Järnframställning och smide i Insjön

Transkript

1 UV UPPSALA RAPPORT 2008:11 GEOARKEOLOGISK ANALYSRAPPORT Järnframställning och smide i Insjön Arkeometallurgiska analyser Dalarna, Åls socken, Övre Heden, insjön Annika Willim & Lena Grandin med bidrag av Ole Stilborg G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV UPPSALA RAPPORT 2008:11 GEOARKEOLOGISK ANALYSRAPPORT Järnframställning och smide i Insjön Arkeometallurgiska analyser Dalarna, Åls socken, Övre Heden, Insjön Annika Willim & Lena Grandin med bidrag av Ole Stilborg A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Järnframställning och smide i Insjön 3

4 Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Uppsala Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Riksantikvarieämbetet UV Uppsala Rapport 2008:11 ISSN Utskrift Uppsala, 2008

5 Innehåll Abstract... 7 Sammanfattning... 7 Inledning... 8 Fältbesök... 8 Syfte och frågeställningar... 9 Material och metoder... 9 Material... 9 Okulär klassificering och provurval Petrografisk undersökning Metallografisk undersökning Kemiska analyser Keramiska analyser Mikroskopering av tunnslip i polarisationsmikroskop Termiska analyser Resultat Petrografisk undersökning P36 (A20) P12 (A53) P9 (A53) P18 (A53:1) P43:2 (A30) P42 (A31) P26A (A56) Kemiska analyser Metallografisk undersökning P30 (A20) P23 (A64) P4 (A53) P15 (A53:1) P40 (A31) P26 (A56) Tre områden med slagg Området i norr Området i öster Området i väster Järnet från de tre delytorna och andra platser i Dalarna Obearbetat järn och föremål Kolstål, mjukt järn och fosforjärn Keramiska analyser Materialbeskrivning Mikroskopanalyser av tunnslip Termiska analyser Järnframställning och smide i Insjön 5

6 Ugnsväggarna diskussion om material och temperatur Sammanfattning Tolkning och diskussion En järnframställningsplats i Insjön en rumslig tolkning Ugnarna En utblick jämförelser med andra järnframställningsplatser i Dalarna Insjön Övre Heden Moraparken Yttre Svärdsjö Tjärna Leksand Romme Dala Airport Gylle Sammanfattning Insjön och järnframställning i Dalarna Referenser Administrativa uppgifter Figurer Tabellförteckning UV Uppsala Rapport 2008:11 Geoarkeologisk analysrapport

7 Abstract By commission of Eva Carlsson, Dalarnas Museum, Geoarchaeological Laboratory (GAL), Department of Archaeological Excavations, National Heritage Board, has made an archaeometallurgic analysis of material from Övre Heden, Insjön, Ål s parish, Dalarna. At the site, remains of iron production were found. The site can be defined by three slag heaps. At and around these several features related to iron production and smithing were documented. Iron production could be verified from all three areas. In one area, around the western slag heap, remains of smithing could also be recovered. Analysis of slag and iron shows that a local ore has been used. Both carbon free iron and steel occurs. It seems like several different iron qualities has been made in the bloomery furnaces. The steel has also been used in the smithing of iron blanks and artefacts. No distinct constructions that can be interpreted as furnaces were included in our work. However, a considerable amount of furnace wall pieces were found. Analyses show that the used clay for the wall were local, but different clay deposits have been used. Sammanfattning På uppdrag av Eva Carlsson, Dalarnas Museum har Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL), vid Riksantikvarieämbetet, Avdelningen för arkeologiska undersökningar utfört en arkeometallurgisk undersökning av material från Övre Heden, Insjön, Åls socken, Dalarna. På platsen fanns lämningarna efter en järnframställningsplats som kan avgränsas till tre områden med slaggvarp. I och omkring dessa finns flera dokumenterade anläggningar från olika faser av verksamheten på platsen. Inom samtliga har järnframställning förekommit, men inom ett av områdena, det västra, förekommer även spår efter smide. Analyser av slagger och järn tyder på att man använt sig av en lokalt förekommande malmkälla. Både kolfritt och kolrikt järn förekommer i materialet. Det förefaller som om flera järnkvaliteter har tillverkats redan i blästugnarna. Det kolhaltiga järnet, dvs. stålet, har också använts vidare i smidet till ämnen eller föremål. På platsen fanns också rikligt med ugnsväggsmaterial bestående av lera. Analyser av denna visar att den använda leran funnits lokalt, men att man inom de tre delytorna använt sig av olika lertäkter. Järnframställning och smide i Insjön 7

8 Inledning På uppdrag av Eva Carlsson, Dalarnas Museum har Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL), vid Riksantikvarieämbetet, Avdelningen för arkeologiska undersökningar utfört en arkeometallurgisk undersökning av material från Övre Heden, Insjön, Åls socken, Dalarna. På platsen fanns lämningarna efter en järnframställningsplats. Lokalen är belägen i en svag sandig sluttning i direkt anslutning till en våtmark. Inom undersökningsytan kunde tre större välavgränsade och ett antal mindre slaggvarp definieras. I dessa och i anslutning till varpen påträffades flera anläggningar (fig. 1). Indikationer på att flera ugnar funnits inom ytan framkom vid den arkeologiska undersökning som genomfördes av Dalarnas Museum. Utöver detta undersöktes bl.a. också eventuella lerupplag, rostningsplatser och en möjlig ässja. Fig. 1. Plan över undersökningsområdet tillhandahållen av Dalarnas Museum. Tre delytor där de gröna ytorna utgör slaggvarp. Fältbesök Undersökningsområdet i Övre Heden, Insjön besöktes vid ett tillfälle, 25 september 2007, av Annika Willim från GAL. Vid detta besök studerades lämningarna och diskussioner fördes rörande provtagning. Under besöket samlades även större delen av de prover som GAL analyserat in. Besöket var också av stort värde för att inhämta kunskap om den miljö i vilken 8 UV Uppsala Rapport 2008:11 Geoarkeologisk analysrapport

9 järnframställningsplatsen ligger, (fig. 2). Den kunskapsinhämtning som besöket innebar gav även stor hjälp till det fortsatta arkeometallurgiska analysarbetet av prover från platsen. Fig. 2. Översikt över undersökningsytan från sydväst. Tillhandahållen av Dalarnas Museum. Syfte och frågeställningar En arkeometallurgisk analys av material från platsen genomfördes. Till analyserna finns ett antal frågeställningar knutna. Till den primära av dessa kan syftet att fastställa från vilket processled materialet kommer räknas. Målet är även att göra en jämförelse mellan material från de olika områdena inom undersökningsytan för att kunna se skillnader eller likheter. Finns exempelvis spår efter olika processer och aktiviteter? Även prov av lera/ugnsvägg analyseras. Detta för att fastställa lerans kvalitet samt att diskutera frågan huruvida man använt sig av lokal lera på platsen. Analyser av ugnsväggsbitar kan också avslöja från vilken del av ugnen de kommer och därmed hur ugnen varit konstruerad. I GALs uppdrag har ingått att undersöka det arkeometallurgiska materialet varför tolkningar om processer och ugnar huvudsakligen baseras på detta och i mindre grad på de anläggningar som undersöktes av Dalarnas Museum. Material och metoder Material GAL har studerat material från 44 fyndposter. Från dessa har ett urval för mer omfattande analyser gjorts. Det analyserade materialet består av slagg, ugnsvägg och järnrikt material, mestadels från slaggvarp. Planer och fotografier har tillhandahållits av Dalarnas Museum. Även tolkningar av anläggningars funktion som omnämns är gjorda av Dalarnas Museum. Järnframställning och smide i Insjön 9

10 Okulär klassificering och provurval Inledningsvis har en okulär genomgång av det arkeometallurgiska materialet gjorts. Detta innebär att med hjälp av stereolupp, magnet och vid behov sågning få en preliminär uppfattning om materialets karaktär för att kunna indela det i kategorier och typer. Resultatet är beroende av materialets omfång, kvalitet och representativitet. Med utgångspunkt i de okulära granskningarna har ett provurval för metallografiska, petrografiska, kemiska och keramiska analyser gjorts. Slaggprover för kemisk analys är utvalda från respektive slaggvarp A20, A53 och A31 i syfte att jämföra ytorna. En slagg från A53:1 (anläggning i A53 med okänd funktion) är också utvald för att jämföra med slagg från det intilliggande varpet A53. Samtliga slagger som analyseras kemiskt undersöks också i mikroskop. Slagger från A30 och A56 undersöks i mikroskop för att avgöra om det är smide och om så är fallet bättre kunna karaktärisera detta. Magnetiskt och rostigt material, såväl oregelbundna klumpar som möjliga ämnesjärn eller föremål, väljs ut för metallografiska analyser. Detta görs för att se vilken sammansättning och kvalitet järnet har och om några skillnader eller likheter finns i de två fyndkategorierna samt om de kan kopplas samman. Bland provmaterialet finns även ett antal ugnsväggsbitar. Dessa kommer bl.a. från slaggvarpen, men även bitar från andra anläggningar förekommer. Av dessa valdes ett par ut för keramiska analyser som utfördes av Ole Stilborg vid Keramiska Forskningslaboratoriet (KFL) i Lund, som också har tolkat och diskuterat resultaten från analyserna. Dessa resultat bidrar med kunskap om den lera man använt sig av på platsen. Ugnsväggarnas uppbyggnad, typ av lera som använts, ev. magring och uppnådda temperaturer i ugnar och andra anläggningar är frågor som analyserna kan ge svar på. Petrografisk undersökning Av 7 slagger tillverkades tunnslip (MINOPREP, Hunnebostrand) av så stora ytor som möjligt av deras tvärsnitt för att kunna få en detaljerad bild av vilket processled de representerar och hur processen fungerat. Petrografiska undersökningar utfördes i genomfallande och påfallande (planpolariserat ljus) för att identifiera materialets olika komponenter och texturella drag. Undersökningen gjordes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustad med en digitalkamera. Slagger består huvudsakligen av olivin, wüstit och glas. Vanliga inslag är också hercynit, magnetit, leucit, limonit och metalliskt järn. Olivin är ett silikatmineral med den allmänna formeln A 2 SiO 4, där A oftast är järn (fayalitisk sammansättning). Även mangan, magnesium och kalcium kan förekomma i mindre mängder. Wüstit, FeO, är också ett mycket vanligt inslag i slagger från blästbruket. Om höga koncentrationer av wüstit förekommer är slaggens totala järnhalt vanligtvis också hög. Glas utgör slaggernas restsmälta och kan därför variera kraftigt i sammansättning beroende på vilka mineral som tidigare kristalliserat, slaggernas totalsammansättning och avkylningsförlopp. Magnetit, Fe 3 O 4, kan förekomma i stället för wüstit om temperatur och/eller syretryck är högre. Ett mineral 10 UV Uppsala Rapport 2008:11 Geoarkeologisk analysrapport

