024. Malachiet van Kolwezi, Katanga in Kongo. Malachiet vormt mooi gelaagde, niervormige aggregaten in de oxidatiezone van koperafzettingen. Het komt vaak voor met azuriet. Het is een kopercarbonaat met de formule CuCO3(OH)2. Van malachiet werden en worden sieraden en ornamenten gemaakt.

De bemoeienis van mensen met metalen gaat ver terug. Goud was er het eerst. Al duizenden jaren voor de jaartelling kende men dit metaal, even later gevolgd door koper. Goud heeft door zijn kleur vanaf het begin een magische aantrekkingskracht op mensen uitgeoefend. De kleur van goud is met niets anders te vergelijken, behalve met die van de zon, waarmee het in verschillende prehistorische culturen vereenzelvigd werd. 

Metaal in de prehistorie

Duizenden jaren lang was goud het meest kostbare goedje dat bekend was. Samen met platina en nog een paar metalen bezitten deze metalen eigenschappen waardoor ze een soort eredivisie vormen. De kostbaarheid van goud wordt vooral veroorzaakt door zijn zeldzaamheid. Toch komt het op talloze plaatsen op aarde voor. Zelfs in ons land kun je het vinden. Rivierzand dat door de Rijn in ons land is afgezet, bevat goud. Maar rijk zul je er niet rijk van worden. De hoeveelheden zijn zo gering en de goudpartikeltjes zijn zo klein dat ze met het blote oog nauwelijks zichtbaar zijn. In de negentiende eeuw kregen twee mensen in Nijverdal in Overijssel een concessie om op grote schaal zand af te graven om goud te winnen. Is natuurlijk niets geworden. Het verhaal wil dat ze zoveel goud hadden vergaard dat er net een munt van geslagen kon worden. Goud kun je vinden op plaatsen waar door waterstroming of golfwerking zware mineraalkorrels in het zand geconcentreerd raken. Door op die plaatsen te pannen kun je goud winnen. Want hoe klein ook, goud is dicht en zwaar.

Op talrijke plaatsen op aarde zijn bergbeken interessante plaatsen om naar goud te zoeken. Tussen de stenen en het grind kunnen onder bepaalde omstandigheden concentraties voorkomen van goudkorrels en zelfs goudklompjes. Deze laatste worden ‘nuggets’ genoemd. In Zwitserland en ook in Finland zijn plaatsen waar toeristen spullen kunnen huren om in de nabijgelegen rivier goud te pannen.

Goud komt in de aardkorst bijzonder weinig voor, in tegenstelling tot ijzer. Koper daarentegen, is niet zeldzaam. Waarom dit zo is wordt verklaard door de unieke, volstrekt bizarre manier waarop goud gevormd is. Hiervoor moeten we niet op aarde zelf zijn, zelfs niet in ons zonnestelsel, maar ver daarbuiten en ook nog eens vele miljarden jaren terug in de geschiedenis.

Om het gebruik van goud, koper en brons te begrijpen, stappen we in een denkbeeldig ruimteschip en maken we een reis naar de sterren.

Goud was het eerste metaal dat in de oudheid gezocht en bewerkt werd. Waar en hoe het eerste goud ontdekt werd zal nooit duidelijk worden. Goud is zeldzaam en zit meestal fijn verdeeld in gesteente. De aantrekkingskracht van goud komt doordat goud zijn warmgele kleur behoudt. Het oxideert niet. Door verwering van het omringende gesteente komen stukjes goud vrij die vaak in rivierbeddingen terechtkomen. Omdat goud zwaar is, concentreert het zich in snelstromende bergbeken en rivieren op bepaalde plaatsen op de rivierbodem. Het is waarschijnlijk dat het eerste goud ook daar gevonden is. Te midden van grind en zand vallen de gele goudkorreltjes en klompjes snel op.
In 1876 vond de Duitser Heinrich Schliemann, dezelfde die ook Troje terugvond, bij een opgraving in Mycene in Griekenland een gouden masker. Schliemann dacht dat dit het dodenmasker was van de bekende Griekse koning Agamemnon. Het masker toont duidelijk dat goudsmeden in de oudheid een grote vaardigheid ontwikkeld hadden om dit metaal te bewerken. Helaas voor Schliemann, nader onderzoek wees uit dat het masker enige eeuwen ouder was dan de tijd waarin Agamemnon leefde.

Ontstaan in een onvoorstelbaar inferno

Wij staan er niet bij stil, maar alles om ons heen, inclusief wijzelf, bestaan uit sterrenstof. Het meeste is ontstaan in het binnenste van sterren bij onvoorstelbare hoge druk en temperaturen van tientallen miljoenen graden. Ik schrijf met opzet het meeste. Sommige bouwstenen ontstonden niet in het binnenste van sterren, maar juist erbuiten. Om dit te begrijpen is een beetje sterrenkunde nodig. Niet te veel, want sterrenkunde is een wetenschap waar moeilijke zaken nooit ver weg zijn, superlatieven regel en bijzondere gebeurtenissen krenten in de pap.

Alles om ons heen, fietsen, gebouwen, planten, water en ook wijzelf bestaan uit sterrenstof. De bouwstenen van de aarde en wat eruit voortgekomen is, zijn in hoofdzaak ontstaan in het binnenste van zware sterren, bij temperaturen van miljoenen tot miljarden graden. En dat vele miljarden jaren geleden.

De bouwstenen waar aarde uit opgebouwd is, inclusief al het oceaanwater, de atmosfeer, planten, dieren en wijzelf, bestaan uit elementen. Dit zijn stoffen die niet in aparte stoffen zijn te splitsen. Moleculen kun je splitsen in atomen, maar elementen niet. Elementen bestaan uit één soort atomen. Daarvan bestaan er momenteel 118 verschillende. In de natuur komen 98 elementen voor, de overige zijn kunstmatig gemaakt. Elementen vormen met elkaar vele duizenden verbindingen. Denk maar aan ijzer. Verbonden met zuurstof verandert het in roest, met heel andere eigenschappen dan ijzer zelf. Een magneet trekt ijzer aan, maar roest niet. Een ander voorbeeld is suiker. Alle suiker op aarde bestaat uit drie heel simpele elementen: koolstof, waterstof en zuurstof. Als je weet dat de bestanddelen van dit zoete spul ooit in het binnenste van sterren zijn ontstaan….

IJzer is een van de 98 elementen die van nature op aarde voorkomen. Elementen zijn enkelvoudige stoffen, die uit atomen zijn opgebouwd. In tegenstelling tot moleculen kunnen elementen niet verder worden gesplitst.
Roest kent iedereen, omdat het bijna niet te vermijden is. IJzer heeft een sterke neiging om zich met zuurstof te verbinden en zo roest te vormen. Dit proces noemt men oxidatie. Uit het element ijzer ontstaat zo een chemische verbinding van twee elementen namelijk ijzer en zuurstof. In een formule weergegeven schrijf je dit als FeO2.

Onder deze 98 elementen heb je zware, maar ook heel lichte. Waterstof is van deze laatste het bekendst. Al was het maar van de beloofde waterstofauto’s en waterstoffabrieken. Het is het lichtste element dat we kennen. In het universum komt waterstof het meest voor. Op aarde is dat anders. Daar komt waterstof als gas nauwelijks voor. Het is zo licht dat het in de buitenlagen van de atmosfeer weglekt naar de ruimte. Toch hebben we er meer dan genoeg van. Een glas water bestaat voor ruim de helft uit waterstof. Oceanen ook. De rest is zuurstof. Kijk je op een donkere avond naar de sterrenhemel dan zijn al die lichtpuntjes sterren. Die sterren bestaan ook uit waterstof, onze eigen zon niet uitgezonderd. De zon is weliswaar een onbeduidende ster, maar we kunnen niet zonder. De gele bol aan de hemel bestaat bijna volledig uit gloeiend heet waterstof.

