Keramikas petrogrāfija ir viena no arheometrijas izpētes metodēm, ar kuru iespējams identificēt arheoloģiskās keramikas (trauku, lejamveidņu, tīģeļu, apmetuma u. tml.) veidmasas sastāvu, tendences un kvalitāti, lai risinātu tehnoloģisko aspektu un izcelsmes (izgatavošanas vietas) jautājumus aizvēstures kopienās. Šī metode balstās uz keramikas paraugu plānslīpējumu analīzi, izmantojot polarizējošās gaismas jeb petrogrāfisko mikroskopu. Bieži, lai iegūtu pēc iespējas daudzpusīgāku informāciju, keramikas petrogrāfiju izmanto kopā ar citām izpētes metodēm – skenējošo elektronu mikroskopiju (scanning electron microscopy, SEM), rentgenstaru fluorescences spektroskopiju (X-ray fluorescence spectroscopy, XRF), rentgenstaru difraktometriju (X-ray diffraction, XRD) u. c.

Keramikas petrogrāfijas attīstība aizsākās 19. gs un turpinās līdz mūsdienām. Izšķirami trīs attīstības posmi.

Sākotnēji keramikas petrogrāfija netika nošķirta no minerālu un iežu plānslīpējumu mikroskopiskās izpētes. Tādējādi keramikas petrogrāfijas aizsākumi meklējami 19. gs. vidū, kad ģeoloģijas zinātnē sāka attīstīties minerālu un iežu izpēte ar polarizētās gaismas mikroskopu. Šajā laikaposmā publicēti pirmie pētījumi, kuros analizēti arheoloģiskās keramikas plānslīpējumi:

1. 1879. gadā tika izdota franču ģeologa Ferdinanda Fukē (Ferdinand Fouqué) monogrāfija “Santorine un tās izvirdumi” (Santorin et ses éruptions), kurā pētnieks analizējis Tiras (mūsdienās Santorine) keramikas trauku veidmasā esošos vulkāniskos iežus. Šis uzskatāms par pirmo publicēto pētījumu, kurā plānslīpējumu tehnika izmantota arheoloģiskās keramikas izpētei;
2. 1884. gadā pētnieks Anatols Bampss (Anatole Bamps) publicēja pētījumu “Amerikāņu keramikas trauki no veidmasas sastāva līdz izgatavošanai” (La ceramique americaine au point de vue des elements constitutifs de sa pate et de sa fabrication). Šis bija pirmais pētījums, kurā akcentēti keramikas trauku izgatavošanas tehnoloģiskie aspekti, izmantojot to plānslīpējumu analīzi;
3. 1893. gadā zviedru pētnieks Gustafs Nūrdenšelds (Gustaf Nordenskiöld) publicēja pētījumu par Mesavērdas iedzīvotāju darbarīkiem un keramiku, kurā analizēti arī trauku plānslīpējumi. Būtiski, ka šajā pētījumā parādījās keramikas petrogrāfijas potenciāls – trauka izcelsmes noteikšana pēc tā mineraloģiskā sastāva.

Lai gan šie pētījumi sniedza būtisku ieguldījumu metodes attīstībā, tomēr arheologu vidū tā tika uzlūkota virspusīgi, un padziļināti pētījumi netika veikti līdz pat 20. gs. 20. gadu beigām.

Keramikas petrogrāfija uzplaukumu piedzīvoja 20. gs. 30. gados, kad šo metodi savos pētījumos sāka izmantot amerikāņu arheologi Anna Šeparda (Anna Shepard) un Veins Feltss (Wayne Felts), pierādot tās potenciālu tehnoloģiju un izcelsmes jautājumu risināšanā. Abi arheologi savu pētījumu rezultātus publicēja 1942. gadā.

A. Šeparda, analizējot vairāk nekā 600 keramikas trauku plānslīpējumus no Riograndes (Ņūmeksika), noteica to mineraloģisko sastāvu un izgatavošanas tendences. Viņa bija pirmā, kura iegūtos datus salīdzināja ar reģiona ģeoloģiskajām tendencēm. Rezultātā tika konstatēti gan trauku izgatavošanas reģioni, gan arī importēti trauki, liecinot par aktīviem kontaktiem starp senajām kopienām. Būtiski, ka A. Šepardas pētījumi apgāza iepriekšējo uzskatu, – trauki ar rupju liesinātāju vienmēr izgatavoti uz vietas un nav importēti no citiem reģioniem.

Savukārt V. Feltss veica keramikas petrogrāfisko izpēti traukiem no Trojas. Lai gan arī V. Feltss konstatēja lokālu un importētu keramiku, tomēr viņš identificēja arī būtiskas hronoloģiskās izmaiņas trauku izgatavošanas tendencēs un izmantoto mālu kvalitātē.

Šajā periodā keramikas petrogrāfija ieguva popularitāti arī Eiropas pētnieku vidū. Piemēram, līniju keramikas kultūras (Linear Pottery culture) trauku plānslīpējumu analīzi 1936. gadā veica vācu ģeologs K. Obenauers (K. Obenauer).