11 som kan förekomma i slagger med relativt höga aluminiumhalter är hercynit, FeAl 2 O 4. Höga aluminiumhalter i kombination med höga kaliumhalter återfinns i leucit, KAlSi 2 O 6, som i vissa slagger kan förekomma i stället för den vanligare glasfasen. Droppar av metalliskt järn, några mikrometer stora, är också vanligt inslag i slagger från reduktionsprocessen. Limonit, järnhydroxider med varierande sammansättning, är huvudkomponent i sjö- och myrmalm och kan uppträda i slagger som oreducerade rester men vanligtvis förekommer limonit som en sekundär bildning, dvs. i form av rost. Metallografisk undersökning Metallografiska undersökningar utfördes på 7 polerade prover av det metalliska järnet i påfallande ljus för att bedöma järnkvaliteten. I mikroskopet kan olika texturer, beroende på kemisk sammansättning och grad av bearbetning utläsas. Proverna etsades med 2 % nitallösning. Metoden är användbar för att bedöma kolhalten i materialet, t.ex. om det är ett mjukt järn eller kolstål. Metoden kan också avslöja ett fosforinnehåll, vilket påverkar materialets hårdhets- och seghetsegenskaper. Även mängden och typen av slagginneslutningar kan studeras för att ytterligare kunna bedöma kvalitet och möjliga användningsområden. Några termer som används i detaljbeskrivningarna i resultatkapitlet är ferrit som är mjukt järn utan kolinnehåll, cementit som är en förening av järn och kol (Fe 3 C), och perlit som är en struktur uppbyggd av omväxlande ferrit och cementit. Generellt medför alltså en större mängd perlit en högre kolhalt och ett hårdare material. Ännu högre kolhalt fås i gjutjärn, med mer än 2% kol. Också i gjutjärnet kan en del detaljer ses, t.ex. grafitlameller som är tunna skivor av kol. En speciell struktur som kan bildas vid avsvalning i vitt gjutjärn är ledeburit som består av en blandning av cementit och perlit. Undersökningen genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustad med en digitalkamera. Kemiska analyser Totalkemiska analyser utfördes på fyra slaggprover, hos ALS Scandinavia, Luleå. Använd analysmetod är ICP-AES för huvudelement och ICP-QMS för spårelement. Totalt analyserades 43 element. Resultaten från analysen finns presenterade i tabell 2 där huvudelementens halter i procent (%) finns i övre delen av tabellen medan spårelementens halter i mg/kg finns i nedre delen av tabellen. Keramiska analyser Keramiska analyser genomfördes av Ole Stilborg vid Keramiska Forskningslaboratoriet (KFL) i Lund. Resultaten och tolkningarna finns infogade i denna rapport. Frågeställningen rör vad som kan utläsas om konstruktionen av blästugnsschakten. Vidare om det kan ses några skillnader i råmaterialval, konstruktion eller användningsspår mellan fynden från de tre slaggvarpen A20 längst i Norr, A31 i Sydväst och Järnframställning och smide i Insjön 11

12 A53 i Sydost. Prov har även tagits i A52, som har tolkats som ett lerupplag inför ugnskonstruktion, strax norr om A53. Mikroskopering av tunnslip i polarisationsmikroskop Tunnslip är 0,03 mm tunna preparat av i detta fall keramik, som kan analyseras i ett polarisationsmikroskop. Med denna metod kan man bedöma mängden, kornstorleksfördelningen och arten av naturligt grovmaterial (silt och sand). Vidare kan man urskilja samt bedöma mängden och kornstorleken på eventuell tillsatt magring. En mineralogisk bestämning av grovfraktionerna i leran kan göras. Lerans innehåll av bl.a. järnoxid, glimmer, malm och andra mineral kan uppskattas. Vid förstoringar på X studeras eventuella förekomster av exempelvis diatoméer (kiselalger) och kalkfossil. Bildanalys i programmet Kontron KS300 har använts för att studera variationen i kornstorleksfördelning i större detalj. Fördelningen av korn 0,1 mm beräknas på hela slipet vid 20 X förstoring, medan intervallet < 0,1 mm 0,01 mm studeras på fem utvalda, representativa ytor vid 100 X förstoring. Termiska analyser Genom att bränna redan brända keramiska fragment i hundra graders steg upp till 1000 C och registrera färgutvecklingen med Munsell Soil Color Chart, kan den ursprungliga bränningstemperaturen bestämmas med ca 100 C noggrannhet Thermal Colour Test (TCT) (Hulthén 1976). När den ursprungliga bränningstemperaturen överskrids resulterar detta i en tydlig ändring av den ursprungliga färgen. Bränningstemperaturen har då legat mellan den senaste avläsningen av en oförändrad färg och avläsningen då en färgförändring har inträtt. Över 1000 C registreras sintringsförloppet fram till provets smältpunkt i 50 C intervall. Resultat Resultaten av den okulära klassificeringen av det utvalda materialet redovisas i tabellform nedan (Tabell 1). De prover som analyserats ytterligare presenteras i en mer detaljerad beskrivning för varje enskilt prov och analysmetod. Tabell 1. Förteckning över fynd från Övre Heden, Insjön, Åls sn, Dalarna som studerats av GAL. Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar /2 Ugnsvägg 779,32 3 Omagn. Saknas Skiktade bitar med yttre skikt av rödbränd lera, därefter skikt med smält lera och innerst smält, glasig lera. Vidhäftat kol /2 Reduktions slagg 1498,31 2 Omagn. Kol Bottenslagger med brottytor och kontaktytor, täta och flutna. 12 UV Uppsala Rapport 2008:11 Geoarkeologisk analysrapport

13 Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar /10 Reduktions slagg /4 Reduktions slagg /6 Del av slaggskålla /6 Järnrikt matrl /4 Från botten av slagglag ret. Järnrikt matrl /4 Järnrikt matrl. Fragm av lera i botten. 221,36 1 Starkt Kol Småporig och fluten, inslag av magn. smält lera och ett starkt magn. parti. 1552,70 2 Omagn. Kol Fluten och tät bottenslagg. Tvärsnittet är ca 50 mm tjockt. Flera slaggflöden kan urskiljas genom hela snittet. De är tunnare i botten, något tjockare högre upp. Kontakterna mellan dem är relativt tydliga, delvis p.g.a. skillnader i sammansättning (syns som ljusare och mörkare grå). I kanten finns fragm av gråbränd (delvis smält) lera. 1 Omagn. Saknas Tät och fluten med brottytor. Svagt skålformad botten med flutna, täta slaggsträngar, vidhäftat matrl. från botten, bl.a. grus, sand och lera. Ovansidan tät ojämn slagg med en större gasblåsa. I tvärsnitt: undersökta ytan ca 60 mm tjock, men tjockare delar förekommer. I botten kan tunna slaggsträngar urskiljas, med inslag av fragm av gråbränd lera. Något högre upp är slaggflödena något tjockare och har större hålrum. Från ca 20 mm och uppåt finns en större slaggvolym. Slaggen homogen i sammansättning i hela snittet. 14,70 1 Starkt magn. 14,95 6 Starkt magn. 58,30 2 Starkt magn. Saknas Saknas Saknas Analys. En järnrik, korroderad bit. I tvärsnitt: mest slagg, lite korrosionsprodukter. Inget synligt metalliskt järn. Korroderat järnrikt matrl. Järnrikt med korroderade ytor och sekundärt vidhäftat matrl. bl.a. kol. I tvärsnitt: Det större stycket: slagg, korrosionsprodukter, lite spår av metalliskt järn. Det mindre: koncentration av Järnframställning och smide i Insjön 13

14 Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar metalliskt järn ca 14x12 mm, med hålrum, ej mycket slagg. Analys /6 Ugnsvägg 97,18 1 Omagn. Kol Skiktad bit med yttre del av rödbränd lera, därefter smält lera och innerst skikt med slagg med kolavtryck som ligger korsade. Ev. metalldroppar i slaggen Järnrikt matrl./ ugnsvägg Smidesslagg? Reduktions slagg 79,64 5 Starkt magn. Saknas Järnrikt, starkt magn. Matrl. med korroderade ytor. I tvärsnitt: huvudsakligen stearinformad slagg med koncentration av metalliskt järn, ca 5x4 mm, och korroderat mtrl. 3 bitar smält lera Magn. Saknas Relativt täta och flutna med partier med insmält, glasigt matrl. Tre är delade 1) Ett lager, 10 mm, homogen stearinliknade slagg som är sammansmält med ett lager, mm av kiselrikt material (grusigt hopsmält eller stenar) 2) Svagt skålformad botten med drygt 10 mm tjockt homogent slagglager som delvis överlagras av ett likadant, men inkilat finns kiselrikt material (grovt) (infodring?). Analys. 3) Ett lager av homogen slagg mm överlagras av smält material, troligen slagg och kiselrikt material blandat. Inkilat mellan dessa finns stycke av gråbränd lera. 1554,18 3 Omagn. Kol Täta och flutna bottenslagger med brottytor och kontaktytor. Den största slaggen är delad: tvärsnittet är ca 50 mm tjockt. I nedre delen finns tunnare slaggsträngar som inte helt fyllt ut utrymmet, i övre delen tjockare slaggflöden. Homogen i sammansättning. Analys Ugnsvägg 406,05 2 Omagn. Saknas Skiktade bitar med yttre del av röd- och gråbränd lera, därefter smält, glasig lera Järnrikt matrl. 87,43 10 Starkt magn. Saknas Korroderade bitar, en troligtvis en del av ett föremål. 14 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

15 Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar rens Reduktions slagg /06 Järnrikt matrl /08 Järnrikt matrl : södra fjärdede len Del av slaggskålla Järnrikt matrl./ reduktionsslagg/ ugnsvägg Två har delats, en är endast slagg, en är oregelbunden koncentration av metalliskt järn med hålrum, omgiven av slagg. 18,25 2 Omagn. Saknas Täta, strängflutna mindre bitar 57,67 7 Starkt magn. 148,24 10 Starkt magn. Saknas Saknas slagg med brottytor. Korroderade bitar med vidhäftat kol. Två har delats, en är en oregelbunden konc av metalliskt järn med hålrum, slagg och korr mtrl. En är slagg med svampigt järn. Korroderade bitar med fluten struktur och vidhäftat kol. Två har delats, den största är oregelbundet avlång med en konc av metalliskt järn med hålrum och lite slagg. Analys. Den mindre är likartad. 1 Omagn Saknas Del av slaggskålla, småporig och flutna och trögflutna delar. Vidhäftad lera både på över- och undersida. I fragmenterat snitt ses kolavtryck. 97,27 16 Starkt magn Saknas 2 bitar korroderat järnrikt matrl. starkt magn. Båda har små konc av metalliskt järn med hålrum och slagg. 1 bit reduktionsslagg, fluten och tät slaggvar p slaggvar p 13 bitar ugnsvägg, bränd och smält lera. Ugnsvägg 1101,81 6 Omagn. Saknas Flera skiktade bitar med yttre skikt av rödbränd och gråbränd lera. Därefter smält lera. Reduktions 1282,17 2 Omagn. Kol Trögfluten och småporig, utan slagg kontaktytor. Mindre slaggen är i tvärsnitt homogen i sammansättning utan urskiljbara slaggflöden. Ett större kolavtryck (kolrester) ca 25x10 mm. Dessutom långsmalt avtryck med cirkelformat tvärsnitt ca 3-4 mm i diameter efter kvistar(?). Analys. Den större är homogen,utan urskiljbara slaggflöden, lokalt Järnframställning och smide i Insjön 15