De zon is de ster die het dichtst bij ons staat. Deze gloeiende bol aan de hemel vormt het centrum van het zonnestelsel, waaromheen acht planeten en minstens vijf dwergplaneten draaien. Was de zon hol dan zouden er meer dan een miljoen aardes in passen. Hoewel planeten als Jupiter, Saturnus en ook Neptunus grote planeten zijn, maken alle planeten samen slechts 1% van de massa van de zon uit. De sterren die we ’s nachts aan de hemel zien stralen zijn ook zonnen, maar deze staan op zeer grote afstand. Daarom zien we alleen lichtpuntjes. Dat de zon er zo anders uitziet, komt omdat hij zo dichtbij staat. Slechts 149,6 miljoen kilometer scheiden hem van de aarde. De zon is een grote gasbol die bijna volledig uit waterstof en helium bestaat. Hij is brenger van licht en warmte en bepaalt bovendien het dag-en-nachtritme. Hoe dichtbij ook, van de zon begrijpen we nog maar bitter weinig.

De zon straalt licht en warmte uit. Die energie komt ergens vandaan. Vandaag de dag worden in het binnenste van de zon bij een temperatuur van zo’n zestien miljoen graden iedere minuut en iedere seconde onvoorstelbare hoeveelheden waterstof omgezet in helium. Uit vier atomen waterstof ontstaat één atoom helium. Dit gebeurt in enkele stappen. Het nettoresultaat is dat het nieuwgevormde helium een piets minder massa heeft dan de waterstof waar het uit ontstaan is. De rest is energie dat in de vorm van hitte en straling uitgestraald wordt. De zon is daarom zo’n gloeiende bol, en dat al miljarden jaren. De zon is niets anders dan een enorme reactor met een kern waarin kernfusie plaats vindt.

De zon is opgebouwd uit waterstof en helium. Dit zijn gassen. De zon heeft dus geen vast oppervlak. De temperatuur van het zonsoppervlak is 6000 graden. In het binnenste van de zon is de temperatuur veel hoger, namelijk zo’n zestien miljoen graden. De druk in de kern is bijzonder hoog. Onder deze omstandigheden treedt er spontaan kernfusie op, waarbij waterstofatomen samengeperst worden en omgezet worden in helium. Bij de fusie tot helium zijn vier waterstofatomen betrokken. Samen zijn die net iets zwaarder dan één atoom helium. De massa die hier door ‘verloren’ gaat, wordt omgezet in energie. Dit wordt naar buiten gestraald als licht en warmte. Door processen die we niet goed begrijpen – we begrijpen sowieso erg weinig van wat er zich in de zon afspeelt – ontstaan er periodiek zonnevlekken en vinden er soms enorme uitbarstingen plaats. Hierbij worden enorme hoeveelheden elektrisch geladen deeltjes het heelal in geslingerd. Als deze door het magnetisch veld van de aarde worden ingevangen en afgebogen, treedt op Noord- en Zuidpool het noorder- en zuiderlicht op.

Hoewel de zon ruim 330.000 keer zo groot is als de aarde, is het maar een onbetekenende ster. In het heelal, niet eens zover van de zon vandaan, zijn er sterren die vele malen groter zijn. Aarde, zon en andere planeten bestaan al zo’n 4,5 miljard jaar. In die tijd heeft de zon ongeveer de helft van zijn waterstof gebruikt. Ze kan dus nog een tijdje voort. Toch komt er ooit een eind aan. Dat gebeurt wanneer de meeste waterstof in de kern is opgebrand en het zwaardere helium zich in het binnenste van de zon verzamelt. De kern trekt zich hierdoor samen, waardoor druk en temperatuur sterk toenemen. Het gevolg is dat helium op zijn beurt gaat fuseren. Het wordt omgezet in koolstof. Als tenslotte over een paar miljard jaar in de kern koolstof fuseert tot zuurstof, vinden in een ring om de kern nog fusieprocessen plaats van helium naar koolstof en van waterstof naar helium. De temperatuur in het binnenste is inmiddels zo hoog opgelopen dat de zon als het ware wordt opgepompt. Hij verandert hierbij in een rode reus en wordt zo groot dat de aarde wordt opgeslokt en verdampt. Dit is niet om wakker van te liggen. Het einde laat nog een tijdje op zich wachten.

Op het eind van haar leven is in de kern van de zon bijna alle waterstof omgezet in helium. Om het simpel te houden, de stralingsdruk die voor een evenwicht zorgt valt grotendeels weg als het fusieproces stopt. De zwaartekracht krijgt het dan voor het zeggen. Omdat helium zwaarder is dan waterstof en naar de kern toe beweegt, begint deze te krimpen. Druk en temperatuur nemen hierdoor sterk toe, waardoor heliumatomen gaan fuseren tot koolstof. De hitte neemt hierbij sterk toe. De toegenomen temperatuur zorgt ervoor dat in een zone rond de kern ook waterstoffusie doorgaat. De sterke hitteproductie die hier het gevolg van is, is oorzaak dat de zon erg helder wordt en sterk gaat uitzetten. Door de toegenomen omvang van de zon worden warmte en straling aan de buitenkant verdeeld over een groter oppervlak. De temperatuur van het zonsoppervlak neemt hierdoor af naar ongeveer 4000 graden, waarbij de kleur meer roodachtig wordt. Uiteindelijk wordt de zon zo groot dat de buitenlagen tot voorbij de aarde, mars en misschien ook Jupiter reiken en deze zullen opslokken. Deze planeten zullen hierdoor verdampen en in de zon opgaan. De zon is dan veranderd in een rode reus. Gelukkig voor ons, duurt dit nog een tijdje. Pas over ongeveer vijf miljard jaar is het zo ver. Lang voor die tijd is door de oplopende temperatuur al het water in de oceanen verdampt en daarmee ook het leven.

Aan het eind van haar leven stoot de zon ongeveer 35% van haar massa af. Dit vormt een ijle wolk om haar heen. De overige 65% van haar massa blijft bestaan. Die bestaat voornamelijk uit koolstof en zuurstof.

Dit restant dat in hoofdzaak uit de kern van de zon bestaat, noemt men een witte dwerg. Deze is ongeveer zo groot als de aarde, maar is wel 200.00 keer zo zwaar. Een witte dwerg is ontzettend heet en straalt heel fel wit licht uit. Daarom ook de naam. Daarna rest langzame afkoeling tot de witte dwerg na ongeveer 12 miljard jaar onzichtbaar wordt, maar er nog wel is. Ook dan draaien er dan nog planeten om haar heen.

