Kopparsmälta från Hagby

Transkript

1 UV GAL PM 2013:02 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Kopparsmälta från Hagby Kemisk analys av en smälta Småland, Kalmar kn, Hagby sn, Lokal 29, RAÄ 146 Lena Grandin

2

3 Innehåll Sammanfattning... 5 Abstract... 5 Inledning... 7 Undersökningens förutsättningar... 7 Metoder... 7 Resultat... 8 Diskussion och tolkning... 9 Referenser... 9 Administrativa uppgifter Kopparsmälta från Hagby 3

4 4 UV GAL PM 2013:02

5 Sammanfattning På uppdrag av Nathalie Becker på UV Syd har Geoarkeologiskt laboratorium (GAL), UV Mitt i Uppsala, analyserat en smälta av kopparlegering från RAÄ 146, Hagby sn, Småland. Smältan är en av flera liknande som påträffades vid metalldetektering av matjorden i samband med en arkeolgoisk undersökning. Lokalen ligger nära Hagby tidigmedeltida rundkyrka. En hypotes kring smältorna var därför att de kunde vara avfall från klockgjutning. Kemiska analyser har nu genomförts för att se om smältans sammansättning är karaktäristisk för den som används i kyrkklockor. Resultaten visar att så inte är fallet. Smältan utgörs av i det närmaste ren koppar vilket inte överensstämmer med den för klockor så typiska bronsen med ca 20 % tenn. Smältan kan följaktligen inte kopplas direkt till avfall från gjutning av kyrkklockor. Alternativet att smältan utgör råvara som ska blandas med tenn för gjutning är teoretiskt möjligt men mindre troligt eftersom smältan i sig är ett karaktäristiskt hantverksavfall och inte en råvara. Abstract On commission by Nathalie Becker, UV Syd at the Department of Archaeological Excavations, National Heritage Board, the Geoarchaeological Laboratory (GAL) has analysed one sample from a metallic melt found by metal detector, at a locality in the vicinity of Hagby Medieval church. The hypothesis was that the melt is part of the debris from bell-founding. Therefore, chemical analyses were made to find out whether its composition is characteristic for church bells or not. The results reveal that the melt is made from nearly pure copper, not consistent with the expected bronze with a tin content of ca 20 % that is characteristic of such bells. An alternative interpretation that the melt might be the raw material for the production is theoretically possible but less likely since the melt in itself is a characteristic debris material. Kopparsmälta från Hagby 5

6 6 UV GAL PM 2013:02

7 Inledning På uppdrag av Nathalie Becker på UV Syd har Geoarkeologiskt laboratorium (GAL), UV Mitt i Uppsala, analyserat en smälta av kopparlegering från RAÄ 146, Hagby sn, Småland. Smältan är en av flera liknande som påträffades vid metalldetektering av matjorden i samband med en undersökning. Lokalen ligger nära Hagby tidigmedeltida rundkyrka. En hypotes kring smältorna var därför att de kunde vara avfall från klockgjutning. Kemiska analyser har nu genomförts för att se om smältans sammansättning är karaktäristisk för den som används i kyrkklockor. Undersökningens förutsättningar Koppar och tenn kan blandas till brons i olika proportioner för att få specifika egenskaper För att kyrkklockor ska ha en bra klang krävs rätt sammansättning. Förutom en viss tennhalt är det viktigt att blyhalten är låg eftersom detta ämne försämrar ljudet i klangen. Till klockor har man i regel använt sig av en större andel tenn än till kanoner och mindre föremål (Rinman 1789), t.ex. grytor. Enligt Rinman (1789) handlar det om ett förhållande på 1 till 5, något som bl.a. Forshell (1992, 2003) har visat gäller för flera klockor från Norden, från tal, med ett tenninnehåll mellan 15 och 24 %. Trots denna funktionsskillnad har kyrkklockor samlats in för att användas till kanonframställning. Proportioner av den storleksordning som beskrivs av Rinman observerades också för gjutspill från en vid undersökningstillfället förmodad klockgjutningsplats vid Skuttunge kyrka i Uppland (Grandin & Andersson 2008). Analyserna gjordes i ett tidigt skede av undersökningen och med utgångspunkt i resultaten med en tennhalt mellan 20 och 27 % kunde man göra en tolkning om att dessa kom från klockgjutning. I samma område som gjutspillet påträffades senare även två gjutgropar efter kyrkklockor i anslutning till kyrkan i Skuttunge (Seiler & Östling 2008). Analyser av gjutspill kan därmed ge en fingervisning om användningsområde med utgångspunkt i metallens eller legeringens sammansättning. Metoder Ett prov kapades från kanten av smältan, F17. Provet har gjutits in i plast. En tvärsnittsyta i det ingjutna provet i slipades fram och polerades för att inledningsvis undersökas i mikroskop. Samma yta analyserades kemiskt med en elektronmikrosond (EPMA) modell JEOL JXA-8530F med våglängdsdispersiv metod (WDS). Element som analyseras är: S, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Ag, Sn, Sb, Au, Pb, Bi. I varje prov görs såväl punktanalyser i respektive fas liksom ytanalyser för att få kunskap om legeringens totalsammansättning. Vid analysen är det också lätt att urskilja t.ex. blydroppar, som inte framträder lika tydligt i mikroskop. Blydropparna framträder i mikrosondens BSE-inställning (back-scattered electrons) som mycket ljusare än den dominerande kopparlegeringen eftersom bly är betydligt tyngre än koppar. Kopparsmälta från Hagby 7

8 Figur 1. Den analyserade smältan, F17, från Hagby sn, RAÄ 146. Figur 2. Foto från mikroskopet på slipad och polerad yta av provet från smältan. Den domineras av koppar (röd). Små grå fläckar är droppar av bly. Resultat Smältan, F17, som har analyserats (Fig. 1) är oregelbunden i formen med en yta som är omväxlande röd och ärggrön. I mikroskop (Fig. 2) framträder en kopparlegering bestående av en dominerande röd fas. Dessutom finns rikligt med små grå droppar. Analyser med elektronmikrosond (Tabell 1) visar att dessa är blydroppar. Den dominerande röda fasen är nästan ren koppar. Analys av en yta (Tabell 1) visar att legeringens totala sammansättning är koppar med ett innehåll av bly på nästan 5 %. I övrigt förekommer ett fåtal ämnen (antimon, arsenik och silver) i låga halter. Varken tenn eller zink förekommer vilket innebär att det inte är vare sig brons (koppar och tenn) eller mässing (koppar och zink). 8 UV GAL PM 2013:02

9 Tabell 1. Resultat av kemisk analys med elektronmikrosond (JEOL JXA-8530F). Analyserna är gjorda vid Institutionen för Geovetenskaper vid Uppsala Universitet. Fas S Fe Co Ni Cu Zn As Ag Sn Sb Au Pb Cu, punkt ,09 98, ,05 0 0,05 0,16 0,11 Pb, droppe 0 0 0,02 0,04 7,77 0 1,77 0 0,03 5,28 0,03 75,62 Totalanalys 0,01 0,01 0 0,08 93,42 0 0,25 0,14 0 0,48 0,08 4,84 Analysen av blydroppen omfattar även delar av omgivande kopparyta. Diskussion och tolkning Resultaten visar att smältan utgörs av i det närmaste ren koppar med blyinnehåll vilket inte överensstämmer med den för klockor så typiska bronsen med storleksordningen 20 % tenn. Smältan kan följaktligen inte kopplas direkt till avfall från gjutning av kyrkklockor. Alternativet att smältan utgör råvara som ska blandas med tenn för en kommande gjutning är teoretiskt möjligt men mindre troligt eftersom smältan i sig är ett karaktäristiskt hantverksavfall och inte en råvara. Referenser Forshell, H The inception of copper mining in Falun. Theses and papers in archaeology. B:2. Archaeological Research Laboratory, Stockholm University. Forshell, H Kemisk analys av metaller; en case study. I: Berg, L., Forshell, H. & Söderberg, A. (red) I gruva och grav. Metallhantering från bronsålder till nyare tid. Grandin, L. & Andersson, D Gjutspill och smältor. I: Seiler, A. & Östling, A Bönder, stormän och bronsgjutare. Senneolitikum, bronsålder, järnålder och historisk tid vid Skuttunge kyrka. Uppland, Skuttunge socken, Skuttunge 11:1, RAÄ 317. UV Uppsala rapport 2008:25. Rinman, S Bergwerkslexicon. Stockholm. Seiler, A. & Östling, A Bönder, stormän och bronsgjutare. Senneolitikum, bronsålder, järnålder och historisk tid vid Skuttunge kyrka. Uppland, Skuttunge socken, Skuttunge 11:1, RAÄ 317. UV Uppsala rapport 2008:25. Kopparsmälta från Hagby 9

10 Administrativa uppgifter Undersökningstid: dec 2012 till feb Undersökningsgrupp: Lena Grandin. Digital dokumentation: förvaras på UV Mitt i Uppsala. Foto: Lena Grandin, GAL. 10 UV GAL PM 2013:02