Evaluation of stone deterioration problems of Anavarza archaeological site for the purpose of conservation

Abstract

Kültürel mirasın önemli bileşenleri olan arkeolojik alanlar, multidisipliner bir yaklaşım gözetilerek tüm mimari ve malzeme özellikleriyle bir bütün olarak korunmalıdır. Bu çalışmada, UNESCO Dünya Mirası Geçici Listesi'nde yer alan Anavarza arkeolojik alanında, toprak üstünde kalan ve kazısı yeni yapılan kireçtaşlarında görülen bozulma ve nedenleri, kazı çalışmalarının planlanması ve gerekli koruma önlemlerinin alınması amacıyla araştırılmıştır. Bu amaçla bozulma görülen taş yüzeylerden ve sağlam taşlardan alınan kireçtaşı örneklerinin kimyasal ve mineralojik kompozisyonları, petrografik ve mikroyapısal özellikleri, çözünür tuz içeriği, nem taşıma özellikleri ve bakteri kolonizasyonu; XRD, FT-IR, SEM-EDS, TG/DTA, polarize mikroskop, IC, gravimetrik yöntemler ve ileri moleküler teknikler kullanılarak belirlenmiştir.Anavarza arkeolojik alanı'nda kireçtaşlarında gözlenen temel bozulma türü biyolojik kolonizasyonlardır. Sağlam kireçtaşları temelde kalsit ve kuvars minerallerinden oluşurken, toprak üstünde kalan taş yüzeyleri kalsit, kuvars, kalsiyum oksalat (whewellite) ve kil minerallerinden oluşmaktadır. Hem toprak üstünde kalan hem de kazısı yeni yapılan kireçtaşı yüzeylerinde tespit edilen toplam SiO2, Al2O3 ve FeO miktarı, kireçtaşının sağlam iç kısımlarından daha fazladır. Taş yüzeylerinde ince silt ve kil mineralleri ile birlikte yoğun biyolojik kolonizasyonlar bulunmaktadır. Deneysel sonuçlar, kireçtaşlarının toprak üstünde kalan, ve kazısı yeni yapılan yüzeylerinde ve sağlam iç kısımlarında farklı bakteri topluluklarının geliştiğini göstermiştir.Bu çalışmanın sonuçları, açık hava koşullarında kireçtaşlarının daha fazla bozulmasını önlemek için kazıların iyileştirici koruma yöntemleriyle yapılması gerektiğini göstermiştir.

Archaeological sites, which are significant components of the cultural heritage, should be conserved as a whole with all their architectural and material characteristics following a multidisciplinary approach. In this study, the weathering processes of the standing and recently excavated limestones used in Anavarza archaeological site (Adana, Turkey) that was included in the UNESCO World Heritage Tentative List were investigated for planning the excavation works and necessary preservation measures. For this purpose, chemical, mineralogical, petrographic, microstructural properties, soluble salt content, moisture transport properties and bacterial distribution of limestone samples taken from weathered surfaces and sound stones were determined by using XRD, FT-IR, SEM-EDS, TG/DTA, polarizing microscope, IC, gravimetric methods and advanced molecular techniques.The main weathering problem observed on the limestones is microbiological colonization. Results of mineralogical and petrographic analysis indicated that sound limestones were mainly consisted of calcite and quartz minerals, whereas, standing surfaces of the limestones were consisted of calcite, quartz, calcium oxalate (whewellite) and clay minerals. The chemical analysis indicated that the amount of SiO2, Al2O3 and FeO on both standing and recently excavated surfaces are higher than the sound inner parts of the limestones due to presence of clays that promote the formation of biological growths. Microbiological results showed that bacterial communities on the standing, recently excavated surfaces and sound inner parts of the limestones are different.The results of this study showed that the excavations should be carried out with remedial treatments to prevent further weathering of limestones in open air conditions.