Nutzung der einzigartigen Eigenschaften von Edelsteinen, um alte Handelsrouten aufzudecken

Seit der Antike werden Edelsteine ​​auf der ganzen Welt abgebaut und gehandelt, wobei sie manchmal von ihrem Ursprungsort aus über Kontinente hinweg reisen. Geologisch werden Edelsteine ​​als Mineralien definiert, die für ihre Schönheit, Stärke und Seltenheit bekannt sind. Ihre einzigartige Elementzusammensetzung und atomare Ausrichtung dienen als Fingerabdruck und ermöglichen es Forschern, die Vergangenheit der Steine ​​und damit historische Handelswege aufzudecken.

In AIP-FortschritteKhedr und sein Team nutzten drei moderne spektroskopische Techniken, um im Arabisch-Nubischen Schild gefundene Edelsteine ​​schnell zu analysieren und sie mit ähnlichen Edelsteinen aus der ganzen Welt zu vergleichen. Der Titel des Papiers lautet: „Charakterisierung und Unterscheidung einiger Edelsteinsilikatmineralien unter Verwendung von LIBS-, FTIR- und Raman-Spektroskopietechniken.“

Mithilfe der laserinduzierten Abbauspektroskopie (LIBS), der Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) und der Raman-Spektroskopie identifizierten die Autoren Elemente, die die Farbe von Edelsteinen beeinflussen, differenzierten Steine, die innerhalb und außerhalb der Region gefunden wurden, und unterschieden natürliche von synthetischen Steinen.

Der Arabisch-Nubische Schild ist eine Freilegung von Mineralvorkommen, die das Rote Meer im heutigen Ägypten und Saudi-Arabien einschließen. Die Vorkommen reichen bis in das früheste geologische Zeitalter der Erde zurück und die Edelmetalle und Edelsteine ​​werden seit Tausenden von Jahren abgebaut.

„Wir haben die wichtigsten spektroskopischen Eigenschaften von Edelsteinen aus diesen Fundorten im Nahen Osten gezeigt, um sie von ihren Gegenstücken in anderen Fundorten auf der Welt zu unterscheiden“, sagte Autor Adel Surour. „Dazu gehören eine Vielzahl von Silikat-Edelsteinen wie Smaragde aus den Minen der antiken Kleopatra in Ägypten sowie Amethyst, Peridot und Amazonit aus anderen historischen Stätten, die größtenteils aus der Römerzeit stammen.“

Die verschiedenen spektroskopischen Techniken, die sie verwendeten, lieferten unterschiedliche Informationen über die Steine. LIBS charakterisiert schnell die chemische Zusammensetzung, während FTIR die mit der Struktur verbundenen funktionellen Gruppen bestimmt und das Vorhandensein von Wasser und anderen Kohlenwasserstoffen anzeigt. Selbst bei chemisch identischen Materialien zeigt die Raman-Spektroskopie die einzigartige Kristallstruktur der Edelsteinatome.

Die Autoren stellten fest, dass der Eisengehalt mit dem charakteristischen violetten Farbton von Amethysten korreliert und dass auch andere Elemente wie Kupfer, Chrom und Vanadium für die Färbung verantwortlich sind. Ein charakteristischer Wassergipfel bringt im Labor gezüchtete synthetische Edelsteine ​​zum Vorschein, die für wissenschaftliche Zwecke nützlich sind und mit natürlichen Edelsteinen identisch, aber kostengünstiger sind.

Die kristalline Struktur unterschied Amazonitperlen aus Mexiko, Jordanien und Ägypten.

„Edelsteine ​​wie Smaragd und Peridot werden seit der Antike abgebaut“, sagte Surour. „Manchmal wurden einige Edelsteine ​​von Seeleuten und Händlern in ihre Heimatländer gebracht. Beispielsweise sind Königskronen in Europa mit besonderen Edelsteinen verziert, die entweder aus Afrika oder Asien stammen. Wir benötigen präzise Methoden, um die Herkunft eines Edelsteins zu unterscheiden und zu verfolgen.“ alte Handelsrouten, um korrekte Informationen über den ursprünglichen Ort zu haben, an dem es abgebaut wurde.