Najwcześniejsze zakwity żelaza odkryte u wybrzeży Karmelu zmieniają obraz handlu śródziemnomorskim surowcem metalowym ok. 600 r. p.n.e. / Eshel, T., Ioffe, A., Langgut, D. i in.

Żelazo jest jednym z najliczniej występujących metali w skorupie ziemskiej, a mimo to ludzie nauczyli się go wytwarzać dopiero tysiące lat po wprowadzeniu miedzi, brązu, srebra i złota. Jest to prawdopodobnie spowodowane unikalną przednowoczesną metodą produkcji, procesem dymarskim (lub wytapianiem), który polegał na ogrzewaniu rudy w piecu z paliwem bogatym w węgiel do około 1200 °C. W przeciwieństwie do innych metali żelazo nie topiło się podczas tego procesu. Zamiast tego, redukcja tlenków żelaza powodowała powolną konsolidację stałej masy metalu, znanej jako „zakwit”. W miarę formowania się zakwitu, cząstki żużla i węgla drzewnego osadzały się w nim. Aby usunąć przylegający żużel i wydalić te wtrącenia, przeprowadzano pierwotne kowalstwo przez młotkowanie zakwitu, zazwyczaj gdy był jeszcze gorący ^{1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6} . Jednocześnie metal ten konsolidował się w bardziej zwarty i poręczny kęs lub sztabkę, którą można było poddać dalszej obróbce w celu produkcji narzędzi żelaznych – proces ten nazywano „kuciem wtórnym” ⁷ . Uważano , że proces dymarki był dominującą technologią metalurgiczną od epoki żelaza (ok ^. X w. p.n.e.) do okresu Umajjadów (VII–VIII w. n.e.), a być może nawet ^{później8,9 .}

Przyczyny przejścia od brązu do żelaza nie są w pełni znane. Możliwymi wyjaśnieniami są łatwiejszy dostęp do źródeł górniczych żelaza, zamiast miedzi i cyny, głównych składników brązu, i/lub lepsze właściwości żelaza/stali w porównaniu z brązem (np. odnośniki ^10 , 11 i odnośniki w nich zawarte). Właściwości te mogą wynikać z opanowania etapów technologicznych, w tym stopowania żelaza z węglem (przekształcania go w stal) i stosowania obróbki cieplnej — dwóch technik, które sprawiają, że żelazo jest twardsze niż brąz. Alternatywnie, procesy wytopu dymarskiego mogą również bezpośrednio wytwarzać nawęgloną stal, jako naturalny wynik niekontrolowanych operacji wytopu (np. odnośniki ^{12 , 13 , 14 , 15 , 16} ).

Gdy kowale opanowali tę technologię, żelazo stało się cennym zasobem, szeroko stosowanym do wytwarzania różnych narzędzi, broni i innych przedmiotów. Społeczeństwa w dużym stopniu polegały na żelazie w rolnictwie, przemyśle, budownictwie, stoczniach i działalności wojskowej, co czyniło je zasobem strategicznym. Jednak produkcja i wykorzystanie żelaza i stali, od surowej rudy po gotowe narzędzia, były ograniczone czynnikami geologicznymi i środowiskowymi. W Lewancie złoża rudy żelaza często opisywano jako ograniczone9 ^{, 17 , 18 ,} a jedynym złożem wyraźnie poświadczonym o eksploatacji żelaza w epoce żelaza jest Mugharet al-Warda w regionie Adżlun, w północno-zachodniej Jordanii19 ^, 20. Na tej podstawie zasugerowano, że od początku epoki żelaza znaczna część żelaza potrzebnego do celów cywilnych i wojskowych w południowym Lewancie była importowana, co wymagało porozumień politycznych i sojuszy handlowych w celu ^{zabezpieczenia dostaw19} . Jednakże niedawne badanie wskazuje, że dodatkowe złoża żelaza występują w Wielkim Rowie Jordanu i na Wyżynie Negew, co sugeruje, że dostępność lokalnych zasobów i potencjalna skala eksploatacji mogą być większe, niż wcześniej zakładano, co oznacza większy stopień niezależności w produkcji żelaza w Lewancie ²¹ .

Ekstrakcyjna metalurgia żelaza prawdopodobnie powstała w Anatolii we wczesnej epoce żelaza, jednak pierwszymi, którzy szeroko przyjęli tę technologię, byli Lewantyńczycy i Cypryjczycy ^{4 , 10 , 22} . Znaczenie Lewantu w rozwoju metalurgii żelaza w okresie żelaza IIA (~950–800 p.n.e.) zostało ustalone na podstawie dobrze udokumentowanych szczątków po obróbce żelaza ^{12 , 20 , 23 , 24 , 25} . Dowody obróbki żelaza w Lewancie można znaleźć w kontekstach począwszy od epoki żelaza aż do okresu perskiego ^{26 , 27 , 28 , 29 , 30} . Handel morski, prowadzony przez Fenicjan, prawdopodobnie odgrywał kluczową rolę w rozprzestrzenianiu technologii żelaza w całym basenie Morza Śródziemnego w tych okresach ^{31 , 32 , 33 , 34 , 35 , 36} .

Żelazo było zwyczajowo transportowane w postaci kęsów i sztab, które były wytwarzane przez obróbkę i kucie kęsów, praktykę znaną od epoki żelaza. Najwcześniejsze znane przykłady znaleziono w królewskim pałacu w Chorsabadzie w VIII wieku p.n.e. w nowoasyryjskim imperium ⁴ . Liczne znaleziska kęsów i sztab w całej Europie wskazują, że były to preferowane formy śródlądowego transportu żelaza od VII wieku p.n.e. ^{4 , 37 , 38} . Począwszy od okresu hellenistycznego istnieją dowody na to, że były one wysyłane przez Morze Śródziemne, przy czym najwcześniejszym podwodnym przykładem są skorodowane kęsy żelaza z wraku statku z późnego III wieku p.n.e. w Kyrenii ³⁹ . Na podstawie tych znalezisk powszechnie przyjmuje się, że żelazo było przedmiotem handlu i importu jako półprodukty lub produkty gotowe (np. ref. ¹² ).

