwele na wingi wake wa kulinganisha katika sampuli, FTIR kutathmini bendi za mtetemo za vifungo vya kiminerali na kimolekuli pamoja na vipengele vya kikaboni/kabonati, na spectroskopi ya Raman hasa kutambua alama ya mtetemo ya pigmenti ya glaze ya kijani; mbinu hizi tatu hazipimi taarifa ileile na zinakamilishana.

XRD: alama ya utambulisho ya awamu za fuwele

Difraksheni ya X-ray (XRD) inategemea mwingiliano unaotokea katika pembe maalum wakati miale ya X-ray iliyotawanywa na ndege za atomu katika muundo wa fuwele inapokutana. Kwa kuwa kimiani ya fuwele ya kila madini ni tofauti, nafasi za 2θ na muundo wa pik katika mchoro wa XRD pia hutofautiana. Kwa njia hii utafiti uliweza kutofautisha awamu kama quartz, microcline, plagioclase, anorthite, calcite, dolomite, smectite, nontronite, sanidine, enstatite, wollastonite na hematite.

Katika chanzo, vipimo vya XRD vilifanywa kwa kifaa cha Miniflex 300/C600 kwa kutumia miale ya X-ray yenye cathode ya Cu katika hali za 49 kV na 15 mA. Masafa ya skani yalitolewa kuwa 5°-60°, kwa hatua ya 0,02° na muda wa kipimo wa 0,6 sekunde. Uchanganuzi wa awamu na tathmini ya nusu-idadi ulifanywa kwa programu ya Profex.

2θ ni pembe ya mtawanyiko inayopimwa na detekta katika jaribio la difraksheni. Ni kigezo kikuu cha mhimili mlalo wa grafu ya XRD. Kwa kuwa chanzo hakijatoa mlinganyo wa Bragg kando, hakuna mlinganyo mpya wa hesabu ulioongezwa hapa.

FTIR: mitetemo ya vifungo

Spectroskopi ya infrared ya Fourier transform (FTIR) inategemea kufyonzwa kwa mwanga wa infrared katika namba maalum za mawimbi na vifungo vya kemikali ndani ya molekuli na miundo ya fuwele. Katika utafiti huu vipimo vilifanywa katika masafa ya 400-4000 cm^-1. Sampuli za poda ziliandaliwa na KBr kwa uwiano wa takriban 1:100 na kubanwa kuwa vidonge kwa shinikizo la takriban 10 MPa.

Kitengo cha cm^-1 ni “namba ya wimbi”; ni kinyume cha urefu wa wimbi. Pik ya FTIR haimaanishi moja kwa moja “kuna kiasi hiki cha madini”. Nafasi, umbo na uhusiano wa pik na bendi nyingine hulinganishwa na makundi maalum ya madini au vifungo vya kikemia.

Chanzo kinahusisha kabonati kama calcite, aragonite na dolomite na bendi maalum za mtetemo wa kabonati; uwezekano wa nyongeza ya kikaboni yenye asili ya protini na eneo la amide/N-H linaloonekana karibu 1635-1637 cm^-1; na baadhi ya viashiria vya majivu na silicate na maeneo mengine ya spektra.

ν2 na ν4 zinamaanisha nini?

Alama ν₂ na ν₄ zinazoonekana katika chanzo zinawakilisha modi tofauti za mtetemo za kundi la kabonati. Makala hutumia uwiano wa ν₂/ν₄ kama kielezi cha spektra katika baadhi ya sampuli. Thamani za takriban 4,0 kwa Kh25-04 na takriban 7,0 kwa Kh25-05 zimeripotiwa. Kwa kuwa chanzo hakijatoa mlinganyo huru wa kalibresheni kwa uwiano huu katika makala, hakuna kikomo kipya cha nambari kilichotolewa zaidi ya uwiano huo.

Raman: alama ya mtetemo ya pigmenti ya kijani

Spectroskopi ya Raman ni spectroskopi ya mtetemo inayotegemea mabadiliko ya nishati ya sehemu ndogo sana ya mwanga baada ya kuingiliana na dutu. Haipimi tukio lilelile la kifizikia kama FTIR; kwa hiyo hukamilisha utambuzi wa baadhi ya madini na pigmenti.

Vipimo vya Raman vilifanywa kwa kifaa cha NSR-5600, JASCO katika masafa ya 100-1200 cm^-1 na hasa kutathmini pigmenti ya vigae vya paa vilivyopakwa glaze ya kijani.

Sampuli zilizotumiwa katika chanzo

Katika misimbo ya sampuli, chanzo hutumia miundo tofauti ya uandishi kama “Kh25-1”, “Kh25-01” na “K25-5”. Katika maelezo ya Verianla, utambulisho wa sampuli katika Jedwali 1 umetumiwa kadiri iwezekanavyo; hata hivyo, ili tofauti za ndani ya chanzo zisipotee, imeelezwa kwamba zinatoka katika familia moja ya usimbaji.

