A MÖSSBAUER STUDY ON POTTERY OF TURENG TEPE II

Résumé
Des tessons de la céramique grise (associée [1] aux Indo-Européens) et des tessons de céramique rouge appartenant [1] au même site de Tureng Tepe et au même niveau archéologique II (≈ 2 500 BC) ont été étudiés [2] par des méthodes physiques, chimiques et minéralogiques. Les résultats ont montré [2] que la composition atomique ainsi que la structure cristalline sont à peu près les mêmes pour les deux groupes de céramique, mais que seul l'état du fer varie. La présente note donne les résultats obtenus pour le fer par spectrométrie Mössbauer. Les spectres observés pour ⁵⁷Fe à ≈ 20°C sont formés par des pics de Fe²⁺ et Fe³⁺ dus à l'interaction quadrupolaire électrique superposés à un plus faible (≈ 15 %) spectre hyperfin magnétique de Fe₂O₃ (identifié par la valeur ≈ 500 kG du champ magnétique interne). Les spectres obtenus à basse température (N₂ et He liquides) n'ont donné qu'une petite augmentation de l'intensité du spectre magnétique, permettant d'exclure un comportement super-paramagnétique dû à l'effet de petite taille des particules Fe₂O₃. La proportion (≈ 15 %) de Fe₂O₃ a été obtenue en comparant pour la température de l'hélium liquide l'intensité des spectres magnétiques et non magnétiques. Les raies non magnétiques sont dues à l'interaction quadrupolaire électrique dans les atomes de Fe, placés dans le gradient de champ électrique caractéristique de l'argile étudiée. A partir de la séparation quadrupolaire (QS) et du déplacenient bomérique (IS) relatif au ⁵⁷Co(Cu), les états Fe²⁺ et Fe³⁺ sont identifiés et leur proportion obtenue (tableau I). Dans la céramique rouge, la grande proportion (≈ 87 %) de Fe³⁺ semble obtenue dans un four ouvert a circulation d'air, donc à atmosphère oxydante. Par contre, dans la céramique grise, il y a une grande proportion (≈ 72 %) de Fe²⁺ réduit probablement dans une atmosphère réductrice riche en Co et C, comme il existe dans un four fermé. La température de cuisson semble dans les deux cas n'avoir pas dépassé ≈ 950 °C, suffisante pour rubéfier en surface la Tourmaline incluse mais insuffisante pour réduire Fe₂O₃ dans les minéraux inclus clans l'argile.

Abstract
Sherds of pottery of Tureng Tepe, Iran, belonging [1] to the archaeological layer II (2 500 BC) have been analyzed by Mössbauer spectrometry. Grey and red sherds found in layer II are suspected to originate from two different cultures. However, chemical and mineralogical analyses [2] showed that the composition of the two species is nearly the same. Mössbauer spectra of ⁵⁷Fe taken at room temperature consisted of quadrupole interaction peaks of Fe²⁺ and Fe³⁺ and a superposed magnetic hyperfine spectrum of Fe₂O₃, identified by the value of the internal magnetic field. Measurements at the temperature of liquid nitrogen and liquid helium only gave a slight increase of the intensity of the magnetic spectrum, so that an explanation of the complex velocity spectra in terms of superparamagnetic behaviour of small Fe₂O₃ particles can be ruled out. From the intensity ratio of the niagnetic spectrum to the non magnetic components of the Mössbauer spectrum at liquid helium temperature the percentage of Fe₂O₃ can be determined. The non magnetic lines in the absorption spectra are due to the quadrupole interaction of structural iron from mineralogical components or their debris. From the quadrupole splitting and isomer shift the Fe²⁺ and Fe³⁺ components could be identified and the ratio of Fe²⁺ and Fe³⁺ to the total amount of iron could be determined. The results of the measurements are given in table I. In the red ware there is a high abundance (87 %) of Fe³⁺ ions which can be explained by an oxidizing baking procedure. The grey pottery, probably made by the Indoeuropeans, shows a high percentage (72 %) of reduced Fe²⁺ pointing to a reducing baking process under high teniperature in a closed oven.