Zakwity, w przeciwieństwie, są rzadkim i nieoczekiwanym znaleziskiem sprzed okresu rzymskiego. W Europie zarejestrowano ponad 500 zakwitów lub fragmentów zakwitów z 90 stanowisk, ale tylko 13 można było z całą pewnością przypisać kontekstom przedrzymskim (okres halsztacki, epoka żelaza, mniej więcej VIII–VI w. p.n.e.; 3). W Lewancie jedyny dowód całych zakwitów pochodzi z Wybrzeża Karmelu. Odsłonięte przez burzę, odkryto 93 częściowo skonsolidowane zakwity, wraz z gwoździami i różnymi rodzajami żelaznych sztab. Znaleziska zostały jednak datowane przez archeologów na XII w. n.e. ^Przyjęto zatem, że wczesni kowale mieli tendencję do „kucia żelaza, póki gorące”, przetwarzając zakwity na sztaby natychmiast po wytopie, co wyjaśnia rzadkość nieobrobionych lub nienaruszonych zakwitów we wcześniejszych kontekstach.

Dlatego masy żelaza pochodzące z ładunku odkrytego podczas niedawnych podwodnych wykopalisk w lagunie Dor, na południe od Tel Dor (rys. 1 ), są unikatowym znaleziskiem. Ładunek, nazwany Dor L, leżał na niewielkiej głębokości około 3 m poniżej poziomu morza. Oprócz mas żelaza zawierał on amfory z uchwytami koszowymi, niektóre z wnętrzami pokrytymi żywicą; kompozytową kotwicę z ołowiu i drewna; oraz kamienie balastowe. Typologia ceramiki i datowanie radiowęglowe krótkotrwałych próbek datują ładunek na VII–VI wiek p.n.e. ⁴¹ .

Obraz w pełnym rozmiarze

a Dor w Lewancie, wygenerowany przez Earthstar Geographis z ArcGIS Pro; b Tel Dor i pozostałości portu z epoki żelaza, w tym lokalizacja wykopalisk z lat 2023–2024 (patrz ref. ⁴¹ ), autorstwa A. Tamberino; c plan z góry pokazujący żelazne zakwity 1–9 w kontekście, z fragmentami amfor z uchwytami koszykowymi i drewnianymi kotwicami na północy. Po prawej, ortogonalny model 3D z ekspedycji z 2023 r. pokazujący pięć żelaznych zakwitów; model 3D i rysunek autorstwa M. Runjajić. liczby z czarnymi trójkątami — głębokość poniżej MSL [m]; jasnoniebieski — ceramika z VII/VI w., żółty — żelazne zakwity, ciemnoniebieski — ołów, brązowy — drewno.

Po wykopaliskach jedną z mas podzielono na sekcje i poddano analizie mikroskopowej, chemicznej i radiowęglowej. Wyniki, jak pokazujemy poniżej, wskazują, że był to nieobrobiony nalot żelaza z końca VII lub początku VI wieku p.n.e. Znaleziska podważają zatem wcześniejsze założenia dotyczące morskiego handlu żelazem i stanowią brakujące ogniwo w łańcuchu operacyjnym produkcji i transportu żelaza w epoce żelaza.

Dziewięć podprostokątnych, ciężkich zakwitów odkryto w Dor Lagoon (rys. 1 , 2 ). Ich waga waha się od 5 do 10 kg, a ich średni rozmiar to 17 × 14 × 11 cm (tabela 1 ). Ich zewnętrzna powierzchnia jest pokryta lekkimi konkrecjami, w tym piaskiem i muszlami małży, co jest zgodne ze składem osadu, w którym spoczywały. Początkowy skład chemiczny jednego z przedmiotów (rys. 2:3 ; tabela 1:3 ) zmierzono w odsłoniętym obszarze metalu, przy użyciu Olympus Vanta M Series XRF. Wyniki wskazują, że przedmiot był wykonany z żelaza. Ten zakwit wybrano do dalszych badań, aby uzyskać dodatkowe informacje na temat tych przedmiotów i zrozumieć ich funkcję.

Obraz w pełnym rozmiarze

Żelazo rozkwita. Zdjęcie: Marko Runjajić́.

Procedura konserwacyjna

Żelazo jest bardzo podatne na korozję, zwłaszcza po wydobyciu z wody morskiej, bogatej w chlorki. Po odsłonięciu powierzchni żelaza, resztkowe jony chlorkowe migrują przez pory w metalu i powodują korozję całego elementu ^{42. Wymaga to procesu odsalania, który stopniowo usuwa chlorki bez uszkadzania wykwitów. Do pomiaru względnej ilości chlorków uwolnionych z wykwitu 43} zastosowano test z chlorkiem azotanu srebra .

Analizy metalurgiczne

Z jednego kawałka żelaza (rys. 3 ) wycięto przekrój poprzeczny za pomocą metalograficznej maszyny tnącej. Następnie przekrój pocięto na mniejsze części, reprezentujące boki i rdzeń przekroju poprzecznego, oznaczone jako próbki SI i S-II (rys. 3b ).

Obraz w pełnym rozmiarze

a) odzyskany, inkrustowany nalot. b) przekrój poprzeczny z jego rdzenia. c) lokalizacje próbek metalograficznych SI i S-II w przekroju poprzecznym. Strzałki wskazują ich lokalizację.

Mikrostruktury próbek SI i S-II analizowano po osadzeniu w bakelicie, a następnie szlifowaniu i polerowaniu. Mikroskopię optyczną (OM) wykonano za pomocą mikroskopu świetlnego Olympus BX51, a SEM za pomocą mikroskopu Thermo Fisher Prisma wyposażonego w detektory Oxford EDS i WDS do analizy składu żużli i produktów korozji. Do analizy fazowej wykorzystano mikroskop SEM o wysokiej rozdzielczości Zeiss Ultra-Plus wyposażony w detektor Bruker EBSD (dyfrakcja elektronów wstecznie rozproszonych) oraz dyfraktometr rentgenowski Rigaku SmartLab. Twardość próbek mierzono za pomocą testera Micro Vickers Future Tech z obciążeniem 100 g.