16 Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar porös. Kolavtryck ca 35x12 mm slaggvar p Ugnsvägg 2463,4 3 Omagn. Kol Skitade bitar med ett yttre skikt av rödbränd lera därefter gråbränd lera och innerst smält lera, något glasig (se omslag) /06 Reduktions slagg 3,91 2 Omagn. Saknas Platta och ovala, flutna mot underlag. Rester av runnen slagg /06 Reduktions slagg/smält lera 52,4 11 Omagn. Saknas. 8 bitar fluten, tät stearinslagg. 3 bitar smält lera /06 Järnrikt matrl /06 Reduktions slagg /06 Reduktions slagg /06 Reduktions slagg /04 Järnrikt material 73,14 8 Starkt magn. Saknas Småporiga utan kontaktytor, men med korroderade ytor och vidhäftat kol. Två har delats. En är svampigt metalliskt järn i slagg. En är slagg Omagn. Saknas Del av skålla, fluten och tät, delvis småporig. Tvärsnittet ca 75 mm som tjockast. I botten tunna slaggsträngar som överlagras av tjockare slaggflöden, i övre halvan en större slaggvolym. Skillnader i sammansättning med mörkare slagger i tunnare strängare och ljusare i större i övre delen. Kolavtryck 15x15 mm. Analys (tunnslip) Magn. Kol Del av skålla, ca 1/4, fluten och tät, delvis småporig. Bottenyta med många små slaggsträngar. Dessa synliga längs en intakt rundad ytterkant. Dess kurvatur antyder en diameter på ca cm. Tjocklek ca 90 mm. Överytan planare och relativt slät med korroderade partier Svagt magn. 102,42 12 Starkt magn. Kol Saknas Svagt konvex med ojämn botten, småporig med flutna strängar. Ovansidan mer tät med skålformad försänkning som är rostfärgad och magnetisk. Enstaka fragm av bränd lera i botten. Tjocklek ca 90 mm. Småporiga utan kontaktytor, korroderade ytor. Ett par bitar har inslag av smält lera. Två har delats. En innehåller slagg med spår av järn. En innehåller en oregelb konc av 16 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

17 Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar /04 Reduktions slagg /06 Reduktions slagg /järnrikt matrl. 28,92 2 Omagn. Ved och kol 792, Starkt magn Saknas metalliskt järn med hålrum. Analys. Fluten och tät. Den större biten har kontaktytor, v-format avtryck. 53 bitar järnrikt matrl. med korroderad yta och vidhäftade kolbitar, småporiga utan kontaktytor utom den största biten. Fyra har delats. 1) platt kaka, 70x65x15 mm, i snitt trögfluten slagg med rundakantiga hålrum, flera konc av metalliskt järn ca 7-10 mm. 2) Svampigt metalliskt järn i slagg. 3) Svampigt metalliskt järn i slagg. 4) Större konc av metalliskt järn med hålrum och lite slagg Reduktions slagg (?) 14 53: : : 1 Järnrikt matrl./ småslagg Reduktions slagg Matrl.prov/ sand 9 bitar fluten och tät slagg Omagn. Saknas Bit med kontaktyta med platt sida samt en sida med en platt del och en upphöjning. I tvärsnitt: homogen slagg. Inga separata slaggflöden kan urskiljas. Rik på porer, mest i millimeterstorlek men enstaka större. 15,39 12 Starkt Saknas Järnrika småslagger med magn. korroderad yta. 387,12 4 Magn. Saknas Den största biten tät och småporig med ett magn. parti samt vidhäftat kol. De 3 mindre bitarna flutna och täta. Den större har delats: slaggen är hom i sammansättning. Mycket hålrum såväl små cirkelformade som runt kolstycken (avtryck). Magnetisk på snittytan men järn kan ej obs med blotta ögat. 427 Genomgång av urval som innehåller mest sand och enstaka centimeterstora fragm av slagg, samt mindre fragm av lera och korroderat matrl. Endast liten andel är magnetisk. Inga glödskal Järnframställning och smide i Insjön 17

18 Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar 15 53: : 1 I sanden under Överst i sth Järnrikt matrl. Reduktions slagg I botten Järn/ järnrik slagg/ ugnsvägg eller sprutslagger. 50,63 7 Starkt Saknas Korroderade ytor med sekundärt magn. vidhäftat matrl, bl.a. kol. Två har delats. En är ett litet platt stycke med oreglb konc av metalliskt järn med hålrum. Ett större stycke är i snitt oregelbundet oval med konc av metalliskt järn med lite hålrum och slagg. Analys. 1459,09 1 Omagn. Saknas Småporig och trögfluten, bitvis tät bottenslagg med spår av ugnsvägg/smält lera. I tvärsnitt: i botten tunna slaggsträngar som blir grövre högre upp, allra överst en större sammanhängande slaggvolym. Slaggen homogen i sammansättning, mer porös i övre delarna. I slaggen finns flera fragment av lera, ett större utgörs av såväl rödbränd som smält lera (del av vägg) flera mindre av gråeller rödbrända finns också. Analys 437,11 6 Starkt magn. Saknas 2 bitar järnrik slagg med korroderade ytor och sekundärt vidhäftat matrl. bl.a. kol. I tvärsnitt: A) skålformad botten, plan överyta, max 30 mm tjock. Homogen slagg med droppar av metalliskt järn, lokalt 2-3 mm stora. Kolstycken i övre delen. Analys. B) skålformad botten, jämntjock ca 10 mm. Homogen slagg, porös i överytan, med droppar av metalliskt järn ca 1-2 mm stora. 3 bitar järn, föremål/ämnen. C) Ett långsmalt föremål, ca 48 mm långt med tvärsnitt 8x8 mm, bevarat metalliskt järn i snitt är ca 6x5 mm. Ingen synlig slagg. Analys. D) Något bågformat föremål, ca 40 mm långt, med rektangulärt tvärsnitt som störst 18x8 mm. Bevarat metalliskt järn ca 14x5 18 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

19 Prov nr. Anläggning Ruta Sakord Vikt (g) Antal Magnetism Avtryck Kommentar mm. Endast små mängder slagg i snittet. Analys Prov 58:2 i botten Prov 58:1 i botten 20 63: : 1 1 bit ugnsvägg, bränd lera och insmält sten. Reduktions 147,87 4 Magn. Saknas 2 flutna stearinslagger. 2 slagg trögflutna, småporiga, delvis magn. med sekundärt fastkittat matrl., bl.a kol. Korroderade ytor. Ett magnetiskt stycke har delats: sekundärt hopkittat material eller kraftigt vittrad slagg. Slagg/ 57 2 Magn. Saknas Platta, tunna bitar med fläckvis järnrikt rödbränd yta. matrl./ En är delad: heterogent snitt ca bränd lera mm tjockt med slaggfragm, korroderade järnfragm och fragm av bränd lera. Troligen sekundärt hopkittat. Småslagg 1,28 5 Starkt Kol Fragm. av större slagger, inslag magn. av smält lera. Reduktions 581,04 6 Magn. Saknas 4 bitar fluten, tät slagg med slagg vidhäftat kol och korroderade /ugnsvägg ytor, partivis magn. Största slaggen är delad: uppbyggd av flera pålagrade slaggflöden, där kontakter kan anas, med samma sammansättning. Mest tät, lokalt något porös. De mindre slaggerna är av samma typ Järnrikt matrl. 19 8/2 Reduktions slagg 2 bitar ugnsvägg smält och bränd lera med insmält sten. 86,05 2 Starkt Saknas Korroderade ytor med inslag av magn. smält matrl. I tvärsnitt: Större stycket: oregelb konc av metalliskt järn ca 20x12 mm, + slagg och hålrum. Analys. Mindre stycket: Slagg med svampigt järn. 1 Omagn. Kol Del av bottenskålla, konvex. Tjocklek ca 110 mm. Porig botten med runnen slagg och kolavtryck. Plan ovansida, med försänkning och ett större rektangulärt avtryck, ev ved. Järnframställning och smide i Insjön 19

20 Petrografisk undersökning Resultaten av den petrografiska undersökningen presenteras för varje enskilt prov nedan. P36 (A20) Tät och fluten slagg med brottytor. Svagt skålformad botten med flutna, täta slaggsträngar (fig. 3), vidhäftat material från botten, bl.a. grus, sand och lera. Ovansidan tät ojämn slagg med en större gasblåsa. I tvärsnitt kan tunna slaggsträngar urskiljas i botten. Något högre upp är slaggflödena något tjockare och har större hålrum. Från ca 20 mm och uppåt finns en större slaggvolym (fig. 4). Analys I tunnslipet, som täcker slaggens nedre delar, framträder tydligt flera olika slaggsträngar (fig. 5). I botten är de finkorniga, och högre upp ökar kornstorleken och också omkretsen på slaggsträngarna. Slaggen innehåller olivin, en glasfas och wüstit. Proportionerna varierar något men olivin förekommer i störst mängd i alla slaggsträngarna. Enstaka droppar av metalliskt järn förekommer sporadiskt. Hercynit har observerats i de grovkorniga delarna men kan eventuellt förekomma även i de finkorniga men är svårare att urskilja. I slaggen finns ett fragment av finkornigt material (del av ugnsvägg) som är värmepåverkat. Slaggen i kontakt med fragmentet är finkornigare än slaggen en bit därifrån. I fragmentets ytterkanter har slagg trängt in i smala sprickor. Tolkning Slaggen är successivt uppbyggd. De nedre delarna har bildats av små slaggsträngar som har stelnat fort mot ett relativt kallt underlag. Senare tillrunnen slagg har kommit i större slaggvolymer som också gjort att värmen bevarats mer och slaggen har stelnat långsammare så att den blivit grovkornigare. Den har ett utseende som är karaktäristiskt för reduktionsslagger från slagguppsamlingsutrymme. En intressant detalj är fragmentet av ugnsvägg som finns inneslutet i de nedre delarna. Slaggen i kontakt med denna är finkornig, vilket betyder att ugnsväggen har haft samma låga temperatur som botten i utrymmet och sannolikt legat kvar som fragment från tidigare skede. Alternativt är det del av infodring från uppsamlingsutrymmet. Slagg har dock runnit in i några sprickor i dess ytterkant.

21 Fig. 3. Prov 36, tät och fluten slagg med brottytor. Bottensidan är svagt skålformad med flutna, täta slaggsträngar, vidhäftat material från botten, bl.a. grus, sand och lera. Fig. 4. Tvärsnitt av prov 36. I botten kan tunna slaggsträngar urskiljas, med inslag av fragment av gråbränd lera. Något högre upp är slaggflödena något tjockare och har större hålrum. Från ca 20 mm och uppåt finns en större slaggvolym. Slaggen är homogen i sammansättning i hela snittet. Järnframställning och smide i Insjön 21

22 Fig. 5. Prov 36. Slagg uppbyggd av många små slaggsträngar. Kontakterna framträder med hjälp av skillnader i kornstorlek, där ytterkanterna är finkornigare än mer centrala delar och i skillnader i kornform och proportioner mellan de ingående mineralen. De två dominerande faserna är olivin (ljusa lameller) och glas (något mörkare). I de centrala delarna finns även wüstit (tunna, vita). P12 (A53) Trögfluten och småporig slagg, utan kontaktytor. Slaggen är i tvärsnitt homogen i sammansättning utan urskiljbara slaggflöden. Ett större kolavtryck (kolrester) ca mm. Dessutom långsmalt avtryck med cirkelformat tvärsnitt ca 3 4 mm i diameter efter kvistar(?). Analys I provet framträder flera pålagrade slaggsträngar. De som finns i de nedre delarna är finkornigare än de högre upp. Flera av flödena är dessutom betydligt finkornigare i ytterkanterna än i mer centrala delar (fig. 6). Slaggen innehåller olivin, dendritisk wüstit och en glasfas. Olivin dominerar i hela slaggen men proportionerna mellan mineralen varierar något från slaggflöde till slaggflöde. Wüstitmängden är dock högre än i flera av de andra slaggerna, även om wüstit saknas i enstaka flöden. Metalliskt järn förekommer sporadiskt som små droppar, eller i tunna koncentrationer runt hålrum, eventuellt där kolstycken har funnits. Runt många hålrum finns också tunna zoner av rost. Hercynit förekommer som välformade kristaller tillsammans med olivin. I vissa delar förekommer leucit tillsammans med wüstit istället för den vanligare glasfasen. Ett fragment av smält silikatrikt material, troligen del av ugnsvägg, finns insmält i slaggen. I kontakt mellan slagg och möjlig ugnsvägg finns små fragment av kolstycken. Kolstycken finns också insmälta i slaggen, bland annat finns ett cirkelformat hålrum där delar av ett kolstycke, som även syns i makroskala finns kvar (fig. 7). Kolstycket är från lövträd (U. Strucke personligt meddelande). 22 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

