Jernets gåte

JERNVINNA: I århundrer lagde folk i dagens Trøndelag store mengder førsteklasses jern til våpen og redskaper av myrmalm. Toppen ble nådd rundt år 200 e. Kr. anslått til rundt 40 tonn i året. Antakelig eksporterte de jern til kontinentet også.

Men hvor kom kunnskapen fra? Og hvordan gikk de egentlig fram?

Professor emeritus Arne Wang Espelund har interessert seg for jernfremstilling siden 1970-årene.

Han har selv vært med på å utvinne jern med en metode nedskrevet på 1700-tallet av Ole Evenstad i Stor-Elvdal.

Forskere i Østerrike har funnet en ovn med nøyaktig samme mål og utforming som ovner i Norge. Foto: Brigitte Cech VIS MER

Men denne metoden er annerledes enn den som ble brukt i Norge i 8-900 år, fra før vår tidsregning til omtrent år 600, da pest og økonomisk nedtur i Europa kanskje stanset det hele og kunsten ble glemt. Foreløpig er det usikkert hvem som lærte forfedrene våre fremstillingsmetoden.

Skjønt Espelund har funnet spor. De leder til Romerriket.

En ovn i Østerrike

Forskere i Østerrike har funnet en ovn med nøyaktig samme mål og utforming som ovner i Norge. Denne delen av Østerrike hørte til Romerriket.

Arkeologen Brigitte Cech fant ovnen i Semlach, en landsby i romertidens Noricum. Den stammer fra rundt år 100 e. Kr.

– Den er en tro kopi av ovner i Trøndelag. Den har samme dimensjoner og en sideåpning, sier Espelund.

Rett nok er slaggropa bygd av leire, mens våre var laget av stein. Akkurat denne ovnen i Østerrike er yngre enn de eldste norske med samme utforming. Men enda eldre ovner skal være funnet i nærheten, i Populonia i Italia og Burgenland i Østerrike.

Slaggropa til ovn C2a på Heglesvollen, Levanger. Foto: Arne Espelund VIS MER

Espelund mener det må være en svært spennende oppgave for en masterstudent å undersøke andre trekk nærmere.

– Jeg hevder at teknologien for å utvinne jern er kommet utenfra og ikke stammer fra Norge, sier Espelund.

Dette styrkes av at det ennå ikke er funnet spor av eksperimentering i Norge. Ingen prøving og feiling før de mestret kunsten å lage jern med så lite forurensning av karbon som 0,2 prosent. Best mulig kvalitet. Det greide de neppe uten å prøve seg fram. Med mindre de hadde lært kunsten et annet sted.

• Les også: Jernaldermenneskene likte bling, de også

Romernes forfedre

Kanskje var etruskerne de første som lærte seg å fremstille jern i Europa. Disse holdt til i dagens Italia og Korsika fra rundt 700 før vår tidsregning. Etruskerne dominerte Roma i begynnelsen. Men 4000 år gamle spor etter jernproduksjon er funnet i Tyrkia.

Kelterne, ulike stammesamfunn i Europa, forbedret metallet ved å tilsette litt karbon og dermed lage stål. Kunsten spredte seg utover Romerriket. Og kanskje til oss?

I Norge ble jern fremstilt fra myrmalm. Malmen ble sanket inn på våren, mens smeltingen, kalt «jernvinna», ble gjort på høsten. I grisgrendte Norge, der mye er bevart, finner vi ennå flere hundre steder med spor etter denne produksjonen, fra områder der malmen ble sanket inn til store anlegg der jernet ble utvunnet av malmen.

Saken fortsetter under illustrasjonen.

Ovnene, gjerne fire på rad, med like store slagghauger. Det betyr at hele anlegget ble drevet samtidig som en enhet. Hver ovn med et syklisk program, inntil slaggropa var full. Illustrasjon: Inkalill VIS MER

Kjemisk tilnærming

I dag er det gjerne slagghaugene vi finner av spor etter jernproduksjonen. Kjemisk analyse av disse slagghaugene står sentralt når vi skal prøve å finne ut hvordan de gikk frem.

Steder som vitner om jernvinna i Trøndelag. Stedene Heglesvollen, Øst-Fjergen, Stordalen, Østrungen, Tovmoen, Storbekkøya, Vårhussetra, Tverråbakken er fra eldre jernalder og har vært studert ved arkeometallurgi. VIS MER

Espelund er egentlig bergingeniør, ikke arkeolog. Det kan være en fordel i denne sammenhengen. Kjemisk analyse og naturvitenskapelig tenkning er naturlig for ham, og kan gi viktige bidrag til et fagfelt som Espelund mener ofte er bare deskriptivt.

Arkeologer beskriver gjerne et funnsted i imponerende detalj. Espelund vil gjerne takke arkeologene ved NTNU for tillitsfullt samarbeid i felt.  Selv har han en annen innfallsvinkel når han står overfor et funnsted. Espelund forsøker å finne sammenhenger og løsninger ved å bruke naturvitenskapelige metoder.

I malmen finnes jernet i ulike oksygenrike forbindelser (FeOOH). Råmalmen blir først røstet ved åpen ild til Fe₂O₃.

Dette råstoffet blir i ovnene omgjort til jern med høy renhet ved at CO-gass reagerer med Fe₂O₃. Men en viss andel av jernet blir igjen i avfallsstoffet, slagget, som FeO, noe som sikrer kvaliteten av jernet.

• Les også: Jern fra Norge var med på å forme Europa

Slagg

Slagg fra tre steder i Norge, fra Island, Catalonia og Østerrike har bemerkelsesverdig lik sammensetning.

Slagget består av rundt 65 prosent av en blanding av jernoksid (FeO) og manganoksid (MnO). Rundt 20 prosent er silisiumoksid (SiO₂). Denne miksen kalles fayalitt og skrives gjerne som (Fe,Mn)₂SiO₄.

Espelund har introdusert fayalittbrøken (%FeO + %MnO)/%SiO₂ (i molar masse) for å karakterisere slagget. Dette kan igjen fortelle oss noe om kvaliteten på malmen og gi sammenlignbare verdier mellom slagg fra ulike steder.

Et høyt innhold av SiO₂ i malmen gjør det umulig å framstille jern. Malmen i Norge ser derimot jevnt over ut til å ha holdt god kvalitet.

Et blåsterjern på 17 kilo. Typisk for produksjonen i indre Trøndelag rundt år 200. Foto: Arne Espelund VIS MER

Stor produksjon

Blant de viktigste funnstedene i Norge er Heglesvollen i Levanger kommune i Trøndelag. Der ble fire ovner og 96 tonn slagg funnet i årene etter 1982. Produksjonen var stor og foregikk over flere år. Ovnene ble gjerne reparert og flikket på flere ganger.

Ved Vårhussetra i Hessdalen i Trøndelag er det funnet rester av noe som kan være et luftinntak for en ovn drevet med skorsteinseffekt. Men dette er det eneste funnet av et slikt inntak.

– Kan det være at deler av produksjonen ble holdt hemmelig, og at slike luftinntak ble ødelagt? undrer Espelund.

Det vet vi ikke. Men Espelund ser for seg en løsning med fem luftinntak som bidrar til en slags pipebrann som skapte høy temperatur.

• Les også: Glimt av skatter

Furu

Karbondatering og annen analyse av trevirke viser at folk i Trøndelag på denne tida antakelig utelukkende brukte furu i jernproduksjonen, eller i hvert fall foretrakk det.

Professor emeritus Arne Wang Espelund i aksjon. Foto: NTNU VIS MER

– Fordi furu brenner to ganger, mener Espelund.

Først brenner veden med høye flammer. Denne veden blir til trekull som synker ned i ovnen, og ved andre gangs brenning bidrar til smeltingen.

Tilsats av ved skaper en skorsteinseffekt i ovnen, noe som sammen med luftinntak på de rette stedene eliminerer behovet for å bruke en strevsom og arbeidskrevende blåsebelg.

Nysgjerrighet

Espelund drar fremdeles på konferanser for å lære mer og for å bidra til debatten. I disse dager holder 87-åringen et innlegg ved CPSA-konferansen i Praha, til ære for den store arkeologen Radomér Pleiner.

Espelund skryter av folkene som har tatt imot ham på best mulig vis i det siste. Reisen hans er finansiert av et faglitterært fond. Han bidrar fremdeles med nye publikasjoner på dette området og flere andre områder, noe finansiert av ham selv.

Selv er han ikke like mobil lenger, kommer seg ikke ut i felten og håper derfor at noen tar over etter ham. Mange spørsmål gjenstår, og han rekker kanskje ikke å finne svar på dem.

– Du må være nysgjerrig, oppsummerer Espelund.

Kilder:

Die Produktion von ferrum Noricum am Hüttenberger Erzberg. Die Ergebnisse der interdisziplinären Forschungen auf der Fundstelle Semlach/Eisner in den Jahren 2003-2005. Austria Antiqua 2, 2008. Brigitte Cech. 

Celtic-Roman Iron Age in Trøndelag, Arne Espelund, NTNU

Jernvinna i romersk jernalder i Trøndelag. Med røtter i Alpeområdet? Trondhjemske samlinger 2015, Arne Espelund