Projektet Ålands kyrkor

Under ledning av Åsa Ringbom inleddes 1990 projektet Ålands kyrkor, som fram till 1997 finansierades av Finlands Akademi. Sedan 1997 finansieras projektet av Ålands landskapsregering via Högskolan på Åland. Avsikten är att publicera serien Ålands kyrkor, Volym I-VIII, där varje enskild moderkyrka med tillhörande kapell tillägnas en monografi. Varje volym skall omfatta en grundläggande dokumentation, i ord och bild, av respektive kyrka. Kyrkans byggnadshistoria skall beskrivas från grunden ända fram till nutid, likaså kyrkans inredning och dekoration. Stor tonvikt läggs vid kronologiska spörsmål.

Naturvetenskaplig datering

För att kompensera bristen på skriftliga källor från medeltiden på Åland fattades redan inledningsvis inom ramen för projektet Ålands kyrkor beslut om en maximal tillämpning av naturvetenskapliga metoder. Objektiva naturvetenskapliga metoder och ett öppet samarbete med sakkunnig expertis inom närliggande områden är enda vägen till pålitlig ny information om Ålands medeltid.

Dendrokronologi

Dendrokronologisk analys bygger på årsringarnas tillväxtmönster i det aktuella trävirket. Tillsvidare fungerar metoden främst för furu och för ek. De årsringar som framträder vid enskilda träprover sammanställs, och vägs sedan mot en s.k. masterkurva där mönstret framgår för respektive geografiska region. Detta förutsätter att man lyckas få fram ett tillräckligt stort antal årsringar, att provet tagits intill barken, eller att man nöjaktigt förmår uppskatta det saknade antalet årsringar fram till barken. Ifall dateringen lyckas, kan man inte enbart bestämma året när virket fälldes, man kan också lokalisera proveniensen, eller den region där trädet vuxit. Med dendrokronologisk analys får man optimalt veta det exakta årtalet när virket fälldes.

Omedelbart vid början av projektet Ålands kyrkor, eller sommaren 1991-1992, tog FD Thomas Bartholin prover för dendrokronologisk analys från samtliga medeltida kyrkor på Åland. Drygt 250 träprover togs för ändamålet, av dem visade sig drygt 150 vara daterbara och drygt 100 härstammade från medeltiden. Dessa prover bildade underlag för en masterkurva för Åland.

Dendrokronologisk analys av takstolarna Geta kyrka förmådde inte ge en entydig datering av långhusets äldsta byggnadsskede.

Där dendrokronologisk analys lyckas optimalt är resultatet mera exakt och entydigt än i 14C-analys, och underlättar därmed tolkningen av murbruksanalys som t.ex. för 1300-talet kan leverera mångtydiga resultat.

Peter Klein utför dendrokronologisk analys av trähuvudet sekundärt inmurat i Finströms kyrkas tornvalv. Resultatet utvisar att huvudet är skuret i åländsk furu, och att timret fällts någon gång efter 1185.

Dendrokronologi har med framgång kunnat tillämpas på kyrkornas medeltida skulpturer. Professor Peter Klein från Universitetet i Hamburg, som utvecklat en icke destruktiv metod att räkna årsringarna, har analyserat flertalet av kyrkornas skulpturer. Även om han inte alltid haft möjligheten att nå de yttersta årsringarna på respektive skulptur, har han oftast nöjaktigt kunnat fastställa det sannolika fällnings- och tillverkningsåret. Samarbetet med Peter Klein och konservatorn/konsthistorikern Peter Tångeberg angående den åländska medeltida skulpturskatten kan inte överskattas. Det har varit intensivt och inspirerande, och det har resulterat i flera nya viktiga rön.

Murbruksdatering

Provtagning i Kumlinge kyrka den 9 augusti 2007, från inre sidan av långhusets västgavel, ovan valvnivå.

Inom ramen för projektet Ålands kyrkor utvecklas och förfinas metoden att datera murbruk. Småningom utvecklades detta till ett separat projekt med två olika inriktningar. Den ena omfattar medeltida Skandinavien med fokus på Åland och den andra är internationell med inriktning på klassisk arkeologi. Det åländska och det internationella lever dock i nära symbios. Nya rön inom utvecklingen reflekteras omedelbart på båda håll, och resultatet blir en fruktsam växelverkan. När det gäller metodutvecklingen är projektet för närvarande i ledande position, även i ett internationellt perspektiv, när det gäller metodutvecklingen.