23 Fig. 6. Prov 12. Kontakt mellan flera slaggsträngar. Slaggen innehåller olivin (ljust grå lameller), wüstit (vita långsmala) och glas (mörkare grå). Flammigt grå ytor är rost. Fig. 7. Detalj på kolstycke som finns bevarat i slaggen, prov 12. Tolkning Slaggen har bildats i blästugnens slagguppsamlingsutrymme där inledningsvis tunnare slaggflöden har stelnat tämligen fort mot ett kallt underlag och senare, större, slaggflöden stelnat långsammare i en något varmare miljö. Slaggen varierar endast något i sammansättning. Intressant är förekomsten av troligt ugnsväggsfragment, smält, från en tidigare körning i ugnen som hamnat i slagguppsamlingsutrymmet. Järnframställning och smide i Insjön 23

24 P9 (A53) Del av bottenslagg, fluten och tät, delvis småporig. Tvärsnittet är ca 75 mm som tjockast. I botten finns tunna slaggsträngar som överlagras av tjockare slaggflöden, i övre halvan en större slaggvolym. Skillnader i sammansättning framkommer med mörkare slagger i tunnare strängare och ljusare i större i övre delen (fig. 8). Fig. 8. Prov 9. Del av slagg som är fluten och tät, delvis småporig. Tvärsnitt. I botten syns tunna slaggsträngar som överlagras av tjockare slaggflöden, och i övre halvan en större slaggvolym. Skillnader i sammansättning framträder som färgskillnader. Analys Slaggen är uppbyggd av många små slaggsträngar vilket framträder tydligt i provet. Kontakterna mellan dem framträder delvis med hjälp av skillnader i kornstorlek, där ytterkanterna är finkornigare än mer centrala delar, dels i skillnader i kornform och proportioner mellan de ingående mineralen (fig. 9). De två dominerande faserna är olivin och glas. De färgskillnader som framträder tydligt med blotta ögat beror mer på kornstorleksskillnader än sammansättningsskillnader. I några av slaggsträngarna förekommer tämligen rikliga mängder droppar av metalliskt järn (fig. 10), andra saknar järn. Järnoxider, i form av wüstit och hercynit, förekommer endast i några få slaggflöden, och då endast som mycket små kristaller mellan de större olivinlamellerna. Tolkning Slaggen är successivt uppbyggd av flera pålagrande slaggsträngar i en blästugns slagguppsamlingsutrymme. De olika slaggflödena är tämligen homogena i sammansättning. Inledningsvis har de kylts av tämligen snabbt, men efterhand har temperaturen stigit, flödena blivit större och avsvalningen långsammare. De färgskillnader som ses med blotta ögat beror främst på skillnader i kornstorlek, inte på skillnader i sammansättning. 24 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

25 Fig. 9. Prov 9. Slagg uppbyggd av många små slaggsträngar. Kontakterna framträder med hjälp av skillnader i kornstorlek, där ytterkanterna är finkornigare än mer centrala delar och i skillnader i kornform och proportioner mellan de ingående mineralen. De två dominerande faserna är olivin (ljusa lameller) och glas (något mörkare). Fig. 10. Prov 9. I några av slaggsträngarna förekommer tämligen rikliga mängder metalliskt järn (vita prickar). Järnframställning och smide i Insjön 25

26 P18 (A53:1) Småporig och trögfluten, bitvis tät bottenslagg. I botten finns tunna slaggsträngar som blir grövre högre upp, med en större sammanhängande slaggvolym allra överst. I slaggen finns flera fragment av lera, ett större utgörs av såväl rödbränd som smält lera (del av vägg) flera mindre gråeller rödbrända finns också (fig. 11). Fig. 11. Prov 18. Småporig och trögfluten, bitvis tät bottenslagg. Tvärsnitt. I botten finns tunna slaggsträngar som blir grövre högre upp, allra överst en större sammanhängande slaggvolym. I slaggen finns flera fragment av lera, ett större utgörs av såväl rödbränd som smält lera (del av vägg). Flera mindre grå- eller rödbrända finns också. Analys Slaggen består av flera slaggflöden som kan urskiljas med hjälp av skillnader i kornstorlek. I de nedre delarna i provet, som inte är botten utan kontakt med ett lerfragment, är slaggflödena mindre i omkrets och finkornigare, allra finkornigast i ytterkanterna. Högre upp är slaggflödena större och grovkornigare. Deras sammansättning är dock mycket likartad över hela det undersökta provet. De innehåller genomgående olivin och en glasfas. Hercynit förekommer i de flesta slaggsträngarna i olika former antingen som välformade kristaller, dendritiska bildningar eller sammanväxt med olivin. I någon slaggsträng finns också små mängder finkornig dendritisk wüstit. I ett par av flödena finns sporadiskt små 26 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

27 droppar av metalliskt järn, även annat material finns inneslutet i slaggen. Bland annat förekommer fragment av finkornigt, delvis smält material som sannolikt är del av ugnsvägg. Fragmentet har ingen direktkontakt med slaggen utan denna förefaller i det utvalda snittet ha stelnat innan den nått helt fram till fragmentet. Något högre upp i slaggen förekommer mer insmälta silikatrika partier, som delvis är hopsmälta med slaggen. Tolkning Slaggen är uppbyggd på samma sätt som de flesta andra, dvs. med flera pålagrade slaggsträngar som inledningsvis kylts av hastigt och senare stelnat långsammare i blästugnens slagguppsammlingsutrymme. I denna slagg finns ytterligare detaljer som delar av ugnvägg eller infodring. Ett av dessa fragment är troligen bränt vid tidigare tillfälle och har funnits i botten av gropen när slaggen har runnit ner och stelnat mot den, eventuellt är det en del av väggen från tidigare körning. Ett annat silikatrikt område är mer hopsmält med slaggen. Möjligen har vi i detta fall en del av ugnsväggen som lossnat under körningen och påverkats av slaggen höga temperaturer men till stora delar fortsatt att vara homogen även om lite slagg har trängt in. P43:2 (A30) Tät och fluten slagg med svagt skålformad botten med drygt 10 mm tjockt homogent slagglager som delvis överlagras av ett likadant. Inkilat finns också kiselrikt material (fig. 12). Fig. 12. Prov 43. Tvärsnitt av delprov två som också har analyserats. Svagt skålformad botten med drygt 10 mm tjockt homogent slagglager som delvis överlagras av ett likadant, men inkilat finns kiselrikt material (grovt) (infodring?). Järnframställning och smide i Insjön 27

28 Analys I mikroskopet framträder en slagg som är skiktvis uppbyggd med omväxlande slaggskikt och skikt av kiselrikt material i varierande kornstorlek. Det senare innehåller en del kvartskorn som är omgivna av en glasig mellanmassa, troligen smält kiselrikt material. Slagglagren varierar också i uppbyggnad och sammansättning. Lager som domineras av olivin avlöses kontinuerligt av lager som domineras av järnoxider, framförallt wüstit. Magnetit (fig. 13), en annan järnoxid förekommer, ibland rikligt i båda dessa slaggvarianter som tydliga kristaller men även som lameller i grovkornig dendritisk wüstit. Mer komplexa oxider i form av hercynit-magnetit förekommer också. Dessutom finns en glasfas i slagglagren. Metalliskt järn har dock inte observerats men små rostiga fläckar kan vara rester efter järn. Fig. 13. Detalj från slaggen, prov 43:2, som visar förekomst av magnetit (vita spetsiga kristaller) som är typiska för smidesslagger. Runt dem finns olivin (ljust grå lameller) och en glasfas (mörkare grå). Tolkning Slaggen är komplext uppbyggd och har flera drag som är typiska för smidesslagger. Ett är den skiktvisa uppbyggnaden. Det andra är förekomsten av magnetit som kräver en större tillgång på syre än vad man får i en blästugn, en tillgång som är mer utmärkande för smidet i en härd. De komplext sammansatta järnoxiderna indikerar också växlande temperatur- och syreförhållanden, typiskt för smidet. P42 (A31) Tät och fluten bottenslagg med brottytor och kontaktytor. Tvärsnittet är ca 50 mm tjockt. I nedre delen finns tunnare slaggsträngar som inte helt fyllt ut utrymmet, i övre delen förekommer tjockare slaggflöden. (fig. 14). 28 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

29 Fig. 14. Prov 42. Den största slaggen är delad. I nedre delen finns tunnare slaggsträngar som inte helt fyllt ut utrymmet, i övre delen tjockare slaggflöden. Homogen i sammansättning. Slaggen är uppbyggd av flera slaggsträngar som är mindre i omkrets, och finkornigare, i de nedre delarna än högre upp. Deras sammansättning är dock i stort sett den samma i hela det undersökta provet (fig. 15). De innehåller i princip endast olivin och en glasfas. Enstaka förekomster av metalliskt järn har också noterats. Däremot saknas wüstit. Fig. 15. Slagg uppbyggd av många små slaggsträngar. Här syns kontakten mellan två av dem med hjälp av skillnader i kornstorlek. De två dominerande faserna är olivin (ljusa lameller) och glas (något mörkare). I den nedre delen finns även enstaka järndroppar (vita prickar). Järnframställning och smide i Insjön 29

30 Tolkning Slaggen har stelnat i slagguppsamlingsutrymmet i nedre delen av en blästugn där den inledningsvis kylts av snabbt i tämligen kallt utrymme. Efter hand har utrymmet blivit varmare, slaggen har runnit till i större volymer och stelnat långsammare och blivit grovkornigare. Slaggen är dock mycket homogen i sin sammansättning i varje slaggsträng, jämfört med i t.ex. P 36. Avsaknaden av wüstit gör att dess totala innehåll av järn är tämligen lågt. P26A (A56) Järnrik slagg med korroderade ytor och sekundärt vidhäftat material bl.a. kol. I tvärsnitt: skålformad botten, plan överyta, max 30 mm tjock. Homogen slagg med droppar av metalliskt järn, lokalt 2-3 mm stora (fig. 16). Fig. 16. Prov 26A. Järnrik slagg med korroderade ytor och sekundärt vidhäftat material bl.a. kol. Tvärsnitt av slagg med skålformad botten och med koncentrationer av metalliskt järn. Analys Provet innehåller både slagg och metalliskt järn. Slaggen är komplext uppbyggd. Dels finns flera slaggflöden, liknande de i de flesta andra analyserade slaggerna från Insjön, dels mer oregelbundna sammansättningsvariationer inom större slaggflöden. Slaggen är totalt sett tämligen rik på järnoxider, eftersom den domineras av dendritisk wüstit. Olivin och en glasfas förekommer i mindre mängder. Lokalt syns tydliga kontakter mellan flera slaggflöden med hjälp av kornstorleksskillnader, men på andra ställen finns varierande mineralproportioner utan tydliga kontakter. I slaggen förekommer rikligt 30 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

