hutnia.pl

archeolodzy vs hutnia

 Starożytne górnictwo i hutnictwo świętokrzyskie - nowy kierunek badań.

Abstrakt

Artykuł pokrótce omawia historię badań nad świętokrzyskim centrum metalurgicznym kultury przeworskiej, oraz związane z nim problemy badawcze. Przedstawiona zostaje nowa teoria dotycząca budowy pieca dymarskiego oraz sposobu jego funkcjonowania. Koncepcja pieców budowanych w oparciu o drewniany pień oblepiony polepą i użycie śmietany hematytowej w procesie dymarskim, skonfrontowane zostają ze źródłami archeologicznymi. W wielu miejscach wykazują z nimi dużą zbieżność

Słowa kluczowe

Metalurgia, Góry Świętokrzyskie, kultura przeworska, piec dymarski, żelazo, śmietana hematytowa.

Wstęp

  Starożytne hutnictwo rejonu Gór Świętokrzyskich już od ponad pół wieku jest obiektem zainteresowania archeologów i metalurgów. Niniejszy artykuł ma na celu przybliżenie czytelnikowi tego jakże ciekawego tematu. Przedstawiona zostanie pokrótce historia badań oraz ich stan na dzień dzisiejszy. W stopniu szczególnym omówione zostaną próby odtworzenia procesu wytopu żelaza jako, że kwestia ta, do tej pory nie rozwiązana, jest jednym z najciekawszych problemów związanych ze starożytnym hutnictwem.

 

  1. I.     Historia badań

  Zainteresowanie starożytnym świętokrzyskim zagłębiem metalurgicznym sięga korzeniami początku XIX w., kiedy to o żelaznych żużlach znajdowanych w tym regionie pisali S. Staszic[1], J. P. Carosi i G. G. Pusch[2]. Nikt jednak nie zdecydował się wówczas pogłębić tego tematu.

  Trzeba było czekać aż do czasów dwudziestolecia międzywojennego aby polska nauka zajęła się ponownie hutnictwem świętokrzyskim. Stało się to za sprawą geologa J. Samsonowicza, który w 1929 r. napisał artykuł, w którym przedstawił Góry Świętokrzyskie jako ważny ośrodek metalurgiczny działający już od „najdawniejszych” czasów[3]. Niewielkie wzmianki na ten temat publikował z resztą już od 1923 r.[4].

  W latach 30-tych temat żużli świętokrzyskich rozwinięty zostaje przez metalurga M. Radwana, który jako pierwszy stworzy ich typologię[5]. Podzielił je na: pierwotne – występujące na zboczach i szczytach gór; dymarskie – znajdowane nad strumieniami i będące pozostałością po średniowiecznych zakładach metalurgicznych; oraz nowożytne – pozostałości hutnictwa wielkopiecowego. Podał on także wyniki pierwszych analiz chemicznych żużli i stwierdził, że średnia zawartość żelaza w żużlach „pierwotnych” wynosi ok. 50%. Jako pierwszy wysnuł on także przypuszczenie, że surowcem używanym do wytopu żelaza był hematyt z Rudek pod Górą Chełmową. Radwan nie precyzuje z jakiego okresu pochodzą żużle „pierwotne”, pisze jedynie że przemysł metalurgiczny musiał istnieć na tych ziemiach jeszcze w czasach przedpiastowskich.

  Odkrycie dawnych wyrobisk górniczych na terenie kopalni odkrywkowej w Rudkach skłoniło do zainteresowania się tym tematem wielu znanych archeologów. Prowadzone przy okazji badania stanowisk żużla na terenach wsi Rudki, Cząstków, Słupia Stara i Chybice przeprowadził w 1933 roku S. Krukowski przy współudziale J. Bartysa i Z. Durczewskiego. Niestety wyniki tych badań nie doczekały się publikacji.

  Żużlem świętokrzyskim interesował się także rozwijający się szybko polski przemysł metalurgiczny. Wysoka zawartość żelaza (na poziomie ok. 50%) sprawiała, że żużel stał się poszukiwanym przez huty surowcem, którego wartość w okresie międzywojennym wynosiła do 10 zł za tonę[6]. Przetop żużlu świętokrzyskiego trwał nieprzerwanie od 1930 do 1939 r. Doprowadziło to zapewne do bezpowrotnego zniszczenia wielu dobrze zachowanych stanowisk archeologicznych. Ilość przetopionego wówczas żużlu  można szacować na setki tysięcy ton[7].

  Świętokrzyski okręg metalurgiczny został objęty systematycznymi badaniami archeologicznymi dopiero po II wojnie światowej. Badania powierzchniowe zostały przeprowadzone przez Sekcję Historii Techniki i Nauk Technicznych Komitetu Historii Nauki PAN i Muzeum Archeologiczne w Krakowie. Na podstawie tych wstępnych weryfikacji oraz informacji zaczerpniętych od rolników, w 1955 r. rozpoczęto pierwsze badania wykopaliskowe. Przed badaczami stanęło spore wyzwanie, jako że ani w Polsce ani na świecie nie prowadzono dotąd badań na stanowiskach dymarskich podobnej wielkości. Kopane do tej pory stanowiska zwierały co najwyżej kilka pieców dymarskich, teraz trzeba było się zmierzyć z liczbami wielkości kilkudziesięciu lub kilkuset pieców dymarskich. Wymagało to wypracowania własnej metodyki badań. Przede wszystkim starano się aby stanowiska były obejmowane wykopami szeroko płaszczyznowymi, mającymi objąć jak największą część, a najlepiej całość danego piecowiska. Z początku eksplorowano wszystkie kotlinki piecowe, z czasem gdy okazało się, że prawie wszystkie są identyczne, ograniczono się do badania wybranych kotlinek, a podstawą wykonywanej dokumentacji stał się plan stanowiska.

