Forschungsprojekt

CuTAWAY – Konservierungs- und Materialanalyse von archäologischem Holz

Zusammengefasst

In der gemäßigten Klimazone bewahren sich archäologische Holzfunde unter Sauerstoffabschluss über Jahrtausende. Trocknen die Artefakte nach ihrer Bergung unkontrolliert, zerfallen sie innerhalb weniger Stunden. Konservatorische Maßnahmen sind Voraussetzung für den Erhalt des Fundmaterials. Fragen zur Wirkungsweise der gängigen Konservierungsverfahren, deren Langzeitstabilität und ob die in das Holz eingebrachten Konservierungsmittel eine zerstörungsfreie Analyse der Holzstruktur noch zulassen, sind bisher nicht ausreichend geklärt.

Aufgrund der Werkstoffeigenschaften und der Verfügbarkeit zählt Holz zu den am häufigsten verarbeiteten Materialien der Vorzeit. Bedauerlicherweise ist das organische Material in den meisten Fällen vergangen. Wo es erhalten ist, spielt das Material Holz eine Schlüsselrolle in der archäologischen Forschung. Form und Oberfläche enthalten Informationen zu kulturellen, technischen und funktionalen Aspekten der Herstellung und Nutzung. Darüber hinaus sind in der Holzstruktur Informationen über die vergangene Umwelt gespeichert. Sind entsprechende Jahrringe im geborgenen Holzobjekt vorhanden, können die Objekte halbjahrgenau datiert werden. Aufgrund dieser Informationsfülle kommt der Bewahrung der Funde, die sich vor allem unter Feuchtbodenbedingungen erhalten, eine außerordentliche Bedeutung zu. Eine Vielzahl von Methoden und Konservierungsmitteln finden Einsatz bei der Erhaltung archäologischer Nasshölzer, deren vergleichende Untersuchung Ziel des Projektes ist. Die Analysen fokussieren sich hierbei zunächst auf die Überprüfung des Konservierungsergebnisses (Vermeidung von Schrumpfung, Kollaps und Rissen) und auf die Wechselwirkung der Konservierungsmittel mit der Holzstruktur. In einem weiteren Schritt wird die Möglichkeit der zerstörungsfreien Dendrochronologie (Messbarkeit der Jahrringbreiten) anhand der Computertomographie (CT) evaluiert und welchen Einfluss die unterschiedlichen Konservierungsverfahren auf die Sichtbarkeit der Jahrringe in den CT-Daten haben.

Grundlage dafür ist u.a. die wissenschaftliche Referenzdatensammlung des LEIZA (www.rgzm.de/kur). Methodisch kommen zerstörungsfreie dreidimensionale Analysen, wie die Vermessung der Proben mittels 3D-Scan der CT und Magnet Resonanz Imaging (MRI), aber auch mikroskopische Techniken zur Anwendung. Neben der Auswertung der Proben zielt das Projekt darauf ab, methodische Ansätze zu verbessern, beispielsweise zur automatisierten Jahrringmessung. Darüber hinaus wird die Langzeitstabilität in simulierten Alterungstests an konservierten archäologischen Holzproben überprüft und beurteilt. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen in einer frei zugänglichen Onlinedatenbank dokumentiert werden und zum Erhalt archäologischer Fundstücke aus Holz beitragen.

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Kontakt

Dr. Ingrid Stelzner
+49 6131 8885-0
Kontakt

Team

Prof. Dr. Markus Egg
Damian Gwerder
Dr. Jorge Martinez Garcia
Waldemar Muskalla
Prof. Dr. Philipp Schütz
Dr. Ingrid Stelzner
Dr. Jörg Stelzner
Markus Wittköpper

Projektzeitraum

09.2019 - 06.2023

Unterstützung

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) Schweizer Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (SNF)

  • Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
  • Landesamt für Denkmalpflege Baden-Württemberg
  • Max-Planck-Institut für Biologische Kybernetik
  • Museum of Cultural History, Oslo
  • The Royal Danish Academy of Fine Arts Schools of Architecture, Design and Conservation 
  • Schweizerisches Nationalmuseum, Sammlungszentrum
  • Universität Basel
  • Volume Graphics, Heidelberg