In het stadium van een rode reus zijn temperatuur en druk in de zon te gering om fusieprocessen van koolstof naar zuurstof en daar voorbij in gang te houden. De zon maakt nu in zijn evolutie een instabiele fase door, waarbij hij op gezette tijden opzwelt en weer krimpt. In deze fase verliest de zon een hoop materie. Een deel van zijn buitenlagen wordt afgestoten en verdwijnt in het heelal. Tenslotte vormt zich om de zon een schil van gas die steeds verder uitdijt. Op foto’s is het net alsof zo’n ster omgeven wordt door een ringvormige gasnevel. In werkelijkheid is zo’n nevel bolvormig, maar is zo ijl dat alleen een ringvormige structuur zichtbaar is. Planetaire nevels zijn er in soort en tal. De gassen rondom de ster worden door straling verlicht. De uitgestoten gassen vervliegen echter snel. Na tienduizenden jaren is de nevel niet langer zichtbaar. Op de foto is de kattenoognevel te zien. Hij staat niet ver van de poolster, maar is met het blote oog niet zichtbaar. Het witte puntje in het midden is een witte dwerg. De foto is genomen door de Hubble telescoop.
Wat er uiteindelijk van een rode reus overblijft, is niets anders dan een zeer compacte, gloeiendhete kern. De grootte ervan komt ongeveer overeen met die van de aarde, daarom de uitdrukking witte dwerg. De oppervlaktetemperatuur is bijzonder hoog, waardoor een witte dwerg fel wit licht uitstraalt. Omdat er geen fusiereacties meer plaatsvinden, volgt onherroepelijk afkoeling. Na miljarden jaren blijft er tenslotte een ‘zwarte’ dwerg over, die onzichtbaar is, met daaromheen mogelijk nog een paar planeten.

Grote sterren, supernova’s en de vorming van goud

In sterren zoals onze zon ontstaat geen goud, geen koper en ook geen ijzer. Hiervoor heb je zwaardere sterren nodig, sterren dus die vele malen meer massa hebben dan de zon. Die sterren zijn er. Zware sterren verstoken hun waterstof in een heel snel tempo. Waar de zon er zo’n 4,5 miljard jaar over doet om de helft van haar waterstof tot helium te ‘verbranden’, doen zware sterren daar maar een paar miljoen jaren over. In heel zware sterren vinden meerdere fusieprocessen tegelijkertijd plaats, in schillen om elkaar heen. Waar in onze zon de fusie bij de vorming van koolstof en zuurstof stopt, gaat die in zware sterren verder. Er ontstaat silicium bij temperaturen van meer dan een miljard graden. Zo bizar kan het zijn. Uiteindelijk wordt bij temperaturen van drie tot vier miljard graden door fusie van silicium ijzer gevormd.

Grote zware sterren evolueren anders dan kleine sterren als onze zon. Bij deze laatste schieten druk en temperatuur te kort om voorbij koolstof nog zwaardere elementen te laten ontstaan. In sterren die vele malen zwaarder zijn dan de zon gaan kernfusieprocessen wel door. In de kern van een zware ster fuseren koolstofatomen tot zuurstof, silicium en verder. Na verloop van tijd vertoont een zware ster een schilstructuur als van een ui, waarin zich opeenvolgende fusieprocessen afspelen. Op een gegeven moment houdt ook dit op. Dit gebeurt als er in de kern door fusie ijzeratomen worden gevormd. IJzer is zo stabiel dat deze niet fuseren tot nog zwaardere atomen. Er is voor ijzer meer energie nodig dan dat er bij fusie vrij komt. De energieproductie die bij fusieprocessen vrijkomt, komt op het moment dat ijzer is ontstaan, tot stilstand. Het gevolg is dat de ster door zijn eigen zwaartekracht ineenstort.

IJzer is het zwaarst mogelijke element dat in sterren kan ontstaan. Bij elementen die zwaarder zijn levert kernfusie geen energie meer op, maar kost het juist energie. Op het moment dat dit gebeurt, stopt het fusieproces en daarmee ook de stralingsdruk die de ster in evenwicht houdt. De kern van de ster stort bijna onmiddellijk in. Dit veroorzaakt een enorme schokgolf, die in een enorme kernexplosie de buitenlagen van zo’n zware ster naar buiten blaast. Dit is een van de meest bizarre gebeurtenissen die zich in het heelal afspelen. Bij deze explosies ontstaan elementen die zwaarder zijn dan ijzer. Supernova’s zijn zeer zeldzaam. De bekendste supernova vond plaats op 4 juli in het jaar 1054. Deze werd waargenomen door Chinese astronomen. Hieruit is de bekende Krabnevel ontstaan. De supernova was zo helder dat deze wekenlang overdag aan de hemel zichtbaar was.

De ijzerkern van de ster laat zich niet verder samendrukken, waardoor de buitenlagen met hoge snelheid naar binnen vallen. Bij een supernova worden in de zware ster de atoomkernen van ijzer zo dicht op elkaar geperst, dat er een zeer compacte kern ontstaat van neutronen. Dit zijn kerndeeltjes zonder elektrische lading. In normale toestand worden atomen omgeven door schillen met elektronen. Door de enorme druk in het sterbinnenste worden elektronen in de protonen geperst, waardoor neutronen ontstaan. De buitenlagen botsen abrupt tegen deze solide muur van neutronen op. De ster spat vervolgens in een gigantische explosie uit elkaar, waarbij een groot deel van zijn gasmassa het heelal in geblazen wordt. Tijdens een supernova neemt de helderheid toe tot wel honderd miljoen keer als die van de zon. De neutronenkern van een zware ster heeft ongeveer de grootte van die van Amsterdam.

Wetenschappers denken dat tijdens supernova-explosies naast andere zware elementen ook grote hoeveelheden goud gevormd worden. Het exploderende sterrenstof van de supernova verspreidt zich vervolgens in de ruimte en zal zich na verloop van tijd vermengen met andere wolken van gas en stof verderop in het heelal. Schokgolven die door supernova’s gevormd worden, zijn vaak ook de oorzaak dat in gas- en stofwolken verdichtingen optreden, waaruit nieuwe sterren en planeten gevormd worden. In het wintersterrenbeeld de Orion is onder de gordel van drie sterren een vage vlek zichtbaar, de Orionnevel. In deze gas- en stofnevel zijn talrijke sterren, gehuld in een stofschijf, bezig te ontstaan. Na verloop van tijd ontstaan hieruit nieuwe zonnestelsels met planeten.

De bekende Krabnevel in het sterrenbeeld de Stier is het restant van een supernova die in de Middeleeuwen plaats vond. Op 4 juli 1054 zagen Chinese en Koreaanse astronomen een ster oplichten. Hij was zelfs overdag duidelijk zichtbaar. Na de enorme explosie is al het gas van de zware ster het heelal ingeblazen. Op de plaats van de explosie is nu een prachtig grillig gevormde gasnevel te zien, de Krabnevel. Deze dijt nog steeds verder uit. In het midden van de nevel – niet zichtbaar – bevindt zich een ca. twintig kilometer grote neutronenster. Tijdens de supernova-explosie vindt een baaierd aan kernfusiereacties plaats. Hierbij worden ook elementen zwaarder dan ijzer gevormd, zoals goud, lood, uranium enz. Bijna alle zware elementen op aarde zijn tijdens zo’n supernova ontstaan. Zou je toch niet denken als je naar je trouwring kijkt.

Al het goud en andere zware elementen op aarde zijn dus ontstaan door het exploderen van grote sterren, waarvan het explosiestof na vele miljoenen jaren in een gas- en stofwolk terecht kwam. Uit een ervan ontstond ruim 4,5 miljard jaar geleden ook ons zonnestelsel. Zo zijn naast goud en andere zware elementen ook elementen als koper, tin en arseen in de aardkorst te verklaren, metalen waar in de Bronstijd brons van gemaakt werd.

De Orionnevel is een uitgestrekte gas- en stofnevel. Deze is in het sterrenbeeld Orion met de verrekijker te zien linksonder de gordel van drie sterren. In deze Orionnevel worden grote aantallen nieuwe sterren gevormd, vergezeld van planeten. In zo’n nevel is zo’n 4,6 miljard jaar geleden ons zonnestelsel, samen met talloze andere sterren ontstaan.