Powszechnie stosowane metody analizy chemicznej, dostarczające informacji o średnim składzie powierzchni próbki w skali centymetrowej, nie mogły być zastosowane do określenia składu metalu nieszlachetnego ze względu na obecność licznych porów, z których wiele zawierało wtrącenia żużla i produkty korozji. Obecność żużla mogła prowadzić do błędów w wynikach. Dlatego do oszacowania składu metalu nieszlachetnego, w tym pierwiastków śladowych, zastosowano skaningowy mikroskop elektronowy wyposażony w detektor WDS o wyższej czułości.

Produkty korozji na powierzchni próbki i wewnątrz porów badano metodą XRD i EBSD.

Analizy metalurgiczne przeprowadzono w Izraelskim Instytucie Technologii Wytwarzania Materiałów (IMT).

Analiza dendroarcheologiczna zwęglonego drewna

Mały, zwęglony fragment drewna osadzony w żelaznym nalocie został poddany analizie dendroarcheologicznej i datowaniu radiowęglowemu. Identyfikację taksonomiczną zwęglonej próbki przeprowadzono poprzez badanie struktury anatomicznej drewna za pomocą mikroskopu Carl Zeiss SteREO Discovery.V20. Określenie anatomii oparto na porównaniu z referencyjną kolekcją drewna i węgla drzewnego (Muzeum Historii Naturalnej Steinhardta) oraz opublikowanymi atlasami anatomii drewna ^{44 , 45 , 46 , 47} .

Modelowanie radiowęglowe

Aby zawęzić kontekst historyczny tego unikatowego znaleziska, przemodelowano datowanie radiowęglowe krótkotrwałych próbek pobranych z ładunku Dor L ^41. Wraz z ceramiką znalezioną na statku, ładunek datowano na około 700–530 r. p.n.e. (żelazo IIC). W niniejszym badaniu modelujemy wiek radiowęglowy krótkotrwałych próbek, aby lepiej określić dolną granicę chronologiczną ładunku. Celem jest zrozumienie, czy dolny zakres dat dla ładunku obejmuje również okres perski (rozpoczynający się w Dor ok. 525 r. p.n.e.), czy kończy się przed nim, w okresie babilońskim. Aby to zrobić, szacujemy datę ostatniej podróży statku (LV) zgodnie z metodologią rozbicia statku opisaną w Manning et al. ⁴⁸ . Krótko mówiąc, model fazy Oxcala wykorzystuje granicę Tau w połączeniu z granicą, która zakłada, że ​​daty w zespole są bardziej prawdopodobne w miarę zbliżania się końca okresu trwania fazy — w tym przypadku zatonięcia statku ^{48 , 49 , 50} .

Celowo wybraliśmy gałązkę z żelaznego nalotu, wraz z próbkami radiowęglowymi, które odnoszą się do wina i jego transportu, konkretnie pestek winogron i żywicy z amfor — w tym przypadku ładunku o najkrótszym okresie przydatności do spożycia. Historyczne dokumenty wskazują, że wino było zazwyczaj przeznaczone do spożycia w ciągu jednego do dwóch lat od wyprodukowania (patrz ref. ⁵¹ i odnośniki tamże). Na przykład zwój Ahiqar, zatarty zapis celny (datowany na 475 lub 454 r. p.n.e.), rejestruje jedynie roczniki z dwóch konkretnych lat (lata 10 i 11, interpretowane jako odnoszące się do panowania Kserksesa) ⁵² . Etnograficzne relacje z Grecji z XX wieku n.e. również potwierdzają zwyczajową konsumpcję w ciągu jednego do dwóch lat (np. ref. ⁵³ ). W związku z tym opracowaliśmy modele, w których LV statku jest ograniczona przez równomierny rozkład wynoszący maksymalnie + 3, + 5, + 10 i + 20 lat (+ 10 i + 20 lat w celu uwzględnienia możliwości bardzo starego wina) po wyprodukowaniu wina i/lub przygotowaniu zbiorników do przechowywania wina.

Procedura konserwacyjna

Zakwity umieszczono w wodzie wodociągowej na pięć miesięcy, a wodę wymieniano co cztery tygodnie. Do niektórych zakwitów (nr 1, 2, 4 i 5) dodano węglan sodu w celu podniesienia pH i zmniejszenia ryzyka korozji. Po pięciu miesiącach test z chlorkiem azotanu srebra wykazał, że ilość chlorków uwolnionych w ciągu 24 godzin była mniejsza niż 10 ppm. Po tym czasie zakwity wyjęto z kąpieli z wodą wodociągową, wysuszono na powietrzu i przechowywano w suchej szafce przy wilgotności względnej 20%.

Do dalszej analizy wybrano próbki SI i S-II pobrane odpowiednio z powierzchni i z głównej części przekroju poprzecznego wykwitu (rys. 3b ).

Mikroskopia optyczna (OM)

Mikrostruktura powierzchni kęsa żelaza (próbka SI) wykazała, że ​​jest ona pokryta skorupą żużla i osadów podepozycyjnych o łącznej grubości 2–4 mm, składającą się z dwóch warstw podzielonych na kilka faz (rys. 4a ).

Obraz w pełnym rozmiarze

a Próbka SI, nietrawiona: skorupa żużlowa i pory blisko powierzchni. b Próbka S-II, trawiona: obszar o niskiej zawartości perlitu. c Próbka S-II, trawiona: obszar o wyższej zawartości perlitu. d Próbka S-II, trawiona: struktury Widemanstättena wskazują na stosunkowo szybkie chłodzenie.