Sampuli za udongo ghafi zilionyesha nini?

Sampuli Kh25-02 kutoka Ziwa Düngenedeg inaelezwa katika chanzo kwa sifa za Ca-montmorillonite ya kundi la smectite na bendi dhahiri za calcite. Katika sampuli Kh25-01/Kh25-1 kutoka Ziwa Toyrym, viashiria vya aragonite na dolomite vimeripotiwa.

Aragonite na calcite zinaweza kuwa na muundo mmoja wa msingi wa kemikali, yaani CaCO₃, lakini ni polimofu zinazopatikana katika miundo tofauti ya fuwele. Dolomite ni madini ya kabonati CaMg(CO₃)₂ yenye kalsiamu na magnesiamu. Kwa hiyo, badala ya kusema tu “kuna kabonati”, kubainisha ni awamu gani ya kabonati iliyopo hutoa taarifa ya ziada katika kulinganisha malighafi.

Chanzo kinatathmini sampuli ya Toyrym kama udongo mweupe wa montmorillonite wenye kabonati na kuuhusisha na utengenezaji wa matofali na vigae vya paa. Katika aya hiyohiyo, udongo wa Düngenedeg umeandikwa mara ya pili kama “Kh25-01”; lakini Jedwali 1 linafafanua sampuli ya Düngenedeg kuwa Kh25-02. Kwa hiyo tofauti hii ya msimbo inapaswa kuhifadhiwa kama kutokuwiana kwa lebo ndani ya chanzo.

Mjazo wa msingi ulioshindiliwa ulitafsiriwaje?

Spektra ya FTIR ya sampuli ya udongo ulioshindiliwa Kh25-03 katika Hekalu 1 ilionyesha kufanana na sampuli ya udongo ghafi ya Toyrym. Viashiria vya calcite na dolomite vilipatikana, lakini kiashiria cha aragonite hakikuonekana. Eneo la takriban 1380 cm^-1 lilihusishwa na majivu, huku alama ya amide/N-H katika eneo la 1636-1637 cm^-1 ikihusishwa na nyongeza ya kikaboni.

Kutokana na matokeo haya, waandishi wanatafsiri kwamba katika msingi ulioshindiliwa wa Hekalu 1, udongo wa Toyrym, udongo wa kawaida, nyenzo za kikaboni na majivu vilitumika pamoja.

Sampuli Kh25-04 katika Hekalu 2 ilitathminiwa kuwa inafanana na udongo ghafi wa Düngenedeg Kh25-02. Chanzo kinaeleza kwamba bendi ya calcite ni yenye nguvu, uwiano wa ν₂/ν₄ ni takriban 4,0 na kundi la amide linaloashiria nyongeza ya kikaboni linaonekana.

Waandishi pia wanahitimisha kwamba katika utayarishaji wa nyenzo ya msingi wa Hekalu 2, udongo wa Düngenedeg ulichanganywa na udongo/mchanga kwa uwiano wa takriban 1:20 na nyenzo ya kikaboni ikaongezwa. Uwiano huu ni tafsiri ya waandishi wa utafiti; haupaswi kujumlishwa kama kichocheo huru cha kisasa.

Mgawanyo wa awamu wa nusu-idadi wa XRD

Jedwali hili si muundo kamili wa asilimia. Chanzo kimeainisha awamu kwa nusu-idadi kwa kutumia +, ++ na +++. Kwa hiyo, kwa mfano, kauli “+++ anorthite” haiwezi kubadilishwa kuwa asilimia mahususi ya uzito.

Teknolojia ya uchomaji wa matofali ya kijivu na vigae vyekundu vya paa ilitofautishwaje?

Badala ya kutumia tofauti ya rangi pekee kama ushahidi, watafiti walitathmini pamoja mabadiliko ya pik za FTIR, awamu za madini za halijoto ya juu zilizoonekana katika XRD na uwepo wa oksidi za chuma, na hivyo kuhusisha matofali ya kijivu na halijoto ya juu zaidi na angahewa ya upunguzaji, huku vigae vyekundu vya paa kwa ujumla vikihusishwa na halijoto ya chini zaidi na angahewa ya oksidishaji.

Angahewa ya upunguzaji na ya oksidishaji inamaanisha nini?

Angahewa ya oksidishaji inaeleza hali ambapo oksijeni ndani ya tanuru inaweza kuweka misombo ya chuma katika hali ya juu zaidi ya oksidishaji; angahewa ya upunguzaji inaeleza hali ambapo shughuli ya oksijeni ni ndogo zaidi na chuma kinaweza kuelekea katika hali zilizopunguzwa zaidi.

