G A L Geoarkeologiskt Laboratorium. Tryggöspjutet. Metallografisk analys och 14 C-datering av järn Bohuslän, Sotenäs, Tryggö.

Transkript

1 UV GAL RAPPORT 2010:9 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Tryggöspjutet Metallografisk analys och 14 C-datering av järn Bohuslän, Sotenäs, Tryggö Lena Grandin G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV GAL RAPPORT 2010:9 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Tryggöspjutet Metallografisk analys och 14 C-datering av järn Bohuslän, Sotenäs, Tryggö Lena Grandin A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Tryggöspjutet. Metallografisk analys och 14 C-datering av järn 3

4 Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Mitt Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Riksantikvarieämbetet UV GAL Rapport 2010:9 ISSN Utskrift Uppsala, 2010

5 Innehåll Sammanfattning... 7 Abstract... 7 Inledning... 9 Bakgrund... 9 Förutsättningar... 9 Material och metod Prover Granskning i stereolupp Metallografisk analys Datering Resultat Prov från föremålets yta Prov från holken Datering Diskussion och tolkning Referenser Administrativa uppgifter Bilagor Bilaga 1. Resultat från datering av spjutspets. Resultatprotokoll och kalibrering från Ångströmlaboratoriet Tryggöspjutet. Metallografisk analys och 14 C-datering av järn 5

6 6 UV GAL Rapport 2010:9. Geoarkeologisk undersökning

7 Sammanfattning En spjutspets funnen i ett bronsåldersröse i Sotenäs i Bohuslän, men med anknytning till en vikingatida sägen om kung Tryggves begravning har daterats med hjälp av kolinnehåll i det metalliska järnet. Resultaten kan inte bekräfta att spjutspetsen är vikingatida. Den resulterande höga åldern, BC, är ett orimligt resultat för järntillverkning och smide. Resultatet representerar snarare användning av fossilt kol i järnhantverket, en företeelse som snarare indikerar ett smide av betydligt yngre datum. Abstract A spear head found in a Late Bronze Age mound, but related to a Viking Age legend about king Tryggve, has been dated by the radiocarbon method on carbon dissolved in the metallic iron. The result can, however, not confirm a Viking Age origin for the spear head. The result is also unreasonable for iron production and smithing. The seemingly old date is rather an effect of using coal rather than charcoal in the smithing, a feature that indicates a more recent iron product. Tryggöspjutet. Metallografisk analys och 14 C-datering av järn 7

8 8 UV GAL Rapport 2010:9. Geoarkeologisk undersökning

9 Inledning Bakgrund Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid UV Mitt i Uppsala har fått uppdrag av Ingela Lundin vid Bohusläns museum att datera en spjutspets av järn. Den hittades under slutet av 1800-talet och var i privat förvar innan den överlämnades till ett lokalt museum där den senare ställdes ut under 1970-talet(Saga och sägen, Broschyr från Bohusläns museum 2007). Spjutspetsen hittades i ett röse från äldre bronsålder som går under namnet kung Tryggves röse. Enligt sägnen kommer dock namnet från vikingatid och historien om kung Tryggve som sägs ha mördats och begravts i röset. Förmodligen är spjutspetsen också från vikingatid. För att verifiera eller motbevisa att spjutspetsen är från vikingatid var det önskvärt med en datering av den. Spjutspetsen hade varit utställd under en längre tid och behövde konserveras. Inför konserveringen gjordes en första granskning på Bohusläns museum och det fanns misstankar om att det fanns trärester i spjutspetsens holk (uppgift från Ingela Lundin). Dessa borde i så fall vara lämpliga för en datering med 14 C-metoden. Efter att spjutspetsen lämnats till konservering på Studio Västsvensk Konservering framkom det att det inte fanns trärester utan enbart sandigt material och korroderat järn (brev från Carin Pettersson, SVK). Förutsättningar Eftersom förslaget med att datera trärester inte var aktuellt finns alternativet att istället genomföra en datering med 14 C-metoden på det kol som kan var bundet i järnet, eller snarare stålet, i spjutspetsen. Stål är en blandning av järn och kol. När järnet/stålet tillverkas eller smids används kol som bränsle. Detta kol förenar sig på kemisk väg med järnet. Det är alltså inte några små, mikroskopiska, kolstycken som finns inkapslade i metallen. Smidbart järn/stål har ett kolinnehåll på som mest 2 % kol, men vanligen betydligt mindre än 1 %. För att en datering ska kunna genomföras krävs en viss mängd kol. Det betyder att det behövs olika mycket järnprov beroende på vilken kolhalt det är i järnet. Som tumregel kan man förenklat säga att det för en kolhalt på ca 2,0 % krävs 50 mg järn och för 0,1 % behövs 1 g järn för datering. Kolhalten kan enkelt bestämmas med hjälp av en metallografisk analys. En sådan görs i mikroskop på ett polerat tvärsnitt som tas ur järnföremålet. Vid en metallografisk analys kan man se både kolinnehållet och hur kolet är fördelat i fyndet. Samtidigt får man mycket information om hur föremålet är tillverkat. Det senare innebär att vi också får kunskap om vilka tekniker som smederna har använt i sitt hantverk. När man har konstaterat järnföremålets kolhalt kan man normalt avgöra hur mycket av fyndet som behövs för datering. Dateringen görs vid Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet. Där behandlas järnfyndet för att kolet ska kunna dateras på motsvarande sätt som de vanliga kolstyckena. Tryggöspjutet. Metallografisk analys och 14 C-datering av järn 9

10 En datering förutsätter följaktligen att en del av järnet avlägsnas från föremålet. I fallet med spjutspetsen från Tryggö var det viktigt att bevara föremålet så intakt som möjligt. I samband med konserveringen var det dock möjligt att avlägsna några järnflagor från ytan, mer eller mindre korroderade (fortlöpande diskussioner med Carin Pettersson, SVK under arbetets gång). Material och metod Prover Två prover inkom till GAL från SVK. Det ena är järnflagor från föremålet yta. Det andra utgörs av material från holken. Granskning i stereolupp De båda proverna granskades i stereolupp och deras grad av magnetism undersöktes för att få en uppfattning om hur mycket metall som fanns i proverna. Metallografisk analys Ett polerprov tillverkades av magnetiska flagor som fanns bland det lösa materialet i holken för att se hur mycket metall som fanns bevarat och om det skulle vara möjligt att avgöra kolhalten. Polerprovet slipades och polerades och undersökningen genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop. Datering Dateringen sker på det kol som är i kemisk förening med järn. Det extraheras vid förbränning av provet genom att CO 2 -gas bildas. Denna omvandlas till grafit som är det som används i acceleratorbestämningen. Som tumregel kan man förenklat säga att det för en kolhalt på ca 2,0 % krävs 50 mg järn och för 0,1 % behövs 1 g järn för datering (Cook m.fl. 2001). Analysen utförs av Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet. Resultat Prov från föremålets yta Flagorna från föremålets yta är delvis magnetiska och kan eventuellt innehålla lite metalliskt järn men det mesta är sannolikt korroderat. Med tanke på den ringa provmängden, 0,19 g, är det tveksamt om det finns tillräckligt med kol för datering. Prov från holken Materialet som tagits ur holken, där det misstänktes kunna finnas trä, innehåller, precis som konservatorn Carin Pettersson noterat mest sandigt material och korroderat järn. Inga trä- eller kolstycken kan observeras. Eftersom det finns magnetisk korroderde järnflagor även här, totalt 0,65 g gjordes ett polerprov av fåtal flagor som undersöktes i mikroskop. 10 UV GAL Rapport 2010:9. Geoarkeologisk undersökning

11 Möjligen är dessa flagor av likartad karaktär som de som tagits från föremålets yta. I dessa flagor finns bara mikroskopiskt små ytor av metalliskt järn så om de andra är likadana är chanserna till dateringsresultat små. Men, en intressant detalj i provet var att det finns en del koncentrationer av slagg, inte bara små tunna inneslutningar som kan bildas under smidet utan lite större (men ändå väldigt små!) som brukar finnas kvar från järnframställningen. Denna förekomst antyder att det åtminstone inte är något speciellt modernt föremål (åtminstone inte flagorna från fyllningen i föremålets holk), vilket kan vara en ledtråd i tolkningen om ursprunget. Datering Provmaterial för datering valdes från såväl föremålets yta som det som tagits ur holken. Det bedömdes dock som tveksamt till om provmaterialet skulle vara tillräckligt men i samråd med Ingela Lundin gjordes bedömningen att det var värt att försöka få ett dateringsresultat. Provmängden visade sig var tillräcklig för en datering. Resultatet (Bilaga 1) visar en 14 C-ålder på 5166±31 BP (Ua-29492). Kalibrerade värden (2σ), resulterar i BC. Detta resultat motsvarar inte det förväntade tal. Resultatet är inte heller rimligt utifrån ett perspektiv om järnframställning och smide. Diskussion och tolkning Det erhållna resultatet på dateringen av kolet i järnet, till ca 4000 BC, är orimligt. Det ger föremålet en alldeles för hög ålder. Resultatet kan inte bekräfta att spjutspetsen är från vikingatid och därmed samtida med sägnen om kung Tryggves död. Vi kan inte heller hitta någon rimlig förklaring från kontexten, dvs. att det skulle vara kontaminering från bronsåldersröset. En sådan förklaring kan avföras eftersom det inte är organiskt material som har daterats sådant skulle teoretiskt ha kunnat hamna i holken och påverkat resultatet i riktning mot äldre dateringar utan det metalliska järnet. Det är inte heller rimligt ur ett järnframställningsperspektiv med en sådan hög ålder järnframställning utvecklades under senare delen av bronsåldern. Den orimligt höga åldern kan tvärtemot antyda att spjutspetsen är av yngre datum. En tolkning om yngre tillverkning beror på att tekniker i framställning och smide har förändrats från järnåldern och in i vår tid. Fossilt kol, i form av stenkol, har använts i smidet under senare tid, men inte under järnålder. Stenkol är ett fossilt material med betydligt högre ålder än träkol. Av och till har stenkolsstycken daterats och många gånger genererat resultat i storleksordningen BP (stenkol är äldre men detta är en rimlig dateringsgräns med denna metod eftersom ju äldre det är desto svårare är det att avgöra exakt eftersom sönderfallskurvan planar ut). Vare sig vid metallografiska analyser eller vid dateringsanalysen kan man avgöra varifrån kolet kommer eftersom kolet under järnframställningen och/eller smidet har ingått i kemisk förening med järn och det man ser är järnkarbid. Tryggöspjutet. Metallografisk analys och 14 C-datering av järn 11

12 12 UV GAL Rapport 2010:9. Geoarkeologisk undersökning Spjutspetsen har dock en yngre datering än vad enbart stenkol brukar resultera i. Detta kan bero på att vi ser spår av både träkol och stenkol. Möjligen är det träkol från framställningen och stenkol från smidet som tillsammans ger avtryck i dateringsresultaten. Under smidet kan träkol eller stenkol, eller till och med en blandning av träkol och stenkol, användas som bränsle. Det senare omnämns även av moderna smeder och beror på tillgång och specifika behov (Enander och Norén 2001). Det finns med andra ord flera möjligheter för att båda typerna av kol har bidragit till järnets kolinnehåll. Problematiken om användandet av stenkol eller blandning av träkol och stenkol och vilka effekter det får på dateringsresultat har berörts av Cook m.fl. (2003). Ett stort antal järnföremål av varierande ålder har daterats på kol i järn och jämförts med andra uppgifter om datering som finns för respektive föremål. En del gav avvikande resultat som i några fall antogs bero på stenkolsanvändning. Dessvärre presenteras inte de detaljerade dateringsresultaten varför de inte är direkt jämförbara med det vi nu har. Författarna konstaterar dock att inblandning av stenkol har resulterat i för höga åldrar (Cook m.fl. 2003). För att få en uppfattning om vilken effekt en inblandning av fossilt material har på ett dateringsresultat kan vi använda oss av tidigare presenterade beräkningar (Bowman 1990) för hur en uppmätt ålder (eller egentligen aktivitet) är sammansatt av flera delar, t.ex. det som representerar provets egentliga ålder och det som representerar en förorening. Om vi översätter de termerna till föremålet så kan vi anta en komponent av träkol, som är den rätta åldern för tillverkningen och en komponent av stenkol, som i detta fall utgör föroreningen. En liten inblandning (någon procent) av stenkol ger några hundra år fel men om föroreningen är större, flera tiotals procent, blir effekten flera tusen år för mycket. Ytterligare en möjlig förklaring till dateringsresultatet kan vara att organiskt material från graven har fastnat i järnet när detta har korroderat. När metallen korroderar, oxiderar, växer den sig större och ofta kan man se hur finkornigt material i omgivningen, t.ex. sand, i det närmast kittas fast i ytskiktet. Möjligen skulle små fragment av organiskt material av äldre datum ha fastnat här. Endast ett urval av flagorna undersöktes i mikroskop och övriga granskades i stereolupp, dvs. vid lägre förstoring och på opolerat prov. Det senare försvårar en upptäckt, men om fler flagor hade polerats hade det inte funnits material kvar för dateringen! Utifrån dateringsresultatet och diskussionerna kring detta är det inte möjligt att belägga att spjutspetsen är från vikingatid. Resultaten antyder snarare att den är av senare datum, men det är svårt att avgöra närmare från när. Som källkritik får vi också nämna att provet som har analyserats inte var helt optimalt eftersom det inte var tillräckligt med material för att undersöka metallen och dess sammansättning. Här fanns många aspekter att ta hänsyn till inför analyserna vad gäller bevarande av föremål och därmed begränsa ingreppet för provtagning. Tillsammans gjorde vi ändå en bedömning att det var idé att försöka gå vidare med analyserna men utfallet blev inte helt entydigt. Troligen är dock inte spjutspetsen från kung Tryggves tid ett resultat som tyvärr gör historien lite tråkigare.

13 Referenser Bowman, S Radiocarbon dating. Published for the Trustees of the British Museum, by British Museum, London. 64 p. Cook, A.C., Wadsworth, J. & Southon, J.R AMS radiocarbon dating of ancient iron artifacts: A new carbon extraction method in use at LLNL. Radiocarbon, Vol 43, Nr2A, 2001, p Cook, A.C., Southon, J.R. & Wadsworth, J Using Radiocarbon Dating to establish the Age of Iron-Based Artifacts. JOM, 55:5, Enander, L. & Norén, K-G Järnsmidesboken. nielsen & norén förlag HB, Stockholm, Lars Enander Smide, Hudiksvall. Administrativa uppgifter Riksantikvarieämbetets dnr: Riksantikvarieämbetets projektnummer: Projektgrupp: Lena Grandin. Underkonsulter: Ångströmlaboratoriet Tandemlaboratoriet vid Uppsala Universitet. Tryggöspjutet. Metallografisk analys och 14 C-datering av järn 13

14 Bilagor Bilaga 1. Resultat från datering av spjutspets. Resultatprotokoll och kalibrering från Ångströmlaboratoriet. 14 UV GAL Rapport 2010:9. Geoarkeologisk undersökning