Publications with scientific quality assurance

  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder and P. Schuetz. Automated 3D tree-ring detection and measurement from X-ray computed tomography, Dendrochronologia, 69, 125877, (2021). 
    https://doi.org/10.1016/j.dendro.2021.125877
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder, S. Million, O. Nelle and P. Schuetz. Curvilinear-tree-ring measurements in archaeological wood samples from X-ray computed tomography, Dendrochronologia, 76, 126002, (2022). 
    https://doi.org/10.1016/j.dendro.2022.126002
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder, D. Mannes, P. Trtik and P. Schuetz. 2023. Assessing conservation agents in archaeological wood by neutron imaging. In: Proceed-ings of the 15th ICOM-CC Waterlogged Organic Archaeological Materials Working Group Conference Mainz 2023, 76–82, eds. I. Hovmand, M. Felter, I. Stelzner et al. Mainz: ICOM-CC. 
    https://doi.org/10.5281/zenodo.7957008
  • I. Stelzner, J. Stelzner, J. Martinez-Garcia, D., Gwerder, M. Wittkoepper, W. Muskalla, M. Egg and P. Schuetz. 2021. Non-destructive assessment of conserved archaeological wood using computed tomography. In Transcending Boundaries: Integrated Approaches to Conser-vation. ICOM-CC 19th Triennial Conference Preprints, Beijing, 17–21 May 2021, ed. J. Bridgland. Paris: ICOM-CC.
    https://www.icom-cc-publications-online.org/ 
    https://doi.org/10.5281/zenodo.8039912
  • I. Stelzner, J. Stelzner, J. Martinez-Garcia, D. Gwerder, and P. Schuetz. Imaging and assessment of the microstructure of conserved archaeological pine, Forests 14(2), 211 (2023).
    https://doi.org/10.3390/f14020211
  • I. Stelzner, J. Stelzner, J. Martinez-Garcia, D. Gwerder, M. Wittköpper, W. Muskalla, A. Cramer, G. Heinz, M. Egg and P. Schuetz. 2023. Evaluation of conservation methods for ar-cheological wet wood with structured light 3D scanning and µ-CT. In: Proceedings of the 15th ICOM-CC Waterlogged Organic Archaeological Materials Working Group Conference Mainz 2023, 96–105, eds. I. Hovmand, M. Felter, I. Stelzner et al. Mainz: ICOM-CC. 
    https://doi.org/10.5281/zenodo.7956830
  • I. Stelzner, J. Stelzner, E. Hamann, M. Zuber, J. Martinez-Garcia, D. Gwerder, S. Million and P. Schuetz. 2023. Non-destructive dendrochronology: Analysis of the influence of conservation agents in the wood structure with laboratory-based and synchrotron X-ray micro-computed tomography. In: Working Towards a Sustainable Past. ICOM-CC 20th Triennial Conference Preprints, Valencia, 18-22 September 2023, ed. J. Bridgland, Paris: International Council of Museums.
    https://www.icom-cc-publications-online.org/  
  • J. Stelzner, I. Stelzner, J. Martinez-Garcia, S. Million, D. Gwerder, O. Nelle and P. Schuetz. Non-destructive dendrochronology with X-ray computed tomography: the influence of different conservation methods for waterlogged archaeological wood, Dendrochronologia 78, 126065 (2023).
    https://doi.org/10.1016/j.dendro.2023.126065
  • J. Stelzner, I. Stelzner, J. Martinez-Garcia, D. Gwerder and P. Schuetz. Non-destructive dendrochronology: the effect of conservation agents on tree-ring measurements in archaeological oak with micro-computed tomography. Journal of the American Institute for Conservation (2023).
    https://doi.org/10.1080/01971360.2023.2183331
  • J. Stelzner, I. Stelzner, J. Martinez-Garcia, D. Gwerder and P. Schuetz. Stabilisation of waterlogged archaeological wood: the application of structured-light 3D scanning and micro-computed tomography for analysing dimensional changes. Heritage Sciences, 10, 60, (2022).
    https://doi.org/10.1186/s40494-022-00686-6   

Other publications and published results  

  • I. Stelzner, J. Stelzner, J. Martinez-Garcia, M. Wittköper, D. Gwerder, W. Muskalla, M. Egg and P. Schuetz. New insights into wet wood conservation with X-ray computed tomography. In Metalla Sonderheft 11, Archäometrie und Denkmalpflege 2021, (pp. 120–122). Bochum: Deutsches Bergbau-Museum Bochum Museum. 
    https://doi.org/10.5281/zenodo.8040565
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder and P. Schuetz. Image processing approach for detection of three-dimensional tree-rings from X-ray computed tomography. International Journal of Computer and Information Engineering, 15 (7), 414-417 (2021)
    https://doi.org/10.5281/zenodo.8040425
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder and P. Schuetz. Automated 3D tree-ring detection and ring-width calculation from X-ray computed tomography, in Kleinová Kateřina (ed.), Abstract book, 27th EAA Annual Meeting, European Association of Archaeologists (EAA): Kiel, 124 – 124 (2021).
  • J. Martinez-Garcia, I. Stelzner, J. Stelzner, D. Gwerder and P. Schuetz. 2021. Automated 3D tree-ring detection and ring-width calculation from X-ray computed tomography, in TRACE 2021 Conference, Trace 2021: Lund.
  • I. Stelzner, J. Stelzner, J. Martinez-Garcia, D. Gwerder, S. Million, O. Nelle and P. Schuetz. The effect of conservation agents on non-destructive dendrochronology, in: Proceedings of Objects Specialty Group Postprints. 50th Annual Meeting; 13-17 May 2022, K. Dodson, M. Wilcop, R. Chao and L.A.B. Gordon (eds) American Institute for Conservation of Historic and Artistic Works, 29, (accepted).

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