International Conference Non-ferrous Metals Metallurgy and Experimental Archaeology 3-4 October 2015

International Conference

         Non-ferrous Metals Metallurgy and Experimental
                          Archaeology

                                        3-4 October 2015

                          Le Projet de la Vallée Centrale de Timna (CTV) :
   Une Recherche Multidimensionnelle dans la Production de cuivre à l’Age de Fer dans le sud du
                                                Levant
Erez Ben-Yosef, Département d'archéologie et des cultures du Proche-Orient ancien, université de Tel
Aviv ; ebenyose@post.tau.ac.il

Le Projet de la Vallée Centrale de Timna (CTV) de l’Université de Tel Aviv est un processus continu de
recherche interdisciplinaire, axée sur différents aspects de l'industrie de la production de cuivre de l'âge de
fer dans le sud du Levant (http://archaeology.tau.ac.il/ben-yosef/CTV/). S'appuyant sur les travaux
précédents de Rothenberg, Hauptmann, Levy et d'autres, la nouvelle recherche a lieu dans la vallée de Timna,
dans le sud d'Israël et comprend des travaux sur le terrain et en laboratoire. La première phase (2012-2015)
comprenait des fouilles dans plusieurs sites miniers, des sondages de monticules de scories et les premières
fouilles sur le site 34 (« La Colline des Esclaves ») - un des principaux camps de fusion dans la région. Alors
que précédemment tous les sites principaux de la vallée ont été datés à la fin de l'âge de Bronze (ca. 13 c. av.
j.c.) et attribués aux expéditions de l'exploitation minière du Nouveau Royaume de l'Égypte, de nouvelles
dates au radiocarbone à haute résolution obtenues dans le cadre du projet CTV indiquent un cadre
chronologique différent et plus compliqué. La production, qui est liée à l’Egypte de Timna a été réalisée sur
une petite échelle et le pic de la production de cuivre, devrait maintenant être daté au 10e siècle avant notre
ère et attribué aux administrations locales, les sociétés tribales semi-nomades qui constituaient probablement
le cœur du royaume biblique d'Édom. Bien que les nouvelles dates permettent d’établir un lien possible avec
Jérusalem à l'époque des rois David et Salomon (ca. 1000 - 930 av. j.c., « Les Mines du Roi Solomon »),
aucune preuve directe n'a encore été trouvée.

La conservation remarquable des sites de Timna, y compris les assemblages uniques des restes organiques
(textile, cuir, germes non brûlés), fournit du matériel pour des études détaillées. Ces dernières ont été
effectuées avec la participation de divers chercheurs, y compris des experts d'ossements d'animaux (ancien
régime alimentaire, statut social), des restes botaniques (ancien régime alimentaire, sources de carburant),
des restes de métallurgie (technologie), la poterie, le textile, l’industrie lithique et plus encore. Les résultats
de ces études donnent des aperçus sur les innovations technologiques et l'évolution, l'organisation de la
production, l'ethnicité et le statut social des mineurs et des métallurgistes, l'organisation sociale, les liaisons
commerciales et l'impact sur l'environnement. Ces résultats ont été remis dans le contexte des nouvelles dates
pour créer une image détaillée de 500 ans d'exploitation du cuivre dans Timna, autour du tournant du 1er
millénaire av. j.c.

Les résultats préliminaires du projet CTV indiquent que les mineurs et les ouvriers métallurgistes de Timna
à l'âge de fer étaient engagés dans un système de production de cuivre sophistiqué et centralisé dans lequel
les ouvriers des fourneaux avaient probablement le plus haut statut social (Sapir-Hen et Ben-Yosef 2014).

Les gens de Timna étaient en rapport avec ceux de la région de Faynan (district de la Jordanie moderne) et
ensemble, ils faisaient partie d'une société complexe et locale (ou de sociétés complexes et locales) qui a
maintenu les connections (avec des intensités variables) avec l'Hedjaz, l'Égypte et la Méditerranée. Tandis
que la complexité de cette société semi-nomade est reflétée par les découvertes archéologiques, il est
également suggéré qu'à son tour, l'engagement dans la production de cuivre a déclenché l'élaboration d'une
grande complexité, facilitant les processus sociaux liés à la consolidation et à la sédentarisation d’un royaume
(l’ancienne Édom). Du 11e au 9e siècle av. j.c., Timna et Faynan étaient les plus importants fournisseurs de
cuivre au sud de Levant et probablement aussi d’Égypte. Ainsi, le contrôle des dépôts de minerai de cuivre
et les connaissances technologiques étaient un atout stratégique fondamental dans la région. Cela se reflète à
la fois dans les installations substantielles de défense découvertes dans les sites de la fusion et dans l’effort
constant visant à améliorer les technologies de fusion, tout en protégeant le savoir-faire acquis par la
ségrégation et par d’autres mécanismes.

