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... auf dem Blog der LWL-Archäologie für Westfalen. Mit unseren Beiträgen informieren wir über unsere Arbeit, über die aktuellsten Ausgrabungen und neuesten Erkenntnisse aus allen Regionen Westfalens und allen Fachgebieten.
 
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Das Felsenmeer verdankt seinen Namen einem charakteristischen Relief aus Kalkrippen, Gräben, Einzelfelsen, Pingenzügen und Mundlöchern (Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/H. Menne)

Die ältesten Eisenwerkzeuge Deutschlands?

Aktuelle Fallbeispiele zur kritischen Deutung von Radiokarbondaten

Das Felsenmeer bei Hemer im Märkischen Kreis präsentiert sich heute als beeindruckende Landschaft mit Blockschuttflächen und tiefen Geländeeinschnitten. Umfangreiche Begehungen und Vermessungen der Speläogruppe Sauerland e.V. über- sowie untertage belegen, dass hierfür nicht nur Erosionserscheinungen im anstehenden Kalkstein (Karsterscheinungen) die Ursache waren: Wolfgang Hänisch veröffentlichte bereits 1990, dass diese Landschaft auch dadurch entstand, dass Bergleute Hohlräume im Untergrund schufen, die später teilweise einbrachen. Ziel des Bergbaus waren Eisenerze, die zusammen mit Lehm vor Jahrmillionen in Hohlräume des Kalksteins eingespült worden waren. Tatsächlich wies bereits eine lokale Sage – ediert im 20. Jahrhundert – auf alten Bergbau hin, der aber bis zu den Aktivitäten der Höhlenforscher niemand Glauben schenken wollte.

In Kooperation mit der LWL-Archäologie für Westfalen realisierte die Speläogruppe Sauerland die Datierung von Holzkohlen, die untertägig zahlreich aufgefunden wurde. Hierbei fand die Radiokarbonmethode Anwendung, die Daten zwischen dem 9. bis zum 13. Jahrhundert lieferte. Im Schwerpunkt datieren die Proben in das 12. Jahrhundert, also in das Hochmittelalter.

Die „Zwergenhöhle“ als Beispiel für einen großflächigen mittelalterlichen Tiefbau im Felsenmeer. Verschiedene Radiokarbon-datierte Holzkohlen sind ebenso wie die beiden Gezähe kartiert (Vermessung: SGS/T. Haun, H. Hackbarth, V. Hänisch, W. Hänisch, K. Hanewinkel, H. Hauswirth, M. Kenter, R. Klostermann, A. Möckel, B. Möckel, W. Pfeffer, T. Pieper, H. Radix, A. Regh, T. Schenk, R. Schlüter, H. Spiller u. P. Schüßler. – Kartographische Umsetzung: SGS/W. Hänisch und LWL-Archäologie für Westfalen/M. Zeiler auf Grundlage Geobasisdaten der Kommunen und des Landes NRW, ©Geobasis NRW 2018)

Im Tiefbauareal „Zwergenhöhle“, einem ausgedehnten System aus Abbaukammern und Schächten, entdeckten die Höhlenforscher sogar Bergbauwerkzeuge. Es handelt sich zum einen um eine Keilhaue – ein hackenähnliches Werkzeug – sowie zum anderen um ein Bergeisen. Letzteres war als Pickel einsetzbar, wurde ursprünglich aber derart eingesetzt, dass seine Spitze zunächst auf die zu bearbeitende Fläche aufgesetzt wurde. Dann schlug der Bergmann mit einem Hammer (Schlägel) auf das Bergeisen und so wurde die Spitze des Bergeisens vorgetrieben. Bemerkenswert an den Werkzeugen ist, dass sie sicher nicht verloren wurden: Wahrscheinlicher ist, dass die Werkzeuge intentionell niedergelegt wurden und dadurch Aberglauben im Bergbau aufzeigen.

Die Werkzeuge sind aber auch aus einem anderen Grund archäologisch wichtig: Die Korrosion bewahrte teilweise die (unverkohlten) Holzstile in den Stillöchern (sogenanntes Auge) und deswegen bestand die begründete Hoffnung, durch die Radiokarbondatierung des Stilholzes enger gefasste Daten für die Bergbauaktivitäten zu erzielen. Stattdessen ergaben sich völlig unerwartete Ergebnisse, weswegen die Radiokarbonmethode sowie ihre Aussagekraft für archäologische Bewertungen in diesem Blog Thema sind.

Keilhaue (oben) und Bergeisen aus dem Felsenmeer (Foto: LWL-Archäologie für Westfalen/T. Poggel)

Die Radiokarbondatierung: Wir verdanken diese bis heute grundsätzlich wichtige Methode Willard Frank Libby, der dafür zurecht 1960 den Nobelpreis für Chemie bekam. Er erkannte, dass sich die Messung der Zerfallsraten das radioaktiven 14C-Isotops, das sich durch kosmische Einstrahlung in der Atmosphäre bildet, nach dem Tod eines Organismus, das 14C zu seinen Lebzeiten fortwährend aufnimmt, zur Altersbestimmung eignet. Da der Organismus nach seinem Tod kein 14C-Isotop mehr aufnimmt, nimmt dessen Anteil im Organismus durch den radioaktiven Zerfall zwangsläufig kontinuierlich ab. Dagegen bleibt die Menge eines anderen, stabilen (also nicht radioaktiv zerfallenden) Kohlenstoffisotops – das 12C-Isotop – auch in einem toten Organismus unverändert. 12C- und 14C-Isotpe stehen bei einem lebenden Organismus in einem bestimmten Gleichgewicht, während bei einem toten Organismus der Anteil an stabilem 12C folglich zunehmend größer wird.

