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

Дендрохронологической датировке могут подвергаться и подвергаются на практике самые различные деревянные объекты: единичные бревна или доски, а также как простые, так и весьма сложные по своей конструкции сооружения — дома (срубы), мостовые, церкви с их отдельными частями, деревянные детали каменных сооружений (балки и прочее). В городах, где велось постоянное деревянное строительство, выделяются так называемые строительные ярусы или же периоды, когда за определенный отрезок времени, к примеру, после обширных пожаров и разрушений, возводились крупные комплексы разнообразных построек.

Год рубки каждого отдельного ствола или «порубочную дату» возможно установить лишь в том случае, если на нем неповрежденным сохранилось последнее прижизненное внешнее кольцо. В противном случае, такое сохранившееся на поврежденном спиле кольцо будет обозначать т. н. terminus ante quem, то есть время, предшествовавшее повалу дерева. Сама же неопределенная порубочная дата по отношению к последнему сохранившемуся на спиле кольцу будет обозначена как terminus post quem.

Наиболее вероятный год сооружения сруба или же церкви («строительная дата»), который отражен в совокупности «порубочных» дат бревен с сохранившимися внешними кольцами, определяется по времени самой поздней из них. Весьма часто в исследованной совокупности стволов из одной постройки могут попадаться отдельные бревна или же группы их, порубочные даты которых будут сильно различаться между собой. В таком случае деревья, срубленные заметно раньше, чаще всего относятся к деталям т. н. вторичного использования (переиспользования), то есть заимствованными из какой-то ранней и, видимо, разрушенной постройки (см., например, рис. 12, образец № 8). Древесина же более позднего повала расценивается уже в качестве следов последующего ремонта основного сооружения.

Наиболее надежными в смысле определения календарных строительных дат можно рассматривать стратифицированные мостовые улиц больших городов, скажем, таких, как Великий Новгород (рис. 8 и 13) и других поселений городского типа. Из каждого подобного яруса можно извлечь огромное число прекрасных образцов дерева; и даты каждого бревна могут быть увязаны по графикам прироста древесины с предыдущим и последующим настилами мостовых (рис. 13). Кроме того, с сооружением (перестилом) нового слоя мостовой, как правило, был связан новый строительный ярус обширного участка города, включавший в себя усадьбы, отдельные дома, заборы-частоколы и т. п. Поэтому подобные крупные совокупности комплексов для дендрохронологов представляют наиболее благодатные для датировки материалы.

Вместе с тем в археологической практике можно столкнуться со сложными постройками, конструкция которых и порядок их сооружения остается далеко не всегда понятными.

К тому же для них бывает крайне трудно установить дату сооружения и функционирования. К подобным объектам относится, например, так называемый «большой дом» из Старой Ладоги (рис. 14), общая площадь которого достигала 170 кв. м. (примерно 17 на 10 метров). По всей вероятности, этот своеобразный по конструкции дом был наспех сооружен из странного и весьма разнообразного набора древесных стволов вперемежку с досками и деталями разрушенных кораблей (всего более пяти десятков образцов), что очевидно даже при изучении основания дома. Наиболее поздние детали данной постройки датируются 90-ми годами IX века; самые ранние из этого набора образцов относятся еще к первому десятилетию того же века. Хронологический разрыв в этом случае достигал почти восьми десятилетий! И остается не совсем понятным: отражают ли поздние образцы время сооружения постройки или же это следы поздних ремонтов?

Рис. 14. Основание «большого дома» из Старой Ладоги. Для его строительства использовалось разнообразное дерево с годами рубки, различавшимися на восемь десятков лет.

Таким предстают основные аспекты относительного и абсолютного датирования на базе изучения древесных колец образцов из археологических и архитектурных построек.

