Приложение

С.А.Григорьев

Металлургическое производство на Южном Урале в эпоху средней бронзы

В предшествующее время металлургическое производство существовало у племен ямной культуры Оренбуржья. Эта территория являлась северо-восточной окраиной Циркумпонтийской металлургической провинции (ЦМП), охватывавшей огромные пространства вокруг Черного моря. С распадом ЦМП в конце средней бронзы в обширном лесостепном ареале от Подонья до Зауралья формируются абашевские и синташтинская культуры. Последняя представлена такими яркими памятниками, как Аркаим, Синташта и Устье. Сложение этого культурного блока способствовало образованию новой металлургической провинции – Евразийской (ЕАМП). В силу этого обстоятельства проблема формирования указанных культур и проблема сложения ЕАМП взаимосвязаны. При этом очевидно, что синташтинская культура генетически не связана с приуральской ямной, а ЕАМП – с ямным очагом ЦМП.

Обычно проблемы формирования и функционирования металлургических провинций решаются на базе анализа морфологии металлических изделий и их химического состава. Вопросы, связанные с плавкой руды, оставались за пределами внимания исследователей. Использование новых методик обработки древних шлаков позволило провести реконструкцию древних технологий и сформулировать ряд положений об истоках происхождения металлургического производства синташтинско-абашевского времени.

Проблема культурной интерпретации памятников типа Синташты и Аркаима является достаточно сложной. С одной стороны, по основным категориям инвентаря они могут быть включены в абашевскую общность (этой точки зрения придерживаются многие исследователи), с другой – данные памятники отражают иные традиции в архитектуре и погребальном обряде. Устойчива повторяемость их на различных памятниках, вплоть до отдельных деталей, позволяет говорить об особой культуре.

Следует заметить, что историко-металлургическая тематика всегда вызывала повышенный интерес у исследователей. Этому способствовало понимание того факта, что металлургия в течение значительного по своей протяженности периода человеческой истории во многом определяла характер и направление прогресса.

Это можно использовать где-то во введении.

Особо хотелось бы остановиться на работах Е.Н.Черныха, поскольку в настоящее исследование заложен ряд принципов, выработанных этим ученым. Базируясь на данных спектрального и морфологического анализа металла эпохи бронзы, ему удалось выделить ряд металлургических провинции и проследить динамику их формирования и развития. В результате было определено, что историю Евразийской металлургической провинции можно разбить на три хронологических горизонта: досейминский, сейминский и постсейминский (предананьинский).

Первая фаза связана с формированием системы ЕАМП. Металлургическим производством на этом этапе занимаются прежде всего племена абашевской общности, основной рудной базой которых являлся рудник Таш-Казган в Учалинском районе Башкирии. Меднистые песчаники Приуралья эксплуатировались в гораздо меньшей степени. Но начало функционирования абашевской металлургии связано в первую очередь с ними. Открытость этой культуры и, вероятно, некоторые миграции в восточном направлении привели к расширению первоначального территориального ядра ЕАМП.

Вторая фаза начинается с проникновения на запад по югу таежной зоны сейминско-турбинских племен. Этот импульс способствовал окончательному оформлению стереотипов провинции и значительному расширению ее территории.

Исследование рудной базы древних металлургов Урала имеет довольно продолжительную историю. Первые сведения о «чудских копях» мы находим уже в дневниках путешествий российских ученых Н.П.Рычкова (1772), П.С.Палласа (1786) и И.И.Лепехина (1802). Археологическое же обследование древних рудников было начато в советское время.

Картина несколько изменилась после экспедиций, проведенных на Урале Е.Н.Черныхом (1970). Экспедициям предшествовала предварительная работа с геологическими отчетами и публикациями. Это позволило определить перечень рудников, которые использовались или могли быть использованы в древности. Были проведены также отбор образцов с этих рудников на спектральный анализ и сопоставление элементов примесей в руде и металле с памятников провинции. В результате был сделан вывод о том, что в течение всей первой фазы истории провинции эксплуатации подвергались медистые песчаники Приуралья (МП) и месторождение Таш-Казган (ТК) в Зауралье.