                             The Central Timna Valley Project (CTV):
      A Multidimensional Research into Iron Age Copper Production in the Southern Levant
Erez Ben-Yosef, Department of Archaeology and Ancient Near Eastern Cultures, Tel Aviv University
ebenyose@post.tau.ac.il

Tel Aviv University’s Central Timna Valley Project (CTV) is an ongoing interdisciplinary research, focusing
on various aspects of an Iron Age copper production industry in the southern Levant
(http://archaeology.tau.ac.il/ben-yosef/CTV/). Building on previous work by Rothenberg, Hauptmann, Levy
and others, the new research takes place at the Timna Valley, southern Israel, and includes field and
laboratory work. Its first phase (2012-2015) included excavations at several mining sites, surveys of slag
mounds, and the first excavations at Site 34 (“Slaves’ Hill”) – one of the major smelting camps in the region.
While previously all major sites in the valley were dated to the Late Bronze Age (ca. 13 c. BCE) and attributed
to mining expeditions of New Kingdom Egypt, new high resolution radiocarbon dates obtained as part of the
CTV project indicate a different and more complicated chronological framework. The Egyptian-related
production in Timna was done on a small scale, and the peak in copper production should now be dated to
the 10th century BCE and attributed to local, semi-nomadic tribal societies that probably constituted the early
core of the biblical kingdom of Edom. Although the new dates allow possible connection to Jerusalem at the
time of Kings David and Solomon (ca. 1000 – 930 BCE, “King Solomon’s Mines”), a direct evidence is yet
to be found.

The remarkable preservation of Timna’s sites, including their unique assemblages of organic remains (textile,
leather, uncharred seeds), provides material for detailed studies. These have been conducted with the
involvement of various scholars, including experts of animal bones (ancient diet, social status), botanical
remains (ancient diet, fuel sources), metallurgical remains (technology), pottery, textile, ground stones, and
more. The results of these studies provide insights on technological innovations and evolution, organization
of production, ethnicity and social status of miners and smelters, social organization, trade connections and
environmental impact. They were contextualized by the new dates to create a detailed picture of 500 years
of copper exploitation in Timna, around the turn of the 1 st millennium BCE.

Preliminary results of the CTV Project indicate that the miners and metal workers of Iron Age Timna were
engaged in a sophisticated and centralized copper production system, in which the smelters probably had the
highest social status (Sapir-Hen and Ben-Yosef 2014). The people at Timna were related to those in the
Faynan copper ore district (modern Jordan), and together they were part of a complex local society(-es) that
maintained connections (on varying intensities) with the Hedjaz, Egypt and the Mediterranean. While the
complexity of this semi-nomadic society is reflected by the archaeological finds, it is also suggested that in

turn, engagement in copper production triggered the development of such complexity, facilitating social
processes related to the consolidation and sedentarization of a kingdom (ancient Edom). During the 11 th – 9th
centuries BCE, Timna and Faynan were the most important copper suppliers to the southern Levant and
probably also to Egypt; thus, control over the copper ore deposits and the technological knowledge were a
fundamental strategic asset in the region. This is reflected both in substantial defense installations discovered
at the smelting sites and a constant attempt to improve smelting technologies while protecting the acquired
know-how by segregation and other mechanisms.

* Sapir-Hen, L. and E. Ben-Yosef (2014). The socioeconomic status of Iron Age metalworkers: animal
economy in the 'Slaves' Hill', Timna, Israel. Antiquity 88(341): 775-790.

    La chaîne opératoire de la production de l’or : expérimentations autour du site de Bi’r Samut
                                     (Désert Oriental, Egypte)

Thomas Faucher, CNRS, IRAMAT-CEB – Univ. Orléans

In the framework of excavations funded by the IFAO and the French Minister of Foreign Affairs, a team of
archaeologists directed by B. Redon (CNRS – HISOMA) leads investigations on the exploitation of the
Eastern Oriental Desert of Egypt. In the Bi’r Samut District, between Edfu and Marsa Alam, the mining of
gold was an important part of the activities during the beginning of the Ptolemaic period (end of IVth – IIIrd
c. BC) but also in other times like during the New Kingdom or in the Early Islamic period.

Thanks to the excavations, it is possible to study the different steps of the production of gold in Egypt. From
its extraction until the washing of the enriched mineral, the archaeological features are numerous and allow
us to know about the ancient miners’ savoir-faire. Crushing the auriferous quartz, grinding, washing and
melting of the precious metal, all these steps are also known from a text form the IInd c. BC describing the
mines of the Desert of Egypt.

Experimental archaeology is a way to compare the description with feasibility of the work and the
archaeological remains. The sessions of archaeological experiments give also a chance to control all the
production process to be able to investigate comparisons between gold from the ancient objects and the one
resulting from the experimental process. In the framework of this conference, I will present the works
undertaken on the “Plateforme des Arts du Feu” in Melle and the different results obtained following a first
session lead during the summer 2015.