Den åländska delen finansieras av Ålands landskapsregering via Högskolan på Åland, medan den internationella delen har fått understöd från Åbo Akademi, Stiftelsen för Åbo Akademi och från Finska Vetenskapssocieteten. För perioden 2007-2010 finansieras projektet ”International Mortar-Dating” av Finlands Akademi.

Principen bakom murbruksdateringen

När murbruk härdar absorberar det atmosfärens koldioxid, vilket gör murbruket till ett väl lämpat material för 14C datering

Även om murbruk inte är ett organiskt material, fixerar murbruket atmosfärisk koldioxid i karbonatet när det härdar. Sålunda är murbruket ett idealiskt material för 14C datering. Vid produktionen av byggkalk upphettas kalkstenen till minst 900o C för att befria koldioxid och producera kalcium oxid (CaO). När denna kalciumoxid släcks med vatten bildas kalciumhydroxid (Ca(OH)2), vilket innebär att byggkalk skapas. För att bilda murbruk blandas så byggkalken med aggregat (sand) och vatten. Under den påföljande härdningsprocessen reagerar byggkalken med atmosfärens koldioxid, vilket resulterar i kalciumkarbonat (CaCO3) (fig. 2). 14C innehållet i ett murbruksprov kan därför ange den tid som passerat sedan byggnadstiden då murbruket härdade. Metoden att datera murbruk har i princip varit känd sedan 1960-talet, men efter flitigt experimenterande förlorade den småningom terräng p.g.a. faktorer som inverkade störande på resultatet.

Varför murbruk?

Inom konstvetenskap och arkeologi föreligger ett skriande behov av att finna objektiva naturvetenskapliga dateringsmetoder för byggnader av okänd ålder. Vanligen syftar kostsamma arkeologiska utgrävningar till att datera enskilda byggnader. För dateringen av individuella byggnader har murbruksdateringen den stora fördelen framom annat daterbart material (t.ex. trä eller tegel) att murbruk vanligen förekommer i rikliga mängder, i original, från samtliga byggnadsperioder. Därmed kommer murbruket ofta att inneha nyckelpositionen i bestämningen av byggnadernas kronologi och i kyrkornas interna byggnadshistoria.

Historisk översikt av murbruksdatering

Metoden att 14C analysera murbruk var känd redan på 1960-talet, men den ansågs vara alltför problematisk, med risk för både föråldrande kontaminander, och för föryngrande rekristalliseringar. Vårt team är det enda som systematiskt utvecklat bestämda rutiner för att kontrollera och undvika dessa risker. Metoden att utveckla murbruksdatering inleddes 1990 inom ramen för projektet Ålands kyrkor. Projektledare var Åsa Ringbom, övriga medlemmar var Högne Jungner, från Laboratoriet för 14C-datering, Helsingfors Universitet, som introducerade oss i metodologin och Kenneth Gustavsson vid Ålands Museum. Tillsvidare tillämpades konventionell 14C-analys.

14C-AMS laboratoriet vid Universitetet i Århus

Metoden vidareutvecklas, nätverket utvidgas

1994 kom Alf Lindroos, Institutionen för Geologi och Mineralogi, Åbo Akademi, in i bilden. En radikal förändring inträffade emellertid 1994 när vi övergick till att analysera murbruket i Accelerator Mass Spektrometer vid 14C AMS Dateringscentret vid Universitetet i Århus. Centrets chef Jan Heinemeier blev därmed en viktig medlem av vårt tvärvetenskapliga team.

Projektet blir internationellt och börjar tillämpas i klassisk arkeologi

Metodutvecklingen gick vidare. Projektet utvidgades 1997, då vi för första gången fick tillfälle att applicera metoden inom klassiska arkeologi, med goda erfarenheter från den romerska villan, eller latifundian, Torre de Palma, i Vaiamonte, Portugal. Sedan dess har de internationella dimensionerna ytterligare utvidgats till att omfatta även Rom och det romerska imperiet. Samarbetet med klassiska arkeologer utvidgades, som t.ex. John Hale, University of Louisville, Kentucky och Lynne Lancaster, University of Ohio, Athens, Ohio. Åsa Ringbom fungerar som projektledare, och vi står alltjämt internationellt i ledningen för metodutvecklingen. Vi har utfört 14C AMS-analys av murbruk från Rom, bl.a. från Forum Romanum området, från Kejsarfora, och från Roms hamnstad Ostia. Den stora utmaningen i detta fall är själva murbruket, den hydrauliska s.k. pozzolanabetongen, som har en helt annan kemi än vanligt icke hydrauliskt kalkbruk. Det visade sig att även om murbruksanalys i princip kan tillämpas på hydraulisk pozzolanabetong, är resultaten mera osäkra och svårtolkade.

