ARKEOLOGISK BOREUNDERSØKELSE MED MOV-PRØVER Rådhusgaten, Tønsberg (2023)

# **ARKEOLOGISK BOREUNDERSØKELSE MED MOV-PRØVER**

Rådhusgaten, Tønsberg

Sunniva Wilberg Halvorsen (NIKU) og Liv Bruås Henninge (COWI)

**Norsk institutt for kulturminneforskning (NIKU)** Storgata 2, Postboks 736 Sentrum, 0105 Oslo

Telefon: 23 35 50 00 [www.niku.no](http://www.niku.no/)

<http://www.niku.no/>

| Tittel                                                                         | Rapporttype/nummer Publiseringsdato                                                 |
|--------------------------------------------------------------------------------|-------------------------------------------------------------------------------------|
| NIKU Rapport Arkeologisk boreundersøkelse med MOV-prøver Rådhusgaten, Tønsberg | 225 [Publiseringsdato] Prosjektnummer Sider Avdeling Tilgjengelighet Arkeologi Åpen |
| ISSN Forfatter(e)                                                              | 1503-4895 Periode gjennomført                                                       |
| ISBN Sunniva Wilberg Halvorsen (NIKU) og Liv Bruås Henninge (COWI)             | 978-82-8101-371-1 Mars 2022 Forsidebilde Arbeidsbilde, Lars Haugesten               |

### Sammendrag

Tønsberg kommune har gjennomført geotekniske undersøkelser i Rådhusgaten i Tønsberg. To borepunkt ble undersøkt og dokumentert av arkeolog. Ved et borepunkt ble det tatt ut MOV-prøver og etablert en miljøbrønn for senere instrumentering. Det ble påvist automatisk fredede kulturlag i begge borepunktene. Kulturlagene var 1,75 – 2,55 m tykke, og ble påtruffet fra ca. 1,8 m under overflate I borepunkt 2, og 2 m under overflate I punkt 3. Kulturlagene stammer fra mellom slutten av 1000-tallet til tidlig 1200-tall. Bevaringstilstanden observert av arkeolog er gjennomgående god, med lag over grunnvannssone i borepunkt 3. I borepunkt 2 var det lag I både mettet og umettet sone, med lag I grunnvann fra ca. 3,6 m dybde. I borepunkt 2 er det en tydelig tendens til at de øverste lagene har dårligst bevaring, med en gradvis forbedring, til de nederste lagene som ligger i grunnvann og har utmerket bevaring. Laboratorieanalyser etter jordkjemiske og jordfysiske parametere viste at det var bra bevaringsforhold både for organiske- og uorganiske materialer i borepunkt 2.

### Abstract

NIKU and COWI carried out an archaeological investigation by augering to extract samples for testing for environmental conditions and state of preservation. Two augerings in Rådhusgaten in Tønsberg exposed medieval archaeological deposits from 1,8 m – 2 m under surface level. The layers were 1,75-2,55 m. The deposits were dated to the period between late 1000 AD to early 1200s.

### Emneord

Middelalderby, MOV, Rådhusgaten, Tønsberg, boring, kulturlag, miljøforhold, bevaringstilstand

### Keywords

Medieval, urban, degradation rate, environmental conditions, archaeological deposits, augering

### Avdelingsleder

Lise-Marie Bye Johansen

### **Innholdsfortegnelse**

| 1  | Innledning                                                                                                                                        | 7  |
|----|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|----|
| 2  | Bakgrunn                                                                                                                                          | 8  |
| 3  | Gjennomføring og resultat av arkeologisk undersøkelse................................................................                             | 9  |
|    | 3.1 Borepunkt 3 (BP3).................................................................................................................            | 10 |
|    | 3.2 Borepunkt 2 (BP2).................................................................................................................            | 11 |
|    | 3.3 Sammendrag av arkeologisk undersøkelse                                                                                                        | 13 |
| 4  | Analyse av jordkjemiske og jordfysiske prøver                                                                                                     | 14 |
|    | 4.1 Analyseparametere kulturlag.................................................................................................                  | 14 |
|    | 4.2 Beskrivelse bevaringsforhold.................................................................................................                 | 14 |
| 5  | Beskrivelse av prøvene fra kulturlagene                                                                                                           | 17 |
| 6  | Analyseresultater fra jordprøver....................................................................................................              | 18 |
| 7  | Bevaringsvurdering........................................................................................................................        | 19 |
| 8  | Konklusjon                                                                                                                                        | 20 |
| 9  | Referanser.....................................................................................................................................   | 21 |
| 10 | Vedlegg.......................................................................................................................................... | 22 |
|    | 10.1 Dateringsresultater                                                                                                                          | 22 |
|    | 10.2 Eurofins analyseresultater.....................................................................................................              | 28 |

### **1 Innledning**

Viser til vedtak fra Riksantikvaren med saksreferanse 21/02808-16, datert 26.1.2022, samt Riksantikvarens § 10-vedtak i samme brev. Det henvises til NIKUs tilrådning datert 2.2.2022 for ytterligere informasjon om tiltaket.

