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Earliest Movement of Sarsen Into the Stonehenge Landscape: New Insights from Geochemical and Visibility Analysis of the Cuckoo Stone and Tor Stone

Published online by Cambridge University Press:  27 January 2025

PHIL HARDING*
Affiliation:
Wessex Archaeology, Old Sarum Park, Salisbury, United Kingdom.
DAVID J. NASH
Affiliation:
School of Applied Sciences, University of Brighton, Brighton, United Kingdom School of Geography, Archaeology and Environmental Studies, University of the Witwatersrand, Johannesburg, South Africa
T. JAKE R. CIBOROWSKI
Affiliation:
Earth and Life Sciences, School of Natural Sciences, University of Galway, Galway, Republic of Ireland
GEORGIOS MANIATIS
Affiliation:
School of Applied Sciences, University of Brighton, Brighton, United Kingdom
KIMBERLEY COLMAN
Affiliation:
Wessex Archaeology, Old Sarum Park, Salisbury, United Kingdom.
Rights & Permissions [Opens in a new window]

Abstract

This paper presents the results of new research on two sarsen stones, known as the Cuckoo Stone and Tor Stone, both former standing stones that lie on opposite banks of the River Avon and straddle the eastern border of the Stonehenge and Avebury World Heritage Site. Geochemical analysis indicates that both stones were probably transported to their present site from West Woods on the Marlborough Downs in north Wiltshire, a source that likely also supplied the large sarsen monoliths at Stonehenge. The paper examines the geological conditions necessary for the formation of sarsen across the site of the present-day Salisbury Plain to address the apparent absence of natural sarsen in the area. The results are integrated with those of archaeological fieldwork from nearby contemporaneous sites to suggest that the Cuckoo Stone and Tor Stone were probably introduced into the Stonehenge landscape in the early part of the Late Neolithic period, ie, contemporary with Phase 1 of Stonehenge and some 400–500 years before the construction of the principal sarsen settings at the monument. Visibility analysis indicates that the two stones were probably intervisible and likely to have formed part of a planned landscape and were positioned to create a formal portal to the Stonehenge area on either bank of the River Avon.

Résumé

RÉSUMÉ

Les premiers déplacements de sarsen dans le paysage de Stonehenge : nouvelles perspectives par les analyses géochimiques et de visibilité de la Cuckoo Stone et de la Tor Stone, par Phil Harding, David J. Nash, T. Jake R. Ciborowski, Georgios Maniatis, et Kimberley Colman

Cet article présente les résultats de nouvelles recherches menées sur deux blocs en pierre de sarsen connus sous les noms de Cuckoo Stone et de Tor Stone. Ces deux anciennes pierres dressées se trouvent sur deux rives opposées de la rivière Avon et chevauchent la frontière orientale du site patrimoine mondial de Stonehenge et Avebury. Les analyses géochimiques indiquent que les deux blocs ont été probablement transportés jusqu’à leur emplacement actuel depuis les West Woods et les Marlborough Downs dans le nord du Wiltshire, une région qui a certainement aussi fournit les monolithes en sarsen de Stonehenge. L’article analyse les conditions géologiques nécessaires pour la formation du sarsen dans le site actuel de la Plaine de Salisbury afin d’aborder l’absence apparente de sarsen naturel dans cette zone. Les résultats sont intégrés avec ceux de recherches archéologiques de terrain menées sur des sites contemporains voisins, et indiquent que la Cuckoo Stone et la Tor Stone ont probablement été introduites dans le paysage de Stonehenge durant la première partie du Néolithique final, c’est-à-dire lors de la Phase 1 de Stonehenge, et donc environ 400–500 ans avant la construction de la principale structure en sarsen du monument. Les analyses de visibilité indiquent que les deux blocs étaient probablement en contact visuel et qu’ils participaient sans doute au paysage planifié en étant positionnés de manière à créer un portail formel pour la zone de Stonehenge sur chaque rive de la rivière Avon.

Zuzammenfassung

ZUZAMMENFASSUNG

Das früheste Auftreten von Sarsen in der Landschaft von Stonehenge: Neue Erkenntnisse aus geochemischen Analysen und Sichtbarkeitsanalysen des Cuckoo Stone und des Tor Stone, von Phil Harding, David J. Nash, T. Jake R. Ciborowski, Georgios Maniatis, und Kimberley Colman

In diesem Beitrag werden neue Forschungsergebnisse zu zwei Sarsensteinen vorgestellt, die als „Cuckoo Stone“ und „Tor Stone“ bekannt sind, beides ehemals aufrechtstehende Steine, die an gegenüberliegenden Ufern des Flusses Avon und beiderseits der östliche Grenze der Welterbestätten Stonehenge und Avebury liegen. Geochemische Analysen zeigen, dass beide Steine wahrscheinlich von West Woods in den Marlborough Downs in Nord-Wiltshire zu ihren heutigen Standorten transportiert wurden, also aus einer Quelle, die wahrscheinlich auch die großen Sarsen-Monolithen in Stonehenge lieferte. In dem Beitrag werden die geologischen Bedingungen untersucht, die für die Bildung von Sarsen auf dem Gebiet der heutigen Salisbury-Ebene erforderlich waren, um das offensichtliche Fehlen von natürlichem Sarsen in diesem Gebiet zu erklären. Die Ergebnisse werden mit denen der archäologischen Feldforschung an nahegelegenen, zeitgleichen Fundplätzen zusammengeführt und legen nahe, dass der Cuckoo Stone und der Tor Stone wahrscheinlich im frühen Abschnitt des Spätneolithikums in die Landschaft von Stonehenge eingebracht wurden, d. h. zeitgleich mit Phase 1 von Stonehenge und etwa 400–500 Jahre vor der Errichtung der wichtigsten dortigen Sarsenanlagen. Die Sichtbarkeitsanalyse zeigt, dass zwischen beiden Steine vermutlich eine direkte Sichtverbindung bestand und sie wahrscheinlich Teil einer geplanten Landschaft waren und so positioniert wurden, dass sie zu beiden Ufern des Flusses Avon eine Art Portal zum Gebiet von Stonehenge bildeten.