  Z czasem, oprócz badań powierzchniowych, do weryfikowania nowych stanowisk zaczęto używać ankiet, które rozdawane były właścicielom pól i uczniom w lokalnych szkołach. W 1960 r. zapoczątkowano także prowadzenie obserwacji z powietrza, oraz wykonywanie zdjęć lotniczych. Do dokładnej lokalizacji piecowisk od 1961 r. zaczęto używać geofizycznej metody magnetycznej. Zaś od 1965 r. używano także magnetometru protonowego[8].

  W 1974 r. jeden z prekursorów badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim prof. K.Bielenin wydał pracę będącą najpoważniejszą do dziś dnia monografią świętokrzyskiego ośrodka metalurgicznego: „Starożytne górnictwo i hutnictwo żelaza w górach świętokrzyskich”.

  Według zakończonej w 1989 r. inwentaryzacji stanowisk dymarskich pomiędzy rzeką Kamienną, a Łysogórami, ich liczba na tym terenie wyniosła ok. 6 tysięcy.

  Od lat 80-tych zaczęto się także zajmować szczegółowo problematyką osadnictwa rejonu Gór Świętokrzyskich oraz uwarunkowaniami przyrodniczymi[9]. Przebadano pierwsze w regionie cmentarzysko z okresu rzymskiego, znajdujące się w Sarniej Zwoli. Na wzmiankę zasługują także owocne badania na osadach w Mirocicach, Skałach i Pokrzywnicy[10].

  1. II.  Stan badań

  Datowanie świętokrzyskiego ośrodka hutniczego

Od początku badań nad świętokrzyskim ośrodkiem ważną kwestią było jego datowanie. Z powodu braku dobrze datujących zabytków na stanowiskach dymarskich, nie można było przypisać ich do żadnego okresu chronologii względnej. Wobec tego, podstawą do datowania tychże stanowisk stały się żużle i węgle drzewne, dla których przeprowadzono serię analiz radiowęglowych na zawartość izotopu węgla C14. Pierwsze takie badania wykonano w 1962 r. w Zakładzie Geochronologii Bezwzględnej w Gdańsku[11]. Wyniki tych datowań obarczone są jednak dużym  błędem wynikającym zarówno z niedoskonałej techniki pomiarowej jak i zanieczyszczenia próbek. Średni wiek żużli ze stanowiska w Boleszynie wyniósł 2050 ± 235 lat B.P. Wykonane w latach 70-tych badania węgli drzewnych przeprowadzone w Laboratorium C-14 Politechniki Śląskiej w Gliwicach przyniosły bardziej wiarygodne rezultaty. Dla stanowiska w Łazach otrzymano następujące daty w latach konwencjonalnych: 35 n.e. (±150), 125 n.e. (±160), 230 n.e. (±150) i 260 n.e. (±140). Dla Łysej Góry: 100 n.e. (±150). Dla Nowej Słupi: 85 n.e. (±105), 215 n.e. (±95), 460 n.e. (±80) i 980 n.e. (±80). A dla kopalni w Rudkach: 240 n.e. (±55) i 245 n.e. (±70)[12].

  Dzięki rozwojowi metod kalibracji część uzyskanych wówczas dat została później nieznacznie skorygowana. Dzięki kolejnym badaniom węgli drzewnych i żużli prowadzonym przez Laboratorium C-14 Politechniki Śląskiej w Gliwicach w latach 80-tych, otrzymano dużą serię datowań, które przedstawia tabela 1. [13].

Tabela 1.

Łysa Góra

75 n.e. (50 p.n.e – 200 n.e)

Grzegorzowice

25 n.e. (90 p.n.e – 140 n.e)

200 n.e. (150 n.e – 250 n.e)

Nowa Słupia

65 n.e. (20 p.n.e – 150 n.e)

220 n.e. (140 n.e – 300 n.e)

1020 n.e. (970 n.e – 1100 n.e)

540 n.e. (470 n.e – 590 n.e)

Łazy

230 n.e. (110 n.e – 340 n.e),

15 n.e. (110 p.n.e – 140 n.e),

100 n.e. (30 p.n.e – 230 n.e)

300 n.e. (180 n.e – 400 n.e)

Rudki

280 n.e. (220 n.e – 330 n.e)

280 n.e. (230 n.e – 320 n.e)

Jeleniów

1 n.e. (30 p.n.e – 30 n.e)

45 p.n.e. (85 p.n.e – 5 p.n.e)

Częstocice

210 p.n.e. (300 p.n.e – 160 p.n.e)

Nie ulega obecnie wątpliwości, że hutnictwo świętokrzyskie wiązać należy z kulturą przeworską, właściwie przez wszystkie fazy jej funkcjonowania. Najwięcej otrzymanych dat mieści się jednak w przedziale 15 n.e. - 300 n.e. ze środkiem skupienia ok. 150 r. n.e. 