Kopumā šajā periodā sāka veidoties keramikas petrogrāfijas metodoloģiskie pamati.

Līdz ar procesuālās arheoloģijas (processual archaeology) attīstību 20. gs. otrajā pusē pētnieku vidū keramikas petrogrāfija kļuva par plaši izmantotu metodi. Kopš 20. gs. 60. gadiem veikti un publicēti vairāki pētījumi, kuros tika pilnveidoti keramikas petrogrāfijas metodoloģiskie standarti.

Piemēram, Deivids Pīkoks (David Peacock) savā 1971. gadā publicētajā pētījumā par Saseksas romiešu-britu keramikas traukiem bija veicis veidmasas petrogrāfisko izpēti, pielietojot ģeoloģijas zinātnē izmantotās tehnikas – modālo (modal) un tekstūras (textural) analīzi. Savukārt arheologs Īans Vitbreds (Ian Whitbread), balstoties uz augsnes mikromorfoloģijā izmantoto terminoloģiju, izstrādāja keramikas paraugu petrogrāfisko aprakstu vadlīnijas, kuras publicētas 1989. gadā.

Metodes pilnveidošanā būtisku ieguldījumu sniedza arī citi britu pētnieki – Frederiks Metsons (Frederick Matson), Endrū Midltons (Andrew Middleton), Īans Frīstons (Ian Freestone), Alans Vinss (Alan Vince) u. c. Šī pētnieku grupa 1988. gadā nodibināja Keramikas petroloģijas biedrību (Ceramic Petrology Group), apvienojot keramikas speciālistus no visas pasaules. Biedrība izveidojusi arī žurnālu The Old Potter’s Almanack (kopš 1993. gada, izdod Keramikas petroloģijas biedrība un Aizvēsturiskās keramikas pētnieku biedrība, Prehistoric Ceramics Research Group). Biedrība ir aktīva arī mūsdienās, regulāri organizējot konferences, kas veltītas pasaules arheoloģiskās keramikas starpdisciplinārai izpētei. Lielu ieguldījumu keramikas petrogrāfijas nostiprināšanā snieguši arī citi pētnieki.

Latvijā interese par keramikas petrogrāfiju parādījās 20. gs. 60. gados, kad arheologs Jānis Graudonis Latvijas PSR Zinātņu akadēmijas Ģeoloģijas institūtam pasūtīja māla trauku lausku plānslīpējumu un granulometrisko analīzi. Izvēlētie keramikas trauku paraugi pārstāvēja plašu hronoloģisko klāstu – no neolīta līdz dzelzs laikmeta beigām un dažādus Latvijas teritorijas reģionus. Lai gan šo keramikas lausku plānslīpējumu atrašanās vieta šobrīd nav skaidra, Latvijas Nacionālā vēstures muzeja Arheoloģijas departamentā glabājas iegūto rezultātu pārskats. Pirmais publicētais pētījums, kurā analizēti Latvijas teritorijas arheoloģiskās keramikas plānslīpējumi, parādījās vien 2011. gadā.

Keramikas petrogrāfijas izpētes objekts ir māla priekšmeta, parauga (apmetuma u. tml.) vai trauka lauskas plānslīpējums. Tas tiek pētīts ar polarizējošās gaismas vai petrogrāfisko mikroskopu dažādos palielinājumos, izmantojot divus tajos esošos polarizējošos filtrus (krustoti, cross-polarized light, XPL, un nekrustoti, plane-polarized light, PPL, polarizatori).

Plānslīpējums ir keramikas parauga daļa, kas, izmantojot dažādu abrazīvu silīcija karbīda (vai cita veida) pulveri, nopulēta līdz 0,03 mm plānumam. Lai nodrošinātu parauga izturību, pirms pulēšanas tam veikta virsmas (vai pilnīga) impregnācija (piesūcināšana) epoksīdā. Sagatavošanas procesā tas pielīmēts pie mikroskopstikliņa, savukārt, kad paraugs sasniedzis attiecīgo plānumu, – nosegts ar segstikliņu. Atsevišķos gadījumos paraugs netiek nosegts ar segstikliņu, lai to būtu iespējams analizēt ar citām mikroskopiskajām izpētes metodēm, piemēram, SEM.

0,03 mm plānumu paraugam ir iespējams noteikt, vadoties pēc kvarca minerāla (keramikas veidmasā sastopams mālā kā dabiski esoši kvarca smilšu graudiņi vai daļa no sasmalcināta granīta liesinātāja) optiskajām īpašībām. Attiecīgajā plānumā tam ir zema interferences krāsa – iekrāsojas baltā vai blāvi dzeltenā krāsā.

