Археология и естественнонаучные методы. Сб. статей - Е. Черных

Микроструктура природных самородков крупная, но неравномерная: рядом с огромными зернами находятся мелкие зерна, именуемые полиэдрами (рис. 2,1,2). В самородках часто наблюдается так называемое полисинтетическое двойникование — многократное повторение узких, длинных, расположенных параллельно кристаллов (Craddock, 1995. Р. 248). Такая структура была обнаружена французскими металловедами при изучении подвески из Телль Рамада (рис. 2,1,2).

Рис. 1. Медные изделия VII тыс. до н. э., отлитые из самородков. 1 — пронизка из Али Кош; 2 — подвеска из Телль Рам ад; 3 — шило из Телль Магзалия.

Строение самородков, как правило, меняется при переходе от одного места к другому за счет частого присутствия в них включений иных минералов: домейкита (Cu3As), кальцита, кварца, самородного серебра и др. (.Вернадский, 1955. С. 258). К примеру, мы наблюдали на сканирующем электронном микроскопе вытянутые в направлении ковки вкрапления серебра в структуре шила из Телль Магзалии, датированного VII тыс. до н. э. (рис. 2, 4). Таким образом, роль металлографии при вычленении изделий из кованой самородной меди является решающей.

Совсем иначе обстоит дело с переплавленными самородками: при их расплавлении примеси растворятся в меди и она получит структуру, обычную для металлургического металла (Wayman, Duke, 1999. P. 55, 62, 63). В этом случае отличить самородную медь не удается и с помощью анализа ее химического состава. Уже давно известно, что она может быть и очень чистой, и очень грязной (Риндина, 1985. С. 12). Изложенные методические трудности привели к тому, что фаза «В» Г. Коглена, связанная с литьем самородков, до сих пор четко не обозначена. Ее существование подкрепляется пока лишь косвенными наблюдениями о живучести самородного сырья в некоторых районах Ближнего Востока вплоть до V — середины III тыс. до н. э. (Piggot, 1999. Р. 108, 109; Heskel, Lamberg-Karlovsky, 1999. P. 232, 233). Эти пережиточные явления не затушевывают того факта, что период преимущественного хождения изделий из самородков приурочен на Ближнем Востоке к очень раннему времени конца VIII–VII тыс. до н. э.

Весьма основательно документирована аналитическими данными фаза «С» Г. Коглена. На Ближнем Востоке она вписывается в рамки второй половины VI — первой половины IV тыс. до н. э. Древнейшим свидетельством освоения технологии выплавки металла из оксидных медных руд служит шлак из слоя VI А Чатал Гуюка на юге Анатолии, датированный по радиоуглероду серединой VI тыс. до н. э. (Neuninger, Pittioni, Siegl, 1964. S. 98-110).

Несомненно отлитые медные предметы зафиксированы с помощью металлографии в коллекциях находок V–IV тыс. до н. э. из памятников Восточного Средиземноморья. Среди них шилья из «первого смешанного горизонта» Амукских теллей Сирии, слои которого относятся ко второй половине V — первой половине IV тыс. до н. э. (Braidwood Burke, Nachtrieb, 1951. P. 92. Fig. 6-a). Древнейшими литыми предметами Израиля считаются четырнадцать медных долот из знаменитого клада Нахал Мишмар середины IV тыс. до н. э. (Shalev, 1995. Р. 113; Tadmor, Kedem, 1995. P. 122).

Наиболее яркие и многообразные примеры раннего литья дают археологические материалы Ирана. Древнейшим литым предметом здесь является наконечник стрелы из Сиалка III (Wertime, 1964. Р. 1260). Изделие рубежа VI и V тыс. до н. э., по данным американского металловеда С. Смита, после литья было отковано и отожжено. Последней третью V тыс. до н. э. датируется литое шило из слоя V В Тепе Гийян, по-видимому, полученное в открытой форме (Contenau, Ghirshman, 1935. P. 137, 138). По результатам металлографических анализов литьем с последующей ковкой изготовлены два клиновидных топора и проушное тесло из Сиалка III4 середины IV тыс. до н. э. (Ghirshman, 1938. Р. 206) и близкие по времени украшения и мелкие колющие орудия из Тепе Яхья VC–VB (Heskel, 1981. Р. 69, 81, 140–144).

В отличие от Ирана, находки V — первой половины IV тыс. до н. э. с территории Месопотамии и Анатолии почти не исследовались с помощью металлографии. Тем не менее, данные поверхностного технологического изучения крупных ударных орудий этого времени свидетельствуют о безусловном использовании местными мастерами литья не только в открытые, но и в разъемные формы. С помощью литья, без сомнения, исполнены клиновидные топоры и тесла-долота из XVII–XVI слоев Мерсина (Garstang, 1953. Р. 108), плоское долото из XVII раннеубейдского слоя Тепе Гавра (Tobler, 1950. Р. 213), клиновидный топор из убейдского комплекса Арпачии (Mallowan, Rose, 1935. P. 104. Pl. XI).

Наиболее явными и массовыми аналитическими наблюдениями подкреплена фаза «D» Г. Коглена. Переход от меди к бронзам, сначала мышьяковым, а потом и оловянным, хорошо прослежен по результатам химического и металлографического исследования ближневосточного металла второй половины IV–III тыс. до н. э. (Авилова, 1996. С. 77, 78; Frangipane, 1985. Р. 216).

Другим независимым центром становления металлургии был Юго-Восток Европы. Ее население приобщается к металлу на два тысячелетия позже, чем Ближний Восток. Но темпы дальнейшего накопления металлургических знаний имеют здесь опережающий характер. Этап сложения предпосылок металлургии в Балкано-Карпатье (стадии А-В по Г. Коглену) по-видимому приурочен к V тыс. до н. э. Гипотеза о его существовании в рамках неолитических культур Старчево-Кереш-Криш, Какань, Сакалхат-Лёбе, Усое II и др. пока опирается не столько на данные металлографии, сколько на результаты химического и морфологического изучения древнейших находок из меди и малахита (Рындина, 1998. С. 190). Их набор идентичен ближневосточным изделиям докерамического неолита (мелкие колющие орудия, украшения).

Значительно ярче вырисовывается этап «С» Г. Коглена благодаря массовому металлографическому изучению в лаборатории кафедры археологии МГУ изделий из металла энеолитических культур региона (Марица, Гумельница, Варна, Триполье). Итоги 382 микроструктурных анализов позволяют заключить, что он вписывается в рамки IV тыс. до н. э. (Рындина, 1992. С. 62–75). Металлография обнаружила феноменально высокий уровень навыков европейских мастеров, более совершенный, чем на Ближнем Востоке. В Балкано-Карпатье в рамках этапа «С» осваиваются огромные рудники типа Аи Бунара, дававшие фантастическое количество выплавленной из окисленных руд меди; используются сложные по конструкции литейные формы из графита, позволявшие отливать многие сотни тяжелых ударный орудий; практикуется прием насыщения меди кислородом при литье для предотвращения ее газовой пористости; широко применяется ковка металла в предплавильных режимах (900-1000 °C). Но контраст в темпах и уровне развития металлургии Юго-Восточной Европы и Ближнего Востока в период освоения литейных и плавильных технологий (этап «С») не умаляет важного факта общей направленности этого развития, которое идет в сторону накопления все больших объемов металла и постепенного освоения приемов его сложного литья и легирования (фаза «В» Г. Коглена).

Таким образом, накопленные металлографические данные показывают, что схема Г.Г. Коглена правильно отражает генеральную линию эволюции древнейшего металлопроизводства в случае его независимого возникновения. Металлографические исследования подкрепляют основной вывод Г.Г. Коглена о том, что открытия и изобретения в истории металлургии предопределяют друг друга и следуют друг за другом в определенной последовательности вне зависимости от сложности и противоречивости процесса ее регионального развития. Тем не менее, на фоне нынешнего состояния аналитических источников, удается не только подтвердить периодизацию металлургии Г.Г. Коглена, но отчасти и дополнить техническую характеристику выделяемых им этапов. Оказалось, к примеру, что вскоре после открытия плавки чистых окисленных руд меди (начало фазы «С») последовало освоение восстановительной плавки руд смешанных оксидносульфидных. Прямое доказательство этому обнаружено при металлографическом изучении так называемых «штейновых» включений в медных изделиях и шлаковых настылях на стенках тиглей поздней Гумельницы, датируемых серединой IV тыс. до н. э. (Рындина, 1998. С. 74–77). Ранее такого рода плавки оценивались как позднее явление, связанное с эпохой бронзы (фаза «В» Г.Г. Коглена).

В пределы фазы «С» удается теперь вписать и еще одно, чрезвычайно важное изобретение, связанное с упрочнением меди холодной ковкой. Из 120 изученных в нашей лаборатории крупных ударных орудий, связанных с энеолитическими памятниками Восточного Средиземноморья, Балкано-Карпатской и Восточной Европы, 118 обнаружили на лезвийной части следы упрочняющего наклепа (рис. 3, 4) в виде вытянутых холодной ковкой, разбитых полиэдров. Чтобы представить возможность этого технического достижения, достаточно обозначить твердость их металла на лезвийной кромке и вдали от нее. На лезвии она колеблется от 110 до 130 кг/мм2, вдали от него составляет 77–89 кг/мм2. Для сравнения обозначим твердость железа, выплавленного из гематита. Она равна 106–110 кг/мм2, т. е. соответствует показателям упрочненной меди. Резкое повышение твердости за счет целенаправленного наклепа делает медь успешным соперником камня даже в производстве крупных ударных орудий и оружия.