Makrostruktura masy kęsa żelaza (próbka S-II) zawiera liczne pory i wtrącenia o różnych rozmiarach, od kilku milimetrów do kilku mikronów. Mikrostruktura tej próbki wskazuje na żelazo o zmiennej zawartości węgla. Prezentuje ona stosunkowo grube ziarna ferrytu i perlitu, jednak udział perlitu jest różny w całej próbce. W niektórych obszarach widoczne jest prawie czyste żelazo (rys. 4b, c ), podczas gdy w innych regionach można zobaczyć większy udział perlitu z ferrytem iglastym. Należy również zwrócić uwagę na strukturę Widmanstättena, która wskazuje na stosunkowo szybkie chłodzenie (ref. ⁵⁴ ; rys. 4d ). Taka mikrostruktura jest typowa dla żelaza o niejednorodnej zawartości węgla wynikającej z chłodzenia żelaza ze stanu austenitycznego z szybką i niekontrolowaną szybkością chłodzenia.

Twardość

Twardość Vickersa mierzono w 16 losowych punktach przekroju poprzecznego. Ze względu na zróżnicowaną mikrostrukturę, twardość metalu waha się w szerokim zakresie od 73 do 129 HV _0,5 , ze średnią wartością 103 HV ₀₅ .

Skład metalu podstawowego (mierzony metodą WDS)

Skład metalu bazowego analizowano z dokładnością do mikrona i uśredniono za pomocą WDS. Wyniki wskazują na śladowe ilości Si (0,02% wag.), Ni (0,11% wag.), S (0,01% wag.) i P (0,01% wag.) (tabele S1 , S2 ; rys. S1 ). Chociaż zawartości węgla nie można zmierzyć za pomocą WDS, obrazy OM (rys. 4 ) sugerują, że metal bazowy zawiera niewielkie ilości węgla. Wyniki wskazują na śladowe ilości niklu i niskie stężenia siarki i fosforu, co wskazuje na obecność niemal czystego żelaza.

Analiza SEM-EDS

Mikrostrukturę i skład skorupy zakwitu (próbka SI) poddano dalszej analizie przy użyciu SEM-EDS (rys. 5a , S1 ; tabela 2 ).

Obraz w pełnym rozmiarze

Skład chemiczny, patrz Tabela 2. Liczby oznaczają różne punkty analizy. a Próbka SI: mikrostruktura skorupy; strzałki pokazują powierzchnię, która była wystawiona na działanie wody morskiej; 1 = cząstki piasku; 2 = osady zawierające Ca; 3, 4 = siarczki; 5 = osady zawierające Mg; 6, 7 = produkty korozji zawierające żelazo; 8 = szklisty żużel; 9 = tlenki żelaza w żużlu; 10 = cząstki żelaza w żużlu. Zidentyfikowano fazę produktów korozji zawierających żelazo (położenia 6 i 7, zaznaczone ramką). b Próbka SI: mikrostruktura żużla na powierzchni wlewki; 1 = cząstki FeO, 2 = szklisty żużel, 3 = cząstki żelaza. c Próbka S-II: wtrącenia żużla w masie wlewki żelaza; 1 = cząstki FeO, 2 = szklisty żużel.

Wyniki wskazują, że skorupa składa się z dwóch warstw: warstwy zewnętrznej, powstałej po osadzeniu, pod powierzchnią morza, oraz warstwy spodniej, jak opisano szczegółowo poniżej:

1. Warstwa postdepozycyjna: zewnętrzna warstwa skorupy ziemskiej składa się z osadów, które powstały podczas ekspozycji zakwitu na wodę morską. W osadach tych wyróżniono trzy różne fazy postdepozycyjne:

1.1. W przypadku fazy zewnętrznej oznaczono cząstki wzbogacone w Si i O (rys. 5 :1; tabela 2 ). Stosunek atomowy Si:O sugeruje, że cząstki te mogły być osadzone w piasku.

1.2. W fazie środkowej osady wzbogacone w S, Mg i Ca, zwykle powstają w morzu w wyniku procesów biomineralizacji (rys. 5a : 2–5) ^55 , 56 .

1.3. Faza najgłębsza składa się z produktów korozji, w tym wzbogaconych cząstek Fe, S i O (rys. 5a : 6–7). Powstają one w wyniku reakcji żelaza i żużla z wodą morską. Cząsteczki zawierające Fe i O stanowią mieszaninę tlenków i wodorotlenków żelaza, które są typowymi produktami korozji żelaza w wodzie zmineralizowanej. Obecność siarczków żelaza można wyjaśnić korozją mikrobiologiczną (MIC).

Na zewnętrznej stronie próbki nie stwierdzono obecności chlorków (rys. 5 , S1 ; tabela 2 ), prawdopodobnie dlatego, że chlorki rozpuszczalne zostały wypłukane podczas procesu odsalania w laboratorium (patrz powyżej); jednak niewielka ilość chloru znajduje się pod osadami na granicy z żużlem.

2. Warstwa spodnia: faza szklista, która jest stałym roztworem kilku tlenków, głównie tlenków Al, Si, Ca i K oraz śladowych ilości tlenków Mg, Ti, P, S i Zn, jest widoczna wokół wykwitu, pod osadami postdepozycyjnymi (rys. 5a : 8-9, rys. 5b : 2, rys. 5c : 2; tabela 2 ). W tej warstwie wykryto pewne cząstki Fe (rys. 5a : 10, rys. 5b : 3, tabela 2 ).

W szkle żużla zidentyfikowano jajowate cząstki tlenku żelaza o średnicy 10–100 µm (rys. 5b :1; rys. 5c :1). Skład chemiczny tych cząstek wykazuje stosunek Fe:O wynoszący 1:1, co sugeruje, że są to wüstyty. Cząstki te identyfikuje się zatem jako częściowo zreoksydowane lub nie w pełni zredukowane żelazo. Ich przemianę w żelazo w wyniku redukcji CO podczas wytopu przedstawiono na rys. 5b .

Wtrącenia żużlowe, o składzie i mikrostrukturze zbliżonym do tych na powierzchni wlewka, występują wewnątrz wlewka żelaza (rys. 5c ; tabela 2 ). To dodatkowo potwierdza, że ​​warstwa pokrywająca powierzchnię wlewka pochodzi z pieca hutniczego. Jest to rzadki przypadek, w którym skorupa wytopowa, utworzona podczas procesu wytopu żelaza, została znaleziona w stanie nienaruszonym, a wlewki odzyskano w stanie nierafinowanym. Ich obecność w kontekście transportu morskiego zapewnia wyjątkowy wgląd w początkowe etapy produkcji i dystrybucji żelaza przed rafinacją wtórną.