Очень важной представляется произведенная С.В.Кузьминых и С.А.Агаповым (1989) оценка масштабов эксплуатации медистых песчаников в эпоху бронзы.

В настоящее время Е.Н.Черныхом совместно с большой группой сотрудников проводятся работы на Каргалинских рудниках в Оренбуржской области. Значение этих исследований сегодня сложно оценить. Масштабы древних работ на Каргалах поражают. Почти 150 кв.км плотно насыщены выработками. Однако данных об эксплуатации их в абашевское время нет.

Специфика синташтинских городищ выявила крайнюю сложность идентификации отдельных сооружений как металлургических. Небольшие размеры и наземный характер расположенных в жилищах печей, незначительная мощность прокалов под ними не всегда позволяли их определить. Определенные затруднения возникали в связи с относительной редкостью обнаружения шлака, что не позволяло с уверенностью связать то или иное теплотехническое сооружение с металлургическим производством. Выходом явилась предпринятая промывка слоя в районе подобных сооружений. В результате удавалось выявить значительное количество мелких фрагментов шлака, флюсов или сплесков металла и точно определить их функцию.

Это работает на версию специализации целых поселений на металлургии.

Кстати, металлурги вынуждены были вести оседлый образ жизни (не строить же постоянно новые печи), а следовательно нуждались и в защите своих жилищ от внешних врагов.

Большую помощь оказали также проведенные экспериментальные исследования. Они помогли точнее представить технологию и возможности древнего производства. Однако их применение в создании модели древнего производства имеет один важный ограничительный барьер. Экспериментальное моделирование иллюстрирует какое-либо положение как возможное, но не дает права отождествлять его с  древней реальностью.

В ходе исследования был использован широкий спектр различных лабораторных физико-химических методов. Это исследования аншлифов шлака под микроскопом в отраженном свете, химический, спектральный и рентгеноструктурный анализы. При этом основными методами являлись оптическая минералогия и спектральный анализ. Прочие имели вспомогательный характер и применялись выборочно для решения конкретных задач. Подобный выбор обусловлен стремлением выработать методику дешевую, рассчитанную на массовый материал, которую можно было бы применять на базе археологических лабораторий. Химический и рентгеноструктурный анализы очень дороги и трудоемки. К тому же получаемая с их помощью информация способствует решению в рамках поставленной проблемы лишь частные задачи.

Как известно, медные руды могут присутствовать в месторождении в виде гидроокилов, оксидов, вторичных и первичных сульфидов. Достаточно широко распространено мнение, что плавка сульфидной руды была не под сил древним металлургам либо же требовала сложной, многоступенчатой технологии. Однако, как показали наши экспериментальные работы, плавка вторичных сульфидов зачастую бывает значительно проще плавки окисленной руды.

При этом данная проблема не разрешается и с обнаружением руды в раскопе, поскольку за столь длительное время из сульфидных руд вполне могли образовываться гидроокислы. К тому же находки эти встречаются лишь на отдельных поселениях и представлены чаще в единичных экземплярах.

Очень важные соображения !..

На фоне этого выгодно отличаются остатки руды, законсервированные в кусках шлака. Правда, и в шлаке руда встречается далеко не всегда, но при значительной выборке материала можно с достаточной доле уверенности проследить основную тенденцию.

Методом определения характера руды является оптическая минералогия. С ее же помощью решалась проблема рудных источников. Основой для ее разрешения послужило то обстоятельство, что рудные источники Урала различаются между собой по генезису и, следовательно, по рудовмещающим породам. Фрагменты этих пород обычно сохраняются в шлаке, хотя и в незначительном количестве. Для определения рудного источника использовался также спектральный анализ.