Tønsberg kommune, ved Jan Olav Stein, søkte om tillatelse til boring i forbindelse med overvannsprosjektet i Rådhusgaten [\(Figur 1\)](#page-6-1). Det skulle bores 3 totalsonderinger, hvorav en prøveserie og en eller to trykksonderinger. Det skulle bores ned til 14 og 15 m under topp gatedekke. Den 28.2.2022 oversendte Tønsberg kommune en endringsmelding til Riksantikvaren, fordi den geotekniske undersøkelsen krevde 4 flere borepunkter enn det opprinnelig var dispensert for.

Ettersom brønnene som ble forhåndsetablert i Rådhusgaten i 2018 enten var ødelagt eller ikke kunne benyttes, var det fortsatt et behov for at det skal kunne etableres MOV-brønner som kan instrumenteres ved et senere tidspunkt. I forkant av en eventuell etablering av miljøovervåkning i miljøbrønner, bør det foreligge S1/S2-analyser, som viser kulturlagenes bevaringstilstand, som et referansepunkt for eventuelle senere MOV-måleserier. I NIKUs faglige tilrådning ble det anbefalt at det skulle gis dispensasjon med vilkår om at to av boringene skulle overvåkes, og at det skulle velges ut ett borepunkt for prøveuttak og tilrettelegging for etablering av MOV-brønn.

**Figur 1. Søknadskart**

### **2 Bakgrunn**

Området som berøres av tiltaket ligger innenfor Tønsberg middelalderby (kulturminne-id 10570) og er fredet iht. Lov om kulturminner av 9. juni 1978. Det er tidligere utført flere arkeologiske undersøkelser i Rådhusgaten.

I mars 2022 ble det gjennomført boring for geoteknisk karlegging i Rådhusgaten i Tønsberg. I den forbindelse ble det utført en arkeologisk undersøkelse og dokumentasjon av to borepunkt (2 og 3), og tatt ut fem jordprøver fra ulike kulturlag fra borepunkt 2. Det ble ikke installert sensorer i grunnen.

Tiltaket ble gjennomført for å erstatte miljøbrønner som ble forhåndsetablert i Rådhusgaten i 2018, men senere ødelagt. Miljøbrønn ved borepunkt 2 er planlagt for instrumentering ved et senere tidspunkt. I forkant av en eventuell etablering av miljøovervåkning i miljøbrønner, ble det tatt ut MOVprøver for S1/S2-analyser, som viser kulturlagenes bevaringstilstand. Dette for å ha et referansepunkt for eventuelle senere MOV-måleserier. To borepunkt ble overvåket av arkeolog, men bare et ble valgt ut for uttak av full prøveserie. Fra de to borepunktene ble det tatt dateringsprøver av eldste og yngste kulturlag. Boring av punktene ble foretatt med naverbor med lengde på 1 m og med diameter minimum 100 mm (i henhold til Norsk Standard NS9451:2009), boret ble løftet etter hver meter og lagene renset frem, undersøkt og dokumentert av arkeolog.

I utgangspunktet skulle det leveres en forenklet rapport etter den arkeologiske undersøkelsen. Ettersom det også skal leveres en prøverapport etter analyse av MOV-prøver er disse to rapportene slått sammen. Denne rapporten er en samlet framstilling av resultatene fra den arkeologiske undersøkelsen, inkludert vurdering av analyseresultatene og en bevaringsvurdering basert på det øyeblikksbildet disse prøvene representerer.

**Figur 2. Borepunkt 3, i nedre del av Rådhusgaten.**

## **3 Gjennomføring og resultat av arkeologisk undersøkelse**

Den arkeologiske overvåkingen av borearbeidene ble gjennomført 1.3. og 28.3.2022. NIKUs prosjektleder og feltarkeolog var Sunniva Wilberg Halvorsen. I tillegg bidro arkeolog Lars Haugesten i felt 1. mars. Punktene er ikke innmålt, det refereres til søknadskart for plassering av punktene. I forbindelse med senere utgravninger i Rådhusgaten, har NIKU målt inn BP2. Dokumentasjon av borepunktet bestod av beskrivelser, foto og prøvetaking. Sørnorsk Boring ved Petter Aas gjennomførte boring og installasjon av filter. MOV-prøvene ble oversendt Eurofins for analyse. Dateringsprøvene ble datert ved 14Chrono center, Belfast (se vedlegg 1 og 2).

I forbindelse med feltgjennomføringen oppstod det usikkerhet om hvordan og når boring kunne gjennomføres, blant annet på grunn av leveringstid på filter. Det påløp derfor noe ventetid i feltarbeidet. Det ble også klart at det skulle settes flere parallelle sonderingspunkter enn det Riksantikvaren fikk opplyst i original søknad.

**Figur 3. Tegning borepunkt 2 og 3.**

### **3.1 Borepunkt 3 (BP3)**

Markoverflaten bestod av betongheller. Under dette var det et tykt moderne lag av fyllmasser; **Lag 1**  [\(Figur 2](#page-7-1) og [Figur 3\)](#page-8-1). Dette bestod av bærelaget og tørr, løs, lysbrun og siltholdig sand. Ca. 1,7-2 m under markoverflaten var det noe omrotet, mørk svartbrun og fuktig sand. Lag 1 var 0 – 2,05 m tykt. **Lag 2** var ca. 35 cm tykt, og fremstod som fuktig, med svampete konsistens og mørk gråbrun farge. Laget bestod av leirete sand med trefragmenter og mosefiber. Laget hadde sterk lukt av sulfid, og var det øverste kulturlaget. Dette lå 2,1 – 2,4 m under markoverflaten. Bevaringsgrad anslås til A4. Fra laget ble prøve P10 (UBA-47809) 14c datert til ca. 1165 (medianalder). Treverket i prøven stammer med høyest sannsynlighet (2 sigma) fra perioden 1146-1219, eventuelt 1047-1083. Med litt høyere presisjon, men lavere sannsynlighet (1 sigma), utpekes periodene 1156-1180, 1188-1210, eller eventuelt 1053-1076. Spennvidden i de mulige kalibreringsalderne for denne prøven er relativt høy. Ettersom dette er det øverste kulturlaget, er det sannsynlig at riktig datering er en av de yngre mulige periodene, altså *tidlig* på 1200-tallet.

**Lag 3** var 20 cm tykt, lå 2,4-2,6 m under markoverflaten, og fremstod som fuktig og svampete, med brun humus og noe trefragmenter. Laget hadde sterk sulfidlukt og bevaringsgrad A4. Under dette lå **lag 4**, 2,6-3,25 m under markoverflaten. Laget var ca. 65 cm tykt, fremstod som fuktig, med svampete konsistens og mellombrun farge. Laget bestod av leirete sand med trefragmenter og mosefiber, hadde sterk lukt av sulfid. Bevaringsgrad anslås til A4. Lag 4 hadde sterke likhetstrekk med lag 2. **Lag 5** var 25 cm tykt, og var fuktig, med svampete konsistens, og mørk brungrå farge. Laget bestod av leire, grus, sand og mosestrimler. Bevaringsgrad A4, evt. B4.

**Lag 6** bestod av fuktig treverk, trolig fra en rundstokk / bjelke. Laget lå 3,45 – 3,75 m under markoverflaten og hadde bevaringsgrad A4/B4. Dette var det nederste kulturlaget, og treverket ble datert med P11 (UBA-47810). Treverket fikk en mediandatering til 1100, med høyest sannsynlighet kalibrert (2 sigma) til perioden 1034-1163. Dette kan trolig snevres inn til 1119-1157 (1 sigma), eventuelt 1060-1085, eventuelt 1045-1053 eller 1093-1105. Ettersom dette er det nederste kulturlaget bør en av de eldre dateringene vektlegges, altså slutten av 1000-tallet.

Det nederste laget var **Lag 7**, som var et sjøavsatt lag med marin leire omrotet med noe med vannavsatte sedimenter. Leiren er kompakt, fuktig og mørkegrå. Laget lå 3,75-4,15 m under markoverflaten. Under dette var lag 8, som bestod av naturgrunn av ren marin leire. Denne var svampete og fuktig lys grå, og ble påtruffet fra 4,15 m dybde.

**Figur 4. BP3; 0 – 1 m, 1 – 2 m, 2 – 3 m, 3 – 4 m, 4 – 5 m**

## **3.2 Borepunkt 2 (BP2)**

Ved borepunkt 2 var det utfordringer med å komme seg ned gjennom massene, og boreriggen hadde noen tekniske problemer med å løfte opp naverboret. Det ble sendt inn 5 MOV-prøver fra BP2.

I markoverflaten lå det betongheller, over det moderne bærelaget. **Lag 1** bestod av bærelaget og moderne masser ned til 1,2 m dybde. Massene som kom opp med naverboret bestod av finkornet rødlig sand med noe grus [\(Figur 5\)](#page-12-1). De løse øverste 40 cm ble gravd vekk for hånd før boring. **Lag 2** bestod av 50 cm omrotet, tørt, moderne kulturlag, med teglfragmenter, 1,2 – 1,7 m under markoverflaten. Laget var tørt og inneholdt svært nedbrutte bein og nesten helt oppløst treverk. Laget var spettet brunt - svartbrunt, med løs konsistens. Det var ingen lukt, laget framstod som omrotet og nedbrutt, med bevaringsgrad A1. Under dette var **Lag 3**, som var en 7 cm tykk linse av tørr leire. **Lag 4** framstod som det øverste urørte kulturlaget. Dette var 25-27 cm tykt, homogent, med svart farge. Laget var tørt, humøst, luktfritt, med nedbrutt treverk og noe tegl, samt noe silt. Bevaringsgrad ble anslått til A1. MOV-prøve P1 ble analysert fra laget. Laget lå 1,8-2,1 m under markoverflaten. Under dette lå **lag 5**, som var et ca. 25 cm tykt utfyllingslag med rød sandgrus.

**Lag 6** var et homogent svart kulturlag uten tydelige lagskiller, med sterk sulfidlukt. Laget var 80 cm tykt, med treverk i bunnen av laget. Konsistensen var fuktig, og lett plastisk, med sand/silt og mye humus. I laget ble det observert hasselnøttskall, skjell, kull, kvist og huggflis. Fargen var noe fuktigere mot bunnen, og lysnet over tid. I laget var det også velbevarte dyrebein og moserester. Bevaringstilstanden anslås til B3 i topp og B4 mot bunnen. Fra laget ble prøve P3 (UBA-47808) datert. Prøven ble datert på hasselnøttskall, noe som gir mulighet for høy nøyaktighet siden nøttene har kort egenalder. Medianalderen var ca. 1264, med høy sannsynlighet (2 sigma) for tilhørighet innenfor perioden 1226-1281. Dette kan snevres inn, med litt økt usikkerhet (1 sigma) til 1260-1279, eventuelt med noe lavere sannsynlighet til 1232-1240. Fra laget ble det også analysert en MOV-prøve, P2, tatt ut fra de øverste 25 cm i laget.

Under dette lå **lag 7**, som var rester av en trekonstruksjon med mye velbevart treverk. Dette fremstod som svært fuktig, og var sammenblandet med svarte, humøse masser med sterk sulfidlukt. Det ble observert raskt fargeskifte fra lys til mørk, med bevaringsgrad B4/C4. MOV-prøve P4 ble tatt ut fra midt i laget. Laget lå ca. 3,2 – 3,6 m under markoverflaten. Treverket framstod som velbevart og vannmettet.

**Lag 8** var et svart, homogent, kulturlag med fet, humøs konsistens. Det var ingen tydelig lagdeling, og i laget var det skjell, treflis, og mye kvist. Laget inneholdt vannmettet velbevart tre, hadde myk, plastisk konsistens, og sterk lukt. Bevaringsgrad anslås til C5. MOV-prøve P5 ble tatt ut 3,7-4,1 m under markoverflaten, fra øvre del av laget.

Under dette var **lag 9**, som var et grå-svart, heterogent kulturlag uten tydelig lagdeling. Laget inneholdt mye grå silt, skjell, og treflis og kvist. Konsistensen var fet, myk og plastisk, og i laget var det vannmettet velbevart tre. Laget hadde sterk lukt. Bevaringsgrad anslås til C5. Fra laget ble MOVprøve P9 analysert, den var tatt ut ca. 4 – 4,3 m under markoverflaten. Prøve P6 (UBA-47807), fra lag 9 i BP2, hadde en sannsynlig mediandatering til ca. 1100 AD. Prøven hadde høyest sannsynlighet for en kalibrert datering til 1035-1160 (2 sigma). Innenfor dette tidsspennet var det mest sannsynlig (1 sigma) med en datering til 1117-1156, eventuelt siste halvdel av 1000-tallet (se vedlegg 1). Ettersom dette er det nederste kulturlaget, kan de eldste mulige dateringene vektlegges. En datering til sent 1000-tall eller tidlig 1100-tall passer stratigrafisk godt overens med at lag 6 dateres til midten av 1200 tallet.

Under lag 6 var det ca. 10 cm med grå silt og leire (**lag 10**) over naturgrunn av leire (**lag 11**). Naturgrunn ble påtruffet ved 4,3 m under markoverflaten.

**Figur 5. BP2; 0,6 – 1,2 m 1,4 – 2,4 m 2,4 – 3 m 3 – 3,6 m 4,2 – 4,8 m**

### **3.3 Sammendrag av arkeologisk undersøkelse**

I borepunkt 3 ble det påvist 1,75 m tykke automatisk fredede kulturlag, fra 2 m under markoverflaten. Kulturlagene stammer fra mellom slutten av 1000-tallet til tidlig 1200-tall. Bevaringstilstanden er gjennomgående god, med lag over grunnvannssone. Overgang til sjøavsatte lag er ved ca. 3,75 m under markoverflaten.

Borepunkt 2 viste automatisk fredede kulturlag fra 1,77 m dybde. Kulturlagene var 2,55 m tykke, og kunne dateres til perioden mellom sent 1000-tall og slutten av 1200-tallet. Kulturlagene hadde elendig bevaring øverst til utmerket bevaring ibunn. Overgang til naturgrunn var ved 4,3 m dybde. Lag ifluktasjonssonen ble påtruffet ved 3,2 – 3,6 m dybde, under dette var lag i mettet sone.

## **4 Analyse av jordkjemiske og jordfysiske prøver**

### **4.1 Analyseparametere kulturlag**

Analyseparametere for miljøovervåking av kulturlag beskrives i NS9451:2009. Parametere er delt inne i grunnleggende parametere (S1) og miljøparametere (S2). Parametere i S1 og S2 beskrives i [Tabell 1.](#page-13-3)

**Tabell 1. Oversikt over analyseparametere i gruppene S1 og S2.**

| S1                    | S2                     |
|-----------------------|------------------------|
| Tørrstoffinnhold (TS) | Matrikspotensiale (pF) |
| Glødetap              | Porøsitet              |
| pH                    | Sulfat                 |
| Ledningsevne / klorid | Sulfid                 |

Innsamlet data fra on-line sensorer kan også brukes til å vurdere bevaringsforhold av kulturlagene, men er ikke installert i dette prosjektet.

### **4.2 Beskrivelse bevaringsforhold**

Bevaringsforhold er beskrevet etter grunnleggende miljøparametere (S1 og S2, Norsk Standard 9451:2009). Gode bevaringsforhold for kulturlag karakteriseres av stabile kjemiske og fysiske forhold. Dette fører til at naturlige gradienter (f.eks. hydrauliske gradienter eller konsentrasjonsgradienter), som ofte holder naturlige kjemiske prosesser i gang, avtar. Dette medfører langsommere nedbrytning av kulturlag og mindre mikrobiell aktivitet. I naturen foregår nedbrytning av organisk materiale og korrosjon av metaller parallelt med andre prosesser. Mikroorganismer får energi fra slike reaksjoner. Avhengig av redoksforhold i jordtypen, vil forskjellige typer mikrobielle reaksjoner dominere. Dette vises i [Figur 6.](#page-14-0)

**Figur 6. Oppsummering av redoksforhold for mikrobiologiske prosesser. Denne figuren viser at stabile negative redoksforhold (anoksisk forhold) gir de beste bevaringsforhold for kulturlag (Madigan og Martinko, 2006).**

Det er viktig å forstå at selv om redoks i jordtypen kan indikere at jernreduksjon dominerer, vil også andre prosesser som f.eks. sulfatreduksjon og dannelse av metallsulfider forekomme. For lavere redoksforhold, vil karbon-nedbrytning foregå langsommere. Så lenge det ikke er inntrenging av fritt oksygen, vil også korrosjon av metallgjenstander foregå langsommere.

En typisk teskje jord kan inneholde bakterier i størrelsesorden 109. Bakterietypene varierer voldsomt mellom hvor jorden kommer fra, dybden av prøven osv. Aktivitet og kjemisk/fysisk fingeravtrykk av jordtypen vil bestemme hvilke typer bakterier som blir dominerende i jorden og dermed hvilke prosesser som dominerer. Noen bakterier kan redusere både nitrat og sulfat, og prosessen som dominerer, bestemmes av hvor mye næringsstoff som er til stede (f.eks. sulfat / nitrat). Grunnvannskilden og grunnvannskjemi er derfor meget viktig i påvirkning av prosessene som foregår i kulturlag.

I naturen kan vi observere at aerobe forhold med oksygen til stede, går over til nitratreduserende forhold når alt oksygen er brukt opp, så lenge det er nitrat tilgjengelig. Deretter følger mangan-, jernog sulfatreduserende forhold, før forholdene blir metanogene – så lenge de nødvendige næringsstoffene er til stede.

Under metanogene forhold, observeres langsom nedbrytning av organisk materiale, og mindre korrosjon av metallgjenstander. Korrosjon under slike forhold forårsakes av sulfid-dannelse og oksidasjon av jern og mangan til de respektive metallsulfider.

Nedbrytning av organiske gjenstander blir lavere dersom redokspotensialet blir mer negativt. Hastigheten av den organiske nedbrytningen vil som oftest avta i rekkefølge nitrat-, mangan-, jern-, sulfatreduserende til metanogene forhold.

Oksidative og nitratreduserende forhold kan som regel karakteriseres som dårlige bevaringsforhold, mens sulfatreduserende og metanogene forhold kjennetegner bra til utmerket bevaringsforhold. Imidlertid må stedsspesifikke forhold tas i betraktning. Redoksforhold mellom de forskjellige mikrobielle prosesser vises i [Figur 6](#page-14-0) (Madigan og Martinko, 2006).

[Tabell 2](#page-15-0) viser en enkel oversikt over hvordan kulturlagene vurderes på bevaringsforhold. Dette er gjort som en vurdering av parametere beskrevet i NS 9451:2009. I flere tilfeller vil man få grenseoverganger. I det røde markerte området vises nivåer av målte kjemiske parameter for typisk oksiderende forhold, mens reduserende forhold er vist med grønt.

Redoksforhold i grunnen kan karakteriseres ved å måle redokssensitive komponenter i jord og porevann (oksygen, nitrat, ammonium, mangan (II), mangan (IV), jern (III), jern (II), sulfat, sulfid, metan). Høye oksygenkonsentrasjoner indikerer for eksempel at forholdene er oksidative og at mikroorganismene bruker oksygen til å bryte ned organisk materiale. Tabellen illustrerer også omtrentlige redoksverdier benyttet i overvåking av grunnvannet som beveger seg igjennom kulturlagene.

**Tabell 2. Relative konsentrasjoner av dominerende næringsstoffer i jordtypen under forskjellige redoksforhold og bevaringsgrad i kulturlag.** 

|     |     |     | Relativ konsentrasjon |          | Dominerende       |      |               |
|-----|-----|-----|-----------------------|----------|-------------------|------|---------------|
| NO3 | NH4 | S2- | Fe (II)               | Fe (III) |                   | (mv) | Bevaringsgrad |
| Lav | Lav | Lav | Lav                   | Høy      | Oksiderende       | 200  | Elendig       |
| Høy | Lav | Lav | Lav                   | Høy      | Nitratreduksjon / |      |               |
|     |     |     |                       |          | Oksiderende       | 100  | Dårlig        |
| Høy | Lav | Lav | Høy                   | Lav      | Nitratreduksjon / |      |               |
|     |     |     |                       |          | Jernreduksjon     | 0    | Middels       |
| Lav | Lav | Lav | Høy                   | Lav      | Jernreduksjon     | -100 | Middels       |
| Høy | Høy | Høy | Middels               | Lav      | Nitratreduksjon / |      |               |
|     |     |     |                       |          | Sulfatreduksjon   | -200 | Bra           |
| Lav | Høy | Høy | Middels               | Lav      | Sulfatreduksjon   | -270 | Bra           |
| Lav | Høy | Høy | Høy                   | Lav      | Sulfatreduksjon / |      |               |
|     |     |     |                       |          | Metanogenesis     | -400 | Utmerket      |

Som avslutningsprosesser for miljøprofiler dekkes det utgravde området med leire som ikke er av marin opprinnelse. Ved å begrense tilgang til næringsstoffer som kan være tilfelle ved å bruke ikkemarin blåleire (sulfat, fosfat, og bundet karbon), gjør denne prosessen kulturlaget tettere mot inntrengende oksygen. Samtidig reduseres muligheten for utlekking av salter (f.eks. sulfat) som ville kunne øke nedbrytning av jernstrukturer ved økt dannelse av jernsulfid.

## **5 Beskrivelse av prøvene fra kulturlagene**

Det ble tatt ut fem jordprøver i forbindelse med boringen, alle fra borepunkt 2. Prøvene ble tatt av Sunniva Halvorsen fra NIKU 28. mars 2022. Den arkeologiske beskrivelsen av de ulike lagene, er gitt i kapittel [3.](#page-8-0)

Prøvene ble tatt på ulike dybder under markoverflaten:

- lag 4: 1,8 2,1 m dyp
- lag 6: 2,4 2,65 m dyp
- lag 7: 3,2 3,4 m dyp
- lag 8: 3,7 4,1 m dyp
- lag 9: 4 4,3 m dyp

Prøvene ble lagt i rilsanposer som ble oppbevart anaerobt (ved bruk av Anaerogen-poser), kjølig og mørkt hos NIKU frem til prøveforsendelse.

Prøvene ble sendt til Eurofins den 4. april 2022 for analyser av S1- og S2-parametere, se [Tabell 1.](#page-13-3) Det er ingen fastsatte grenseverdier for analytiske parametere og bevaringsgraden i kulturlaget. Dette er derfor basert på vurdering av de ovennevnte parametere og hvordan de er i forhold til hverandre, jamfør [Tabell 2.](#page-15-0)

Bevaringsvurderingen er kun basert på de fem prøvene som ble tatt, og er derfor kun et øyeblikksbilde for de ulike lagene for det tidspunktet da prøvene ble tatt.

For bevaringsvurdering av organisk materiale, er det lagt spesielt vekt på nitrat, ammonium, partikkelstørrelse, organisk innhold og sulfid.

For bevaringsvurdering av uorganisk materiale, er det lagt spesielt vekt på sulfid, jern, ledningsevne og pH.

### **6 Analyseresultater fra jordprøver**

Analyseresultatene for de fem prøvene er sammenstilt i [Tabell 3.](#page-17-1) En vurdering av resultatene er gitt under.

**Tabell 3. Analyseresultater fra fem prøver tatt fra borepunkt 2 i Rådhusgaten i Tønsberg, 29. mars 2022. Dybden prøvene er tatt er angitt som meter under markoverflaten.** 

| Lag | Dyp (m)  | pH  | Lednings evne (µS/cm) | Tot-Fe (mg/kg) | Jern (Fe2+) (mg/kg) | Sulfat (mg/kg) | Sulfid (mg/kg) | NO3-N (mg/kg) | NH4-N (mg/kg) | <5 mm sikting (%) | TS (%) | Gløde tap (%TS) |
|-----|----------|-----|------------------------|----------------|---------------------|----------------|----------------|---------------|---------------|-------------------|--------|------------------|
| 4   | 1,8-2,1  | 7,5 | 51                     | 11 000         | <1                  | 14             | 110            | <0,16         | 4,7           | 100               | 59,0   | 21,3             |
| 6   | 2,4-2,65 | 7,0 | 76                     | 9 400          | <1                  | 280            | 210            | <0,20         | 55            | 100               | 53,0   | 23,8             |
| 7   | 3,2-3,4  | 7,2 | 90                     | 12 000         | <1                  | 240            | 570            | <0,24         | 260           | 100               | 37,1   | 44,7             |
| 8   | 3,7-4,1  | 7,8 | 170                    | 13 000         | <1                  | 85             | 310            | <0,31         | 890           | 60                | 32,2   | 56,6             |
| 9   | 4,0-4,3  | 7,5 | 150                    | 11 000         | <1                  | 230            | 230            | <0,26         | 520           | 100               | 41,8   | 36,2             |

Alle prøvene i borepunktet viste tilstedeværelse av sulfid i relativt høye konsentrasjoner, dvs. 110 – 570 mg/kgTS. Den høyeste konsentrasjonen ble funnet i lag 7 og den laveste i det grunneste laget, lag 4. Resultatene tyder på anaerobe forhold i samtlige lag. Total mengde sulfid som kan dannes er avhengig av tilgjengelig mengde sulfat. Alle lagene inneholder tilstrekkelige mengder sulfat som vil kunne benyttes av sulfatreduserende bakterier til å produsere mer sulfid.

Økt mengde av siktemasse < 5 mm indikerer om strukturen og prøven er nedbrutt, med mindre prøven inneholder mye uorganiske- eller sandpartikler. I slike sammenhenger er det viktig å vurdere organisk innhold (glødetap) av prøven i tillegg til andel siktemasse < 5 mm for å illustrere mulig bevaring av organiske gjenstander i kulturlaget. Fire av de fem prøvene fra borepunktet viste at 100% av partiklene var <5 mm. Prøven fra lag 8 innehold 60% av partiklene <5 mm. Denne prøven inneholdt også det høyeste organiske innholdet; glødetap 56,6% av TS. De øvrige prøvene inneholdt 21,3 - 44,7% TS glødetap. Et så høyt organisk innhold tyder det på at de små partiklene har organisk opphav. Alle prøvene var også relativt fuktige med tørrstoffinnhold på 32,2-59,0%, dvs. vanninnholdet var på 41,0 - 67,8%.

Mye ammonium i prøven kan indikere økt mikrobiell aktivitet lokalt i jordlaget. Det kan også indikere at organiske forbindelser i kulturlaget blir raskere nedbrutt. Dette må også vurderes sammen med tilhørende nitratverdier i prøvene. Det var svært varierende innhold av ammonium i prøvene. De laveste mengdene finnes i det øverste laget, og konsentrasjonen øker nedover i borepunktet. Ingen av prøvene inneholdt nitrat. Dette sammen med ammoniumnivåene tyder på at bakterier tidligere har benyttet nitrat som oksygenkilde og har redusert dette til ammonium. Tilstedeværelse av nitrat gjør at nitrat benyttes som oksygenkilde fremfor sulfat. Høye ammoniumkonsentrasjonene tyder på at reduksjon av nitrat har vært dominerende i lagene tidligere. Siden nitrat nå er oppbrukt, vil bakterier som både kan benytte nitrat og sulfat gå over til å benytte sulfat som oksygenkilde og dermed redusere sulfat til sulfid.

pH-verdiene og ledningsevne brukes til å vurdere korrosivitet lokalt i lagene. Lav pH (< 6) viser et mer korrosivt miljø og vil være skadelig for metallgjenstander (uorganiske innhold) i kulturlaget. Analyseresultatene viser at pH var i området 7,0 - 7,8, dvs. det vil ikke virke korrosivt.

Ledningsevnen øker noe jo dypere ned i lagene man kommer. Høyest nivå var i lag 5. Ledningsevnen kan tyde på at de øverste lagene er mer påvirket av nedbør enn lagene dypere ned.

Dersom det observeres en del toverdig jern (Fe2+) i prøvene, indikerer det stabile forhold for metallgjenstander i kulturlaget. Det skyldes ofte større forekomster av jern i kulturlagene grunnet sakte korrosjon av jern fra kulturlaget og opprinnelig bergart i grunn. Ingen av jordprøvene som ble analysert

inneholdt toverdig jern, dvs. innholdet var <1 mg/kg TS. Derimot viser alle prøvene relativt høyt innhold av totalt jern. Konsentrasjonene var relativt like, dvs. i området 9 400 – 13 000 mg/kg TS, med lavest konsentrasjon i lag 2 og høyest i lag 8. Dette indikerer at mesteparten av jernet enten er bundet som mineraljern, sulfider eller treverdige jernoksider.

## **7 Bevaringsvurdering**

En oppsummering av bevaringsforholdene er vist i [Tabell 4.](#page-18-1) Vurderingen er basert på jordprøver tatt i mars 2022 og er dermed kun et øyeblikksbilde for dette tidspunktet. For bevaringsvurdering av organisk materiale, er det lagt spesielt vekt på nitrat, ammonium, partikkelstørrelse, organisk innhold og sulfid. For bevaringsvurdering av uorganisk materiale, er det lagt spesielt vekt på sulfid, jern, ledningsevne og pH. Prøvene som ble tatt, tilsier at det er bra bevaringsforhold både for organiske og uorganiske kulturminner i borepunkt 2 der prøvene ble tatt. Resultatene tyder på gode bevaringsforhold både for organiske- og uorganiske materialer. Dette samsvarer stort sett med den arkeologiske vurderingen gjort på boretidspunktet (se kapittel [3\)](#page-8-0) bortsett fra for lag 4.