W kęsie żelaza wykryto wiele porów, które nie wykazywały oznak zamykania się ani deformacji (rys. 3 , 4 ). Ich morfologia ściśle przypomina skupione elipsoidy. Drobne struktury powstałe podczas wzrostu ziaren ferrytu i perlitu, widoczne na powierzchniach porów (patrz rys. S2 ), mogły powstać dopiero na etapie chłodzenia kęsa podczas wytopu, bez dodatkowej obróbki. Brak deformacji sugeruje, że kęs żelaza nie był kuty ani obrabiany mechanicznie po wytopie i schłodzeniu. Dodatkowa analiza porów jest dostępna w SI.

Analiza dendroarcheologiczna i radiowęglowa zwęglonego drewna

Mały kawałek węgla drzewnego, który prawdopodobnie został uwięziony we wlewku podczas procesu kwitnienia, został zidentyfikowany jako dąb ( Quercus sp.) (rys. 6a, b ; zobacz więcej w SI). Określono, że jest stosunkowo młody lub pochodzi z młodszej części rośliny, na podstawie jego krzywizny pierścieniowej. Węgiel drzewny zidentyfikowano na podstawie promieni o dwóch różnych rozmiarach (promienie jednorzędowe i bardzo duże promienie), rozproszonego w skupisku miękiszu i głównie samotnych naczyń, szczególnie z dala od granicy pierścienia. Naczynia były pierścieniowo porowate (o maksymalnej średnicy na granicy pierścienia ok. 75 μm), co wskazuje na typ liściastego dębu. Dęby mogą być dobrym paliwem do wytopu i obróbki metali ze względu na swoje grube włókna. Te ostatnie przyczyniają się do ich wysokiej gęstości drewna i w konsekwencji wysokiej wartości opałowej, potencjalnie czyniąc je gorętszymi i dłużej palącymi się paliwami niż inne dostępne rodzaje drewna (np. ref. ^47 , 57 ,).

Fragment młodej gałęzi dębu liściastego poddano pomiarowi AMS ¹⁴ C, który po kalibracji wykazał przedział wieku 2σ od 770 do 540 kal. p.n.e. ⁴¹ . Identyfikacja gałęzi jako młodej zminimalizowała efekt starego drewna, zwiększając dokładność analizy.

Modelowanie radiowęglowe

Modele LV zostały wygenerowane przy użyciu Oxcal 4.4.4 ⁵⁸ i krzywych kalibracji IntCal20 ⁵⁹ i są przedstawione na rys. 6c i w tabeli 3. Kod Oxcal jest dostępny w SI. Należy zauważyć, że ponieważ drewniany kadłub z wraku nie przetrwał, nie możemy dalej ograniczyć zakresu dat, datując wycinkę drzew użytych do budowy lub inne obiekty (materiały sztauerskie itp.) na podstawie okresu istnienia statku (jak opisano w 43). Dlatego wybraliśmy krótkotrwałe próbki związane z winem, towarem o krótszym okresie przydatności do spożycia niż drewno na łodzie, aby zapewnić silniejsze wskazanie chronologii LV. Wszystkie modele wygenerowały datę mediany około 639–631 r. p.n.e. (żelazo IIC) i zakres dat od około połowy VIII do połowy VI wieku p.n.e., wszystkie przed 536 r. p.n.e., a tym samym wykluczają okres perski jako możliwą datę ładunku.

Obraz w pełnym rozmiarze

Młoda , zwęglona gałązka dębu, uwięziona w żelaznym nalocie; b widok poprzeczny zwęglonej gałązki, zidentyfikowanej jako Quercus sp. (dąb liściasty prawdopodobnie należący do grupy Quercus subsp. Quercus; więcej informacji w SI i na ryc. S1 ); c modelowanie radiowęglowe gałązki wraz z dodatkowymi próbkami węgla o krótkim okresie życia (LV) z Dor L Cargo. Wyniki datują naloty na koniec VII–początek VI wieku p.n.e.

Dziewięć żelaznych zakwitów odkrytych w lagunie Dor, datowanych na okres od końca VII do początku VI wieku p.n.e., stanowi najwcześniejszy znany zespół wielu żelaznych zakwitów o pewnym datowaniu. Chociaż wcześniejszy, izolowany zakwit odnotowano w jamie kyjatickiej w Šafárikovo (okres Hallstatt B3, ok. VIII wiek p.n.e.) w południowej Słowacji60 ^{, 61 , to} niezwykłe znalezisko pozostaje pojedyncze i dorównuje rozmiarem średnim zakwitom z dużo późniejszych okresów3 ^. Zespół z Dor dostarcza zatem unikalnego i bezprecedensowego wglądu w produkcję, obsługę i transport morski wczesnych zakwitów w epoce żelaza.

Odkrycia te wprowadzają nową klasę wyrobów żelaznych z epoki żelaza – całe, nieobrobione bloki żelaza – dotychczas nieudokumentowane w zapisach archeologicznych Lewantu. Analiza metalurgiczna jednego bloku ujawnia lity, dobrze zachowany, niskowęglowy metal o mikrostrukturze ferrytyczno-perlitycznej i średniej twardości około 100 HV. Obecne są liczne wtrącenia żużlowe i pory; żaden z nich nie wykazuje odkształceń spowodowanych kuciem, co potwierdza, że ​​blok pozostaje w swoim pierwotnym stanie po wytopie.

Pod konkrecjami morskimi na powierzchni zakwitu zidentyfikowano szklistą skorupę żużla, zawierającą jajowate cząstki wüstitu, o składzie odpowiadającym składowi wewnętrznych wtrąceń żużlowych. Sugeruje to, że zakwit był transportowany w żużlu – co jest bardzo zaskakującym spostrzeżeniem, ponieważ żużel był zazwyczaj usuwany podczas kucia na gorąco w celu jego konsolidacji . ²⁰ Warstwa żużla prawdopodobnie zapewniała ochronę przed korozją, wyjaśniając wyjątkowe zachowanie metalicznego żelaza po 2600 latach pod wodą. Odkrycia te dowodzą, że transport zakwitów w stanie surowym, w osłonie żużla, był skuteczną i ekonomiczną metodą transportu na duże odległości (więcej informacji poniżej).