Kapaciteten utökas

För att öka kapaciteten kontaktades våren 2005 The Oxford Radiocarbon Accelerator Unit, under ledning av Christopher Bronk Ramsey. 2006 inleddes ytterligare samarbete med Arizona AMS Laboratory, Univ. of Arizona, Tucson. Analyserna körs hädanefter parallellt i Århus, i Oxford, och i Tucson, resultaten från de olika laboratorierna bekräftar varandra. Att resultaten från flera olika sinsemellan oberoende laboratorier på detta sätt motsvarar varandra, är ur metodologisk synvinkel viktigt. Sedan hösten 2008 har hela prepareringsprocessen koncentrerats till Åbo Akademi. Förutom den mekaniska separeringen utförs numera även den kemiska separeringen av Alf Lindroos, Institutet för Geologi och Mineralogi, vid Åbo Akademi.

Analysresultat från Åland

Den säkraste naturvetenskapliga dateringsmetoden är dendrokronologi. Dendrokronologisk analys av de åländska kyrkorna genomfördes systematiskt redan 1991-1992. Resultatet blev emellertid en besvikelse, eftersom man med denna metod inte kunde fastställa kyrkans äldsta byggnadsskede, då det visade sig att träkonstruktionerna i långhusen konsekvent blivit utbytta p.g.a. brand och rötskador. Däremot kunde man med dendrokronologi nå en säker datering för sekundära byggnadsskeden, från reparationer efter brand, och från separata byggnadsenheter som exempelvis kyrkornas västtorn. Tillsammans med mindre välbevarade 14C daterade träfragment gav dendrokronologiskt daterade strukturer ovärderligt jämförelsematerial för murbruksdatering.

klicka för större bild

Diagrammet ovan demonstrerar överensstämmelser mellan murbruksdatering och dendrokronologi i Ålands kyrkor. Resultaten från dendrokronologin är angivna med röda vertikala streck. Murbruksdateringen, inklusive felmarginal, är angiven i vågrätt svart.

klicka för större bild

klicka för större bild

Jämförande diagram över samtliga naturvetenskapliga analyser från Ålands kyrkor. Kalibrerade resultat av såväl trävirke som murbruk presenteras vågrätt i svart. Träproverna (med ett W efter ID-numret), framhävs ytterligare i transparent grönt. Den ålder som träproverna anger för enskilda byggnadsenheter markeras med grönt inramade rektanglar, som också fungerar som referens till murbruksdateringarna. Dendrokronologisk datering av de aktuella strukturerna markeras med en lodrät linje i rött. Murbruksprover som saknar ålderskontroll inramas av blå rektanglar.

För oberoende jämförande analys föreligger alltså från Åland en betydande databank av resultat från sinsemellan oberoende metoder och från olika material. I denna komparation kan man konstatera att icke hydrauliskt åländskt kalkbruk uppför sig väldisciplinerat. Utgående från det mångsidiga materialet har det på Åland varit möjligt att utarbeta olika kriterier för tolkningen av resultat från murbruksdatering, kriterier som är nödvändiga hjälpmedel för en självständig tolkning när endast resultat från murbruksanalys föreligger. Nedan presenteras fyra olika kriterier ordnade i tillförlitlighetsordning:

Kriterium I (CI): Största tillförlitlighet utvisar prover som varken påverkas av föråldrande kontaminering av obränd kalk, eller av föryngrande rekristallisering. Prover som har analyserats i två CO2 fraktioner uppfyller CI om resultaten i båda fraktionerna sinsemellan överensstämmer. Om proverna analyserats i fullständiga åldersprofiler omfattande 4-5 CO2 fraktioner, uppfylls CI om resultaten i två eller flera successiva CO2 fraktioner bildar en horisontal platå, med minimal gradient (lutning), antingen i början eller i mitten av åldersprofilen.

Kriterium II (CII): Därpå följer prover som uppenbarligen utsatts för kontaminering av obränd kalk, men där mekanisk och kemisk separering i prepareringsskedet förmått eliminera föråldrande effekter i första CO2 fraktionen. Detta framgår av prover där samtliga första CO2 fraktioner sinsemellan överensstämmer i en serie av tre eller flera prover från samma byggnadsenhet. Detta är oberoende av om analysen omfattar 2 CO2 fraktioner, eller om det rör sig om fullständiga åldersprofiler med 4-5 CO2 fraktioner.