  Late Period Bronze Casting: The Workshop Artifacts from the Qubbet el-Hawa (Aswan, Egypt)

Dr. Johannes Auenmüller, M.A.
Research Centre ‘Old Sudan’
Institute of Egyptology and Coptology
Westfalian Wilhelms-University Münster
Schlaunstr. 2
48143 Münster
Germany
Johannes.Auenmueller@uni-muenster.de

The Egyptian Museum of Bonn University (Germany) houses a unique collection of artifacts that can be
considered remains of an ancient Egyptian casting workshop. They were discovered in 1969 by Bonn
Egyptologists under Prof. Elmar Edel in rock-cut tomb QH 207 at the Qubbet el-Hawa necropolis opposite
of Aswan (Egypt). Tomb QH 207 dates back to the end of the Old Kingdom. It was reused for burials of
members of the local Elephantine priesthood in the Late Period, around 500 BC. The Bronze casting
workshop artifacts were found in the context of the youngest burial of the Late Period occupation. However,
their specific location was unfortunately not recorded in detail. Nevertheless, the artifacts enable
Egyptologists, experimental archaeologists and natural scientists alike to comprehensively study the Bronze
casting technology of the Egyptian Late Period for the first time, using a wide range of modern methods of
analysis.
          The artifacts from the Qubbet el-Hawa display the complete Bronze casting process, starting with
the preparation of wax models to the finished god's bronze. The group consists of some failed castings of
Bronze, parts of Bronze votive statuettes with wax additions for reconstruction casts, moulds partly filled
with Bronze, and empty moulds for statuettes and amulets that obviously have never been used for casting.
Additionally, there are negative forms for wax models, the wax models themselves and pieces of wax as raw
material as well as some other wooden artifacts which attest to the origin of the artifacts from a workshop
specialized in manufacturing statuettes and amulets.
          After a general introduction to the artifacts, the paper will shortly focus on the analyses and imaging
methods which have been applied to the objects (Micro-Computed Tomography, metal analysis, analysis of
the organic material, thin sections of casting mould material). The construction of the casting moulds will
afterwards be dealt with in more detail. Especially Micro-CT imaging and thin section examination are of
help to elucidate the technology and material composition of the casting moulds. The data and results gained
enable the researcher to recreate the whole casting process not only by modern means, but also by applying
experimental archaeological materials and methods.

                     Bronze production in Pi-Ramesse: Crucible and metal evidence
                       Métallurgie des non-ferreux et archéologie expérimentale

Frederik Rademakers
KU Leuven, frederik.rademakers@gmail.com

In the Late Bronze Age Egyptian capital Pi-Ramesse, a variety of high-temperature processes were conducted
to produce bronze, glass, faience and Egyptian Blue, all of which required copper as a central ingredient.
During this presentation, the bronze production workshops are discussed in detail with respect to their
production technology and metal provisioning.

Large scale production of bronze was taking place in Pi-Ramesse, most likely during the development of the
new urban centre to create architectural features and decorative objects such as bronze doors and large statues.
Bronze production was probably also taking place at a smaller scale in multifunctional workshops which,
after the urban development stage, were expanded and oriented towards the production and maintenance of
a chariot army stationed in Pi-Ramesse. Through a study of crucible remains from the different production
areas on site, a picture of technology and material use is reconstructed.

This crucible research reveals a continuity in production technology, which draws on multiple techniques to
make bronze, and a variety of copper sources that were addressed by the different workshops in the

Ramesside capital. A summary of these results is presented in this paper, and their importance towards
understanding Egyptian copper metallurgy and trade within the wider Eastern Mediterranean is highlighted.

Un apport de l’ethnographie à l’archéologie expérimentale ? Réflexions à partir de la production de
                          cuivre au début du 20e s. au Katanga (RDC)

Nicolas Nikis1,2,3, Laurence Garenne Marot2,3, Georges Verly3,4
1 Aspirant du F.R.S./FNRS, CReA-Patrimoine, Université libre de Bruxelles.
2 Service Patrimoine, Musée royal de l’Afrique centrale, Tervuren.
3 Projet BRAIN “Egyptian and African copper metallurgy” (EACOM), BELSPO.
4 Musées royaux d’Art et d’Histoire, Bruxelles.
Adresse de contact : nnikis@ulb.ac.be