III. Радиоуглеродное датирование

В отличие от дендрохронологии датировки по 14С безусловно доминируют среди материалов ранних эпох, охватывая прежде всего историко-археологические периоды раннего металла, неолита, мезолита, а также верхнего палеолита (рис. 2). Для более позднего времени, к примеру, средневековья его значение, равно как и эффективность, резко снижаются: по своей «разрешающей способности» изотопный метод сильно уступает не только письменным источникам, но и дендрохронологии[13].

Другим отличием 14С от метода дендрохронологии является способность радиоуглеродного анализа, опираясь на период полураспада данного изотопа, сразу представлять исследователям календарную дату испытуемого образца. Для дендрохронологии, как мы уже знаем, процедура анализа требует первичного и обязательного этапа выявления относительной даты целой группы образцов, а установление календарной даты образцов становится возможным лишь с участием абсолютно датированной дендрошкалы или даже перекрестно сопоставляемых дендрошкал. Вместе с тем воздействие дендрохронологии на степень точности, достоверности, а также характера самих календарных дат по 14С оказалось столь существенным, что резонно будет начать с изложения именно этого аспекта взаимосвязи обоих методов.

Из предшествующих разделов читателю известно, что изначальные определения абсолютных дат по 14С приводятся ныне всеми лабораториями в так называемом конвенционном[14] значении, исходящем из периода полураспада этого изотопа в 5730 ± 40 лет. Однако сам процесс калибровки значений происходит на базе полураспада, установленного еще Либби и равному 5568 ± 25 лет. В последние годы едва ли не все пользователи радиоуглеродной хронологии отдают предпочтение именно калиброванным датам как более соответствующим исторической реальности.

По своему существу конвенционные даты исходят из постулата о неизменном — в течении десятков тысяч лет — содержании изотопа 14С в атмосфере Земли. Однако первоначально сформулированная эта базовая аксиома оказалась не вполне достоверной. Прежде всего выяснилось, что реальный возраст образцов в сравнении с «конвенционным» отличается более древними значениями; причем это различие возрастает по мере удревнения того периода, к которому относится образец. Кроме того, динамика содержания 14С в атмосфере Земли не отвечает линейному (неизменному) характеру: ее функция изобилует пиками и провалами. По всей вероятности, выявленная линия графика отражает ту флуктуацию содержания изотопа в земной атмосфере, которая имела место в ходе реального времени.

Проверка данного постулата о неизменности концентрации 14С была проведена прежде всего и фактически только на материалах «живой» и ископаемой древесины, то есть на тех образцах, что служили базовой основой многолетних дендрошкал. Причем шкалы эти были связаны не только с материалами из археологических памятников, но также с ископаемыми стволами, обнаруженными вне археологических слоев и положенными в основу дендрошкал для палеоклиматических построений. Поэтому метод калибровки 14С нередко именуют дендропоправкой к конвенционному определению возраста образца.

Действительно, именно дерево содержит в своих годичных кольцах наиболее содержательную и столь существенную для радиоуглеродной хронологии информацию. Здесь, в древесных кольцах сконцентрирована четкая «летопись» реального содержания и изменчивости концентрации изотопа 14С в атмосфере Земли. И помимо того, по этим кольцам надежнее всего вести отсчет времени с момента прекращения обмена с атмосферным углеродом изотопа 14С и началом полураспада этого изотопа. Надежнее всего для целей калибровки послужили, конечно же, те деревья Северной Америки, что отличались многотысячелетним возрастом: секвойя и остистая сосна (рис. 6).

Результаты калиброванных дат отличаются от конвенционных не только более древним возрастом, но и формой выражения. Фигура распределения значений возраста конвенционной даты проста и соответствует дифференциальной кривой нормального распределения (рис. 15). Фигура распределения значений возраста конвенционной даты намного более сложна и, как правило, отличается многовершинностью: ее вершины чаще всего сопряжены с «зубцами» зигзагов калибровочной кривой (рис. 15 а-d). Весьма нередко значения ее вероятности в пределах одной или двух сигм не укладываются в непрерывный отрезок времени, но как бы дробятся на некоторый ряд его составляющих (рис. 15 b-d).