Van koper naar brons

Het vergt niet veel voorstellingsvermogen om de voordelen van metalen als koper en later brons te zien, als we deze vergelijken met stenen werktuigen. Bij gebrek aan beter heeft de mensheid het echter vele honderdduizenden jaren lang met vuursteen en andere gesteenten moeten doen. De ontdekking van metaal betekende echter een enorme vooruitgang.

Koperen bijlen (ca. 4000-3500 v.Chr.) gevonden bij Razgrad in centraal Bulgarije. Een dergelijke bijl van koper droeg de bekende ijsmummie Ötzi ook bij zich, die hoog in de Alpen op de grens van Oostenrijk en Italië werd gevonden. Hoewel koper zacht is waren deze bijlen een enorme vooruitgang vergeleken met die van steen. Waren ze stomp geworden dan konden ze makkelijk weer aangescherpt worden.

Koper was duizenden jaren eerder bekend dan brons. De oudste kopervondsten stammen uit Mesopotamië en Anatolië in het huidige Turkije. Opgravingen in het noorden van het tegenwoordige Irak, hebben het bewijs geleverd dat mensen al rond 8700 v.Chr. koper gebruikten. In het oosten van Turkije werd bij Ergani Maden, aan de bronnen van de rivier de Tigris omstreeks 6800 v.Chr. al koper gewonnen. Men gebruikte het om er priemen en kralen van te maken. Ook in Iran werd in die tijd al koper gebruikt. Verder waren de Sinaï en de oostelijke Egyptische woestijn belangrijke wingebieden van koper.

In het Oosten van Turkije, bij de stad Dyarbakir, waren en zijn rotsen ontsloten met opvallende kleuren. De naam Dyarbakir betekent ‘land van koper’, maar het eigenlijke kopergebied lag zo’n 80 km verderop bij de stad Maden in de regio Ergani. Hier wordt al duizenden jaren koper gewonnen. Momenteel is nog steeds een kopermijn in bedrijf. Koper werd daar ruim 3000 v.Chr. ontdekt door het verzamelen van kleurige stenen die door de mensen werden gebruikt om sieraden van te maken. Hierbij werden ook groene stukken malachiet verzameld en kleine nuggets van gedegen koper. De stukjes koper werd koud uitgehamerd of door ze half te verwarmen. Hiervan werden kopervellen gehamerd, die gevouwen werden om kralen en ook gereedschappen van te maken.

Metallisch ofwel gedegen koper werd in het oosten van Turkije bij Dyarbakir waarschijnlijk bij toeval ontdekt. In de regio Ergani bij de oude stad Maden komen kleurrijke rotsen voor waar de oorspronkelijke Neolithische bevolking sierstenen zocht om die in sieraden te verwerken. Tussen het kleurige materiaal, waaronder groene malachiet, kwamen stukjes gedegen koper voor. Deze werden eveneens verzameld. Het verzamelen vond waarschijnlijk vooral plaats in beken en rivierbeddingen. De rolstenen die men zocht waren door het riviertransport afgerond en daardoor makkelijk herkenbaar. Dit gold ook voor kopernuggets. Door het watertransport was de typische rode kleur van kopernuggets in rivierbeddingen en beken makkelijk herkenbaar.

Kopernuggets zijn onregelmatig gevormde, natuurlijke klompjes roodkoper, die in rivierbeddingen gevonden worden. Het is gedegen koper dat door erosie en afschuring door riviertransport zijn aantrekkelijke vorm heeft gekregen. In gepolijste vorm dienen nuggets wel als sieraad.

Men zal gemerkt hebben dat het betrekkelijk zachte koper goed te bewerken viel. Dit was de basis van lokale koperindustrie waarbij   gedegen koper koud of in lichte mate verwarmd uitgehamerd werd tot kopervellen. Hiervan maakte men koperen kralen en ook gereedschappen als bijlen en messen. In de omgeving van de oude stad Maden in de regio Ergani bij Dyarbakir waren en zijn nog steeds rijke koperertsvoorraden aanwezig. Met onderbrekingen heeft men hier duizenden jaren koper gewonnen. Ook nu wordt hier en op andere plaatsen in Oost-Turkije nog koper en ook goud gemijnd.

Een andere mogelijkheid is dat men de kleurige koperertsen gebruikt heeft als decoratie bij het bakken van aardewerk en dat zo metallisch koper ontdekt werd. Pas vele eeuwen later leerde men de techniek om koper te smelten en om het gesmolten metaal in open gietvormen of in mallen te gieten. Een probleem was wel dat als gesmolten koper in contact komt met atmosferische lucht, het zuurstof opneemt. Daardoor werd het bros. Dit probleem heeft veel hoofdbrekens gekost, omdat men niet wist wat de oorzaak was.

In 2017 zijn bij Cayönü Tepesi in de omgeving van Dyarbakir resten opgegraven van kopersmederijen uit 3000 v.Chr.. Deze plaats is duizenden jaren een centrum voor koperverwerking geweest. Bij de opgravingen kwamen talrijke stukken en fragmenten, maar ook amuletten en haken, spelden en priemen van koper tevoorschijn. Daarnaast werden honderden parels en schijfjes van groene malachiet opgegraven.
In de smederijen van Cayönü Tepesi in Oost-Turkije zijn in het Neolithicum van gedegen koper allerlei voorwerpen gemaakt, zoals priemen, messen, sikkels, speer- en pijlpunten en dergelijke. De winning en verwerking was in de beginfase nog zo primitief, dat het gedegen koper alleen koud gehamerd of slechts licht verwarmd werd. Men had nog geen idee van het gloeien en harden van koper.

Het smelten van kopererts

Koperertsen zijn van nature verontreinigd zijn met wisselende hoeveelheden andere metalen. Lood, ijzer, zilver, bismut en arseen zijn maar een paar onzuiverheden die in kopererts kunnen voorkomen. De mate van verontreiniging is erg afhankelijk van de winplaats van het erts. Lood in kopererts levert zacht koper op en zelfs een heel kleine hoeveelheid bismut maakt koper erg bros. Dit waren eigenschappen die men niet wilde. In de loop van de tijd ontdekte men dat koper van bepaalde winplaatsen dit euvel niet of veel minder vertoonde. Ook wist men dat sommige koperertsen koper opleverden met een iets andere kleur. Ervaring leerde dat de aanwezigheid van arseen hiervan de oorzaak was. Arseen maakt koper niet alleen lichter van kleur, het wordt ook harder. Arseen verhindert verder de absorptie van zuurstof. Bij het smelten en gieten van koper wordt dit minder poreus en bros. Zo ontdekte men, al ‘experimenterend’, arseenbrons, dat niet alleen veel harder en duurzamer is dan koper, maar ook meer zilverachtige van kleur is.

Replica’s van messen uit de bronstijd. Onder is een mes van arseenbrons te zien. Afhankelijk van het percentage arseen kleurt dit type brons van bleekrood tot meer zilverachtig. De messen midden en boven zijn van tinbrons, beide met een verschillend gehalte aan tin.

Aan het verwerken van kopererts kleefden toen flinke problemen. Het werken in en rond de primitieve smelterijen was erg ongezond. Bij het smelten van het erts kwamen vaak giftige arseendampen vrij, die ingeademd werden. Na verloop van tijd had dit funeste gevolgen voor de gezondheid. Onbekend is hoeveel arbeiders hierdoor het leven hebben verloren, maar het zullen er ongetwijfeld velen zijn geweest. Het erts dat de metaalsmelters te verwerken kregen was van wisselende kwaliteit. Men had in die tijd geen idee dat vooral de damp van arseen giftig was. Ook kon men het gehalte arseen niet aan het erts aflezen. Het voortijdige einde van kopersmelters zal in de oudheid opgevat zijn als een beroepsziekte waar even weinig tegen te doen was dan aan de stoflongen van steenkoolmijnwerkers in de 19e en 20e eeuw. Mogelijk deden slaven het ongezonde werk. Bij hen speelde zorg om welzijn en gezondheid geen enkele rol.

