ПРИЗНАКИ ПРОИЗВОДСТВА ОЛОВОСОДЕРЖАЩИХ БРОНЗ НА ОСНОВАНИИ ИССЛЕДОВАНИЯ ДРЕВНИХ ШЛАКОВ (ПОСЕЛЕНИЕ КАМЕННЫЙ АМБАР, ЮЖНЫЙ УРАЛ)
EVIDENCE OF STANNIFEROUS BRONZES MANUFACTURE ON THE BASIS OF ANCIENT SLAG INVESTIGATION (KAMENNYI AMBAR SETTLEMENT, SOUTHERN URALS)
В.В.Зайков, М.Н.Анкушев
V.V.Zaykov, V.N.Ankushev
Институт минералогии УрО РАН
(456317, г.Миасс, Челябинская обл.)
Institute of mineralogy UB RAS
(456317, Miass, Chelyabinsk region)
e-mail: zaykov@mineralogy.ru
Показаны признаки получения оловянных бронз на основании исследования шлаков из археологического микрорайона Каменный Амбар. Анализ предметов выполнен с помощью электронных микроскопов и рентгенофлуоресцентной аппаратуры. В шлаках выявлены минеральные включения, представленные хромитами, сульфидами, арсенидами. Расплавные включения состоят из меди, мышьяковой бронзы, оловосодержащих стекол. Металл относится к мышьяковым, свинцовым и оловянным бронзам. Сделаны предположения об источниках рудного сырья на Южном Урале в бронзовом веке.
Evidence of tin bronzer production on the basis of slags from the Kamennyi Ambar archaeological microdistrict investigation has been shown. The analysis of the samples has been carried out by electronic microscope and x-ray fluorescence equipments. In slags, the mineral inclusions as chromites, sulfides, and arsenides are revealed. Melting inclusions consist of copper, arsenical bronze, stanniferous glasses. Metal concerns to arsenical, lead and tin bronzes. Assumptions of ore raw material sources in the South Urals in a Bronze Age are made.
Укрепленное поселение Каменный Амбар располагается на левом берегу реки Карагайлы-Аят, на надпойменной террасе [3]. Памятник никогда не распахивался, но его рельеф нарушен интенсивным выпасом скота. Фортификационные сооружения выглядят как оплывшие валы с каменными плитами. На аэрофотоснимках видна сложная картина внутреннего устройства памятника, включающая оборонительную стену, рвы и жилищные впадины. Поселение входит в группу археологических памятников бронзового века степной зоны Южного Урала (рис. 1).
В 2005-2011 гг. памятник изучался экспедицией Южно-Уральского госуниверситета и Института истории и археологии УрО РАН. Кроме того, проведены исследования по проекту УрО РАН «Междисциплинарные исследования археологических памятников эпохи бронзы Южного Урала» (09-М-457-2001). При изучении культурного слоя в жилищных впадинах были выявлены шлаки, обломки медных руд, металлические изделия.
Авторы исследовали 83 полированных шлифа (аншлифа), изготовленных из образцов шлаков, медьсодержащих руд, сплесков, металлических изделий, найденных в культурном слое поселения Каменный Амбар.
Исследование состава шлаков проводилось в Институте минералогии УрО РАН методом химического анализа, состава минералов – на микроскопах Olympus BX-51 и Axiolab (Carl Zeiss), растрового электронного микроскопа РЭММА 202М (аналитик В.А. Котляров), микроанализатора JEOL-733 (аналитик Е.И. Чурин). Фрагменты образцов были заключены в препараты на основе эпоксидной смолы и отполированы. Геохимические особенности шлаков и руд определялись с помощью рентгенофлуоресцентного анализатора INNOV (аналитик П.В. Хворов).
Шлаки темно-серые, бурые, черные, имеют стекловатую и полураскристаллизованную структуру и включают редкие медные корольки. Состав шлаков изучен по данным химического (17 проб) и рентгенофлуоресцентного (49 проб) методов анализа. По химическому составу в проанализированных образцах выделяется три группы (табл. 1). К первой группе относятся шлаки хромсодержащие, состоящие преимущественно из стекловатой массы с кристаллами хромитов, расплавными включениями меди. Вторая группа представлена кобальтсодержащими шлаками более стекловатыми с редкими включениями хромитов. К третьей группе относятся шлаки, включающие расплавные включения оловосодержащих стекловатых и металлических фаз. По данным рентгенофлуоресцентного анализа (табл. 2) средние содержания (мас. %) в первых – меди – 0.8, хрома – 1.6; во вторых – меди 7, кобальта 0.2, в третьих – меди 9, олова 1.7.
Минеральные включения в шлаках представлены преимущественно хромитами. Хромит FeCr2O4, – минерал из группы хромшпинелидов, в составе которого присутствуют в качестве примесей в различных пропорциях Mg, Al, Ti, Mn, Zn, V. Это тугоплавкий минерал; температура плавления высокохромистых разностей достигает 2180°С [1]. Хромит – типичный акцессорный минерал гипербазитов, поэтому его присутствие в шлаках является индикатором использования руд, пространственно связанных с этими породами. Гипербазиты – это породы, состоящие из оливина и пироксенов, главные их разности, содержащие хромит, – дуниты и гарцбургиты [2, с. 120].