Niskowęglowe kęski są gorsze w porównaniu do brązu kutego na zimno i wyżarzanego. Właściwości mechaniczne żelaza — w szczególności jego twardość i wytrzymałość na rozciąganie — nie są nieodłącznymi cechami stanu materiału metalu. Są one zapewniane wyłącznie przez opanowanie określonych etapów produkcji, które dodają węgiel do żelaza, co znacznie poprawia jego właściwości, wytwarzając stal. Uzyskuje się to za pomocą różnych technik, w tym nawęglania, hartowania i odpuszczania, praktyk, które są również ogólnie znane jako kowalstwo4 ^{, 31 , 62. Niemniej} jednak produkcja niskowęglowych kęsów żelaznych była prawdopodobnie celowa, ponieważ wytwarzanie jednorodnych, bogatych w węgiel kęsów stalowych nadających się do kowalstwa wymagało zaawansowanych umiejętności i kontroli podczas wytopu — umiejętności, które nie były jeszcze w pełni rozwinięte w tym okresie63 ^. Jest zatem prawdopodobne, że węgiel został wprowadzony na późniejszych etapach kowalstwa, podczas konsolidacji kęsów lub kucia, gdy zlokalizowane nawęglanie można było łatwiej osiągnąć w kontrolowanych warunkach warsztatowych.

Analiza pierwiastków śladowych wskazuje na obecność 0,1–0,2% wag. niklu, co stanowi stężenie występujące w rudach lewantyńskich z lasu Ahihud, około 60 km na północ od Dor ²¹ , co sugeruje możliwe źródło. Jednakże powiązanie ładunku z amforami cypryjskimi lub egejskimi ⁶⁴ może również wskazywać na szersze źródła we wschodniej części Morza Śródziemnego.

Modelowanie radiowęglowe zwęglonych, krótkotrwałych szczątków roślinnych w ładunku, w tym młodej gałązki dębu zatopionej w żużlu, pozwala na pewne datowanie zakwitów na przełom VII i VI wieku p.n.e. Obecność tej gałązki, prawdopodobnie użytej do rozpałki, sugeruje, że temperatura w piecu nie przekraczała ~1200°C, co jest zgodne z technologią wytopu dymarki. Stwierdzono, że przy niskiej szybkości nagrzewania dąb ulega stopniowej pirolizie, a nie szybkiemu spalaniu, tworząc węgiel drzewny, zachowując jednocześnie swoją pierwotną morfologię i strukturę komórkową ^[65] .

Odkrycia te sugerują potencjalne rozwiązanie długotrwałej debaty nad naturą obróbki żelaza w epoce żelaza w południowym Lewancie we wcześniejszych etapach tego okresu (żelazo IIA, koniec X–początek IX wieku p.n.e.). Dowody archeologiczne ze stanowisk miejskich – żużel, zgorzelina młotkowa i rzadkie fragmenty nalotów – były różnie interpretowane jako świadectwa działalności wytopowej lub kowalskiej. Podczas gdy niektórzy badacze argumentują, że wytop miał miejsce w ośrodkach miejskich11 ^{, 12, 19, 23 , 66 , inni podkreślają trudności w rozróżnieniu} pozostałości po kowalstwie od pozostałości po ^{wytopie19 , 67} .

Kępy Dor pokazują po raz pierwszy, że wytop i pierwotne kowalstwo mogą być rozdzielone przestrzennie (rys. 7 ). Kępy żelaza mogły być produkowane w wiejskich lub odległych miejscach wytopu, transportowane jako surowe kępy i dopiero następnie kute w ośrodkach miejskich. W rzeczywistości wszystkie trzy etapy produkcji żelaza — wytop, pierwotne kowalstwo (konsolidacja kłębów) i wtórne kowalstwo (produkcja artefaktów) — wytwarzają odpady diagnostyczne: żużle, bryłki żużla i zgorzelinę młotkową. Jednakże, podczas gdy pierwotne kowalstwo pozostawia obfite żużel i bryłki19 ^, 27 , wtórne kowalstwo importowanych kęsów wytworzyłoby stosunkowo mało żużla i głównie zgorzelinę młotkową jako dowód obróbki żelaza.

Obraz w pełnym rozmiarze

Ilustracje w kolorze szarym przedstawiają model sprzed odkrycia w Dor (według ref. ¹² ), a dodatki w kolorze niebieskim podkreślają wkład zakwitów w Dor.

Zapis archeologiczny w Dor idealnie wpisuje się w ten model. Drobna obróbka żelaza w Dor jest poświadczona w VII wieku p.n.e., o czym świadczą ograniczone nagromadzenia żużla i zgorzeliny młotkowej27 ^, czyli dokładnie takich odpadów, jakich można się spodziewać po warsztatach kowalskich wtórnych. Sam ładunek L z Dor potwierdza ten wniosek. Produkcja ~50 kg wysokiej jakości bloków żelaza, reprezentowanych przez ten ładunek, generowałaby duże ilości żużla. Fakt, że w Dor nie ma tak dużych ilości odpadów po wytopie, zdecydowanie wskazuje, że warsztaty te nie mogły produkować bloków żelaza. Wzmacnia to argument za ich importem jako surowca do lokalnego kowalstwa. Zatem ładunek L z Dor, datowany na epokę żelaza IIC lub nieco późniejszą, ilustruje, że fragmenty żużla i bloków mogą występować w ośrodkach miejskich jako produkty wtórnej działalności kowalskiej, a nie pierwotnej produkcji żelaza. Dowody te stanowią trafny model porównawczy do interpretacji podobnych zespołów żużla i bloków żelaza odnalezionych w ośrodkach miejskich z epoki żelaza IIA, pomimo chronologicznej luki między zbiorami danych.

