CHARAKTERISIERUNG DER KERAMIKPRODUKTE DER FRECHENER TÖPFEREIEN DURCH NEUTRONENAKTIVIERUNGSANALYSE

H. Mommsen, A. Hein und D. Kleine(*)

Institut für Strahlen- und Kernphysik, Universität Bonn,

Nussallee 14--16, 53115 Bonn

Keramikmuseum, Stadt Frechen(*),

Johann-Schmitz-Platz 1-3, 50226 Frechen

Neben petrographischen und mineralogischen Untersuchungen von Keramik, die Aussagen über die Qualität des verwendeten Tones und auch die Technik der Herstellung erbringen können, sind die modernen Naturwissenschaften noch in einer ganz anderen Weise in der Lage, den Archäologen bei ihrem Studium der Keramik zu helfen. Es ist heute möglich, in ganz ähnlicher Weise wie in der Kriminologie für einen Menschen, einen 'Fingerabdruck' der Keramik eines Töpfereiortes oder auch sogar einer einzelnen Töpferei zu messen. Dies bedeutet, daß damit alle Erzeugnisse einer Keramikproduktionsstätte zu erkennen sind. Stücke, die in entfernten Orten gefunden werden und deren Herkunft unbekannt bliebe, können so als Exportstücke eingestuft und der herstellenden Töpferei zugeordnet werden. Die Fingerabdruck-Methode gestattet also Herkunftsbestimmungen, wenn die lokalen Abdrücke bekannt sind.

In diesem Beitrag berichten wir über die Untersuchung von Scherben aus dem Töpfereiort Frechen aus der Zeitspanne vom 13. bis zum 18. Jhd. mit dem Ziel, den Herkunftsort Frechen archäometrisch zu charakterisieren und die Meßdaten mit denen von benachbarten Töpfereiorten zu vergleichen.

HERKUNFTSBESTIMMUNG VON KERAMIK

Bei Keramik besteht dieser eben erwähnte 'Fingerabdruck' aus dem Muster ihrer chemischen Zusammensetzung, wobei nicht so sehr die Hauptbestandteile Siliziumoxid und Aluminiumoxid, sondern die Konzentrationen der Spurenelemente wichtig sind. Das Ausmessen von Spurenelementen, die nur in sehr geringen Konzentrationen von einigen millionstel Anteilen vorhanden sind, ist nicht einfach. Wenn man mit einer geeigneten chemischen Elementanalyse-Methode etwa 20 - 25 dieser Elemente in den Keramikerzeugnissen eines Töpfereiortes bestimmt, erhält man das typische Elementmuster dieses Ortes. Es ist auch möglich, nicht nur ein, sondern mehrere Muster für einen Ort festzustellen. Diese Muster sind deshalb mit menschlichen Fingerabdrücken vergleichbar, weil wegen der großen in dem Muster enthaltenen Informationmenge die Wahrscheinlichkeit, ein ganz gleiches Muster nocheinmal an einem anderen Ort zu finden, beliebig klein ist. Man kann also sagen, die chemische Zusammensetzung der Keramik eines Ortes ist einzig auf der Welt und gestattet es, den Herstellungsort eindeutig festzustellen.

Eine erste Schwierigkeit taucht hier auf: um die lokalen Muster zu bestimmen, wird lokal hergestelltes Material benötigt. Ausschußware der Töpfereien, sog. Fehlbrände, sind sicherlich vor Ort entsorgt und wohl nicht verhandelt worden. Sie stellen gutes Referenzmaterial für einen Ort dar.

Die Muster sind allerdings für einen Ort nur gleich und als typisch für diesen Ort zu bezeichnen, wenn mehrere Voraussetzungen erfüllt sind, wovon man aber im allg. ausgehen kann. Die Keramik muß aus einem geochemisch gleichen Ton hergestellt sein, der aus derselben Tonlagerstätte stammt. Diese Lagerstätte wird in der Gegend des Töpfereiortes gelegen haben, da im Gegensatz zu heute in der alten Zeit ein Transport von Ton über weitere Entfernungen nicht sehr wahrscheinlich ist. Sollten aber tatsächlich Tonimporte von verschiedenen Orten vorgekommen sein, erwartet man unterschiedliche Muster. Die Aufbereitungstechniken des Tones, z. B. Ausschlämmen von grobem Material oder Zusätze von gewissen Beimengungen zur Beeinflussung der Endqualität der Keramik müssen in unveränderter Weise beibehalten worden sein oder doch nur insoweit eine Veränderung erfahren haben, daß das Konzentrationsmuster der gemessenen Elemente sich nicht stark veränderte. Weitere Bedingungen für eine Konstanz der Muster sind eine Unabhängigkeit der einzelnen betrachteten Elementkonzentrationen vom Brennvorgang und auch von der Art der Bodenlagerung. Beides ist heute allgemein als erfüllt anerkannt.

