Historisches Kupfer: In Südamerika wird seit rund 2.700 Jahren Kupfer abgebaut► Seite 2

Überlieferungen von entsprechenden Schmelzöfen gibt es zwar erst aus der späteren Moche-Kultur, für die sich ebenfalls erhöhte Kupferkonzentrationen im Gletschereis feststellen lassen. „Angehörige dieser Kultur nutzten offenbar eine Art Keramikofen“, sagt Anja Eichler. Dieser hatte mehrere Löcher, durch die man mit Blasrohren Luft zuführen konnte, um das Feuer auf gut über 1000 Grad anzuheizen. „Wann genau das erste Mal solche Öfen benutzt wurden, ist jedoch nicht bekannt“, erläutert der an der Studie beteiligte Archäometallurge Thilo Rehren vom University College London (UCL). Womöglich warfen die Schmiede der früheren Kulturen das Kupfererz aber auch in einfache Grubenöfen. In deren Feuer entstanden dann kleine Metallkuchen, die sich in Tiegeln weiter bearbeiten liessen.

Mit ihrer Studie korrigieren die Forschenden ein Bild, das eine andere Studie einige Jahre zuvor ergeben hatte. In dieser postulierte eine andere Forschergruppe, die Kupferverhüttung in Südamerika habe noch früher, schon um 2000 v. Chr. begonnen. Die Gruppe hatte auf ähnliche Weise einen Torfbohrkern aus Feuerland analysiert und bereits für diese frühe Zeit einen starken Anstieg der Kupferkonzentration festgestellt. Torf bildet ähnlich wie Eis Schichten über die Jahre und Jahrhunderte, die die Umweltverschmutzung vergangener Zeiten speichern. „Allerdings liegt Feuerland rund 3000 Kilometer südlich von den Zentren der Metallurgie in den Anden“, sagt Anja Eichler. „Ausserdem reichte der Torfbohrkern in der Zeit nur wenig weiter zurück als jene 2000 v. Chr. – unser Eisbohrkern dagegen bis über 4500 v. Chr. hinaus. Dadurch waren wir in der Lage, die natürlichen Schwankungen in der Ablagerung von Kupferstaub vor dem Beginn der Verhüttung zu quantifizieren. Und unsere Ergebnisse legen nahe, dass der damalige Anstieg in Feuerland eine regionale natürliche Schwankung war.“

Hintergrund:

Die Kupferpartikel in den Schichten eines Gletschers stammen aus zwei verschiedenen Quellen: Natürlicher Mineralstaub, der durch den Wind von der Gesteinsoberfläche der Berge abgetragen wird und neben anderen Metallen Kupfer enthält. Und die Staubpartikel, die bei der Kupferverhüttung in die Luft gelangen. Um herauszufinden, wann diese Verhüttung einsetzte, mussten die PSI-Forschenden also den natürlichen Kupferanteil herausrechnen. Dies gelang ihnen, indem sie eins der anderen Metalle, die im natürlichen Staub enthalten sind, betrachteten: „Wir haben quasi einfach die Kupferkonzentration durch die Konzentration des Metalls Cer, das in natürlichem Staub immer mit dem Kupfer einhergeht, geteilt“, erklärt Anja Eichler. Und das über Jahrtausende hinweg. Kupferanreicherungen über das natürliche Mass hinaus liessen sich auf diese Weise eindeutig erkennen.

Zwar schwankt auch der natürliche Eintrag im Laufe der Zeit. So war die Kupferkonzentration zwischen 4500 und 2500 v. Chr. sogar höher als zu Zeiten der späteren Hochkulturen. Ein Vergleich mit dem Verlauf des Seespiegels des Titicacasees ergab jedoch, dass dies an einer langen Periode ausgeprägter Trockenheit und entsprechend grösseren Staubmengen in der Luft gelegen haben muss. Deshalb war parallel dazu auch der Cer-Gehalt im Eis entsprechend höher. Als später die Metallurgie einsetzte, stieg dagegen nur die Konzentration von Kupfer an, nicht jedoch die von Cer. Analog passierte dies in Zeiten späterer südamerikanischer Hochkulturen wie Moche, Tiwanaku, Wari und Inka sowie während der Kolonialzeit und im 20. Jahrhundert.