Järnframställning under förromersk järnålder

Transkript

1 UV GAL RAPPORT 2010:21 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Järnframställning under förromersk järnålder Kemisk analys av slagg från blästugn med underliggande slagguppsamling Kristianslund med Hjelmstad, 133/10, Gjøvik kommune, Oppland, Norge Lena Grandin G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

2

3 UV GAL RAPPORT 2010:21 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING Järnframställning under förromersk järnålder Kemisk analys av slagg från blästugn med underliggande slagguppsamling Kristianslund med Hjelmstad, 133/10, Gjøvik kommune, Oppland, Norge Lena Grandin A G L Geoarkeologiskt Laboratorium Järnframställning under förromersk järnålder 3

4 Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Mitt Portalgatan 2A Uppsala Växel: Fax: e-post: e-post: Figur på framsidan: Slagg, hel och i delat tvärsnitt, som har stelnat i oregelbundna, relativt grova, slaggsträngar utan yttre begränsningsytor. Även mikroskopbild på tvärsnittet där kontakten mellan slaggflöden syns tydligt rakt genom bilden med koncentration av hålrum Riksantikvarieämbetet UV Uppsala Rapport 2010:21 ISSN Utskrift Uppsala, 2010

5 Innehåll Sammanfattning... 7 Abstract... 8 Inledning... 9 Uppdrag... 9 Bakgrund... 9 Platsen i fokus och i ett större perspektiv... 9 Metod Okulär granskning Provtagning Kemiska analyser Mikroskopering av slaggprov Presentation och utvärdering av analyser Resultat Platsen Slaggen Pr nr Analysresultat Slagger från järnframställning i Oppland Tolkning Referenser Administrativa uppgifter Figurer Tabellförteckning Järnframställning under förromersk järnålder 5

6 6 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

7 Sammanfattning Vid en arkeologisk undersökning som genomfördes av Kulturhistorisk Museum i Oslo i jordbruksområdet vid den nordliga delen av Mjøsa, i Gjøvik kommune, Oppland, Norge, påträffades delar av en järnframställningsplats. På platsen fanns en botten av vad som tolkades vara en blästugn med slagguppsamlingsgrop och små mängder slagg. Två 14 C-dateringar har gjorts på prover från ugnen. Dessa ger resultatet BC vilket innebär att den hör till de äldsta kända ugnarna i östra Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium har analyserat slagg från ugnslämningen. Slaggen är uppbyggd av flera pålagrade slaggsträngar vilket är karaktäristiskt för slagger som har bildats i schaktugnar med underliggande slagguppsamlingsutrymme utan att stora slaggblock har byggts upp. Resultaten från kemiska analyser visar att slaggen har lågt innehåll av det mesta förutom järn som utgör stora delar av dess sammansättning. Liknande höga nivåer är vanligt förekommande för äldre järnålderns järnframställning i denna ugnstyp. Jämfört med många andra slagger från Oppland har den tämligen lågt manganinnehåll. Denna typ av analyser genomförs rutinmässigt på material från utgrävningar av järnframställningsplatser. Resultaten igår också som grundläggande data i ett större projekt med målsättning att utreda om det är möjligt att proveniensbestämma järn med hjälp av olika regioners specifika geokemiska signatur. Mer utvärderande resultat kring detta presenteras i annat sammanhang. Järnframställning under förromersk järnålder 7

8 Abstract During an archaeological excavation, made by the Cultural museum in Oslo, remains of a bloomery iron production site was found in an agricultural area in the northern part of lake Mjøsa in Gjøvik, Oppland, Norway. At the site, remains of a slag-pit furnace and small volumes of slag were found. Two charcoal samples from the furnace have been radiocarbon dated to BC, which means that this is one of the earliest bloomery furnaces in Eastern Norway. Geoarchaeological Laboratory has analysed slag from the furnace. The slag is made up of several small consecutive slag flows, typical of slags from slag-pit furnaces in which no larger slagblocks are formed. Results from bulk chemical analyses show that the slag is rich in iron, which is characteristic of slags from Early Iron Age bloomery production. Compared to many other slags from Oppland, this slag has a fairly low content of manganese. Analyses of this kind on archaeometallurgic material are generally a standardised method in many arhaeological excavations of iron production sites in order to gain information on production, process and quality. It is also of interest to be able to compare various features and regions. These analyses will therefore also be included in a larger project, Iron Origins, at the Cultural museum, Oslo University. The project was initiated to unravel whether it is possible to provenance Norwegian iron items by comparing geochemical signatures in ores, slags and slag inclusions, and find out whether these can distinguish various regions. More interpretations and assessments of such results will be presented elsewhere. 8 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

9 Inledning Uppdrag Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL), vid Riksantikvarieämbetet har fått i uppdrag av Jan Henning Larsen vid Kulturhistorisk museum, Universitetet i Oslo, att analysera slagg från Kristianslund med Hjelmstad, 133/10, Gjøvik kommune, Oppland. Bakgrund Kulturhistorisk museum genomför varje år ett stort antal utgrävningar med anledning av utbyggnader i samhället, blant annat av järnframställningsplatser. I undersökningarna ingår arkeometallurgiska analyser för att få upplysningar om produktion, process och kvalitet. Som en del i varje enskild undersökning är det är också viktigt att kunna jämföra olika anläggnignar och regioner med varandra. Vid museet har också ett projekt, Iron Origins, startats för att utreda om det är möjligt att proveniensbestämma järnfynd från järnålder, speciellt vikingatid, och medeltid. Som ett led i projektet ingår analyser av slagger för att bygga upp en referenssamling för framtida analyser av järnfynd. Slagger har kontinuerligt analyserats från flera undersökningar av järnframställningsoch smidesplatser genom åren, bland annat av Arne Espelund (2003, 2004, 2009), Vagn Buchwald (2005) och Geoarkeologiskt Laboratorium GAL (Grandin m.fl. 2004, 2005, 2006; Andersson & Grandin 2008; Andersson m.fl. 2006), och dessa utgör en grund i en sådan undersökning. Den omfattande arkeologiska undersökningen av järnframställningsområdet i Gråfjell, Hedmark, inkluderade ett stort antal analyser av slagger men även järn (t.ex. Espelund 2003, 2004; Espelund & Nordstrand 2003, Grandin m.fl. 2004, 2005, 2006; Andersson m.fl. 2006) är en viktig del. Inom ramen för forskningsprojektet valdes ytterligare slagger ut för analys från tidigare undersökta järnframställningsplatser i Oppland, Vestfold, Aust-Agder och Buskerud (Grandin 2009). Slutsatsen från den inledande utvärderingen av analyserna var att det är möjligt att se skillnader mellan regioner med olika geologiska miljöer med hjälp av en kombination av olika huvud- och spårämnen i slaggerna (Grandin m.fl. 2010). För att ytterligare bygga upp analysdatabasen genomförs nu analyser av slagger från flera lokaler i Oppland som har undersökts de senaste åren av Kulturhistorisk museum. Platserna, huvudsakligen järnframställningsplatser, spänner över ett stort tidsintervall vilket ger möjlighet att lägga till kronologin som en intressant faktor i tolkningen. Fyra av dem ligger i Vagn kommune (Gudbrandslie R 31, Gudbrandslie R48, Tørrisheisen och Høre), en i Gausdal kommune (Holen), två i Gjøvik kommune (Kristianslund och Haug) och en i Sør-Fron kommune (Hove nedre). Platsen i fokus och i ett större perspektiv I denna rapport kommer resultaten från den aktuella undersökningen att presenteras. Platsen beskrivs inledningsvis kortfattat med hjälp av Järnframställning under förromersk järnålder 9

10 information från uppdragsgivaren. Därefter följer information om slaggen, såväl hel som delad, hur prov har tagits och vilka analyser som genomförs. En kort utvärdering görs också men den huvudsakliga tolkningen och jämförelsen med andra platser, i Oppland och i Norge, görs inom ramen för forskningsprojektets avrapportering. Metod Okulär granskning Slaggen granskas inledningsvis okulärt och karaktäriseras med avseende på bland annat form, typ och grad av magnetism. Slaggen delas också och tvärsnittet undersöks för att få ytterligare information om hur den är sammansatt och om den är homogent eller heterogent uppbyggd. Provtagning Den delade slaggen provtas för kemisk analys. Syftet med analysen är bland annat att få kännedom om slaggens kemiska sammansättning vilken antyder vilken malm som har använts. Malmen har i sin tur fått sin sammansättning från den kemiska signatur som finns i den geologiska miljön där den är bildad. Därför är det viktigt att man analyserar material som är resultat av framställningsprocessen. Det innebär att andra komponenter som bränd lera från eventuella ugnsväggar eller sandigt och grusigt material som smält fast från underlaget inte får ingå. Dessa material har inte aktivt deltagit i processen och har inte heller sitt ursprung i den malm som använts på området. Därför har allt sådant tagits bort i provhanteringen så att endast slaggkomponenten har ingått i proverna som analyseras kemiskt. Vanligtvis undersöks kemiskt analyserade slagger också i mikroskop för att exakt veta vad som har analyserats och kunna se hur slaggen är uppbyggd. Undersökning i mikroskop är också ett viktigt redskap för att särskilja järnframställningsslagger från smidesslagger då detta inte låter sig göras genom enbart okulär granskning. Det är också möjligt att särskilja slagger som stelnat innanför blästugnens väggar från dem som runnit ut och stelnat utanför. Kemiska analyser Totalkemisk analys utfördes på slaggerna hos ALS Scandinavia, Luleå. Använd analysmetod är ICP-AES för huvudelement och ICP-QMS för spårelement. Totalt analyserades 43 element i varje prov. Mikroskopering av slaggprov Slaggen har undersökts i mikroskop för att se hur den är uppbyggd. Slaggernas utseende i mikroskala visar detaljer om slaggbildning som avslöjar under vilka temperatur- och syreförhållanden som slaggen har 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. 10 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

11 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 tillräckligt högt. 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. Presentation och utvärdering av analyser Resultaten beskrivs i sammanfattning i anslutning till den okulära granskningen och de kemiska analyserna återges i sin helhet i tabellform. Huvudämnena presenteras enligt konventionellt sätt som oxider där allt järn har räknats om till FeO även om järnet förekommer i många olika konstellationer. Spårämnen presenteras i en egen del som rena element, också på konventionellt sätt. Resultat Inledningsvis beskrivs lokalen i korthet med informationen som har tillhandahållits av uppdragsgivaren. Varje slagg som har granskats beskrivs därefter till sitt yttre, i delat tvärsnitt och från undersökningen i mikroskop. De kemiska analysresultaten behandlas slutligen i ett separat avsnitt. Platsen Vid en arkeologisk undersökning som genomfördes under sommaren 2009 i jordbruksområdet vid den nordliga delen av Mjøsa påträffades en järnframställningsplats. En botten av vad som tolkades vara en blästugn med slagguppsamlingsgrop hittades. Endast små mängder slagg fanns på platsen. Den slagg som nu analyseras kommer från anläggningen. Två 14 C-dateringar har gjorts på prover från ugnen och resulterar i BC. Järnframställning under förromersk järnålder 11

12 Figur 1. En av slaggerna i Pr nr 2 som har stelnat i oregelbundna, relativt grova, slaggsträngar utan yttre begränsningsytor. Figur 2. Slaggen i Pr nr 2 i tvärsnitt. Kontakterna mellan de olika slaggsträngarna framträder tydligt. Slaggsträngarna har likartad sammansättning, men olika mängd och storlek på porer. Slaggen Pr nr 2 Slaggprovet kommer från den undersökta ugnen och består av tre gråbruna nästan hela slaggstycken. Det största är ca mm. Slaggen har stelnat i oregelbundna, relativt grova, slaggsträngar utan yttre begränsningsytor (Fig. 1). De är delar av bottenslagger, med kolavtryck. Svagt magnetisk. I tvärsnitt är slaggen homogen i sammansättning. Den är tät och har tydliga kontakter (Fig. 2) mellan slaggflöden som urskiljs med hjälp av små skillnader i porositet. De olika slaggsträngarna framträder ännu tydligare i mikroskop (Fig. 3), främst med hjälp av skillnader i pormängd. Slaggsträngarna har likartad kornstorlek sinsemellan och varierar inte heller från kärna till 12 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

13 ytterkant, vilket betyder att de inte har svalnat av speciellt hastigt. Längs någon kontaktyta är wüstitmängden lägre än i övrigt. Den kemiska sammansättningen är också mycket likartad i de separata slaggsträngarna som alla domineras av relativt grov wüstit (Fig. 4). Olivin och glas förekommer i mindre mängder liksom små droppar av metalliskt järn som är utspridda i slaggen. Slaggen visar tydliga tecken på att ha bildats genom långsam avsvalning i ugn, från en homogen slaggvolym med hög total järnhalt. Figur 3. Slaggen betraktad i mikroskop. Den domineras av wüstit (ljusa, rundade former), med olivin och glas i mindre mängder (två grå faser, se nästa figur). De större grå ytorna är hålrum. Droppar av metalliskt järn syns som vit prickar. Mitt i bilden syns kontakten mellan en övre och en undre slaggsträng. Figur 4. Detalj ur föregående figur på den homogent uppbyggda slaggen. Här syns såväl järn (vita prickar) som den dominerande wüstiten (ljusa runda former) som olivin (ljusa grå fält) och glas (mörkare grå fält). Järnframställning under förromersk järnålder 13

14 Analysresultat Resultaten från analyserna återges i sin helhet i tabellform (Tabell 1). Huvudämnena presenteras enligt konventionellt sätt som oxider där allt järn har räknats om till FeO även om järnet förekommer i många olika konstellationer. Spårämnen presenteras i en egen del som rena element, också på konventionellt sätt. För att kunna jämföra de olika ämnena har diagram använts där huvud- och/eller spårämnen har jämförts parvis. I diagrammen återfinns även referensdata från den tidigare genomförda analysen på slagger från Oppland, Vestfold, Aust-Agder, Buskerud och Hedmark (Grandin 2009). Slaggen har ett, för slagger som har bildats i schaktugnar med underliggande slagguppsamlingsutrymme, mycket karaktäristiskt utseende med flera pålagrade slaggsträngar. Processen har dock inte varit sådan att stora slaggblock har byggts upp, utan huvudsakligen mindre slaggansamlingar som denna, vanligen i tämligen grunda gropar. Slaggen har lågt innehåll av det mesta förutom järn som utgör stora delar av dess sammansättning. Liknande höga nivåer är vanligt förekommande för äldre järnålderns järnframställning i denna ugnstyp. Slagger från järnframställning i Oppland Som nämndes i inledningen är analysen av slaggen från Kristianslund (760080) en av flera analyser som nu har genomförts på slagger från blästplatser i Oppland. Därför kan det också vara intressant att i korthet jämföra dem med varandra, och dessutom relatera dem till andra regioner. I denna analysomgång har slagger från 8 platser i Oppland analyserats. Fyra av dem ligger i Vagn kommune (Gudbrandslie R , Gudbrandslie R , Tørrisheisen och Høre ), en i Gausdal kommune (Holen ), två i Gjøvik kommune (Kristianslund och Haug ) och en i Sør-Fron kommune (Hove nedre ). Det innebär en geografisk, om än begränsad, spridning inom Oppland. Kronologi Järnframställning har skett i Oppland under åtminstone 1500 år, med en tydlig kronologisk utveckling och regionala skillnader (Larsen 2009, s. 142). De åtta aktuella lokalerna omfattar representanter från såväl äldre som yngre dateringar, liksom några olika ugnsteknologier. Tre av de fyra platserna i Vang är i grova drag daterade till yngre järnålder-medeltid medan den fjärde platsen är något äldre, 400-tal AD. Järnframställningen i Gasudal och vid en av lokalerna i Gjøvik (Kristianslund) är daterad till förromersk järnålder. Den andra lokalen i Gjøvik är daterad till romersk järnålder och tidig vendeltid men järnframställningen i Sør-Fron är ännu inte daterad. Funktion och ugnsteknologi Om vi ser till en viktig funktion i järnframställningsprocessen kan vi göra en grov indelning i två typer. Dels framställning i schaktugn med slaggtappning, vilket finns från de tre lokalerna i Vang kommune, från yngre järnålder-medeltid. Dels till framställning i schaktugn med slagguppsamling i ugnens nedre del, vilket mer eller mindre tydligt gäller 14 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

15 för slaggerna från de andra platserna, vilka alla är äldre, men har spridning i ålder Oppland (GAL 2010) Oppland (Espelund 2009) Oppland (ref) Hedmark (ref) Aust-Agder (ref) Buskerud (ref) Vestfold (ref) FeO (viktsprocent) SiO 2 (viktsprocent) Figur 5. Jämförelse av slaggernas innehåll av kisel och järn. Slaggerna uppvisar en stor variation i sammansättning. Många slagger från Oppland avviker från en tänkt linje från hög järnhalt till hög kiselhalt vilket antyder att det förekommer andra ämnen i höga halter. Här visar det sig att mangan förekommer rikligt i många av dem (se kommande figurer). Se text för numrering och referenser. Geografi och geologi Den geografiska uppdelningen är i detta skede endast grov och tar inte hänsyn till fördelning inom kommunens gränser, eller i förhållande till topografi. Men, det kan vara intressant för att översiktligt kunna jämföra med markens geokemiska sammansättning. Från Norges Geologiske Undersökelse finns en geokemisk kartläggning för hela Norge där ämnen som också är vanligt förekommande i järnmalmer, och följaktligen i slagger, är representerade. I atlasen (Ottesen m.fl. 2000) har data sammanställts och presenterats tillsammans med en regionindelning. För Oppland kan man se en variation från låga till höga halter av flera av de ämnen som är av intresse för att undersöka slagger. Variationen uppvisar Järnframställning under förromersk järnålder 15

16 dock en regelbundenhet med Gudbrandsdalen som en gräns mellan, för det mesta, något lägre halter i öster och något högre halter i väster. Gränsen är mer eller mindre diffus men är ett hjälpmedel i tolkningen av slaggernas analysvärden. Slaggernas geokemi Bland huvudämnena är det vanligen järn och kisel som förekommer i högst halter (Tabell 1, Fig. 5). Dessa är dock inte speciellt användbara för att spåra vilken region som slaggerna kommer från. De är snarare ett indirekt mått på järnframställningens effektivitet och teoretiskt resulterar detta generellt i en högre halt av kisel i slaggen ju mer järn som har utvunnits som metall för en och samma järnhalt i en malm. Andra huvudelement, t.ex. aluminium, kalcium och kalium kan förekomma såväl i malmer som i ugnsväggar och bränsle och bidra med komponenter till slaggen. Bidraget från annat än malm bedöms ofta som marginellt men ska inte underskattas. 0.5 Oppland (GAL 2010) Oppland (Espelund 2009) Oppland (ref) Hedmark (ref) Aust-Agder (ref) Buskerud (ref) Vestfold (ref) TiO2 (viktsprocent) MgO (viktsprocent) Figur 6. Jämförelse av slaggernas innehåll av magnesium och titan. Slaggerna från Vang kommune (760032, , och ) har höga halter av båda ämnena. Allra lägst magnesiumhalt har slaggerna från Gjøvik (760085). Se text för numrering och referenser. 16 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

17 V (mg/kg) Oppland (GAL 2010) Oppland (Espelund 2009) Oppland (ref) Hedmark (ref) Aust-Agder (ref) Buskerud (ref) Vestfold (ref) Ni (mg/kg) Figur 7. Jämförelse av slaggernas innehåll av nickel och vanadin. Slaggerna från Oppland har genomgående höga vanadinhalter. Nickelinnehållet varierar från låga till mycket höga halter som hos slaggerna från Gjøvik (760085). Bland referensslaggerna från Vestfold, Buskerud och Aust-Agder är nickelhalten under detektionsnivån, ca 10 mg/kg varför dessa inte är utritade i diagrammet. Se text för numrering och referenser. Andra ämnen som dock kan vara betydligt intressantare för att detta syfte är t.ex. mangan, fosfor, titan och magnesium. De kan förekomma från någon tiondels viktsprocent upp till några procent, eller som för mangan till och med tiotals viktsprocent (som MnO). Även ämnen i spårhalter, i storleksordningen tiotals eller hundratals mg/kg, kan knytas till specifika geologiska områden. Till dessa hör vanadin, krom, nickel, kobolt och delvis även barium samt inte minst de sällsynta jordartsmetallerna (Rare Earth Elements - REE). Flera av dessa ämnen förekommer enligt Ottesen m.fl. (2000) i högre halter i Opplands västliga delar, jämfört med de östliga. Motsvarande fördelning ser vi i slaggerna för bland annat magnesium och titan (Fig. 6) där de högsta halterna återfinns i slagger från Vang kommune. För t.ex. vanadin och nickel är detta inte lika entydigt (Fig. 7). Slagger från Vang återfinns bland gruppen med högre halter av dessa ämnen, men det finns andra som har högre, samtidigt som en del slagger från Vang har betydligt lägre, halter. I jämförelse med slagger från Hedmark eller sydligare fylken är dock både vanadin- och nickelinnehållet tämligen högt generellt. Järnframställning under förromersk järnålder 17

18 MnO (viktsprocent) Oppland (GAL 2010) Oppland (Espelund 2009) Oppland (ref) Hedmark (ref) Aust-Agder (ref) Buskerud (ref) Vestfold (ref) Ba (mg/kg) Figur 8. Jämförelse av slaggernas innehåll av barium och mangan. Slaggerna från Gjøvik (760085) utmärker sig med betydligt högre bariuminnehåll än de övriga. I nästa figur visas detalj ur rutan. Se text för numrering och referenser MnO (viktsprocent) Oppland (GAL 2010) Oppland (Espelund 2009) Oppland (ref) Hedmark (ref) Aust-Agder (ref) Buskerud (ref) Vestfold (ref) Ba (mg/kg) Figur 9. Jämförelse av slaggernas innehåll av barium och mangan, detalj ur föregående figur. Högre manganhalter återspeglas av högre bariumhalter. De högsta halterna återfinns i slaggerna från yngre järnålder-medeltid i Vang kommune samt slaggerna från Gausdal kommune (760071). Se text för numrering och referenser. 18 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

19 MnO (viktsprocent) Oppland (GAL 2010) Oppland (Espelund 2009) Oppland (ref) Hedmark (ref) Aust-Agder (ref) Buskerud (ref) Vestfold (ref) P 2O 5 (viktsprocent) Figur 10. Jämförelse av slaggernas innehåll av fosfor och mangan. Manganhalten varierar för i det närmaste konstant och genomgående låg fosforhalt i slaggerna från Oppland. Se text för numrering och referenser. Allra högst nickelhalt, över 400 mg/kg återfinns i de båda slaggerna från Haug (760085) i Gjøvik kommune. Dessa båda har dessutom kraftigt förhöjda halter av barium, storleksordningen mg/kg vilket är en faktor 10 mer än de flesta andra. Det senare ämnet skulle dock kunna ha sitt ursprung i annat material än malmen. Barium har i många fall visat sig vara positivt korrelerat med manganinnehållet, dvs. höga halter av det ena ämnet innebär höga halter av det andra. Och, slaggen från Gjøvik har visserligen också högt manganinnehåll, men om vi jämför mangan- och bariumhalterna för samtliga slagger (Fig. 8 9) ser vi att om det skulle vara samma korrelation för dessa båda slagger som för de andra skulle manganinnehållet vara dramatiskt högre än den nivå på ca 20 respektive 27 % MnO som finns i slaggerna. I övrigt återfinns de högsta manganoch bariumhalterna i slagger från Vang kommune och Gausdal kommune. Det är dock inte alla slagger från Vang som har höga manganhalter utan enbart de från yngre järnålder-medeltid som är från slaggtappningsugnar. Den något äldre slaggen från Høre (760066) har manganhalter i nivå med slagger från övriga äldre platser med framställning i ugn med underliggande slagguppsamlingsutrymme. Redan i mitten av 1900-talet påtalade T Dannevig Hauge, med sin forskning om järnframställning med Oppland i fokus, just Järnframställning under förromersk järnålder 19

20 manganinnehållet i slagger som påvisade att man nyttjat manganförande malmer. Speciellt i Valdres var malmen manganrik menade han, medan manganhalten föreföll vara lägre längre söderut (ref. i Larsen 2009, s 133). Fosfor är (Fig. 10) också ett ämne som är vanligt förekommande i malmer och ett hjälpmedel för att särskilja olika malmområden. Fosfor har också en effekt på det tillverkade järnet genom att bidra till både ett hårdare och segare järn än det fosforfria järnet. Fosfor fördelar sig under framställningsprocessen mellan metall och slagg varför en förhöjd fosforhalt i slaggen delvis signalerar att fosforjärn kan ha tillverkats. De nu analyserade slaggerna från Oppland har dock genomgående fosforhalter under 0,8 % P 2 O 5, vilket är i nivå med tidigare analyserade slagger från bland annat Oppland, men lägre än i slagger från Hedmark, representerat av det stora järnframställningsområdet i Gråfjell. Tolkning Den analyserade slaggen från järnframställningsplatsen i Gjøvik, vid Mjøsas norra del, som daterats till förromersk järnålder visar tydliga tecken på att ha bildats genom långsam avsvalning i ugn, från en homogen slaggvolym med hög total järnhalt. Den har ett mycket karaktäristiskt utseende för slagger som har bildats i schaktugnar med underliggande slagguppsamlingsutrymme. Det totalt sett höga järninnehållet är också vanligt förekommande i den äldre järnålderns blästugnar. Den genomförda analysomgången på slagger från 8 järnframställningslokaler i Oppland visar en större spridning i slaggsammansättning än de tidigare genomförda analyserna från Oppland kunde visa, även om tendenser på variationer fanns redan då (Grandin 2009). Trots att det finns en variation så kan slaggerna från Oppland i många fall särskiljas från slagger från en del andra regioner i landet. Dessutom, om man granskar Opplands slagger utifrån en mer detaljerad geografisk synvinkel, framträder mönster som urskiljer mer systematiska variationer relaterat till grupper av järnframställningsplatser. Här kan möjligen också kronologi vara av betydelse i den mån detta speglar vilka malmförekomster som utnyttjas under olika tidpunkter. 20 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning

21 Referenser Andersson, D. & Grandin, L Medeltida järnframställning i blästugn. Arkeometallurgiska undersökningar av material från Larvik. Norge, Vestfold, Larvik, Rødbøl 2040/2, E18-prosjektets lokal 19. UV Uppsala Rapport 2008:03. Geoarkeologisk undersökning. Riksantikvarieämbetet. Avdelningen för arkeologiska undersökningar. Geoarkeologiskt Laboratorium. Uppsala. Andersson, D., Grandin, L., Stilborg, O. & Willim, A Järnframställning i Gråfjellområdet. Arkeometallurgiska analyser av 2005 års undersökningar. Järnframställningsplatserna 23/J, 28/Tr, 29/S, 30/F, 31/M, 32/M, 33/M och 34/M. Rostningsplatserna 18/J, 20/J och 24/J. Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Buchwald, V.F Iron and steel in ancient times. Historiskfilosofiske Skrifter 29. Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab. The Royal Danish Academy of Sciences and Letters. Copenhagen. Espelund, A Jernvinna i Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark. En metallurgisk analyse av funnmaterialet fra jernframstillingsanlegg ID , utgravd i Norges teknisk-naturvetenskaplige universitet. Fakultet for naturvitenskap og teknologi. Institutt for materialteknologi. Trondheim. Espelund, A Malm- og slaggprøver fra Breive 1/2 og Hovden 2/8 i Bykle kommune, Aust-Agder. Metallurgisk analyse for Kulturhistorisk museum, Universitetet i Oslo. Institutt for materialteknologi. Trondheim. Espelund, A. & Nordstrand, E Metallurgiske undersøkelser av jernvinneanlegg i Gråfjellet år Rapport til Universitetets kulturhistoriske museer, Oslo. Institutt for materialteknologi, NTNU. Trondheim Espelund, A Metallurgiske undersøkelser av jernvinneanlegg Jfp 9 i Gråfjellet år Institutt for materialteknologi, NTNU. Trondheim. Espelund, A Malm- og slaggprøver fra Valdres og Gausdal. Gudbrandslie R 31, R 48 i Vang Tørrisheisen R 12, Kvien 96/7, Holen 131/1 i Gausdal. Institutt for materialteknologi, NTNU. Trondheim Grandin, L Är det möjligt att proveniensbestämma det norska järnet? Kemiska analyser av slagger från järnframställning. Norge: Oppland, Vestfold, Aust-Agder, Buskerud och Hedmark. Ingår i projektet Iron Origins. UV Uppsala Rapport 2009:15. Geoarkeologisk undersökning. Riksantikvarieämbetet. Avdelningen för arkeologiska undersökningar. Geoarkeologiskt Laboratorium. Uppsala. Grandin, L., Forenius, S. & Hjärthner-Holdar, E Järnframställning på Gråfjellet. Arkeometallurgiska analyser. ID , ID Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Grandin, L., Willim, A., Forenius, S. & Stilborg, O Järnframställning på Gråfjell. Arkeometallurgiska analyser av 2004 års undersökningar. Järnframställningsplats 8/T, Järnframställningsplats Järnframställning under förromersk järnålder 21

22 22 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning 13/J, Rostningsplatser. Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Grandin, L., Andersson, D. & Hjärthner-Holdar, E Järnframställning i Gråfjellområdet. Arkeometallurgiska analyser av järnfynd. Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport Uppsala. Grandin, L., Rundberget, B., Larsen, J.H. & Bill, J Searching for the production site for irion in the Gokstad ship. Proceedings from Early medieval monumental graves in Northern Europe. Research seminar in Sandefjord, 17 th -19 th November In press. Larsen, J.H Jernvinneundersøkelser. Faglig Program Bind 2. Varia 78, Kulturhistorisk museum, Fornminneseksjonen. Oslo. Ottesen, R.T, Bogen, J., Bølviken, B., Vodlen, T. & Haugland, T Geokjemisk atlas for Norge, del 1: Kjemisk sammensettning av flomsedeimenter. Norges geologiske undersøkelse, Norges vassdragsog energidirektorat. Trondheim.

23 Administrativa uppgifter Riksantikvarieämbetets dnr: Riksantikvarieämbetets projektnummer: Projektgrupp: Lena Grandin och Annika Willim Underkonsulter: ALS Scandinavia och MINOPREP. Digital dokumentation: förvaras på UV Mitt. Fotografier: Lena Grandin. Järnframställning under förromersk järnålder 23

24 Tabell 1. Projekt Prov Pnr 2 SiO 2 10,4 TiO 2 0,0893 Al 2 O 3 2,19 Fe 2 O 3 91,8 MnO 2,69 MgO 0,311 CaO 0,823 Na 2 O 0,210 K 2 O 0,272 P 2 O 5 0,358 Glödförlust -7,40 Summa 102 FeO 76,0 Be 14,1 Sc 8,36 V 268 Cr 37,9 Co 14,5 Ni 68,8 Ga 1,89 Rb 9,01 Sr 82,2 Y 9,72 Zr 30,4 Nb 1,96 Mo 2,87 Ba 1850 La 18,7 Ce 46,8 Pr 3,98 Nd 15,7 Sm 2,64 Eu 0,192 Gd 2,06 Tb 0,296 Dy 2,00 Ho 0,387 Er 1,22 Tm 0,181 Yb 1,21 Lu 0,279 Hf 1,04 Ta 0,130 W 1,14 Th 3,38 U 1,34 Tabell 1. Totalkemisk analys av slagg. Den första delen av tabellen presenterar halter av huvudelementen i viktsprocent medan andra delen presenterar halter av spårelement i mg/kg. Analyserna är genomförda av ALS Scandinavia AB, analys nr L och L Allt järn är ursprungligen återgivet som Fe 2 O 3 men även omräknat till FeO i slutet av huvudtabellen.

25 Figurer Figur 1. En av slaggerna i Pr nr 2 som har stelnat i oregelbundna, relativt grova, slaggsträngar utan yttre begränsningsytor. Figur 2. Slaggen i Pr nr 2 i tvärsnitt. Kontakterna mellan de olika slaggsträngarna framträder tydligt. Slaggsträngarna har likartad sammansättning, men olika mängd och storlek på porer. Figur 3. Slaggen betraktad i mikroskop. Den domineras av wüstit (ljusa, rundade former), med olivin och glas i mindre mängder (två grå faser, se nästa figur). De större grå ytorna är hålrum. Droppar av metalliskt järn syns som vit prickar. Mitt i bilden syns kontakten mellan en övre och en undre slaggsträng. Figur 4. Detalj ur föregående figur på den homogent uppbyggda slaggen. Här syns såväl järn (vita prickar) som den dominerande wüstiten (ljusa runda former) som olivin (ljusa grå fält) och glas (mörkare grå fält). Figur 5. Jämförelse av slaggernas innehåll av kisel och järn. Slaggerna uppvisar en stor variation i sammansättning. Många slagger från Oppland avviker från en tänkt linje från hög järnhalt till hög kiselhalt vilket antyder att det förekommer andra ämnen i höga halter. Här visar det sig att mangan förekommer rikligt i många av dem (se kommande figurer). Se text för numrering och referenser. Figur 6. Jämförelse av slaggernas innehåll av magnesium och titan. Slaggerna från Vang kommune (760032, , och ) har höga halter av båda ämnena. Allra lägst magnesiumhalt har slaggerna från Gjøvik (760085). Se text för numrering och referenser. Figur 7. Jämförelse av slaggernas innehåll av nickel och vanadin. Slaggerna från Oppland har genomgående höga vanadinhalter. Nickelinnehållet varierar från låga till mycket höga halter som hos slaggerna från Gjøvik (760085). Bland referensslaggerna från Vestfold, Buskerud och Aust-Agder är nickelhalten under detektionsnivån, ca 10 mg/kg varför dessa inte är utritade i diagrammet. Se text för numrering och referenser. Figur 8. Jämförelse av slaggernas innehåll av barium och mangan. Slaggerna från Gjøvik (760085) utmärker sig med betydligt högre bariuminnehåll än de övriga. I nästa figur visas detalj ur rutan. Se text för numrering och referenser. Figur 9. Jämförelse av slaggernas innehåll av barium och mangan, detalj ur föregående figur. Högre manganhalter återspeglas av högre bariumhalter. De högsta halterna återfinns i slaggerna från yngre järnålder-medeltid i Vang kommune samt slaggerna från Gausdal kommune (760071). Se text för numrering och referenser. Figur 10. Jämförelse av slaggernas innehåll av fosfor och mangan. Manganhalten varierar för i det närmaste konstant och genomgående låg fosforhalt i slaggerna från Oppland. Se text för numrering och referenser.

26 Tabellförteckning Tabell 1. Totalkemisk analys av slagg. Den första delen av tabellen presenterar halter av huvudelementen i viktsprocent medan andra delen presenterar halter av spårelement i mg/kg. Analyserna är genomförda av ALS Scandinavia AB, analys nr L och L Allt järn är ursprungligen återgivet som Fe 2 O 3 men även omräknat till FeO i slutet av huvudtabellen. 26 UV GAL Rapport 2010:21. Geoarkeologisk undersökning