Damit stellt das chemische Muster für die Archäologie ein weiteres Merkmal dar, das für eine verfeinerte Klassifizierung dienen kann und das unabhängig von anderen archäologischen Merkmalen wie die Gefäßformen oder die Bemalung ist. Darüber hinaus liefert das Muster einen eindeutigen Nachweis der Herkunft, wenn es durch Messung von Referenzmaterial einmal bekannt und eimen Ort zugeordnet ist.

ANALYTISCHE METHODE UND BESCHREIBUNG DER PROBEN

Zur Vermessung des Elementmusters in Keramik setzen wir die in der Kernphysik altbekannte Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) ein, deren Eigenschaften besonders günstig für solche Analysen sind. Es lassen sich bis zu 30 Elemente mit hoher Präzision bestimmen bei einem Arbeitseinsatz, der durch eine weitgehende Automatisierung der verschiedenen Arbeitsschritte für eine routinemäßige Analyse großer Probenanzahlen vertretbar ist. Die Keramikproben (80 mg pulverisiert und zu einer Tablette gepreßt) werden an dem Forschungsreaktor in Geesthacht bestrahlt und nach Rücktransport in unser Labor mehrfach mit unterschiedlichen Detektoren in einem automatischen Probenwechsler ausgemessen [1]. Ein aufwendiges, selbst erstelltes Rechnerprogramm übernimmt die Auswertung der Meßdaten und liefert direkt die Werte der Elementkonzentrationen. Auch für den sich anschließende Vergleich der Konzentrationsmuster und die Bildung von Gruppen von Scherben gleicher Zusammensetzung nach statistischen Kriterien sind Rechnerprogramme im Einsatz.

Das Keramikmuseum der Stadt Frechen stellte für die Untersuchung der Frechener Keramikproduktion 40 Scherben zur Verfügung, die zusammenfassend in Tabelle 1 aufgezählt und näher bezeichnet sind.

Tabelle 1: Liste der beprobten Frechener Scherben und Analyseergebnis (E = chemisches Einzelstück)

ähnlich einem Pingsdorfer Muster, Import

Die Auswahl schließt typische Vertreter der örtlichen Keramikproduktionen seit den Anfängen um 1300 ein, darunter auch mehrere der bekannten Bartmannkrüge, und enthält zahlreiche als Fehlbrand einzustufende Scherben und auch eine Brennhilfe aus unterschiedlichen Ofenbereichen. Dieses sicher lokal hergestellte Referenzmaterial sollte das oder die Frechener Muster liefern.

Das Material stammt von Ausgrabungen zwischen 1968 und 1986. Im wesentlichen handelt es sich um fünf Komplexe innerhalb des zur Zeit bestehenden Denkmalschutzbereiches in der Innenstadt [vgl. A. Rosenstein, S ...] mit jeweils mehreren Keramikbrennöfen und Fehlbrandscherbenlagern. Oft lassen sich die Fehlbrände charakterisieren durch glasierte Brüche/Risse, Abplatzungen mit Glasurüberzug, anhaftende Brennhilfen/Fremdteile oder Über- bzw. Unterbrennen.

Aus der Grabung Sternengasse (1978) mit drei aneinanderliegenden Kannenöfen (sog. Ofendrilling ) kommen die Proben 8--14. Es handelt sich ausnahmslos um salzglasiertes Steinzeug, darunter eine graue Tasse ohne Dekor und ein grauer Teller mit kobaltblauer Bemalung. Die Proben umfassen den Produktionszeitraum um 1600 bis 1700.

