Siderittvekst på arkeologisk jern

Abstract

Jernkarbonatet sideritt er et korrosjonsprodukt som har blitt identifisert på gjenstandsmateriale av jern fra oksygenfattige og karbonatholdige arkeologiske kontekster som har en svakt sur, nært nøytral pH-verdi. I slike kontekster er det ved enkelte tilfeller i tillegg funnet svært godt bevarte gjenstander av jern. Denne bevaringsgraden er følgelig tildelt dannelsen av et korrosjonshemmende sideritt-lag på gjenstandens metalloverflate. Undersøkelsens formål var å observere hvordan dannelsen av et sideritt-lag ville påvirke korrosjonskappen på arkeologisk jern, med hensyn til dennes innhold av kloridioner og potensielt bevarte informasjonsinnhold. Det ble også vurdert om det i siderittvekst kunne ligge et potensiale for stabilisering av arkeologisk jern ex situ. For å kunne gjennomføre dette, var det nødvendig å syntetisere et miljø gunstig for siderittvekst. Dette ble gjort i en spesiallaget glassreaktor. Prøvene, som i denne undersøkelsen bestod av både marint og landlig arkeologisk materiale, samt jernkuponger, ble analysert visuelt, med FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) og SEM-EDS (Scanning Electron Microscopy med Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). Resultatene av disse analysene viste tendenser til at et antatt nydannet sideritt-lag i større grad ble dannet på metalloverflaten, under korrosjonskappen. Der ble laget tilsynelatende også dannet av korrosjonsproduktene allerede til stede, og laget separerte tilsynelatende korrosjonskappens innhold av kloridioner fra metalloverflaten. Med unntak av dette, var det lite som tydet på at dannelsen av det nye produktlaget påvirket den delen av korrosjonskappen som befant seg innenfor den antatte grensen til original overflate. På den andre siden ble de treverdige korrosjonsproduktene, som korrosjonskappen i større grad består av utenfor denne grensen, påvirket av det reduserte miljøet i reaktoren. Undersøkelsen har vist at det i siderittvekst kan ligge et potensiale for stabilisering av arkeologisk jern, også ex situ. På grunn av undersøkelsens begrensede omfang kan den gjennom resultatene imidlertid kun formidle tendenser, og mer statistisk valide undersøkelser er nødvendig for å kunne bekrefte observasjonene og de oppnådde resultatene.

Siderite has been identified on archaeological iron objects excavated from anoxic, carbonated and slightly acidic burial environments. In some cases the excavated objects from such sites have been in a remarkable state of preservation. This is attributed to the formation of a siderite layer on the metal surface of the object. The aim of this project was to observe how siderite growth affects the corrosion crust on archaeological iron, with an emphasis on its chloride content and potentially preserved information. Secondly, an assessment was made of the possible relevance of siderite growth to the stabilisation of archaeological iron, ex situ. The archaeological samples, including both marine and terrestrial specimens, together with iron coupons, were upon completion of each experiment, analysed visually, with FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) and SEM-EDS (Scanning Electron Microscopy with Energy Dispersive X-ray Spectroscopy). Even though nucleation is thought to occur heterogeneously throughout the corrosion crust, the analysis implied that the new corrosion layer had a tendency to develop at the metal surface. In the areas where this layer developed, it appeared to be formed within and of the corrosion products adjacent to the remaining surface of the sample. It also seemed to separate the chlorine content of the corrosion crust from the metal surface. Other than this, the formation of the new corrosion layer did not seem to affect the inner and denser part of the corrosion crust. However, the outer, more porous parts of the corrosion crust, composed largely of trivalent iron corrosion products, did seem to be affected by prolonged exposure to the anoxic environment. The results of this project have only been tentative and more thorough and statistically valid investigations are required to confirm the observations. Nonetheless, the results seem to present a potential for applying the stabilising properties of siderite growth on archaeological iron, not just as a method of in situ preservation, but also ex situ.