Mineralogiczno - petrograficzna charakterystyka oraz badania proweniencji wybranych wyrobów i surowców mineralnych wykorzystywanych w okresie Horyzontu Środkowego w rejonie Huarmey (Peru)

Określenie proweniencji materiału zebranego w Castillo de Huarmey (Peru) a użytego do produkcji ceramiki i metali przez lud Wari, jest jednym z głównych celów międzynarodowej grupy badawczej współpracującej w ramach grantów NCN nr 2014/14/M/HS3/00865 oraz 2019/35/N/HS3/02489. W celu określenia proweniencji surowca do wyrobu ceramiki zgromadziliśmy próbki pozostałości ceramiki oraz próbki geologiczne pochodzące z osadów doliny rzeki Huarmey (Peru). Z próbek wykonano preparaty w postaci szlifów petrograficznych, które posłużyły do przeprowadzenia analiz petrograficznych i chemicznych w mikroobszarze z wykorzystaniem mikrosondy elektronowej (EMPA). Na podstawie otrzymanych wyników określiliśmy, że większość próbek ceramiki została wykonana z lokalnych surowców. Nie udało się nam jednak określić precyzyjnie miejsca wydobycia surowca. W zależności od zastosowanych metod podziału próbek na grupy, na podstawie wyników analiz chemicznych, otrzymane wyniki są różne. Może być to spowodowane dużą dynamiką środowisk sedymentacji osadów oraz dość często (w skali historycznej) występującymi naturalnymi katastrofami takimi jak tsunami i mega El Niño. Oba zjawiska drastycznie wpływają na zapis osadów w dolinach wzdłuż zachodniego wybrzeża Peru. Mogą powodować mieszanie się osadów, ich przemieszczanie się czy nawet całkowite usuwanie. Czynniki te sprawiają, że bardzo dokładne określenie proweniencji w obrębie jednej doliny jest bardzo trudne. Określenie proweniencji pochodzenia rud do wyrobu metali jest dużo trudniejsze niż w przypadku ceramiki. Spowodowane jest to bardzo niewielką ilością publicznie dostępnych danych odnośnie dokładnego chemizmu poszczególnych złóż metali w Ameryce Południowej. W tej pracy skupiliśmy się na określeniu składu chemicznego poszczególnych stopów za pomocą analiz chemicznych w mikroobszarze (FE-SEM-EDS, EMPA, FE-EMPA). Na podstawie otrzymanych wyników analiz chemicznych stwierdziliśmy, że analizowane próbki stopów miedzi reprezentują cztery rodzaje w zależności od zawartości arsenu. Próbki stopów srebra reprezentują z kolei dwa rodzaje stopów. Na podstawie wyników analiz chemicznych stopów i zawartych w nich inkluzji stwierdziliśmy, że do produkcji badanych próbek, w przypadku stopów miedzi, każdy stop był produkowany z rudy o innym składzie chemicznym. Stopy srebra pochodziły prawdopodobnie z tej samej rudy, ale przeszły inny sposób wytopu. Dokonując analizy porównawczej składu chemicznego obiektów wykonanych ze stopów miedzi zauważyliśmy znaczącą różnicę między obiektami z Castillo de Huarmey a obiektami z innych ośrodków funkcjonujących w tzw. Horyzoncie Środkowym (okres w dziejach prekolumbiskjich Andów datowany na lata 650 – 1050 n.e.) na terenie dzisiejszej zachodniej części Ameryki Południowej. Główną różnicą jest brak niklu w analizowanych przeze mnie stopach miedzi z Castillo de Huarmey, co jest charakterystyczne dla innych regionów. W przypadku srebra w innych regionach zazwyczaj w stopie jest jeszcze złoto. Różnice te mogą być spowodowane dwoma czynnikami (oddzielnie lub na raz). Po pierwsze różnicą w składzie chemicznym rud. W obrębie jednej doliny eksploatowane rudy mogły mieć inny skład chemiczny lub skład ten zmieniał się wraz z wydobywaniem głębszych partii złoża. Drugim czynnikiem może być zastosowana technologia. W zależności jakie stop miał mieć właściwości fizyczne stosowano inne techniki wytopu i/lub inne rudy. Dodatkowo w pracy wykonaliśmy analizę chemiczną i morfologiczną efektów korozji. Wyniki tych badań wskazują, że proces korozji zachodził w środowisku gorącym, suchym, z dużą ilością jonów chlorkowych. Okresowo mogło dochodzić do zwiększenia wilgotności wskutek deszczy czy powodzi. Zauważyliśmy również, że niektóre zarejestrowane fazy mineralne mogły powstawać wskutek reakcji tlenków miedzi z substancjami uwalnianymi podczas procesów rozkładu materii organicznej. Analiza izotopowa metali i rud z doliny Huarmey oraz określenie proweniencji na podstawie otrzymanych wyników są tematem aktualnie realizowanym w granicie NCN 2019/35/N/HS3/02489 i będą wykonywane po zakończeniu doktoratu.

Determining the provenance of the material collected in Castillo de Huarmey (Peru) and used for the production of ceramics and metals by the Wari people is one of the main goals of the international research group cooperating under the NCN grants 2014/14/M/HS3/00865 and 2019/35/N/HS3/02489. In order to determine the provenance of the raw material for the production of ceramics, we collected samples of ceramic residues and geological samples from the sediments of the Huarmey River Valley (Peru). The samples were prepared in the form of petrographic cuts, which were used to carry out petrographic and chemical analyzes in the micro-area with the use of an electron microprobe (EMPA). Based on the obtained results, we determined that most of the ceramic samples were made of local raw materials. However, we have not been able to define precisely where the raw material was extracted. Depending on the methods used to divide the samples into groups, based on the results of chemical analyzes, the obtained results are different. This may be due to the high dynamics of sedimentation environments and quite frequent (on a historical scale) natural disasters such as tsunami and mega El Niño. Both phenomena drastically affect the sediment record in the valleys along Peru's west coast. They can cause sediment mixing, displacement or even complete removal. These factors make it very difficult to accurately determine the provenances within one valley. Determining the provenance of ores for metal-making is much more difficult than in the case of ceramics. This is due to very little publicly available data on the exact chemistry of particular metal deposits in South America. In this work, we focused on determining the chemical composition of individual alloys using chemical analyzes in the micro-area (FE-SEM-EDS, EMPA, FE-EMPA). Based on the obtained results of chemical analyzes, we found that the analyzed samples of copper alloys are of four types depending on the arsenic content. Silver alloy samples represent two types of alloys. Based on the results of chemical analyzes of the alloys and their inclusions, we found that for the production of the studied samples, in the case of copper alloys, each alloy was produced from an ore with a different chemical composition. The silver alloys were probably of the same ore, but were smelted differently. When making a comparative analyzes of the chemical composition of objects made of copper alloys, we noticed a significant difference between objects from Castillo de Huarmey and objects from other centers operating in the so-called Middle Horizon (period in the history of the pre- Columbian Andes dating back to 650 - 1050 CE) in the area of today's western part of South America. The main difference is the lack of nickel in the Castillo de Huarmey analyzed copper alloys, which is characteristic of other regions. In the case of silver in other regions, there is usually still gold in these alloys. These differences can be caused by two factors (separately or at the same time). First, the difference in the chemical composition of the ores. Within one valley, the mined ores could have a different chemical composition or the composition changed as deeper parts of the deposit were mined. The used technology may be the second factor. Depending on the physical properties of the alloy, other smelting techniques and / or other ores were used. Additionally, we performed a chemical and morphological analyzes of the corrosion effects. The results of these researches indicate that the corrosion process took place in a hot, dry environment with a large amount of chloride ions. Periodically, there could be an increase in humidity due to rain or flooding. We also noticed that some of the registered mineral phases could be formed as a result of the reaction of copper oxides with substances released during the decomposition of organic matter. Isotope analysis of metals and ores from the Huarmey Valley and determination of provenance on the basis of the obtained results are the topic currently being carried out in the NCN 2019/35/N/HS3/02489 granite and will be performed after the completion of the doctorate.