In dem Grabungskomplex Rathauscenter (1980) wurden drei Irdenwareöfen des 19. Jahrhunderts erfaßt. Die Proben wurden der Grube von Ofen 2 im Baugelände und dem Bereich von Ofen 3 am Rand der Baugrube entnommen. Die Keramik des 19. Jahrhunderts (Proben 26--30 ), Töpfe und Schüsseln, farbig bemalt oder nur innen braun engobiert und bleiglasiert, weisen deutliche Fehler auf, z.B. Kiesel im Wandungsbruch, bleiglasierter Bruch und Über- bzw. Unterfeuerung.

Die Ausgrabung an der Hauptstraße östlich der Ev. Kirche (1981) [vgl. A. Jürgens, S ...] erbrachte einen Kannenofen mit fein ausgearbeitetem salzglasiertem braunen Steinzeug aus der 1. Hälfte des 16. Jahrhunderts (Proben 15--20 ), darunter Bartmannkrüge kombiniert mit Auflagen von Beerennoppen, Akanthusblättern und Dekorbändern sowie Flaschen mit langem Hals und Zylinderbauch mit Wellenkammdekor. Zwei weitere Ausgrabungen an der Hauptstraße östlich der Ev. Kirche von 1972 mit drei Kannenöfen (sog. Ofen im Ofen ) und von 1986 (Proben 21--25 ) mit zwei Irdenwareöfen überlappen sich mit den Renaissancesteinzeugfunden der Grabung von 1981, außerdem fanden sich grüne Irdenware des 16./17. Jahrhunderts, datierte farbig bemalte Irdenware der 1. Hälfte des 19. Jahrhunderts sowie Steinzeugflaschen und -töpfe des 19. Jahrhunderts.

Aus der Grabung Alte Straße/Dr.-Tusch-Straße (1984) sind die Proben 1--7, 31--34, 36/37 und 39/40 entnommen. Das etwa 800 m große Baugelände mit zahlreichen Ofenrelikten und mehreren Scherbenlagern enthielt für Ofen 1 einen halbmondförmig angelegten Feuerungsraum, dessen Wandung als 30 cm starke Lehmpackung in die ausgehobene Grube eingestrichen worden war (im Gegensatz zu den später üblich verbauten Ofensteinen) und dessen Brennraum eine schräg ansteigende Bodenplatte als Ofensohle hatte. Aus Ofen 1 und dem Bereich von Ofen 1 kommen Proben aus der Zeit um 1300 (Krugfragmente mit Engobebemalung, Topffragment mit gekehltem Rand, eingezogener Schulter und geriefter Wandung sowie vierzipfelige Schüsselkacheln, aber auch offensichtlich spätere runde, gedrehte Brennhilfen mit Salzglasur und brauner Sprenkelung bzw. Rosenranken mit detailliert und plastisch ausgeführter Rosenblüte und stark geschweiftem Rosenblatt).

Bei Probe 35, einem konischen Becher des 15./16. Jahrhunderts mit Wellenfuß und aufgelegten kleinen Rosetten zwischen Lippe und Wandung, ist der Fundort unbekannt. Probe 38 ist das Fragment einer grünen Irdenwareschüssel mit Wellenkammdekor auf der Fahne aus der Broichgasse (1968), die in engem Zusammenhang zu den dort 1986 ergrabenen Öfen und der grün bleiglasierten Keramik mit Wellenkammdekor steht [vgl. A. Jürgens, S ... und M. Merse, S ...].

ANALYSEERGEBNISSE DER FRECHENER SCHERBEN UND DISKUSSION

Die Gruppierung der 40 Proben von Frechen nach ihrem Elementmuster ergab das Vorhandensein von 2 Gruppen Frech-1 und Frech-2 mit 7, bzw. 21 Mitgliedern. Die Konzentrationdaten, die das jeweilige typische Elementmuster widergeben, sind in Tabelle 2 aufgeführt, wobei weitere Scherben vom Fundort Köln, die zu diesen Gruppen gehören, mitberücksichtigt sind. Die restlichen Frechener Scherben sind chemische Einzelstücke. Sie sind Vertreter von bisher noch unbekannten Gruppen oder sind auf irgendeine Weise, entweder durch die alten Töpfer oder bei uns im Labor, kontaminiert worden. Über sie ist keine weitere Aussage möglich.