Chanzo kinajadili kwamba aina ya hematite yenye Fe³⁺ nyingi inaweza kuhusishwa na rangi nyekundu za kauri, huku awamu za chuma zilizopunguzwa zaidi kama FeO na Fe₃O₄ zikihusishwa na kauri za bluu-kijivu.

Makala pia hutumia Yingzao Fashi na desturi ya “Yin shui” katika fasihi ya teknolojia ya kauri ya China ya kale kama muktadha wa kulinganisha teknolojia. Katika maelezo ya chanzo, matumizi ya maji/mvuke katika hatua ya mwisho ya uchomaji yanahusishwa na kuunda angahewa ya upunguzaji katika tanuru. Ufanano huu haumaanishi kwamba rekodi ya maandishi ya mtengenezaji imepatikana moja kwa moja; ni tafsiri ya waandishi inayolinganisha matokeo ya nyenzo na fasihi ya teknolojia ya kihistoria.

Matofali ya kijivu

Spektra za FTIR za matofali ya kijivu Kh25-07 kutoka Hekalu 1 na Kh25-11 kutoka Hekalu 2 zimeelezwa katika chanzo kuwa zinafanana, na viashiria vya dolomite vimehusishwa na chanzo cha udongo cha Toyrym.

Katika mchoro wa XRD wa Kh25-07, anorthite, quartz, enstatite na wollastonite zimeripotiwa. Chanzo hutumia hasa awamu zinazohusishwa na halijoto ya juu kama anorthite na wollastonite, pamoja na kuhama kwa bendi ya SiO₂ katika FTIR hadi takriban 1082 cm^-1, kuhitimisha kwamba matofali yalichomwa juu ya 900 °C.

Katika sehemu ya matokeo, tathmini ya mwisho ya halijoto ya waandishi kwa matofali ya kijivu/bluu ni takriban 950-1100 °C. Imetafsiriwa kwamba matofali haya yalitengenezwa katika angahewa ya upunguzaji.

Vigae vya paa

Katika uchanganuzi wa XRD wa sampuli Kh25-10, anorthite, quartz, enstatite, sanidine na hematite zimeripotiwa. Chanzo kinajadili tafsiri ya takriban 850-900 °C kwa baadhi ya vigae vyekundu kwa kutumia uwezekano wa hematite kutokea karibu 850 °C na zaidi pamoja na awamu kama enstatite.

Hata hivyo, katika sehemu ya FTIR ya sampuli Kh25-08, Kh25-09 na Kh25-10, kuwepo kwa pik za Si-O karibu 1020-1030 cm^-1 kunatafsiriwa kama kiashiria cha 700-800 °C. Katika sehemu ya Raman, tofauti za pik zinazohusiana na glaze ya kijani zimehusishwa na masafa ya 750-850 °C.

Kwa hiyo, mbinu na sampuli tofauti ndani ya chanzo hazitoi halijoto moja ileile. Tafsiri ya muhtasari katika sehemu ya matokeo inahusisha vigae vyekundu vya paa na takriban 850 °C na angahewa ya oksidishaji. Verianla hailazimishi taarifa hizi tofauti za chanzo kuwa “halijoto moja sahihi ya uchomaji”.

Kwa nini rangi nyekundu inahusishwa na hematite?

Hematite Fe₂O₃ ni awamu ya oksidi ya chuma yenye Fe³⁺ na inaweza kuhusishwa na rangi nyekundu katika kauri. Kuripotiwa kwa hematite kwa XRD katika sampuli Kh25-10 ni mojawapo ya viashiria vinavyounga mkono tafsiri ya uchomaji wa oksidishaji katika chanzo.

Kwa nini rangi ya kijivu inahusishwa na angahewa ya upunguzaji?

Chanzo kinaeleza kwamba oksijeni inapopunguzwa katika hatua ya mwisho ya uchomaji na hali za upunguzaji kuundwa, oksidi za chuma zinaweza kuelekea katika hali zilizopunguzwa zaidi, jambo ambalo linaweza kuhusishwa na rangi za kauri za bluu-kijivu. Hata hivyo, rangi pekee si ushahidi wa angahewa; tafsiri ya utafiti imefanywa pamoja na data za madini na spektra.

Glaze ya kijani ilihusishwa na pigmenti gani?

Spektra za Raman za vigae vya paa vilivyo na glaze ya kijani kutoka Hekalu 1 na Hekalu 2 zimehusishwa na atacamite, madini ya hydroxichloride yenye shaba.