Arseen ofwel arsenicum is giftig. Rattenkruit bevatte het. Dit bestrijdingsmiddel is daarom niet voor niets verboden. In veel gevallen is blootstelling aan arsenicum niet direct dodelijk. Het is een sluipend vergif. Het werd vroeger veel gebruikt als pigment in verf of om behang mooi groen te kleuren. De dampen die hierbij vrijkwamen leidden tot talloze vergiftigingen. In Azië drinken heel veel mensen grondwater dat met arsenicum verontreinigd is. Dit leidt tot arsenicose met verminkingen en vooral huidproblemen en gezwellen.

Koper was in het oude Egypte ver voor 3000 v.Chr. al bekend. Naast gereedschappen en wapens was men in de tweede dynastie zelfs in staat hiervan grote beelden te maken. Later in de Kopertijd, toen het eerste brons ontdekt was, nam de vraag naar koper in landen rond de Middellandse Zee sterk toe. In Griekenland won men bij Euboea kopererts in dagbouw. Ook in Italië werd kopererts gemijnd. Dit gebeurde vooral in Etrurië, in Campanië en op Sardinië. In die tijd was vooral Spanje van belang. Op verschillende plaatsen exploiteerde men rijke koperertsafzettingen. Fenicische zeevaarders vervoerden het erts in het begin van de Bronstijd overal naar toe.

Fenicische of Phoenicische zeevaarders kwamen uit het Oosten van de Middellandse Zee uit een gebied dat ongeveer het huidige Libanon omvat. Zij ontwikkelden zich dankzij hun schepen tot de belangrijkste en ook succesvolste zeevaarders en handelaars in het Middellandse Zeegebied. Onder de handelswaar die ze vervoerden was tin en zilver belangrijk. Zij haalden het uit Zuid-Spanje. Samen met koper uit Griekenland, Turkije en van Cyprus werd het tot brons verwerkt. Feniciërs voeren waarschijnlijk ook op Bretagne en op Cornwall, waarvandaan ze het kostbare tin haalden.

Koper komt als erts of in gedegen vorm op veel plaatsen in rotsgebieden en in berglandschappen voor. Vooral de verweringsmineralen van koper zijn goed herkenbaar. Het groen van malachiet en het diepblauw van azuriet zijn onmiskenbaar. Hier komt nog bij dat het eveneens blauwe, maar iets lichter getinte chrysocolla beide andere kopermineralen vaak begeleidt. De aanwezigheid van koperhoudende mineralen in rotsen en grotten was daarom in de oudheid niet moeilijk te ontdekken. Malachiet vormt vaak niervormige concentraties en gelaagde afzettingen. Ook vormt het overkorstingen en adervullingen in gesteente. Malachiet heeft soms zo’n mooie structuur en tekening dat het ook gebruikt werd om ornamenten en sieraden van te maken. Azuriet daarentegen is blauw. Azuriet kan net als malachiet breccieuze gesteenten op heel fraaie wijze dooraderen. Vooral holten en oppervlakken met vrij gegroeide kristallen kleuren diepblauw. Zowel malachiet als azuriet zijn waterhoudende kopercarbonaten, waarin koper chemisch verbonden is aan koolstof, zuurstof en een OH-groep. Beide mineralen zijn door verwering ontstaan uit het goudgele chalcopyriet, veruit het belangrijkste kopererts. Behalve chalcopyriet bestaan er nog meer mineralen die voor de koperwinning van belang zijn. De belangrijkste hiervan zijn chalcoliet, borniet, tennantiet en cupriet.

Malachiet van Kolwezi, Katanga in Kongo. Malachiet vormt mooi gelaagde, niervormige aggregaten in de oxidatiezone van koperafzettingen. Het komt vaak voor met azuriet. Het is een kopercarbonaat met de formule CuCO3(OH)2. Van malachiet werden en worden sieraden en ornamenten gemaakt.
Malachiet is ook toegepast als bekleding van pilaren in de ‘malachietkamer’ van het Winterpaleis in Sint-Petersburg, in Rusland. Deze dateert van 1830. De kamer werd als staatssalon gebruikt door keizerin Alexandra Fiodoronovna, de vrouw van tsaar Nicolaas I. Het malachiet is afkomstig uit de Oeral. Het is in dunne plakjes op de pilaren aangebracht en daarna geslepen en gepolijst.
Azuriet – Touissit, Marokko. Net als malachiet is azuriet een kopercarbonaat met de formule Cu3(CO3)2(OH)2. Het mineraal vormt vaak diepblauwe kristalbekledingen van holtes en aders.
Azuriet dooradering in porfiergesteente. Gepolijst vormen het pronkstukken.
Chrysocolla is een redelijk algemeen mineraal dat voornamelijk voorkomt als begeleidend mineraal van koperertsen. Gepolijst wordt het vaak als siersteen aangeboden.
Chalcopyriet wordt ook wel koperkies genoemd. Het is net als pyriet een sulfide, maar bevat naast ijzer en zwavel ook koper. Chalcopyriet komt veel voor en is een van de belangrijkste koperertsen. De kleur van chalcopyriet lijkt op die van messing en is minder bleek dan pyriet. De naam komt uit het Oudgriekse woord ‘chalcos’ dat koper betekent.
Borniet is net als chalcopyriet een koper-ijzersulfide, maar bevat in tegenstelling tot deze meer koper. Borniet noemt men ook wel bont koperkies of pauwenerts, vanwege de prachtige blauwe, rode en paarse aanloopkleuren. Deze worden veroorzaakt door oxidatie. Interessant is dat borniet in koude toestand niet magnetisch is, maar na verwarming wel.

In de oudheid werd kopererts met klopstenen en/of hamers vergruisd. Het ertsgruis werd in lagen, gemengd met houtskool, in primitieve hoogovens gedaan. Koper smelt bij 1084 graden Celsius. Om deze hoge temperatuur te bereiken gebruikte men blaasbalgen. Daarna konden in de houtskool-as klompjes koper verzameld worden. Naarmate de kennis van het smeltproces toenam, kon men het gesmolten koper ook laten afvloeien.

Naast de winplaatsen in het Midden-Oosten ontdekte men ook in Europa voorkomens van kopererts. Ondanks de begroeiing werd het opsporen ervan vergemakkelijkt door de in het oog springende kleuren van deze ertsen. Het voorkomen van kopererts in de Balkan was al rond 4500 v.Chr. bekend. Van het metaal werden vooral bijlen gemaakt. Hetzelfde was later het geval in Wales in Groot-Brittannië. In dezelfde tijd werd de winning van koper op het eiland Cyprus zeer belangrijk. Het eiland werd naamgevend voor de Latijnse naam ‘cuprum’ voor koper. Het Nederlandse ‘koper’ is daarvan weer afgeleid.

Bijzonder is dat kopererts ook nog voor andere toepassingen gebruikt werd. In gemalen vorm gebruikte men groene malachiet en blauwe azuriet als verfstof. Ook smeerde men het in pastavorm wel op aardewerk. In het oude Egypte werd malachietpasta gebruikt als oog make-up.