Nach ca. 5730 Jahren findet sich im Organismus nur noch die Hälfte des zerfallenden, radioaktiven 14C-Isotops (Halbwertszeit). Folglich kann aus der Bestimmung des Anteils von 14C- zu 12C-Isotopen in einer organischen Probe der Zeitpunkt berechnet werden, seit wann keine 14C-Isotope mehr in den Organismus eingebaut wurden, er also (ab)gestorben ist. Aber Achtung: Natürliche Gründe, wie beispielsweise veränderte Sonnenaktivitäten, können zu einem Ungleichgewicht zwischen 14C- und 12C-Verhältnis in der Atmosphäre und somit auch im Organismus führen. Dies liegt daran, dass die Produktion von 14C-Isotopen in der Erdatmosphäre unregelmäßig ist. Umfangreiche wissenschaftliche Analysen entwickelten daher ab dem Anfang der 1960er Jahre eine sogenannte Kalibrationskurve, die diese Schwankungen darstellt und ca. bis 48.000 Jahre vor heute einigermaßen aussagekräftige Daten liefert. Das Ergebnis sind sogenannte kalibrierte 14C-Daten, an das tatsächliche Sonnenalter zumindest angenäherte Daten, die aber auch so nicht unreflektiert übernommen werden dürfen.

Und damit sind wir zurück im Felsenmeer. Bereits anfangs wurde erwähnt, dass die Radiokarbondaten der Holzkohlen des Bergbaus vor allem in das Hochmittelalter datieren. Beprobt wurden kleine Holzkohlestückchen bzw. Holzkohleflitter. Dies bedeutet, dass vor der Datierung nicht bestimmt werden konnte, ob die Probe aus der Kern- oder Randzone eines Baumes stammte. Dies zu wissen ist aber nicht unerheblich: Wenn nämlich beispielsweise die beprobte Holzkohle aus dem Kernholz eines mehrhundertjährigen Baumes stammt, kann das gewonnene Radiokarbondatum viel älter sein als der Fällzeitpunkt des Baumes (Altholzeffekt). Da die Holzkohlenproben zu klein waren, um feststellen zu können, ob sie aus der Kern- oder Randzone stammten, wurden insgesamt neun Datierungen vorgenommen. Durch diese höhere Probenzahl nimmt die Wahrscheinlichkeit zu, dass sich so ein repräsentatives Gesamtbild ergibt. Eine Probe datiert in das 9. Jahrhundert, vier Proben in das 11. bis 12. Jahrhundert und wiederum drei Proben in das 12. bis 13. Jahrhundert sowie schließlich eine Probe ausschließlich in das 13. Jahrhundert. Das 12. Jahrhundert dominiert deutlich, aber die vierfache (mögliche) Datierung in das 13. Jahrhundert macht wahrscheinlich, dass die jüngsten Hölzer im Bergbau aus diesem Zeitraum stammen und die älteren Datierungen im oben beschriebenen Altholzeffekt begründet sind. Somit ist eine Bergbauphase im 13. Jahrhundert sicher belegt, ob sie bereits im 12. Jahrhundert begann, kann auf Grundlage der Radiokarbondaten nur vermutet aber nicht bewiesen werden.

Daher bestand die Hoffnung, dass die Radiokarbondatierungen des Holzes der beiden Bergbauwerkzeuge (Gezähe) genauere Daten liefert: Denn für Werkzeugstiele wird dünneres Holz, wie beispielsweise junge Eschenstämme verwendet. Dadurch beeinträchtigt der Altholzeffekt kaum die Datierung, da ja der verwendete Baum jung war. Die Ergebnisse der Datierungen waren jedoch überraschend: Während die Keilhaue ein Radiokarbondatum des 16. vorchristlichen Jahrtausends (!) erbrachte, soll das Bergeisen sogar in das 17. vorchristliche Jahrtausend (!) datieren. Diese Daten können natürlich nicht zutreffen: Gleichartige Werkzeuge existieren seit der Römerzeit und in westfälischen Gefilden seit dem Mittelalter – ganz sicher aber nicht bereits in der Altsteinzeit, auf das die Radiokarbondaten verweisen.

Was nun? Dieses Beispiel verdeutlicht eindrücklich, dass erhobene naturwissenschaftliche Datierungen in der Archäologie nie unreflektiert übernommen werden dürfen. Die viel zu alten Datierungen lassen ahnen, dass die Bergbauwerkzeuge im kalkhaltigen Kontext Isotope aufnahmen, die offensichtlich das Verhältnis zwischen 12C- und 14C-Isotpe massiv veränderten. Folglich macht eine Radiokarbondatierung hierbei keinen Sinn. Warum aber die Holzkohlendatierungen dagegen relevante mittelalterliche Datierungsansätze liefern – dass muss Gegenstand neuer Forschung werden.

Manuel Zeiler

Publikationsdatum: 18.04.2019

Themen: Außenstelle Olpe, Projekte