 Rodzaje piecowisk

Dzięki wieloletnim badaniom nad stanowiskami dymarskimi możliwe było podzielenie samych piecowisk na dwa podstawowe typy: uporządkowane i nieuporządkowane.

Piecowiska nieuporządkowane to takie na których układ pieców jest prawdopodobnie zupełnie przypadkowy. Znajdowały się one często w pobliżu osad.

Na piecowiskach uporządkowanych układ pieców podporządkowany jest pewnej regule, którą możemy jedynie opisać, ponieważ nie znamy jej uwarunkowań technologicznych. Piece ustawione są w następujących po sobie szeregach (od 2 do 5 pieców w szeregu), przy czym występują dwa, a  nawet sporadycznie trzy ciągi takich szeregów, pomiędzy którymi znajduje się ścieżka. Piecowiska te lokowane były zwykle z dala od osad, na stokach wzniesień. 

  Badania nad technologią procesu wytopu żelaza

  Chyba najbardziej newralgiczną kwestią jest obecnie odtworzenie dawnej techniki wytopu żelaza. Należy bowiem pamiętać, że wraz z wprowadzeniem techniki wielkopiecowej, proces wytopu żelaza przy użyciu pieców kotlinkowych i dymarek ulegał stopniowemu zanikowi, aż w końcu został zupełnie wyparty. Dawna technika metalurgiczna uległa całkowitemu zapomnieniu, a nasze dzisiejsze próby jej rekonstrukcji na podstawie danych archeologicznych są obarczone sporym ryzykiem błędu.

  Pierwsze eksperymenty mające na celu odtworzenie zapomnianych technik metalurgicznych możliwe były dzięki M. Radwanowi, który jako pierwszy zdecydował się przebadać znajdowane podczas wykopalisk żużle dymarskie. Tematem zajmował się już od lat 30-tych[14], a od 1955 r. prowadził systematyczne badania na terenie Gór Świętokrzyskich działając z ramienia Zespołu Historii Polskiej Techniki Hutniczej PAN[15]. Na początku lat 60-tych na bazie współpracy naukowców z Muzeum Archeologicznego w Krakowie (pod kierownictwem K. Bielenina) oraz techników z Akademii Górniczo-Hutniczej i Instytutu Odlewnictwa starano się zrekonstruować budowę pieca dymarskiego jak i odtworzyć sam proces wytopu żelaza. Według ówczesnych ustaleń wyglądał on następująco. Do wnętrza glinianego pieca o kształcie zwężającego się ku górze cylindra o wysokości 1,2 – 1,5 m, wkładano na przemian warstwy rudy oraz węgla drzewnego, który służył za paliwo. Podczas spalania się węgla, ruda przesuwała się w dół szybu, w strefę coraz wyższych temperatur. Następnie postępowała stopniowa redukcja tlenków żelaza aż do uzyskania metalicznego żelaza: Fe2O3       Fe3O4        FeO       Fe. Czynnikiem redukującym był  węgiel i tlenek węgla wydzielający się podczas spalania węgla drzewnego oraz powstały w wyniku rozpadu dwutlenku węgla w  reakcji Boudarda[16].  Żelazo powstałe w wyniku redukcji tlenków żelaza nie ulegało upłynnieniu. Takiemu procesowi ulegała jedynie skała płonna czyli zanieczyszczenia zawarte w rudzie żelaza, które topiąc się spływały do kotlinki. W ten sposób w części szybowej pieca powstawała łupka żelazna czyli bryła zanieczyszczonego, gąbczastego żelaza.

  Żaden jednak z przeprowadzanych dotychczas eksperymentów nie doprowadził do uzyskania efektów znanych nam z wykopalisk archeologicznych tzn. otrzymania bryły żużlu całkowicie wypełniającej kotlinkę, nie zmieszanej z wytopioną łupką żelazną znajdującą się nad tą bryłą. W rezultacie tych eksperymentów, fragmenty rudy dostawały się na dno pieca podczas gdy sytuacja taka nigdy nie została zarejestrowana na wykopaliskach. W próbach tych używano dmuchu sztucznego, jako że początkowe eksperymenty z dmuchem naturalnym zakończyły się niepowodzeniem.

  Wypracowany wówczas obraz przebiegu procesu dymarskiego został jednak przyjęty w środowisku archeologicznym i w podobnej formie funkcjonuje do dzisiaj.

  Przedstawioną budowę pieca oraz metodę wytopu przedstawił jako obowiązującą profesor Kazimierz Bielenin w swojej pracy z 1974 r. będącej największą jak do tej pory monografią hutnictwa świętokrzyskiego[17].

  Piec taki składać miał się z zagłębionej w ziemi kotlinki, o której kształcie i wielkości informują nas znajdywane kloce żużla, będące niejako negatywami części podziemnej pieca. Kloce te nie są w swojej budowie jednolite, w części górnej oraz po bokach mają one strukturę litą. Ta część żużlowego kloca ma największy ciężar objętościowy. W części środkowej mamy do czynienia z żużlem jednolicie porowatym, posiadającym odciski węgla drzewnego. Natomiast dolna część żużla ma strukturę soplową tzn. widoczne są nieregularne sople i nacieki. Osobną kategorią są tak zwane żużle spienione czyli lekkie, przypominające swoją strukturą pumeks, fragmenty żużla o dużej zawartości SiO2. Miały one powstawać pod wpływem wysokiej temperatury w strefie przyściennej szybu, jako efekt styku żużla z glinianą wyprawą pieca.

  Budowa pieca rekonstruowana była także na podstawie fragmentów glinianej polepy, które podzielić możemy na:

 - wyprawę ścianek kotlinki – jest to zwykle glina lub materiał ilasty, rzadko z domieszką krótko ciętej słomy czy plew,  nie widać na niej śladów ożużlenia ani zeszkliwienia. Widoczne są natomiast czasami odciski płaskich drewienek  którymi wygładzano i formowano tą warstwę wyprawy[18]. Grubość wyprawy kotlinki wynosiła zwykle od 2 do 4 cm.

 - „cegły” obudowy szybowej – fragmenty polepy o kształcie prostokątnych płyt, lub płaskich cegieł, posiadające ślady zeszkliwienia. Spotykane są zarówno "cegły" duże o szerokości ok. 17 cm i długości powyżej 18 cm, jak i mniejsze o przeciętnych wymiarach 11 na 18 cm. Do gliny, a raczej zaprawy na bazie lessu z której są zrobione, dodawana była obficie domieszka organiczna: plewy, krótko cięta słoma oraz trawa. Zwykle posiadają one także pustą przestrzeń, ślad po wypalonym podłużnym, płaskim drewienku. Miało ono usztywniać konstrukcję szybu  na etapie jego formowania. "Cegły" takie łączone ze sobą za pomocą lessowej zaprawy stanowić miały wg Bielenina podstawowy budulec nadziemnej części pieca[19].

 - wyprawa ściany szybu – fragmenty lessowej polepy użytej do uformowania wewnętrznych ścian szybu. Podobnie jak "cegły", posiadały one obfitą domieszkę organiczną w postaci plew, krótko ciętej słomy oraz trawy[20]

  W niektórych miejscach piece posiadały otwory którymi do środka miało dostawać się powietrze. Otwory te widoczne są na znajdowanych fragmentach polepy. Innymi otworami prawdopodobnie dostarczającymi powietrze do wnętrza pieca są kanały dokotlinkowe. O ich istnieniu świadczą m.in. fragmenty żużli wypełniających te kanały. Otwory dmuchowe znajdujące się w ścianach pieca, którymi powietrze dostawało się do środka, czy to przy użyciu dmuchu naturalnego czy sztucznego, miały od 4 do 12 centymetrów średnicy.[21] Otwory dokotlinkowe (nie zawsze występujące) przez które powietrze dostawało się do kotlinki miały od kilku do kilkunastu cm średnicy. Piece posiadały również kanały poziome których istnienie potwierdza szereg zabytków w postaci odlewów żużlowych wypełniających te kanały. K. Bielenin nie uwzględnił ich jednak w modelu rekonstrukcyjnym pieca i nie uzasadnia w swoich pracach jaką mogły funkcje pełnić w budowie pieca i prowadzonym w nim procesie.[22]

  Na podstawie wielkości i kształtu żużli wyróżniono kilka typów pieców[23], generalnie jednak zasada działania we wszystkich miała być taka sama.

  Paliwem świętokrzyskich pieców dymarskich miał być głównie węgiel drzewny. Świadectwem tego, oprócz obecności węgla drzewnego w kotlinkach i żużlach kotlinkowych,  są pozostałości mielerzy – obiektów do zwęglania drewna, znajdowane na stanowiskach archeologicznych. Występowały one zarówno pojedynczo jak i większej liczbie. Znajdowały się zwykle na stokach wzniesień w bezpośrednim sąsiedztwie piecowisk, w odległości od kilkunastu do kilkudziesięciu metrów. Mielerze nie występowały jednak przy wszystkich piecowiskach. Fragmenty węgli drzewnych pobranych zarówno z mielerzy jak i z kotlinek zostały poddane badaniom, dzięki którym udało się zidentyfikować takie gatunki drzew z których pochodziły. Przede wszystkim były to drzewa iglaste: sosna, jodła, modrzew, świerk, a w mniejszym stopniu liściaste: topola, buk, dąb, wierzba i lipa. Jako uzupełnienie węgla drzewnego stosowane było także drewno świeże[24],czego potwierdzeniem są jego fragmenty znajdowane w żużlach.

  Wsadem takiego pieca miała być również prażona ruda żelaza układana w dymarce naprzemiennie z warstwami węgla drzewnego. Miała ona mieć frakcję ok. 1cm co zapewniać miało dużą powierzchnię reaktywną podczas redukcji. Rudą miałyby być dostępne lokalne surowce: syderyty, hematyty i limonity[25].