Kriterium III (CIII): Samma villkor som i CII gäller i princip för CIII, men det innebär färre analyserade prover från en och samma byggnadsenhet. En viss kontaminering kan konstateras, men den har inte hunnit påverka de första CO2 fraktionerna. När resultaten från de första CO2 fraktionerna sålunda överensstämmer sinsemellan i två olika prover, och när denna ålder harmonierar med dateringen av andra byggnadsenheter inom samma konstruktion uppfylls CIII. Detta är oberoende av om analysen omfattar 2 CO2 fraktioner per prov, eller om provet analyserats i fullständiga åldersprofiler med 4-5 CO2 fraktioner.

Kriterium IV (CIV): När den första CO2 fraktionen i ett enda prov från en byggnadsenhet ger en datering som harmonierar med åldern på andra byggnadsenheter inom samma konstruktion uppfylls CIV, en kategori som är mindre tillförlitlig än de andra, men som ändå innehåller en viss indikation. Än en gång är det oberoende av om analysen omfattar 2 CO2 fraktioner, eller om resultatet bygger på en åldersprofil bestående av 4-5 successiva CO2 fraktioner.

Diagram över resultaten från murbruksdatering i relation till prover med ålderskontroll och sådana prover som saknar ålderskontroll.

Jämförelsen med sekundära byggnadsenheter med ålderskontroll dels från dendrokronologi, dels från 14C analys av trä, visar att vi nått långt inom projektet. Av totalt 79 murbruksprover med säkrad ålderskontroll från åländska kyrkor uppvisar endast 4 prover resultat som avviker från den kända åldern. Av de totalt 71 murbruksprover, som saknar motsvarande ålderskontroll ger 45 prover konklusiva resultat motsvarande kriterium I och kriterium II. 26 prover som förblir inkonklusiva består dels av brandskadat murbruk, med åldersprofiler som är svårtolkade, dels av prover som tillhör kriterium III och IV.

Diagram över resultaten från murbruksanalys i Ålands kyrkor.

Av åländska murbruksprover med ålderskontroll skall det alltså visa sig att ca 95 % är konklusiva, medan resultaten från 120 av samtliga 150 åländska prover, är konklusiva, d.v.s. 80%. Av de konklusiva resultaten kan två tredjedelar jämföras med en given ålderskontroll, medan resten uppfyller strikta kriterier som visar att de varken störs av föråldrande kontaminering eller av föryngrande faktorer. 20 % av alla prover förblir avvikande eller icke konklusiva, d.v.s. resultaten kan av olika anledningar inte tolkas. Ur metodologisk synpunkt är dessa icke konklusiva resultat, paradoxalt nog, extra värdefulla, eftersom vi numera genom bred erfarenhet lärt känna orsaken. Vi har därmed tagit ett viktigt steg framåt och lärt oss vad som i framtiden skall undvikas. Endast 5 % av resultaten kan klassificeras som direkt oanvändbara, d.v.s. de ger grafiskt normala resultat som avviker från dateringen i ålderskontrollerade strukturer. Den kronologi som småningom tagit gestalt för Ålands stenkyrkor bygger på en konsekvent tillämpning av olika tillgängliga naturvetenskapliga dateringsmetoder. Där det bara varit möjligt att jämföra murbruksresultaten gentemot andra självständiga dateringsmetoder har samstämmigheten varit maximal. Man kunde alltså hävda att man rätt långt hade kunnat klarlägga de åländska kyrkornas kronologi även utan murbruksdatering. Men i så fall hade man inte nått kyrkornas första byggnadsskede, annat än i undantagsfall. Och många av träkonstruktionerna har sedermera kunnat bekräftas av uppbackande resultat från murbruksdatering. Utvecklingen och tillämpningen av murbruksdatering har med andra ord varit förutsättningen för definieringen av enskilda byggnadsskeden och enskilda byggnadsenheter.

En kronologi för de åländska kyrkorna växer fram.

klicka för större bild

klicka för större bild

Ålands kyrkor – Diagram över långhusens kronologi genom tre olika sekler. Dendrokronologiska resultat anges som lodräta små pilar, murbruksanalys i vågrätt, och 14C analys av trä markeras med ett ”W” efter ID-numret.