Tabelle 2:Konzentrationen der 30 gemessenen Elemente der Gruppen Frech-1 und Frech-2 der Keramik aus Frechen und zugehöriger Proben vom Fundort Köln: Mittelwerte M in ppm (parts per million), wenn nicht anders bezeichnet, und zugehörige Streuung der Werte absolut und in % von M nach Durchführung einer besten relativen Anpassung.

Beide Gruppen unterscheiden sich nicht sehr deutlich, die Differenzen der Konzentrationen sind nicht sehr groß, jedoch sind deutliche Unterschiede in den Elementen Cs und Rb und in den Seltenen Erden feststellbar. Da Zahlenkolonnen schlecht zu überschauen sind, ist der besseren Anschaulichkeit wegen die Differenz der Konzentrationen in Bild 1 gezeigt.

 
Abbildung 1: Normierte Differenzen (in Einheiten der mittleren Streuung) der in Tabelle 2 gegebenen Konzentrationen der Gruppenwerte Frech-1 und Frech-2 für 28 Elemente (ohne As und Ga).

Die erste Frechener Referenzgruppe von 7 Stücken ist nur in dem älteren Material bis etwa zum 16 Jhd. zu finden, in dem auch die frühesten Scherben der zweiten Referenzgruppe auftauchen. Alle späteren Scherben gehören ebenfalls zu dieser zweiten Gruppe, die geringfügig mehr als 50 % des Gesamtmaterials umfaßt.

Beide den Produktionsort Frechen ganz eindeutig repräsentierende Muster sind uns auch aus Fundmaterial von Köln bekannt, dessen Bearbeitung noch nicht abgeschlossen ist. Zwei weißtonige Figürchen, die in einem Ofenbereich am Breslauer Platz in Köln bei den jüngsten Ausgrabungen von Neu[2] gefunden wurden und die um das Jahr 1500 datieren, gehören zu der Gruppe Frech-1. Trotz dieses Fundortes könnte dies darauf hinweisen, daß Frechen der Produktionsort dieser Figürchen war. Jedoch ist in diesem speziellen Fall Vorsicht geboten, da eine ganze Reihe von anderen Scherben aus verschiedenen Kölner Grabungen, darunter auch eine Brennhilfe und zahlreiche Stücke aus weiteren Ofenbereichen das Muster Frech-2 aufweisen. Die Tatsache, daß als Referenzmaterial einzustufende Scherben von Frechen und auch Köln das gleiche Muster aufweisen, ist ungewöhnlich und widerspricht der Annahme der Einzigartigkeit der Muster. Drei verschiedene Deutungen sind hier möglich: a) entweder brachte man die Fehlbrandstücke oder b) den Ton selbst von Frechen nach Köln (oder, legt man nur unsere Daten zu Grunde, auch umgekehrt) oder c) die Tonlagerstätten in dem Gebiet um Frechen und Köln, die von den Töpfern beider Orte ausgebeutet wurden, sind geochemisch in diesem ganzen Raum gleich und auch die Aufbereitungstechniken der Töpfer in Frechen und Köln führen zu chemischen gleichen Daten in den Keramikerzeugnissen beider Orte. Da der erste Fall unwahrscheinlich erscheint (ein Verkauf und Transport von vollständigen Ofenfüllungen einschließlich des Ausschußmaterials ist allerdings bekannt[3]), bleiben hier die Annahmen b) und c). Daß die Kölner Töpfer den wohl hochwertigen Frechener Ton vom nicht allzuweiten Frechen zur eigenen Verwendung nach Köln transportierten, ist sehr wahrscheinlich, da es einen archivalischen Beleg für Transporte von allerdings Pfeifenton aus Siegburg nach Köln für die spätere Zeit (18 Jhd.)[4] gibt. Ob solche Transporte auch schon um 1500 stattfanden, ist unbekannt. Ebenso unbekannt ist die Ausdehnung der geochemisch als gleich einzustufenden Tonlagerstätten um Frechen und Köln. Zur Klärung dieser Fragen müssten noch mehr Keramikproben von Köln aus der älteren Zeit analysiert werden. Weiterhin wäre eine geologische Untersuchung der Spurenelemente in den Tonlagerstätten in diesem ganzen Gebiet nötig.