  Koncepcja ta przyjmowana za obowiązującą w środowisku archeologicznym ma jednak jedną podstawową wadę. Otóż na jej podstawie nie udało się do dnia dzisiejszego osiągnąć rezultatów wytopu znanych nam z wykopalisk. Uzyskanie żelaza tą metodą jest oczywiście możliwe, ale uzyskiwana żużlowo-żelazista bryła nie przypomina kloców żużla wypełniających kotlinki pieców świętokrzyskich. U podstaw naszych niepowodzeń w tej kwestii mogą stać dwie wykluczające się przyczyny:

  1. rekonstruowana budowa pieca jest dobra, natomiast błąd tkwi w samym odtwarzaniu procesie wytopu (przygotowanie rudy, sposób jej ułożenia, paliwo, dmuch)

  2. budowa starożytnego pieca i przygotowanie wsadu były zasadniczo inne, co z góry skazuje wszystkie próby odtwarzania wytopu na przyjmowanym dziś modelu na niepowodzenie.

  Teorią bazującą na założeniu numer 2. jest koncepcja Marcina Marciniewskiego. Zmienia zarówno budowę szybu pieca, preparację wsadu jak i sposób w jaki prowadzony był proces. Podstawą budowy nadziemnej części pieca wg Marciniewskiego jest drewniany pień oblepiony polepą, który w procesie ulega całkowitemu spaleniu. Jego obecność w procesie stawiania pieca umożliwia budowę wysokiego szybu ( nawet 2,5 metrowego), o ściankach polepy w górnej partii szybu o grubości 3-6cm - licznie znajdowanej w badaniach archeologicznych[26]. Budowa podobnej wolnostojącej konstrukcji w oparciu o plastyczne i cienkie "cegły" jest niemożliwa. Wysoki szyb umożliwia co najważniejsze uzyskanie efektu kominowego, który zapewnia duży przepływ gazów przez palenisko pieca bez użycia miechów. W takim piecu proces metalurgiczny jest możliwy przy tzw. dmuchu naturalnym do którego aktualnie skłaniają się badacze starożytnego hutnictwa świętokrzyskiego[27]. Budowa szybu oparta na koncepcji pnia pokrytego polepą jest w pełni zgodna z warsztatem technologicznym kultury przeworskiej[28]. Należy podkreślić, że kształt szybu powstałego na bazie wypalonego pnia różni się od dotychczasowego modelu obecnością zwężki szybowej nad którą zachodzą główne procesy metalurgiczne w piecu. Jej obecność i działanie umożliwia kilka kluczowych dla procesu funkcji:

  • precyzyjne wyznaczenie i utrzymanie przez cały czas trwania procesu strefy najwyższych temperatur w bezpośrednim kontakcie z rudą żelaza;
  • uzyskanie fizycznej granicy osuwania się wsadu w dół pieca w miejscu do tego najkorzystniejszym z punktu widzenia upłynnienia skały płonnej i redukcji tlenków żelaza;
  • uzyskanie odpowiednio dużej kinematyki dmuchu w centralnej części pieca zapobiegającej zatykaniu szybu w strefie najwyższych temperatur w końcowej fazie procesu;
  • kontrolę temperatury wsadu przez odpowiednie otwieranie kanałów powietrznych, dającą możliwość podziału procesu na etap długotrwałej redukcji i końcowego szybkiego upłynnienia skały płonnej;
  • fizyczną separację powstałej łupy żelaznej od kloca żużla i stworzenie realnych warunków dla powstania tzw. strefy swobodnego krzepnięcia.

Preparacja rudy żelaza będącej podstawą rekonstruowanego procesu dymarskiego również oparta jest na zupełnie nowym założeniu jakim jest wsad na bazie uzdatnionej śmietany hematytowej ze złoża w Rudkach lub rudy wstępnie sproszkowanej, z których lepiono kawałki/kształtki/bryły, których wielkość uniemożliwiała przedostanie się ich do kotlinki bez wcześniejszego upłynnienia skały płonnej w nich zawartej. W badaniach archeologicznych, w bezpośrednim sąsiedztwie warsztatów dymarskich odkrywano  rudę[29] o składzie chemicznym i pylastej frakcji najbardziej zbliżonym właśnie do śmietany hematytowej[30]. Taka koncepcja zapewnia również dwa bardzo ważne warunki procesu: niemożność przedostania się niestopionej rudy do kotlinki (odnaleziono w badaniach archeologicznych jedynie plamy po niej na powierzchni zastygłego kloca żużlowego[31]) i zgromadzenie się rudy w jednym miejscu w szybie, co w finalnym etapie procesu po odpowiednim jej podgrzaniu jako całość jednorazowo zostaje upłynniona i odprowadzona do kotlinki wypełniając tym samym postulaty metalurgów, którzy wnioskują o odrzucenie dotychczasowego procesu rekonstrukcyjnego.[32] Przyjęcie przez M.Marciniewskiego pierwotnej tezy uznania złoża śmietany hematytowej w Rudkach jako głównego zaplecza materiałowego dla starożytnego okręgu hutnictwa świętokrzyskiego - do której skłaniali się M.Radwan[33] i J.Piaskowski, odrzucanej później przez K.Bielenina[34] i aktualnie przez S.Orzechowskiego[35] - w świetle nowej koncepcji budowy i rekonstrukcji szybu znajduje nowe uzasadnienie. Znajduje również logiczne odniesienie do wniosków K.Bielenina, że pylaste hematyty, limonity i syderyty były głównym celem urobku starożytnych górników kopalni w Rudkach w okresie wpływów rzymskich[36] co jawnie kolidowało z jego własną teorią o znikomym zastosowaniu śmietany hematytowej do procesów dymarskich[37]