Oude mijningang in kleurig gesteente in het Troodos-gebergte op Cyprus. Cyprus was en is nog steeds rijk aan koper. In het zuidoosten van het eiland kom je op talloze plaatsen afvalbergen van koperslakken tegen. Deze dateren vooral uit de Romeinse tijd, maar de koperwinning dateert van veel vroeger. Tegen het einde van het vierde millennium v.Chr. begonnen de bewoners van Cyprus met de exploitatie van de koperafzettingen in het Troodos-gebergte.
Kleurrijke afvalbergen en grote verlaten kopermijnen op Cyprus bepalen grote delen van het zuidoosten van het eiland.

Brons

Voor het maken van brons zijn grondstoffen nodig die vaak van ver verwijderde vindplaatsen moesten komen. Brons was daardoor aanvankelijk, zeker in ons land, zeer kostbaar. Naar mate brons meer geproduceerd werd en ook makkelijker te verkrijgen was, kreeg het al snel een iets meer ‘democratisch’ gehalte. Dankzij de lange vloeibaarheid van brons, waardoor het tot in de kleinste hoeken en gaten van mallen doordringt, werd het metaal bij kunstenaars in de oudheid steeds populairder. Ook de toepassing van brons in wapens werd steeds belangrijker. 

In 1991 werd hoog in de Ötztaler Alpen op de grens van Oostenrijk en Italië een gemummificeerd lichaam van een man gevonden. Onderzoek wees uit dat het persoon betrof die ruim 5500 jaar geleden moest zijn gestorven.

De vondst in september 1991 van de bekende ijsmummie Ötzi uit 3300 v.Chr. bracht de (archeologische) wereld in rep en roer. Niet eerder was een bijna compleet mens van duizenden jaren oud, in zo’n goede staat gevonden. Bergwandelaars vonden de mummie in de Ötztaler Alpen, op de grens van Italië en Oostenrijk. Bijzonder was de koperen bijl die de man bij zich droeg. Ötzi leefde in de Kopertijd. Hoewel koperen bijlen en messen veel beter waren dan die van steen, was het rode metaal voor veel werkzaamheden te zacht. Probleem was ook dat gesmolten koper de neiging heeft om zuurstof uit de lucht op te nemen, waardoor het bros wordt. Echter, een alternatief, behalve steen, was er in dit tijd niet. Het betere brons werd pas een paar honderd jaar later in deze streken bekend.

In de Griekse en Romeinse wereld was brons populair. Ook vanwege de kleur werd het zeer veel gebruikt. In literatuur uit die tijd wordt gesproken van grote aantallen bronzen kunstvoorwerpen. Bronzen beelden stonden in hoger aanzien dan beeldhouwwerk in steen. De bekende Kolossus van Rhodos was een van de zeven wereldwonderen. Het enorme beeld in de haven van het eiland Rhodos was van brons. Het beeld stelde de zonnegod Helios voor. Helaas is het beeld verloren gegaan. Er zijn geen resten van teruggevonden. Het grote beeld wordt alleen in oude teksten genoemd.

De Kolossus van Rhodos was een van de zeven wereldwonderen in de antieke wereld. Het was een enorm bronzen beeld van de zonnegod Helios, die door de Grieken vereerd werd. Het beeld werd ook vereenzelvigd met de god Apollo, die god van het licht was. Van het beeld zelf is niets overgebleven, ook niet of de fakkel in zijn opgeheven hand een brandend vuur bevatte. Archeologen hebben niets kunnen vinden wat erop zou wijzen dat de Kolossus ooit bestaan heeft. Het beeld is alleen bekend uit antieke teksten.

In de Romeinse tijd stonden de Etrusken in Italië bekend om hun vaardigheid in bronstechniek. Uit die tijd zijn prachtig vormgegeven bronzen kunstvoorwerpen en beelden bewaard gebleven. Bij opgravingen in Pompeii en Herculaneum, aan de voet van de Vesuvius, bleek uit de vondsten dat brons een belangrijke plaats innam in het leven van de Romeinen. Van brons maakte men zeer uiteenlopende voorwerpen. Dit varieerde van sieraden als armbanden, torques (dit zijn halsbanden), kralen en mantelspelden tot allerlei beeldjes. Ook gereedschappen als messen, beitels, sikkels en bijlen werden van brons gemaakt. Minstens zo belangrijk waren wapens als zwaarden, dolken, speer- en pijlpunten. Sommige Romeinse officieren droegen liever bronzen zwaarden dan een van ijzer. Deze gaven status. Van deze prachtig vormgegeven zwaarden zijn in ons land voorbeelden gevonden.

Deze Etruskische bronzen beeldjes stellen drie figuren voor die in de religie van dit volk een rol speelden. Links staat een bronzen satyr. Dit was in de Etruskische kunst een volgeling van de wijngod Dionysus. In het midden zien we Turan. Het is een gevleugelde vrouw die de godin van de liefde voorstelt. In haar linkerhand heeft ze een bloem als symbool van de vruchtbaarheid. Rechts staat een kleine griffioen opgesteld. Dit is een fabeldier met de kop en vleugels van een adelaar en het lichaam van een leeuw. Griffioenen werden gebruikt als offergeschenk aan een godheid.

De ontdekking van brons

Brons, zoals we het kennen, is een legering van koper en tin. Tin wordt in gesmolten vorm aan koper toegevoegd. Tegenwoordig bevat brons ongeveer negen tot tien procent tin. In de prehistorie varieerde het gehalte aan tin veel meer, zo tussen twee en zestien procent. Dit was vooral afhankelijk van de beschikbaarheid van tin dat vaak van ver moest worden aangevoerd.

De ontdekking van brons berust op toeval, omdat arseenhoudend kopererts metaal opleverde dat bleker van kleur was en andere eigenschappen had. In sommige gevallen was koper met arseen bijna zilverkleurig. Mijnbouw stelde in de prehistorie nog niet veel voor. Het meeste kopererts, waaronder gedegen koper, werd aan of vlak onder het aardoppervlak gewonnen. In sommige gevallen groef men schachten uit tot zo’n 30 meter diepte, waarbij op verschillende hoogtes houten steunbalken werden aangebracht voor primitieve platforms. Het erts werd in manden naar boven gedragen of getakeld. Door verwering en oxidatie bevatten sommige koperertsen van nature arseen. Arseen of arsenicum komt veel voor in gesteenten en behoort net als lood, cadmium, kwik en tin tot ‘zware’ metalen. Vermengd met gesmolten koper vormde het arseenbrons.

Door grondwater en oxidatie zijn de wanden van oude kopermijnen en grotten vaak bekleed met secundaire kopermineralen. Op de foto een ondiepe mijningang van de Great Orme in Wales. Deze dateert uit de Bronstijd.

Afhankelijk van de vindplaats bevat kopererts vaak verontreinigingen van andere metalen. De meest voorkomende zijn ijzer, zilver, lood, bismuth, nikkel, kobalt en antimoon. Deze onzuiverheden hebben gevolgen voor de kwaliteit van het koper. Zo maakt bismuth koper bros. Lood daarentegen maakt koper zacht, terwijl arseen de hardheid juist vergroot. Een bijkomend voordeel van arseen is dat het verhindert dat gesmolten koper zuurstof uit de lucht opneemt, waardoor het minder bros en poreus wordt.

Arseen is een veelvoorkomend mineraal dat net als cadmium, kwik, lood en tin tot de zware metalen gerekend wordt. Arseen was vaak als verontreiniging in wisselende percentages aanwezig in koperertsen. Bij het smelten van het kopererts vermengde arseen zich met koper en vormde zo onbedoeld arseenbrons. Afhankelijk van het percentage arseen kleurt arseenbrons licht koperkleurig tot bijna zilverwit.

Arseenbrons is een uitvinding van het Midden-Oosten. Het werd in Perzië (=Iran) al vanaf 4000 v.Chr. gebruikt, iets later ook in het tweestromenland Mesopotamië. Uit bronzen voorwerpen uit die tijd blijkt dat het arseengehalte sterk varieert. Dit maakt het moeilijk om vast te stellen of het arsenicum van nature al in het kopererts aanwezig was of dat het opzettelijk is toegevoegd. Het produceren van arseenbrons was smerig werk. Arseendampen die bij het smeltproces vrijkwamen waren giftig. Het inademen kan een vorm van neuropathie veroorzaken dat benen en voeten verzwakt. Tekenend is dat uit de Griekse mythologie bekend is dat de god van de smeden, Hephaestus, mank liep. In de oudheid was men niet in staat het percentage arseen in kopererts te bepalen. Dit kon van plaats tot plaats sterk verschillen. Het resultaat was dat de kwaliteit van arseenbrons niet constant was.

Deze bijlen zijn van arseenbrons. Ze zijn waarschijnlijk gebruikt voor houtbewerking. De bijlen zijn gevonden bij Naxos in Griekenland. Ze dateren uit de Cycladische vroege Bronstijd (2700-2200 v.Chr.)

Iets na 3000 v.Chr. ontdekten metaalgieters in het oude Ur in Mesopotamië dat door het toevoegen van tin aan gesmolten koper een veel gietbaarder metaal ontstond. Hierdoor werd het mogelijk om gesmolten brons in mallen te gieten zonder dat het voortijdig stolde. In het oude Egypte hield men nog lang vast aan koper. Tin kwam in Egypte niet voor. Het eerste echte brons werd gemaakt onder farao Chasechemoey (2734-2707 v.Chr.). Hij was de laatste heerser van de Tweede dynastie van Egypte. Pas tijdens het Middenrijk (2040-1783 v.Chr.) werd in Egypte brons gemeengoed.

Een bijkomend voordeel van tinbrons was, dat het metaal bij het afkoelen minder krimpt dan arseenbrons. Bovendien is de smelttemperatuur veel lager. Toevoeging van 5% tin verlaagt de smelttemperatuur van 1082 naar 1050 graden. Dit mag misschien niet veel lijken, maar bij een hoeveelheid van 15% tin is het smeltpunt al 960 graden.

Tinbrons is voor verschillende doeleinden gebruikt. Aanvankelijk werden er vooral gereedschappen en wapens als pijlpunten, bijlen, zwaarden en speerpunten van gemaakt. In de Romeinse tijd konden bronsbewerkers het oppervlak van gegoten brons zo glad te maken, dat deze als spiegels konden dienen.

Wat is brons voor metaal?

Brons is zoals gezegd een legering van koper en tin, met koper als belangrijkste bestanddeel. In gesmolten toestand wordt aan koper 10 tot 30% tin toegevoegd, soms minder. Het percentage tin bepaalt de kwaliteit en ook de kleur van brons. Deze varieert van roodachtig, geelachtig tot bijna zilverwit. Vandaag de dag schommelt het gehalte tin in brons rond 9 tot 10%. Kerkklokken daarentegen bevatten 20% tin. In de Bronstijd was het percentage tin veel meer aan variatie onderhevig. Een gehalte tussen twee en zestien procent, was toen meer gangbaar.

Dit bronzen ruiterbeeld is van de Romeinse keizer Marcus Aurelius. Hij regeerde over het Romeinse Rijk van 161 tot 180 n.Chr. Het beeld staat in Rome. De opvallende pose van de keizer heeft als voorbeeld gediend voor verschillende ruiterbeelden veel later in de geschiedenis.

Door de toevoeging van tin is brons een stuk harder dan koper. Ook de buigzaamheid is geringer. Door zijn dichtheid en geringere buigsterkte wordt brons weinig in constructies toegepast. Het metaal is daarentegen ideaal om te gieten. Het blijft langer vloeibaar, waardoor de ruimten in mallen tot in de kleinste uithoeken opgevuld worden. Brons heeft ook een lager smeltpunt dan zuiver koper. Als 15% tin wordt toegevoegd daalt het smeltpunt naar 960 graden. Niet onbelangrijk was, tin is in tegenstelling tot niet giftig.

Dit alles maakte brons in de oudheid zeer geschikt om er wapens als dolken, messen en zwaarden van te maken. Deze waren door hun sterkte, scherpte en hanteerbaarheid veel effectiever in het gebruik dan hamerbijlen en vuurstenen dolken.

In oude scheepswrakken, zelfs die uit de Griekse en Romeinse tijd, komen soms bronzen voorwerpen tevoorschijn. Deze zijn aan de buitenzijde groen uitgeslagen, maar in tegenstelling tot ijzer is brons veel corrosiebestendiger, zeker in omstandigheden waar zeewater een rol speelt. Tegenwoordig worden van brons toepassingen en gereedschappen gemaakt om vonkvorming en explosies van brandbare dampen en vloeistoffen te voorkomen.

Op de zeebodem bij het Griekse eiland Antikythera werd in 1901 een vreemd apparaat van groen uitgeslagen brons opgedoken. Na jaren van preparatie en onderzoek blijkt dat het een analoge computer is geweest uit de periode 180-80 v.Chr. Het bestaat uit een ingewikkeld samenspel van tandwielen waarmee het mogelijk was om ingewikkelde astronomische tijdsberekeningen te maken, waaronder het berekenen van zonsverduisteringen. In 2008 ontdekte men dat het apparaat ook de kalender kon weergeven van culturele evenementen zoals de Olympische Spelen. Was het apparaat van ijzer geweest, dan was er geen spoor van overgebleven.

 

Reconstructie van de Griekse bronzen analoge computer van Antikythera.

Waar haalde men de grondstoffen voor brons vandaan?

Kopererts werd voornamelijk gewonnen uit kopermineralen, in de vorm van het groene malachiet, blauwgroene chrysocolla, diep paarsblauwe azuriet en goudgeel chalcopyriet. Chalcopyriet is een kopersulfide, waaruit de andere kopermineralen door oxidatie en verwering zijn ontstaan. Het werd door mijnbouw gewonnen. Chalcopyriet komt alleen voor onder de oxidatiezone van kopererts. Op sommige vindplaatsen kwam koper voor in gedegen vorm.

Het winnen van de ertsen gebeurde op verschillende plaatsen in het Middellandse Zeegebied in dagbouw of via primitieve mijnbouw. In Griekenland werd vooral kopererts in dagbouw gewonnen. In de Romeinse tijd werd in Groot-Brittannië koper gewonnen in Wales en tin in Cornwall. Ook in Duitsland was koper beschikbaar. Men haalde het uit het Ertsgebergte en langs de Saar, tin ook. Verder kwam koper van een paar plaatsen uit Italië (Etrurië, Campanië en Sardinië). Ook Spanje was lange tijd leverancier van veel koper. Zeevaarders en kooplieden vervoerden dit naar talloze plaatsen in de toenmalige bekende wereld. De handel in koper bracht Spaanse plaatsen als Cadiz en Cartagena tot grote bloei. In Egypte won men zelf ook kopererts. Rijke voorraden lagen toen in de Sinaï en verder exploiteerde men in de bergen van de oostelijke woestijn, in de buurt van de Rode Zee, ook kopermijnen.

Ongeveer vanaf 2000 v.Chr., aan het begin van de Bronstijd, werd ook in Wales in Groot-Brittannië aan koperwinning gedaan. De mijnen van Great Orme zijn bij toeval ontdekt en zijn gedeeltelijk voor het publiek toegankelijk. Via nauwe mijngangetjes krijgt men een goede indruk van de activiteiten toen, waarbij men zich voor de verlichting van eenvoudige olielampjes bediende.