In einer früheren NAA-Untersuchung hatte R. Hancock in Toronto[5] bereits Frechener Keramik analysiert und mit römischem Material aus Köln verglichen. Auch er findet eine Übereinstimmung der Muster in diesen beiden Keramikgruppen. Allerdings sind die Konzentrationen der Spurenelemente in der römischen Keramik um gleichmäßig etwa 25 % erhöht gegenüber denjenigen der Frechener Keramik. Er deutete dies so, daß die Römer den Ton des Frechen-Kölner Raumes unverdünnt verwendeten, während die Frechener Töpfer im Späten Mittelalter bis zu 25 % Beimengungen, z. B. Sand bei der Tonaufbereitung zusetzten und den Ton so verdünnten. Die Daten der Laboratorien Toronto - Bonn sind noch nicht absolut gegeneinader kalibriert, dennoch ergibt sich bereits bei einem Vergleich der Werte eine gute Übereinstimmung. Es läßt sich feststellen, daß bereits zur Römerzeit der gleiche Ton zur Keramikproduktion in diesem Raum verwendet wurde.

Eine Unterscheidung der Frechener und Kölner Muster von denen anderer Töpfereiorte dieser Zeit bereitet jedoch keine Schwierigkeiten.

 
Abbildung 2: Diskriminanzanalyse des Satzes der 28 gruppierten Scherben aus Frechen (chemische Einzelstücke sind nicht berücksichtigt) unter der Annahme von 2 Gruppen unter Hinzunahme der Scherben aus Köln und Vergleich mit verschiedenen Mustern anderer Töpfereiorte. Aufgetragen sind die Diskriminanzfunktionen W1 und W2, die 86 % der Zwischengruppenvarianz beschreiben. Die eingezeichneten Ellipsen sind die 2 sigma Grenzen der Gruppen (95 % Vertrauensintervall).

Dies ist beispielhaft in Bild 2 demonstriert, das das Ergebnis einer Diskriminanzanalyse ausgewählten Referenzmaterials von den Orten Brühl, Elmpt, Höhr-Grenzhausen, Langerwehe, Paffrath, Raeren und Siegburg im Vergleich zu Frechen/Köln zeigt. In der Darstellungsebene der Diskriminanzfunktionen W1-W2 sich scheinbar überlappende Gruppen sind in der Tiefe des Raumes aufgelöst [6]. Die beiden Frechener Gruppen sind klar untereinander und von den anderen Gruppen getrennt.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Keramik aus Frechen und Köln in dem betrachteten Zeitraum klar erkennbare chemische Gruppen bildet. Bisher sind mit unseren Mittel die beiden Herstellungsorte jedoch nicht zu trennen. Die Produkte der Frechener und Kölner Töpfer lassen sich allerdings, unabhängig davon, wo sie gefunden werden, klar von der Keramik aus anderen Töpferorten unterscheiden.

Danksagung: Wir danken der Mannschaft des Bestrahlungsdienstes des Forschungsreaktors Geesthacht für die Bestahlungen. Diese Arbeit wurde teilweise mit Mitteln des Bundesministers für Forschung und Technologie (BMFT) unter dem Förderkennzeichen 03PO9BON gefördert.

LITERATURHINWEISE

1. H. Mommsen, A. Kreuser, E. Lewandowski and J. Weber, Provenancing of pottery: a status report on neutron activation analysis and classification in: M. Hughes, M. Cowell and D. Hook (Eds), Neutron Activation and Plasma Emission Spectrometric Analysis in Archaeology, British Museum Occ. Paper 82 (1991) 57.

2. S. Neu, Tonfigürchen vom Breslauer Platz, Museen der Stadt Köln, Bulletin 1 (1978) 1686--1688

3. B. Hillewaert Rhenish stonewares from a rubbish pit of a Burges pottery seller, Vortrag Congress on Ceramics from the Rhineland, Köln und Bonn, 10. -- 13. Mai 1995

4. K. Göbels, Rheinisches Töpferhandwerk (1971) 213--214

5. R. Hancock On the source of clay used for Cologne Roman pottery, Archaeometry 26 (1984) 210

6. H. Mommsen, A. Hein and E. Hähnel, Classification of medieval ceramics of the Rhineland and neighbouring areas by neutron activation analysis, 9th Int. Conf. on Modern Trends in Activation Analysis, Seoul, Sept. 1995, wird veröffentlicht in Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry