Mainzer Wissenschaftler untersuchen römische Säulenfragmente mittels Neutronenaktivierungsanalyse

Charakteristischer chemischer Fingerabdruck des Gesteinsmaterials erstellt

10.12.2013

Im Rahmen einer deutsch-französischen Forschungskooperation haben Wissenschaftler erstmals eine Methode der Kernchemie zur Untersuchung von speziellem Gesteinsmaterial aus römischer Zeit verwendet. Mit diesem Verfahren konnten sie Kalkstein, der vor 2.000 Jahren in einer gallo-römischen Luxusvilla des 1.-4. Jahrhunderts n.Chr. in Lothringen verbaut wurde, so präzise analysieren, dass ein charakteristischer chemischer Fingerabdruck sichtbar wurde. Die Wissenschaftler untersuchten dazu Säulenfragmente der Villa und verglichen die Ergebnisse anschließend mit Proben aus den nahe gelegenen römischen Steinbrüchen bei Norroy im Moseltal. Dazu wurden kleine Gesteinsmengen im Forschungsreaktor TRIGA der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) mit Neutronen beschossen und die resultierende Gammastrahlung ausgewertet. Die Analyse ergab, dass die Säulenfragmente der Villa nicht aus den benachbarten Steinbrüchen stammen, sondern von anderen Abbauorten des Lothringer Kalksteinmassivs kommen müssen. Derartige Untersuchungen liefern Archäologen, Geologen und Historikern wertvolle Anhaltspunkte über den Abbau, die Transportwege und Handelsrouten wie auch über die "Vermarktung" von Baumaterial in der Antike.

Archäologen des französischen Institut National de Recherches Archéologiques Préventives haben beim Ausbau der Landebahn des Flughafens Metz-Nancy-Lothringen vor einigen Jahren in der Nähe der Ortschaft Larry à Liéhon die Überreste der 2.000 Jahre alten gallo-römischen Luxusvilla entdeckt. Die Wissenschaftler gingen davon aus, dass die Mauersteine der Villa aus einem der beiden nahe gelegenen Muschelkalk-Steinbrüche im Moseltal stammen, wo im 1. und 2. Jahrhundert n.Chr. römische Legionen aus Straßburg und Mainz hochwertiges Steinmaterial für Bildwerke und Gebäude abgebaut haben. Die Vertriebswege reichten damals von Metz bis an den Mittelrhein und in die Niederlande.

Die Wissenschaftler am Institut für Kernchemie der JGU untersuchten die Proben ihrer französischen Kooperationspartner mithilfe der Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) im Forschungsreaktor TRIGA. "Wir haben die Methode erstmals auf Gesteinsmaterial aus römischer Zeit angewendet und konnten einen charakteristischen Fingerabdruck erhalten. Damit lassen sich die Steine eindeutig identifizieren", so Christian Stieghorst vom Institut für Kernchemie der JGU, der zusammen mit PD Dr. Hans-Peter Kuhnen vom Institut für Vor- und Frühgeschichte die Untersuchungen auf deutscher Seite betreut. Die Neutronenaktivierungsanalyse bietet gegenüber herkömmlichen Methoden den Vorteil, dass für zuverlässige Aussagen bereits Proben von 100-200 Milligramm Gesteinsmaterial genügen, sodass wertvolle Objekte nicht zerstört werden müssen. Die Analyse zeigt nicht nur, welche Elemente in der Probe vorhanden sind, sondern auch in welcher Menge. "Außer dem Hauptbestandteil Calciumcarbonat enthält der Kalkstein auch viele Spurenelemente, die uns hauptsächlich interessieren, insbesondere die Metalle der Seltenen Erden", erläutert Stieghorst.

In den Kalksteinproben aus den beiden Steinbrüchen und der Villa Larry fanden die Mainzer Wissenschaftler insgesamt 22 Elemente, darunter Elemente, die in großen Mengen vorkommen wie Calcium und Eisen, aber auch viele Spurenelemente wie Lanthan und Scandium. Zwischen den beiden Steinbrüchen – Norroy-les-Pont-à-Mousson und Maidières – zeigten sich deutliche Unterschiede. "In Norroy wurde sehr hochwertiger Kalkstein gewonnen, der vermutlich über weite Strecken transportiert und für bedeutende Bauwerke verwendet wurde", erklärt Kuhnen. Das Material für die Villa Larry stammt weder von Norroy noch von Maidières. "Die Auswertung der Gammaspektren lässt weder mit dem einen noch mit dem anderen Steinbruch Überschneidungen erkennen", ergänzt Stieghorst.

Die Werksteine der Villa, so fasst es ein Bericht zusammen, müssen also aus anderen, bisher noch nicht erkundeten Steinbrüchen des Lothringer Kalksteinmassivs kommen. Demnach bedienten Norroy und Maidières nicht den lokalen Werksteinmarkt, sondern arbeiteten in kaiserlichem Auftrag für den überregionalen Vertrieb in die Provinzen Belgica, Germania Superior und Germania Inferior. Damit passen die neuen Ergebnisse gut zu einer älteren Studie über die Herkunft der Mainzer Römergrabsteine. Sie hatte ergeben, dass die römischen Steinmetze und Bildhauer ihre Werksteine überwiegend aus dem Moseltal um Norroy bezogen – und dies, obwohl Mainz selbst in unmittelbarer Nähe der römischen Stadt eigene Kalksteinbrüche aufweist.

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Probenahme im Steinbruch: (v.l.) Dominic Rieth vom Arbeitsbereich Vor- und frühgeschichtliche Archäologie des Instituts für Altertumswissenschaften und Christian Stieghorst vom Institut für Kernchemie

Kontakt Kontakt
Christian Stieghorst
Institut für Kernchemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel 06131 39-25878
Fax 06131 25253

PD Dr. habil. Hans-Peter Kuhnen
Institut für Vor- und Frühgeschichte
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel 06131 39-30198
Fax 06131 39-30156

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