Två detektorfynd av brons

Transkript

1 UV UPPSALA RAPPORT 2009:22 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Två detektorfynd av brons En kemisk analys av två bronsföremål Rolsberga, 1:129, Gudmunstorps sn, Skåne Eva Hjärthner-Holdar och Lena Grandin G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV UPPSALA RAPPORT 2009:22 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Två detektorfynd av brons En kemisk analys av två bronsföremål Rolsberga, 1:129, Gudmunstorps sn, Skåne Eva Hjärthner-Holdar och Lena Grandin A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Rapportens namn (samma text som i Titel rubrik+ev. Titel underrubrik i textdelen) 3

4 Riksantikvarieämbetet arkeologiska uppdragsverksamheten UV Uppsala Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Riksantikvarieämbetet UV Uppsala Rapport 2009:22 ISSN Utskrift Uppsala, 2010

5 Innehåll Sammanfattning... 7 Abstract... 8 Inledning... 9 Material och metod... 9 Metallografiska analyser... 9 Elektronmikrosondanalyser... 9 Resultat Detektorfynd Hela provet Analys Detektorfynd Hela provet Analys Diskussion och tolkning Referenser Administrativa uppgifter Figurer Tabeller

6 6

7 Sammanfattning På uppdrag av Thomas Andersson Riksantikvarieämbetet UV Syd har Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Riksantikvarieämbetet arkeologiska uppdragsverksamhet utfört en arkeometallurgisk undersökning av två detektorfynd av koppar-legeringar från Rolsberga 1:129, Gudmunstorp socken i Skåne. Materialet kommer från en förundersökning av boplatslämningar och i miljön finns bronsålderslämningar. Det ena objektet är en smälta och det andra är ett fragment av ett föremål möjligen härrörande från ett glasögonspänne. De båda fynden är kopparlegeringar, med likartad struktur och sammansättning och är bronser. De innehåller också låga halter av zink. Det rör sig dock inte om tillsatt zink utan zinken härstammar från den använda malmen som troligen är en sulfidmalm. Den låga halten av zink motsäger därmed inte en datering till bronsålder. Om föremålen hade innehållit betydligt högre halter av zink, och då som tillsatt legeringskomponent, hade en järnåldersdatering varit mycket mer trolig. I båda fynden finns också rester av sulfider i metallen med förekomst av nickel, arsenik och spår av silver vilket indikerar att ursprunget kan vara en sulfidmalm och i det här fallet en fahlerzmalm. Dessa är vanligt förekommande på kontinenten. I båda fynden finns antimon och tenn vilket är tämligen vanligt i bronser från bronsåldern (Oldeberg 1942; Kresten 2000:37ff; Eriksson och Grandin 2008:332ff; Grandin et al 2007). Mer ovanligt för bronsåldersbronser är de höga halterna av bly i föremålen från Rolsberga. Det finns dock föremål som tydligt kan hänföras till bronsålder med motsvarande höga blyhalter från t. ex. Västergötland och Halland (Oldeberg 1942:204ff). Eftersom tolkningen av föremålsfragmentet så som tillhörande ett glasögonspänne är mycket osäkert kan således inte föremålsformen avgöra periodtillhörighet. Detsamma gäller även analyserna men analysresultatet motsäger inte en datering till främst yngre bronsålder. 7

8 Abstract By commission of Thomas Andersson Department of Archaeological Excavations UV Syd, Swedish National Heritage Board, the Geoarchaeological Laboratory at the same department, has made analysis on two items of copper alloy from a preliminary archaeological excavation at Rolsberga 1:29 in Gudmunstorp parish, Scania. The two objects are one melt and a fragment of an object that might be a fibula from Late Bronze Age period MV. They come from a settlement site with surroundings dated to Bronze Age. Both finds are made of bronze although there is a very low concentration of zinc which in this case derives from the ore used. There are also low concentrations of sulphides, arsenic, silver, antimony and nickel, in both items which is not uncommon in Bronze Age bronzes. The presences of these elements show that the ore used probably is a fahlerz. The lead content is high for Swedish Bronze Age bronzes. Although there are examples of high concentrations of lead in bronzes belonging to the Bronze Age in Sweden among others from the counties of Västergötland and Halland. So the closing remark will be that the two bronzes most probably belong to the Bronze Age. 8

