Geochemistry of gold from the prehistoric mine of Sakdrisi and Transcaucasian gold artefacts between the 4th and 2nd millennia BC

Résumé En Fr

The potential of different trace elements for provenance studies of gold artefacts from the Lesser Caucasus is discussed in this paper. We provide a geochemical characterization of Bronze Age artefacts and gold from the prehistoric mine of Sakdrisi as well as nearby placer deposits. The mining activities of the Kura-Araxes period took place in the oxidation zone of the Sakdrisi deposit, where gold occurs in boxwork structures of oxidized and dissolved sulfidic minerals of ore in the ancient galleries. Gold from the mine as well as gold from placer deposits in the Sakdrisi-Bolnisi district are characterized by silver in the percentage level (up to 40 wt%) and small amounts of trace elements, which, in general, is typical for natural gold. The Bronze Age gold artefacts from the Lesser Caucasus also contain silver, with a variation within the range of natural gold, as well as a small percentage of copper. The geochemical characterization of the artefacts shows an extensive use of alluvial gold identified by a combination of the trace element tin, originating from primary deposits in acidic rocks, and platinum group elements (PGE), originating from primary deposits in (ultra-) basic rocks. We propose different sources for the gold artefacts based on a large variation in their trace element composition. Owing to the change of the chemical composition during metallurgical operations, resulting in an enrichment of copper and trace elements by co-melting of heavy mineral concentrates and an alteration by metallurgical processing, it is not possible to link gold artefacts to specific gold occurrences. Moreover, the lead isotope ratios measured from the gold artefacts cannot be used to trace back the primary gold sources. If additional silver was added to create some of the artefacts, lead isotopes would trace back to these silver sources. However, if unalloyed alluvial gold was used, lead isotope ratios would reflect a mixture of lead sources potentially deriving from multiple local ore deposits in protoliths whose erosion products were accumulated in the placer deposits and subsequently incorporated during co-melting into the gold artefacts. Thus, only sources in a regional context can be discussed.

Cet article traite du potentiel d’analyse des différents éléments traces dans les études de provenance des objets en or du Petit Caucase. Nous avons effectué une caractérisation géochimique des artefacts et de l’or de la mine protohistorique de Sakdrisi, ainsi que des dépôts d’or alluvial se trouvant à proximité. Les activités minières de la période kuro-araxe ont eu lieu dans la zone d’oxydation du dépôt de Sakdrisi, où l’or apparaît dans des structures en nid d’abeille laissées dans les anciennes galeries par des minéraux sulfidiques oxydés et dissous. L’or de la mine, ainsi que l’or des dépôts alluviaux du district de Sakdrisi-Bolnisi se caractérisent par un pourcentage d’argent (jusqu’à 40 % en poids) et une petite quantité d’éléments traces, ce qui est en général caractéristique de l’or naturel. Les artefacts en or du Petit Caucase à l’âge du Bronze contiennent souvent aussi de l’argent, dans une proportion qui est celle de l’or naturel, ainsi qu’un petit pourcentage de cuivre. La caractérisation géochimique des artefacts a révélé un usage extensif de l’or alluvial à travers une combinaison d’éléments traces comme l’étain, provenant des dépôts primaires de roches acides, ainsi que des éléments du groupe du platine (PGE), provenant des dépôts primaires de roches (ultra-) basiques. Étant donné le large éventail d’éléments traces dans la composition de ces artefacts en or, nous proposons différentes origines possibles. En raison des changements se produisant dans la composition chimique pendant les opérations métallurgiques, se traduisant par un enrichissement en cuivre et en éléments traces par co-fusion des minéraux lourds concentrés, ainsi que par une altération résultant du processus métallurgique même, il n’est pas possible de relier ces artefacts à des dépôts aurifères particuliers. Par ailleurs, les ratios isotopiques du plomb mesurés dans ces objets en or ne permettent pas de remonter jusqu’aux sources primaires de l’or. Si de l’argent était ajouté pour fabriquer certains de ces artefacts par exemple, les isotopes du plomb nous renverraient à ces dépôts d’argent. Quoi qu’il en soit, si de l’or alluvial était utilisé sans aucun alliage, les isotopes du plomb refléteraient alors un mélange de dépôts plombifères provenant potentiellement des multiples dépôts de minerais situés dans les protolithes : les dérivés de l’érosion s’accumulant dans les dépôts d’or alluvial, ils auraient été par la suite incorporés dans les artefacts en or à travers la co-fusion. Pour conclure, on ne peut vraiment étudier les dépôts aurifères que dans leur contexte régional.