Det är värt att notera att kronologin för de åländska kyrkorna förblir densamma, vare sig den enbart bygger på murbruksdatering och dendrokronologi, eller om man dessutom inkluderar 14C daterade träpartier. Ännu en gång betonas att murbruksanalys ofta är det enda sättet att närma sig de tidigaste byggnadsskedena. Vi ser att byggnadsaktiviteten fördelar sig någorlunda jämnt från 1200-talets senare hälft ända fram till slutet av medeltiden.
Moderkyrkorna på fasta Åland uppfördes i sten inom loppet av 1200-talet. Hit hör moderkyrkorna i Jomala, Sund, Saltvik, Lemland, Eckerö, och i Hammarland. Hit hör även sakristian i Saltvik, murad i fast förband med långhuset. I Finströms kyrka antyds en liknande tidig datering från enstaka murbruksprover i långhusets sockelnivå. Dessa tidiga dateringar vilar huvudsakligen på murbruksdatering, på resultat som tillgodoser strikta krav på kriterium I eller II, och vanligtvis en kombination av båda dessa kriterier. Lemlands långhus är det enda från 1200-talet som kan dateras dendrokronologiskt. Det äldsta kyrktornet på Åland är det i Jomala, sannolikt tätt följt av sydtornet i Hammarland.

1300-talet är som känt ett sekel som inte låter sig exakt preciseras via 14C-analys, men trots detta förefaller det som om dateringen av skärgårdens stenkyrkor Föglö, Kumlinge och Kökar, skulle börja klarna. Vi kan redan nu fastställa att kyrkan på Hamnö, Kökar tillhör 1300-talet. Det är alltså fullt tänkbar att den är betydligt äldre än det senast under 1400-talet etablerade franciskanerkonventet på ön. Lemböte kapell uppfördes antingen i slutet av 1200-talet eller under 1300-talet. Under 1300-talet fogades därtill ett flertal sekundära byggnadsenheter till existerande långhus. I Lemland t.ex. uppförs nu såväl sakristia, torn som vapenhus. Här antyds åldern av dendrokronologisk analys. Sund får sitt mäktiga västtorn någon gång under 1300-talet. I Hammarland slås långhusets mäktiga kupolvalv i natursten under detta sekel. Även Saltviks kyrka blir föremål för en radikal ombyggnad, och här vet vi tack vare dendrokronologin ganska exakt att det inträffade under senare hälften av 1300-talet. Då genomgår kyrkan en radikal ombyggnad med förnyad välvning av långhuset. Till samma ombyggnadsskede hör även kyrkans vapenhus och västtorn.

En tredje dynamisk byggnadsperiod infaller under 1400-talet, när vi får bevittna hur långhuset i Finström genomgår en ganska total ombyggnad i samband med välvningen. Ungefär samtidigt ombyggs även sakristian. Ytterligare vapenhus och torn tillhör detta byggnadsskede. I samma byggnadskampanj har man dessutom inkluderat kyrkan i Geta, kapellförsamling under Finström. Nära varandra i ålder är tornen i Finström och Eckerö, båda med ursprungliga träkonstruktioner intakt bevarade. Sist i raden av de medeltida åländska stenkyrkorna kommer så Vårdö kapellkyrka, från senare hälften av 1400-talet. Det lilla kapellet på Kappelskatan, Hamnö, på Kökar, är den enda träbyggnad som har genomgått murbruksanalys. Det uppfördes överraskande sent, först vid sekelskiftet 1500.

Framtida utmaningar

Innan metoden kan anses vara färdig för världsomfattande generellt bruk, behövs ytterligare utveckling och förfining. De kronologiska och topografiska gränserna för användning måste testas och identifieras. För att kunna kartlägga tillämpningen av metoden och för att fastställa gränserna för korrekta tolkningar av olika typer av murbruk, fortsätter vi att testa Pozzolana murbruk från romarriket. Vi har redan skapat ett betydande nätverk inom den klassiska arkeologin i Medelhavsområdet. (Rom, Ostia, Herculaneum och Pompeji i Italien; Merida och Barcelona i Spanien; Torre de Palma i Portugal) och från medeltiden i Nordeuropa (Ålands kyrkor, kyrkorna i Åbolands skärgård, och Gotlands kyrkor jämte flera medeltida stenkonstruktioner i Sverige).
Vårt parallellprojekt International Mortar Dating, erhöll finansiering från Finlands Akademi för perioden 2007-2010. Därmed kunde ovannämnda internationella kartläggning av metodens möjligheter och begränsningar inledas. Det innebär en heltidsfinansierad doktorand, FM Pia Sjöberg, som skall fokusera på kyrkorna i Åbolands skärgård, (Korpo, Nagu, Pargas, Kimito och Rimito). Även dateringen av Åbo domkyrka ingår i detta projekt. Vi presenterar regelbundet vår forskning vid internationella symposier och våra publikationer följs med stort intresse runt om i världen (se Aktuellt, och Publikationer). Forskningen är vid det här laget väl etablerad och den internationella responsen har varit positiv.

Länk till appendix över samtliga åländska resultat.

Länk till Åländska kyrkor Del III