31 med oregelbundna ansamlingar av metalliskt järn (fig. 17). Flera av dem är i täta koncentrationer, andra mer svampiga i sin kontakt med slaggen. Järnet är delvis korroderat. Tecken på selektiv korrosion som kan indikera järnets sammansättning har eftersökts men inte observerats mer än i ett enstaka begränsat område där en låg kolhalt sannolikt funnits i metallen. I slaggens översta delar finns ställvis wüstit som innehåller lameller eller fläckar av magnetit. I andra delar förekommer leucit i stället för den vanliga glasfasen. Fig. 17. I slaggen, prov 26A, förekommer rikligt med oregelbundna ansamlingar av metalliskt järn (vita). Tolkning Slaggen visar både likheter och skillnader med de övriga analyserade slaggerna. Delar av den är uppbyggd av mindre slaggflöden med tydliga kontakter mellan dem vilket antyder bildning i en blästugn på samma sätt som de andra slaggerna, utom P43:2 som hör hemma i smidet. P26A innehåller dock stora mängder metalliskt järn, lokalt kolhaltigt, och slaggen runt järnet varierar mer i sammansättning. Slaggen är totalt sett också tämligen rik på järn, vilket framgår av dominansen av wüstit. I dessa områden har reducerande förhållanden varit rådande, samtidigt som avkylningen varit långsam. I den allra översta delen finns dock tecken på lokalt oxiderande förhållanden där wüstiten delvis innehåller magnetit som bildas i mer syrerika miljöer. Det är med andra ord inte en slagg likt de andra, men inte heller en smidesslagg av samma karaktär som P43:2. Antingen har vi att göra med en slagg som stelnat på högre nivå i blästugnen, alldeles i anslutning till smältan, eller en slagg som bildats i samband med omsmältningsfasen. Järnframställning och smide i Insjön 31

32 Kemiska analyser Resultaten av de totalkemiska analyserna av de fyra utvalda slaggerna presenteras i sin helhet i tabell 2. Den största delen av slaggerna utgörs av järn, i tabellen presenterat som Fe 2 O 3. Halterna varierar i de fyra slaggerna från 60,2 till 77,2 %. Kisel är det ämne som förekommer i nästhögst halt, och varierar från 17,4 till 30,7 % (som SiO 2 ). De har också ett tämligen högt aluminiuminnehåll, vilket är vanligt för de flesta svenska reduktionsslagger. Alla dessa tre ämnen finns i malmer och härstammar till stor del från dessa även om kisel och framförallt aluminium också delvis kan komma från ugnsväggen. Mangan kommer också från malmen även om det är ett ämne som kan förekomma i väldigt varierande halter i de svenska malmerna. I de analyserade slaggerna från denna undersökning varierar manganinnehållet från 1,35 % i prov 12 från A53, till 5,06 % i prov 36 från A20. Den senare slaggen är också den som har högst fosforinnehåll, 1,24 % (som P 2 O 5 ), medan de övriga slaggerna har ett fosforinnehåll som understiger 1 viktsprocent. Fosfor kan också förekomma i låga halter i malmerna. Fe2O3 (Vikts-%) A53 A20 Reduktionsslagger från Dalarna Insjön Gylle Yttre Svärdsjö Tjärna Romme/Dala Airport Gryssen Kråkbodarna Truts udde A31 A53: SiO 2 + Al 2O 3 (Vikts-%) Fig. 18. Slaggernas innehåll av Fe 2 O 3 jämfört med summan av SiO 2 och Al 2 O 3. Slagger från andra undersökta platser i Dalarna har infogats som jämförelse. Se texten för referenser. Dessa visar också en spridning i sammansättning. 32 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

33 Tabell 2. Totalkemiska analyser av slagger från Övre Heden, Insjön, Åls sn, Dalarna. Den övre delen presenterar huvudelementen i oxidform (i viktsprocent), den undre övriga element (i mg/kg). Det totala järninnehållet ges i form av Fe 2 O 3. Viktsprocent/mg/kg Prov 12 Prov 18 Prov 36 Prov 42 SiO 2 17,4 29,7 26,4 30,7 TiO 2 0,121 0,208 0,116 0,154 Al 2 O 3 8,92 9,31 3,50 7,78 Fe 2 O 3 77,2 60,2 68,9 60,3 MnO 1,35 2,73 5,06 2,66 MgO 0,282 0,344 0,265 0,221 CaO 0,601 1,25 1,44 0,976 Na2O 0,176 0,508 0,307 0,446 K 2 O 0,467 1,19 0,680 1,03 P 2 O 5 0,471 0,679 1,24 0,516 Glödförlust -6,00-5,70-6,40-5,30 Summa ,5 Be 13,1 18,3 14,0 27,3 V Cr ,1 34,4 59,0 Co <6 <6 <6 <6 Ni 16,0 15,5 38,7 19,2 Ga 3,41 3,27 1,58 2,46 Rb 18,5 45,3 25,3 38,5 Sr 31,1 76,1 96,3 69,7 Y 66, ,3 Zr 74, Nb 4,57 9,63 4,69 5,80 Mo 13,9 11,0 9,97 11,0 Sn 7,55 9,43 3,03 6,08 Ba La 76, ,3 97,8 Ce Pr 22,9 45,2 27,1 29,1 Nd 87, Sm 17,8 34,9 21,5 21,5 Eu 2,04 3,82 2,66 2,94 Gd 15,7 31,1 21,6 18,3 Tb 2,41 4,98 3,01 2,89 Dy 14,4 29,0 19,3 17,7 Ho 2,93 5,82 4,43 3,75 Er 8,38 16,8 14,1 11,4 Tm 1,30 2,57 2,23 1,73 Yb 8,44 15,6 15,1 11,6 Lu 1,24 2,41 2,64 1,82 Hf 1,36 3,18 1,99 2,52 Ta 0,326 0,729 0,346 0,449 W 3,58 5,89 3,42 1,90 Th 2,56 5,25 1,53 2,14 U 13,5 42,2 9,39 28,3 Järnframställning och smide i Insjön 33

34 90 80 A53 Fe2O3 (Vikts-%) A31 A53:1 A MnO (Vikts-%) Fig. 19. Slaggernas innehåll av Fe 2 O 3 jämfört med MnO. Slagger från andra undersökta platser i Dalarna har infogats som jämförelse. Se texten för referenser. Legend som i föregående figur. Resultaten kan också åskådliggöras i diagramform för bättre överblick. I dessa (fig. 18, 19 och 20) ser det vid en första anblick ut som om slaggerna inte har så många likheter i sitt innehåll av de dominerande ämnena, förutom att prov 18 från A53:1 och prov 42 från A31 är lika varandra vad gäller flera av ämnena. För att utreda skillnaderna vidare har vi därför jämfört dessa slagger från Insjön med tidigare analyserade slagger från några järnframställningsplatser i Dalarna, främst runt Borlänge och Leksand varifrån flera analysresultat finns rapporterade. Vi återkommer till dem längre fram. Det visar sig att även dessa avslöjar en spridning i slaggsammansättning inom respektive plats (fig. 18, 19 och 20). De flesta av dessa slagger har tämligen höga järnhalter, likt slaggerna från Insjön; endast slaggerna från Romme i Stora Tuna sn (Hjärthner- Holdar m.fl. 1995) har generellt lägre järnhalt. Vad gäller manganinnehållet, som tämligen direkt speglar manganförekomst i malmerna, ser vi att slaggerna från Tjärna, Borlänge stad (Grandin & Englund 2002a) och Gylle, Stora Tuna sn (Kresten & Hjärthner-Holdar 1993) har lägre manganinnehåll. Slaggerna från Leksandsområdet har generellt högre manganinnehåll, allra högst i slaggen från Kråkbodarna, Leksands sn (Serning 1973). Slaggerna från Truts udde, Siljansnäs sn och Gryssen, Leksands sn (Serning 1973, Kresten & Hjärthner-Holdar 1995) 34 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

35 har manganhalter mer lika de aktuella slaggerna från Insjön. Det samma gäller för slaggerna från Yttre Svärdsjö i Stora Tuna sn (Grandin & Englund 2002b). Fosfor har också observerats i enstaka järnfynd och något förhöjda fosforhalter finns i några av slaggerna, främst i de från Borlängeområdet, snarare än i de från Leksand. Här ser vi en skillnad i slaggerna från Insjön som har högre fosforinnehåll korrelerat till högre manganinnehåll. Detta gör att deras manganinnehåll har större överensstämmelse med slaggerna från Leksandsområdet, medan fosforinnehållet mer liknar det i slaggerna från Borlängeområdet, även om det inte finns några knivskarpa gränser mellan dessa båda grupper. P2O5 (Vikts-%) A53:1 A20 Reduktionsslagger från Dalarna Insjön Gylle Yttre Svärdsjö Tjärna Romme/Dala Airport Gryssen Kråkbodarna Truts udde 0.4 A53 A MnO (Vikts-%) Fig. 20. Slaggernas innehåll av MnO jämfört med P 2 O 5. Slagger från andra undersökta platser i Dalarna har infogats som jämförelse. Se texten för referenser. Den slagg som har det högsta manganinnehållet har också den högsta fosforhalten. Vid denna undersökning i Insjön påträffades inga malmer som vi kunde jämföra slaggerna med. Från några av de andra undersökta järnframställningsplatserna har dock malmer påträffats och analyserats. Det visar sig att även malmerna varierar i manganinnehåll (referenser enligt ovan), även om dessa variationer är mindre än i slaggerna. Analyserna för slagger och malmer från Leksandsområdet (Serning 1973) omfattar de viktigaste huvudelementen medan resultaten för slaggerna från Borlängeområdet även inkluderar spårämnen, liksom de nu genomförda analyserna. En slagg från Gryssen i Leksands socken som Järnframställning och smide i Insjön 35

36 Slagger och malmer från Dalarna Insjön A53 Insjön A53:1 Insjön A20 Insjön A31 Gryssen Myrmalm Romme/Dala Airport 1000 ppm prov / ppm kondrit CI REE (atomnummer) Fig. 21. Slaggernas värden av sällsynta jordartsmetaller (REE), som har normaliserats mot referensmaterialet kondrit CI. Diagrammet har kompletterats med resultat för slagger från undersökningar i Leksands sn (Gryssen) respektive myrmalm från Stora Tuna sn (Romme, Dala Airport ). Se text för referenser. valts ut som referensslagg (Kresten & Hjärthner-Holdar 1995) har också analyserats med avseende på spårämnen. Till dessa hör de sällsynta jordartsmetallerna (Rare Earth Elements REE), vars förekomst speglar den kemiska sammansättningen i berggrunden varifrån myrmalmerna har sitt ursprung. Dessa ämnen, betraktade tillsammans, ger en god fingervisning om släktskap mellan malmer och slagger eftersom deras inbördes proportioner ärvs från malm till slagg. Det mönster som de uppvisar när de ritas i ett diagram där deras absoluta halter har normaliserats mot ett referensmaterial, är därför åskådligt för att urskilja olika ursprung. I ett sådant diagram kan vi se att slaggerna från Insjön varierar något i absoluta halter av REE, med kurvor på olika nivåer, men mönstret på kurvorna är likartat. Även referensslaggen från Gryssen visar liknande resultat. Det framkommer dock små skillnader vad gäller lutningen på kurvan för de lätta REE, i högra delen av diagrammet. 36 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

37 Samma variation kan också noteras i tre olika malmprover från Romme/Dala Airport, Stora Tuna sn, vilket visar att detta fenomen förekommer inom begränsade områden (fig. 21). Även om det inte är myrmalmen från Stora Tuna som har använts kan vi dra slutsatsen att det är en lokal myrmalm med liknande egenskaper som använts för järnframställningen i Insjön. Som jämförelse (fig. 22) kan vi också inkludera andra malmer från området, som en bergmalm från Romme gruvor (Hjärthner-Holdar m.fl. 1995) och en svartsand från Leksand (Kresten m.fl. 1996) som också är analyserade och vars mönster på REEkurvorna klart demonstrerar att dessa malmtyper inte har använts Slagger och malmer från Dalarna Insjön A53 Insjön A53:1 Insjön A20 Insjön A31 Yttre Svärdsjö Tjärna Romme/Dala Airport Gryssen Myrmalm Romme/Dala Airport Bergmalm Romme Svartsand Leksand ppm prov / ppm kondrit CI REE (atomnummer) Fig. 22. Som föregående med tillägg av data för reduktionsslagger från andra undersökta platser samt några olika malmer (se text för referenser). Slaggerna från denna undersökning i Insjön ligger inom det intervall som täcks av tidigare undersökta slagger. Bergmalmerna och svartsanden uppvisar klart avvikande mönster. Järnframställning och smide i Insjön 37

