Den Metallen auf der Spur

Ungeklärte Fragen der frühen Metallurgie

Bergbau auf Rohstoffe gehört zu den ältesten Produktionsverfahren der Menschheit. Bis weit in die Jungsteinzeit war dabei der in der Natur vorkommende Stein, zum Beispiel Feuerstein, Obsidian, (Halb)-Edelsteine, aber auch gediegenes Metall wie Kupfer und Gold Gegenstand des Interesses. Dr. Andreas Hauptmann vom Deutschen Bergbaumuseum Bochum geht der Frage nach, welche Bedeutung Metalle für die Entwicklung der Menschheit hatten.

Im Übergang zur Kupfersteinzeit setzt mit der Herausbildung von Eliten eine gesellschaftliche Neuerung ein, die mit der "Erfindung" von Metall einhergeht, das heißt: mit der Fähigkeit des Menschen, aus natürlich vorkommenden Erzen durch Schmelzprozesse Metall zu extrahieren.

All das hinterlässt, wie jede menschliche Tätigkeit, Spuren. Die Aktivitäten des Menschen, Rohstoffe aus der Erde bergmännisch zu gewinnen, aus Erzen Metall zu erschmelzen und dann Metallobjekte zu verhandeln, lassen sich in einer Tätigkeitskette zusammenfassen, die zugleich mit einer Umwandlung von Material einhergeht. Das ist die so genannte Metallurgiekette.

Archäometallurgie

Materialien wie Erze, Schlacken und Metalle zu identifizieren, bergmännische und metallurgische Prozesse zu erfassen und hieraus nicht nur handwerkliche Tätigkeiten zu rekonstruieren, sondern weit übergreifend die Ausbreitung und Bedeutung von Metallen und Legierungen in alten Kulturen zu entschlüsseln, das ist die Aufgabe der wissenschaftlichen Zusammenarbeit von Archäologen und Naturwissenschaftlern. Das Fachgebiet heißt Archäometallurgie.

Letztlich lautet die kulturhistorische Fragestellung, die an die Naturwissenschaftler gestellt wird: Welche (wirtschaftspolitische) Bedeutung hatten Metalle für die Entwicklung der Menschheit?

Materielle Hinterlassenschaften



In der Forschungsstelle Archäologie und Materialwissenschaften des Deutschen Bergbau-Museums Bochum werden solche Fragestellungen bearbeitet. Die jahrelangen Forschungen, insbesondere in den Ländern des Vorderen Orients, von wo aus die Metallurgie ihren Siegeszug antrat, haben gezeigt, dass hierbei eine Doppelstrategie vonnöten ist: Feldforschung und Analytik im Labor. Die an Erzlagerstätten gebundenen materiellen Hinterlassenschaften, nämlich Bergwerke, Siedlungen, Aufbereitungsplätze von Erz, Metallwerkstätten und Hüttenplätze mit Schmelzöfen, Schlacken, Metallresten, Barren und Metallartefakten müssen in der Regel erst durch archäologische Grabungen erschlossen und dokumentiert werden, bevor die Arbeit im Labor beginnt.

Nun gilt es, den stofflichen Funden Informationen zu entlocken. Theoretisch ist das nicht schwer, denn alle Materialien enthalten Informationen eingefroren, die Aufschluss über ihre Entstehung geben können, in der Praxis ist es aber mühevolle Kleinarbeit im Labor. Aus der chemischen und mineralogischen Zusammensetzung einer Schlacke kann man zum Beispiel ableiten, bei welchen Temperaturen sie geschmolzen wurde, und daraus wiederum, welche Temperaturen die Hüttenleute in alter Zeit in einem Schmelzofen erzeugen konnten. Dazu werden im Labor Schlacken zu Pulver zermahlen, in Säure gelöst und mit einem Spektrometer auf ihre Zusammensetzung hin analysiert.

Kriminalistisch vorgehen

Um alte Schmelzöfen zu rekonstruieren, führt man am besten Schmelzexperimente durch, wobei man streng auf die verfügbaren archäologischen Daten achten sollte. Das ist sehr aufwändig, da man Erz, Brennstoff und Ofenbaumaterial zusammentragen und in der Regel mehrere Schmelzgänge durchführen muss. Leider sind ethnographische Vergleichsbeispiele, wie sie bis vor einigen Jahren in Afrika noch zu studieren waren, in der heutigen Zeit fast unmöglich geworden.


Um der Verbreitung von Metallen nachzuspüren und damit alte Handelsverbindungen zu rekonstruieren, muss man wie in einem kriminaltechnischen Labor "Fingerabdrücke" von alten Metallobjekten ausarbeiten. Gottlob sind diese niemals rein. Sie enthalten typische Muster an Verunreinigungen, die bis in die atomare Dimension reichen.

Wechselspiel der Disziplinen

Hier werden technisch hoch komplizierte Verfahren wie die Isotopenanalyse eingesetzt. Ist ein solcher Fingerabdruck ermittelt, so gilt es, die dazu gehörige Erzlagerstätte zu suchen, zu prüfen, ob tatsächlich dort auch alter Bergbau betrieben wurde, und welche gesellschaftlichen Strukturen die Ausbeutung einer solchen Erzlagerstätte ermöglicht und den Handel initiiert haben.

Es ist also ein Wechselspiel zwischen mehreren Wissenschaftlern: Chemiker, Physiker, Archäologen, Geowissenschaftler, Historiker. Das setzt intensiven Dialog voraus. Man muss miteinander reden, miteinander arbeiten, um zu lernen, wie die jeweils andere Seite denkt, welche Fragen die Wissenschaft stellt, welche Möglichkeiten es gibt, sie zu lösen - oder sie vielleicht auch ganz anders zu stellen.

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