Keramikas plānslīpējums var tikt izgatavots, to griežot horizontālā vai vertikālā plaknē attiecībā pret priekšmeta “sienām”. Abiem veidiem ir savas priekšrocības, piemēram, vertikālās plaknes griezums ļauj izpētīt bezripas keramikas grīstu struktūras atšķirības un liesinātāju un poru orientāciju, ļaujot identificēt formveides tehnoloģiskos aspektus. Savukārt horizontālās plaknes griezums piemērotāks iegarenu un plākšņainu ieslēgumu un poru identifikācijā. Šī pieeja izmantojama ripas keramikas izpētei, jo ļauj noteikt trauka rotācijas virzienus.

Līdz ar to keramikas petrogrāfija ir destruktīva izpētes metode, jo paraugs tiek sagriezts, nesaglabājot savu oriģinālo veidolu. Kopējais parauga zudums ir aptuveni 1–2 mm. Tomēr izgatavotais plānslīpējums ir neierobežots izpētes avots, jo tam ir ilga saglabātības pakāpe, tādējādi to var atkārtoti analizēt jaunā kontekstā un metodes attīstības pakāpē.

Pastāv divas keramikas petrogrāfiskās izpētes pieejas:

1. kvalitatīvā – ieslēgumu un liesinātāju identifikācija keramikas paraugā;
2. kvantitatīvā – poru, ieslēgumu un liesinātāju izmēra, apjoma un izvietojuma noteikšana veidmasā.

Pamatā keramikas trauku izpētē pētnieki izmanto abas šīs metodes, lai detalizēti izpētītu tehnoloģiskos aspektus, to tendences dažādos reģionos un izplatību. Tomēr atsevišķos gadījumos pētnieki dod priekšroku kvalitatīvajai analīzei. Piemēram, ja keramikas māla masā fiksētas mikrofosilijas vai diatomas (kramaļģes), kas ļauj precizēt jēlmateriāla ieguves areālus (pie jūras, ezera u. tml.).

Trauku izcelsmes un aizvēstures kopienām pieejamo resursu izpētē ieteicams izmantot ne vien keramikas petrogrāfiju, bet arī citas izpētes metodes un pieejas. Piemēram, būtisks ir ģeoloģiskais konteksts un reģionā esošo mālu plānslīpējumu references materiāla izveide, lai noteiktu reģionālās mikrostruktūras tendences. Tāpat ieteicams papildus analizēt keramikas un māla iegulu ķīmisko sastāvu un minerālu fāzes.

Izmantojot keramikas petrogrāfiju, ir iespējams noteikt arī citus aspektus: a) trauka vai māla priekšmeta apdedzināšanas atmosfēru (oksidēšanās-reducēšanās reakcijas) un aptuveno temperatūru; b) glazūras, apmetuma, okera, bronzas, sāls u. c. paliekas paraugā; c) nogulumu izmaiņu (diaģenēze, rekristalizācija u. tml.) ietekmi uz keramiku (tātad – visu arheoloģisko pieminekli kopumā).

Eiropā keramikas petrogrāfiju praktizē:

• Keramikas izpētes centrs (Kontoret för Keramiska Studier, KKS) Zviedrijā. Centra vadītājs ir Tūrbjērns Brūrsons (Torbjörn Brorsson), kurš ar starpdisciplināru keramikas izpēti nodarbojas kopš 1996. gada, un papildu keramikas petrogrāfijai praktizē arī ķīmiskās analīzes, izmantojot inducētās savienotās plazmas atomu emisijas spektroskopiju (inductively coupled plasma – atomic emission spectrometry, ICP-AES) un termālo analīzi;

• Londonas Universitātes koledža (University College London) Lielbritānijā. Tās mācībspēks un pētnieks Patriks Šons Kvinns (Patrick Sean Quinn) specializējies keramikas petrogrāfijā, mikropaleontoloģijā un ģeoķīmijā;

• Lundas Universitātes (Lund University) Zviedrijā profesors Andešs Lindāls (Anders Lindahl) ir Keramikas izpētes laboratorijas (Laboratoriet för keramisk forskning) vadītājs, kurš specializējies starpdisciplinārā keramikas izpētē;

• Stilborga keramikas izpētes centrs (Stilborg Keramikanalys, SKEA) Zviedrijā. Tās vadītājs ir keramikologs Ūle Stilborgs (Ole Stilborg), specializējies dažādu keramikas izstrādājumu (trauku, apmetuma, kaļķu javas, tīģeļu u. c.) petrogrāfiskajā izpētē;

• Tībingenes Universitātes (University of Tübingen) pētniece Silvija Amikone (Silvia Amicone) specializējusies starpdisciplinārā keramikas trauku izpētē.

Baltijā:

• Latvijas Universitātes (LU) arheoloģe Vanda Haferberga specializējusies arheoloģiskās keramikas petrogrāfijā;

• Lietuvas vēstures institūta (Lietuvos istorijos institutas) pētnieks Mants Valančus (Mantas Valančius), specializējies keramikas petrogrāfijā Londonas Universitātes koledžā.