Järnframställningsplatsen vid Järnbacken

Transkript

1 UV GAL RAPPORT 2010:15 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Järnframställningsplatsen vid Järnbacken Analys av järnavfall, slagger och infodringsmaterial från en ugn från förromersk järnålder Norrbotten, Nederkalix socken, fornlämning 842 Lena Grandin och Ole Stilborg G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV GAL RAPPORT 2010:15 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Järnframställningsplatsen vid Järnbacken Analys av järnavfall, slagger och infodringsmaterial från en ugn från förromersk järnålder Norrbotten, Nederkalix socken, fornlämning 842 Lena Grandin och Ole Stilborg A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 3

4 Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Mitt Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Figur på framsidan: Plan över den undersökta ugnen. Fotot till vänster: en del av ugnsväggen med blästerhål. Fotot till höger: en bottenslagg i tvärsnitt Riksantikvarieämbetet UV GAL Rapport 2010:15 ISSN

5 Innehåll Sammanfattning... 7 Abstract... 8 Inledning... 9 Bakgrund... 9 Järnsmide längs Haparandabanan... 9 Nyfunnen plats med förmodad järnframställning... 9 Denna undersökning Metod Specialregistrering Slagger Sintrad sand Järn Oklassificerat material Okulär granskning Mikroskopering av slaggprov Kemiska analyser Analyser av ugnsvägg och referensmaterial Mikroskopering av tunnslip i polarisationsmikroskop Praktiska försök Metallografisk analys av järnprov Resultat Slagger Petrografiska analyser Slaggernas kemiska sammansättning Järn Metallografiska analyser Oklassificerat material en restprodukt Infodring och referensprover Provbeskrivning Resultat av mikroskopering av tunnslip Resultat av praktiska försök Diskussion Järnframställning i blästugn Slaggformer Detaljer om ugnens uppbyggnad och funktion Produkten Referenser Administrativa uppgifter Figurer Tabellförteckning Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 5

6 6 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

7 Sammanfattning En järnframställningsplats från äldre järnålder med rester efter en ugn och tillhörande slaggvarp har påträffats och undersökts av Norrbottens museum. Platsen, Järnbacken RAÄ 842 i Nederkalix socken, ligger några hundra meter från en nyligen undersökt, delvis samtida smidesplats. Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) och Stilborg Keramikanalys (SKEA) har undersökt allt arkeometallurgiskt fyndmaterial från platsen och genomfört analyser på ett urval av slagger, järnavfall och infodringsmaterial för att utifrån dessa kunna besvara frågor kring hur ugnen har sett ut och fungerat samt vilken typ av järn som har producerats. Dessa detaljer ligger till grund för framtida tolkningar och rekonstruktioner av den påträffade ugnen. Ugnens utformning karaktäriseras av en yttre ram ca 350x400 mm stor, av kantställda stenar i en rektangel längs åtminstone tre sidor. Stenarna är delvis nedgrävda i sand och innanför stenarna har också sand med inslag av finkornigare material formats till en rundare, möjligen oval, ugnskammare med en diameter på troligen drygt 150 mm. Slaggen har samlats i ett underliggande slagguppsamlingsutrymme som ovala bottenslagger, och som mindre sammanhängande stearinformade slagger, och har rensats ut mekaniskt efter varje process troligen vid den öppna sidan av ugnen. I överkanten av stenhällarna in situ påträffades ugnsväggsfragment med två blästerhål nära hörnet av de kantställda stenarna. Höjden på ugnen, över dessa, kan uppskattas med hjälp av teoretiska beräkningar och minst tre decimeter bör ha krävts för en fungerande process. Sand är visserligen ett dåligt konstruktionsmaterial men sanden i infodringen har ett litet inslag av finkornigare material som i bästa fall kan ha gjort det möjligt att forma en överbyggnad på som mest cirka sex decimeter. Ugnen har använts flera gånger och har behövt lagas eller byggas om mellan körningarna. Ett fåtal infodringsbitar med avvikande gods och utseende medför att vi inte kan utesluta att det kan ha funnits ytterligare en ugn på platsen, eller att det fanns en variation över tid för konstruktionen. Produkten från platsen har sannolikt varit en lupp som inte har bearbetats ytterligare innan den togs vidare till smide på annan plats. Järnavfall indikerar att såväl mjukt järn som stål med höga kolhalter har varit bland produkterna, vilket också var fallet på den närliggande smidesplatsen, medan stål med medelmåttiga kolhalter inte har observerats. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 7

8 Abstract An iron production site from Early Iron Age has been found and excavated by Norrbotten County Museum. The site, including remains of a bloomery furnace and a small slag heap is situated at a place called Järnbacken (The Iron Hill) in Nederkalix parish. In the vicinity, a contemporary site with forging of iron and steel items, was excavated recently. GAL (The Geoarchaeological Laboratory) and SKEA (Stilborg Keramikanalys) have investigated all archaeometallurgic finds and analysed a selection of slag samples, iron debris and furnace wall fragments. The analyses were made in order to characterise the furnace in terms of morphology and function, as well as the iron that was produced. The furnace construction consisted of an outer rectangular frame, 350x400 mm, of three vertically set flat stones leaving one side open. The stone slabs are placed in sand and inside them, a sandy material containing even finer particles formed an inner wall or a lining defining a circular or oval shaped furnace with an internal diameter of approximately 150 mm. The slag was accumulated below the blowing zone in small slag bottoms as well as in smaller high viscosity slag flows. After every finished process, the slag was mechanically removed from the furnace, probably through the opening in the stone frame. Inside the frame, in the top of the sand filling, a furnace wall fragment was found in situ, with two circular holes for air inlets. The height of the furnace above these can only be estimated from applied technological knowledge. As a minimum for a functional process a superstructure of three decimetres would have been required. Although sand is a poor construction material, a sufficient amount of finer particles have been observed in furnace wall fragments to make the construction of an up to six decimetres high superstructure plausible. The furnace have been re-used several times but needed reconstruction in between the campaigns. A few lining fragments with higher proportion of finer particles, in combination with smaller distances between slag and blowing hole, suggest that the presence of a another furnace type not can be excluded. The iron product from this bloomery site was an iron bloom. No further consolidation seems to have taken place at the site but was undertaken elsewhere, for example in a forge. The quality of the bloom was, as indicated from analysed debris, either ferritic iron or high-carbon steel but now low- or medium-carbon steel, corresponding to the forged items at the nearby site. 8 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

9 Inledning Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid UV Mitt i Uppsala har fått ett uppdrag från Carina Bennerhag vid Norrbottens museum att genomföra arkeometallurgiska analyser av material, huvudsakligen slagger, infodringsmaterial och järnklumpar från en järnframställningsplats vid Järnbacken, RAÄ 842, i Nederkalix socken, Norrbotten. Som inledning till analyserna gjorde GAL en specialregistrering av samtliga fyndenheter med relation till järnhanteringen. Provurval för analys gjordes i samråd med uppdragsgivaren för att kunna kombinera fynd som är bra ur analyssynpunkt och relevant kontext. GAL har genomfört analyser på slagger och järn. Ole Stilborg, SKEA, har gjort samtliga analyser av infodringsmaterialet från den undersökta ugnen. Han har följaktligen också skrivit de delar som behandlar detta material, såväl i bakgrund som i metod-, resultat- och diskussionskapitel. GAL har avslutningsvis sammanställt alla resultat som relateras till fynden medan ugnskonstruktionen beskrivs och tolkas mer utförligt av uppdragsgivaren. Bakgrund Järnsmide längs Haparandabanan Norrbottens museum har tidigare genomfört arkeologiska undersökningar av flera lokaler (benämnda nr 39 och 20) med järnhantering i närområdet. GAL genomförde tidigare, på uppdrag av Norrbottens museum, omfattande arkeometallurgiska analyser av slagger och järn från dessa platser. Resultaten (Grandin & Willim 2008) visar att den järnhantering som lämnat spår på dessa platser är smide. Ingen järnframställning kunde dock påvisas i det undersökta materialet. I smidet kunde man se många fina arbeten med bland annat en holkyxa och knivar där flera lager av stål hade vällts samman. Smederna hade också använts sig av tekniker som glödgning och härdning för att få bra egenskaper hos föremålen. På en av lokalerna (nr 39) kunde man se att två olika steg inom smidet har ägt rum. Dels har en första rensning av ett slaggrikt järn, troligen en lupp, ägt rum dels det fortsatta smidet till färdiga föremål. Vi bedömde det som rimligt att anta att järnframställningen hade skett i närheten och med en lokal malm. De kemiska analyser som gjordes av ett malmstycke från undersökningsområdet visar också stora likheter med slaggerna. Eftersom malmen antogs vara tämligen lokal drog vi slutsatsen att även järnframställningen var det även om den inte hade påträffats. Att processen med att rensa ett slaggrikt järn har skett på samma plats som det fortsatta smidet, tyder också på att framställningen bör vara tämligen närliggande om man inte har prioriterat att transportera slaggrika luppar någon längre sträcka från framställningsplatsen. Nyfunnen plats med förmodad järnframställning Under 2009 genomförde Norrbottens museum fältinventeringar i området för att söka efter möjliga platser för järnframställning. I samband med dessa påträffades en plats med slaggförekomst i närheten av den tidigare undersökta smideslokalen. En enklare arkeometallurgisk undersökning gjordes av material som samlades in från platsen (Grandin 2009a). I Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 9

10 Genom att granska materialet och undersöka en mindre del av det i mikroskop, var det möjligt att konstatera att slaggerna är reduktionsslagger, dvs. de kommer från järnframställning i blästugn. Ugnen bedömdes ha varit av den typ som är byggd för att samla upp slagg i sin nedre del. Sandigt-grusigt material förefaller ha utgjort ett viktigt inslag i konstruktionsmaterialet men det fanns små tecken på att också sten med eldfasta egenskaper har ingått. Lera, som är vanligt i blästugnar, förefaller dock ha utgjort ett mycket marginellt inslag om det ens har förekommit. Ett fåtal järnklumpar är små och oregelbundna och av sådan typ som går förlorade vid framställning eller en första bearbetning vilket antydde att den framställda järnluppen kan ha bearbetats direkt när den togs ur ugnen. Däremot kunde inget fortsatt smide beläggas utifrån det undersökta materialet. Dessa fältobservationer och resultat av arkeometallurgiska observationer medförde att det var troligt att det hade funnits en järnframställningsplats på det nyfunna området. Norrbottens museum fick därför medel för att undersöka platsen och under sommaren 2010 grävde arkeologer från museet ut platsen. Under slagglager med såväl slagg, infodringsbitar som järnklumpar påträffades också delar av ugnskonstruktionen. Den utgjordes av stenhällar på högkant i en rektangulär form med en till synes öppen kortsida och har beskrivits som en stenlåda. Kvar fanns också en del av delvis smält sandigt material, med slagg på insidan och avtryck efter blästeringång i anslutning till stenrektangelns ena hörn. Eftersom ingen järnframställning var närmare undersökt i regionen ger denna plats en bra möjlighet att få kunskap om alltifrån detaljer kring blästugnens form och funktion till vilken malm som användes, var och hur den rostades samt vilken typ av järn eller stål som tillverkades. Verksamheten har i samband med förundersökningen daterats till ca BC, vilket också överensstämmer med stora delar av smidet på den tidigare undersökta platsen, endast ca 500 meter bort. Detta innebär att det finns förutsättningar att jämföra de två platserna ur såväl teknisk som organisatorisk aspekt. Denna undersökning Eftersom järnframställningsplatser från äldre järnålder inte tidigare är undersökta i regionen diskuterade vi, företrädare för Norrbottens museum och Geoarkeologiskt Laboratorium, hur vi på bästa sätt skulle tillvarata så mycket information som möjligt från material och anläggningar och för att detta ska kunna användas i tolkningen inte bara om den aktuella järnframställningens råvaror, teknik, produkter och avfall utan också i ett vidare perspektiv kunna tillämpas i jämförelse med den närliggande smidesplatsen, andra järnframställningsplatser av liknande såväl som annan typ. Frågorna omfattar detaljerade tekniska frågor kring framställningen såväl som övergripande organisatoriska strukturer. Norrbottens museum som svarade för den arkeologiska undersökningen och insamlandet av slagger, järn och infodringsmaterial kommer att behandla den undersökta anläggningen medan GAL, i samarbete med SKEA, kommer att arbeta med materialet, dvs. slagger 10 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

11 infodringsmaterial, järnavfall och enstaka fyndposter med mindre stenar. Inför undersökningen planerades för att GAL skulle gå igenom ett urval av fyndposterna och därifrån göra ytterligare ett urval för de arkeometallurgiska analyserna. Efter den genomförda arkeologiska undersökningen fanns det dock önskemål från Norrbottens Museum att allt material skulle studeras av GAL. En omprioritering gjordes därför inom tillgängliga resurser där det bedömdes viktigt för hela undersökningen att se vilka typer av slagger och annat material som finns, liksom varifrån på den undersökta ytan det kommer. Undersökningen i fält genomfördes med hjälp av inmätning i Intrasis. Utöver den vanliga basregistreringen gjordes därför en specialregistrering av det arkeometallurgiska materialet (se metod nedan). Utifrån registreringens resultat valdes fyndposter med informativ morfologi ut för specialgranskning och bland dessa i sin tur valdes ett fåtal fynd för vidare analyser. Slagger valdes för undersökning i mikroskop och kemiska analyser, järnklumpar för metallografiska undersökningar i mikroskop och infodring för keramiska analyser. Fynden är inmätta i relation till lager och/eller anläggningar. Lager 201 motsvarar hela järnframställningsplatsen, A660 är ugnen i den norra delen av undersökningsområdet. L693 är de översta 50 mm av det slagglager som täckte ugnen och förekom även utanför ugnsområdet. L1081 är den nedre delen /150 mm av slagglagret, täckande ungefär samma yta som L693. A1335 är den begränsade del som utgör ugnskonstruktionen, motsvarande ungefär de stående stenhällarnas område. Strax sydost om slagglagren finns en grävd yta (1444), med en koncentration av fynd. Längst i söder finns även några härdar, och kring dessa påträffades en del järnklumpar redan under förundersökningen och även fler fynd vid slutundersökningen. De flesta fyndposter som har undersökts mer detaljerat kommer dock från den norra delen, kring ugnen (Fig. 1). Ugnsanläggningen bestod av en ca 350x400 mm stor, tresidig stenram av intill 500 mm höga stenplattor som stod i den ena änden av en 1 m lång och mm bred, mm djup arbets -grop (Fig. 2-3). I sanden innanför stenarna stod ett intill 200 mm långt fragment av ugnsvägg in situ (F957). Det var inbäddat i toppen av fyllningen innanför stenramarna. Innanför ugnsväggsfragmentet, som hade två blästerhål, fanns ett runt utrymme med en diameter på ca 150 mm som verkar utgöra schaktets inre. Ett liknande fragment (F956) påträffades i slaggvarpet. Det finns inga tidigare undersökta anläggningar av denna karaktär och ett av målen med specialstudierna av fyndmaterialet är att få en förståelse av ugnens konstruktion utifrån material, formspår samt spåren efter reduktionsprocessens inverkan på ugnsväggen. Undergrunden i området består av sand sannolikt med ett visst inslag av mera finkornigt material (silt/lera). Frågan är således om det har funnits tillräckligt med lera i den lokala sanden eller ett annat naturligt förekommande material i närheten för att det har varit möjligt att bygga en ugnsvägg av materialet. Alternativt kan sanden ha hållits ihop av någon form av organiskt bindemedel. Därpå följer frågan hur högt ett schakt man har kunnat konstruera av detta material. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 11

12 12 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning Figur 1. Plan över det undersökta området vid Järnbacken, RAÄ 842, Nederkalix socken. Det grå området längst i norr vid Anl 1 är slaggvarpet med kontexterna 693 och Det röda området motsvarar det undersökta ugnsområdet (streckad linje i följande figur). Från uppdragsgivaren.

13 Figur 2. Plan över A1335 under utgrävning. Den blå ytan till vänster är infodringen F957 som behandlas senare. Från av uppdragsgivaren. Något beskuren. Figur 3. Profil genom A1335. Tillhandahållen av uppdragsgivaren. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 13

14 Metod Specialregistrering Det arkeometallurgiska materialet har studerats med avseende på form och karaktär och den samlade beskrivningen är uppbyggd efter liknande mall som användes för de tidigare undersökningarna av lokal 20 och 39 längs Haparandabanan (Grandin & Willim 2008) och från förundersökningen av Järnbacken (Grandin 2009a). Dessa registreringar gjordes dock ej i Intrasis varför en del avvikelser finns. I Intrasis finns en färdig mall för specialregistrering av arkeometallurgiskt material. Denna är dock tämligen omfattande och kunde inte tillämpas inom de befintliga resurserna i förhållande till antalet inmätta fyndenheter. Därför konstruerades en förenklad metadatamall, med likartad terminologi som i de tigare undersökningarna. Registreringen är så enkelt uppbyggd som möjligt, med en grov uppdelning i tre kategorier; Slagg GAL, sintrat material och järn. Samtliga dessa förekom inom nästan varje fyndenhet varför det skapades minst tre fynd i varje. Totalt registrerades 957 fynd. De flesta är slagg (565), därefter sintrad sand (325) och järnavfall (55). Fem är bergart (mindre stenar av samma typ som i ugnskonstruktionen), fyra bränd lera och tre är oklassificerade. Det fullständiga Intrasis-projektet redovisas av uppdragsgivaren. Slagger Slaggerna är i sin tur uppdelade i flera underklassificeringar. De flesta är reduktionsslagger, antingen stearinslagger eller bottenslagger. De första har tydliga stearinformade strängar, de andra saknar sådana men har vanligen en mer trögfluten karaktär och i de större bitarna någon ursprunglig ytterkant bevarad. I många fall kan en kontinuerlig övergång mellan stearinslagger och bottenslagger förekomma. Innehåll eller avtryck av kol eller ved har också noterats liksom i vilken grad de är magnetiska. För de större slaggerna har måtten registrerats men inte för de centimeterstora fragmenten. Viktuppgifter finns för samtliga registrerade fynd och om det innehåller ett fåtal fragment har antalet angetts för att man indirekt ska kunna få en uppfattning om det rör sig om större eller mindre slagger. Det innebär att fyndposter på ca 50 g utan angivelse av antal sannolikt är ett tiotal små slaggfragment som saknar morfologiska drag som kan bidra med mer information än de större av samma typ redan har bidragit med. Till reduktionsslaggerna hör också små, några millimeter stora, kulformade slagger. Dessa hade i vissa fall samlats in för sig i fält. De hör till stearinslaggerna och är mestadels droppar från stearinsträngar. Mer sådana förekomster kan finnas men under registreringen separerades inga ytterligare utan de registrerades tillsammans med stearinslaggerna och beskriver samma process. Andra små slagger som har registrerats är tunna magnetiska skal (8 fyndposter). Flera av dem är glödskal, dvs. avfall från smide. De flesta sådana hade separerats redan i fält. Tillsammans med dem fanns ibland även grövre skal som är fragment av ursprungligen större slagger. 14 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

15 Detaljer kring detta framgår i Intrasis-projektet. Vi återkommer dock till förekomsten av egentliga glödskal i resultatdelen. Sintrad sand Det sintrade materialet har benämnts sand även om kornstorlekarna varierar. Materialet är mestadels mer eller mindre sintrat och också ihopsmält med slagg från insidan av ugnen. Några fyndposter har förts till denna kategori trots att de viktmässigt innehåller mer slagg än sand, men morfologiskt tydligt visar konstruktionsdetaljer. Bland de 325 fyndposterna med sintrad sand finns avtryck efter bläster noterat i 14 stycken. Åtta, möjligen nio, har en glasig insida, vilket skiljer dem från dem som har slagg i tunnare eller tjockare lager. Fyra av dessa är påträffade i anslutning till ugnslämningen, de andra fyra längre i sydost i en yta benämnd A1441 vilken ligger en bit utanför det definierade slagglagret, men intill det. En del av dem har en kurvatur vilket möjliggör en tolkning av ugnsutrymmets inre storlek och form, vilket också anges i Intrasis. Bränd lera har observerats i ett ringa antal fynd och förekommer endast i små fragment. Järn Järnet är genomgående registrerat som avfall, dvs. det rör sig om oregelbundna små rostiga klumpar som är magnetiska. Många har också troligen ett innehåll av slagg. Oklassificerat material Ett av de oklassificerade fynden som kommer från ugnsområdet är F407, från kontext Materialet är påträffat under infodringen, innanför ramen av kantställda stenar. Det tillvaratogs med hypotesen att det kunde vara malm. Okulär granskning Utöver de standardnoteringar som förs in i Intrasis görs en mer detaljerad granskning av fyndposter med specifikt tydliga former som kan bidra med information kring ugnens uppbyggnad och tekniska lösningar i processen. Flera av fynden delas också för att se hur de är uppbyggda. Denna information återges i denna rapport för de fynd som behandlas vidare, men inte nödvändigtvis analyseras. Mikroskopering av slaggprov Från de delade slaggerna valdes sex stycken ut för tillverkning av polerprov. Dessa innehåller några centimeter av slaggen och är vald för att få delar som kan innehålla särskilt mycket information. Normalt tillverkas tunnslip för att såväl genomfallande som påfallande belysning ska kunna användas men med tanke på snabb leveranstid i projektet fanns inte möjlighet att tillverka tunnslip (extern tillverkning) varför alternativet med polerprov (egen tillverkning) valdes. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 15

16 Slaggerna har undersökts i mikroskop för att se hur de är uppbyggda. Slaggernas utseende i mikroskala visar detaljer om slaggbildning som speglar under vilka temperatur- och syreförhållande som slaggen stelnat. Detta i sin tur säger något om slaggen har bildats i eller utanför en ugn, eller i en härd, och om processen varit homogen eller heterogen. Petrografiska undersökningar utfördes i 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. Detta innebär att det är möjligt att särskilja slagger som stelnat i eller utanför ugnen. 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 vanliga inslag i slagger från reduktionsprocessen. Mineralens kornstorlekar är också betydelsefulla där finkorniga slagger visar snabb avkylning och grovkorniga långsam avkylning. Det senare har vanligen skett inne i ugnen. Kemiska analyser Totalkemisk analys utfördes på fem av slaggerna hos ALS Scandinavia, Luleå. Använd analysmetod är ICP-AES för huvudelement och ICP- QMS för spårelement. Totalt analyserades 43 element i varje prov. Analyser av ugnsvägg och referensmaterial Det omfattande fyndmaterialet av sintrad/förglasad ugnsvägg i många fall blott bevarat som ett tunt lager utanpå lager av slagg som har registrerats av Lena Grandin har studerats för tekniska detaljer av SKEA. Åtta fragment från sex fyndnummer valdes ut för närmare beskrivning och analys. De utvalda proverna, som är extra tjocka, har i flera fall strukturer som antyder flera lager och/eller bär rester av blästerhål. Som en följd av den högre värmepåverkan runt blästeringången är det logiskt att fragment med blästerhål ofta också är tjockare. Projektbudgeten medgav att två fragment kunde väljas till vidare analys genom mikroskopering av tunnslip. Till det keramiska materialet kan följande frågor ställas: Av vilket material har ugnsväggarna konstruerats och hur? Är materialet till ugnsväggen den lokala sanden och i så fall hur hög schaktvägg är det möjligt att konstruera? 16 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

17 Har ugnsväggar lagats med nya lager av material? I kontext 201 en bit bort från ugnen finns rester av ugnsvägg med blästerhål med ett annat utseende än de sintrade väggfragmenten från kontext 1335 och tillhörande slaggvarp. Har denna ugnsvägg gjorts av annat material? 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 600X studeras eventuella förekomster av exempelvis diatoméer (kiselalger) och kalkfossil. Praktiska försök Prover av sandfyllningen i ugnens stenlåda, eller stenram, samt av alven en bit ifrån fornlämningen har testats med praktiska försök för att bedöma möjligheten att forma en ugnsvägg av lokala råmaterial. Metallografisk analys av järnprov Metallografiska undersökningar utfördes på sju polerade järnprov i påfallande ljus, med syfte att bedöma järnkvaliteten. Proverna undersöks i två steg. Först studeras den polerade ytan för att se slaggförekomst och slaggsammansättning och om slaggen uppvisar tecken på deformation till följd av smide. Innesluten slagg (se även texten om mikroskopering av slagger) består vanligen av flera mineral, bland annat olivin som är ett järnsilikatmineral, wüstit som är en järnoxid, och en glasfas som är en finkornig huvudsakligen ickekristallin fas vars sammansättning kan variera över stora intervall. I nästa steg etsas proverna med 2 % nitallösning, vilken påverkar metallen olika beroende på dess sammansättning. Metoden är därför användbar för att bedöma kolhalten i materialet, t.ex. om det är ett mjukt kolfritt järn eller stål med kolinnehåll. Metoden kan också avslöja ett fosforinnehåll, vilket påverkar materialets hårdhets- och seghetsegenskaper. Några termer som används i beskrivningar av järnet i resultatkapitlet är ferrit som är ett 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. Stål är samlingsbenämning på en smidbar järn-kol-legering med mindre än 2 % kol och som byggs upp av en kombination av ferrit, cementit och perlit. Det är också möjligt att se om och hur järnet har bearbetats. Undersökningen genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop utrustat med en digitalkamera. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 17

18 Resultat Slagger Av de 565 registrerade slaggerna är de allra flesta reduktionsslagger. Dessa har delats in i två undergrupper; stearinslagger (Fig. 4-6) och bottenslagger (Fig. 7-8). Några har också registrerats som kulslagger (se registreringen ovan) men de är sannolikt droppslagger och en specialvariant av stearinslagger och har bildats inne ugnen. Dessa behandlas inte ytterligare. Ett fåtal slagger har registrerats som glödskal, dvs. en typ av smidesslagg. Flera av dessa hade samlats in i samband med undersökningen i fält. I samband med registreringen kontrollerades de noggrannare. Det visade sig att de flesta skalen är fragment från ursprungligen större slagger. Dessa är också något tjockare än riktiga glödskal som bildas vid föremålssmide. Flera av dessa skal är dessutom påträffade vid ugnsgropen eller alldeles intill den vilket ytterligare talar för att det inte är glödskal eftersom enbart framställning, och inte smide, har ägt rum här. Ett fåtal skal har samma kontext som några glasiga infodringsbitar (se text om infodring) som inledningsvis bedömdes kunna komma från en smideshärd. Efter genomförda analyser är det mindre troligt att det rör sig om smide. Längre söderut i området påträffades en del delvis hopslagna järnklumpar varför en tanke om smide i det området växte fram, men därifrån finns inga dokumenterade glödskal. Med andra ord finns det inga tydliga tecken på att smide verkligen har ägt rum på denna lokal. Figur 4. Exempel på blandade stearinslagger, varav många är små, från F UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

19 Figur 5. F930, exempel på stearinslagg med ett fåtal större slaggsträngar. Figur 6. F930, stearinslaggen i tvärsnitt med få och små porer, dvs. en tät slagg. Den största tyngdpunkten har följaktligen lagts på de rikligt förekommande reduktionsslaggerna. Flera av dem har delats för att se hur de är uppbyggda, några har undersökts i mikroskop (petrografiska analyser) för att få ytterligare detaljer kring bildningen, och ett mindre antal har analyserats kemiskt för att se sammansättning och främst för att se om det är möjligt med hjälp av några specifika ämnen kunna relatera dem till den tidigare undersökta smidesplatsen. Flera slagger har också studerats på grund av sin form och storlek för att de ska kunna bidra med mer detaljer kring ugnens uppbyggnad och funktion. Samtliga 565 slagger finns i Intrasis-projektet. Här presenteras endast ett urval i tabellform (Tabell 1) och de som har analyserats ytterliggare beskrivs också i löptext, liksom några med specifika intressanta former. Slaggerna kommer främst från ugnsområdet och de olika lagren i slaggvarpet, men ett fåtal påträffades också utanför detta område i norr. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 19

20 En hastig kontroll av om det finns någon form av fördelning av olika slaggtyper ger resultatet att alla slaggtyper förekommer överallt. Det går därmed inte att urskilja några koncentrationer i något område utan det förefaller som om en likartad process har ägt rum över tid och att avfallet har spridits ut allteftersom. Figur 7. Bottenslaggen F491, sedd snett ovanifrån med svagt skålformad överyta. Figur 8. Bottenslaggen F491 där stearinsträngar av slagg syns på bottenytan. Petrografiska analyser F83 (från 1081, SV om ugnsgropen) En större bottenslagg med stearinsträngar på undersidan med bevarad tjocklek. Rund i plan, men ej ursprunglig storlek. Översidan är något skålformad och relativt lättfluten (Fig. 9). Undersidan är oregelbunden med många tunna stearinsträngar av slagg som stelnat runt kolstycken. I tvärsnitt framträder en homogent uppbyggd, porös bottenslagg. Inget metalliskt järn kan observeras med blotta ögat (jämför F931). 20 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

21 Figur 9. Bottenslaggen F83, sedd från sidan, med svagt skålformade överyta. Figur. 10. F83 i tvärsnitt; en tämligen porös slagg. Rutan visar den del som har undersökts i mikroskop. Figur 11. Bottenslaggen F83. Slaggen innehåller grova olivinlameller (ljust grå),wüstit (ljus) och en glasfas (mörkare grå). Foto från mikroskopet på polerad yta. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 21

22 Övre delen av slaggen, nära dess ytterkant har valts för undersökning i mikroskop (Fig. 10). Där framträder en tämligen grovkornig slagg. Porositeten som observerades okulärt, liksom den homogena uppbyggnaden, ses också i mikroskopet, även om det finns mindre variationer i sammansättning. Mestadels domineras slaggen av grova olivinlameller, eller kortprismatiska olivinkristaller. Wüstit och en glasfas förekommer också tämligen rikligt (Fig. 11). I glasfasen skymtar finkornigare olivinlameller i högre förstoring. Metalliskt järn framträder som små droppar som är fördelade i slaggen. Längs överytan kan vi notera en avvikelse jämfört med i slaggen i övrigt. Här finns en tunn zon av slagg som domineras av olivin med rikligare förekomster av järn, mestadels som en tunn vindlande strimma, som ibland också är korroderad. Slaggen är grovkornig och har stelnat långsamt, i ugnen. Dess överyta, med förekomst av metalliskt järn antyder att denna kan ha varit i kontakt med järnsmältan. Sammansättning är totalt sett fattigare på järn än t.ex. den stearinformade slaggen F756 och bottenslaggen F757. Figur 12. Slaggen F256 i tvärsnitt. Rutan visar den del av slaggen som har undersökts i mikroskop. I ringen finns den järnkoncentration som också har analyserats. F256 (från 1081) Fragment av slagg stelnad mot sandig vägg/botten (?). I tvärsnitt (Fig. 12) dominerar en mestadels mycket tät slagg, med endast enstaka större hålrum. I kontakt med slaggen finns den delvis smälta sandiga infodringen på en sida och på motsatt sida finns ansamlingar av metalliskt järn (se även metallografisk analys). Stycket kan inte entydigt uppåtbestämmas, men enligt antagen riktning är det nedre delen av slaggen som ingår i det undersökta tvärsnittet. Slaggen, som dominerar i provet, är precis som de andra slaggerna tämligen grovkornig. Den är genomgående rik på järnoxider, med 22 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

23 olivinlameller och en glasfas i mindre omfattning. Lokalt är dock olivinmängden högre. Järnoxiden är i denna slagg dock inte enbart wüstit, som i de andra, utan både wüstit och magnetit (Fig. 13). Wüstit förefaller dock vara den som dominerar, främst i slaggens centrala delar. I ytterkanter (Fig. 14), som en tunn koncentrerad zon och i kontakt mot infodringen, förekommer dock magnetit i större omfattning. I kontakten med infodringen uppträder magnetit främst som kantigare kristaller, men även i anslutning till den yttre zonen. I högre förstoring visar det sig också att de rundare wüstitformerna inte är helt homogena utan innehåller tunna lameller vilket visar att de består av en blandning av wüstit och magnetit (Fig. 15). En del slagg har också smält in i infodringen (Fig. 16) och lokalt blandats med den. Även här finns magnetit och en glasfas. Figur 13. Detalj ur slaggen F256 i centrala delar. Här syns olivin (ljust grå) och en glasfas (mörkare grå) dominera. Järnoxiden (ljus) är här något kantig i formerna och är magnetit. Foto från mikroskopet. Figur 14. Detalj ur slaggen F256 i dess yttre kant. Den tunna ljus akanten överst i bild domineras av magnetit. Foto från mikroskopet. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 23

24 Figur 15. Detalj ur F256 på wüstit (ljus) med tunna lameller av magnetit (något ljusare). Omgivande grå faser är olivin och glas. Foto från mikroskopet. Figur 16. F256, detalj från infodringen (flera grå nyanser, med insmält magnetitrik slagg (ljusa områden) i infodring. Foto från mikroskopet. Slaggen har ett strukturellt utseende som de andra undersökta slaggerna med relativt stora korn som visar en tämligen långsam avsvalning och kristalltillväxt. Likt många av de andra har den också en hög totalhalt av järn. Den skiljer sig dock från de andra med avseende på den rikliga förekomsten av magnetit. Magnetit i stället för wüstit och tillsammans med wüstit antyder betydligt mer oxiderande förhållanden än när wüstit bildas. Detta syns delvis i hela den del av slaggen som har undersökts, men främst i kontakt med infodringen, och i ytterkanten. I dessa båda delar har därmed de oxiderande förhållandena varit mest påtagliga. 24 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

25 F396 (från 1335, under infodring innanför stenramen) I fyndposten ingår tunnare stearinsträngar stelnande mot sandigt underlag. I tvärsnitt är den delade slaggen tät eller något porös, lokalt med enstaka större hålrum, även efter kolstycken. Slaggen är homogent uppbyggd men lokalt, längs kanterna, finns insmälta sandiga områden. Slaggen är visserligen något finkornigare uppbyggd än t.ex. F756. Den består av olivinlameller, wüstit och en glasfas i mycket likartade proportioner genom hela slaggen (Fig. 17). Separata slagflöden kan inte urskiljas. Metalliskt järn förekommer enbart som små droppar eller oregelbundna formationer. Slaggen är något finkornigare än t.ex. F756, men har liksom den stelnat i ugnen. Jämfört med F756 har den något lägre totalhalt av järn och mindre andel porer. I övrigt uppvisar slaggerna likheter. Figur 17. Detalj på F396 med olivinkristaller (ljust grå), en glasfas (mörkare grå) och wüstit (ljus). I övre högra hörnet finns också metalliskt järn (vit). Foto från mikroskopet. F756 (från 693, SV om ugnsgropen) Större stearinslagg. I tvärsnitt framträder en slagg som är homogent uppbyggd och innehåller en stor mängd hålrum, såväl större som mindre. Den tillhör de mest porösa slaggerna som delats. I provet, från slaggens yttre delar, som valdes för undersökningen i mikroskop syns såväl den homogena uppbyggnaden som stora mängden porer också tydligt. Slaggen är tämligen grovkornig, grövre än t.ex. F399, och domineras av wüstit med en mindre mängd olivinlameller och glas (Fig. 18). I ett fåtal mindre, cirkulära, områden är dock proportionerna de omvända. Enstaka små droppar av metalliskt järn finns också. Kolstycken finns inneslutna och längs slaggens ytterkanter. Bitvis längs ytterkanten finns också en tunn strimma med metalliskt järn. Slaggen har en relativt hög totalhalt av järn. Den är grovkornig och har stelnat långsamt, dvs. innanför ugnens väggar. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 25

26 Figur 18. Detalj på F756 med dominans av wüstit (ljus) och olivinkristaller (ljust grå) och en glasfas (mörkare grå) i mindre mängd. Foto från mikroskopet. Figur 19. Bottenslaggen F757 i tvärsnitt med centralt kolavtryck. Slaggen inom rutan har undersökts i mikroskop. F757 (från 693, SV om ugnsgropen) Bottenslagg. Slaggen är mestadels tät men lokalt finns större hålrum. Metalliskt järn kan inte observeras med blotta ögat. Provet som analyserats i mikroskop kommer från centrala delar i dess övre halva Fig. 19). Variationen av hålrum framträder även i mikroskopet, liksom att slaggen mestadels är homogent uppbyggd men proportionerna mellan de ingående mineralen varierar något, dock utan markanta kontakter (Fig. 20). Mestadels dominerar wüstit med olivin och glas i mindre mängd, lokalt är dock wüstit i minoritet. Metalliskt järn finns som enstaka små droppar och som tunna vindlande strimmor i anslutning till hålrum, eventuellt efter kolstycken. 26 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

27 Slaggen är huvudsakligen homogen och har en kornstorlek som visar att den har stelnat i ugnen. Den liknar stearinslaggen F756 med avseende på sammansättning, men är något grövre än denna, men något finkornigare än F83. Figur 20. Detalj på F757 med wüstit, olivin och glas i något varierande proportioner. Foto från mikroskopet. Figur 21. Bottenslaggen F931 i tvärsnitt. Slaggen är tämligen porös och överst finns en koncentration av metalliskt järn. Denna del, i rutan, har undersökts i mikroskop. F931 (från 693, SV om ugnsgropen) Bottenslaggen är i tvärsnitt tämligen porös, lokalt med stora hålrum. Den innehåller också relativt mycket metalliskt järn i såväl större som mindre ansamlingar. Det undersökta provet kommer från slaggens över halva, där järnkoncetrationerna är vanligast. Slaggen är tämligen homogent uppbyggd med relativt grovkornig struktur med wüstit och olivin i liknande mängd. En glasfas förekommer i Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 27

28 mindre omfattning. Det metalliska järnet uppträder som svampiga ansamlingar, enstaka tätare koncentrationer (Fig. 22) och som tunna vindlande strimmor i anslutning till hålrum. Slaggens kornstorlek avslöjar att den har stelnat långsamt i ugnen. Den rikliga förekomsten av metalliskt järn visar att reduktion har pågått även i slaggens nivå. Möjligen har denna slagg legat i anslutning till smältan. Figur 22. Detalj ur slaggen F931 med en stor koncentration av metalliskt järn (vit) till höger och några mindre till vänster. Foto från mikroskopet. Slaggerna - sammanfattning och diskussion Alla slagger innehåller mineralen olivin och wüstit samt en glasfas, vilka alla är karaktäristiska för reduktionsslagger från järnframställning. Mineralens homogena utbredning i slaggerna och deras jämna och mestadels grova kornstorlek är typisk för slagger som bildats i en blästugns slagguppsamlingsutrymme. Om slaggen hade stelnat utanför ugnen skulle kornstorleken ha varit mindre, främst i slaggernas yttre delar där också magnetit borde ha funnits. Nu uppträder visserligen magnetit i en av slaggerna men längs en yta som sannolikt har varit nära blästeringången där också lufttillförseln är större. Dessutom förekommer små droppar av metalliskt järn vilket också är vanligt i reduktionsslagger. Okulärt noterades, som nämnts tidigare, två huvudtyper av reduktionsslagger; bottenslagg och stearinslagg. Båda har runnit ner i en underliggande slagguppsamlingsgrop, eller åtminstone ett underliggande slagguppsamlingsutrymme. Den stora skillnaden mellan dem är att stearinslaggerna inte har byggt upp en större sammanhållen slaggvolym som fyllt upp slagguppsamlingsutrymmet, som bottenslaggen har gjort. På många bottenslagger finns dock antydan till stearinsträngar längs sidorna eller mot botten. I mikroskop framträder de också, som förväntat, som mycket likartade där det mestadels inte är möjligt att urskilja enskilda slaggsträngar utan dessa har stelnat som en större gemensam slaggvolym. Detta illustrerar tydligt slaggerna nära samhörighet. Det förekommer också variationer i hur täta eller porösa slaggerna är. Här finns dock en tendens till att de 28 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

29 små enskilda stearinformade slaggerna är tätare medan bottenslaggerna är något porösare, men även mellan dessa finns successiva övergångar. Bland bottenslaggerna finns också flera exempel med tydligt skålformade överytor. På dessa, eller i nära anslutning till dem har järnluppen troligen bildats. Närheten mellan luppen och slaggen ses också i en del av slaggerna där metalliskt järn finns koncentrerat till deras överyta, t.ex. i F256 och F931. Denna förekomst ger en antydan om att reduktionsprocessen har fortgått även på denna nivå, dvs. något under där luppen har bildats. Reduktionen innebär en successiv omvandling av malmens järnhydroxider till järnoxider (wüstit) och vidare till metalliskt järn. Här har dock inte det reducerade järnet tagits tillvara utan hamnat lite utanför luppen. Sannolikt är det också sådana mindre bitar vi ser i de små magnetiska klumparna som vi behandlar under kapitlet om järnavfallet nedan. Slaggernas kemiska sammansättning Analysbakgrund Fem slagger analyserades med avseende på totalkemisk sammansättning. Vid denna analys får man information dels om de huvudämnena som ingår i proven t.ex. järn och kisel, men även ämnen som förekommer i mindre mängder eller i ännu lägre spårhalter. Huvudämnena förekommer i nästan alla slagger från järnframställning och smide och är i allmänna drag ett mått på hur processen fungerat. För järnframställning gäller generellt att ju lägre total järnhalt det är i slaggen desto bättre har utvinningen ur malmen fungerat. När det rör sig om smidesslagger kan höga järnhalter vara ett tecken på smide där det metalliska järnet har bidragit med material till slaggen medan höga kiselhalter kan betyda tillsättning av t.ex. vällsand. Innehåll av kalium kan komma från bränslet eller från leran i infodringen och i det senare fallet vanligen tillsammans med ett aluminiuminnehåll. Ämnen som förekommer endast i bråkdelar av viktsprocent har vanligen inte någon större effekt på processen men agerar som en sorts fingeravtryck, eller markörer, för det geografiska och geologiska område som den använda malmen kommer från. En del sådana ämnen förekommer tillsammans i grupp och avsaknad eller förekomst av dem kan antyda vilken regions malmförekomster ett material är likartat med och där det följaktligen kan ha sitt ursprung. Men det kan vara svårt att särskilja en enda lokal malmtäkt från en som ligger några kilometer bort eftersom dessa sannolikt har bildats inom samma bergartsområde med liknande typ av vittring, transport och avsättning. En sådan jämförelse ska snarare ses i ett större regionalt perspektiv. Endast ett mindre urval av slagger har analyserats och ett försök gjordes att inkludera slagger med lite olika morfologiska drag samt från olika kontexter. Samtliga har också undersökts i mikroskop. Flera av dem innehåller annat material i kanten, dvs. del av infodring, eller koncentrationer av metalliskt järn. Dessa delar har dock inte ingått i de analyserade slaggbitarna eftersom ett mål med analysen är att hitta karaktäristiska drag som är relaterade till den använda malmen och då ska man undvika den sandiga infodringen som annars bidrar med höga Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 29

30 kiselhalter och möjligen också kalium och aluminium från finkornigare fraktioner. Syftet med analyserna var dels att jämföra slaggerna från olika delar av lokalen, men även att se om det finns likheter eller skillnader mellan tidigare genomförda analyser av smidesslagger och en möjlig malm från Lokal 39 (se bakgrundskapitlet). Resultaten kommer därför att presenteras med utgångspunkt i de diagram som användes i den undersökningen (Grandin & Willim 2008). 3 F396 F83 F256 2 F756 F757 Al2O3/CaO 1 Järnbacken Reduktionsslagger Haparandabanan slagg Haparandabanan malm K2O/MgO Figur 23. Jämförelse av Al 2 O 3 /CaO och K 2 O/MgO i slagger och malmer från Järnbacken och närliggande smidesplats (här benämnd Haparandabanan). Analysresultat Fullständiga analysdata presenteras i tabell 3. De återges enligt konventionen i form av oxider för huvudämnena och som rena ämnen för spårämnena även om alla förekommer i betydligt mer komplexa former. I tabellen kan vi se att det klart dominerande ämnet är järn som förekommer i halter över 75 viktsprocent (som Fe 2 O 3 ) i alla prover. Kisel förekommer i halter mellan 11 och 22 viktsprocent (SiO 2 ) i slaggerna. Därefter är det endast aluminium och mangan som förekommer i mer än endast någon viktsprocent. Manganinnehållet är tämligen likartat och varierar från ca 1,5 till 2,2 viktsprocent. Aluminiuminnehållet något mer varierat från knappt 1 till drygt 3 viktsprocent. Båda ämnena kan härröra från malmen även om aluminium också skulle kunna komma från infodringen, men denna består mestadels av sandigt material, dvs. det är 30 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

31 kvartsrikt, med endast ett litet lerinslag varför den inblandningen troligen är liten, speciellt också med tanke på att kaliumhalten också är låg (kalium ingår tillsammans med aluminium i flera lermineral). Den höga järnhalten antyder visserligen att utvinningsgraden inte har varit speciellt god med moderna mått mätt, eftersom en så stor andel järn har hamnat i slaggen och inte i metallen. Men, detta är tämligen karaktäristiskt för äldre järnålderns järnframställning med teknik i en blästugn där slaggens uppträdande har en viktig funktion för att den reducerande miljön ska vara bra, dvs. slaggen balanserar reduktionsmiljön så att en del av järnoxiderna verkligen kan omvandlas till metall. 30 Järnbacken Reduktionsslagger Haparandabanan slagg Haparandabanan malm Reduktionsslagger Sverige Smidesslagger Sverige Malmer Sverige 20 Al2O3/CaO K2O/MgO Figur 24. Jämförelse av Al 2 O 3 /CaO och K 2 O/MgO i slagger och malmer från Järnbacken och närliggande smidesplats (här benämnd Haparandabanan). Data från andra slagger och malmer i Sverige i GALs databas visar att materialet från slaggerna i föregående figur är tämligen koncentrerat i sammansättning sett i ett större perspektiv. I samband med undersökningen av smidet vid den angränsande lokal 39 gjordes en del bearbetningar av analysresultaten och dessa bygger vi på här. Inledningsvis kan vi använda den grova indelning som arbetats fram och reviderats av Buchwald och Wivel (1998) där kvoter mellan olika huvudämnen jämförs och har kunnat relateras till olika regioner, med specifika karaktäristiska drag för malmernas sammansättningar vilket speglar den generella geologiska sammansättningen i respektive område. Författarna har genomfört analyser på malmer, slagger och Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 31

32 slagginneslutningar på en stor mängd föremål från Danmark, Norge och Sverige och föreslagit en grov regionindelning med hjälp av Al 2 O 3 /CaO och K 2 O/MgO (Fig ). Al 2 O 3 /SiO 2 och Fe 2 O 3 /MnO (Fig. 25) kan användas på liknande sätt. Även om denna regionindelning inte ska ses som hundraprocentig och senare års analyser, bl.a. av norska slagger och malmer (Grandin 2009b), har visat att indelningarna behöver revideras, är det en bra jämförelse. Vid en första anblick av enbart de nu genomförda analyserna av reduktionsslagger och smidesslagger kan man få en skev bild av att det är stora skillnader mellan dem (Fig. 23). Men, om man lägger till en stor mängd andra analyser av likartade slagger från andra delar av Sverige, mestadels södra halvan, ser vi att reduktionsslaggerna och smidesslaggerna från de två närliggande lokalerna grupperar sig tydligare och skiljer sig från många andra platser. Även det malmprov som analyserades tidigare hamnar inom likartade kvoter. Jämfört med många andra slagger är de snarare koncentrerade mot lägre värden av kvoten Al 2 O 3 /CaO (Fig. 24). I detta fall ser vi det främst i form av låga aluminiumhalter, i såväl malmen som slaggerna. Med tanke på den sandiga omgivning som finns, med litet inslag av leriga fraktioner, kanske detta också återspeglar malmbildningslokalerna varför innehållet av t.ex. aluminium blir litet. 0.6 Järnbacken Reduktionsslagger Haparandabanan slagg Haparandabanan malm Reduktionsslagger Sverige Smidesslagger Sverige Malmer Sverige 0.4 Al2O3/SiO Fe 2O 3/MnO Figur 25. Jämförelse av Al 2 O 3 /SiO 2 och Fe 2 O 3 /MnO i slagger och malmer från Järnbacken och närliggande smidesplats (här benämnd Haparandabanan) samt data från andra slagger och malmer i Sverige från GALs databas. De aktuella slaggerna är tämligen likartade sett i ett större perspektiv. 32 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

33 1 0.8 P2O5 (vikts-%) 0.6 F83 F F757 F F256 Järnbacken Reduktionsslagger Haparandabanan slagg Haparandabanan malm MnO (vikts-%) Figur 26. Jämförelse av mangan och fosfor i slagger och malmer från Järnbacken och närliggande smidesplats (här benämnd Haparandabanan). Smidesslaggerna har genomgående något högre halter av både mangan och fosfor (se även följande figur). Två ämnen som behandlades i samband med analysen av smidesslaggerna och järn- och stålföremålen från lokal 39 var mangan och fosfor (Fig ). Båda ämnena har sitt ursprung i malmen och speciellt mangan är känt för att kunna variera i myr- och sjömalmer. Ämnet är också kemiskt besläktat med järn och kan ersätta detta i många kemiska föreningar, t.ex. de mineral som ingår i slaggerna som olivin och wüstit. De nu analyserade reduktionsslaggerna har något lägre innehåll av både mangan och fosfor jämfört med smidesslaggerna, men överensstämmer bättre med den tidigare analyserade malmen påträffad vid lokal 39. Vid framställningen i blästugnen ska vi också ha i åtanke att andelen mangan förväntas bli högre i reduktionsslagger än i den använda malmen eftersom allt mangan går till slaggen, till skillnad mot fosfor som fördelar sig mellan järn och slagg. Därför är en anrikning av mangan rimlig. Liknande kan antas om fosfor, även om en del av fosforn kan förena sig med metallen. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 33

34 4 3 Järnbacken Reduktionsslagger Haparandabanan slagg Haparandabanan malm Reduktionsslagger Sverige Smidesslagger Sverige Malmer Sverige P2O5 (vikts-%) MnO (vikts-%) Figur 27. Jämförelse av mangan och fosfor i slagger och malmer från Järnbacken och närliggande smidesplats (här benämnd Haparandabanan). Data från andra slagger och malmer i Sverige i GALs databas (utsnitt från ännu större variation) visar att slaggerna i föregående figur visserligen uppvisar skillnader men dessa är små jämfört med den allmänna variationen. Slutligen kan vi nämna några spårämnen som också har analyserats. I smidesslaggerna, och speciellt malmen, från lokal 39 noterades att flera spårämnen förekommer på högre nivå än i andra delar av landet som finns representerade i den använda analysdatabasen. Även dessa spårämnen är karaktäristiska för olika geologiska regioner. Framförallt malmen, men delvis även smidesslaggerna, innehöll något förhöjda halter av nickel, kobolt, krom, vanadin och wolfram. Dessa ämnen skiljer sig från mangan i det sätt de agerar på under processen eftersom de till största del anrikas i det metalliska järnet. Eftersom halterna mestadels är låga från början i malmen, blir de låga även i metallen och förväntas minska i andel i slaggen som bildas samtidigt. Reduktionsslaggerna visar sig också ha betydligt lägre halter av dessa ämnen än den tidigare analyserade malmen, speciellt av kobolt som inte når över analysmetodens detektionsnivå för mer än en av slaggerna. Bland de övriga ämnena förekommer nickel, wolfram och krom i samma storleksordning som i smidesslaggerna, medan vanadin genomgående förekommer i lägre halter (Fig ). Denna skillnad, även om den rör enstaka spårämnen medför att det inte är möjligt att göra en direkt koppling mellan slagger från järnframställningsplatsen och smidesplatsen 34 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

35 Järnbacken Reduktionsslagger Haparandabanan slagg Haparandabanan malm Reduktionsslagger Sverige Smidesslagger Sverige Malmer Sverige W (ppm) Ni (ppm) Figur 28. Jämförelse av nickel och wolfram i slagger och malmer från Järnbacken och närliggande smidesplats (här benämnd Haparandabanan) samt data från andra slagger och malmer i Sverige från GALs databas. Slaggerna är bland dem som har lägst wolframinnehåll vilket skiljer dem från malmen med högre halt av såväl wolfram som nickel. Logaritmisk skala. eller med malmen. Det finns visserligen små skillnader. Men dessa skillnader bedöms ligga inom en storleksordning som är av den art det är rimligt att det rör sig om likartade råvaror som har använts men det är inte en direkt kedja vi kan följa. Det innebär att den enda analyserade malmen troligen är lik den som har använts på järnframställningsplatsen, men det är inte just denna. På motsvarande sätt kan vi resonera kring kopplingen mellan reduktionsslaggerna och smidesslaggerna. Eftersom smidesslaggerna till viss del är bildade av den slagg som varit innesluten i järnluppen och också omgärdat denna, motsvarar smidesslaggen till stor del ursprungliga reduktionsslaggens sammansättning men, som vi nämnt tidigare, sker också en del nya processer under smidet. Lite av det metalliska järnet omvandlas, vilket innebär att en del ämnen som har anrikats där under reduktionsprocessen kan hamna i den nybildade slaggen och skapa en förhöjning. Detta skulle kunna vara möjligt i fallet vanadin, men borde också ha skett i samma storleksordning för de andra spårämnena om det varit identiskt ursprung. Likaså kan halterna av kisel och aluminium öka om någon tillsättning sker under smidet, men det senare har vi inte kunnat belägga. Med andra ord är det rimligt att dra slutsatsen att de två lokalerna har samhörighet vad gäller användande av Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 35

36 malm, tillverkning och smide. Men, de prover som vi nu har analyserat följer inte en och samma kedja. Och, det kan räcka med små variationer i malmsammansättning för att ge dessa skillnader. Möjligen ska vi här också komma ihåg tidsaspekten. Även om verksamheterna har ägt rum under samma tidsperiod, kan variationerna spegla att en malm har tagit slut i närområdet och man efter några år har fått gå till nästa myrmark, med lite annan sammansättning, för att söka ny malm Järnbacken Reduktionsslagger Haparandabanan slagg Haparandabanan malm Reduktionsslagger Sverige Smidesslagger Sverige Malmer Sverige 1000 V (ppm) Cr (ppm) Figur 29. Jämförelse av krom och vanadin i slagger och malmer från Järnbacken och närliggande smidesplats (här benämnd Haparandabanan) samt data från andra slagger och malmer i Sverige från GALs databas. Järnbackens reduktionsslagger har genomgående lägre innehåll av vanadin än smidesslaggerna, men likartad variation i krominnehåll. Malmen har högre halt av båda ämnena, även i ett större perspektiv. Logaritmisk skala. Järn I många inmätta fyndenheter observerades små oregelbundna magnetiska klumpar. De har vanligen en rostbrun knölig yta och saknar, till skillnad från slaggerna, flutna strukturer på ytan. Totalt registrerades 55 fynd med denna karaktär. Ingen av fyndposterna har vikt överstigande 100 g, och de flesta väger något tiotal gram (Tabell 2). Styrkan på magnetismen varierar något varför proportionerna mellan slagg och metalliskt järn, med starkare magnetism, säkerligen också varierar. Fyndposterna sprider 36 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

37 över den undersökta ytan. De flesta förekommer i den norra delen men några finns också från den södra delen, där flera fynd påträffades redan vid förundersökningen. Två fynd från den har också ingått i analyserna i denna undersökning (FU:s F6 nu med ID nr 242 och F7 nu ID 243; se Grandin 2009a, fig. 6). Figur 30. Den oregelbundna järnklumpen F161. Järnklumparnas orgelbundna form (Fig. 30, 37 och 41) är karaktäristisk för järn som går förlorat redan i samband med järnframställningen. Troligen har de inte riktigt anslutit till den större smälta som bildat järnluppen, eller så har de varit i smältans ytterkant och fallit av när luppen togs ur ugnen eller vid den första hopslagningen. De båda alternativen antyder två olika moment i järntillverkning varför kontexten för dessa klumpar kan vara intressant. Om de hittas tillsammans med slagger från framställningen har de sannolikt inte helt anslutit till smältan och därför fallit av vid uttagningen. Om de påträffas på annan plats kan det vara där kompakteringen och primärsmidet av luppen har utförts, dvs. vid någon form av städ eller kubbe. Flera av klumparna som delades visade sig innehålla mest slagg, med endast små droppar av metalliskt järn. Bland dessa finns bl.a. F170, F356, F382 och F634. Andra domineras av metalliskt järn med mindre mängder slagg, antingen som en kant runt järnet eller som inneslutningar i millimeterstorlek. Exempel på sådana är F45, F161, F206, F510, F629, F759 och F833. Dessa innehåller även en del hålrum i samma storleksordning som slagginneslutningarna. Förekomsten av de oregelbundna slagginneslutningarna såväl som hålrummen tyder på att järnklumparna inte har kompakterats, åtminstone inte i någon större omfattning, troligen inte alls. Prover till metallografiska analyser valdes bland dessa samt från en större bottenslagg med ansamling av metalliskt järn (F256). Eftersom endast ett urval har delats är det inte säkerställt exakt vilka av de 55 fynden som domineras av järn men som regel är de med kraftigast magnetism också de mest järnrika. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 37

38 Figur 31. Järnklumpen F161 i tvärsnitt. Koncentration av metalliskt järn med hålrum och korroderade ytterkanter. Figur 32. F161. Metallen är heterogen och varierar i sammansättning från kolfritt järn, överst, till högkolhaltigt stål underst i bild. Foto från mikroskopet på etsat prov. Metallografiska analyser F161 (från 1081, SV ugnsgropen) I tvärsnitt framträder en koncentration av metalliskt järn, ca 15 8 mm stor (Fig. 31). Den innehåller en del hålrum och korroderade ytor, främst runt håligheterna och är omgiven av korroderat järn. Slaggen som förekommer är mestadels runt metallen där den är grovkornig. I järnet finns en del små oregelbundet formade slagginneslutningar och i ett område är det snarare mer slagg än järn. Slaggen runt metallen domineras av wüstit. Slagginneslutningarna innehåller olivin och wüstit i mer likvärda halter och en glasfas i mindre mängd. Efter etsning framträder en något heterogent uppbyggd metall (Fig. 32). Järnets kolhalt varierar från kolfritt, ferrit, i de mer svampiga järnbildningarna i kontakt med slagg till som mest ca 0,7 % på motsatt sida. Ferrit eller ferrit med lite perlit dominerar i provet varför kolhalten totalt sett endast är någon tiondels procent. Lokalt längs en kant och i 38 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

39 anslutning till hålrum finns mer perlit. Kornen är tämligen grova och utan orientering, vilket är tecken på långsam avsvalning utan bearbetning. Klumpen är en heterogen metall; järn stål som mestadels inte är härdbart. F256 (från 1081) Fyndet är en bottenslagg (se slaggens beskrivning och figur 12) i kontakt med infodring. Järnprovet utgörs av en oregelbundet oval koncentration av metalliskt järn, ca 13 8 mm stor. I övrigt finns järnansamlingar med mer håligheter och slagg. Kanterna på järnkoncentrationen är något ojämna och svampiga i kontakten med slaggen. Mer centralt är järnet tämligen tätt, med endast fåtal hålrum och slagginneslutningar. Flera korroderade ytor finns dock. Den inneslutna slaggen är finkornigare än den omgivande och förekommer i oregelbundna ansamlingar. Den består av olivin, wüstit och glas. I det etsade provet framträder en tämligen homogen textur av enbart ferrit, dvs. kolfritt järn (Fig. 33). Kornkontakterna är dock ställvis kraftigt markerade vilket troligen beror på att de kantas av cementit. I de grövre ferritkornen finns också små cementitnålar. Ferritens kornstorlek och form är delvis begränsad av mängden slagg varför ferriten är grövre i slaggfria områden och något finkornigare i slaggförande områden där korngränserna styrs av slagginneslutningarna. Homogent kolfattigt järn, nästan kolfritt. Figur 33. F256. Järnet är homogen ferrit, dvs. kolfritt (de ljusa ytorna med diffusa fält). De grå områdena är slagg och korroderade ytor. Foto från mikroskopet på etsat prov. F629 (från 693, centralt/norr i ugnsområdet) Klumpen innehåller en liten oregelbundet rektangulär koncentration av metalliskt järn, ca 8 6 mm stor. I snittet finns en del större hålrum och korroderade ytor (Fig. 34). Även runt det metalliska järnet finns korroderat järn och sekundärt fastkittat material. Däremot är slaggförekomsten låg, såväl runt järnet som i det. De få slagginneslutningar som finns är små och silikatrika. Järnet är selektivt Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 39

40 korroderat och ställvis avslöjas områden med högre kolhalt där kolrika och kolfria faser har korroderat i olika omfattning. I ett begränsat område finns intakta cementitlameller kring rundade korroderade ytor, troligen perlit. Här finns också texturer som antyder ett fosforinnehåll. I det etsade provet framträder ett stål med genomgående hög kolhalt (Fig ), nära 0,7 %. Metallen är mestadels grovkornig och domineras av perlit, lokalt med lite ferrit i kornkontakterna. I det område som syntes som selektivt korroderat framträdde en textur även utan etsning, men efter etsning framträder ytterligare detaljer. Dels finns ett litet område med cementitlameller mellan perlitkornen, dvs. en högre kolhalt än i övrigt. Dels det område som har bevarade cementitlameller i korroderad perlit. Här framträder i mycket hög förstoring ytterligare en finlamellär textur som möjligen kan vara fosforförande. Tillsammans med denna finns ytterligare en fas som troligen innehåller både mangan och fosfor, men detta kan behöva bekräftas av kemiska analyser. Järnklumpen visade sig efter analyser snarare vara en stålklump, med genomgående höga kolhalter. Figur 34. F629. Koncentration av metalliskt järn med hålrum och korroderade ytterkanter. Figur 35. F629. Fyndet består av stål med en genomgående hög kolhalt (blåbrunspräckliga områden). Foto från mikroskopet på etsat prov. 40 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

41 Figur 36. F256. Detalj ur ovanstående. Till höger perlit med cementit i både korn och kornkontakter. Till vänster grövre cementitlameller. Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 37. Den oregelbundna klumpen F759. F759 (från 693, centralt i ugnsområdet) Fyndet domineras av metalliskt järn, med endast liten mängd slagg (Fig. 38). Järnkoncentrationen i snittet är oregelbundet rektangulär mm stor. Den omges av en några millimeter bred strimma av relativt finkornig slagg som består av olivinlameller, dendritisk wüstit och en glasfas. Slagginneslutningar saknas men det finns rikligt med korroderade ytor som har form som slagginneslutningar, tillsammans med korroderade ytor som troligen ligger längs järnets kornkontakter. Efter etsning framträder en genomgående kolhaltig metall. Provet domineras av perlit med lokalt lite cementit, i andra delar ferrit i kornkontakterna. Mestadels är stålet grovkornigt. Generellt är kolhalten högst centralt i provet och minskar något ut mot kanterna, även om det Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 41

42 finns undantag (Fig. 39). Lokalt, längs en ytterkant är kolhalten ännu lägre där ferrit dominerar och perlit är underordnat. I sammanfattning kan vi notera att fyndet är stål, med kolhalt vanligtvis pendlande kring 0,7 %, men lokalt endast någon tiondels procent, lokalt över 0,8 %. Figur 38. F759 i tvärsnitt. Koncentration av metalliskt järn som är tämligen tätt. Figur 39. F759. Metallen domineras av stål med hög kolhalt, till vänster i bild, med lokalt lägre kolhalt som i den högra delen. Foto från mikroskopet på etsat prov. F833 (från 693, centralt/söder i ugnsområdet) I fyndet finns en liten koncentration av metalliskt järn, oregelbunden i formen ca 9 8 mm stor. Provet utgörs av metall eller korroderad metall. Ingen slagg finns runt metallen, endast korrosionsprodukter och sekundärt fastkittat material som sand och kolstycken. Inte heller i metallen finns slagg i någon större omfattning men lokalt finns wüstitrika inneslutningar. Den etsade metallen visar en grovkornig textur med låg kolhalt (Fig. 40). Provet varierar från enbart ferrit till ferrit med lite perlit. Som mest är kolhalten endast någon tiondels procent. Järnklumpen har ett lågt kolinnehåll och är ett mjukt järn. 42 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

43 Figur 40. F833 med en grovkornig textur med låg kolhalt; ferrit med lite perlit. Foto från mikroskopet på etsat prov. Figur 41. Järnklumpen Id 242. Id242 (från FU, i härdområdet i söder) I tvärsnittet (Fig. 42) framträder en större koncentration av metalliskt järn, ca mm stor, med en tämligen rak sida. Det metalliska järnet omges av en tunn hinna av korroderat material. I järnet finns också större korroderade områden och en hel del hålrum. Slaggmängden varierar från områden med stora inneslutningar av olivin, wüstit och glas, till områden där slagg saknas. Längs ytterkanterna är metallen selektivt korroderad och en textur framträder som antyder en viss kolhalt, lokalt tämligen hög med bevarade cementitlameller och korroderad perlit. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 43

44 Det metalliska järnet i provet har en heterogen sammansättning (Fig. 43). Mestadels dominerar ferrit, dvs. kolfritt eller lågkolhaltigt. Men, i ytterkanterna ökar kolhalten kraftigt på kort avstånd till åtminstone 0,7 %, lokalt ännu högre med perlit och cementit i korngränserna. Kornstorleken är något mindre, utan att vara finkornig, än i flera av de andra proverna. Metallklump med varierande kolhalt; den innehåller därmed både mjukt järn och hårdare stål. Figur 42. Id 242, i tvärsnitt. Koncentration av metalliskt järn. Figur 43. Id 242. Till vänster syns den dominerande kolfattiga ferriten och till höger den ovanligare delen med högre kolhalt i stålet. Foto från mikroskopet på etsat prov. Id243 (från FU, i härdområdet i söder) I tvärsnittet (Fig. 44) framträder en större koncentration av metalliskt järn, med några större hålrum. Provet är oregelbundet ca mm stort. Det metalliska järnet omges av grovkornig wüstitdominerad slagg och likartad slagg finns också i större, oregelbundna inneslutningar. Även en del mindre inneslutningar som är rundare i formerna finns också. Dessa innehåller samma mineral men är finkornigare. 44 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

45 Det etsade provet visar ett järn som domineras av ferrit, dvs. kolfritt järn (Fig. 45). Lokalt finns en något förhöjd kolhalt med lite perlit i kornkontakterna. Fyndet är ett tämligen homogent kolfritt, mjukt järn, med endast en liten lokal marginell förhöjd kolhalt. Figur 44. Id 243. Koncentration av metalliskt järn med såväl innesluten slagg som hålrum och korroderade ytor. Figur 45. Id 243. Provet domineras av ferrit, dvs. kolfritt järn. Lokalt finns en något förhöjd kolhalt med lite perlit i kornkontakterna vilken syns i fotot från mikroskopet på etsat prov. Järnavfallet - sammanfattning och diskussion Alla undersökta järnprover innehåller slagg. Visserligen i varierande mängd och storlek, men en gemensam nämnare är att den slagg som förekommer är oregelbunden i formen. Det innebär att det inte finns några tecken på bearbetning av järnet eftersom hopslagning och utsmidning skapar en orientering av inneslutningarna samtidigt som de blir utdragna i formen, vilket inte är fallet här. Förekomsten av tämligen stora oregelbundna hålrum visar ytterligare att de undersökta fynden inte har slagits hop efter att de bildats i ugnen. Det innebär att den tolkning Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 45

46 46 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning som gjordes utifrån okulära iakttagelser av järnklumparna får stöd av resultaten från mikroskopundersökningen. Även järnets, och stålets, utseende i mikroskala, i form av grov kornstorlek, ger stöd till tolkningen om avfall i tidigt skede i processen. Det vill säga, järnet är avfall från när luppen togs ur ugnen eller från den allra första hopslagningen av luppen där klumparna har utgjort ytterkanterna och har fallit av innan de hunnit bli en del av den. Järnavfallet är det metalliska material som finns tillgängligt för att bedöma vad som har tillverkats på platsen. Avfallet visar visserligen inte lika entydigt som produkterna skulle ha gjort, vilket mål järntillverkarna hade med framställningen men de metallrika klumparna ger dock en god inblick i vad som var möjligt att åstadkomma i ugnen. Av de sju undersökta klumparna är tre (F256, F833 och Id243) homogent kolfritt eller kolfattigt mjukt järn, två (F629 och F759) är homogent stål med tämligen höga kolhalter, medan två (F161 och Id242) är mer heterogent uppbyggda med kraftigt varierande kolhalter alltifrån kolfritt järn till stål med likartad kolhalt som de mer homogena stålproverna. Det undersökta materialet är begränsat i antal men den tendens som framträder är att det finns kolfritt järn eller stål med hög kolhalt. Stål med medelmåttig eller låg kolhalt saknas dock. I två fall ser vi heterogena prov där det vanligen är en kraftig förhöjning av kolhalten i ytterkanten. I materialet från den tidigare undersökta närliggande smidesplatsen fanns framförallt stål i järnfynden, i såväl föremålen som i obearbetade klumpar. Homogena mjuka järn förekom också, främst i avfallet, mer sällsynt i föremålen. Ett enstaka fynd med fosforjärn undersöktes också (Grandin & Willim 2008). Vilka möjligheter har vi att se någon koppling mellan järnframställnings- och smidesplatsen? Vi kan i första hand konstatera att det är möjligt att stålet med högre kolhalter som finns bland föremålen på smidesplatsen, kan ha sitt ursprung på järnframställningsplatsen, utifrån stålkvalitéer som finns i såväl avfall på båda platserna som föremålen på smidesplatsen. Rimligen har också det mjuka järnet tagits tillvara och använts. Däremot finns ingen motsvarighet till det fosforförande ferritiska järn som observerades i en kniv på smidesplatsen. Redan vid den undersökningen föreslogs att kniven kunde ha tillverkats på annan plats eller av järn från annan tillverkare än resten av järnet. Resultaten från den nu genomförda analysen, med avsaknad av fosforförande ferritiskt järn, förändrar inte den tolkningen. Vi har inte gjort några kemiska analyser av järnklumparna från järnframställningsplatsen, vare sig av järnet eller av den inneslutna slaggen. Däremot har slagger analyserats för att kunna jämföra de båda platserna. Resultaten därifrån visar att det finns stora likheter mellan dem även om de inte är identiska (se kapitlet om kemiska analyser). I sammanfattning kan vi notera att de metallklumpar av obearbetat järn och stål som vi har undersökt på järnframställningsplatsen vid Järnbacken är förlorade vid ett tidigt skede i järntillverkningen, redan innan järnet bearbetades vidare. Likartade obearbetade klumpar, med samma sammansättning, finns vid den tidigare undersökta smidesplatsen. Klumparna på de båda platserna uppvisar stora likheter, men att de

47 förekommer på båda lokalerna kan också vara förbryllande i tolkningen av var de olika processleden har ägt rum om vi antar att den nu undersökta platsen har försett smidet med järnråvara. Var har den första bearbetningen skett? Har luppen/smältan varit löst sammanhållen så att klumpar har lossnat redan vid uttagandet ur ugnen inledningsvis, och sedan även vid en första bearbetning på annan plats. Det vill säga; vi har idag svårt att se skillnad på avfallet från de båda processerna eftersom inget egentligen har hänt, vare sig temperaturmässigt eller fysiskt med materialet. Den indikation på lokal ståltillverkning som föreslogs redan i samband med analyserna av järn- och stålföremålen från smidesplatsen, får också stöd i den nu genomförda analysen. Denna järnframställningsplats kanske dock inte var den enda i området vi får inte utesluta att det fanns flera platser med samma verksamhet, möjligen som del av samma organisatoriska uppbyggnad. Oklassificerat material en restprodukt Det finkorniga materialet i F407 undersöktes för att ta reda på om det kunde vara malm, vilket antagits i fält. Fyndet består av ett tiotal aggregat av finkornigt material ca 5 20 mm stora. De är gulbruna till svarta i färgen och svagt magnetiska här och var. Vid granskning i stereolupp ser man att ytan består av en variation av material, bland annat mineralkorn, t.ex. kvarts, och en hel del kolstycken, eller snarare kolflisor. Några mörkare korn är hårdare och skulle kunna vara fragmenterade slagger eller korroderat järn. Allt hålls samman av betydligt finkornigare material. Aggregaten går att sönderdela för hand och är därmed inte speciellt hårt sammankittade. Ett mindre prov av finfördelat material rostades med hjälp av brännare. Det mörknade något men blev inte mer magnetiskt i någon större omfattning. Ett urval av lite större mörkare korn samt några aggregat göts också in i plast på motsvarande sätt som slagg- och järnproverna och undersöktes i mikroskop för att försöka se vad som ingår i provet. De små fragmenten innehåller till största delen mineralkorn, varav många är kvarts, och kolstycken. Dessutom finns järnhydroxider och små mängder metalliskt järn. Men, ingen slagg har observerats. Kombinationen av metalliskt järn och järnhydroxider kan bero på åtminstone två olika saker. En är att järnhydroxiderna är en malm där reduktionen har påbörjats och metalliskt järn har börjat bildas. En annan är att det ursprungligen har varit större områden av järn som har omvandlats sekundärt till järnhydroxider, dvs. rostat. I båda fallen är förekomsten av mineralkorn rimligt, antingen som den sand där malmen har bildats eller som sand i omgivningen som har kittats fast där järnet har rostat. I det här fallet är det svårt att avgöra vilket som är troligast i de små proven, men texturen som framträder i mikroskop antyder att det är det första, dvs. järnhydroxider där järn har börjat bildas. Efter granskning och analys kan vi göra tolkningen att det finkorniga materialet innehåller järnhydroxider, vilket skulle kunna vara en del av den använda malmen. Det totala järninnehållet är dock lågt eftersom aggregaten innehåller mycket kvartsrikt material varför det troligen inte representerar den malm som har använts. Den lilla förekomst av Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 47

48 metalliskt järn som finns antyder vidare att materialet har varit med om en reducerande process, dvs. den som sker i blästugnen. Det skulle kunna innebära att dessa malmliknande aggregat har satts upp i ugnen men har gått genom den utan att reduktionen blivit fullständig och utan att någon slagg har bildats vilket skulle kunna förklara varför det påträffades i nedre delen av, eller under, ugnen. I så fall får vi betrakta det snarare som ett avfall än en råvara. Det kan också vara så att sanden i sig innehåller malmliknande bildningar, men utan att vara malm, och att det är den underliggande sanden som har påverkats av reduktionsprocessen som har ägt rum högre upp i ugnsschaktet. Den senare förklaringen kan få ett stöd i ett materialprov (1VM 1733) som togs utanför undersökningsområdet. I samband med den keramiska analysen undersöktes detta och där fanns också en del magnetiskt material tillsammans med sanden. Efter genomgång av det finkorniga materialet i F407 kan vi dra slutsatsen att det inte är någon egentlig malm utan är snarare en del av avfallet från järnframställningen, eller bara en sekundär effekt av järnframställningen. Infodring och referensprover Fragmenteringen av det sintrade materialet varierar från ganska små fragment upp till de större ugnsväggs delarna (F956, F957), varav F957 påträffades in situ i toppen av ugnen. De flesta fynden härrör från slaggvarpet som uppdelats i ett övre (kontext 693) och ett undre (kontext 1081) lager. Utöver storleken varierar fragmenten främst med hänsyn till tjocklek, förekomst av slagg på insidan och i vilken grad de utsatts för reduktion eller oxidation. Det finns dessutom en variation i det sintrade materialets sortering som främst ger sig uttryck i förekomst av lerklumpar (Fig. 46, F466) och större sandkorn (Fig. 47, F138). Projektets begränsade omfattning gör det inte möjligt att studera godsvariationen utöver de två tunnslipsanalyser som presenteras nedan. Rester av blästerhål förekommer ganska ofta i de sintrade fragmenten och i de flesta fallen förefaller den rundade blästerhålsmynningen vara formad (Fig. 48). Det är dessutom vanligt att se en konkavitet runt blästerhålet på utsidan av ugnsväggen. Det kan vara en indikation på själva blästerpipans form. Utöver blästerhål har det inte observerats några spår efter andra konstruktionselement (pinnar, flätverk, sten e. dyl.) i de sintrade väggfragmenten. Den ovannämnda teknologiska variationen kan i stort sett sammanfattas i tre typer: 1. En stor del av det sintrade fyndmaterialet består av konkavkonvexa skärvor mindre än 15 mm tjocka men upp till 200x200 mm stora (F956, F957). De består av slagglager (från tunna till centimeter-tjocka) med ett påsintrat lager av lerig(?) sand på den konvexa utsidan. Utsidan är ofta oxiderad. Denna typ av material förekommer i ugnen och i båda lagren av slaggvarpet. 2. Vanliga i slaggvarpet är även tjockare konkav-konvexa bitar av sintrat/delvis förglasat material utan slagg på insidan eller enbart med ett mycket tunt lager slagg. Det största fragmentet är ca 48 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

49 130x100 mm och tjocklekarna ligger mellan 15 och 27 mm. Bland dessa fragment finns enstaka som verkar bestå av två lager (se närmare i diskussion av prover nedan). Det är vanligt att fragmenten, ibland även utsidans ytskikt, är reducerade. 3. Är en liten grupp fragment möjligen från en enstaka ugnskonstruktion (F620, F702, samt ev. F565) som skiljer sig genom en tydligt förglasad insida. Fragmenten är små och bara upp till 10 mm tjocka (Fig. 49). Den förglasade insidan är konsekvent svartreducerad, medan utsidan varierar från reducerat till oxiderat bränd. Flera av fragmenten inkluderar delar av ett blästerhål och har kunnat passas ihop med varandra och en slagg (se fig ). Fynden har gjorts en bit bort från den centrala ugnsanläggningen inom den allmänna kontexten 201 (F565 dock i slaggvarp 693). Figur 46. Foto av F466 med klumpar av finkornigare (lerigt?) material. Figur 47. Foto av F138 med inslag av grövre sandkorn. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 49

50 Figur 48. Foto av insidan på F105 med format blästerhål. Figur 49. Foto av insidan på F620 med format blästerhål. Provbeskrivning Som prov för närmare studium utvaldes sex fragment av typ 2 och 3 ovan som på grund av sin större tjocklek skulle kunna ge mera information om en eventuell ugnsvägg alternativt är av en avvikande typ (typ 3). F282:1081 Det 75x50x20 mm stora fragmentet (66 g) omfattar delar av ett blästerhål med en beräknad diameter på 40 mm och en rundad mynning. Insidan är lätt konkav och täckt av ett tunt lager slagg. Utsidan, som är konvex i en riktning och konkav i en annan riktning, består av sintrad sand. Sanden är 50 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

51 delvis reducerad (grå), delvis oxiderad (ljus röd). Kärnan är mycket blåsig närmast insidan. Den är grå-reducerad med inslag av rött där slagg har trängt in och järninklusioner i slaggen efterföljande rostat (se dock diskussion). Materialet verkar lerigt och är välsorterat med korn upp till 1,5 mm. F105:1081 Det 90x55x intill 30 mm stora fragmentet (96 g) omfattar delar av ett blästerhål med en beräknad diameter på 30 mm och en slät, rundad mynning (Fig. 48). Blästerhålet verkar vinklat i förhållande till insidan. Insidan är lätt konkav och slät med enstaka små blåsor. Utsidan är konvex med en konkavitet runt blästerhålet. Den består av sintrad sand och är reducerad (grå) med undantag för den konkava delen som är oxiderad till en ljus röd färg. Kärnan är blåsig och delvis förglasad. Den är reducerad till en gråsvart färg. Materialet är relativt välsorterat med korn upp till 4 mm. F494:693 Det 45x30x20 mm stora fragmentet (32 g) har en lätt konkav insida med ett tunt slagglager. Utsidan består av sintrad, lerig sand och är reducerad grå-brun. Kärnan är blåsig och reducerad till en gråsvart färg med inslag av rött eventuellt från inträngd slagg med rostiga järninklusioner. Materialet är osorterat med korn upp till 4 mm. F398:1335 utanför lådan Det 80x45x intill 40 mm stora fragmentet (88 g) varierar horisontellt i tjocklek från 15 mm i ena sidan till 40 mm i andra sidan, där strukturer i brottytan indikerar två mm tjocka lager (Fig. 50). Det yttre av de två lagren är på ett ställe lite högre än det inre och uppvisar en slät, sintrad yta snarlik den på insidan av det inre lagret. Detta kan tyda på att det inre lagret har påförts som en lagning av väggen i en ugn som redan körts en gång. Insidan med inblandad slagg är konkav, slät med enstaka små blåsor och gråreducerad. Den har en beräknad diameter på 140 mm, vilket svarar bra till andra diametrar på mm beräknat i samband med fyndregistreringen. Den konvexa utsidan består av sintrad sand och är flammigt reducerad/oxiderad. Kärnan är kraftigt blåsig med de största blåsorna närmast insidan. Den är reducerad till en gråsvart färg med inslag av rött eventuellt från inträngd slagg med rostiga järninklusioner (se dock diskussion). Materialet är osorterat med korn upp till 4 mm. F622:693 Det 50x50x25 mm stora fragmentet (98 g) består av sintrat material med ett tunt lager slagg samt en slaggklump (inkl sintrat material) på insidan (Fig. 51). Strukturer på vissa ställen i brottytan indikerar två lager. Insidan är plan och belagd med gråreducerad slagg. Den plana utsidan består av gråreducerad, sintrad sand. Kärnan är delvis blåsig och förglasad närmast insidan. Den är svart-reducerad. Materialet är osorterat med korn upp till 5 mm. F620:201 Det 40x40x10 mm stora fragmentet (18 g) omfattar delar av ett blästerhål med en beräknad diameter på 25 mm och en slät, rundad mynning (Fig. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 51

52 49). Insidan är ojämn, plan-lätt konkav och förglasad. Den plana utsidan består av gråreducerad, sintrad sand med undantag för en zon runt blästerhålet som är oxiderad till en ljus röd färg. Kärnan är kraftigt blåsig och svart-reducerad. Materialet är osorterat med korn upp till 3-4 mm. Figur 50. Foto av F398 som förefaller bestå av två lager varav det längst bak sticker upp över det främre/inre lagret. Figur 51. Foto av profilen och brottytan på F622, som antyder förekomsten av två lager. Resultat av mikroskopering av tunnslip Till tunnslipsanalysen utvaldes fragmentet F398 (TS 1) som skulle kunna ge upplysningar om förekomsten av flera lager i konstruktionen alternativt reparationslager samt F620 (TS 2) som sannolikt representerar en separat struktur möjligen med en annan konstruktion. 52 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

53 Figur 52. Foto av tvärsnitt på F398 (TS 1). Figur 53. Foto av TS1-preparatet som visar på förekomsten av förglasade lager med slagginklusioner på insidan av båda lager. TS 1 (F398) Såväl tunnslipet som det skurna tvärsnittet, som tunnslipsframställningen resulterade i, kunde bekräfta att ugnsväggsfragmentet består av två lager. Tvärsnittet (Fig. 52) visar på två klart avgränsade lager, där det yttre från ugnens insida räknat är mera kompakt om än med större enskilda blåsor. Tunnslipet supplerar med information om existensen av en slaggrik, glasad aktivitetsyta på båda lager som bäst syns på ett foto av preparatet (Fig. 53). Detta innebär att det inre lagret kan tolkas som en lagning eller en ny fodring av en gammal ugnsvägg. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 53

54 I det äldre 15 mm tjocka lagret har slaggrester trängt upp till 10 mm in (Fig. 54). Några millimeter längre in i förhållande till denna slaggzon finns en vertikal rad av extra stora blåsor, som ett resultat av värmepåverkan från ugnens innandöme (Fig. 53). Lagret består av upp till 3 mm stora sandkorn (de fem näststörsta kornen har en genomsnittlig storlek på 2,3 mm) i en förglasad matrix (Fig. 55). I den yttre delen av ugnsväggen där värmepåverkan har varit mindre syns emellertid flera små fickor av finkornigare material som inte har förglasats. Dessa är vad som är kvar av den leriga silten/finsanden som har gjort att sanden varit formbar i fuktigt skick. Figur 54. Mikroskopfoto av område med brunsvarta, gryniga slagginklusioner i yttre/äldre lagret på F398. Figur 55. Mikroskopfoto av godset i yttre/äldre lagret på F UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

55 Figur 56. Mikroskopfoto av förglasat område med slagginklusioner i inre/yngre lagret på F398. Figur 57. Mikroskopfoto av godset i inre/yngre lagret på F398. I det yngre 0,9-1,5 mm tjocka lagret har slaggen trängt upp till 5 mm in (Fig. 56). Aktivitetslagret av glas och slagg omfattar även en 0,01 mm stor rund metalldroppe. Som i det äldre lagret finns här en vertikal rad av något större blåsor några millimeter längre in i väggen. Lagret har gjorts av en sand med upp till 2 mm stora korn (de fem näststörsta kornen har en genomsnittlig storlek på 1,7 mm) som har hållits ihop av finkornigare material, vilket fortfarande kan ses i små fickor längst bort från värmekällan (Fig. 57). Materialet i det yngre lagret består således av genomsnittligt mindre sandkorn än i det äldre lagret vilket understryker att det rör sig om två separata väggkonstruktioner. En annan skillnad som kan vara av intresse för järnframställningsprocessen är att slagginklusionerna i det yngre lagret är gul-bruna och kompakta (Fig. 53) medan slaggen i det äldre lagret är svart och grynig. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 55

56 Figur 58. Mikroskopfoto av godset i F620 (TS2). Figur 59. Mikroskopfoto av förglasat område med slagginklusioner på insidan av F620 (TS2). PPL. Tunnslipsanalysen visar att konstruktören av den senare ugnen antingen har lagat en existerande ugnsvägg eller byggt den nya ugnen inne i en gammal genom att smeta ett nytt ca 15 mm tjockt lager på den befintliga förslaggade ugnsväggen. Åtminstone vid detta tillfälle måste man ha arbetat med en plastisk massa - dvs tillfört den leriga sanden rätt mängd vatten så den gick att forma/smeta ut och samtidigt höll ihop. TS 2 (F620) Det andra tunnslipet visar den avvikande 6-7 mm tjocka ugnsväggen bestående av en sand av ungefär samma grovlek som det yngre lagret i TS 1, men med en högre halt av lerig silt (Fig. 58). Den maximala kornstorleken på sandkornen är 2 mm (genomsnitt för fem näststörsta 56 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

57 kornen är 1,9 mm). Den högre andelen finkornigare material har varit förutsättningen för att man skulle kunna forma denna tunnare vägg. Det finns ganska mycket slagg i det förglasade lagret på insidan inklusive flera metalldroppar (Fig. 59). Resultat av praktiska försök Tre prov av sand från området har testats för dess kvaliteter som byggnadsmaterial för en ugnsvägg. 1PM Prov taget ur botten på stenlådan i den gråa, grovkorniga sanden. Provet har den fördelen att det härrör från själva konstruktionen och sannolikheten att det faktiskt representerar det material som använts är därför god. Å andra sidan finns en risk att sanden redan värmepåverkats i en sådan grad att den eventuella leran i sanden har förlorat sina plastiska egenskaper (> 400 grader i längre tid). Provet består av osorterad, gråbrun, sand med enstaka upp till 7 mm stora bergartskorn. Provet innehåller även rötter och träkolsfragment. Testen visade att materialets plastiska egenskaper är mycket dåliga. Det går inte att forma någon rimligt sammanhållen klump även med mycket försiktig tillförsel av vatten. 1PM Prov taget ur den feta, bruna sanden i stenlådan/arbetsgropen. Det som nämndes ovan om betydelsen av provtagningsstället gäller även för detta prov. Provet består av osorterad, brun sand med enstaka upp till 8 mm stora bergartskorn. Provet innehåller även rötter och träkolsfragment samt minst en flisa av sandsten. Testen visade på att materialet inte har några plastiska egenskaper. Det går inte att forma överhuvudtaget även med mycket försiktig tillförsel av vatten. 1VM Provet taget utanför fornlämningsområdet intill Fix nr. 3 Provet består av osorterad, brun silt-finsand-sand med enstaka upp till 10 mm stora bergartskorn. Provet innehåller rötter och en hel del järnhaltiga mineral som fastnade på ett magnetiskt arbetsredskap. Testen visade på att materialet har vissa plastiska egenskapar. Det är möjligt att forma en klump i handen även om den lätt får sprickor. När ett format ca 40x40x20 mm stort stående block hade torkat i ett dygn var det fortfarande fast utan allvarliga sprickbildningar och fortfarande lite fuktigt, vilket bekräftar att det finns en del lera i sanden som kan hålla fuktigheten kvar. Detta betyder att man skulle kunna bygga en ugnsvägg i etapper med mellanliggande kortare torkperioder vilka skulle öka hållfastheten/bärkraften. När ugnsväggen senare bränns antingen innan ugnen tas i bruk eller i samband med reduktionsprocessen bör järninnehållet (om detta är naturligt) dels producera en sammanklistrande slagg inne i väggen dels sänka smälttemperaturen, vilket bör öka hållfastheten upp till en viss temperatur. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 57

58 58 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning Ugnsväggsmaterialet - sammanfattning och diskussion Fyndregistreringen samt den efterföljande specialregistreringen utförd av SKEA visade samstämmigt på ett sintrat material som kunde uppdelas i tre huvudtyper. Inga fragment inom någon av dessa typer uppvisade spår efter andra material som skulle kunna ha ingått i en ugnsväggskonstruktion dvs. pinn- eller stenavtryck. De genomgående tjockare fragmenten av typ 2 är såväl oftare som mera reducerade vilket kunde tyda på att de härrör från en del av ugnsväggen som är mera skyddad från syretillförsel. Det är rimligt att anta att det rör sig om de nedre delarna av ugnsväggen. Även de delar av ugnsvägg av typ 3 (F703) som har kunnat passas ihop med en slagg (F702) är tydligt reducerade. Den stående ugnsväggs -delen från själva ugnskammaren (F957 i kontext 1335) och den likartade F956 visar de övre delarna av ugnen där det sintrade materialet är tunt och oxiderat på utsidan. Eftersom det finns blästerhål i åtminstone ett av dessa väggfragment, möjligen båda, borde temperaturen i denna del av ugnen ha varit ganska hög, så det är knappast för låg temperatur som är orsaken till de sintrade delarnas ringa tjocklek. Den petrografiska analysen av två prov visade på att sanden som använts som byggmaterial i ugnsväggarna även innehåller finare material bestående av silt och därmed sannolikt också en viss andel lera som antagligen gav sanden en viss plasticitet och formbarhet. Det är som tydligast i provet F398, där en äldre ugnsvägg försetts antingen med en lagning eller ett helt nytt inre skikt. Materialet till detta måste ha haft en viss plasticitet för att kunna påföras på detta sätt. Det andra provet visade på ett logiskt samband mellan den tunnare ugnsväggen och en högre halt av finkornigt (och därmed sannolikt lerigt) material med en högre plasticitet. Testen av tre sandprovs plastiska egenskaper gav som resultat att siltsand avlagringar i ugnens närhet innehöll tillräckligt med finkornigt material däribland lera för att kunna formas med tillsats av en mindre mängd vatten. Om man bygger i etapper med kortvarig torkning emellan skulle det gå att bygga upp en lervägg, men knappast till någon hög höjd utan stöd. Man skulle kunna tänka sig att man byggde en rejält tjock sand/lervägg upp längs med stenplattarna i lådan så att bara den översta delen stod utan stöd. På detta sätt skulle man kanske kunna få till ett mm högt schakt. För att avgöra huruvida detta är möjligt behövs fullskaliga experiment som borde vara väl värda mödan. Som nämnts ovan skulle ett naturligt innehåll av järn/järnoxid/malm i sanden inte vara någon nackdel för ugnsväggen. De observerade, rostiga inklusionerna i kärnan av tjockare sintrade fragment skulle kunna härröra från väggbyggnadsmaterialets naturliga järninnehåll snarare än från inträngd slagg och järn från reduktionsprocessen. Åtminstone upp till en viss temperatur kan man föreställa sig att järn och även slaggprodukter skulle kunna fungera sammanklistrande på den leriga sanden och att järnets flussande egenskaper skulle hjälpa sammansintringen av lera/silt/finsandkorn. Detta i motsatts till förhållandena i en normal ugnsvägg byggd av grov naturlig lera där flusseffekter i flera fall tydligtvis har destabiliserat strukturen. I tunnslipet av den tjocka

59 ugnsväggen (F398) ses i båda lager små isolerade förglasade områden inne i godset, vilka kan härröra från koncentrationer av järn/järnoxid som fungerat flussande på ler/silt-innehållet i sanden. Frågorna till analysen kan därmed besvaras således: Sannolikt har man byggt en ugnsvägg av lokal sand med tillräckligt mycket lera i för att göra den formbar. I en ursprunglig konstruktion har sanden rimligtvis nått helt ut till stenplattorna, men bara den inre delen har varit tydligt formad. I de fall där man lagat eller helfodrat en existerande ugnsvägg har man smetat ett upp till 15 mm tjockt lerigt sandlager på den förslaggade/förglasade insidan av den äldre ugnsväggen. Bläster- och blästerhål har byggts in i schaktkonstruktionen, som knappast har varit mycket högre än stenplattornas överkant (men fullskaliga försök kan kanske ändra på detta resonemang). Konstruktionen kan ha bränts innan den togs i bruk eller bränts under användning. Ugnsväggarna av typ 3 har gjorts av samma typ av sand om än med högre innehåll av lera som gav ett mera plastiskt råmaterial av vilket man kunde bygga tunnare ugnsväggar. Varför en sådan med mindre värmeisolerande effekt skulle vara önskvärd är svårare att förstå. Diskussion Järnframställning i blästugn De undersökta slaggerna, järnklumparna och infodringsfragmenten har som helhet hjälp oss bygga upp en bild av järnframställningsprocessen som har ägt rum, vad som ingått i ugnskonstruktionen, hur slaggen har separerats från järnet och hur järnprodukten kan ha sett ut. Men, för att förstå detaljer i konstruktion och process kan några enstaka fynd med speciellt tydliga former lyftas fram ytterligare. Järnframställningen har ägt rum i en blästugn där kol och malm har satts upp och där reduktionsprocessen successivt har omvandlat malmens järnhydroxider till metalliskt järn och stål. Samtidigt har slagg bildats och runnit ner för att samlas i ugnens nedre del som bottenslagger eller mindre sammanhållna stearinslagger. Ugnens utformning karaktäriseras av en yttre ram av kantställda stenar i en rektangel längs åtminstone tre sidor. Stenarna är delvis nedgrävda i sand och innanför stenarna har också sand med inslag av finkornigare material formats till en rundare, möjligen oval, ugnskammare. Hur högt denna har varit uppbyggd kan diskuteras, och vi återkommer även till det senare, men studierna av infodringsfragmenten och sandprov visar att det inte bör vara omöjligt att få till ett 500 till 600 mm högt schakt. Nedgrävningen, där slaggen samlats, är mer bevarad. Som vi berört tidigare har slaggen rensats ut ur ugnen efter avslutad process, när den hunnit kallna, och samtidigt har en del av infodringen följt med. Under framställningsprocessens gång har infodringen delvis smält och fått slagginblandning. Det har skapat en stabilare konstruktion, samtidigt som en del av infodringen har följt med slaggen ut ur ugnen när den har rensats för nästa körning. Detta har inneburit att viss lagning har krävts mellan körningarna för att få ugnen funktionsduglig igen. Att ugnen har Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 59

60 återanvänts ses också i ett flertal blästerhål som påträffats i slaggvarpen och som visar att även dessa har fått kasseras efter hand. Reduktionsprocessen att framställa järn i en blästugn är i sig känd och den nu undersökta platsen visar teknikmässigt stora likheter med många andra järnåldersplatser. Det som skiljer den från flertalet, åtminstone söderut i både Sverige och på kontinenten är dess yttre form, storlek och material i konstruktionens vägg. De flesta ugnar har en rundare form i plan även om så kallade stenramsugnar har beskrivits, främst från äldre järnålder. Och, man ska komma ihåg att skilja på ugnens yttre och inre former. I ugnarna av stenramstyp finns det vanligen en inre rundad form. En rundad form är i många andra ugnar också likställt med ugnens yttre former. Detta kan knytas till materialtillgång och traditioner. I områden med riklig tillgång på bra lera har det varit relativt enkelt att bygga ett högt schakt t.ex. kring en vidjeflätad konstruktion. I andra områden där formbar och värmetålig lera har saknats har man fått ta till andra material. Dubbla väggar kan också vara till fördel för isoleringen. På Järnbacken finns ett lager av sand mellan den yttre ramen och den inre väggen, möjligen inte enbart för stabiliteten utan kanske även för att bevara värmen i ugnen. Liknande stenlådor, som i detta fall med kantställda stenhällar, finns från nordligare regioner, med ett fåtal representanter från bland annat Karelen. Detta kommer dock behandlas mer utförligt av uppdragsgivaren och ligger inte inom ramen för den här presenterade arkeometallurgiska analysen. Som underlag till en mer övergripande tolkning av ugnsform och funktion presenteras emellertid här några vägledande detaljer. Slaggformer Vilken samhörighet finns det kring bottenslaggerna och de stearinformade slaggerna? Vad säger bottenslaggernas form och storlek om var de har bildats, t.ex. i förhållande till blästeringångarna. Hur väl har slaggerna fyllt ut slagguppsamlingsutrymmet? Och hur såg detta ut? Inledningsvis kan vi ta F101 som exempel. I fyndposten finns tre delar av en bottenslagg, men inte hela (Fig. 60). Slaggen har sand i botten på en relativt plan yta, dvs. slaggen har runnit mot en sandig bottenyta där sanden har påverkats av den varma slaggen och fäst mot slaggen utan att sintra ihop mer än marginellt vilket är förväntat eftersom temperaturen är långt under kvartskornens smälttemperatur. Slaggens överyta är skålformad och lite rostig i den förhöjda yttre kransen, men inte magnetisk mer än ställvis. Längs en intakt ytterkant sticker också några stearinformade slaggsträngar ut, vilket ytterligare demonstrerar den nära relationen mellan bottenslagg och stearinslagg. I delat tvärsnitt (Fig. 61) framträder en mestadels tät och homogen slagg, lokalt med enstaka större hålrum. Inget metalliskt järn är synligt med blotta ögat, vilket förklarar dess mestadels omagnetiska överyta. Slaggen är totalt ca mm tjock och representerar sannolikt hela slaggtjockleken, från botten av utrymmet, till dess kontakt med järnluppen. Luppen har sannolikt formats alldeles över den skålformade slaggytan, men utan att järn har bildats i slaggens övre delar. 60 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

61 Figur 60. F101, del av skålformad bottenslagg med sandig botten eller del av slagg som fäst mot lodrät infodring? Här syns sidan med slagg. Figur 61. F101. Slaggen i tvärsnitt. Längst ner i bild fastsmält sandigt material mot en tämligen tät, och homogent uppbyggd slagg. I F256 däremot (Fig. 12), finns större järnmängder. Denna slagg är mer fragmenterad varför det är svårt att avgöra dess utseende i plan, men dess tjocklek förefaller vara intakt, från en sandig yta, som i F101, till den järnrika. I delat snitt genom hela tjockleken framträder tydligt tre olika material. Sanden längs ena kanten är sammansmält med en större slaggvolym, ca 40 mm bred och efter denna följer ett lager med koncentrationer av metalliskt järn omgivet av slagg, ca 20 mm brett. Före delning är uppåtbestämning på denna slagg osäker men efter delning framträder några olika alternativ. Eftersom sandigt material finns längs Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 61

62 kanterna skulle den kunna orienteras med sanden lodrätt vilket innebär ett nästan lodrätt lager slagg, något tjockare mot botten, och järnansamlingen med brant lutning en bit från infodringsväggen. Alternativt är att sanden är en del av botten i gropen, slaggen har bildats på denna och järnet överst, som en del närmast luppen. Det senare förefaller rimligt, också med tanke på att en ansamling av magnetit, som bildas vid större syretillgång än wüstit, finns i kanten, vilken sannolikt har vett mot blästern, där mer av luften syre har funnits tillgängligt. Figur 62. F956, den sandiga brända utsidan med en del grövre inslag. Överst två hål, troligen efter blästeringång. Figur 63. F956, glasig insida utan slagg. De två hålen framträder även från insidan, överst i bild. 62 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

63 Figur 64. F957, del av infodring som påträffats in situ. Insidan är täckt av slagg. Mot övre delarna kan två håligheter anas, se följande figurer. Figur 65. F957. Den sandiga brända utsidan där välvningen framträder liksom ett av de två blästerhålen. Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 63

64 Detaljer om ugnens uppbyggnad och funktion Två andra fyndposter som är viktiga i tolkningen är de likartade ugnsväggsdelarna F956 och F957, där F957 påträffades in situ, innanför den öppna rektangulära stenramen av kantställda stenar (Fig. 2-3). De uppvisar inbördes stora likheter, men också en intressant skillnad. Båda utgörs till största delen av sandigt material och de är svagt rundade med utgångspunkt i sin position nära hörnet i stenramen. I båda finns också två halvcirkelformade öppningar som troligen är delar av runda blästerhål, men den övre delen saknas. Man kan ana lite olika riktningar på hålen, så att en tänkt bläster inte varit riktad mot samma punkt, dvs. om båda hålen varit i bruk samtidigt. Från fragmentet som påträffades in situ, kunde man följa en hålighet ut i stenhällens långsida där en ränna fanns uthuggen. Denna kan anas på planen i figur 2. Den intressanta skillnaden mellan ugnsväggfragmenten finns på insidan. En av dem, den något mindre F956 från östra delen har visserligen en varierande tjocklek upp till som mest ca 25 mm men den är tunnare än F957. Huvudsakligen för att F956 saknar slagg på insidan (Fig ). Den har endast en glasig insida där infodringsmaterialets ytskikt är ihopsintrat och delvis smält där mindre mängder inträngd slagg har flussat det minimala lerinslaget i sanden. F957 (Fig ) däremot, är tjockare på grund av att den har slagg på insidan. Slaggen täcker insidan till en höjd på ca mm och över slaggen är det ca 50 mm till de båda blästerhålen. Figur 66. F957 ur lite annan vinkel än i föregående figur så att de båda blästerhålen, på något olika höjd kan ses. Biten är något lutad jämfört med ursprunglig position och överdriver höjdskillnaden något. 64 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning

65 Figur 67. F703, tre delar av infodring med hål för bläster. Insidan som mestadels är glasig förutom längst ner i bild där en rostig yta visar var slagg finns. Figur 68. F703 från utsidan. De tre fragmenten från föregående figur har byggts på med två fragment från slaggen F702 (nederst i bild) som tydligt visar hur infodring och slagg sitter samman (jämför även nästa figur). Järnframställningsplatsen vid Järnbacken 65

66 Figur 69. Infodring med blästerhål, F703, tillsammans med de 5 fragmenten av bottenslaggen, F702. Infodringsbitar med glasig, dvs. smält, insida, utan slagg är överlag sett ovanliga i fyndmaterialets 325 fyndposter med sintrat material. Endast åtta, eller nio, fynd har noterats ha glasig insida och dessa är vanligen något tunnare än i F956. Några av dem finns i anslutning till ugnen, andra lite längre åt sydost vid en yta benämnd A1441. Härifrån finns bland annat F703 som exempel på sådan infodring. F703 (Fig ) har också en hålighet efter bläster och passform med F702 (Fig. 69) som är flera delar av en bottenslagg. Bottenslaggen F702 är i det närmaste hel. Den är oval, mm stor i plan och ca 40 mm tjock, likt t.ex. F101 och F256. Den är svagt skålad i botten där sand också förekommer sporadiskt mot enstaka stearinformade slaggsträngar. Överytan är något tydligare skålformad, men vare sig rostig eller magnetisk. Längs ena långsidan är slaggen något tillplattad och det är här som infodringsbitarna kan passas ihop med slaggen. Dessa kan byggas upp på höjden till en tämligen plan lodrät sida, med ett blästerhål med en diameter på ca mm som är placerat ca 15 mm över slaggens överyta, dvs. betydligt lägre än i den stora infodringsbiten F957. I samband med provurvalet diskuterades om dessa infodringsbitar med glasig insida kunde härröra från en annan process, och/eller annan 66 UV GAL Rapport 2010:15. Geoarkeologisk undersökning