Resumen

RESUMEN

Primeros movimientos de Sarsen en el paisaje de Stonehenge: nuevas evidencias geoquímicas y del análisis de visibilidad de Cuckoo y Tor, por Phil Harding, David J. Nash, T. Jake R. Ciborowski, Georgios Maniatis, y Kimberley Colman

Este artículo presenta los resultados de nuevas investigaciones llevadas a cabo en dos nuevas piedras sarsen, Cuckoo y Tor, ambas erigidas originalmente y que se encuentran en la orilla opuesta del río Avon ubicadas en el extremo este del sitio patrimonio mundial de Stonehenge y Avebury. El análisis geoquímico indica que probablemente ambas piedras fueron transportadas a su ubicación actual desde los West Woods en Marlborough Downs en el norte de Wiltshire, una zona de aprovisionamiento que probablemente también proporcionó los grandes monolitos sarsen de Stonehenge. Este artículo examina las condiciones geológicas necesarias para la formación de sarsen en el sitio de la llanura actual de Salisbury, con el objetivo de explorar la aparente ausencia de forma natural de este tipo de roca en el área. Los resultados se integran con aquellos obtenidos del trabajo de campo arqueológico en los yacimientos contemporáneos situados en el entorno para sugerir que tanto las piedras Cuckoo como Tor fueron probablemente introducidas en el paisaje de Stonehenge a inicios del Neolítico final, esto quiere decir que serían contemporáneas a la fase 1 de Stonehenge y unos 400–500 años anteriores a la construcción de las principales estructuras de sarsen en el monumento. Los análisis de visibilidad indican que las dos piedras fueron probablemente intervisibles y que habían formado parte de un paisaje planificado, estando situadas para crear un acceso forma al área de Stonehenge a ambas orillas del río Avon.

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Type
Research Article
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Copyright
© The Author(s), 2025. Published by Cambridge University Press on behalf of The Prehistoric Society
Figure 0

Fig. 1. Location of key sites in the Stonehenge landscape mentioned in text. Plan 1B expanded from Brook (2024).

Figure 1

Fig. 2. Views of (A) the Cuckoo Stone & (B) Tor Stone, looking westwards towards the site of the Cuckoo Stone (arrowed). Dimensions are included in text.

Figure 2

Fig. 3. Pie charts showing pXRF (median count %) data for (A) the Cuckoo Stone; (B) the Cuckoo Stone, excluding Si & the light element fraction (LE); (C) the Tor Stone; (D) the Tor Stone, excluding Si & LE.

Figure 3

Fig. 4. pXRF (median count %) data for the Cuckoo Stone (n = 5), Tor Stone (n = 5), & the 52 extant sarsens at Stonehenge (n = 215), the latter data from Nash et al. (2021a). Note: where an analysis for an element was below detection limit, the detection limit value was substituted when deriving the median value for that element.

Figure 4

Fig. 5. Results of Bayesian Principal Component Analysis (BPCA) of pXRF data from the Cuckoo Stone, Tor Stone, Stones 26, 58, & 160 at Stonehenge, & the other 49 extant sarsen stones at the monument (grey symbols). The ellipsoid indicates the 95% normal confidence ellipse. The respective element loadings from the BPCA are shown in Table 1. The pXRF data for the Stonehenge sarsens can be downloaded from Nash et al. (2021a).

Figure 5

Table 1. Element loadings & explanation of variance for the first six principal components (pc) resulting from bayesian principal component analysis of pxrf data from the cuckoo stone, tor stone, & the 52 extant sarsen stones at stonehenge

Figure 6

Fig. 6. Simplified geological map of the area between the Marlborough Downs and Salisbury. Geological structures, after Mortimore et al. (2017).

Figure 7

Fig. 7. Landscape profile showing the respective locations of the two stones related to the River Avon valley. Heights are derived from the 1 m DTM.

Figure 8

Fig. 8. Visibility analysis showing areas visible from the Cuckoo Stone, clipped to 3440 m (see text) overlying a Multi-directional hill shade (Illumination angles R = 315°, G = 15°, B = 75°) derived from 1 m DTM.

Figure 9

Fig. 9. Visibility analysis showing areas visible from the Tor Stone, clipped to 3440 m (see text) overlying a Multi-directional hill shade (Illumination angles R = 315°, G = 15°, B = 75°) derived from 1 m DTM.

Figure 10

Fig. 10. Visibility analysis (total viewshed) showing areas from which the Cuckoo Stone is visible, overlying a Multi-directional hill shade (Illumination angles R = 315°, G = 15°, B = 75°) derived from 1 m DTM.

Figure 11

Fig. 11. Visibility analysis (total viewshed) showing areas from which the Tor Stone is visible, overlying a Multi-directional hill shade (Illumination angles R = 315°, G = 15°, B = 75°) derived from 1 m DTM.

Supplementary material: File

Harding et al. supplementary material

Harding et al. supplementary material
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