Лабораторные изследования камней карьера Румиколька и стены инков

[metafor_7]

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0305440312004256 Journal of Archaeological Science
Volume 40, Issue 4, April 2013, Pages 1823-1837
Evaluating effects of chemical weathering and surface contamination on the in situ provenance analysis of building stones in the Cuzco region of Peru with portable XRF

Абстрактные
В качестве единственного типа прибора, способного определить артефакт геохимии в самых различных условиях, портативный рентгеновский флуоресцентный (PXRF) может часто использоваться как, вероятно, самый лучший вариант для сбора данных при удалении объектов частично или полностью неосуществимо. Однако, используя PXRF в тех случаях, когда отбор образцов и подготовка расходящихся от стандартов, разработанных для лабораторных приборов на основе требует оценки влияния новых и потенциально ограничивающих факторов, чтобы установить справедливость метода в этих новых условиях. Здесь мы рассмотрим влияние поверхностного загрязнения и химического выветривания на способность оценивать происхождение изверженных строительных камней, используемых в регионе Куско в Перу. Загрязнение поверхности оценивали путем сравнения низкой отдачей методы диоритовых и андезито блоков очистки, и под воздействием атмосферных явлений исследовали путем сравнения выветривание против свежих поверхностей образцов из двух андезитовыми карьерах. В общем, наиболее легкие элементы были наиболее воздействию загрязнения и атмосферных воздействий во время измерения многих из более тяжелых элементов, обычно используемых в исследованиях географических были относительно незатронутыми. Концентрации Pb и Zn были проблематичными в городском контексте Куско из-за загрязнения окружающей среды. Возможность определить происхождение строительных камней в пределах этих ограничений (то есть, справедливость этого применения PXRF) была продемонстрирована в предварительном исследовании путем сравнения измерений из неочищенных, вскрытых строительных камней в регионе свежих образцов карьерных.

Особенности

► Портативный РФА был признан действительным для сорсинговых магматические каменных объектов в регионе Куско в Перу. ► химическое выветривание влияние измеренных концентраций легких, но не более тяжелых элементов. ► Измерения некоторых легких элементов были затронуты в результате загрязнения поверхности. ► Низкое воздействие очистки лишь незначительно уменьшает влияние загрязнения поверхности на более легких элементов.

Ключевые слова
Портативный РФА; PXRF; Строительный камень происхождение; Куско; Cusco; Инка; Инка; Химическое выветривание; Поверхностное загрязнение
1. Введение
Последние достижения в точности, пределы обнаружения и доступности Портативный рентгеновской флюоресценции (PXRF) инструменты значительно расширили наш потенциал для неразрушающего анализа. Основные преимущества включают в себя способность оценивать объекты практически в любом контексте, из в Ситу находит полевые лаборатории и музеи, а также возможность измерять объекты большого размера, не снимая образцов. Это устранит необходимость транспортировки артефактов или повредить их путем удаления образцов для лабораторного анализа на основе, которые часто могут быть запрещены или требуют более обременительные разрешений (Филлипс и Спикман, 2009; Potts, 2008). Хотя технология PXRF имеет свои ограничения и недостатки (Liritzis и Захария, 2011; Nazaroff и др, 2010;. Шекли, 2011; Спикман и др, 2011;. Williams-Торп, 2008) и не является полной заменой для лабораторных на основе РФА, она доказала свою жизнеспособность в течение ряда приложений, таких как обсидиан исследований происхождения (например, Крэйг и др 2007;. Nazaroff и др 2010;. Филлипс и Спикман, 2009).

Расширение потенциальных применений PXRF требует разработки и оценки методологии полевой основе для неинвазивного анализа на месте в различных контекстах в (Nazaroff и др 2010:. 885). Это особенно важно для тех применений, где PXRF является единственно возможным методом для сбора данных. Одним из основных приложений включает в себя провенанс исследования магматических каменных объектов, таких как строительные камни и скульптуры, которые охраняются в качестве компонентов архитектуры, стоящего музейных коллекций и т.д. (Williams-Торп, 2008). Поскольку неинвазивный анализ не позволяет подвергать свежие поверхности и может ограничивать очистку, крайне важно, мы оцениваем обоснованность этого применения при проведении измерений на открытых поверхностях; т.е., нам нужно исследовать, сколько PXRF измерения зависят от погодных условий или загрязнения, и если эти эффекты достаточно, чтобы повлиять на нашу способность соответствовать археологические объекты с геологическими источниками.