38 Metallografisk undersökning Resultaten av den metallografiska undersökningen presenteras för varje enskilt prov nedan. P30 (A20) Koncentration av metalliskt järn ca mm, med hålrum, troligen ej mycket slagg. Analys I metallkoncetrationen finns en hel del hålrum och korroderade ytor, men slagginneslutningar kan ej observeras. Däremot omges metallen ställvis av en slagg som består av olivinlameller och glas, med droppar av metalliskt järn. Tillsammans med slaggen i ytterkanterna finns också flera kolstycken, varav en del är insmälta i slaggen medan andra troligen är fastkittade sekundärt i ett rostskikt. I den oetsade metallen framträder tydligt rikligt med grafitlameller, och efter etsning framträder en textur med dominans av perlit med stor andel cementitlameller, lokalt också cementit i subkorngränser. I några enstaka fall syns ledeburittextur. Tolkning Stycket är ej kompakterat, och det har gått förlorat i ett tidigt skede i processen. Det är ett perlitiskt gjutjärn med såväl grafit- som cementitlameller. P23 (A64) Tvärsnittet är en oregelbunden koncentration av metalliskt järn ca mm, med slagg och hålrum (fig. 23). Fig. 23. Prov 23, delat. I tvärsnittet syns en oregelbunden koncentration av metalliskt järn med slagg och hålrum. 38 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

39 Analys I mikroskopet framträder hålrum, korroderade ytor och en del större slagginneslutningar. Slaggen är finkornig och innehåller en glasfas och olivinlameller och den förekommer både som inneslutning och runt den större metallkoncentrationen. Runt järnet finns också en del korrosionsprodukter. Järnet är mestadels grovkornigt, lokalt ojämnkornigt. Det domineras av ferrit, som i vissa delar förekommer tillsammans med små mängder perlit (fig. 24). Fig. 24. Järnet i provet domineras av ferrit (omväxlande mörka och ljusa fält). Dessutom finns oregelbundna slagginneslutningar och rostiga områden (båda grå). Foto från mikroskopet. Provet är etsat. Tolkning Provet är ett mjukt järn, genomgående med mycket låg kolhalt. Det är ej bearbetat, vilket förekomsten av hålrum och dess grovkorniga textur antyder. P4 (A53) Oregelbunden koncentration av metalliskt järn med hålrum. Analys I mikroskopet framträder hålrummen tydligt, liksom en del korroderade ytor. Metallen är omgiven av en glasig slagg med små droppar av metalliskt järn. I ytterkanterna förekommer också material, som kolstycken och sand, som sekundärt kittats fast med hjälp av rosten. Slagginneslutningar förekommer endast i liten mängd (glasiga). Järnet är mycket grovkornigt och genomgående ferritiskt i sammansättning. Lokalt förekommer en dendritisk textur som syns över ferritkornen. Denna beror sannolikt på ett fosforinnehåll. Järnframställning och smide i Insjön 39

40 Tolkning Stycket är ej kompakterat, det är grovkornigt och har gått förlorat i ett tidigt skede i processen. Det är homogent i sammansättning och är ett mjukt järn. P15 (A53:1) Oregelbundet ovalt tvärsnitt med koncentration av metalliskt järn med lite hålrum och slagg. Analys I metallen framträder såväl hålrum som en del korroderade ytor. Däremot kan ingen innesluten slagg noteras. Slagg förekommer inte heller i det omgivande materialet där en del korrosionsprodukter finns och ett sandigt material är fastkittat, lokalt tillsammans med kolstycken. Metallen förefaller ha oxiderat (tunt oxidskal) innan den nedbrytande korrosionen påbörjats. Järnet är genomgående mycket grovkornigt. Det domineras av ferrit med mindre mängder perlit. Lokalt finns en större andel perlit kring rundade former i kornkontakter och med omgivande långsmala lameller. Denna textur antyder att järnfosfid förekommer lokalt. Tolkning Stycket innehåller endast metall men är ej kompakterat. Det är oxiderat i ytterkant (i varmt tillstånd) och sekundärt korroderat. Möjligen är det uttaget ur ugnen (?) i varmt tillstånd (vilket resulterat i oxidationsskiktet). Det är lågkolhaltigt, men lokalt förekommer en högre kolhalt tillsammans med fosforinnehåll. P40 (A31) Oregelbundet avlångt tvärsnitt med en koncentration av metalliskt järn med hålrum och lite slagg (fig. 25). Analys I mikroskop framträder hålrummen tydligt, liksom en del korroderade ytor, och selektivt korroderat järn, men slagginneslutningar kan inte urskiljas. Den selektiva korrosionen antyder att metallen är ett kolstål med tämligen hög kolhalt, och eventuellt fosforförande cementit och järnfosfid. Lite slagg finns runt järnet, denna är glasig och innehåller små droppar av metalliskt järn. Runt metallkoncentrationen finns också ett tunt rostskikt med en del kolstycken och sandigt material, men i betydligt mindre omfattning än i flera andra prov. Tolkning Vid etsning (fig. 26) framträder ett grovkornigt perlitisk järn. Lokalt, främst längs ytterkanter och hålrum finns områden med cementit i korngränserna och övergång till områden där järnfosfid finns koncentrerade till korngränserna tillsammans med cementitlameller. 40 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

41 Fig. 25. Prov 40, delat. I båda delproven framträder koncentrationer av metalliskt järn med hålrum och lite slagg. Provet till vänster har analyserats. Fig. 26. Prov 40. Vid etsning framträder i mikroskopet ett perlitisk järn (brunblåspräckligt). I övre delen av bilden syns övergång till ljusare områden där järnfosfid finns koncentrerade till korngränserna, som har rundade former, tillsammans med cementitlameller. Järnframställning och smide i Insjön 41

42 P26 (A56) C) Ett långsmalt föremål, ca 48 mm långt med tvärsnitt 8 8 mm, bevarat metalliskt järn i snitt är ca 6x5 mm. Ingen synlig slagg (fig. 27). Fig. 27. Prov 26, tre järnföremål/ämnen. Två av dem har delats. Till vänster delprov C ett långsmalt föremål med nära kvadratiskt tvärsnitt. Till höger delprov D, med långsmalt rektangulärt tvärsnitt. 42 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

43 Analys I tvärsnittet syns en rektangulär kärna av bevarat metalliskt järn, omgiven av korroderat järn. En tunn spricka löper från kanten på ena kortsidan mot ett motstående hörn. Längs sprickan, och en omböjning vid hörnet finns ett stråk av slagginneslutningar. Slagginneslutningar finns också koncentrerade på några få ytor, bland annat nära två av de andra hörnen och mitt i snittet. Inneslutningarna är mestadels små och framförallt de längs sprickan är utsträckta parallellt med denna. Inneslutningarna är homogena i sammansättning och består av enbart en glasfas. I enstaka fall finns inneslutningar som innehåller wüstit och en glasfas. Järnet varierar något i sammansättning (fig. 28). I ena halvan, på ena sidan om sprickan har det en högre kolhalt och på andra sidan generellt en lägre kolhalt. Gränsen är dock komplex. Precis i anslutning till sprickan och de slagginneslutningar som finns där, dominerar ferrit med lite perlit. En bit från sprickan förekommer perlit med ferrit i korngränserna på båda sidor. På ena sidan ökar sedan kolhalten successivt till ytterkanten med enbart perlit. På andra sidan sprickan minskar istället kolhalten successivt till ytterkanten, med ferrit och något perlit, till lokalt nästan enbart ferrit. Fig. 28. Prov 26C. Längs en spricka genom snittet finns en koncentration av tunna slagginneslutningar. Metallens sammansättning varierar från kolfritt uppe i högra delen, till en ökande kolhalt åt vänster med högst kolhalt på vänstra sidan om sprickan som markerar en vällfog. Foto från mikroskopet. Provet är etsat. Tolkning Inga tydliga gränser ses mellan de olika sammansättningarna men det förefaller som en lokal avkolning har skett längs med sprickan med slagginneslutningar, där två tidigare ytterkanter har vällts samman. Järnframställning och smide i Insjön 43

44 D) Något bågformat föremål, ca 40 mm långt, med rektangulärt tvärsnitt som störst 18x8 mm. Bevarat metalliskt järn ca 14x5 mm. Endast små mängder slagg i snittet (fig. 27). Analys Snittet utgörs huvudsakligen av metalliskt järn. Slagginneslutningar finns fördelade, främst längs den ena långsidan, men de är genomgående mycket små. De är homogena i sammansättning och består av enbart en glasfas. Tolkning Det etsade provet avslöjar ett tämligen homogent perlitiskt stål (fig. 29). Perliten är fin- och jämnkornig. En något förhöjd kolhalt kan noteras längs långsidan som saknar slagginneslutningar. Här finns cementitlameller i kornkontakterna. Inga vällsömmar kan urskiljas. Fig. 29. Prov 26D. Detalj på styckets genomgående höga kolhalt, med ett perlitiskt stål. Foto från mikroskopet. Provet är etsat. Tre områden med slagg På den undersökta ytan kan vi identifiera tre områden med slaggvarp och intilliggande konstruktioner (fig. 1). Ett finns i norr, ett i öster och ett i väster. Prover finns från samtliga tre och är beskrivna i tabell 1. Nedan följer en sammanfattning för respektive yta och en jämförelse av materialet inom och mellan ytorna. Området i norr Inom en yta i norr undersöktes varp A20. I detta finns A63:1 (ässja?) och norr härom A23 (ugn?). GAL har undersökt material huvudsakligen från 44 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

45 A20. I detta förekommer såväl slagger som järnrikt material och ugnsväggsfragment. Från A23 har vi endast prov som består av järnrikt material och ugnsvägg (?). Inga slagger ingår i materialet härifrån. Från A63 finns ett prov med större slaggfragment och ugnsvägg och ett med mindre slaggfragment. Slaggerna från varpet A20 är reduktionsslagger. Några av de större har delats och i tvärsnittet syns deras successiva uppbyggnad med tunna slaggsträngar i bottenytan där slaggen har stelnat tämligen hastigt mot ett kallt underlag. Högre upp i slaggerna framträder större slaggflöden. Några varianter på uppbyggnad finns med en större och homogen slaggvolym som i prov 36 (fig. 3 och 4), eller en kontinuerlig övergång från tunna slaggsträngar, till tjockare flöden och till en större mer sammanhängande slaggvolym allra överst i prov 33 (fig. 30 och 31). I den senare finns också mindre skillnader i slaggsammansättning mellan de olika flödena. Undersökning av det magnetiska materialet från A23 visade att det innehöll mestadels stearinformad slagg med koncentrationer av järn. Det innebär att det också i denna anläggning fanns reduktionsslagger. De större slaggerna från A63 är reduktionsslagger, vilket därmed inte överensstämmer med en tolkning av anläggningen som en ässja. I prov 21 finns exempel på en slagg uppbyggd av flera pålagrade slaggsträngar som bildats på samma sätt som slaggerna från A20. De mindre slaggerna (prov 20) är fragment av reduktionsslagger, dvs. ej glödskal eller andra slagger från smide, vilket ytterligare talar mot att anläggningen är en ässja. Fig. 30. Fluten och tät bottenslagg, prov 33. Järnframställning och smide i Insjön 45