Połączenie zaś dwu lub więcej pieców w kaskadę i wykorzystywanie przepływu gazu z jednego do drugiego wyznacza zupełnie nowy kierunek badań rekonstrukcyjnych zmierzający do wytłumaczenia bliskiego i zorganizowanego posadowienia wielu pieców obok siebie. Być może śladami po takich połączeniach są właśnie odnajdywane w badaniach archeologicznych odlewy kanałów poziomych, które jak wspomnieliśmy wcześniej nie doczekały się interpretacji ze strony archeologów.[38]

  Należy sobie jednak zadać pytanie jak teoria ta współgra ze źródłami archeologicznymi i czy tłumaczy interesujące nas zjawiska lepiej, czy gorzej, niż obowiązująca obecnie koncepcja starożytnego procesu metalurgicznego.

  Pierwsza wątpliwość, która może się nasuwać jest związana z tym, że piece typu zagłębionego nie są czymś charakterystycznym tylko dla metalurgii świętokrzyskiej. Ślady takich pieców odnajdujemy m.in. w Czechach, Danii czy w Niemczech[39]. Również tamte piece rekonstruowane są w sposób podobny do koncepcji K. Bielenina. Czy możliwe jest aby piece z Gór Świętokrzyskich były znacząco różne? A może wszystkie te rekonstrukcje są błędne? Nieudane próby rekonstrukcji procesów dymarskich są przecież bolączką wszystkich europejskich ośrodków badawczych[40]. Wydaje się, że różnice w budowie pieców mogły być jednak obecne. Świadczyć mogą o tym chociażby piece dymarskie z Igołomii zbudowane na  konstrukcji drewnianej[41]. Nie są one bynajmniej potwierdzeniem koncepcji pieców na gaz, ponieważ w tym przypadku drewno będące głównym paliwem dla pieca, ulega całkowitemu wypaleniu i nie ma prawa zachować się jako znalezisko archeologiczne (brak drewna na świętokrzyskich stanowiskach dymarskich jak najbardziej pasuje więc do koncepcji M. Marciniewskiego). Stosowanie drewna jako materiału konstrukcyjnego w budowie pieców dymarskich odnotowano również w Tarchalicach, Bogatynii nad Nysą Łużycką, Chróścicach i Krzanowicach k/Opola, Czeladzi Wielkiej i Kietlowie (pow. Góra) oraz w Mioniowie (pow. Prudnik)[42].  Badania archeologiczne pokazują, że w tamtym okresie historycznym, na terenach dzisiejszej Polski istniały różne konstrukcje pieców, między innymi takie łączące konstrukcję glinianą i drewnianą.

  Przeanalizujmy jednak po kolei pozostałości procesu metalurgicznego znajdowane na stanowiskach dymarskich w świetle różniących się teorii rekonstrukcji pieca i procesu dymarskiego.

