O stopach miedzi słów kilka

            Częstym problemem pojawiającym się w środowisku rekonstrukcyjnym jest nazewnictwo i stosowanie stopów miedzi wykorzystywanych w przeszłości. W dużej mierze przyczyną takiego stanu rzeczy jest przyjęte zwyczajowo w literaturze archeologicznej stosowanie określenia „brąz” dla wszystkich rodzajów stopów miedzi, nawet w momencie kiedy nie dysponujemy analizami składu chemicznego pozwalającymi na taką identyfikację. Jak pokazują badania prowadzone we współpracy archeologów z chemikami gama stopów stosowanych w okresie wczesnego średniowiecza jest zdecydowanie szersza, a wbrew pozorom nad brązami przeważają mosiądze. Niniejszy artykuł jest krótką próbą uporządkowania dostępnego stanu wiedzy w tym zakresie.

Miedź w stanie stałym jest miękkim metalem koloru rudobrązowego. Jest kowalna i ciągliwa, przez co nadaje się do prac wymagających dużej plastyczności surowca, np. ciągnięcia drutu. Ze względu na swoją miękkość jest rzadko wykorzystywana w postaci czystej. Jej inną niepożądaną właściwością jest wysoka temperatura topnienia (1083°C). Ze względu na te czynniki do produkcji odlewniczej jest wykorzystywana głównie w stopach z cyną, cynkiem i ołowiem.

                        Tereny nadbałtyckie, były zaopatrywane w miedź najprawdopodobniej przez wysoko rozwinięte ośrodki hutnicze z okolic Nadrenii i Goslaru (Kóčka-Krenz 1983). Innym prawdopodobnym źródłem pozyskiwania surowca mogły być kopalnie w szwedzkim Falun, gdzie początek wydobycia datowany jest metodą C₁₄ na późny okres wikiński (Foote, Wilson 1975). Należy również brać pod uwagę bogate złoża na terenach Kaukazu i Uralu oraz dorzecza Kamy i środkowej Wołgi (Rybakov 1948). Inne prawdopodobne źródła, choć cechujące się zdecydowanie mniejszym wydobyciem, to Anglia i Irlandia (Clarke 1957).

            Najpowszechniejszą formą kwantyfikacji surowca były masywne, czworokątne w przekroju sztabki noszące niekiedy ślady obkuwania. Przykłady tego typu zabytków znane są m.in. z terenu Gotlandii (Oldeberg 1942). Zapewne podobną funkcję pełniły również tzw. placki znane z Gotlandii czy też łotewskiego Doles Rauši (Svarāne 1996).  Podsumowując, należy podkreślić, że miedź była wykorzystywana stosunkowo rzadko, zwłaszcza do produkcji wyrobów wymagających surowca zachowującego przez dłuższy czas swoją plastyczność. Innym zastosowaniem było wykonywanie powłok miedzianych na przedmiotach żelaznych, które oprócz walorów estetycznych zabezpieczały je też przed korozją. 

Placek miedzi z łotewskiego Doles Rauši datowany na X-XII w. (Svarāne 1996)

            Wśród stopów miedzi należy wyróżnić brązy, które są prawdopodobnie najstarszym produkowanym na szerszą skalę ich rodzajem. Zazwyczaj składają się z miedzi (80 – 95%) i cyny (5 – 20%), chociaż występują również brązy ołowiowe, w których stosunkowo kosztowna cyna zastępowana była tańszym i łatwiej dostępnym ołowiem (Wesołowski 1966). Brązy charakteryzują się zasadniczo mniejszą ciągliwością i kowalnością niż czysta miedź, są za to od niej twardsze i bardziej odporne na naprężenia. Kolejną ważną cechą tej grupy stopów jest niższa niż w przypadku miedzi temperatura topnienia, co umożliwia wykorzystanie go w odlewnictwie. Właściwości mechaniczne brązów, ich kolor i temperatura topnienia zależne są od proporcji użytych substratów. Do grupy brązów należałoby zaliczyć także spiż zawierający dodatek cynku i najczęściej również ołowiu (Goffer 2007).             

 Mosiądz został wynaleziony najprawdopodobniej w już starożytnej Grecji, jednak dopiero Rzymianie zaczęli stosować go na szerszą skalę. Główną trudność w jego produkcji stanowił brak umiejętności pozyskiwania cynku w czystej, metalicznej postaci. Do produkcji mosiądzu wykorzystywano rudę, najczęściej galmanu (ZnCO₂). Podobnie jak w przypadku brązów, określenie mosiądz dotyczy również całej grupy stopów, w skład których wchodzą głównie miedź (60 – 85%) i cynk (15 – 40%). Mosiądz jest twardszy i wytrzymalszy od czystej miedzi. Cechuje go także lepsza kowalność i ciągliwość. Ponadto jest on zdecydowanie łatwiejszy w obróbce niż brąz, wolniej stygnie i zazwyczaj posiada lepszą lejność, co czyni go niezwykle użytecznym w produkcji biżuterii (Söderberg 1999; Goffer 2007).

