En holkyxa av järn vid Rena elv

UV UPPSALA RAPPORT 2009:08 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING En holkyxa av järn vid Rena elv Metallografisk analys och 14 C-datering av järn Hedmark fylke, Åmot kommune Lena Grandin G A L Geoarkeologiskt Laboratorium

UV UPPSALA RAPPORT 2009:08 GEOARKEOLOGISK UNDERSÖKNING En holkyxa av järn vid Rena elv Metallografisk analys och 14 C-datering av järn Hedmark fylke, Åmot kommune Lena Grandin A G L Geoarkeologiskt Laboratorium En holkyxa av järn vid Rena elv 3

Riksantikvarieämbetet Avdelningen för arkeologiska undersökningar UV Uppsala Portalgatan 2A 754 23 Uppsala Växel: 010-480 80 30 Fax: 010-480 80 47 e-post: uvuppsala@raa.se e-post: fornamn.efternamn@raa.se www.arkeologiuv.se 2009 Riksantikvarieämbetet UV Uppsala Rapport 2009:08 ISSN 1654-7950 Utskrift Uppsala, 2009

Innehåll Sammanfattning... 6 Abstract... 6 Inledning... 7 Undersökningens förutsättningar... 7 Material och metod... 7 Provtagning... 7 Metallografisk analys... 8 Kemisk analys... 9 Datering... 10 Resultat... 10 Prov från holken... 10 Metallografisk analys... 11 Mikrosondanalys... 12 Prov från eggen... 14 Metallografisk analys... 14 Mikrosondanalys... 16 Datering... 19 Sammanfattning och utvärdering... 20 Ålder... 20 Yxa av stål... 20 Detaljer i yxans sammansättning... 21 Referenser... 24 Administrativa uppgifter... 25 Bilagor... 26 Bilaga 1. Resultat från datering av yxan C.56208. Resultatprotokoll och kalibrering från Ångströmlaboratoriet... 26 Figurer... 27 Tabellförteckning... 29 En holkyxa av järn vid Rena elv 5

Sammanfattning En yxa i järn, en holkyxa, hittades vid en arkeologisk undersökning vid Rena elv i Hedmark fylke, Norge som en del av det omfattande Gråfjellsprojektet vid Kulturhistorisk museum, Universitet i Oslo. Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Riksantikvarieämbetet, UV Uppsala har fått uppdrag att utföra en arkeometallurgisk analys och göra provtagning för datering av denna järnyxa. Yxan, såväl egg som holk, består huvudsakligen av stål, vilket betyder en god och ändamålsenlig kvalitet. Kolhalten är genomgående något högre i eggen än i holken. I holken finns dock lokala områden med liknande halt som i eggen. Metallen i eggen är uppbyggd av flera lager. Ett centralt skikt är nästan helt korroderat men de yttre bevarade delarna av detta utgörs av nästan kolfritt, mjukt järn. De yttre delarna av eggen består av stål som har härdats. Den allra yttersta delen av eggen saknas i det undersökta provet men det förefaller som om ett stål har vikts runt ett centralt band av mjukare järn och vällts samman med detta. Alternativt förekommer det mjukare järnet enbart längs en vällfog. Kolinnehållet i yxan från Gråfjell har kunnat användas för datering. Resultatet från dateringen motsvarar romersk järnålder. Abstract An iron celt was found at an archaeological excavation at a site along the river Rena in Hedmark, Norway. The site is within an extensive early medieval iron production area in the Gråfjell area, investigated by the Cultural museum, Oslo University. Geoarchaeological Laboratory, at UV Uppsala, National Heritage Board has analysed the celt and selected a sample for radiocarbon dating. The celt is composed mainly by steel in both the edge and socket. The quality is suitable for its purpose. The carbon content is generally somewhat higher in the edge than in the socket. Close to the edge a multilayered structure can be revealed although the central part is mainly corroded this is indicated to be ferritic iron, at least in the contact with the outer steel. The surrounding surface layer(s) is made by quenched carbon steel. The outermost part of the edge is missing but an interpretation is that the carbon steel is folded around a core of ferritic iron. An alternative interpretation is that steel dominates the edge and that the ferritic iron is concentrated only to the welding zone The carbon content was high enough for a radiocarbon dating. The dating result from the Ångström laboratory places the axe in the Roman Iron Age. 6 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

Inledning En arkeologisk undersökning har utförts av Kulturhistorisk museum, Universitet i Oslo vid Rena elv i Hedmark fylke, som en del av Gråfjellsprojektet där en omfattande medeltida järnframställning har undersökts (Rundberget 2007). En yxa i järn, en holkyxa, hittades vid en av lokalerna vilken ligger alldeles nere vid älvkanten och består av minst två tidsmässigt olika aktivitetsfaser. Fyndkontexten för yxan, C.56208, är god och enligt uppgift har tillhörande stenmaterial bedömts vara från förromersk järnålder. Geoarkeologiskt Laboratorium (GAL) vid Riksantikvarieämbetet, UV Uppsala har av Kathrine Stene vid Kulturhistorisk museum, Universitet i Oslo fått uppdrag att utföra en arkeometallurgisk analys och göra provtagning för datering av denna järnyxa. Undersökningens förutsättningar Järn, eller snarare stål, är en blandning av järn och kol. När järnet/stålet tillverkas eller smids används kol som bränsle. Detta kol förenar sig på kemisk väg med järnet. Det är alltså inte några små, mikroskopiska, kolstycken som finns inkapslade i metallen. Smidbart järn/stål har ett kolinnehåll på som mest 2 % kol, men vanligen betydligt mindre än 1 %. Ett gjutet järn har kolhalter över 2 %. Men det finns också järn utan kol. För att en datering ska kunna genomföras krävs en viss mängd kol. Det betyder att det behövs olika mycket järnprov beroende på vilken kolhalt det är i järnet. Som tumregel kan man förenklat säga att det för en kolhalt på ca 2,0 % krävs 50 mg järn och för 0,1 % behövs 1 g järn för datering. Kolhalten kan enkelt bestämmas med hjälp av en metallografisk analys. En sådan görs i mikroskop på ett polerat tvärsnitt som tas ur järnföremålet. Vid en metallografisk analys kan man se både kolinnehållet och hur kolet är fördelat i fyndet. Samtidigt får man mycket information om hur föremålet är tillverkat. Det senare innebär att vi också får kunskap om vilka tekniker som smederna har använt i sitt hantverk. När man har konstaterat järnföremålets kolhalt kan man avgöra hur mycket av fyndet som behövs för datering. Dateringen görs vid Ångströmlaboratoriet, Tandemlaboratoriet vid Uppsala universitet. Där behandlas järnfyndet för att kolet ska kunna dateras på motsvarande sätt som de mer konventionella kolstyckena. Material och metod Provtagning Två prover för analys från den aktuella yxan anlände från uppdragsgivaren. Proverna togs av Kulturhistorisk Museum vid Universitetet i Oslo efter samråd med Geoarkeologiskt Laboratorium som sett ett foto av yxan (Fig. 1). Vid provtagning finns flera faktorer att ta hänsyn till. Naturligtvis prioriteras bevarandet av föremålet så långt som det är möjligt och man försöker minimera ingreppet. För att kunna uppnå syftet med en av analyserna, att genomföra en 14 C-datering, krävs dock En holkyxa av järn vid Rena elv 7

att materialet innehåller metall där ett kolinnehåll kan konstateras. Järnets sammansättning kan variera mellan olika delar av föremålet. Föremål med eggar har vanligtvis ett kolinnehåll i den skärande delen men behöver inte vara homogena varför andra delar kan var kolfattigare. Kemiska analyser med elektronmikrosond ska också genomföras. Eftersom dessa analyser kräver att provet beläggs med ett kolskikt kan samma prov sedan inte användas för datering eftersom det finns risk att kol tränger in i provets hålrum (kol sprutas på under vakuum). Det går inte heller att datera först och analysera sedan. När provet väl har gått till datering kan inget ytterligare göras eftersom det då blir förbrukat. Provtagningen genom eggen är också lämpligt för att med hjälp av metallografiska analyser se bearbetningstekniker och om speciella egenskaper erhållits där. Provtagningen skedde vid eggens kant där en skada redan fanns vilket innebar att den ursprungliga yttre delen av eggen saknas i provet. Provtagningen genom den motstående delen av yxan rekommenderades för att se om ett/flera järnstycken har använts vid tillverkningen. Här kan dessutom slagginneslutningarna vara större och bättre lämpade för de kemiska analyser som också efterfrågades (se metod nedan). Figur 1. Yxan C.56208 fotograferad av uppdragsgivaren i fält och efter provtagning. Metallografisk analys De provtagna snittytorna slipades och polerades. Eftersom proven var mycket små var det osäkert hur mycket som behövdes för datering och hur mycket som kunde avvaras till kemisk analys. Därför gjöts proverna inte ursprungligen in i plast utan slipades och polerades direkt. På ett sådant prov är det svårare att få en optimal yta för analys. Därför gjordes ytterligare prov som gjöts in efter att en hög kolhalt kunde konstateras på det första provet. Metallografiska undersökningar utfördes på det polerade järnet för att identifiera dess olika texturer, beroende på kemisk sammansättning och grad av bearbetning. Provet etsades med 2 % nitallösning för att observera innehåll och fördelning av kol och fosfor. Undersökningarna genomfördes i ett Zeiss Axioskop 40A polarisationsmikroskop som är utrustat med en digitalkamera. Några termer som används för att beskriva metallen är ferrit som är 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 8 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

cementit. Generellt medför alltså en större mängd perlit en högre kolhalt och ett hårdare material. Martensit är en struktur som bildas vid härdning. Det betyder att metallen upphettas, till över ca 900 C, och sedan kyls snabbt, t.ex. i vatten. Omvandlingen till martensit innebär att metallen blir hårdare, och samtidigt sprödare. För att minska sprödheten kan stålet anlöpas, dvs. upphettas igen och till en lägre temperatur och svalna långsammare. Innesluten slagg 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. Vid en metallografisk analys av proverna från yxan kan vi därmed få fram information om vilken tillverkningsteknik/smidesteknik som använts. Vidare kan man undersöka om det finns primära slagginneslutningar dvs. slagg från järnproduktionsprocessen i föremålet. Om så är fallet kan vi göra kemiska jämförelser med slaggmaterial och järnföremål från andra delar av Gråfjellsprojektet som analyserats tidigare (se t.ex. Grandin m.fl. 2006). Kemisk analys Olika typer av kemiska analyser kan göras på slagg- och metallmaterial. Vanligtvis är mikrosondsanalyser lämpliga för vissa delar av materialet och totalkemiska för andra delar. Vid mikrosondsanalyser kan varje fas, dvs. slaggernas (i denna studie slagginneslutningar i metallen) och metallernas beståndsdelar analyseras kvantitativt. Eventuella tillsatser i form av flussmedel eller användning av vällsand vid smidesprocessen kan spåras. Bland metallerna kan innehållet av olika ämnen t.ex. fosfor kvantifieras (fosfor är fördelaktigt för metallens seghet i kombination med en hårdhet och kan därmed vara ett medvetet val). Andra ämnen kan vara viktiga fingeravtryck för att kunna spåra metallernas råvaruursprung. Metallmaterial innehåller ofta slagginneslutningar vilket innebär att dessas sammansättning kan användas för att knyta samman slagg och smidesavfall från området eller avslöja flera typer av råvaror i materialet, dvs. olika användningsområden har varit målet med produktionen. Analyserna görs på de prov som först undersökts metallografiskt. Med mikrosondanalyserna analyseras många spårämnen men inte alla de som fås vid totalkemiska analyser. För att relevant jämförelse med tidigare analyserat material från Gråfjell ska kunna göras krävs det att dessa analysresultat åter studeras. Resultaten från dessa omfattande kemiska analyser (Andersson m.fl. 2006, Grandin m.fl. 2004, 2005 och 2006) av malm, reduktionsslagg, metalliskt järn, slagginneslutningar i metalliskt järn, smidesslagg och smidda föremål är ett förträffligt referensmaterial då analyserna av järnyxan ska tolkas. En holkyxa av järn vid Rena elv 9

Datering Dateringen sker på det kol som är i kemisk förening med järn. Det extraheras vid förbränning av provet genom att CO 2 -gas bildas. Denna omvandlas till grafit som är det som används i acceleratorbestämningen. Som tumregel kan man förenklat säga att det för en kolhalt på ca 2,0 % krävs 50 mg järn och för 0,1 % behövs 1 g järn för datering (Cook m.fl. 2001). Resultat Prov från holken Provet är bågformat, ca 18 mm långt och 1 2 mm brett. Stora delar av tvärsnittet utgörs av metalliskt järn. Delar av ytterkanten är korroderade. Ena kortsidan är rak till följd av provtagningen. Den motstående som är ursprunglig, smalnar av mot en tunn spets. Figur 2. Polerad snittyta från yxans holk. Det ljusa området är det metalliska järnet som omges av ett grått korrosionsskikt. De långsmala grå ytorna i metallen är slagginneslutningar som förekommer i varierad mängd i provet. Foto från mikroskopet. Figur 3. I stort sett samma utsnitt som i föregående figur. Här är metallen etsad. En parallell, bandad struktur framträder i metallen. Foto från mikroskopet. 10 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

Figur 4. Detalj på ett område i holken där järnet är homogent uppbyggt av finkornig ferrit med perlit i kornkontakterna. Foto från mikroskopet. Figur 5. Detalj ur figur 3. Långsmala grå slagginneslutningar markerar gränsen mellan två olika sammansättningar med större andel perlit i den övre halvan. Foto från mikroskopet. Metallografisk analys Det mesta av det bågformade järnet är intakt. Det är endast fläckvis som det är korroderat, främst i ytterkanterna. I järnet finns flera parallella koncentrationer av slagginneslutningar som följer järnets ytterformer (Fig. 2). Mängden inneslutningar varierar och i vissa delar är det i det En holkyxa av järn vid Rena elv 11

närmaste slaggfritt. Slagginneslutningarna består mestadels av en homogen silikatrik glasfas. I några kan finkristallina faser diffust anas. Vid etsning av provet framträder järnets textur tydligt (Fig. 3). Järnet är huvudsakligen homogent i stora delar snittet. Det utgörs av finkornig ferrit med perlit i kornkontakterna. Kornstorleken är något mindre i den smalare kortänden av provet (Fig. 4). Ett område avviker något i fråga om sammansättning. I anslutning till det slaggrikaste området är kolhalten något högre och perlitkorn, med lite ferrit i kornkontakterna förekommer huvudsakligen i den yttre delen av det bågformade snittet (Fig. 3). Kontakten mellan de båda järntexturerna följer huvudsakligen de glasiga slagginneslutningarna (Fig. 5). Längs dessa och delvis i deras fortsättning, finns också flera tunna ljusare zoner i järntexturen. Dessa antyder att det rör sig om vällfogar i föremålet. Dessa är dock tämligen diffusa. I det perlitdominerade området är cementiten lamellär eller cirkulär. Antydan till liknande former framträder även i de övriga områdena. Troligen beror detta på en härdning som har följts av en mjukglödning (anlöpning). Det innebär att föremålet har härdats för att sedan värmebehandlas för att minska sprödheten som uppkom vid härdningen. Kolhalten är mestadels ca 0,3 0,4 % men lokalt ca 0,5 0,6 % och bedöms vara tillräcklig för en 14 C-datering. Mikrosondanalys Järnet har analyserats tvärs över snittet från ena långsidan till den andra. Analsypunkter valdes på ömse sidor om de olika stråken av slagginneslutningar. Järnet är homogent i sammansättning och innehåller genomgående lite kobolt, i halter mellan 0,10 och 0,16 % (Tabell 1 och Fig. 6). En analyspunkt registrerar också ett lågt kopparinnehåll men i övrigt finns inga andra ämnen över detekterbara halter. Järninnehållet varierar enligt resultaten något men detta reflekterar delvis ett kolinnehåll, som inte kan analyseras med den använda utrustning men påverkar den absoluta järnhalten. Kolhalten bestäms i den metallografiska analysen (se ovan). Vid mikrosondens högre förstoring framträder slagginneslutningarnas finkristallina textur tydligare än i mikroskopet. Analyserna inkluderar samtliga faser vilket motsvarar en totalkemisk analys, i respektive inneslutning. Resultaten (Tabell 2) visar att inneslutningarna innehåller flera ämnen. De domineras av järn och kisel, med aluminium, kalcium, och bland annat mangan i lägre halter. Detta visar att de inte är bildade enbart från metall som oxiderat och blandats med tillsatt vällsand utan att de sannolikt speglar slagginneslutningar som blivit kvar från framställningen. Proportionerna mellan ämnena varierar men detta speglar delvis proportionerna mellan de ingående mineralen i det finkristallina nätverket, där t.ex. olivin och glas tar upp olika ämnen. Bland annat är aluminium, kalium och natrium koncentrerade till glasfasen medan ämnen som järn, kisel, mangan och kalcium kan vara fördelade mellan olivin och glas. Innehållet av mangan är ett karakteristiskt drag som vi återkommer till i jämförelse med resultaten från eggen. 12 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

Tabell 1. Mikrosondanalyser av metalliskt järn i yxan C.56208 från Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Analyser är gjorda med programrutinen GAL3. Detektionsgräns för analyserade element ligger i intervallet 0,05 0,11. Värde angivet som 0 innebär att elementet inte är detekterat. Analyserna är genomförda med CAMECA SX-100 på Institutionen för Geovetenskap, Uppsala universitet. Prov An.nr Fas Kommentar Mg Si P S Mn Fe Co Ni Cu Summa Egg 2a1 fe i hom ferrit 0 0 0,03 0 0 99,70 0,16 0,03 0,01 99,94 Egg 2a2 fe i martensit 0,01 0 0 0,02 0,00 99,02 0,06 0,11 0 99,22 Egg 2a3 fe i lättare fas 0,03 0,00 0 0,01 0,01 100,10 0,15 0,05 0 100,36 Egg 2a4 fe i tyngre fas 0,03 0 0 0 0,01 100,47 0,17 0,27 0,05 101,01 Egg 2a5 fe i martensit 0,03 0,00 0,00 0,01 0 97,78 0,16 0,09 0 98,07 Egg 2b1 fe i tyngre fas 0 0 0,09 0 0,07 98,55 0,07 0,04 0 98,81 Egg 2b2 fe nära slagginnesl 0 0 0,01 0 0,01 99,00 0,07 0,02 0,10 99,20 Egg 2b3 fe i lättare fas 0 0 0,04 0,01 0,04 99,63 0,09 0 0 99,81 Egg 2b4 fe i tyngre fas 0 0 0,02 0,01 0,04 99,19 0,12 0,03 0 99,42 Egg 2c1 fe i martensit 0 0 0,00 0,01 0 97,32 0,18 0,03 0,00 97,54 Holk 2a1 fe homogen 0,03 0 0,01 0 0 97,27 0,12 0,02 0 97,45 Holk 2a2 fe homogen 0,00 0,01 0 0,00 0 99,09 0,14 0 0 99,25 Holk 2a3 fe homogen 0,02 0 0 0,02 0 97,12 0,16 0,05 0,14 97,51 Holk 2a4 fe homogen 0,00 0,00 0,04 0 0 98,19 0,10 0,04 0,01 98,38 Holk 2a5 fe homogen 0,02 0 0 0 0 97,70 0,14 0,04 0,09 97,99 Holk 2a6 fe homogen 0 0 0,01 0,01 0 99,73 0,16 0,03 0,04 99,96 Holk 2a7 fe homogen 0,02 0 0 0 0,03 98,04 0,22 0 0 98,30 Metallsammansättning yxa 2a1 0,30 0,25 2a2 2a3 2a4 2a5 2b1 0,20 % 0,15 0,10 2b2 2b3 2b4 2c1 2a1 2a2 2a3 0,05 2a4 0,00 Mg Si P S Mn Co Ni Cu Ämne 2a5 2a6 2a7 Detektionsgräns Figur 6. Diagram som illustrerar yxans innehåll av spårämnen. Data är hämtade från Tabell 1. De blå linjerna är från yxans egg, de röda från holken. Den gröna linjen visar vilka halter som krävs för att ämnena ska kunna upptäckas, detekteras, med den använda analysmetoden. Endast kobolt (Co) visar en distinkt förekomst över denna nivå. En holkyxa av järn vid Rena elv 13

Prov från eggen Provet från eggen har undersökts i två riktningar. Det ena provet (parallellt med eggen) är långsmalt triangulärt, ca 18 mm långt och som mest ca 2 mm brett. Det andra provet, i rät vinkel mot det förra, är något kortare men lika brett och tämligen jämntjockt i hela den polerade snittytan. Det mindre provet har en förlängning mot eggen från ena kortsidan men snittytan når inte ut i eggen utan avslutas tämligen abrupt. I båda snittytorna ser man tydligt två parallella lager av metalliskt järn med ett mellanliggande grått lager vars sammansättning inte kan avgöras okulärt. Efter en första analys av provet från eggen kapades ett snitt några millimeter från det tidigare snittet. Här framkom en yta (främst på den stora halvan) där man kan ana mer metall i det centrala bandet som annars har observerats som i det närmast hel korroderat. Metallografisk analys Det långsmala snittet, parallellt med eggen, är tydligt uppbyggt av två yttre lager av metalliskt järn och ett mellanliggande lager av grått material som delvis förefaller vara korroderat material men eventuellt finns även slagg. Metallen i de två yttre lagren är också fläckvis korroderat. I båda järnlagren finns också flera koncentrationer av slagginneslutningar. Dessa är koncentrerade i flera band som är parallella med järnlagren. Även inneslutningarna är delvis långsträckta i samma riktning men det är också tämligen vanligt med nära cirkelformade inneslutningar. Det ena järnlagret innehåller flera parallella slaggkoncentrationer, medan det andra förefaller ha en större koncentration och endast sporadiskt några mindre. Inneslutningarna som finns i större mängd i ena järnlagret är små, som mest ca 5 50 mikrometer breda och som längst ca 150 mikrometer, men vanligen kortare än 50 mikrometer. De innehåller i ett yttre skikt endast en silikatrik glasfas (eller är extremt finkornig), i andra finns såväl järnoxid i form av rundade wüstitkorn som silikatfas(er). Slagginneslutningarna som förekommer mitt för dessa, i andra järnlagret, är snarare färre och större. De som är närmast de inre delarna domineras av wüstit med endast en tunn kant av silikatfas i kontakten mot metallen. Dessa är vanligen 20 25 mikrometer breda och ca 100 mikrometer långa. Tunnare och långsträckta silikatrika inneslutningar förekommer dock även i detta järnlager närmare ytterkanten. I det centrala grå lagret förekommer mikrometerstora fläckar av metalliskt järn. Det grå området runt omkring varierar i nyans vilket är vanligt för korroderat järn. Vid etsning av provet framträder en tydligt bandad struktur som är parallell med såväl provets långsida som slagginneslutningarnas utbredning. Närmast den centrala korroderade (?) delen finns på båda sidor en zon av finkornig ferrit med lite perlit i kornkontakterna. Fläckvis innehåller denna zon öar av martensit. Utanför denna del finns homogen martensit i princip ända ut till ytterkanten. Flera parallella ljusa band förekommer dock tydligt men inte ihållande, och flera av dem 14 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

sammanfaller med band av slagginneslutningar. Även kontakten mellan martensit och den inre finkornigare ferriten, markeras ställvis av slagg. Slagginneslutningar förekommer även inom de olika martensitbanden. Martensitkornen har också sin utbredning tvärs över dessa gränser. Det andra snittet, genom eggen, uppvisar i huvudsak samma drag som det längre snittet med två lager av järn och ett mellanliggande lager, av korroderat järn men det finns en liten del bevarad i ytterkanten, dvs. provets kortsida närmast eggen (Fig. 7). Många inneslutningar är koncentrerade i långsträckta formationer som är orienterade parallellt med järnlagren. I denna snittyta är de dessutom något mer sammanhängande. Det finns glasiga, eller finkristallina, inneslutningar som kan följas ca 400 500 mikrometer, men de är mestadels smalare än 10 mikrometer. Dessa inneslutningar förekommer främst i ena järnlagret och följer i detta ett centralt stråk av långsmala inneslutningar som är utsträckta nästan parallellt med ytterkanten på provets långsida men böjer av något till en vindlande diagonal riktning. I kontakten med det centrala bandet finns, i det motstående järnlagret, flera tydliga inneslutningar av huvudsakligen wüstit, på samma sätt som i längdsnittet. Dessa kan delvis följas ut mot kortsidan, men inte ända ut, utan förefaller böja av längs med kortsidan (Fig. 8). Allra längst ut i den lilla ytan av bevarat järn finns några tunna, silikatrika, inneslutningar som är parallella med kortsidan och inte med långsidan. Dessa indikerar att järnet har vikts runt under smidet. Figur 7. Översikt på det polerade snittet från yxans egg (eggen till vänster). Två lager av järn ligger åtskilda av ett korroderat lager centralt (melerat grått). I det övre lagret framträder flera tunna, parallella, grå stråk av slagginneslutningar. I det nedre järnlagret är inneslutningarna färre. I detta finns dock större, rundare inneslutningar nära det korroderade området. Dessa visas i detalj i figur 8. Foto från mikroskopet. En holkyxa av järn vid Rena elv 15

Figur 8. Detalj ur figur 7. Slagginneslutningar som domineras av wüstit kan följas runt järnets omböjning, även i rosten (se pilar). Foto från mikroskopet. Vid etsning av detta snitt framträder en tydligt bandad struktur som är parallell med såväl provets långsida som slagginneslutningarnas utbredning (Fig. 9). Närmast det centrala, nästan helt korroderade lagret, finns en tunn zon av jämnkornig finkornig ferrit som i järnlagret med flest slagginneslutningar också innehåller lite cementit i kornkontakterna. De större slagginneslutningarna med wüstit ligger mitt i detta ferritlager. Vid omböjningen mot eggsidan, där wüstitrika slagginneslutningar noterats böja runt (Fig. 8), finns en tunn zon av denna ferrit men där ferritkornen är långsmala vinkelrätt mot lagrets utbredning. På utsidan om det ferritiska området förekommer ett bredare lager med högre kolhalt som består av martensit. Kontakten mellan ferrit och martensit är tydlig men inte skarp (Fig. 10) där kolhalten ökar på ett tämligen kort avstånd. Martensiten är grövre än ferritkornen. I lagret med lägst andel tunna siliaktrika inneslutningar finns martensit med perlitöar nära ytterkanten. Slagginneslutningarna ligger i martensiten utan att markera några tydliga kontakter mellan olika skikt eller lager men martensitkornen är ställvis begränsade av slagginneslutningarna. I båda lagren av järn finns också ljusa stråk (Fig. 9) i martensiten som inte tydligt definieras av några slagginneslutningar, men följer samma riktning som dessa. Möjligen följer de vällfogar (förekommer även i längdsnittet). Mikrosondanalys Mikrosondanalyser gjordes av såväl det metalliska järnet som slagginneslutningar. Analyspunkter i järnet valdes i båda lagren och tvärs över de parallella linjer som definieras av såväl slagg som olika sammansättningar på järnet som observerats i den metallografiska analysen. Resultaten (Tabell 1 och Fig. 6) visar att järnhalten varierar något. Detta reflekterar bland annat det varierade kolinnehåll som 16 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

observerats i mikroskopet men inte kan kvantifieras med detta analysinstrument. Ett genomgående drag för analysresultaten är förekomsten av kobolt. Kobolt är noterat i halter upp till 0,18 % (Tabell 1 och Fig. 6). I enstaka punkter förekommer även fosfor eller nickel, men dessa förefaller inte vara speciellt frekventa. I det etsade provet noterades några ljusa band vilka ibland har signalerat sammansättningsskillnader, t.ex. anrikning av något spårämne, och/eller vällfogar. Vid analyserna kunde inga avvikelser i kemi observeras men dessa områden har inte specialstuderats. Figur 9. Samma område som i figur 7 men på etsat prov där järnets bandade struktur framträder. Det mesta utgörs av martensit (brunspräckliga områden). Nära det korroderade området finns dock ljusare områden som domineras av ferrit. Foto från mikroskopet. Analyserna av slagginneslutningar kan delas upp i två huvuddelar. En av dem omfattar det tydliga stråk av större, runda inneslutningar av wüstit (Fig. 8) som löper mellan martensit och ferrit främst i det ena järnlagret och kan diffust följas böja runt eggen och över i andra järnlagret. Wüstit är ett mineral som enligt definitionen består av järn och syre, FeO, men järn kan i mer eller mindre omfattning bytas mot mangan och magnesium. Dessa har liknande egenskaper och påminner också i storlek om järn varför de passar in i mineralstrukturen. Såväl mangan som magnesium förekommer i wüstitinneslutningarna, men i varierande proportioner. I järnlagren är manganhalten som allra högst (27 37 % MnO), men i det rostiga skiktet närmast eggen är manganhalten betydligt lägre, drygt 1 % MnO (Tabell 1). Även inom de inneslutningar som har högst manganinnehåll ser vi en stor spännvidd. Magnesiumhalten är dock snarlik i de båda, ca 1 % MgO. Inneslutningarna följer tydligt samma stråk men de har inte inbördes kontakt med varandra utan är fördelade i det omgivande metalliska järnet. Frågan är hur mycket av deras sammansättning som är kvar från framställningen och varför slaggen i så fall har varierat i denna omfattning. Det finns dock en möjlighet att det En holkyxa av järn vid Rena elv 17

har skett förändringar under smidet, eller sekundära processer, där kontakten med det omgivande metalliska järnet kan ha påverkat förhållandet mellan järn och mangan då järn i wüstit har haft utbyte med järn i metallen. Oavsett vilket alternativ som är giltigt är det viktigt att notera att mangan förekommer i slaggen, eftersom mangan också är en viktig komponent i t.ex. myrmalmer. Den andra gruppen av inneslutningar som har analyserats är de långsmala. Analyserna 1b1 1b3 (Tabell 2) ligger i anslutning till de wüstitrika inneslutningarna och analyserna 1b4 1b6 ligger i det andra lagret av järn (Fig. 7). Inneslutningarna 1b1 1b3 utgörs av flera faser (glas, olivin och wüstit) i varierande proportioner vilket också återspeglas i varierande kemiska sammansättning. Järn och kisel dominerar i inneslutningar men liksom i wüstitinneslutningarna förekommer också mangan. Manganhalten är också på samma nivå som i wüstitinneslutningarna. Bland övriga ämnen märks aluminium och kalcium. Inneslutningarna i det andra järnlagret är mer homogena i sammansättning. Dessa består av olivin och en glasfas. Dessa domineras också av järn och kisel. Mangan är det tredje vanligast ämnet och aluminium, kalcium och kalium förekommer i några viktsprocent vardera. Dessa liknar inneslutningarna från holken, men en förekomst av fosfor, som mest drygt 3 % P 2 O 5, skiljer dem från alla andra inneslutningar. Fosforhalten är dock inte anmärkningsvärt hög och fosfor har inte observerats i den metallografiska analysen av järnet och är inte heller detekterat i järnanalyserna mer än i en punkt (Fig. 6), men den ligger i samma område som de fosforhaltiga inneslutningarna varför en liten, begränsad, fosforhalt också förekommer i yxan. Figur 10. Detalj ur figur 9. I övre delen ferrit (små ljusa områden) med slagginneslutningar av wüstit (grå). För övrigt förekommer mest martensit. Foto från mikroskopet. 18 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

Tabell 2. Mikrosondanalyser av slagginneslutningar i yxan C.56208 från Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Förkortningar: wr = bulkanalys omfattande en yta i inneslutning som innehåller flera faser, wü = wüstit. Analyser är gjorda med programrutinen GAL1. Detektionsgräns för analyserade element ligger i intervallet 0,03 0,08 förutom Na = 0,10 0,15. Värde angivet som 0 innebär att elementet inte är detekterat. Krom och koppar har också ingått i analysrutinen men har inte noterats i halter över detektionsnivåerna. Analyserna är genomförda med CAMECA SX-100 på Institutionen för Geovetenskap, Uppsala universitet. Prov An.nr Fas Kommentar SiO 2 TiO 2 Al 2 O 3 FeO MnO MgO CaO Na 2 O K 2 O P 2 O 5 Summa Egg 1a1 wü hom grov innesl 0,01 0,04 0,23 60,16 32,73 1,16 0 0,06 0 0,02 94,44 Egg 1a2 wü hom grov innesl 0,05 0,03 0,27 67,48 29,66 1,35 0 0 0,01 0,08 98,97 Egg 1a3 wü hom grov innesl 0,02 0,01 0,21 62,98 35,65 1,49 0,02 0,02 0 0 100,43 Egg 1a4 wü hom grov innesl 0,04 0,03 0,25 71,70 26,60 1,05 0 0 0 0 99,70 Egg 1a5 wü hom grov innesl i rost 0,04 0,04 0,42 86,17 1,36 0,07 0,08 0,01 0 0,36 88,56 Egg 1a6 wü hom grov innesl 0 0,04 0,27 60,61 36,67 1,60 0,02 0 0 0 99,29 Egg 1a7 wü hom grov innesl i rost 0 0,05 0,37 85,54 1,32 0,08 0,09 0 0 0,38 87,87 Egg 1a8 wü hom grov innesl 0,02 0,02 0,24 72,28 26,82 0,73 0 0,12 0 0 100,24 Egg 1b1 wr flera faser 5 µm bred 31,78 0,64 15,86 30,47 5,10 0,52 5,21 1,49 2,53 0,48 94,08 Egg 1b2 wr flera faser 5 µm bred 25,95 0,14 2,61 37,47 26,70 1,55 1,34 0,17 0,54 0,34 96,81 Egg 1b3 wr flera faser 5 µm bred 38,23 0,47 11,15 21,89 14,93 2,68 4,06 1,39 3,17 0 97,97 Egg 1b4 wr tvåfasig 25,57 0,11 3,65 51,45 9,40 0,62 2,15 1,21 1,32 2,39 97,90 Egg 1b5 wr tvåfasig 25,49 0,12 2,91 52,70 8,72 0,80 1,85 0,55 1,25 3,37 97,76 Egg 1b6 wr tvåfasig 26,83 0,19 5,71 50,58 8,88 0,78 2,02 0,69 1,18 1,48 98,35 Holk 1a3 wr finkristallin 28,18 0,31 4,60 47,39 8,73 1,71 2,87 0,63 1,33 0,55 96,30 Holk 1a4 wr finkristallin 44,35 0,41 6,65 22,16 13,06 2,06 5,06 1,14 2,35 0,04 97,31 Holk 1a5 wr finkristallin 35,80 0,52 7,96 30,60 9,42 1,70 3,79 1,25 2,40 0,49 93,97 Datering Provmaterial för datering valdes från de båda delproven. Totalt vägde provet 0,98 g varav 0,68 g var från provet från eggen med den högre kolhalten på ca 0,5 %. Den varierar dock från i det närmast kolfritt i mycket små områden till 0,5 % och lokalt någon eller några tiondels procent ytterligare. Kolhalten i det andra provet är något lägre, ca 0,3 % i den del som sänts för datering. Detta delprov innehåller den minsta andelen slagginneslutningar så stora delar av provet är metall förutom i det tunna korroderade ytskiktet. Resultatet från dateringen (Bilaga 1) visar en 14 C-ålder på 1835±35 BP (Ua-28924). Kalibrerade värden, 80 260 AD (2σ), motsvarar romersk järnålder. En holkyxa av järn vid Rena elv 19

Sammanfattning och utvärdering Ålder Kolinnehållet i yxan från Gråfjell har kunnat användas för datering. Resultatet från dateringen motsvarar romersk järnålder. Det innebär att yxan är äldre än den tidigare undersökta järnframställningen i regionen som hade sin tyngdpunkt i tidig medeltid. Dateringsresultaten bygger på träkol som har använts i framställningen och/eller smidet av järnet. Frågan om egenålder på träet som har använts bör diskuteras i alla sammanhang, speciellt vid datering av kol i järn eftersom inga vedartsanalyser kan göras vare sig för att bestämma träslag eller dess ålder. Vi måste också ha i åtanke att det är träets ålder som har daterats, inte tillverkningen av yxan. Figur 11. Principskiss på hur yxans egg kan vara uppbyggd av flera lager av stål och järn som har vikts samman. Gränsen mellan lagren är dragen dels med hjälp av slagginneslutningar (jämför detalj i figur 7 och 8), dels med hjälp av de ljusa band som framträder i det etsade provet (se figur 9 och 10) och som vanligen markerar vällfogar. Möjligen finns ytterligare lager, även i den helt korroderade kärnan. Eggen är endast schematiskt markerad utan tolkning om hur den varit utformad. Yxa av stål Yxan, såväl egg som holk, består huvudsakligen av stål, vilket betyder en god och ändamålsenlig kvalitet. Kolhalten är genomgående något högre i eggen än i holken. I holken finns dock lokala områden med liknande halt som i eggen. Metallen i eggen är uppbyggd av flera lager. Ett centralt skikt är nästan helt korroderat men de bevarade delarna av detta utgörs av nästan kolfritt, mjukt järn. De yttre delarna av bladet består dock av stål som har härdats. Den allra yttersta delen av eggen saknas visserligen i det undersökta provet men det förefaller som om ett stål har vikts runt ett centralt band av mjukare järn och vällts samman med detta (Fig. 11). Lagren av stål uppvisar tecken på att bestå av flera tunnare lager, där tunna vällfogar diffust kan anas i strukturen. Den färdigsmidda yxan har 20 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

härdats, men härdningen är mindre utmärkande i holken och har sannolikt främst varit avsedd för eggen. Konstruktionen med ett stål som löper runt en kärna av mjukare järn avviker från flera kända tillverkningstekniker av yxor. Vanligare har varit en stomme av mjukt järn som klyvs i eggens ände där stålet läggs in, eller senare tiders yxor som är tillverkade av ett homogent stål (Norén & Enander 2001). Möjligen ska vi tänka oss att vi endast har tittat på ståleggen och att det förväntade mjukare järnet ligger bortanför det undersökta provet, dvs. det utsnitt vi har sett med mjukare järn centralt är endast i yttre delen, och denna del är i sin tur invälld i ett mjukare järn. Men eftersom vi har undersökt holken också, och den innehåller stål är det möjligt att yxhuvudet däremellan också innehåller stål. En alternativ tolkning är att det mjuka järn som finns bevarat inte representerar hela det centrala lagret utan endast kontaktytan mellan flera stållager som har blivt avkolade i ytskiktet samband med hopvällningen. En holkyxa från Esketorp i Skövde sn i Västergötland som analyserats (Grandin m.fl. 2005) tolkades vara tillverkad av ett homogent stål. Holkyxan, daterad till förromersk järnålder, påträffades under stenpackningen i en domarring på en plats där järnframställning har skett under två olika skeden, dels i perioden strax före Kristi födelse, dels från 400-talets senare del och några århundraden därefter (Berglund m.fl. 2005). På en hantverksplats i Norrbotten där bland annat järnsmide har ägt rum under äldre järnålder påträffades bland andra järnföremål också en holkyxa. Den del som undersöktes var eggen. Denna var uppbyggd av flera lager av stål och var både härdad och anlöpt (Grandin & Willim 2008). Denna yxa är även daterad och hör hemma i förromersk järnålder, dvs. samma period som yxan i Västergötland. Detaljer i yxans sammansättning Metallen i yxan innehåller, förutom järn och kol, även kobolt i låga halter. Halten, 0,10 0,18 %, kan förefalla låg men kobolt är ett återkommande ämne i de flesta analyspunkterna. Vid tidigare undersökningar av järnföremål funna i anslutning till det omfattande järnframställningsområdet i Gråfjell från tidig medeltid noterades kobolt endast i två föremål, en hästsko och en hästskosöm, vilka båda är stål. Halterna i dessa når upp till något högre, 0,2 0,3 % nivå (Grandin m.fl. 2006). I samband med de tidigare analyserna uppfattades dessa som avvikande jämfört med de andra föremålen och de skilde sig också från en analyserad järnlupp, och järnavfall från framställningsplatserna. Detta ledde till att man inte kunde se en uppenbar koppling till ett lokalt tillverkat järn i dessa båda fall. Det diskuterades dock kring möjligheterna eftersom det framkom några malmer som innehåller högre halter av kobolt (upp till drygt 400 ppm) än de flesta från området (Andersson m.fl. 2006, Grandin m.fl. 2006). Dessa malmer återfanns dels längst i sydöst (plats 29/S) dels längst i nordväst på två rostningsplatser för malm och på järnframställningsplats 7/D (Grandin m.fl. 2006, Grandin m.fl. 2004). I slaggerna är halterna dock lägre men kobolt är ett ämne som kan förväntas gå in i metallfasen under reduktionsprocessen i ugnen. Yxan En holkyxa av järn vid Rena elv 21

som nu har analyserats är visserligen av äldre datum och från en annan kontext men från samma region och möjligen ger den en bredare bild av vilka kemiska förutsättningar som finns i området och att det trots allt är möjligt med lokalt producerade föremål med ett koboltinnehåll. Enligt uppdragsgivaren finns det också en järnframställningsplats inom Gråfjellsområdet som är daterad till yngre romersk järnålder, men denna låg inte innanför undersökningsområdet. Den visar dock att det funnits möjligheter med lokal tillverkning tidigare än den omfattande produktionen startade. Slagginneslutningar i yxa jämfört med järnföremål, järnlupp, järnavfall, malmer (svarta symboler) och slagger (röda symboler) 40 30 Yxa, wüstitdominerad slagg i egg Yxa, finkristallin slagg i egg Yxa, finkristallin slagg i nacke Hästskosöm C.54349/1 Hästsko C.53941/1 Hästskosöm C.53920/4 Lupp C.54441 Beslag C.54040/3 Hästsko C.54021/2 Metall från Jfp 31/M Metall från Jfp 8/T MnO % 20 10 0 0 20 40 60 80 100 FeO % (malm justerad för glödförlust) Figur 12. Halten av manganoxid jämfört med halten av järnoxid i slagginneslutningar i den nu analyserade yxan. Resultaten jämförs med tidigare genomförda analyser av inneslutningar i järnföremål och järnavfall, slagger och malmer från Gråfjellsområdet. Diagrammet är bearbetat från en förlaga i Grandin m.fl. 2006. 22 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

I samband med de tidigare analyserna av järnföremål gjordes också en jämförelse av slagginneslutningarnas sammansättning med slaggers och malmers kemiska sammansättning (Grandin m.fl. 2006). Ett ämne som man behandlade var mangan, som också är karaktäristiskt i yxan, speciellt i de wüstitrika inneslutningarna i eggen. Om man gör motsvarande jämförelse mellan inneslutningarna ser vi att yxan tillhör de med högst manganhalt från området (Fig. 12). Liknande nivåer finns bland annat från järnavfall från järnframställningsplats 8/T. Slaggerna uppvisar vanligtvis betydligt lägre manganhalter. Däremot ser vi en större spridning hos malmerna där flera har halter i storleksordningen 10 15 % MnO, några till och med lite högre. I Gråfjellsområdet finns det följaktligen tillgång på malmer med såväl högre som lägre manganhalt och som kan ha varit tillgängliga även i en tidigare järnframställning. Det finns därmed såväl skillnader som likheter med den senare järnframställningen i regionen. Det har inte varit möjligt att belägga om den är av lokal tillverkning men detta är fullt möjligt. En holkyxa av järn vid Rena elv 23

Referenser Andersson, D., Grandin, L., Stilborg, O. & Willim, A. 2006. 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 7-2006. Uppsala. Berglund, A. Axelsson, C & Vretmark, M. 2005. Esketorp samhällen från äldre järnålder och tidig medeltid i Skövdes utkant. Arkeologisk undersökning 2002 inför ny sträckning av väg 26 Trafikplats Segerstorp, Skövde Sn RAÄ 43 & 148. Rapport 2005:12. Västergötlands museum. Grandin, L. & Willim, A. 2008. Stålsmide på Järnbacken under äldre järnålder. Arkeometallurgiska analyser av slagg och metall från undersökningar längs Haparandabanan. Norrbotten, Nederkalix och Nedertorneå socken, Kalix och Haparanda kommun. UV Uppsala Rapport 2008:24. Geoarkeologisk undersökning. Riksantikvarieämbetet. Avdelningen för arkeologiska undersökningar. Geoarkeologiskt Laboratorium. Uppsala. Grandin, L., Forenius, S. & Hjärthner-Holdar, E. 2004. Järnframställning på Gråfjellet. Arkeometallurgiska analyser. ID 1023573, ID 1023888. Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport 2-2004. Uppsala. Grandin, L., Willim, A. & Stilborg, O. 2005. Järnframställning i Segerstorp. Arkeometallurgisk analys av en holkyxa och slagger. RAÄ 148, Skövde sn, Västergötland. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport 7-2005. Uppsala. Grandin, L., Willim, A., Forenius, S. & Stilborg, O. 2005. Järnframställning på Gråfjell. Arkeometallurgiska analyser av 2004 års undersökningar. Järnframställningsplats 8/T, Järnframställningsplats 13/J, Rostningsplatser. Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport 9-2005. Uppsala. Grandin, L., Andersson, D. & Hjärthner-Holdar, E. 2006. Järnframställning i Gråfjellområdet. Arkeometallurgiska analyser av järnfynd. Gråfjellområdet, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Geoarkeologiskt Laboratorium, Analysrapport 17-2006. Uppsala. Norén, K-G. & Enander, L. 2001. Klassiskt järnsmide. nielsen & norén förlag HB, Stockholm, Lars Enander Smide, Hudiksvall. Rundberget, B. 2007. Jernvinna i Gråfjellområdet. Gråfjellsprosjektet, Bind I. Varia 63. Kulturhistorisk Museum Fornminneseksjonen Oslo. 24 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

Administrativa uppgifter Riksantikvarieämbetets dnr: 424-1848-2008. Riksantikvarieämbetets projektnummer: 10979. Projektgrupp: Lena Grandin och Eva Hjärthner-Holdar. Underkonsulter: Tandemlaboratoriet Ångströmlaboratoriet vid Uppsala universitet (datering) och Institutionen för Geovetenskaper vid Uppsala universitet (kemiska analyser). Foton: Lena Grandin (om inte annat anges). En holkyxa av järn vid Rena elv 25

Bilagor Bilaga 1. Resultat från datering av yxan C.56208. Resultatprotokoll och kalibrering från Ångströmlaboratoriet. 26 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning

Figurer Figur 1. Yxan C.56208 fotograferad av uppdragsgivaren i fält och efter provtagning. Figur 2. Polerad snittyta från yxans holk. Det ljusa området är det metalliska järnet som omges av ett grått korrosionsskikt. De långsmala grå ytorna i metallen är slagginneslutningar som förekommer i varierad mängd i provet. Foto från mikroskopet. Figur 3. I stort sett samma utsnitt som i föregående figur. Här är metallen etsad. En parallell, bandad struktur framträder i metallen. Foto från mikroskopet. Figur 4. Detalj på ett område i holken där järnet är homogent uppbyggt av finkornig ferrit med perlit i kornkontakterna. Foto från mikroskopet. Figur 5. Detalj ur figur 3. Långsmala grå slagginneslutningar markerar gränsen mellan två olika sammansättningar med större andel perlit i den övre halvan. Foto från mikroskopet. Figur 6. Diagram som illustrerar yxans innehåll av spårämnen. Data är hämtade från Tabell 1. De blå linjerna är från yxans egg, de röda från holken. Den gröna linjen visar vilka halter som krävs för att ämnena ska kunna upptäckas, detekteras, med den använda analysmetoden. Endast kobolt (Co) visar en distinkt förekomst över denna nivå. Figur 7. Översikt på det polerade snittet från yxans egg (eggen till vänster). Två lager av järn ligger åtskilda av ett korroderat lager centralt (melerat grått). I det övre lagret framträder flera tunna, parallella, grå stråk av slagginneslutningar. I det nedre järnlagret är inneslutningarna färre. I detta finns dock större, rundare inneslutningar nära det korroderade området. Dessa visas i detalj i figur 8. Foto från mikroskopet. Figur 8. Detalj ur figur 7. Slagginneslutningar som domineras av wüstit kan följas runt järnets omböjning, även i rosten (se pilar). Foto från mikroskopet. Figur 9. Samma område som i figur 7 men på etsat prov där järnets bandade struktur framträder. Det mesta utgörs av martensit (brunspräckliga områden). Nära det korroderade området finns dock ljusare områden som domineras av ferrit. Foto från mikroskopet. Figur 10. Detalj ur figur 9. I övre delen ferrit (små ljusa områden) med slagginneslutningar av wüstit (grå). För övrigt förekommer mest martensit. Foto från mikroskopet. Figur 11. Principskiss på hur yxans egg kan vara uppbyggd av flera lager av stål och järn som har vikts samman. Gränsen mellan lagren är dragen dels med hjälp av slagginneslutningar (jämför detalj i figur 7 och 8), dels med hjälp av de ljusa band som framträder i det etsade provet (se figur 9 och 10) och som vanligen markerar vällfogar. Möjligen finns ytterligare lager, även i den helt korroderade kärnan. Eggen är endast schematiskt markerad utan tolkning om hur den varit utformad. En holkyxa av järn vid Rena elv 27

28 UV Uppsala Rapport 2009:08. Geoarkeologisk undersökning Figur 12. Halten av manganoxid jämfört med halten av järnoxid i slagginneslutningar i den nu analyserade yxan. Resultaten jämförs med tidigare genomförda analyser av inneslutningar i järnföremål och järnavfall, slagger och malmer från Gråfjellsområdet. Diagrammet är bearbetat från en förlaga i Grandin m.fl. 2006.

Tabellförteckning Tabell 1. Mikrosondanalyser av metalliskt järn i yxan C.56208 från Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Analyser är gjorda med programrutinen GAL3. Detektionsgräns för analyserade element ligger i intervallet 0,05 0,11. Värde angivet som 0 innebär att elementet inte är detekterat. Analyserna är genomförda med CAMECA SX-100 på Institutionen för Geovetenskap, Uppsala universitet. Tabell 2. Mikrosondanalyser av slagginneslutningar i yxan C.56208 från Gråfjell, Åmot kommune, Hedmark, Norge. Förkortningar: wr = bulkanalys omfattande en yta i inneslutning som innehåller flera faser, wü = wüstit. Analyser är gjorda med programrutinen GAL1. Detektionsgräns för analyserade element ligger i intervallet 0,03 0,08 förutom Na = 0,10 0,15. Värde angivet som 0 innebär att elementet inte är detekterat. Krom och koppar har också ingått i analysrutinen men har inte noterats i halter över detektionsnivåerna. Analyserna är genomförda med CAMECA SX-100 på Institutionen för Geovetenskap, Uppsala universitet. En holkyxa av järn vid Rena elv 29