46 Fig. 31. Tvärsnitt av prov 33. Flera slaggflöden kan urskiljas genom hela snittet. De är tunnare i botten, något tjockare högre upp. Kontakterna mellan dem är relativt tydliga, delvis p.g.a. skillnader i sammansättning (syns som ljusare och mörkare grå). I kanten finns fragment av gråbränd (delvis smält) lera. Området i öster I det östra området finns slaggvarp A53, som har A53:1 (stolphål?) i sin nordöstra kant och A58 (ugn?) nordöst om A53. Flera större bottenslagger (men inte hela), dvs. reduktionsslagger finns i provmaterialet från slaggvarp A53. En del av dem är mycket informativa med tydliga bottenytor, avtryck efter vägg, kolavtryck, fragment av bränd (grå) lera i bottenyta och bränd lera på någon kant. Prov 10 (fig. 32) uppvisar en kurvatur som antyder en innerdiameter på slagguppsamlingsutrymmet på ca mm. Slaggen i prov 11 har en höjd på 90 mm. Dess överyta är skålformad (fig. 33), tämligen slät och delvis magnetisk. Troligen är detta avtrycket efter smältan. Med hjälp av denna slagg får vi en indikation på slagguppsamlingsutrymmets höjd eller åtminstone avståndet från botten till blästernivån. Flera av de mindre slaggerna från A53 är mindre fragment av samma typ av slagger. Några har delats och deras uppbyggnad framträder tydligt. Flera är homogena från nedre till övre delar men det finns exempel på skillnader t.ex. i prov 9 (fig. 8, 9 och 10) där de tunnare slaggsträngarna som stelnat hastigt i botten i ett första skede är mörkare och de tjockare slaggsträngarna och större slaggvolymer som bildats högre upp i en varmare miljö är ljusare i färgen. Analyserna har dock visat att de färgskillnader som ses med blotta ögat främst beror på skillnader i kornstorlek, inte på skillnader i sammansättning. Även avtryck av kvistar finns i en av dem (prov 12), där analyserna kunde avslöja kolrester av lövträd. 46 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

47 Fig. 32. Del av bottenslagg, prov 10. Många små slaggsträngar är synliga längs en intakt rundad ytterkant. Dess kurvatur antyder en diameter på ca cm. Överytan är plan och relativt slät. Fig. 33. Del av bottenslagg, prov 11. Ovansidan är tät med skålformad försänkning som är rostfärgad och magnetisk. Maximala tjockleken är ca 90 mm. Liknande slagger finns från A53:1, där t.ex. kolavtryck är tydliga i prov 16, och prov 18 innehåller fragment av bränd lera, främst i de nedre delarna. Dessutom finns ett fragment av ugnsvägg (i prov 18) med såväl Järnframställning och smide i Insjön 47

48 rödbränd som smält sida, dvs. ugnsvägg (fig. 11) som har varit med om minst en körning och gått sönder och ramlat ned i slagguppsamlingsutrymmet och smälts in i påföljande körnings slagg som också kylts av hastigt i kontakten mot lerfragmentet. Området i väster Ytan längst i väster är mer komplex än de två andra. Här undersöktes två slaggvarp, A30 respektive A31. A31 innehåller bottenslagger av samma typ som i A20 och A53, dvs. slagger som är uppbyggda av successivt pålagrade slaggflöden, som vanligen är tunnare i botten och tjockare i de övre delarna, t.ex. som i prov 42 (fig. 34 och 14). Proverna från A30 innehåller slagger med annat utseende (prov 43). Dessa är tunnare, och flera är skålformade i botten men saknar den tydliga stearinstrukturen i bottenytan. De är tydligt skiktade (fig. 35 och 12), snarare än att vara uppbyggda av oregelbundna slaggsträngar. De har också lager av insmält kiselrikt material (infodring/sten/grus?, men troligen inget avsiktlig tillsatt). En mer detaljerad analys av en av dessa kunde bekräfta att den har en uppbyggnad som är karaktäristisk för smidesslagger. Från den intilliggande A56 (grop) finns också skålformade, tunna slagger (prov 26). Dessa är mer homogena i slaggsammansättning men innehåller flera koncentrationer av metalliskt järn. Antingen har vi i detta fall att göra med en slagg som stelnat på högre nivå i blästugnen, alldeles i anslutning till smältan, eller en slagg som bildats i samband med omsmältningsfasen. Materialet från A30, och möjligen även A56, representerar ett annat processled smidet än det material vi har från de tre slaggvarpen A20, A31 och A53, där det endast är slagger från reduktionsprocessen i blästugn som har observerats. Fig. 34. Prov 42. Täta och flutna bottenslagger med brottytor och kontaktytor. 48 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

49 Fig. 35. Prov 43. Relativt täta och flutna slagger med partier med insmält, glasigt material. Järnet från de tre delytorna och andra platser i Dalarna Obearbetat järn och föremål Bland det magnetiska och delvis rostiga materialet förekommer såväl oregelbundna klumpar som enstaka föremål. Ett urval av de små magnetiska rostiga klumparna har delats. I tvärsnitt framkommer mestadels slagg med svampigt järn eller små koncentrationer i centimeterstorlek, med en del hålrum och innesluten slagg eller delvis omgivande slagg. En del större koncentrationer av järn finns också (t.ex. prov 4 och 15), men även dessa innehåller en del hålrum. Samtliga dessa är förlorade i ett tidigt skede i processen. De är inte kompakterade (innehåller hålrum) och har antingen bildats i smältans ytterkanter och inte kunnat ansluta till denna eller är bildade lokalt på annan plats i ugnsutrymmet, t.ex. där slaggen innehåller kolstycken och reducerande förhållanden finns i en liten avgränsad volym. Denna typ av järn finns i materialet från alla tre slaggvarp A20, A31 och A53. Även från anläggningarna intill A20 (A64 och A23) och intill A53 (A53:1, A58 och A52) finns denna typ av obearbetat järn. Det enda järnmaterial som har bearbetats ytterligare kommer från A56 (prov 26) där föremål, eller möjligen ämnesjärn påträffats. I samma anläggning finns också slagger som också tyder på smide. Järnframställning och smide i Insjön 49

50 Kolstål, mjukt järn och fosforjärn Båda de analyserade föremålen, prov 26C och 26D, har ett kolinnehåll. I prov 26C varierar kolhalten men når upp till tämligen höga halter. Höga kolhalter förekommer mer enhetligt i prov 26D. I de obearbetade styckena förekommer liknande kolhalt i prov 40 från A31, slaggvarpet närmast väster om A56, men där har också ett fosforinnehåll observerats. Bland de övriga obearbetade järnklumparna finns en variation i sammansättning från kolfritt mjukt järn i prov 4 från A53 och prov 23 från A64, till kolfritt järn med fosforinnehåll i prov 15 från A53:1. Högst kolhalt finns i prov 30 från A20. Dessa resultat innebär att de obearbetade järnproverna i respektive område ger en varierad bild av järnets sammansättning, t.ex. finns såväl kolfritt som kolrikt järn i både det norra och det östra området, dvs. det förefaller som om flera järnkvaliteter har tillverkats redan i blästugnarna. Vi har observerat att det kolhaltiga järnet, dvs. stålet, också har använts vidare i smidet till ämnen eller föremål. Men vi har inte observerat några föremål tillverkade av det mjuka järnet men det förefaller rimligt att anta att även detta har använts vidare. I två prover har vi noterat ett fosforinnehåll i metallen. Om fosfor förekommer i höga halter kan det vara kvalitetsnedsättande men i lägre halter, som i dessa fall, ger det snarare en positiv effekt på både hårdhet och seghet. Fosfor är ingen ovanlig komponent även om den inte nämns så ofta. I andra järnprover från Dalarna har det dessutom varit ett vanligt inslag, och liknande sammansättning som de vi har observerat i denna undersökning på järnet från Insjön, är också beskrivet från trakterna kring Borlänge i såväl Stora Tuna sn (Hjärthner-Holdar m.fl. 1995, Grandin & Englund 2002b) som vid Tjärna ängar i Borlänge stad (Grandin & Englund 2002a). Dessa platser uppvisade också förekomst av kolstål, bland annat i obearbetade järnklumpar. Kolstål finns också i järnklumpar från en annan undersökning i Insjön, i Åls socken (Grandin & Willim 2004) och i ett ringformat ämnesjärn från Åselby, Stora Tuna sn (Hjärthner-Holdar 1993) och i slaggrika järnklumpar från Gylle, och Stora Tuna sn (Kresten & Hjärthner-Holdar 1993). Även Serning (1973) presenterar flera exempel på förekomst av kolhaltigt järn, bland annat från Kråkbodarna i Leksands socken och Truts udde i Siljansnäs socken. Keramiska analyser Materialbeskrivning A20 (slaggvarp). Prov 29. Provet består av ett 8 6 cm stort och intill 2 cm tjockt fragment av en schaktvägg, där ena sidan är en bevarad, sintrad, reducerad bränd insida med formningsspår i form av parallella ränder. Insidan är tydligt konkav, vilket tyder på en relativt liten diameter. Den motstående sidan verkar vara en brottyta men bär rester av fingerdragna ränder från en utifrån utförd formgivning. Det finns inga spår efter en bärande flätverkskonstruktion eller avtryck från sten i konstruktionen. Sintringen och reduceringen når ca 0,75 cm in i godset, som består av en fin lera. Enstaka hålrum i godset kan härröra från utbrända växtdelar. 50 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

51 Fig. 36. Foto av genomskärning av prov 32B, A20. Foto KFL. A20 (slaggvarp). Prov 32. Provet består av tre fragment av schaktvägg A-C. Det största fragmentet (A) är 7 10 cm stort och upp emot 11 cm tjockt. Insidan är förglasad, mycket blåsig och reducerad, medan den motstående sidan är en rödbränd brottyta utan spår efter flätverkskonstruktion eller stenavtryck. Godset består av en fin lera. Den förglasade, blåsiga zonen når halvväggs in i schaktväggen och skiftar från utsidan och inåt färg från mörk grå (reducerad) till rödaktig (oxiderad). Temperaturerna över godsets sintringsnivå har således nått ca 1 cm längre in i schaktväggen än de reducerande bränningsförhållandena. Precis i övergången mellan den sintrade inre delen och den lägre brända yttre delen av schaktväggen finns en spricka som når halvvägs igenom fragmentet. Detta kan tyda på att den inre delen av schaktväggen på någon tidpunkt under reduceringsprocessen har varit nära att kalva in i ugnen. I en medeltida blästugn från Markaryd, Småland har resultatet av en sådan skada kunnat iakttas (Stilborg & Lindahl 2004, A10- pr. 8). Fragment B är 8 4,5 cm stort och intill 6,5 cm tjockt av samma typ av gods som fragment A och med samma typ av in- och utsida. Cirka 3,5 cm in från insidan är schaktväggens gods glasat och blåsigt med ett färgspektrum som motsvarar det i fragment A (fig. 36). Det finns inga spår av flätverk eller något annat konstruktionselement bortsett från leran. Fragment C är 7 5 cm stort med en bevarad tjocklek på 3 cm varav nära 2 cm utgörs av en förglasad/ sintrad zon. Insidan är mycket blåsig och mörkt grå. Denna färg går mindre än en cm inne i godset över i en mörk röd (oxiderad) färgzon, vilket innebär att reduceringen inte har trängt så djupt in i denna del av schaktväggen, som i de andra schaktväggsfragmenten ovan. I den sintrade zonen förekommer diagonala Järnframställning och smide i Insjön 51