            Oprócz substratów bazowych w stopach miedzi stosuje się różnego rodzaju domieszki wpływające na ich właściwości. Częstym dodatkiem tego typu jest ołów stosowany w celu zwiększenia lejności i skrawalności, przez co jest chętnie stosowany w stopach odlewniczych. Jego użycie obniża jednak wytrzymałość odlewanych przedmiotów. Innym dodatkiem, który przyczynia się do poprawy lejności, jest krzem. Z kolei dodatek żelaza rozdrabnia strukturę krystaliczną stopu, przez co korzystnie wpływa na jego właściwości mechaniczne. Nie wszystkie dodatki stopowe polepszają właściwości stopów. Do pierwiastków szkodliwych należy zaliczyć antymon, arsen, bizmut, kadm, magnez, fosfor, siarkę i tellur (Wesołowski 1966).

W okresie wczesnego średniowiecza najpowszechniejszą formą, w jakiej handlowano stopami miedzi, były sztabki w postaci pręta, najczęściej o półokrągłym przekroju. W czasie wykopalisk w Haithabu odkryto depozyt 25 jednakowych sztabek mosiężnych pochodzących najprawdopodobniej z Nadrenii. Był to wysokiej jakości mosiądz o zawartości cynku w granicach 19 – 22% (Elsner 2004, Roesdal Wilson 1992). Z terenu Europy znane są też liczne przykłady form do odlewania takich sztabek (Coatsworth, Pinder 2002; Ohlhaver 1939). 

Depozyt 25 mosiężnych sztabek z Haithabu (Elsner 2004)

 Na podstawie analiz przeprowadzonych na początku zeszłego stulecia zostały wyróżnione trzy kategorie stopów bezpośrednio wiązane ze strefami pochodzenia: skandynawski – mosiądz ze śladową ilością cyny,  permsko-syberyjski z dużym dodatkiem cyny oraz południowo-wschodnio-ruski z pośrednią zawartością cyny (Arne 1914). J. Strobin przy okazji opracowania materiałów z Truso zwrócił uwagę na istotny dodatek ołowiu, w stopach proweniencji skandynawskiej dochodzący nawet do 10% (1996). Ponadto na podstawie przeprowadzonych analiz wyróżnił trzy grupy stopów: mosiądze zawierające do 13% cynku, mosiądze z 4 – 6% dodatkiem ołowiu oraz silnie zróżnicowaną grupę zawierającą stopy wieloskładnikowe ze stosunkowo dużą zawartością żelaza. Do pierwszej grupy zaliczył ozdoby pochodzenia nadreńskiego i zachodnioskandynawskiego, sztabki surowca oraz druty. Uzyskane przez siebie wyniki analiz porównał z wynikami badań Arnego (1914). Na tej podstawie pierwsza grupa stopów została określona jako typowa dla warsztatów zachodnioeuropejskich. Kolejna grupa miała podobny skład chemiczny, zawierała jednak dodatkowo niewielką ilość ołowiu. Ostatnia kategoria wyróżniona na podstawie porównania z analizami przeprowadzonymi przez Bezzenbergera (1904) jest typowa dla stref peryferyjnych, gdzie – jak się wydaje – złom odgrywał rolę głównego źródła surowca (Strobin 1996).

                        Podsumowując – należy zwrócić uwagę na fakt, stopy miedzi były głównym surowcem do produkcji biżuterii, a także półproduktów w postaci drutu czy blachy. Były one również stosowane do tworzenia powłok na przedmiotach żelaznych. Nie można też wykluczyć, że trafiały nad Bałtyk za pośrednictwem kupców z innych ośrodków handlowych, np. Ribe lub Haithabu, które leżały przy żeglugowym szlaku wiodącym z Nadrenii nad Bałtyk. Odnaleziona w Truso forma odlewnicza oraz pasujące do niej sztabki poświadczają lokalną produkcję sztabek. Niewykluczone, że sztabki zakwalifikowane do trzeciej grupy o silnie wymieszanym składzie surowcowym również były wytwarzane w lokalnym warsztacie z pozostałego złomu i były przeznaczane – w zależności od sytuacji ekonomicznej – na wyroby gorszej jakości lub w niewielkiej ilości (20 – 30%) dodawane do stopu pełnowartościowego. Potwierdzenie tej tezy mogą stanowić badania Andersa Söderberga (2002, Gustafson, Söderberg 2005) poruszającego problematykę tzw. czystych warsztatów, w których zbierano nawet najmniejsze odpady do ponownego wykorzystania. Podobnie sytuacja wygląda w warsztacie metalurgicznym znanym z Birki (Jakobsson 1996). Analizy stopów miedzi z dużych ośrodków na terenie Łotwy również wykazały współwystępowanie przedmiotów wykonanych z surowca wysokiej jakości z gorszymi jakościowo, bo wieloskładnikowymi (Daiga 1962). Ciekawe informacje, jednak pochodzące z okresu pełnego średniowiecza, można znaleźć w prawie miast północnoniemieckich, gdzie złotnicy nieszanujący surowca (tj. którzy nie zbierali nawet najdrobniejszych odpadów) byli traktowani w podobny sposób jak złodzieje (Drechser 1983). W świetle niniejszych faktów wiązanie tego typu stopów wyłącznie ze strefami peryferyjnymi (Strobin 1996), gdzie problemem było pozyskanie dobrego jakościowo surowca, wydaje się nie do końca słuszne.

Arne T. J.

1914 La Suéde et l'Orient. Etudes archéologiques sur les relations de la Suéde et l'Orient

pendant l'Age des Vikings, Archives d'Etudes Orientales, t. 8, Uppsala , s. 4-198

Bezzenberger A.

1904 Analysen Vorgeschichtlicher Bronzen Ostpreussen, Königsberg

Clarke J. G. D.

1957 Europa przedhistoryczna, Warszawa

Coatsworth E., Pinder M.

2002 The art of the Anglo-Saxon Goldsmith: Fine metalwork in Anglo-Saxon England, its practice and practitioners, Anglo-Saxon Studies, t. 2, Woodbridge, s. 21-293

Daiga J.

1962 Krāsaino metālu ėīmiskais sastāvs Latvijā 6-13. gs., „AE”, t. 4, s. 47-65 

Drescher  H.

1983 Metallhandwerk des 8.-11. Jh. in Haithabu aufgrund der Werkstattabfälle, [w:] Archäologische und philologische Beiträge. Das Handwerk in vor- und frühgeschichtlicher Zeit, t 2. red. H. Jankhun , Göttingen

Elsner H.

2004 Haithabu: Schaufenster einer frühen Stadt, Neumünster

Foote P.G., Wilson D.M.

1975 Wikingowie, Warszawa

Goffer Z.

2007 Archaeological Chemistry, New Jersey

Gustafsson, Ny B. Söderberg, A.

2005 The tidy metalworkers of Fröjel, “Viking Heritage Magazine” 3/2005, Visby

Jakobsson, T. 1996

 1996 Bronsgjutarverkstädema pä Birka – en kort presentation. Iike-järnmelnllei: malm/yndigheler och metallurgi. Föredrag från symposium fom fernkonloret den 16 mars

Kóčka-Krenz H.

1983 Złotnictwo skandynawskie IX-XI wieku, Poznań

Oldeberg A.

1942 Metallteknik under förhistorisk tid, t.1, Lund

1943 Metallteknik under förhistorisk tid, t.2, Lund

Ohlaver H.

1939 Der germanische Schmied und sein Werkzeug, Leipzig

Roesdahl E., Wilson D. M. (red.)

1992 From Viking to Crusader: The Scandinavians and Europe 800-1200 – the catalogue of exhibition, Uddevalla

Rybakov B. D.

1948 Riemiesło drevniej Rusi, Moskva

Strobin J.

1996 Zagadnienia wytwórczości metaloplastycznej i jubilerskiej na podstawie zabytków metali kolorowych i szlachetnych oraz kamieni półszlachetnych, niepublikowany tekst artykułu do tomu „Truso – wczesnośredniowieczny ośrodek portowo-handlowy w strefie Bałtyku”, Elbląg

Svarāne D.

1996 Krāsainā metāla darinājumu izejmateri Latvijā, „AE“ t. 18, s.

104-110

Söderberg A.

1999 Blowing new life in old technology – Viking Age bronze casting „Viking Heritage Newsletter”, 1/1999, Visby, s. 27 - 49

2002 Metalliska spår efter gjuteriverksamhet: en skiss till en arkeologisk fältmetod, “Journal

of Swedish Antiquarian Research”, t. 97, s. 255-265

Wesołowski K.

1966, Metaloznawstwo, t. 3, Warszawa