**Tabell 4. Bevaringsvurdering a kulturlagene i borepunkt 2. Dybden er angitt som meter under markoverflaten (se også tabell 5).** 

| Lag | Dyp (m)  | Org. innhold (%)                 | Vann innhold (%) | Sulfid (mg/kg) | pH  | Ledn. evne (µS/cm) | Org. materiale | Uorg. materiale                   | Bevaring Redoks | Ark. tilstand |
|-----|----------|----------------------------------|-------------------|----------------|-----|--------------------|----------------|-----------------------------------|-----------------|---------------|
| 4   | 1,8-2,1  | 21,3                             | 41,0              | 110            | 7,5 | 51                 | Bra            | Bra                               | Red.            | A1            |
| 6   | 2,4-2,65 | 23,8                             | 47,0              | 210            | 7,0 | 76                 | Bra            | Bra                               | Red.            | B3 - B4       |
| 7   | 3,2-3,4  | 44,7                             | 62,9              | 570            | 7,2 | 90                 | Bra            | Bra                               | Red.            | B4 - C4       |
| 8   | 3,7-4,1  | 56,6                             | 67,8              | 310            | 7,8 | 170                | Bra            | Bra                               | Red.            | C5            |
| 9   | 4,0-4,3  | 36,2                             | 58,2              | 230            | 7,5 | 150                | Bra            | Bra                               | Red.            | C5            |
|     |          | Lavt organisk innhold: < 29%     |                   |                |     |                    |                | Dårlig bevaringsforhold           |                 |               |
|     |          | Middels organisk innhold: 30-49% |                   |                |     |                    |                | Middels bevaringsforhold          |                 |               |
|     |          | Høyt organisk innhold: >50%      |                   |                |     |                    |                | Bra til utmerket bevaringsforhold |                 |               |
|     |          | Middels vanninnhold: 30-49%      |                   |                |     |                    |                | Oksiderende                       |                 |               |
|     |          | Høyt vanninnhold: > 50%          |                   |                |     |                    |                | Reduserende SOPS: NS 9451:2009    |                 |               |

## **8 Konklusjon**

Det ble påvist automatisk fredede kulturlag ibegge borepunkt. Kulturlagene var 1,75 – 2,55 m tykke, og ble påtruffet fra ca. 1,8 m under overflate i borepunkt 2, og 2 m under overflate i punkt 3. Kulturlagene stammer fra mellom slutten av 1000-tallet til tidlig 1200-tall. Bevaringstilstanden observert av arkeolog er gjennomgående god, med lag over grunnvannssone i borepunkt 3. I borepunkt 2 var det lag i både mettet og umettet sone, med lag i grunnvann fra ca. 3,6 m dybde. I borepunkt 2 er det en tydelig tendens til at de øverste lagene har dårligst bevaring, med en gradvis forbedring, til de nederste lagene som ligger i grunnvann og har utmerket bevaring (tabell 5).

Laboratorieanalysene av jordkjemiske og jordfysiske parametere viste at det var bra bevaringsforhold både for organiske- og uorganiske materialer i borepunkt 2. Der det er vurdert dårlig bevaringstilstand, men gode miljøforhold, tyder det på at nedbrytning har skjedd tidligere, antakelig i deponeringsfasen. Alle prøver er tatt fra lag som har reduserende forhold, uten tilgang på oksygen. Så lenge denne tilstanden opprettholdes, ligger kulturlagene rundt borepunktene trygt, uten aktiv nedbrytning. Det er særdeles viktig å følge med på fremtidige mulige endringer i grunnvannstand, da senket vannstand vil kunne føre til nedbrytning av de per nå stabile kulturlagene.

### **Tabell 5 Tabell 1 fra NS9451:2009**

### **9 Referanser**

Madigan, M. T. og J. M. Martinko 2006. Brock Biology of Microorganisms. 11th. Ed. Pearson Prentice Hall, USA

Standard Norge 2009. Kulturminner. Krav til miljøovervåking og -undersøkelse av kulturlag. Norsk Standard NS9451:2009. ICS 13.020.99: 91.010.99

Riksantikvaren, Distriktskontor Syd. Arkivmateriale.

## **10 Vedlegg**

### **10.1 Dateringsresultater**

### **10.2 Eurofins analyseresultater**

Norsk institutt for kulturminneforskning er et uavhengig forsknings- og kompetansemiljø med kunnskap om norske og internasjonale kulturminner.

Instituttet driver forskning og oppdragsvirksomhet for offentlig forvaltning og private aktører på felter som by- og landskapsplanlegging, arkeologi, konservering og bygningsvern.

Våre ansatte er konservatorer, arkeologer, arkitekter, ingeniører, geografer, etnologer, samfunnsvitere, kunsthistorikere, forskere og rådgivere med spesiell kompetanse på kulturarv og kulturminner.

[www.niku.no](http://www.niku.no/)

NIKU Rapport 225

**NIKU hovedkontor** Storgata 2 Postboks 736, Sentrum 0105 OSLO Telefon: 23 35 50 00

**NIKU Tønsberg** Farmannsveien 30 3111 TØNSBERG Telefon: 23 35 50 00 **NIKU Bergen** Dreggsallmenningen 3 Postboks 4112, Sandviken 5835 BERGEN Telefon: 23 35 50 00

**NIKU Trondheim** Kjøpmannsgata 1b 7013 TRONDHEIM Telefon: 23 35 50 00 **NIKU Tromsø** Framsenteret Hjalmar Johansens gt. 14 9296 TROMSØ Telefon: 77 75 04 00