Mots clés : Congo, ethnographie, cuivre, chaîne opératoire, archéologie expérimentale
________________________________________
Ces dernières décennies, l’usage des témoignages ethnographiques comme outils de compréhension de
processus techniques en archéologie a connu un développement croissant dans les recherches sur le continent
africain. L’observation de chaînes opératoires, actuelles ou documentées par les sources ethnographiques, et
des éventuelles traces qu’elles laissent sur les objets ou sur les sites de production permet, en effet, de disposer
d’un référentiel technique à même d’interpréter, dans une même aire géographique, certaines marques
laissées sur les artefacts archéologiques lors du processus de fabrications ou d’aider à la compréhension du
fonctionnement des sites archéologiques. Cet usage est bien admis dans l’étude de la céramique et a donné
lieu à un nombre important de travaux. Parmi eux, l’étude du décor à la roulette en Afrique sub-saharienne
(Haour et al. 2010) est un exemple pertinent dans la mesure où les informations ethnographiques sont
comparées aux données archéologiques mais où, également, l’expérimentation est utilisée par les différents
auteurs pour explorer l’étendue des variations possibles.

Cependant, si l’intérêt de l’ethnographie pour l’archéologie n’est plus à démontrer entre des régions liées
géographiquement et culturellement, les rapprochements analogiques sont plus délicats dans le cas de
comparaisons techniques entre des aires chrono culturelles totalement différentes. Dans ce type de cas, nous
émettons l’idée que l’archéologie expérimentale puisse jouer un rôle d’intermédiaire entre le référent
ethnographique et les données archéologiques afin de valider ou non les hypothèses.

Nous prendrons ici comme exemple une série de films et de photographies réalisées entre les années 1930 et
1950 au Katanga auprès de fondeurs de cuivre artisanaux. Ce métal occupe une place centrale depuis
plusieurs siècles dans la vie des populations habitant ou ayant habité la zone cuprifère de cette région et, face
au déclin de cette industrie artisanale due à l’arrivée des entreprises coloniales, un certain nombre d’acteurs
de l’époque, dont Mgr de Hemptinne (1926), décidèrent de documenter ces pratiques à travers des
descriptions, des photographies et des films. Dans ces derniers, d’anciens fondeurs reconstituent les gestes
qu’ils pratiquaient quelques décennies plus tôt, notamment pour la fabrication de lingots ou de fils de cuivre.
Ces témoignages sont précieux en enseignements et observations sur les pratiques métallurgiques, et
notamment sur les éléments du processus qui ne laissent que peu de traces archéologiques. De ce fait, ils
apportent des informations directement exploitables qui, en mettant en scène des chaînes opératoires,
orientent la réflexion lors de l’expérimentation en soulignant les récurrences et les innovations. Ces
récurrences nous servent à comprendre des processus compliqués et souvent mal documentés qui, passés par
le filtre des tests de l’archéologie expérimentale, permettent d’affiner les techniques de fouilles de ces
ensembles particuliers que sont les sites métallurgiques.

Max Fröhlich’s Garten: Learning the Art and Craft of Traditional West African Lost-wax Casting

Deborah Schorsch
The Metropolitan Museum of Art

Conservators in the United States receive a multidisciplinary undergraduate and graduate education that
includes greater or lesser concentrations in academic disciplines such as art history and archaeology,
laboratory and material sciences, studio arts, and the history of technology, as well as deterioration processes
and conservation practices. In hindsight, the decision I made while a conservation student, to focus my career
on the manufacture of works of art rather than the treatments and other measures intended to preserve them,
seems inevitable, but my specialization in ancient metalwork stems largely from a sequence of accidental
circumstances and casual decisions. Thanks to another accidental circumstance, I had the extraordinary
opportunity to work with the Swiss gold- and silversmith and educator Max Fröhlich (1908‒1997). While in
West Africa in the late 1960s and early 70s, Fröhlich learned traditional casting practices that he continued
to experiment with in his garden in Zurich and employ in his work until his death. With him in his garden, I
was able to learn these techniques and cast small hollow bronze cat figures such as those used in ancient
Egypt as cat and kitten sarcophagi, which at that time were a subject of technical investigation in the
Department of Objects Conservation at The Metropolitan Museum of Art. Fröhlich also applied his
experience and skill to an annotated and illustrated German translation of Benvenuto Cellini’s I trattati dell'
oreficeria e della scultura published by the Gewerbemuseum in Basel in 1974. Since his death Fröhlich has
retained his reputation as an influential silversmith and jeweler, but although he published his West African
experiences and experimentation in association with the Rietburg Museum in Zurich, his work in this arena
is largely unknown, an oversight that I hope to correct here. Neither the cat sarcophagi project, which will be
shown here in the context of the traditional methods that Fröhlich documented and studied, nor later
experiments casting Bronze Age Cypriot tripods in entirely different circumstances, nor my training as a
silversmith in order to reproduce ancient sheet-metal vessels, can be considered true experimental
archaeology, but all of these activities have furthered my understanding of metal behavior and traditional
metalworking practices that has stood me in good stead in my work over the last thirty odd years.