Sehemu ya maandishi inaorodhesha pik za 219, 341, 424, 511, 834 na 977 cm^-1 kwa Kh25-9; na 211, 341, 424, 511, 834 na 983 cm^-1 kwa Kh25-10. Hata hivyo, lebo za grafu zinazoonekana kwenye Kielelezo 6 cha chanzo hazifanani kabisa: katika grafu ya Kh25-09 kuna lebo za 212, 424, 784 na 977 cm^-1; katika grafu ya Kh25-10 kuna 211, 424, 653, 676 na 983 cm^-1.

Tofauti hii haijaoanishwa kimya kimya. Utambulisho wa mwisho wa waandishi unaelekea atacamite; lakini kwa kuwa lebo zote za pik katika maandishi na grafu hazilingani moja kwa moja, Verianla haibuni orodha mpya ya pik za Raman.

Chanzo kinajadili katika muktadha wa teknolojia ya kihistoria kuweka safu ya glaze isiyo na rangi yenye PbO na SiO₂ juu ya safu ya kijani na kuichoma tena ili kupunguza upenyaji wa maji. Haipaswi kusemwa kwamba kichocheo kamili cha hatua hii katika sampuli hizi kimejengwa upya moja kwa moja kwa uchanganuzi wa kemikali.

Je, mota ya chokaa na plasta ya chokaa ni nyenzo ileile?

Hapana. Utafiti unatathmini kwamba plasta ya juu Kh25-05 kutoka Hekalu 1 na mota ya kati ya matofali Kh25-06 zina malighafi na muundo wa madini tofauti.

Plasta ya chokaa (lime plaster) ni nyenzo mchanganyiko yenye msingi wa chokaa inayofunika au kusawazisha uso wa jengo. Mota ya chokaa (lime mortar) ni mchanganyiko wa kiunganishi unaotumiwa kuunganisha vipengele vya ujenzi kama mawe au matofali. Zote zinaweza kuwa na chokaa, lakini agregati, udongo, kauri iliyosagwa na viongeza vya kikaboni vinaweza kutofautiana.

Plasta ya juu Kh25-05

Katika uchanganuzi wa FTIR, dolomite iliripotiwa, kiashiria kikubwa cha msingi cha calcite hakikuonekana na uwiano wa ν₂/ν₄ ulitolewa kuwa takriban 7,0. Chanzo kinahusisha hili na vipengele vilivyochomwa/vilivyotibiwa kwa joto.

Kuonekana kwa viashiria karibu 1166 na 1869 cm^-1 vinavyohusishwa na polimofu za SiO₂ za halijoto ya juu kulitafsiriwa kuwa huenda kuna nyongeza ya kauri iliyochomwa iliyosagwa vizuri/“tile dust”.

Kiashiria cha amide ya protini karibu 1635-1637 cm^-1 kimehusishwa na nyongeza ya kikaboni. Waandishi wanaunganisha plasta ya Kh25-05 na chanzo cha udongo cha Toyrym na kupendekeza kichocheo changamani chenye chokaa cha dolomite, mchanga, kigae kilichochomwa/vumbi na nyenzo za kikaboni.

Katika maandishi ya chanzo, uwiano wa majivu:mchanga:chokaa umetolewa kama 2:2:4. Uwiano huu ni tafsiri ya kiteknolojia ya waandishi kwa Kh25-05; si kichocheo cha jumla kwa plasta zote za chokaa za kihistoria.

Mota ya kati ya matofali Kh25-06

Katika spektra ya FTIR ya Kh25-06, calcite na aragonite zimetambuliwa kuwa zinatawala, huku quartz ikitajwa kuwa dhaifu kwa kulinganisha. Kuonekana kwa eneo la amide ya protini kumehusishwa na uwezekano wa nyongeza ya kikaboni.

Katika tathmini ya XRD, chanzo kinaripoti utawala wa takriban %86 chokaa na kiasi kidogo cha nyongeza ya udongo/mchanga. Waandishi wanahusisha mota hii na chanzo cha udongo cha Düngenedeg.

Kwa nini Jedwali 3 lisomwe kwa tahadhari?

Kwa Kh25-05, 25+20+40=85; kwa Kh25-06, 86+10=96. Chanzo hakielezi kama tofauti hizi zinatokana na sehemu iliyobaki, kuzungusha, muundo wa kategoria au hesabu nyingine. Kwa hiyo Verianla haijanormalisha thamani hadi 100 wala kubuni asilimia zinazokosekana.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Muundo wa utafiti

Utafiti unategemea arkeometri ya majaribio na uainishaji wa nyenzo. Vyanzo viwili vya udongo ghafi vililinganishwa na vifaa vya ujenzi vilivyochaguliwa kutoka majengo mawili ya mahekalu ya Kibudha. Huu si utafiti wa majaribio uliodhibitiwa kwa nasibu, takwimu za idadi ya watu au jaribio la uzalishaji wa mfululizo. Kitengo cha uchanganuzi ni sampuli za nyenzo za akiolojia na za asili.

Vifaa vya uchanganuzi na masharti

Katika utangulizi, chanzo kinaeleza kwamba mbinu nyingine za arkeometri kama XRF, SEM/EDX na thermogravimetry pia zinaweza kutumiwa kwa ujumla. Hata hivyo, katika sehemu za matokeo za makala hii, data kuu ya majaribio inatokana na XRD, FTIR na Raman. Kwa hiyo haijaandikwa kana kwamba XRF, SEM/EDS au TGA zilifanywa na kutoa matokeo katika utafiti huu.

Uhusiano wa udongo ghafi → msingi ulioshindiliwa

Kufanana kwa FTIR kati ya sampuli Kh25-03 ya Hekalu 1 na udongo wa Toyrym, pamoja na viashiria vya kikaboni/majivu, kuliongoza kwenye tafsiri ya nyenzo ya msingi ambapo udongo, majivu na viongeza vya kikaboni viliongezwa kutoka nje kwenye chanzo cha Toyrym.

Sampuli Kh25-04 ya Hekalu 2 ililinganishwa na udongo wa Düngenedeg, na waandishi walipendekeza kichocheo tofauti cha maandalizi chenye udongo wa mfinyanzi, udongo/mchanga na nyongeza ya kikaboni.

Uhusiano wa udongo ghafi → matofali na vigae vya paa

Kuonekana kwa dolomite na sifa zinazofanana za FTIR katika matofali ya kijivu ya mahekalu yote mawili kulihusishwa na waandishi na chanzo cha udongo cha Toyrym. Awamu za halijoto ya juu kama anorthite, enstatite na wollastonite zinazoonekana katika bidhaa zilizochomwa ni tofauti na awamu za malighafi; tofauti hii ilitumiwa kurudisha nyuma teknolojia ya uchomaji.

Katika sehemu ya matokeo ya chanzo, udongo wa montmorillonite wenye kabonati wa Toyrym unatathminiwa kuwa ulitumika katika tanuru za “mantou” kwa utengenezaji wa matofali na vigae vya paa.

Chanzo kinasema nini kuhusu tanuru ya “mantou”?

Chanzo kinaeleza kwamba tanuru za aina ya “mantou” zinazohusishwa na utengenezaji wa kauri za ujenzi ziliwahi kupatikana kwa akiolojia katika eneo la Kharkhul Khaany Balgas. Kwa kutegemea fasihi, kinaeleza kwamba tanuru hizi zinaweza kutumiwa katika masafa ya kazi ya takriban 800-1000 °C na zinaweza kufikia halijoto za juu zaidi.

Thamani hii ya fasihi haimaanishi kwamba katika utafiti huu halijoto ya tanuru ilipimwa moja kwa moja kwa kipimajoto. Utafiti huu unakadiria halijoto ya uchomaji kwa kurudi nyuma kutoka mabadiliko ya madini na spektra katika nyenzo ya mwisho.

Je, matofali ya kijivu ya mahekalu mawili yanaashiria teknolojia moja?

Waandishi wanatathmini spektra za FTIR zinazofanana za matofali ya kijivu Kh25-07 na Kh25-11 pamoja na uhusiano wake na vyanzo, na kuhitimisha kuwa matofali ya kijivu ya mahekalu mawili yana teknolojia ya utengenezaji inayofanana. Hii haimaanishi “yalitengenezwa siku moja, katika mzigo mmoja wa tanuru”; ni tafsiri kwamba sifa za uchanganuzi zinaendana na teknolojia ileile ya jumla.

Matokeo ya glaze ya kijani

Tafsiri ya waandishi ya data ya Raman ni kwamba pigmenti ya kijani ina atacamite. Hata hivyo, sehemu ya matokeo ya makala inasema wazi kwamba ingawa pigmenti imetambuliwa, muundo wa glaze na teknolojia ya utengenezaji wa glaze zinahitaji kuchunguzwa kwa kina zaidi.

Matokeo ya mota na plasta

Tofauti kati ya Kh25-05 na Kh25-06 inaonyesha kwamba aina moja tu ya nyenzo yenye msingi wa chokaa haikutumiwa katika jengo. Waandishi wanapendekeza udongo wa Toyrym kama kiungo cha malighafi kwa plasta ya juu ya sakafu ya Hekalu 1, na udongo wa Düngenedeg kwa mota ya chokaa kati ya matofali.

Matokeo haya yanaashiria utaalamu wa kimatumizi: plasta ya uso na mota ya kubeba/kuunganisha huenda ziliandaliwa kwa mapishi tofauti. Hata hivyo, chanzo hakitambui moja kwa moja utambulisho wa mafundi wa uzalishaji au muundo wao wa shirika kutokana na data hizi za uchanganuzi.

Uhusiano na Yingzao Fashi unapaswa kutafsiriwaje?

Makala hutumia desturi za matofali, vigae vya paa na uchomaji katika mwongozo wa usanifu na teknolojia wa enzi ya Song, Yingzao Fashi, uliochapishwa mwaka 1103, kama muktadha wa kulinganisha teknolojia. Katika muhtasari wa Kiingereza wa chanzo, jina hili linaonekana kama “Yinzhao”, wakati katika mwili wa makala linafafanuliwa kama Yingzao Fashi.

Waandishi wanatafsiri matokeo ya uchomaji na udhibiti wa rangi katika Kharkhul Khaany Balgas kuwa yanaendana na utamaduni huu wa kale wa teknolojia ya China. Hata hivyo, utafiti huu pekee hautoi hati ya maandishi inayothibitisha kwamba fundi fulani alisoma moja kwa moja Yingzao Fashi na kutengeneza bidhaa kulingana nayo.

Hitimisho zinazoungwa mkono na utafiti

• Aina tofauti za udongo wa mfinyanzi, matofali, vigae, plasta na mota zilitumiwa katika majengo mawili ya mahekalu ya Kibudha katika Kharkhul Khaany Balgas.
• Vyanzo vya udongo vya Toyrym na Düngenedeg vinaweza kutofautishwa kwa sifa za kimineralojia na FTIR.
• Uhusiano wa udongo wa Toyrym na utengenezaji wa matofali na vigae vya paa unaungwa mkono na waandishi.
• Matofali ya kijivu ya Hekalu 1 na Hekalu 2 yanaendana na teknolojia inayofanana ya utengenezaji.
• Masafa ya makadirio ya uchomaji katika sehemu ya matokeo ya waandishi kwa matofali ya kijivu ni takriban 950-1100 °C.
• Matofali ya kijivu yamehusishwa na angahewa ya upunguzaji, huku vigae vyekundu vya paa vikihusishwa na angahewa ya oksidishaji.
• Viashiria vya uchomaji wa vigae vya paa vinatoa masafa tofauti kulingana na sampuli na mbinu; sehemu ya matokeo inafupisha takriban 850 °C kwa vigae vyekundu.
• Pigmenti ya glaze ya kijani imehusishwa na atacamite kwa kutegemea data ya Raman.
• Kh25-05 na Kh25-06 zinaashiria teknolojia mbili tofauti za plasta/mota yenye msingi wa chokaa zenye malighafi na miundo tofauti.
• Viongeza vya kikaboni vimetafsiriwa kutokana na baadhi ya viashiria vya amide/N-H vya FTIR.

Hitimisho ambazo utafiti hauungi mkono

• Utafiti huu haujaamua umri wa mahekalu kwa kipimo kipya cha radiokaboni au luminescence.
• Masafa ya 950-1100 °C si halijoto moja na ya ulimwengu wote ya uchomaji kwa kauri zote za ujenzi.
• Haijaonyeshwa kwamba vigae vyote vya paa vilichomwa kwa halijoto ileile kabisa.
• Kichocheo kamili cha utengenezaji wa glaze ya kijani na vipengele vyake vyote vya kemikali havijatatuliwa katika utafiti huu.
• Thamani zote za pik za Raman katika maandishi na grafu hazilingani moja kwa moja; Verianla haisahihishi tofauti hii kwa kutengeneza pik mpya.
• Chanzo hakielezi kwa nini thamani za asilimia za nusu-idadi katika Jedwali 3 hazifikii 100.
• Kulingana kwa nyenzo na utamaduni mmoja wa kiteknolojia hakuthibitishi fundi yuleyule, siku ileile ya uzalishaji au mzigo uleule wa tanuru.
• Ufanano wa kiteknolojia na Yingzao Fashi si ushahidi wa uhakika wa uhamishaji wa moja kwa moja wa maandishi ya kihistoria.
• Chanzo hakiripoti matokeo mapya ya XRF, SEM/EDS au TGA kwa utafiti huu.
• Utafiti hautoi uchanganuzi wa takwimu za idadi ya watu, thamani ya p, muda wa kujiamini au muundo wa majaribio yaliyodhibitiwa.

Mapendekezo ya kuweka tarehe siku zijazo

Waandishi wanaeleza kwamba quartz au K-feldspar inaweza kutenganishwa kutoka udongo ulioshindiliwa katika misingi ya mahekalu na tabaka za udongo zinazohusiana na kuta za mji na kuwekwa tarehe kwa mbinu za luminescence.

OSL (Optically Stimulated Luminescence) ni mkabala wa kuweka tarehe unaotumiwa kutathmini ni lini nafaka za madini zilizikwa baada ya mara ya mwisho kuathiriwa na mwanga mkali. Hata hivyo, hakuna matokeo mapya ya OSL yaliyowasilishwa katika utafiti huu.

Katika sehemu ya matokeo pia inaelezwa kwamba umri wa mota ya chokaa kwa kanuni unaweza kuamuliwa kwa mbinu ya ¹⁴C. Hili pia si matokeo ya utafiti huu bali pendekezo la kuweka tarehe linaloweza kutumika katika siku zijazo.

Nguvu za utafiti

Nguvu kuu ya utafiti ni kwamba unalinganisha chanzo cha udongo ghafi si tu na kauri ya mwisho, bali pia na nyenzo kutoka hatua tofauti za uzalishaji kama msingi ulioshindiliwa, matofali, vigae vya paa, glaze, plasta na mota. XRD, FTIR na Raman kujibu swali moja la kiteknolojia kwa viwango tofauti pia hupunguza utegemezi wa tafsiri kwa kipimo kimoja.

Mapungufu ya kimetodolojia ya utafiti

Chanzo hakifungui kichwa tofauti cha “limitations”; hata hivyo, mipaka inayoonekana kutokana na mbinu na data inapaswa kuwekwa wazi. Idadi ya sampuli ni ndogo na haiwakilishi vifaa vyote vinavyowezekana vya ujenzi. Chanzo kinaeleza kwamba baadhi ya sampuli za udongo na changarawe za mazingira hazikuweza kukusanywa katika msimu huu wa kazi za eneo.

Katika jedwali la XRD la nusu-idadi, awamu nyingi zimepewa madaraja ya +/++/+++; hizi si asilimia sahihi za uzito. Safu za asilimia za Jedwali 3 hazifikii 100 na sababu yake haijaelezwa.

Halijoto za uchomaji si vipimo vya moja kwa moja vya kipimajoto ndani ya tanuru. Mabadiliko ya awamu za madini na tabia ya joto ya pik za FTIR katika fasihi hutumiwa kutafsiri kwa kurudi nyuma hali za uzalishaji wa zamani.

Kufanana kati ya vyanzo vya udongo ghafi na bidhaa ya mwisho kunaweza kuwa kiashiria kikubwa cha asili; hata hivyo, bila ulinganisho mpana zaidi wa kijiokemia na elementi, haiwezi kuchukuliwa kuwa imethibitishwa kabisa kwamba vifaa vyote vya ujenzi vilitoka katika sehemu moja ya uchimbaji wa udongo.

Maelezo ya Chanzo na Mbinu

Kichwa cha Kimongolia kilichotolewa katika chanzo: Хархул хааны балгасын буддын шашны сүмийн малтлагаас илэрсэн барилгын хэрэглэгдэхүүнийг материал судлалын аргаар судалсан нь

Kichwa asilia cha Kiingereza: Archaeometric study of the building materials from the buddhist temples at the Kharkhul khaany balgas site

Waandishi: Saran Solongo; Erdene-Ochir Nasan-Ochir.

Mpangilio wa waandishi: Mpangilio wa chanzo umehifadhiwa.

Mchango sawa: Chanzo hakina taarifa ya waandishi wenye mchango sawa/waandishi wa kwanza sawa.

Mwandishi wa mawasiliano: Chanzo hakitumii lebo wazi ya “corresponding author”. Anwani ya barua pepe na ORCID vimetolewa kwa Saran Solongo; kwa hiyo hadhi ya ziada ya mwandishi wa mawasiliano haijadhaniwa.

Ushirika 1: School of Applied Sciences, Mongolian University of Science and Technology, Baga Toiruu, Ulaanbaatar-14191, Mongolia.

Ushirika 2: Institute of Archaeology, Mongolian Academy of Sciences, Ulaanbaatar-13330, Mongolia.

Jarida: Studia Archaeologica.

Mchapishaji wa taasisi: Katika rekodi rasmi za Mongoliajol za jarida, unaonyeshwa kama Institute of Archaeology, Mongolian Academy of Sciences.

Juzuu / fasciculus: Tomus XLIX, Fasciculus 12.

Mwaka: 2026.

Kurasa: 170-183.

DOI: 10.5564/sa.v49i1.5564

Kiungo rasmi: Katika PDF ya chanzo, anwani 10.5564/sa.v49i1.5564 imetolewa kupitia DOI resolver. Kwa kuwa katika utafutaji wa sasa landing page tofauti ya jarida kwa makala hii haikupatikana kwa kuaminika, URL ya ziada haijabuniwa.

Aina ya chanzo: Article; utafiti wa arkeometri ya majaribio na uainishaji wa sayansi ya nyenzo.