  1. Bryła żużlu. W tym miejscu koncepcja rekonstrukcji procesu wg M.Marciniewskiego  pokrywałaby się z obserwowanymi podczas wykopalisk znaleziskami. Mamy bowiem pustą kotlinkę pieca, na dnie której mogą znajdować się jedynie kawałki węgla drzewnego lub drewna do której nagle wpływa roztopiony na skutek gwałtownego i wyraźnie zaakcentowanego etapu procesu, płynny żużel. Z powodu wysokiej temperatury panującej w kotlince, żużel nie zastygał od razu ale pozostawał jeszcze jakiś czas w postaci płynnej co umożliwiało połączenie się z zalegającymi na dnie kotlinki kawałkami węgla drzewnego i drewna[43].
  2. Węgiel drzewny i drewno. Według koncepcji pieców gazowych, głównym paliwem miałoby być nie tylko drewno i gaz drzewny ale także węgiel drzewny, nie dziwi więc obecność mielerzy na stanowiskach dymarskich jak i obecność odcisków węgla drzewnego, jego fragmentów, oraz kawałków i śladów drewna w bryłach stopionego żużla[44],[45].
  3. Wyprawa ścian kotlinki. Jest to jedno ze znalezisk również potwierdzających omawianą koncepcję. Po co bowiem wylepiać ścianę kotlinki w konwencjonalnym piecu dymarskim? Nie wydaje się aby cienka warstwa polepy mogła znacząco podwyższyć temperaturę we wnętrzu kotlinki albo jedynie wzmocnić jej konstrukcję. Pasuje to natomiast do sytuacji w której obawiano się niekontrolowanego dopływu powietrza do kotlinki. W tym wypadku praca włożona przez budowniczych w uszczelnienie ścianek kotlinki ma sens.
  4. „Cegły”- kształtki. W przypadku tej kategorii znalezisk należy pamiętać, że w budownictwie mieszkalnym kultury przeworskiej nie spotykamy typowych cegieł, a glina służyła tylko do uszczelniania ścian drewnianych[46]. Czy to możliwe aby używano wysuszonych wcześniej cegieł tylko do budowy pieców? Niewykluczone - w końcu były to zupełnie różne dziedziny budownictwa. Przy budowie dużych obiektów używanie tego typu budulca mogło być nieco kłopotliwe. Z resztą w naszej strefie klimatycznej, przy prawie nieograniczonym dostępie do drewna, nie było potrzeby używania cegieł do budowy domów. Jeśli jednak naprawdę używano wysuszonych wcześniej glinianych kształtek, to jaka była rola drewnianych patyczków, których negatywy odnajdujemy w „cegłach”? Czy rzeczywiście miały służyć do usztywnienia całości? Wydaje się to dość wątpliwe, zważywszy, że negatywy pokazują, że patyczki te  wystawały poza obręb samej „cegły”. Pasowałoby to natomiast do sytuacji w której „surową” gliną oblepiano drewniany szalunek/kołnierz, a patyczki służyły do doraźnego łączenia ze sobą i/lub wzmacniania plastycznych, glinianych bloków.
  5. Polepa, wyprawa ścian szybu. Fragmenty polepy z odciskami „belek drewnianych” wystąpiły np. na stanowisku Kunów, w wykopie 5-tym[47]. Wydaje się jednak, że znaleziska tego typu powinny być dużo częstsze, gdy tymczasem znajdowanych jest wiele fragmentów polepy ze śladami zeszkliwienia i ożużlenia lecz bez odcisków drewnianej kłody. Wysoka temperatura panująca we wnętrzu pieca mogła jednak zatrzeć ślady drewna gdy polepa ulegała zeszkliwieniu i nadtopieniu.
  6.  Wielkość otworów szybowych, a także obecność poziomych kanałów pokrywa się z rekonstrukcją pieca wg. M.Marciniewskiego. Proponowany przez K.Bielenina model pieca, oprócz otworów dmuchowych nie posiada kanałów poziomych i nie przewiduje obecności otworów szybowych o średnicy kilkunastu centymetrów mimo, że ślady obecności obu z nich są obecne w odkryciach archeologicznych[48].
  7. Ruda żelaza. A właściwie jej brak. W końcu w klocach żużla znajdowane są zarówno węgle drzewne jak i kawałki drewna, nie ma w nich nigdy  fragmentów rudy. Występują one natomiast w żużlach otrzymywanych podczas eksperymentów opartych o tradycyjną budowę pieca. Brak rudy pasuje z kolei do koncepcji M.Marciniewskiego, jako, że ciężko oczekiwać w kotlince pozostałości sproszkowanej rudy lub śmietany hematytowej  preparowanej jako większe bryły/placki, których wielkość fizycznie uniemożliwia przejście przez zwężkę szybu do kotlinki.

  Jak widać znaleziska archeologiczne nie tylko nie wykluczają, ale w wielu miejscach potwierdzają omawianą teorię. 

Podsumowanie

  Mimo długoletnich badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim nadal skrywa ono przed nami wiele tajemnic. Jedną z najważniejszych jest sama technika "wytopu" żelaza. Dotychczasowe próby odtworzenia procesu metalurgicznego, na postawie obowiązującego modelu budowy pieca, nie przyniosły rezultatów znanych nam z wykopalisk archeologicznych. Warto więc zwrócić uwagę na koncepcję M.Marciniewskiego dotyczącą  pieców budowanych na bazie drewnianego pnia oblepionego polepą. Źródła archeologiczne nie wykluczają jej, a "wytop" żelaza przeprowadzany przez M.Marciniewskiego tą metodą daje rezultaty podobne do tych obserwowanych na wykopaliskach. Nie przesądzając o prawdziwości tej teorii, trzeba przyznać, że odpowiada ona na wiele pytań i jest na pewno ważnym krokiem w badaniach nad starożytną metalurgią żelaza. Przebieg prac badawczych  M.Marciniewskiego można na bieżąco śledzić na stronie internetowej www.hutnia.pl .

Agata Migdalska,

Kamil Niemczak


[1] S. Staszic, O ziemiorództwie Karpat i innych gór i równin Polski, Warszawa 1815, wyd. wznowione 1950, s. 23

[2] za K. Bieleninem, Starożytne górnictwo i hutnictwo żelaza w górach świętokrzyskich, Warszawa, Kraków, 1974, s.15

[3] J. Samsonowicz, Historia górnictwa żelaznego na zboczu Gór Świętokrzyskich, „Pamiętnik Kielczan”, 1929, s. 85-99

[4] za K. Bieleninem, Starożytne górnictwo… , s. 15

[5] M. Radwan,  Pierwotne hutnictwo żelaza na północnym zboczu Łysogór „Ziemia” 1933, z. 6, s. 73-77

[6] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s.18

[7] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s.19

[8] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 33-37

[9] S. Orzechowski, Próba rekonstrukcji stanu zalesienia północno-wschodnich obrzeży Łysogór w okresie wpływów rzymskich – przyczynek do poznania środowiskowych warunków rozwoju świętokrzyskiego okręgu hutniczego,  Acta Archeologica Carpathica”, t. 30, 1991, s. 167-186

[10] S. Orzechowski, Zespół cmentarzysk i bogatych depozytów monetarnych z doliny rzeki Kamiennej a zagadnienie chronologii starożytnego hutnictwa świętokrzyskiego [w:] Między Wisłą a Pilicą. Studia i materiały historyczne, t. 1, Kielce, 2000, s. 36-61