Здесь мы рассматриваем влияние химического выветривания и загрязнения поверхности, два фактора, наиболее вероятной причиной отклонений в измеренной химического состава по сравнению со свежим поверхностей. Их потенциальные эффекты являются переменными и трудно предсказать, поэтому разработки методологии PXRF для этих приложений требует оценки таких эффектов для ряда материалов и контекстов. Из-за загрязнения поверхности и химическое выветривание лишь частично изучены, здесь мы рассматриваем их влияние на строительный камень и карьерных материалов из района Куско Перу, как генерируется в течение 400-900 лет временные рамки, с особым вниманием к магматической камень подвергается в городских против . сельских контексты.

1.1. PXRF для анализа на месте изверженных каменных объектов

Ряд факторов может повлиять на точность и, следовательно, применимость РФА для геохимических исследований географических изверженных каменных объектов. К ним относятся размер выборки, индивидуальный размер зерна, неровности поверхности, минералогии и химическую однородность, последствия которых были изучены Davis и др. (1998), Liritzis и Захария (2011), и Williams-Торп и др. (1999), среди прочих. Но данные для поверхностного загрязнения и химического выветривания ограничены, потому что исследователи только начали устранения их последствий. Например, Williams-Торп и др. (1999) и Потс и др. (2006) оценивали по погодным условиям риолитом, microdiorite, и образцы долеритовыми на Британских островах, Лундбладом и др., 2008 и Лундбладом и др., 2011 исследовали выветривания на Гавайских базальтовых артефактов и геологических образцов, и Лундбладом др. (2011) также испытали некоторые эффекты загрязнения поверхности базальтового артефактов. Эти эффекты имеют меньше беспокойства для лабораторных анализов на основе, которые часто позволяют для очистки образцов для уменьшения воздействия загрязнения поверхностей, а также для выбора анализа наименее нарушенных поверхность или подвергая свежие поверхности, чтобы уменьшить эффект от химического выветривания. Но они являются более значимыми для неинвазивного PXRF анализ ограничивается открытыми, немытых поверхностях, где загрязнение поверхности и химическое выветривание может потенциально изменяющие химический состав наружного слоя камня, обогащения или обеднения некоторых элементов измерения.

Эффекты могут сильно варьироваться в зависимости от типа камня, длительности и условий облучения, типов поверхностных загрязнений и воздействий человеческой деятельности. Кроме того, влияние на оценку отдельных элементов неодинаковы из-за физики энергодисперсионным РФА. Расчет концентрации элемента зависит от обнаружения характерной энергии флуоресцентных рентгеновских лучей, генерируемых атомами этого элемента, когда пучок рентгеновских лучей Прибор проникает в образец. Глубина, с которой флуоресцентные рентгеновские лучи могут избежать и быть обнаружены зависит как от энергии рентгеновского излучения и их поглощения материала. Это называется критической глубины проникновения, которая представляет собой толщину, приносящих 99% флуоресцентного рентгеновского излучения. Однако доля флуоресценции обнаруженной не является постоянной по всей глубине образца, а интенсивность излучаемого флуоресценции затухает в образце таким образом, что большая часть сигнала генерируется из более мелких глубинах, например, 90% от обнаруженного сигнала приходит от толщины, эквивалентной половине критической глубины проникновения (Потс и др., 1997).

Важно отметить, что критическая глубина проникновения изменяется как от элемента, так как энергия рентгеновского излучения для данного типа рентгеновской линии возрастает с увеличением атомного номера (Z), а также с помощью матрицы, через которую проходит пучок. Таким образом, сигналы для более легкие элементы образуются из прогрессивно меньших глубинах материала. Для основного типа камня рассматриваемой здесь, андезита, Потс и др. (1997), рассчитываемый критические глубины проникновения в диапазоне от 30 мкм для K до 8555 мкм для Ba. Таким образом, для многих элементов РФА измерения происходят из относительно тонкого слоя образца. Загрязнение поверхностных и погодным условиям может быть проблематичным, если они обогащают или истощить элементы на поверхности или вблизи поверхности таким образом, что измеренные концентрации отклоняются от образца в целом (т.е. основная композиция). Более легкие элементы, как правило, наиболее восприимчивы к этим эффектам, как показано в анализах различных изверженных пород (Лундбладом и др 2008 и Лундбладом и др, 2011;.. Поттс и др, 2006;.. Williams-Торп и др, 1999 ). Для более тяжелых элементов в середине Z, таких как Rb, Sr, Y, Nb и Zr, которые оказались весьма полезными в поиске, эффекты выветривания менее очевидны. Некоторые из них менее восприимчивы к геохимических изменениям, чем другие, но в целом влияние атмосферных воздействий значительно смягчается более глубоких критических глубин проникновения для этих элементов.

Центральным вопросом здесь является степень, в которой поверхностное загрязнение и химические воздействия атмосферных условий PXRF измерения состава андезитах и ​​других изверженных камней, используемых для инков вырезать каменной архитектуры. В частности, в субтропическом климате высокогорное Куско, делает химическое выветривание за временные рамки ок 400-900 лет в сочетании с поверхностным загрязнением в городских условиях изменить приповерхностный химический состав этих камней достаточно, чтобы повлиять на измерения элементов, представляющих интерес? Являются ли все легкие элементы существенно изменены, или существуют некоторые мы все еще можем использовать для анализа происхождения? Будет ли более тяжелые элементы быть относительно устойчивым к воздействию, как и в других типах пород? По сути дела, в какой степени эти факторы влияют на действительность (как описано Hughes, 1998) этого метода для определения геологического происхождение этих материалов?

2. Провенанс анализ строительного камня в Куско
Как Шекли (2002) адвокатов, мы должны оценить уровень точности и точности, необходимой для конкретных применений РФА. Для тех приложений, которые требуют очень высокий уровень точности и точности, даже небольшие эффекты атмосферных воздействий может оказать негативное влияние. Но это не должно быть для настоящей заявки. В частности, поиска поставщиков работали строительные камни не всегда требует такого высокого уровня точности, как некоторые другие типы артефактов, поскольку потенциальное количество карьерах часто низка. Как использовали инки и других сложных обществ, вырезать камень, как правило, добываются из ограниченных появлений подходящего камня. Другими словами, не каждый обнажение андезита около Куско является потенциальным источником андезите, используемого для строительства в городе. В противоположность этому, любое первичное или вторичное появление камня подходящих качеств может быть потенциальным источником для небольших артефактов, таких как чешуйчатых инструментов.

Часто потенциальные источники мелкого тесаного камня, используемого в значительных количествах может быть сведена к тем, показывая прямое доказательство разработки карьеров, а в дальнейшем сузились, сравнивая макроскопические свойства, такие как вкрапленников, цвет и т.д. Такие ограничения на количество геологических источников, которые должны быть включенных в расследование может уменьшить вероятность дублирования в химическом составе между источниками сравниваемых. Конечно, значительные совпадения могут возникать в случае разработки карьеров различных обнажений той же вулканической формации, и можно иметь случаи, когда мы не определили все физически различных карьерах из таких обнажений. Такой случай может ввести нас в заблуждение, чтобы назначить все строительные камни с аналогичной геохимического состава к ноу карьере; этот вопрос является общим для всех Lithic провенанс анализов. Но в целом, Провенанс исследования строительного камня могут быть более пригодными для анализа с более низким уровнем точности, таких как PXRF и воздействия атмосферных факторов или загрязнения поверхности, если несовершеннолетний, не может препятствовать делать исходные задания.

2.1. настройка исследований

Очень хорошо подогнанные каменная кладка была отличительной чертой империи инков. Определение геологических источников камня, используемого в этой элитной архитектуры может дать нам понимание доступ и контроль над карьерах, организации и использования труда и идеологических размеров выбора и использования камней из различных источников. В то время как имеется заинтересованность в соответствие Инков строительные камни карьерах (Gregory, 1916; Гомис, 2003; Heizer и Williams, 1968; Hunt, 1990; Protzen, 1983 и Protzen, 1993), геохимический анализ использовался только в одном исследовании, дата (Ogburn, 2004). Поскольку археологи вряд ли могут быть разрешены, чтобы удалить образцы из стоящих стен в крупных сайтов Inca для лабораторного анализа на основе, PXRF открывает двери для большего количества исследований.