Złoża Dor rzucają również światło na nieznany wcześniej morski handel surowym żelazem w epoce żelaza. Długo zakładano, że żelazo nie było transportowane w postaci kęsów, ponieważ chłodzenie nieobrobionego kęsa uważano za nieefektywne20 ^. Zamiast tego sugerowano, że pierwotne kowalstwo było zazwyczaj wykonywane przez kucie kęsa, gdy był jeszcze gorący, a żelazo było zwykle transportowane i sprzedawane w postaci półproduktów lub produktów gotowych, jako sztaby (7, patrz wyżej). Wykopaliska w Chorsabadzie, stolicy nowoasyryjskiego imperium w VIII wieku p.n.e., odsłoniły około 160 ton żelaza, głównie w kształcie dwupiramidalnych sztab, a podobne sztabki znaleziono w Nimrud i Suzie, również w kontekstach nowoasyryjskich. Te półprodukty były najprawdopodobniej gromadzone jako strategiczne zapasy, być może uzyskane poprzez trybut pobierany przez nowoasyryjczyków4 ^.

Natomiast zakwity w lagunie Dor sugerują równoległy, być może zdecentralizowany, system handlu dalekosiężnego, działający poza bezpośrednią kontrolą neoasyryjską, który koncentrował się na produktach półfinalnych ^4 , 37 . List z Niniwy (CT 53, 10) dokumentuje sprzedaż żelaza przez kupców podmiotom niepaństwowym, takim jak Arabowie i deportowani, w obrębie Imperium Asyryjskiego. Jednakże forma żelaza (kwiat lub kęs) nie jest opisana ⁶⁸ . Kwiatostany celowo pozostawiano nieobrobione, aby ułatwić ich przetrwanie w czasie handlu morskiego, a główny proces kowalstwa, który usunąłby tę ochronną warstwę żużla, był celowo odkładany, prawdopodobnie do czasu, aż surowiec dotarł do miejsca przeznaczenia. Ten stan „gotowy do wysyłki” — surowy kwiat chroniony własnym żużlem — był idealny do transportu dalekobieżnego. Choć dokładna wielkość ładunku Dor nie jest znana — większość z niego najprawdopodobniej została wydobyta w starożytności ⁶⁹ — to przetrwanie tych zakwitów wskazuje na to, że były one celowo transportowane jako surowiec.

Transport nieobrobionych bloków żelaza, a nie gotowych narzędzi lub półfabrykatów, niesie ze sobą istotne implikacje społeczno-ekonomiczne dla organizacji pracy, specjalizacji rzemiosła i kontroli wiedzy metalurgicznej. Przenoszenie bloków oznacza celowe rozdzielenie wydobycia i pierwotnego wytopu z jednej strony, a rafinacji wtórnej i wytwarzania przedmiotów z drugiej strony, co sugeruje, że warsztaty miejskie lub portowe odegrały kluczową rolę w przekształcaniu surowego żelaza w produkty użytkowe4 ^{, 70. Organizacja ta} koncentrowałaby wykwalifikowaną siłę roboczą, wiedzę techniczną i zasoby paliwa w określonych kontekstach produkcyjnych, potencjalnie nadzorowanych, zarządzanych lub kontrolowanych przez elity lub władze instytucjonalne, które regulowały dostęp do surowców i redystrybucję36 ^{, 71. Taka kontrola nad etapami metalurgicznymi mogła również zwiększyć siłę ekonomiczną i polityczną ośrodków miejskich poprzez lokalne zakotwiczenie produkcji} rzemieślniczej przy jednoczesnym pozyskiwaniu surowców za pośrednictwem handlu dalekosiężnego. Co więcej, obieg kęsów, a nie wyrobów gotowych, pozwolił wiedzy metalurgicznej – zwłaszcza technik rafinacji i wyboru stopów – pozostać zakorzenioną w warsztatach, zamiast być transferowaną hurtowo między regionami, wzmacniając wzorce specjalizacji rzemiosła72 ^{, 73. W tym} świetle ładunek z Dor nie odzwierciedla jedynie handlu surowcami, ale wskazuje na ustrukturyzowany system gospodarczy, w którym produkcja żelaza, organizacja pracy i przekaz wiedzy były integralną częścią gospodarek miejskich funkcjonujących w ramach szerszych sieci imperialnych i handlowych. Ich obecność przyczynia się zatem do naszego zrozumienia roli Dor jako miasta portowego powiązanego z Fenicją, podlegającego zmieniającym się wpływom imperialnym.

Zakwity, które obecnie datowane są metodą radiowęglową na koniec VII–początek VI wieku p.n.e., znaleziono wraz z amforami z uchwytami koszykowymi w stylu cypryjskim lub egejskim o nr ref. ⁴¹ , znanymi w Lewancie jedynie z kontekstów postasyryjskich ⁷⁴ . Chronologicznie zatem ładunek może odpowiadać krótkiemu okresowi rządów Saitów i Egiptu między około 630 a 605 r. p.n.e. Faza ta nastąpiła po wycofaniu się nowoasyryjczyków, którzy rządzili Dor od około 733 r. p.n.e., i poprzedzała jego włączenie do Imperium Babilońskiego około 605 r. p.n.e. Chociaż była to krótka przerwa, charakteryzuje się ona politycznym odrodzeniem i względną niezależnością pod rządami silnych rodzimych władców (w szczególności Psammetycha I), naznaczonymi odnowioną centralizacją, sojuszami zagranicznymi i renesansem kulturalnym czerpiącym z wcześniejszych tradycji egipskich ^75 , 76 .

W rzeczywistości, kumulujące się badania wykazały, że pod panowaniem Egiptu połączenia między Grecją (i Cyprem) a Lewantem zostały odnowione ^{77 , 78 , 79 , 80 , 81.} Utworzenie wschodniogreckich „kolonii” handlowych w Egipcie w tym okresie, z których najbardziej znana to Naukratis na kanopskiej (zachodniej) odnodze Nilu ^{82 , 83 , 84} , jest najbardziej znanym aspektem tej nowej grecko-egipsko-lewantyńskiej (i najprawdopodobniej także cypryjskiej) sfery wymiany. To właśnie ten morski obieg handlowy prawdopodobnie ułatwił przybycie greckiego srebra do południowego Lewantu ^85 , 86. Gromadzące się dowody rosnącej skali handlu morskiego w VII wieku p.n.e. sugerują, że ładunek Dor L mógł zostać skompilowany podczas tej egipskiej interludium.