Veruit de belangrijkste koperwinplaats was het eiland Cyprus. In de loop van de tijd hebben de mijnen en groeven op dit eiland enorme hoeveelheden koper opgeleverd. De stad Kition op Cyprus wordt in oude teksten genoemd, waaruit blijkt dat het een belangrijke overslagplaats was. In de buurt van de stad lagen verschillende kopermijnen. Het koper werd vaak als baren geëxporteerd om ergens anders met tin tot brons te worden versmolten. Op het eiland komen hier en daar enorme bergen slakken en ander mijnafval voor. Deze geven aan dat hier vooral in de Romeinse tijd, in een paar eeuwen tijd, vele duizenden tonnen koper zijn gewonnen. De intensieve mijnbouw had in de Romeinse tijd tot gevolg dat de enorme vervuiling door de lucht tot op Groenland verspreid werd. In opgeboorde ijskernen is de vervuiling duidelijk aangetoond. Een ander gevolg was dat voor het uitsmelten van kopererts en metalen als zilver en goud enorme hoeveelheden hout nodig waren, zodat grote delen van het de landschappen rond de Middellandse Zee ontbost raakten. Dit heeft zich nooit meer hersteld.

Mijnbouw in de prehistorie was een riskante onderneming. Het gevaar van instortingen was groot. Vandaar dat mijngangen zo klein mogelijk werden gemaakt om instorting te voorkomen. Ook grondwater en de vervuiling daarvan was bij de koperwinning en verwerking daarvan een probleem. Beken en rivieren raakten verontreinigd, vaak ook met giftige stoffen.
In Zuid-Spanje, in de zuidelijke provincie Andalusië stroomt de Rio Tinto. Omringend landschap met de karakteristieke parasoldennen en de uitzonderlijke kleuren van de rivier en zijn bedding levert fraaie foto’s op. De realiteit is echter dat de rivier sterk vervuild is. Het water is bovendien door metaalverbindingen erg giftig. Als sinds de oudheid wordt in dit gebied kopermijnbouw bedreven. De Rio Tinto is een van de eerste door mensen veroorzaakte milieurampen.

Tin

Tinbrons was beter te verwerken dan arseenbrons. Een ander groot voordeel was dat tin niet giftig is. Hierdoor kon men van tinbrons betere wapens, uitrustingen, gereedschappen en ook beelden en sieraden maken dan eerder, die bovendien harder en sterker waren. Dat het geproduceerde brons niet alleen beter maar ook constanter van kwaliteit werd, kwam doordat bronssmeden in het vervolg precies de hoeveelheid tin konden bepalen dat aan het gesmolten koper moest worden toegevoegd.

Cassiteriet is het belangrijkste tinmineraal. Het kristalliseert in prachtige kristalgroepen, waarvan de kristalvlakken een sterke glans bezitten. Veel cassiteriet is bruin tot bruinzwart. Het komt veel voor in granieten en in pegmatiet. Pegmatiet is een grootkorrelig granietisch gesteente dat brede gangen (=spleten) in granietmassieven vormt. Het is bekend dat Fenicische zeevaarders, ver voor de jaartelling, tin haalden van een legendarische eilandengroep, de Kassiteriden. Dit zullen hoogstwaarschijnlijk de Scilly-eilanden geweest zijn, die ten westen van Cornwall liggen.
Cornwall in het zuidwesten van Engeland speelde in de prehistorie een belangrijke rol. Voor het maken van brons was tin nodig. De ondergrond in Cornwall bestaat uit graniet. Door hydrothermale processen zijn in de graniet in scheuren en spleten ertsmineralen gevormd met lood, tin, koper, zink en enig zilver. De winning van deze ertsen was niet eenvoudig. De mineraalhoudende spleetvullingen in het granietmassief verliepen in veel gevallen bijna verticaal. Vandaar dat iedere spleet of mineraalgang een aparte mijn betekende. Vooral de winning van tin was belangrijk. Tin komt in Europa en in het Midden-Oosten op meer plaatsen voor, maar de hoeveelheid tinerts en het feit dat de mijnen aan de kust lagen, maakte verscheping en daarmee de handel in tin gemakkelijk en ook profijtelijk. De mijnen in Cornwall hebben duizenden jaren lang tin geleverd.

Het belangrijkste mineraal waar tin uit gewonnen wordt is cassiteriet. Het zachte grijze metaal kwam vooral uit Spanje, Portugal en Sardinië, waar al in het late 3de en 2de millennium v.Chr. tinmijnen bestonden. Ook het zuiden van Engeland was een belangrijke leverancier. Mijnen in Cornwall waren lange tijd de voornaamste bron van dit metaal. Vanuit Cornwall werd tin verhandeld tot in het oosten van de Middellandse Zee. Andere winplaatsen waren Bretagne in Frankrijk, Etrurië in Italië en Griekenland, waar bij Delphi tin gewonnen werd.

In Israel zijn in een scheepswrak 23 tinblokken gevonden van meer dan 3000 jaar oud. Ze zijn afkomstig van tinmijnen in Cornwall, in het uiterste zuidwesten van Engeland. Chemische analyse van het tin levert het bewijs dat in de oudheid handel in dit metaal gedreven werd over afstanden van vele duizenden kilometers. De blokken zijn waarschijnlijk via Griekenland in het Midden-Oosten terecht gekomen.

Ook voor tin was het eiland Cyprus in de oostelijke Middellandse Zee een belangrijke plaats. Samen met koper werd hier ook tin overgeslagen. Van hieruit werd het metaal naar het Egeïsche gebied, de Levant en naar Egypte werd gebracht. Voor de kust van Israël ontdekten duikers in oude scheepswrakken baren tin met kenmerkende Cypriotische tekens.

Dat er in de oudheid al over grote afstanden over zee gehandeld werd, bleek al in de Klokbekertijd, dat aan de Bronstijd voorafging. Vondsten van barnsteen uit het Balticum, glazen fayence-kralen uit Egypte en gouden sieraden in de Bronstijd bevestigen dit. Het waren waarschijnlijk Fenicische en Griekse zeevaarders die hier handel in dreven. Het is niet onwaarschijnlijk dat in die tijd veel tin ook uit het gebied rond de Perzische Golf gehaald werd en mogelijk ook uit het Zagros-gebergte, op de grens van Irak en Iran.

In Cornwall zijn tegenwoordig nog veel ruïnes aanwezig van oude tinmijnen. Sommige lijken wel tegen de rotsen langs de kust aangeplakt te zijn. Bij het afdiepen van de mijngangen kreeg men vaak te maken met indringend zeewater. Met behulp van pompen moest men dit uit de mijngangen wegpompen.

Sinds de uitvinding van tinbrons heeft het gebruik ervan zich via rondreizende bronssmeden en bronshandelaren langzaam over Azië, delen van Afrika en Europa verspreid. Zo’n 1000 jaar na de uitvinding werd het al massaal gebruikt. Pas vele eeuwen later raakte de kennis van het maken, gieten en smeden van brons ook in onze streken bekend. In ons land duurde de Bronstijd van 2100 tot 800 v.Chr..

050 Bij de Olympische Spelen worden medailles uitgereikt aan atleten en andere sporters. De derde plaats levert een bronzen medaille op. Deze is gemaakt van tinbrons. De medaille op de foto dateert van 1980, toen de spelen in Moskou in Rusland werden gehouden.

Vorig artikelNACHTELIJK GETIK
Volgend artikelNew European Megalithic Culture routes added
Harry Huisman is conservator geologie in het Hunebedcentrum.

LAAT EEN REACTIE ACHTER

Vul alstublieft uw commentaar in!
Vul hier uw naam in

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.