Для столицы инков Куско (. Рис 1), было давно известно, что Rumiqolqa был основной карьер по андезите используется во многих зданиях (Gregory, 1916; Hunt, 1990; Squier, 1877 г.). Инки также добывали андезит из Huaccoto, что из той же формации, как Rumiqolqa; эти каменоломни представляют собой два из девяти главных андезитовыми обнажений к востоку от Куско, входящих в состав позднего плейстоцена Rumicolca формация (INGEMMET, 1999, мы сохраняем за собой INGEMMET написание "Rumicolca", чтобы обратиться к геологической формации, чтобы отличить его от карьера Rumiqolqa) , Хотя существуют различия во внешнем виде скалы в обоих карьерах, они очень похожи по геохимии (Ogburn, 2004) и петрологии (Ixer и др., 2012). Ряд других карьерах также при условии, камень для Куско и других сайтов, с большинством королевских сайтов в регионе, опираясь на местных карьерах, дополненных некоторыми камень из более отдаленных источников (Gregory, 1916; Hunt, 1990; Protzen, 1993). Большая часть камня, добытого был изверженных, в том числе андезита, диорита, гранита и риолитом, для которых геохимические источников потенциально применима. Большинство Inca сократить сроки каменной архитектуры в имперский период (около 1400-1532 н.э.), хотя некоторые срезанные каменные здания могут предварительно дату имперское расширение и строительство Inca стиле продолжались и в начале колониального периода. Таким образом, большинство добывали материал был подвержен загрязнению поверхности и погодным условиям в Куско и прилегающих участков приблизительно 400-600 лет, и, возможно, несколько столетий больше в некоторых случаях.



Рис.1. Расположение участков и карьерах обсуждаются в тексте.

3. Выветривание
Химическое выветривание породы начинается на самой поверхности и проникает в материал с течением времени, образуя корку. Процесс изменяет минералы через раствор, окисления и других химических реакций, а также минералы распадаются некоторые элементы вымываться, изменяя геохимии (Колман, 1982). Следовательно, как толщина кожуры выветривания (и, таким образом, от степени выщелачивания) возрастает с течением времени, она становится все более вероятно, влияет на химический состав слоя анализируемого PXRF.

Влияние погодных условий на какой-либо конкретной породы трудно предсказать, потому что они зависят от минералогии горной породы и условия, которым он подвергается в течение долгого времени (Williams-Торп и др, 1999:. 219), так что необходимо изучить эффекты для диапазона условий и типов горных пород. Наиболее уместным здесь является исследование Колман и Пирс (1981), который проанализировал андезиты и базальты различных минеральных композиций в полузасушливых климат западной части США, условия несколько похожа на Cuzco области. Примечательно, что они определили, что эти породы требуется, по крайней мере 10000 лет, чтобы разработать 0,2 мм кожуру. Основной вывод из этого исследования является то, что андезиты со всего Куско должны развиваться только очень тонкие кожуру выветривания в гораздо более короткие сроки, обработанного здесь, даже принимая во внимание различия в минералогии и условий воздействия.

Тем не менее, мелкие критические глубины проникновения для легких элементов, позволяют предположить, что даже незначительные выветривание кожуры может повлиять на измерения РФА. Это вызывает особую озабоченность, поскольку более легкие элементы, как правило, самый мобильный в химическом выветривании, с наибольшим потенциалом воздействия на Si, Ca, Na и K (Колман, 1982; Хендрикс и Whittig, 1968; Oguchi, 2001; Сак и др ., 2004). В отличие от этого, влияние мелкой поверхностной коркой должна быть гораздо менее заметным для более тяжелых микроэлементов, таких как Rb, Sr, Zr, Ba и (Williams-Thorpe и др., 1999).

3.1. методы

Для оценки влияния химического выветривания, мы проанализировали выветривание против новых поверхностей от добычи в карьерах Rumiqolqa и Huaccoto. Мы измерили 19 образцов от Rumiqolqa и 10 от Huaccoto, принимая парных чтений выветренных и свежих поверхностей каждого из них. Предыдущий анализ с WD-XRF (Ogburn, 2004) обнаружили, что химическое изменение в некоторых отдельных строительных блоков Rumiqolqa андезита был минимальным, с концентрацией тяжелых элементов, отличающихся на три процента или менее между различными образцами из того же камня. Таким образом, мы ожидаем, что существенные различия в концентрации элементов между выветренных и свежих поверхностей в этом эксперименте не должно быть результатом изменчивости в пределах исходного материала. Загрязнение поверхности не должно быть существенным фактором, потому что портится были оставлены на поверхности и не подлежит захоронению или пострадавших от поздних человеческой деятельности, которые могли бы оставить заметные остатки. Андезитах из этих карьеров мелкозернистый, а также для измерения мы выбрали поверхности, которые были плоскими и относительно гладкие, так что размер зерна и текстуры поверхности не должны иметь значительное влияние. Соответственно, расхождения между измерениями на выветренных и свежих поверхностей одного и того же образца, если значительно больше, чем инструмент подсчета точности, должна быть в первую очередь связано с последствиями погодных условий.

Поскольку эти каменоломни были разработаны с доинкской времен до наших дней, то трудно точно контролировать для возраста выветривания кожуру на карьерных материалов, т.е. мы не можем гарантировать, что любая отдельная часть была скалывается во время имперской эпохи инков. Во избежание недостаточного представляющих уровень атмосферных воздействий, мы стремились собрать образцы, которые были, скорее всего, были добыты в доколумбовых времен, выбирая те, которые выставлены наиболее заметным атмосферным воздействиям. Все они включены по меньшей мере, одну поверхность с окрашиванием явно указывающим окисления; они, как правило, отличались от других поверхностей, на том же образце, и большинство окружающих портится. В результате, выветривание должен представлять либо ранее карьеров активность или поверхности, которые, естественно, были подвержены в течение длительного геологического времени с конца плейстоцена, соответствие или превышение ожидаемого выветривание в Inca имперских контекстах.

Образцы были измерены для всех тестов в области с использованием Innov-X Delta DP4000 PXRF с детектором дрейфа кремния и родия трубки. Измерения проводились с использованием стандартного режима почвы 3 луча, работающий при до 50 кВ для 60 сек общее время подсчета голосов, с концентрациями, полученными с помощью комптоновского нормализации. Мы проанализировали выбор из 11 элементов, которые оказались полезными для географических исследований изверженных пород. В идеальных условиях, инструментальные пределы обнаружения для следовых элементов находятся в пределах 1-3 частей на миллион для Rb, Sr, Zr и, 3-5 частей на миллион для Zn, 15-30 частей на миллион для Ba и 2-4 частей на миллион для Pb , в зависимости от производителя. Эти ограничения, вероятно, будут выше в полевых условиях, но концентрации этих элементов в материалах проанализированных нами были достаточно высоки, что пределы обнаружения не должно быть проблемой, за исключением Pb.

Точность и стабильность прибора была проверена путем анализа стандарта NIST-2781 в конце каждой сессии измерений (таблица 1). Использование стандартного отклонения этих измерений в процентах от среднего значения величин, инструментальная точность была главным образом в диапазоне 2-4%, с низкого уровня в 1,3% для Mn и 6,7% для Ва. Точность метода оценивали с помощью повторных измерений образца выработок Rumiqolqa андезите (таблица 2). Поверхность свеже подвергается сколоты с геологический молоток, который избегал любые потенциальные воздействия атмосферных факторов или загрязнения поверхности. Каждое измерение было принято примерно в том же месте на образце, в радиусе 1 см от центра образца. Таким образом, первичный вклад в изменчивость измерений PXRF должна быть ограничена прибора, т морфологии поверхности эффекты и минералогии. Повторные измерения показывают низкий уровень изменчивости для большинства элементов, со стандартными отклонениями в пределах 1-3% от среднего значения. Zn было выше на 5,5%, а Pb на 14,8%; Неточность последнего может быть из-за концентрации, близкие к инструментальным пределов обнаружения. В целом, один прочтение камня этого типа в соответствии с этими параметрами следует дать достаточно точную меру объемного состава образца; Следующий Поттс и др. (1997), одно измерение является достаточным для достижения относительное стандартное отклонение от среднего значения от 2 до 5% для каждого элемента, за исключением Pb.

Таблица 1.
Elemental концентрации и инструментальная погрешность NIST 2781 стандартных из 10 повторных измерений, со средним значением, стандартное отклонение группы измерений (S.D.) и минимальной (мин.) И максимальной (макс.) Значений (пр.); Точность PXRF инструмента для каждого элемента можно судить ±% (исходя из диапазона значений), в% от среднего значения, представленного стандартного отклонения (Sd%), или среднее абсолютное отклонение (пр. абс. Dev.% ).


Таблица 2.
Данные для 10 повторных измерений образца источника из Rumiqolqa андезита (RQA-7), в том числе концентрации в миллионных долях и приборов неопределенности; Статистика включает среднее (пр.), стандартное отклонение группы измерений (S.D.), стандартное отклонение в процентах от средней (S.D.%), стандартное отклонение от среднего значения (S.D. от пр.), процент от S.D. просп. по отношению к среднему значению, а также количество измерений (п), необходимого для достижения S.D. просп. по отношению к среднему значению 1%, 2%, 5% и 10%.


заводской калибровки прибора В был использован, потому что это предварительное исследование, чтобы проверить правильность этого приложения, а не абсолютной точностью. Точность для некоторых элементов может быть грубо оценена путем сравнения анализа образцов для исходных Rumiqolqa в этом исследовании против тех, получены Длина волны-дисперсионной РФА в предыдущем исследовании (таблица 3; Ogburn, 2004). Средние концентрации элементов двух наборов выборок достаточно последовательно, и значения для Mn, Sr, Zr, Ba и весьма близки; измеренные значения для остальных элементов не следует рассматривать с высокой точностью. Учитывая, что результаты этого текущего исследования являются перспективными, калибровки конкретного приложения с geostandards следует использовать в будущих полевых работ в целях обеспечения совместимости между инструментом данных (то есть, повышение точности измерений).

Таблица 3.
Измеряется композиция из образцов исходных Rumiqolqa, включая минимум, максимум, среднее значение и стандартное отклонение (все в промилле); взяты из свежих поверхностей 36 образцов, в том числе 19 образцов, включенных в сравнения ЗМС; средние значения WDXRF из 22 различных образцов Rumiqolqa источника, из более раннего исследования (Ogburn, 2004) предназначены для сравнения, с Ti, Mn, Fe и значения преобразуются из оксида мас.% до миллионных долей.


3.2. Результаты / обсуждение

Сравнительные результаты (таблица 4, рис. 2) для образцов Rumiqolqa показали заметные различия в измеренных концентраций большинства легких элементов, которые были значимы на уровне 5% или ниже, в зависимости от Т-критерия Стьюдента (парный, двусторонний). Заброшенная лица имели тенденцию быть обеднена К и Са и обогащены Ti, Mn, Fe, Zn и, хотя были некоторые расхождения и некоторые образцы не показали заметных различий в свежем виде по сравнению с выветривание поверхности. Закаленный поверхности также показали большую вариабельность для K, Ca, Mn и, как указано отношением дисперсии (F-тест). Следует отметить, что измерения для Rb, Sr, Zr, Ba или существенно не отличались, а во многих случаях различия в парных чтений были в диапазоне от обнаруженной вами ошибки прибора. В отличие от этого, Pb был значительно обогащен выветренных поверхностей, иногда в два раза больше уровня, измеренного для свежих поверхностей. Уровни Pb также были гораздо более изменчивы на выветренных поверхностях.

Таблица 4.
Различия в свежем и выветривание поверхности андезитовыми образцов из карьера Rumiqolqa, в том числе среднего и арифметическое стандартное отклонение группы (стандартное отклонение), т-тест Стьюдента (в паре, два хвостатых) и F-тест (отношение дисперсии свежего против . выветривание, что имеет существенное значение на уровне 0,05, если> 2,22).




Рис. 2. Спаренные измерения концентраций элементов (в промилле) от свежей (ось X) по сравнению с выветривание (ось Y) поверхности того же образца, сравнивая Rumiqolqa (сплошные кружки) и Huaccoto (открытые кружки) андезитам; Столбики ошибок обозначают инструмент подсчета погрешности при одном стандартном отклонении.

Образцы Huaccoto аналогичные результаты (таблица 5, рис. 2), причем заметные различия находятся в средних концентрациях для Ti, Sr и Ва. Эти и другие различия могут быть отнесены в основном к включению трех образцов, которые показали крайнюю выветривание, возможно, восходит к плейстоцена. Эти выбросы также произвел значительный уровень изменчивости для Sr отмечено для выветренных поверхностей. За исключением тех образцов, влияние погодных условий на более тяжелых элементов минимальна. Кроме того, в отличие от образцов Rumiqolqa, Pb показали небольшое различие по сравнению с свежей выветривание поверхности с точки зрения концентрации или изменчивости.

Таблица 5.
Измерения свежей и выветривание поверхности андезитовыми образцов из карьера Huaccoto, плюс среднее, стандартное отклонение (SD), т-тест Стьюдента (парные, двусторонний), и F-тест (отношение дисперсии свежего против прогноза выветривание, который значима на уровне 0,05, если> 3,18).


Для обоих карьерах, воздействия атмосферных регистра в большей степени, для более легких элементов, из-за их мелких критических глубин проникновения; Более тяжелые элементы могли быть затронуты в некоторой степени, но их измерения не были значительно отличаются от свежих поверхностей из-за более глубоких критических глубины проникновения. Следует отметить, что различия для легких элементов, как правило, согласуются с предыдущими геологических и археологических исследований химического выветривания (например, Колман и Пирс, 1981; Oguchi., 2001; Williams-Торп и др, 1999). Воздействие на легких элементов были менее значительными в этом эксперименте, чем в Williams-Торп и др. (1999) Изучение выветривания на доисторических британских артефактов мелких и средних зернистых риолитового, долерита и microdiorite, вероятно, из-за более длительного периода в ходе которого британские артефакты были подвергнуты атмосферным воздействиям. Учитывая, что мы пробовали поверхности, которые выставляются наиболее заметным атмосферным воздействиям, эти результаты должны, как правило, представляют крайности в различиях между свежими и выветренных поверхностей. Такие крайности вряд ли относятся к поверхностям работали Inca имперского кладкой, за исключением редких случаев, когда некоторые из оригинальных геологически открытой поверхности, возможно, остались нетронутыми; для анализа происхождения, измерение на таких областях, поэтому его следует избегать. Соответственно, может быть целесообразным использовать некоторые из более легких элементов в географических исследованиях Inca кладкой, и есть также потенциал для вывода погодным фактором для коррекции этих эффектов на некоторых элементов, как это было сделано Поттсом и соавт. (2006).

Также возможно, что химический состав на открытых поверхностях повлияло формирование породы (пустыни) лак, поверхностный слой, что приводит к аккреции частиц в воздухе в течение тысячи лет (Дорн и Oberländer, 1982). Оксиды Mn и Fe являются важными компонентами темных лаков, которые могут также включать Ca, K, Ti, Rb, Sr и Ва в качестве второстепенных элементов (Дорн и Oberländer, 1982;. Garvie и др, 2008). Засушливые условия являются оптимальными для формирования пород лака, но он может образовывать практически в любой среде, хотя и с меньшей скоростью. В засушливых условиях, слой лака накапливается медленно, при скорости от <1 до 40 мкм на тысячу лет (Liu и Broecker, 2000), что требует около 10000 лет, чтобы сформировать твердое покрытие (Elvidge и Айверсон, 1983). Визуально различимые лаки ca. 50 мкм или больше (Liu и Broecker, 2000). Из-за нашего уклона к отбору проб породы с заметно различными выветрившийся поверхностями, то вполне возможно, что ряд образцов карьерных были поражены аккреции рок-лака, который мог бы быть достаточно толстым и достаточно обогащенной Fe и Mn, чтобы учесть для высоких концентраций этих элементов по сравнению с новых поверхностей во многих образцах. Такие лаки бы накопилось более тысячи лет, и, таким образом, не окажет существенного влияния на камни в Inca стены, которые были построены около 500 лет назад.

Повышенные концентрации Pb на выветренными образцах Rumiqolqa отличаются, и гораздо больше, чем может быть вызвано ошибкой инструмента, составляла ± 3 частей на миллион (1σ) для всех измерений (в пределах от 20 до 64 частей на миллион). Поскольку измерения уровней Pb и других токсичных металлов является основным приложением для PXRF, мы ожидаем, что высокий уровень точности для этого элемента. Представляется вероятным, что увеличение показаний Pb в результате загрязнения воздуха от автомобильных выхлопных газов (см ниже), эффект видели на выветренных поверхности скал в другом месте (Поттс и др., 2006). Различия между карьерах могут возникнуть в результате нахождения; по сравнению с Rumiqolqa, Huaccoto очень далек от основных дорог и значительно выше, чем высота Куско, так что гораздо меньше в воздухе Pb достигли бы этого карьера.

Загрязнение 4. Поверхность
Последствия загрязнения поверхности может быть гораздо больше изменяется с течением времени, чем химического выветривания, как камни в стоячем стенах могут быть предметом широкого спектра загрязняющих веществ, таких как загрязнение воздуха, грязи, нанесения и удаления покрытий, таких как штукатурки и краски, и контакт от людей и животных. Они могут быть особенно заметным в городских условиях. Даже если такие загрязняющие вещества не могут быть легко видеть, что они потенциально могут повлиять на показания PXRF. Как и в случае химического выветривания, более легкие элементы, более вероятно, будут затронуты загрязнения поверхности из-за их более мелководных критических глубины проникновения, в то время как уровни тяжелых элементов могут пострадать, если загрязнители особенно обогащена этими элементами.

Существует никаких сомнений в том, что камень должен быть очищен перед проведением анализа с помощью PXRF если имеются видимые остатки от загрязнения, если такие остатки не имеют потенциальное историческое или культурное значение. Тем не менее, если не явно очевидно, что трудно знать, является ли достаточное поверхностное загрязнение, чтобы иметь эффект, поскольку его точный характер с течением времени трудно установить для любого конкретного контекста, и, вероятно, может различаться в зависимости от отдельных камней и между камнями.

4.1. методы

Для изучения влияния поверхностного загрязнения, которое не заметно очевидное, мы проверили эффекты очистки низкой отдачей и затем сравнили эти результаты с данными из исходного материала. Испытания проводились в условиях плотной городской обстановке Куско, где стояли внешние стены инков были подвержены мириады возможных загрязнителей в течение примерно пяти столетий.

Три стены были испытаны, в том числе на северо-восточной части структуры Hatunrumiyoq, сегмента Hatuncancha выступающем в тротуаре вдоль Санта-Каталина Angosta и внешней стенкой Aqllawasi образуя одну сторону пешеходного пути Калле Лорето. Hatunrumiyoq был построен из крупных полигональных блоков зеленого диорита, извлеченной из близлежащего района Сан-Блас и двух других структур были построены с прямоугольными андезитовыми блоков из Rumiqolqa (Gregory, 1916; Hunt, 1990). Хотя мы получили образцы источника для Rumiqolqa, мы не смогли найти определенную Сан-Блас карьер во время полевых работ в 2011 году, предотвращая сравнение камней Hatunrumiyoq к образцам источника.

Десять различных камней были выбраны, и шесть чтений были приняты на каждом. Сюда входят три спаренные считываний до и после очистки с различными методами низкой отдачей: вода только, рН нейтральное мыло промывают водой и изопропиловым спиртом. Каждое место было впервые измерено с PXRF, а затем очистить с одной из трех жидкостей, натирают с пластиковой щеткой в ​​течение приблизительно 15 с, и дают высохнуть перед вторым измерением. Небольшие различия между до и после измерений, как ожидается, из-за ошибки прибора. Некоторые изменения могут быть также результатом неоднородности в материале, поскольку это не возможно принять оба показания в том же самом месте. За этой изменчивости, значительное увеличение или уменьшение концентрации элемента между нечистыми и очищаемых поверхностей следует указать последствия удаления загрязнений с поверхности. Кроме того, разница между очищаемых поверхностей и образцов карьерных следует указать, в какой степени загрязнения поверхности или выветривание повлияло на показания, т.е., если Очищенные поверхности имеют существенно различные концентрации от свежего бутового материала, то различия, вероятно, происходит от некоторой комбинации атмосферных воздействий или загрязнения, которые не были удалены с помощью нашей очистки.



продолжение: