LESERBREV

Arne Espelund: Jern og naturfag (18.11.04, 20:14)

I Schrødingers katt 21.oktober presenterte arkeolog Lars F. Stenvik og pensjonert skoleinspektør Ivar Berre et artig program om Trøndelagsovnen fra eldre jernalder, kalt "Jern og magi".

Vi fikk se forsøk med en tenkt reproduksjon. Funntypen vitner om velorganisert stordrift, som fører til økt respekt for fortidas mennesker, spesielt i perioden ca. 300 f. Kr. - 600 e. Kr., dernest spørsmål både om introduksjonen i begynnelsen av eldre jernalder og om hva som var grunnen til at teknologien forsvant på 600-tallet. Da ble den tilsynelatende erstattet med ny teknikk et par hundre år seinere.

Formet som kremmerhus?
Ovnene opptrer på 300-400 kjente steder som steinsatte groper i "batterier" med åpning mot kanten av en tørr bakke, med vann i forkant. Gropene er fylt med opp til 150 kg slagg fra siste smelting. I skråningen er det store slaggvarp, også med rødbrente bruddstykker av sjakta som sto over bakken. I museene fins kålhodeformede blesterjern med vekt rundt 18 kg fra denne perioden, normalt nesten delt i to med et øksehogg.

Det var litt leit at vi i programmet ikke fikk se en ovn, slik den ligger i terrenget, og hvordan selve slagg-gropa hadde blitt utformet. Det ville ha gitt seerne en mulighet for å ta del i spørsmålet om formen på sjakta. Er kremmerhusform et godt forslag?

Lang historie
I nyere tid er ikke Norge noen stor jernprodusent. Men i eldre og yngre jernalder, da produksjonen nesten bare kan studeres ved registrering, prøvestikk (min metode) og utgraving, ble jern framstilt i Sør- og Midt-Norge i stor skala, mer enn hva en trengte lokalt. Seks ganger har vi i Norge begynt å lage smibart jern fra malm: fire ganger med fast jern produsert i en direkte prosess, to ganger med flytende råjern som første ledd i en totrinnsprosess. Overgangen fra en direkte til en indirekte prosess begynte på 1600-tallet.

Ved skifte av teknologi kan vi ikke se noen overføring av ytre trekk til neste periode. De eldre teknikkene kan derfor sammenliknes med dyr: hver som en helhetsløsning på komplekse krav. I leting etter en analogi har jeg sammenliknet eldre tiders smelting med ei ku, der hver av de fire magene står for reduksjon, karbonkontroll, sintring og slaggdrenering.

Hemmelig kunnskap
Det ble hevdet at Trøndelagsteknikken var spesifikk for vår landsdel, og at de som mestret smeltinga søkte å holde detaljene hemmelige. Etter endt drift ble sjakta knust og kanskje toppen av ovnen dekket til. Dette var poeng i arkeologen Bernt Håkon Rundbergets hovedoppgave ved NTNU. Utforming av sjakta har vært viktig ved Ivar Berres forsøk, som hittil ikke har ført til godt resultat. Denne siden ved arbeidet betyr å føre studiet av ytre trekk – morfologi – meget langt. Men om analogien med dyr føres videre, vil en blesterovn også ha indre organer med spesielle trekk og funksjoner. Denne "indremedisinen" er sentral i faget materialteknologi, som er et fem års studium ved NTNU.

På Østlandet fins det fra denne perioden også ovner som minner om Trøndelagsovnen, med store slaggblokker, eventuelt også slagg med riller, som vitner om trinnvis drift og størkning i en kald grop. Men ovnene opptrer oftest bare enkeltvis. Skilnaden mellom Trøndelag og Østlandet i denne perioden dreier seg etter min mening om organisering og antall, neppe driftsmåte. Når sjakta bare fins som småbiter, kan det også skyldes frostsprenging av porøs keramikk, som tolking et alternativ til forsøk på å skjule spor.

I mikroskop med prøver av slagg og metall fra vellykket smelting ser vi at jernet er nesten fritt for karbon mens slaggen kan bestå av ca. 60 prosent jernoksid FeO og 25 prosent silisiumoksid SiO2. Det er denne "ferskende" slaggen som sikrer godt smibart jern. Den finner vi tonnevis av ved jernvinneanlegg. Sammenhengen er logisk hvis en ser bort fra at karbon (trekol) brenner og lager en meget CO-rik gass. Hvis glødende karbon får bestemme, kan en derfor heller forvente å finne karbonrikt, ikke-smibart jern og en "tørr", SiO2- rik slagg. Dette er et typisk resultat av Ivar Berres forsøk. Skilnaden mellom fortida og dagens forsøk er ikke bare mangel på jern. Enda klarere er dårlig slaggdanning.

Ny teori
I november i fjor fikk jeg fra arkeologen Live Johannessen til analyse prøver fra Sjøholt på Sunnmøre. Trass i utseende som slagg minnet prøvene med sitt lave SiO2-innhold om god malm. De har ført til en hel revurdering av jernvinna, som først ble uttrykt i den siste boka mi "Jernet i Vest-Telemark", som forelå i mars. Mitt postulat er nå at vellykt jernframstilling i eldre jernalder besto av to trinn: en forbehandling, med sikte på ved sintring å danne slaggkomponenten Fe2SiO4 av SiO2 og FeO, fulgt av reduksjon av fri FeO i dette halvfabrikatet til fast, smibart jern og flytende slagg. Postulatet ser ut til også å gjelde for såkalte hellegryter fra tida ca. 550-700, funnet av arkeologen I. Martens på Møsstrond, funn som hittil ikke har fått noen god forklaring. De to trinnene minner om brødbaking: deigen er også et halvfabrikat, som så stekes i ovn.

Ved anlegg fra perioden ca. 800 – 1300 fins derimot rød, røsta malm, med fri SiO2 og Fe2O3, tilsynelatende i strid med postulatet. Jeg tror at slaggdanning nå foregikk ved å la ovnen fylt med masse godgjøre seg ved moderat temperatur – kanskje med lukkede bleståpninger. Fast-fase-reaksjonen som i eldre tid foregikk i separat ovn ble flyttet inn i ovnen. Måling av tid åpner for bruk av ritualer. Kanskje en trollmann gikk rundt blesterovnen mens han mumlet et eller annet og gestikulerte. Hvis jeg var prest, ville jeg ha trukket dette inn i kirkens handlinger. Når en fikk godt jern, bekreftet dette at ritualet var nødvendig.

Men er det forskning?
Fram til ca. 1995 var det nært samarbeid mellom arkeologi og metallurgi ved NTNU. Et internasjonalt seminar i 1991, kurs i arkeometallurgi for norske arkeologer, samarbeid ved utgravinger og flere felles publikasjoner vitner om det. Mange ganger er det sagt at forholdene for et tosidig samarbeid bør ligge svært godt til rette nettopp ved NTNU. Arkeologens styrke er utgravingsteknikk, karakterisering av funnmateriale og samfunnstolking. I stedet velger de to som deltok i programmet å drive forsøk. For en metallurg som har enda lengre fartstid blir det naturlig å spørre hva forsøkene baserer seg på, og hvordan resultatene blir tolket, og hvordan eksperimentene føres videre.

Det er trolig enighet om at viktige målte egenskaper for metallet, slik som smeltepunkt, oksygenaffinitet, karbonløselighet er som for 2000 år siden. Hvis arkeologene ville godta at metallurgen bør bidra med problemformulering for de tekniske sidene, kunne dette samarbeidet ha blitt styrket, og en arkeometallurgisk forskning ved NTNU, eventuelt i Skogn blitt seriøs.

Over en 20-års periode har jeg publisert 4 bøker og mer enn 50 artikler om dette emnet. Jeg forsøker stadig å trekke ikke-fagfolk med i faglige spørsmål, slik som vurdering av temperatur ved forbrenning, kjemiske likevekter, slaggkjemi, utbytteberegninger, metallkvalitet o.s.v. Tre viktige krav til forskning er etter min mening evne til å formulere spørsmål, trekke inn relevante fag og en vilje til å lære nytt. Det er lov å leke med ilden, men om dette i Schrödingers katt overfor studenter og kolleger ved NTNU blir presentert som forskning, er man på meget tynn is.

Arne Espelund
Prof.em. i metallurgi ved Institutt for materialteknologi