[11] W. Mościcki, A. Bujko, J. Dutkiewicz, A. Zastawny, Gdańsk C14 laboratory measurements, „Acta Physica Polonica”, t. 32, 1967, s. 39-43

[12] A. Pazdur, F. Zastawny, M. F. Pazdur, Starożytne hutnictwo żelaza na ziemiach Polski w świetle badań radiowęglowych (pierwsza seria analiz), „Materiały Archeologiczne”, t. 21, 1981, s. 87-94

[13] M. F. Pazdur, Chronologia bezwzględna starożytnego hutnictwa żelaza na ziemiach polskich w świetle kalibracji radiowęglowej skali czasu, „Materiały Archeologiczne”, t. 25, 1990, s. 95-103

[14] M. Radwan,  Pierwotne hutnictwo…, „Ziemia” 1933, z. 6,

[15] M. Radwan. Dotychczasowe próby odtworzenia procesu metalurgicznego w dymarkach typu świętokrzyskiego „Archeologia Polski”, 1963, t. 7, s. 243 – 282

[16] M. Radwan. Rudy, kuźnice i huty żelaza w Polsce, Warszawa, 1963, s. 62-63

[17] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974

[18] K. Bielenin i M. Radwan, Badania nad starożytnym hutnictwem żelaza w rejonie Gór Świętokrzyskich w latach 1956 i 1957, „Materiały Archeologiczne”, I, 1959, Muzeum Archeologiczne w Krakowie, s. 286, 291, 296, 304

[19] K. Bielenin, Starożytne górnictwo..., Warszawa, Kraków, 1974, s. 72

[20] K. Bielenin, Starożytne górnictwo..., Warszawa, Kraków, 1974, s. 72

[21] K. Bielenin, Starożytne górnictwo..., Warszawa, Kraków, 1974, s. 72

[22] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 73-74

[23] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 80-85

[24] M. Karbowniczek, Teoretyczne podstawy procesu metalurgicznego w starożytnych piecach dymarskich [w:] 50 lat badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim, Kielce, 2006

[25] I. Suliga, Dotychczasowe próby rekonstrukcji starożytnego procesu metalurgicznego, [w:] 50 lat badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim, Kielce, 2006

[26]  K. Bielenin i M. Radwan, Badania nad starożytnym hutnictwem żelaza w rejonie Gór Świętokrzyskich w latach 1956 i 1957, „Materiały Archeologiczne”, I, 1959, Muzeum Archeologiczne w Krakowie, s. 280

[27] S.Orzechowski, Zaplecze osadnicze i podstawy surowcowe..., s. 202

[28] A.Michałowski, Budownictwo kultury przeworskiej, Poznań, 2011, s. 13-14

[29] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 186-188, 216, 233, 237

[30]  S.Jaskólski, C.Poborski, E.Goerlich Złoże pirytu i rud żelaznych kopalni „Staszic” w Górach Świętokrzyskich,Wydawnictwa Geologiczne Warszawa 1953r., s. 55 i 56 

[31] K. Bielenin i M. Radwan, Badania nad…, „Materiały Archeologiczne”, I, 1959, Muzeum Archeologiczne w Krakowie, s. 297

[32] I.Suliga, Dotychczasowe próby…[w:] 50 lat badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim, Kielce, 2006, s.173

[33] M. Radwan. Rudy, kuźnice i huty żelaza w Polsce, Warszawa, 1963, s. 22

[34] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 98

[35] S.Orzechowski, Zaplecze osadnicze i podstawy surowcowe..., s. 174

[36] K .Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 103, 122

[37] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 98

[38] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 74

[39] R. Pleiner, Piece typu zagłębionego na terenie Europy w okresie wpływów rzymskich [w:] 50 lat badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim, Kielce, 2006

[40] K.Bielenin, S.Orzechowski, 50 lat badań nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim, Kielce, 2006, s. 10

[41] T. Reyman, Na śladach Rudnic. Igołomska „fabrica ferri” z okresu rzymskiego, „Z otchłani wieków” t. 21, z. 4, 1952 

[42] K.Bielenin,,Dymarski piec szybowy (typu kotlinkowego) w Europie Starożytnej, "Materiały Archeologiczne", XIV, 1973, Muzeum Archeologiczne w Krakowie, s. 28-40

[43] K. Bielenin i M. Radwan, Badania nad…, „Materiały Archeologiczne”, I, 1959, Muzeum Archeologiczne w Krakowie,  s. 286, 287, 298

[44] K. Bielenin i M. Radwan, Badania nad…, „Materiały Archeologiczne”, I, 1959, Muzeum Archeologiczne w Krakowie,  s. 284,286,287,292,296,308

[45] K. Bielenin, Badania nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim w 1959 r., „Materiały Archeologiczne”, II, 1961, s. 156

[46] A. Michałowski, Budownicto kultury przeworskiej, Poznań, 2011, s. 22

[47] K. Bielenin, Badania nad starożytnym hutnictwem świętokrzyskim w 1959 r., „Materiały Archeologiczne”, II, 1961, s. 157

[48] K. Bielenin, Starożytne górnictwo…, Warszawa, Kraków, 1974, s. 73-75

 

treść artykułu w formacie pdf >>>