Podczas gdy ten scenariusz jest prawdopodobny, należy rozważyć alternatywne ramy chronologiczne – zarówno wcześniejsze, jak i późniejsze. Podczas wcześniejszej fazy panowania nowoasyryjskiego, fenicki król Baal z Tyru otrzymał pozwolenie na handel i kotwicowisko w Dor, wraz z dodatkowymi portami lewantyńskimi, jako część umowy wasalnej87 ^{, 88 , 89. To} porozumienie polityczne stymulowało znaczny wzrost handlu, wzrost populacji i rozwój miast w Dor, w tym budowę fortyfikacji i bramy morskiej90 ^{, 91 , 92. Rzeczywiście, duża ilość wyrzuconych fenickich dzbanów handlowych została znaleziona w dołach śmietnikowych z VII wieku p.n.e. w Dor, obok szczątków odpadów po kuźni, co sugeruje ,} że w tym okresie działała w Dor kuźnia pod kontrolą ^{nowoasyryjską27 , 90} .

Nie jest również pewne, czy Dor doświadczyło zniszczenia babilońskiego, jak wiele innych miejsc lewantyńskich ⁹³ . Jednakże w okresie perskim miasto dostało się pod kontrolę sydońską, po nadaniu przez króla perskiego — prawdopodobnie Kambizesa II — Eshmun’ezerowi II z Sydonu, jako część trybutu politycznego ^93 , 94 . W tym kontekście ładunek z Dor stanowi wczesny przykład morskiego handlu żelazem prowadzonego obok towarów przewożonych w amforach, praktyki poświadczonej w późniejszym okresie perskim. Wsparcie dla takiego modelu znajduje się w egipskim wpisie celnym zachowanym w zwoju Ahiqar, który odnotowuje przybycie dużego fenickiego statku do Egiptu, przewożącego wino sydońskie (rok rocznika 10), wraz z dwiema kategoriami żelaza ( przl ), oznaczającymi albo odrębne pochodzenie, albo różne gatunki lub rodzaje żelaza ^52 , 95 .

Dor, jako nadmorskie miasto handlowe, prawdopodobnie zapewniało fenickim kupcom możliwość kupna i sprzedaży żelaza dymarskiego, zarówno w Dor, jak i gdzie indziej. Dostępność żelaza na rynku oznaczała, że ​​nie istniały żadne istotne ograniczenia ani państwowa kontrola nad jego zaopatrzeniem i produkcją wyrobów żelaznych. Dymki mogły dostarczać niezależnym miejskim kuźniom, a nawet kowalom wędrownym, niezwiązanym z pałacem ani państwem, żelazo potrzebne do produkcji narzędzi na małą i średnią ^skalę96 .

Podsumowując, ładunek z Dor może odzwierciedlać aktywność pod panowaniem egipskim, choć nie można wykluczyć, że dotyczył on również sfer neoasyryjskich lub babilońskich. W tych okresach port w Dor funkcjonował pod zwierzchnictwem królów-klientów cesarskich, podczas gdy feniccy aktorzy aktywnie uczestniczyli w handlu morskim. W związku z tym handel żelazem reprezentowany przez zakwity z Dor prawdopodobnie odbywał się w ramach fenickich sieci handlowych.

Podsumowując, odkrycie kęsów żelaza z epoki Dor fundamentalnie poszerza naszą wiedzę zarówno o praktykach metalurgicznych epoki żelaza, jak i o dalekosiężnym handlu surowym żelazem. Z technologicznego punktu widzenia, znaleziska te wprowadzają do najwcześniejszej, słabo udokumentowanej kategorii wyrobów żelaznych – nieobrobionych kęsów transportowanych w stanie surowym, w osłonie żużla. Ich wyjątkowy stan zachowania dowodzi, że osłona żużlowa stanowiła barierę ochronną przed korozją, zapewniając efektywny środek transportu na szlakach morskich.

Dane metalurgiczne i kontekstowe jednoznacznie wskazują, że wytop i kowalstwo w dymarniach były procesami rozdzielonymi przestrzennie. Kęski żelaza mogły być wytapiane w odległych zakładach produkcyjnych, transportowane jako surowiec, a następnie rafinowane i kute w ośrodkach miejskich. Odkrycie to rozstrzyga wcześniejsze debaty na temat charakteru pozostałości po obróbce żelaza znalezionych w miastach Lewantu, wskazując, że takie pozostałości mogą reprezentować wtórne, a nie pierwotne wytopy.

Zakwity z Dor ujawniają również nieoczekiwany sposób handlu żelazem w epoce żelaza. W przeciwieństwie do dominujących modeli, które kładą nacisk na transport kutych kęsów i sztab, zakwity te sugerują, że surowe żelazo było aktywnie przedmiotem handlu w regionie Morza Śródziemnego, prawdopodobnie zintegrowanego z szerszą siecią wymiany, działającą pod zmiennymi władzami cesarskimi. Datowanie ładunku z Dor na koniec VII–początek VI wieku p.n.e. może wskazywać na krótki okres panowania Saitów i Egipcjan, choć alternatywne scenariusze dotyczące okresu panowania nowoasyryjskiego lub babilońskiego pozostają prawdopodobne.

Wreszcie, odkrycia te wskazują na powstawanie dalekosiężnych szlaków handlowych łączących Lewant, Egipt, Cypr i Morze Egejskie, które nabrały znaczenia w późnej epoce żelaza i na początku okresu perskiego. Zakwity z Dor stanowią zatem najwcześniejsze bezpośrednie dowody archeologiczne na handel morski surowym żelazem, zmieniając naszą wiedzę o gospodarce handlowej epoki żelaza i organizacji metalurgicznej we wschodniej części Morza Śródziemnego.