Судя по находкам, основным типом использованных руд явились малахитсодержащие породы, представленных преимущественно обломками размером 1-3 см. Они образовались при гипергенном изменении сульфидсодержащих разностей. Состав руд изучен в семи образцах, из них в трех обнаружены никель- и кобальтсодержащие разности с содержаниями кобальта 0,2-0,8%, никеля – 0,2-0,3%. Среднее содержание меди в малахитовых обломках достигает 36%.
Исследован состав металлических изделий, выявленных на поселении Каменный амбар. Проанализировано 3 образца металлических пластин, представленных бронзами оловянной и мышьяковой с включениями свинец- и селенсодержащих фаз. В первой содержание олова 3-5% и примесь селена до 3 %, во второй содержание мышьяка 1-2%. Кроме этого в бронзе выявлены включения свинца, оксидов и сульфидов меди.
Выполненное исследование артефактов, связанных с древними рудниками, древней металлургией и металлообработкой района поселения Каменный Амбар показало следующее. Изученные предметы относятся к синташтинской культуре бронзового века, что обосновано детальными археологическими работами [6].
Наиболее надежными свидетельствами использованного сырья являются находки на поселении руд, состав расплавных и минеральных включений в шлаках, состав металлических изделий. Большая часть рудных обломков представлена малахитсодержащими разностями, испытавшими сильное окисление и утратившими индикаторное значение. Наиболее информативными являются обломки измененных серпентинитов с жилками малахита и включениями хромитов. По составу медные руды с хромитами близки к аналогичным рудам из древнего медного рудника Воровская яма расположенного в 60 км к западу от поселения, особенно выразительно присутствие оксидов цинка.
Пребладающее значение имели шлаки, полученные из хромит- и кобальтсодержащих разностей руд. Шлаки с признаками олова уступают двум первым группам, но имеют принципиальное значение для характеристики древней металлургии региона.
Металлические включения в шлаках и металлических изделиях принадлежат к двум типам бронз: мышьяковым и оловянным. Получение первых связано, по имеющимся данным, с использованием руд кобальт-медно-колчеданных месторождений, залегающих в гипербазитах [5].
Оловянные бронзы фиксируются изделиями из этого материала и присутствием расплавных включений в шлаках. Ранее такие включения не были выявлены в продуктах уральской металлообработки и их наличие свидетельствует об использовании оловосодержащих руд. Данный вид полезных ископаемых не обнаружен в ощутимых количествах на Урале. Источником этого сырья, вероятно, служили оловянные месторождения Восточного Казахстана.
Таким образом, металлургические шлаки, найденные на древних поселениях и рудниках являются важнейшим информативным показателем, который помогает определить источник металлургического сырья. В распоряжении специалистов появились рентгенофлуоресцентные анализаторы, которые позволяют оперативно измерять состав шлаков и выделять среди них оловосодержащие. Такая работа по исследованию имеющихся коллекций шлаков и руд запланирована на ближайшее время. Желательно, чтобы в этих исследованиях приняли участие в первую очередь коллективы уральских археологов. В дальнейшем планируется проведение экспериментов по повторным плавкам металлургических шлаков, что позволит более предметно изучить методику получения металла в бронзовом веке.
Помощь в сборе материалов и подготовке статьи была оказана А.М. Юминовым, А.В. Епимаховым, Л.Н. Коряковой, Е.В. Зайковой, О.Л. Бусловской. Г.Б. Здановичем, Т.С. Малютиной, Д.Г. Здановичем, О.С. Теленковым, Г.Г. Кораблевым, С.Е. Пантелеевой, В.А. Котляровым, Е.И. Чуриным, которым авторы искренне признательны. Работы поддержаны междисциплинарным проектом УрО РАН «Природа и общество Южного Зауралья в эпоху бронзы: междисциплинарный анализ археологических памятников»
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Большая советская энциклопедия. Т. 28 / Под ред. А.М. Прохорова. М.: Изд-во Сов. Энциклопедия, 1978. 620 с.
2. Геологический словарь / под ред. К.Н. Паффенгольц и др. М.: Недра, 1973. Т. 2. 456 с.
3 Епимахов А.В. Ранние комплексные общества Севера Центральной Евразии (по материалам могильника каменный Амбар-5) / А.В. Епимахов. Челябинск: ОАО «Челябинский дом печати», 2005. 192 с.
4. Зайков В.В., Зданович Г.Б. , Юминов А.М. . Воровская яма – новый рудник бронзового века // Археологический источник и моделирование древних технологий: труды музея-заповедника Аркаим. Челябинск: Спец. природ.-ландшафт. и ист.-арх. центр «Аркаим», Ин-т истории и археологии УО РАН, 2000. С. 112–130.
5. Зайков В.В., Юминов А.М., Ткачев А.М. Рудники, хромитсодержащие медные руды и шлаки Ишкининского археологического микрорайона (Южный Урал) // Археология, этнография и антропология Евразии. 2012, № 2 (в печати).
6. Корякова Л.Н., Краузе Р., Епимахов А.В., Шарапова С.В., Форнасье Й., Пантелеева С.Е., Берсенева Н.А., Носкевич В.В., Зайков В.В., Рассадников А.Ю. Новейшие исследования поселений эпохи бронзы в долине р. Карагайлы-Аят // XVIII Уральское археологическое совещание: культурные области, археологические культуры, хронология: материалы XVIII Уральского археологического совещания. Уфа: Изд-во БГПУ, 2010. С. 145?148.