52 sprickor som liknar de som tidigare observerats i ett senmedeltida schaktväggsfragment från Rødbøl, Larvik i Norge (Stilborg i Andersson & Grandin 2008). Godset verkar bestå av samma fina lera som i de andra fragmenten. Inte heller detta fragment bär några spår av flätverk eller stenram. A31 (slaggvarp). Prov 41. Provet består av två fragment av schaktvägg betecknade A och B. Det minsta fragmentet (A) är 5 3,5 cm stort med en bevarad tjocklek på 6,5 cm. Förglasningen/ sintringen går ca. 4,5 cm in i schaktväggen från insidan och varierar i färg från mörkt grå till röd. Reduceringen går alltså inte lika långt in som sintringen. Leran är fin. Det finns inga spår av flätverkskonstruktion eller stenram. Det största fragmentet (B) är 10 8 cm stort och intill 4,5 cm tjockt från en smält, delvis fluten insida till en lägre bränd brottyta på den andra sidan. Tre cm av tjockleken är glasad/sintrad medan hela tjockleken är reducerad med ett färgspektrum från gråsvart till ljus grå (fig. 37). Leran innehåller mera finsand än de övriga fragmenten i hela provmaterialet. Det finns inga spår av flätverkskonstruktion eller stenram. Fig. 37. Foto av genomskärning av prov 41B, A31. Foto KFL. A52 (lerupplag?). Prov 25. Provet består av ett antal fragment av bränd och sintrad lera. I gruppen av brända lerbitar är den största 5 3,5 cm stor med en tjocklek på 2,5 cm. Samtliga är brända i oxiderande atmosfär och visar inga tecken på sintring. Något avtryck som kan vara ett pinnavtryck har observerats. Leran är fin. Fyra fragment är sintrade/förglasade med en svart färg. Ingen ytterligare information går omedelbart att utleta av dessa fragment. A53 (slaggvarp). Prov 6. Provet består av tre fragment av schaktvägg betecknade A-C. 52 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

53 Det största fragmentet (A) är cm stort och upp till 9 cm tjockt från en förglasad insida till en motstående brottyta. I den förglasade ytan på insidan syns flera tydliga träkolsavtryck medan det inte finns några spår av flätverk eller stenram på den motsatta sidan av fragmentet. Den sintrade-förglasade zonen är intill 5 cm tjock och varierar i färg från svart till mörkt röd, vilket igen innebär att reduceringen inte har nått lika långt in i schaktväggen som sintringen. Godset har gjorts av en fin lera. Fragment B är 12,5 9,5 cm stort och bevarad i upp till 6,5 cm s tjocklek. Som prov 41B från A31 har fragmentet en smält, delvis fluten insida och en motstående brottyta utan konstruktionsspår. Den sintradeförglasade zonen är här 4,5 cm tjock med samma färgvariation som i fragment A. Godskvaliteten är också den samma som i A. Fragment C är 10,5 9 cm stort med en tjocklek på 6,5 cm och en upp till 4 cm bred sintrad-förglasad zon. Färgskalan är som i de två andra fragmenten. Insidan är tydligt fluten varvid en slaggbit har inbäddats i ytan. Brottytan på andra sidan av schaktväggsfragmentet bär inga spår av flätverkskonstruktion eller stenram. Godskvaliteten är samma som i de två andra fragmenten. A53 (slaggvarp). Prov 13. Provet består av sex fragment av schaktvägg betecknade A-D. Det största fragmentet (A) är 10 8 cm stort med en bevarad tjocklek på upp till 5 cm. Insidan av schaktväggsfragmentet är smält och fluten och hela tjockleken av fragmentet är sintrad/förglasad under reducerande förhållanden. Godskvaliteten kan därmed inte bedömas med någon rimlig säkerhet. Fragment B är 8 5 cm stort och 8 cm tjockt. Godset är genomsintrat under reducerande förhållanden. Fragmentet verkar sammansmält med ett eller två andra fragment vilket kan ha skett antingen genom en kalvning av schaktväggen som diskuterat ovan eller genom att fragment som fallit av insidan på schaktet efter en blåsning har smälts ihop i samband med en ny blåsning. Man kan även tänka sig att sammansmältning har skett i en primärsmideshärd (Stilborg i tryck). I och med fyndet av ett schaktväggsfragment inbäddad i bottenslaggen P18 finns det goda argument för att mera än en blåsning har ägt rum i ugnarna. Schaktväggsfragmentet i P18 har dock inte sintrats eller reducerats sekundärt av slaggen. Fragment C är 6 4,5 cm stort med en bevarad tjocklek på tre cm. Insidan är förglasad, blåsig och delvis fluten. Sintringen/förglasningen når två cm in i godset med en färgskala som svarar till det som observerades på fragmenten i prov 6. Inga spår av flätverkskonstruktion eller stenram har observerats. Godskvaliteten förefaller vara den samma som i fragmenten i prov 6. Tre små, 3-4,5 cm tjocka, helt förglasade fragment har sammanförts under beteckning D. De ger ingen ytterligare information om schaktväggens struktur. Till vidare laboratorieanalyser har prov 29 (A20), prov 32B (A20), prov 41A och B (A31), prov 25 (br. lera, A52), prov 6C (A53) och prov 13C (A53) utvalts. Järnframställning och smide i Insjön 53

54 Mikroskopanalyser av tunnslip De sex prover av ugnsvägg som utvaldes till tunnslip representerar A20 (pr. 29, 32B), A31 (pr. 41A och B), A52 (pr. 25) och A53 (pr. 6C). Resultaten som redovisas i tabell 3 visar på en mineralogisk och kvalitets-baserad gruppering av materialet som relaterar till fyndkontexterna. A20 TS 1 (pr. 29) och TS 2 (pr. 32B) är gjorda av vad som bedömdes vara en mellanlera respektive en fin lera (fig. 38). Bildanalysen visade emellertid på att det inte finns någon skillnad i den grövre fraktionen (> 0,1 mm, (fig. 39) men enbart i den finare silt fraktionen (< 0,1 mm 0,01 mm, (fig. 40), där leran i TS 1 ganska riktigt är något grövre. Den maximala kornstorleken är stort sett samma för båda gods. Lerorna är järnoxidrika och kalkfria, medan glimmerhalten inte går att uppskatta på grund av en för hög temperatur (>7-800 C). I övrigt finns inga mineralogiska karakteristika. Godset är ganska väl homogeniserat. I en del sprickor finns ett optiskt aktivt (gult) material som kan vara inträngt sekundärt i godset. Fig. 38. Mikroskopfoto av gods i TS 1. Polariserat ljus. Foto KFL. A31 TS 3 (pr 41A) och TS 4 (pr. 41B) består båda av mellanleror. Där den första är sorterad silt- och finsandrik innehåller den senare även en del sandkorn upp till 1,5 mm och bör i sammanhanget närmare betecknas som osorterad (fig. 41). Bildanalysen visar på att båda godsen är tydligt grövre än lerorna i TS 1 och 2 när det gäller den grövre fraktionen (fig. 39), medan det inte finns någon markant skillnad i den finare fraktionen (fig. 40). Som vi ska se senare är skillnaden i grovfraktionen rent faktiskt inte så stor. Medan det grövre godset (TS 4) är såväl sintrat som reducerat således att varken glimmerhalt eller järnoxidhalt kan uppskattas, så visar det lägre brända godset i TS 3 upp en glimmerhaltig, järnoxidrik, kalkfri 54 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

55 lera. Mineralogiskt skiljer dessa leror ut sig genom ett mindre innehåll av små korn av mörka mineral (bl.a. hornblende), vilket säkert har ett samband med lerans grövre kvalitet. Godset är ganska dåligt homogeniserat med kraftiga sliror av grövre material och även en ojämn fördelning av järninnehållet. I den förglasade zonen på båda proven finns slagg och i TS 3 även någon metalldroppe. Tabell 3. Resultat av mikroskopering av tunnslip på ugnsväggsfragment Insjön, Dalarna. Skärvinfo Lera Magring Noter Tunnslip Anläggning Fyndnummer Kontexttyp Grovlek Sortering Silt Finsand Sand Glimmer Järnoxid Accessoriska mineral Växtmaterial Magringstyp Mängd vol. % Maximal kornstorlek mm Genomsnittlig Smälttemperatur 1 A20 Pr. 29 Ugnsvägg M S + +? + Nat 0, A20 Pr. 32B Ugnsvägg F S + * * + M? Nat 0, ? 3 A31 Pr. 41A Ugnsvägg M S + + +? + M?,A/P Nat 0,4 >1350 Legend: G = grov, M = medium grov, F = fin; O = osorterad, S = sorterad; - = sparsam förekomst, * = allmänt förekommande, + = rik förekomst; M = malm, A/P = amfiboler och pyroxener; N = naturlig magring Fig. 39. Diagram över genomsnittligt antal korn > 0,1 mm och dessas area i mm 2 för analyserade gods från Insjön, Dalarna. Järnframställning och smide i Insjön 55

56 Fig. 40. Diagram över genomsnittligt antal korn i intervallen < 0,1 mm 0,01 mm och dessas area i mm 2 för analyserade gods från Insjön, Dalarna. Fig. 41. Mikroskopfoto av gods i TS 4. Polariserat ljus. Foto KFL. A53 TS 6 (pr. 6C) består av en sorterad mellanlera med enstaka sandkorn upp till 0,6 mm (fig. 42). Bildanalysen av den grövre fraktionen placerar godset mitt mellan proven från A20 och A31 (fig. 39) medan det inte finns någon större skillnad i den finare fraktionen (fig. 40). Det finns inga tydliga mineralogiska särdrag i detta gods som är välhomogeniserat med undantag för en viss variation i järnoxidhalten. 56 UV Uppsala Rapport 2008:11. Geoarkeologisk analysrapport

57 A52 TS5 (pr. 25), som härrör från kontexten som tolkats som ett möjligt lerupplag intill slaggvarpet A53, består av en lera som är något finare än leran i TS 6 men annars mycket snarlik speciellt i den grövre fraktionen (fig. 39). Även detta gods är välhomogeniserat med någon variation i järnoxidhalten. Fig. 42. Mikroskopfoto av gods i TS 6. Polariserat ljus. Foto KFL. Termiska analyser Den ursprungliga bränningstemperaturen testades på prov 29, 32B, 41A och B, 6C och 13C med TCT-metoden varefter godsens refraktiva egenskaper undersöktes med sintringstest. De lägsta oxiderade bränningsfärgerna innan analysen är samtliga mer eller mindre rödaktigt gula (10 YR 7/6 7,5 YR 7/6) och det händer anmärkningsvärt nog i stort sett ingenting med denna färg innan sintringen visar sig som en färgmörkning mellan 1050 och 1100 C. Det är därför inte möjligt att bestämma bränningstemperaturen för de icke-sintrade delarna av dessa gods. Detta är inte heller möjligt för det reducerade godset i prov 41B. De ännu optiskt aktiva glimmerkornen i 41A visar emellertid att detta gods inte kan ha utsatts för mer än C. Godsen beter sig likartat även vid högre temperaturer. Samtliga har blivit blanka efter 1200 C och pr. 32B, 6C och 13C börjar förlora formen vid 1250 C. Det är dock enbart de två proverna från A20 pr. 29 och pr. 32 som är nästan smälta vid 1300 C och som med säkerhet kommer att vara smälta vid 1350 C. De två proven från A53 (pr. 6C och 13C) kommer antagligen också att vara smälta vid denna temperatur medan proverna från A31 (pr. 41A och B), som även är av lite grövre leror, klarade 1300-graders nivån så pass bra att de kanske håller för lite högre temperaturer. Ett gemensamt kännetecken är också att samtliga prov motsatt vad som är normalt fick en ljusare färg under sintringsintervallet. Det kan vara ett tecken på ett kaolininnehåll, vilket skulle förklara den Järnframställning och smide i Insjön 57