9 Inledning På uppdrag av Thomas Andersson Riksantikvarieämbetet UV Syd har Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Riksantikvarieämbetet arkeologiska uppdragsverksamhet utfört en arkeometallurgisk undersökning av två koppar-legeringar från Rolsberga 1:129, Gudmunstorp socken i Skåne. Materialet kommer från en förundersökning av boplatslämningar och i miljön finns bronsålderslämningar. Det ena objektet är en smälta och det andra är ett fragment av ett föremål. De frågor som skall besvaras är vilken legering objekten består av och huruvida de är i första hand bronsålder i andra hand förhistoriska och i tredje hand om det rör sig om moderna material och därmed skulle kunna bortses från i den förhistoriska miljön. Dessutom efterfrågas en tolkning av vilken typ av föremål fragmentet skulle kunna vara en del av. Material och metod Inledningsvis studerades föremålen okulärt och ett försök till tolkning av föremålen gjordes. Därefter gjordes metallografiska och elektronmikrosondanalyser enligt beskrivning nedan. Metallografiska analyser Fynden provtogs genom att millimeterstora stycken avlägsnades från fyndens ytterkant. Dessa prov gjöts in i plast och slipades och polerades för att kunna undersökas med hjälp av metallografiska analyser i mikroskop. Speciellt kopparlegeringar studeras i mikroskop för att få en uppfattning om provernas uppbyggnad i mikroskala och om de är homogena eller heterogena. Undersökningen ger också information om tillverkningsteknik som gjutning och smide. Den metallografiska undersökningen ligger också till grund för elektronmikrosondanalyser som genomförs för att få kvantitativa data om legeringens sammansättning. Den metallografiska undersökningen gjordes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop. I samband med mikroskoperingen finns också möjligheter att fotografera de undersökta snitten i olika förstoring. Elektronmikrosondanalyser De båda detektorfynden analyserades kemiskt med hjälp av elektronmikrosond med instrumentet Cameca SX100 vid Institutionen för geovetenskaper, Uppsala universitet, av Hans Harryson efter instruktioner av Lena Grandin. Metoden innebär att en elektronstråle fokuseras på önskad punkt (områden ned till 2µm i diameter kan analyseras). Den reflekterade röntgenstrålningen relateras till ett referensprov med känd sammansättning. På detta sätt får man kvantitativa data över de olika komponenterna i materialet. Vid analyserna finns möjlighet att använda olika programrutiner beroende vad som analyseras. Speciella analysrutiner har utarbetats för bl.a. kopparlegeringar för att kunna analysera både de ingående 9

10 huvudelementen och spårelementen. Målet med den nu genomförda analysen var att få en snabb överblick av vilka ämnen som ingår. Därför användes som komplement även en programrutin med kortare mättider än i standardutförandet. Detta innebär att det är svårare att detektera ämnen i låga halter. Mätningarna skedde dock först med standardprogrammet för alla faser i proverna. Därefter användes det snabbare programmet för att samla en större mängd data. Dessa mäts dessutom även över större ytor för att fånga medelvärden över den flerfasiga legeringen. Vid elektronmikrosondanalyserna kan man även betrakta provet i elektronmikroskopinställning där bilden blir ljusare ju tyngre ett ämne är. Det innebär att tunga blydroppar lätt kan skiljas från lättare kopparlegering och att även små skillnader i kopparlegeringens sammansättning kan ses med hjälp av små nyansskillnader i gråskala. Vi kan beskriva det som en bättre upplösning än i det optiska mikroskopet och vanligen kan fler faser upptäckas i elektronmikrosonden. Resultat Detektorfynd 1 Hela provet Fragmentet är triangulärt och har en största längd av 33 mm och en största bredd av 26 mm samt är 3,3 mm tjock vid vulsten och 1,3 mm tjock för övrigt. Vulsten är 10 mm med en fasad avslutning. Tydligt är att fragmentet inte har någon antydan till egg. Total vikt 5,3 g (Fig. 1). Tolkning: möjligen en del av ett glasögonspänne och i så fall av typen MM 1338 alternativt 1339 d.v.s. period V. Fragmentet är dock så litet och saknar reella karakteristiska drag vilket gör att tolkningen är mycket osäker. Provtagning av tvärsnitt genom den tjockaste delen (Fig. 1). Provvikt 0,09 g. Ljust gul i tvärsnitt. Figur 1. Detektorfynd 1.Bronsfragment, möjlig del av glasögonspänne. Skala i centimeter. Linjen markerar var provtagning för analys har gjorts. 10

11 Analys I det provtagna tvärsnittet framträder i mikroskop en tämligen homogen yta. Endast de allra yttersta delarna är korroderade. Enstaka hålrum finns centralt i snittet men i övrigt förefaller det mesta vara intakt. Provet består av en flerfasig legering, med globulära, men inte dendritiska, former. En ljust gul fas dominerar med flera, åtminstone två olika, grå faser i underordnad mängd. Bland dessa dominerar en ljusare grå fas och en mörkare grå fas förekommer associerad till denna. Den ljusare grå är i sin tur sannolikt uppbyggd av flera faser Figur 2 Detektorfynd 1. Foto från elektronmikrosonden, skala i mikrometer. De två grå faserna (1 och 2) utgör de dominerande kopparrika faserna i kopparlegeringen. Den något ljusare grå (3), som finns i liten mängd, innehåller höga halter av antimon. Den allra ljusaste (4) domineras av bly. I mindre omfattning finns också en mörkt grå fas (5) som är kopparsulfid. Vid analyserna med elektronmikrosonden kan ytterligare en fas urskiljas än vid undersökningen i mikroskopet (Fig. 2). Den dominerande, globulära fasen består av två faser med närliggande sammansättning. Båda domineras av koppar med tenn (Sn), antimon (Sb) samt arsenik (As) och nickel (Ni) i mindre mängd. Den ena (Fig. 2 nr 1) innehåller ca 2 3 % tenn och knappt 2 % antimon samt arsenik i storleksordningen 1 % och nickel strax under 1 %. Den andra fasen (Fig. 2 nr 2) innehåller ca 3 % av vardera tenn och antimon samt arsenik och nickel i samma storleksordning som i den något lättare fasen, möjligen något mer arsenik. Den underordnade fasen som i mikroskopet är ljust grå (Fig. 2 nr 3), domineras också av koppar men innehåller också höga halter av antimon (27 %) och tenn (knappt 7 %). Dessutom förekommer nickel i rikliga mängder (drygt 6 %) och arsenik (2 3 %) samt spår av 11

12 kobolt (Co) och silver (Ag). Tillsammans med denna fas finns också en blyrik fas (Fig. 2 nr 4). Resultaten indikerar att det är blyoxid (syre kan inte detekteras med denna metod utan beräknas fram) men det har inte utretts i denna begränsade analys om denna är primär eller sekundär. Ytterligare en fas (Fig. 2 nr 5) förekommer i mindre mängder och det är en koppardominerad sulfid, med lite järninnehåll. Analysen över en större yta ger ett resultat som motsvarar en totalanalys för legeringen och den visar att legeringen domineras av koppar (ca 75 %), med bly (Pb) som vanligaste legeringsämne (ca 0,9 %). Därefter följer antimon och tenn i likartad storleksordning (ca 4 respektive 3 %). Arsenik och nickel förekommer i storleksordning 2 respektive 1 %. Halten av arsenik är dock något osäker eftersom detektionsnivån för detta ämne ligger högt till följd av att mätning inte sker vid ämnets starkaste signal för att undvika sammanbladning med mätvärden för bly. Detektorfynd 2 Hela provet Föremålet är en oregelbunden smälta med en största längd av 17,7 mm, en största bredd av 16,7 mm och en största tjocklek av 11,6 mm. Total vikt 10,8 g. Prov taget på utskjutande bit, provvikt 0,10 g. Ljust gul i tvärsnitt (Fig. 3). Figur 3. Detektorfynd 2. Smälta. Skala i centimeter. Linjen markerar var provtagning för analys har gjorts. Analys Det undersökta tvärsnittet är huvudsakligen homogent uppbyggt. En tunn ytterkant är korroderad och centralt finns ett hålrum. Provet består av en flerfasig legering med dendritisk textur. En ljust gul fas dominerar med 12

13 en ljust grå fas i något mindre mängd. En mörkare grå fas, associerad till den ljust grå fasen, förekommer i underordnad mängd. Legeringen har samma faser som prov 1, men sannolikt mindre dominans av den ljust gula fasen. Texturen är också mer typisk gjuttextur Figur 4. Detektorfynd 2. Foto från elektronmikrosonden, skala i mikrometer. De två grå faserna (1 och 2) utgör de dominerande kopparrika faserna i kopparlegeringen. Den något ljusare grå (3), som finns i liten mängd, innehåller höga halter av antimon. Den allra ljusaste (4) domineras av bly. I mindre omfattning finns också en mörkt grå fas (5) som är kopparsulfid. Den dendritiska texturen framträder tydligt även vid elektronmikrosondens analyser (Fig. 4) och precis som i prov 1 kan ytterligare en fas urskiljas vilket innebär att den dominerande, kopparrika fasen egentligen består av två faser med närliggande sammansättning. Båda domineras av koppar med tenn och antimon med betydligt lägre halter av arsenik och nickel än i detektorfynd 1. Den ena (Fig. 4 nr 1) innehåller drygt 2 % tenn (Sn) och drygt 1 % antimon (Sb) medan den andra (Fig. 4 nr 2) innehåller knappt 7 % tenn och drygt 4 % antimon. Precis som i prov 1 finns också en underordnad fas (Fig. 4 nr 3) som är fattigare på koppar och mycket rik på antimon (ca 20 % Sb) och som också innehåller knappt 10 % tenn, drygt 2 % arsenik (As) och några tiondels viktsprocent nickel (Ni) och silver (Ag). Denna fas har något större utbredning i detta prov. Även blyrika ansamlingar finns (Fig. 4 nr 4) och i större mängd än i prov 1 förekommer också en koppardominerad sulfid (Fig. 4 nr 5). Analys över större ytor, motsvarande en totalanalys visar att samma ämnen förekommer i denna smälta men i något andra proportioner än i fynd 1. Koppar- och blyhalten är något lägre (ca 72 Cu respektive 7 % 13

14 Pb) medan förekomsten av både antimon och tenn är högre (ca 7 (Sb) respektive 6 % (Sn)). Både arsenik- och nickelhalt är lägre än i prov 1, i nivå med detektionsgränsen. Diskussion och tolkning De båda detektorfynden, föremålsfragmentet och smältan, är kopparlegeringar, med likartad struktur och sammansättning och är bronser. De innehåller också låga halter av zink. Det rör sig dock inte om tillsatt zink utan zinken härstammar från den använda malmen som troligen är en sulfidmalm. Den låga halten av zink motsäger inte en datering till bronsålder. Om föremålen hade innehållit betydligt högre halter av zink, och då som tillsatt legeringskomponent, hade en järnåldersdatering varit mycket mer trolig. I båda fynden finns också rester av sulfider i metallen. Dessutom förekommer nickel, arsenik och spår av silver vilket också indikerar att ursprunget kan vara en sulfidmalm och i det här fallet en fahlerzmalm. Dessa är vanligt förekommande på kontinenten. I båda fynden finns antimon och tenn vilket är tämligen vanligt i bronser från bronsåldern (Oldeberg 1942; Kresten 2000:37ff; Eriksson och Grandin 2008:332ff; Grandin et al 2007). Mer ovanligt för bronsåldersbronser är de höga halterna av bly i föremålen från Rolsberga. Det finns dock föremål som tydligt kan hänföras till bronsålder med motsvarande höga blyhalter som t. ex. spjutspetsarna från Enslöv socken i Halland och Askum socken i Bohuslän, en rakkniv från Gökhem socken i Västergötland samt flera föremål så som spjutspets, holkyxa och spänne från Åsle socken i Västergötland (Oldeberg 1942:204ff). Eftersom tolkningen av föremålsfragmentet så som tillhörande ett glasögonspänne är mycket osäkert kan således inte föremålsformen avgöra periodtillhörighet. Detsamma gäller även analyserna men analysresultatet motsäger inte en datering till främst yngre bronsålder. 14

15 Tabell 1. Mikrosondanalyser av kopparlegeringar, sulfider och blyförande faser. Analyserna är genomförda med programrutin GAL2 (se metodtext) med CAMECA SX-100 vid Institutionen för Geovetenskaper, Uppsala universitet. Resultaten presenteras i viktsprocent. Värde angivet med 0 innebär att ämnet inte finns i halter över detektionsnivån. De olika kopparlegeringsfaserna har angivits med br och en efterföljande beskrivning. Markering med * innebär att den nämnda analysen huvudsakligen består av den angivna fasen. Detektionsgränserna för flera av elementen är i storleksordningen 0,10 0,15 viktsprocent. Några element har något högre detektionsgräns: bly (Pb, ca 0,25) och guld (Au, ca 0,4). Betydligt högre detektionsgräns har arsenik (As) med ca 1,8 viktsprocent. Den höga detektionsnivån för arsenik beror på att mätningen av detta element inte sker vid dess starkaste signal eftersom denna delvis överlappar signalen från bly. Fynd Analysnr Fas Notering S Fe Co Ni Cu Zn As Ag Sn Sb Au Pb Summa D1 1a1 br punkt i nästlättaste (1 av 2 dom. faser) 0,02 0,13 0,08 0,91 87,22 0,19 1,55 0,07 2,66 1,99 0 0,51 95,33 D1 1a3 br punkt i nästlättaste (1 av 2 dom. faser) 0 0,17 0,11 1,01 83,13 0,28 1,31 0,05 1,47 1,10 0 0,30 88,94 D1 1a4 sulfid punkt i lättaste kristall 21,98 5,65 0 0,07 66,06 0,02 0,16 0,06 0 0,06 0 0,75 94,81 D1 1b1 br punkt i nästtyngsta (1 av 2 dom. faser) 0 0,18 0,06 0,96 86,70 0,25 2,51 0,02 3,37 3,49 0,07 0,12 97,72 D1 1b2 br punkt i nästlättaste (1 av 2 dom. faser) 0,02 0,18 0,07 0,84 86,76 0,22 1,19 0 2,00 1,49 0,01 0,28 93,05 D1 1b3 br punkt i tyngsta 0 0 0,16 6,46 50,35 0,00 2,56 0,20 6,74 27,40 0,20 0,17 94,23 D1 1b4 Pb* punkt i Pb-fas 0, ,01 0,77 0 0,58 0,06 0,02 0, ,07 74,33 medel av 18 analyser 50 um stora ytor D1 bulk br* längs slumpvald linje 0,23 0,18 0,06 0,96 74,68 0,15 1,90 0,15 3,19 4,22 0,05 8,63 94,39 D2 1a1 br punkt i nästlättaste (1 av 2 dom. faser) 0 0,03 0,03 0,16 91,64 0,02 0,35 0,08 2,32 1,22 0,07 0,28 96,20 D2 1a2 br punkt i nästtyngsta (1 av 2 dom. faser) 0 0 0,02 0,08 82,97 0,01 0,59 0,08 6,99 4,10 0 0,38 95,22 D2 1a3 br punkt i tyngsta 0,01 0,03 0,03 0,22 66,02 0,05 2,02 0,28 9,88 20,00 0 0,39 98,92 D2 1a4 Pb* punkt i Pb-fas 0, ,05 15,08 0,06 0,80 0 0,81 0, ,09 90,71 D2 1a5 sulfid punkt i lättaste kristall 18,65 0,01 0,01 0,02 71,09 0,04 0 0,03 0,23 0,39 0 0,24 90,70 D2 bulk br* medel av 16 analyser 50 um stora ytor längs slumpvald linje 0,50 0,04 0,02 0,14 72,40 0,03 0,94 0,16 5,69 7,20 0,04 6,89 94,06

16 Referenser Eriksson T & Grandin L Mellan himmel och jord. Ryssgärdet, en glimrande bronsåldersmiljö i centrala Uppland. Arkeologi E4 Uppland. Volym 5. Uppsala. Grandin L., Andersson D. & Willim A med bidrag av Stilborg, O. & Grönberg, E Ett mångfacetterat metallhantverk i Södra Kristineberg och Svängedammshagen. Arkeometallurgiska analyser av brons, järn, slagg, malm och teknisk keramik från yngre bronsålder och järnålder. Malmö stad, Oxie sn, Skåne. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Kresten P Analysis of LBA Celts from the collections of the Museum of Nordic Antiquities, Uppsala University. Project Iron technology a successful innovation. From bronze to iron in Scandinavia and Greece. Activity Report Geoarchaeological Laboratory Department of Archaeological investigation, UV GAL National Heritage Board. Uppsala Oldeberg A Metallteknik under förhistorisk tid. Del I. Lund.

17 Administrativa uppgifter Riksantikvarieämbetets dnr: Riksantikvarieämbetets projektnummer: UV GAL (UV Syd 10232). Undersökningstid: Projektgrupp: Eva Hjärthner-Holdar och Lena Grandin. Figurer Figur1. Detektorfynd 1.Bronsfragment, möjlig del av glasögonspänne. Skala i centimeter. Linjen markerar var provtagning för analys har gjorts. Figur2 Detektorfynd 1. Foto från elektronmikrosonden, skala i mikrometer. De två grå faserna (1 och 2) utgör de dominerande kopparrika faserna i kopparlegeringen. Den något ljusare grå (3), som finns i liten mängd, innehåller höga halter av antimon. Den allra ljusaste (4) domineras av bly. I mindre omfattning finns också en mörkt grå fas (5) som är kopparsulfid. Figur3. Detektorfynd 2. Smälta. Skala i centimeter. Linjen markerar var provtagning för analys har gjorts. Figur 4. Detektorfynd 2. Foto från elektronmikrosonden, skala i mikrometer. De två grå faserna (1 och 2) utgör de dominerande kopparrika faserna i kopparlegeringen. Den något ljusare grå (3), som finns i liten mängd, innehåller höga halter av antimon. Den allra ljusaste (4) domineras av bly. I mindre omfattning finns också en mörkt grå fas (5) som är kopparsulfid. Tabeller Tabell 1. Mikrosondanalyser av kopparlegeringar, sulfider och blyförande faser. Analyserna är genomförda med programrutin GAL2 (se metodtext) med CAMECA SX- 100 vid Institutionen för Geovetenskaper, Uppsala universitet. Resultaten presenteras i viktsprocent. Värde angivet med 0 innebär att ämnet inte finns i halter över detektionsnivån. De olika kopparlegeringsfaserna har angivits med br och en efterföljande beskrivning. Markering med * innebär att den nämnda analysen huvudsakligen består av den angivna fasen. Detektionsgränserna för flera av elementen är i storleksordningen 0,10 0,15 viktsprocent. Några element har något högre detektionsgräns: bly (Pb, ca 0,25) och guld (Au, ca 0,4). Betydligt högre detektionsgräns har arsenik (As) med ca 1,8 viktsprocent. Den höga detektionsnivån för arsenik beror på att mätningen av detta element inte sker vid dess starkaste signal eftersom denna delvis överlappar signalen från bly. 17