Hali ya mapitio ya wenzao: PDF ya chanzo haitoi wazi mchakato wa mapitio ya wenzao au tarehe za kukubaliwa. Kwa kuwa katika utafutaji wa sasa rekodi rasmi ya mapitio ya wenzao mahsusi kwa makala hii haikuthibitishwa, neno “imepitia mapitio ya wenzao” halijadhaniwa.

Leseni: Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0).

Muktadha wa mradi: Makala ilitekelezwa katika mfumo wa utafiti wa akiolojia wa Kharkhul Khaany Balgas wa mradi wa kisayansi “Өв соёлын голомт” unaoendeshwa kwa pamoja na Golomt Bank, Mongolian Academy of Sciences Institute of Archaeology na taasisi husika ya utafiti/utamaduni ya Gandantegchenling Monastery.

Taarifa tofauti ya ufadhili: Chanzo hakina sehemu ya kawaida ya “Funding”. Ingawa washirika wa mradi wametajwa, namna ya mchango wa kifedha wa kila mmoja haijaelezwa kando.

Mgongano wa maslahi: Chanzo hakionyeshi taarifa tofauti ya mgongano wa maslahi.

Upatikanaji wa data: Chanzo hakina sehemu tofauti ya upatikanaji wa data wala hifadhi wazi ya spektra ghafi.

CRediT / michango ya waandishi: Chanzo hakina sehemu ya CRediT au maelezo ya kina ya michango ya waandishi.

Eneo la utafiti: Mji wa kale wa Kharkhul Khaany Balgas, eneo la Arkhangai, Mongolia; vifaa vya ujenzi vinavyohusiana na majengo mawili ya mahekalu ya Kibudha.

Sampuli: Jedwali 1 la chanzo linaorodhesha misimbo 11 ya sampuli: udongo ghafi mbili, sampuli mbili za msingi ulioshindiliwa, sampuli mbili za plasta/mota, matofali mawili ya kijivu na vigae vitatu vya paa.

Mfumo mkuu wa kimetodolojia: Chaîne opératoire; kujenga upya mnyororo wa malighafi → maandalizi → uzalishaji → bidhaa ya mwisho kwa kutumia muktadha wa akiolojia na uchanganuzi wa nyenzo.

XRD: Miniflex 300/C600; Cu cathode; 49 kV; 15 mA; 5°-60°; hatua ya 0,02°; kipimo cha 0,6 s; uchanganuzi wa awamu na nusu-idadi kwa Profex.

FTIR: IR Prestige 21; 400-4000 cm^-1; takriban 1:100 sampuli/KBr; kidonge kilichobanwa kwa takriban 10 MPa.

Raman: NSR-5600, JASCO Int.; 100-1200 cm^-1; uchanganuzi wa pigmenti ya glaze ya kijani.

Mbinu ya takwimu: Chanzo hakiripoti thamani ya p, muda wa kujiamini, jaribio la nadharia au takwimu inferensia zinazotegemea sampuli. Matokeo yanategemea tafsiri za kimineralojia, kispectroskopi na kulinganisha arkeometri.

Kutokuwiana ndani ya chanzo 1: Jedwali 1 linatoa sampuli ya udongo ghafi ya Düngenedeg kama Kh25-2/Kh25-02, lakini katika aya husika ya maelezo msimbo Kh25-01 umeandikwa kwa mara ya pili. Verianla haijasahihisha hili kimya kimya.

Kutokuwiana ndani ya chanzo 2: Orodha za pik za maandishi katika sehemu ya Raman hazifanani kabisa na thamani za pik zilizowekwa lebo kwenye grafu ya Kielelezo 6. Utambulisho wa atacamite wa waandishi umehifadhiwa na hakuna orodha mpya iliyooanishwa ya pik iliyotengenezwa.

Ukosefu wa uhakika ndani ya chanzo 3: Katika Jedwali 3, thamani za Wt.% za Kh25-05 zimetolewa kuwa 25, 20 na 40; za Kh25-06 kuwa 86 na 10, lakini hazifikii 100 na chanzo hakielezi tofauti hii.

Maelezo ya istilahi ndani ya chanzo: Katika muhtasari wa Kiingereza, jina la teknolojia ya uzalishaji linaonekana kama “Yinzhao”, huku maandishi makuu yakijadili utamaduni wa kiteknolojia wa Yingzao Fashi. Verianla imetumia jina Yingzao Fashi lililoelezwa katika maandishi katika simulizi kuu na kurekodi tofauti ya tahajia katika muhtasari kando.

Kikomo cha kuweka tarehe: Makala hii hairipoti tarehe mpya ya OSL au ¹⁴C. Kuweka tarehe kwa udongo ulioshindiliwa/tabaka la udongo kwa luminescence na, kwa kanuni, mota ya chokaa kwa ¹⁴C kumependekezwa kama uwezekano wa utafiti wa siku zijazo.