Однако минералогическое изучение дает более достоверную информацию, хотя тоже не всегда бесспорную. Например, факт присутствия частиц кварца может быть двояко интерпретирован. С одной стороны, они могут быть рудовмещающей породой, с другой – флюсовыми добавками. Поэтому обращалось внимание на то, в ассоциации с чем идет медь или медная руда. Если они заключены в кусочку кварца, то кварц является рудовмещающей породой, если нет – можно ставить вопрос об использовании его в качестве флюса. Оптимальными же критериями для разрешения этой проблемы являются наличие кусков флюса около металлургических комплексов, сравнение химического состава шлака и руды, устойчивое оптимальное соотношение в шлаке кислотных и основных окислов, позволявшее добиваться жидкотекучего состава.

Объем загрузки печи и выхода конечного продукта определяется достаточно сложно. Уникальны случаи, когда загрузка сохранилась целиком или вместе с образцами руды обнаружены слитки металла. Безусловно, это очень редкая удача. Прояснению данного вопроса способствовала форма синташтинских шлаков.

Одной из наиболее сложных для разрешения проблем является выяснение температуры, при которой шла плавка. Примененная в данной работе методика определения температур основана на том, что всем веществам присуща определенная температура плавления или перехода из одной кристаллической модификации в другую. Основным методом здесь является световая микроскопия. Однако заметим, что в ряде случаев необходимо дублировать его результаты данными рентгеноструктурного анализа. Последний способен с достаточной долей надежности идентифицировать вещество по его кристаллоструктурным характеристикам, но все же не в состоянии определить, выкристаллизовалось ли оно из расплава или осталось нерасплавленным. Подобную задачу решает в настоящей методике оптическая минералогия. Таким образом, определение кристаллических составляющих позволяет получить серию температурных реперов.

Определенную сложность в использование данной методики вносит то обстоятельство, что температура плавления некоторых веществ иногда колеблется из-за примесей других элементов. Наличие их можно выявить применением рентгеноспектрального микроанализа, направленного на исследование распределения компонентов и примесей в металлах и сплавах. Однако этот очень дорогостоящий метод вряд ли может быть применен при исследовании значительного массива материала. При работе с большими выборками лучше ориентироваться на температуру плавления нескольких веществ, которая приводится в таблице по справочнику Р.Циммермана и К.Гюнтера.

Температура плавления некоторых минералов

Все температуры существенно выше тех, что используются при обжиге керамики!..

Важным диагностическим признаком являются также температуры взаимных переходов в системе магнетит-гематит. Следует, однако, отметить, что на них оказывает влияние как химический состав этих минералов, так и характер атмосферы в печи…

В восстановительной атмосфере тигля магнетит, забирая часть кислорода у окисленной руды, переходит в гематит уже при достаточно низких температурах (300-600°С). Впрочем, в этих условиях весь магнетит в гематит перейти не может. Поэтому при остывании гематит будет оседать вдоль плоскостей магнетита. Этот эффект наблюдается до температуры 1452°С.

Следует отметить, что гематит стабилен до 1390°С, магнетит сохраняет стабильность при температуре свыше 1390оС. При нагревании на воздухе гематит диссоциирует при этой температуре до магнетита. В активной окислительной атмосфере эта диссоциация не происходит.

Поведение кварца при нагревании описывается классической диаграммой Феннера.Здесь нет необходимости перечислять все его фазовые переходы. Достаточно подчеркнуть, что кварц получается при остывании от 867°С,трилимит – от 867-1470°С, кристобалит – от температуры свыше 1470°С. Плавление кварца происходит в температурном промежутке 1670-1700°С. Расплавленный кварц, остывая, образует кварцевые стекла. Однако растворение кварца в шлаке и образование оливина и стекла начинается и при более низкой температуре.

В реальных металлургических шлаках возможно сосуществование двух модификаций кварца. Допустим, что в образце присутствуют тридимит и кристобалит. Это означает, что температура при плавке превысила 1470°С, но продержалась на таком уровне недолго. Иногда, впрочем, образование кристобалита начинается и при более низких температурах.

Другие приведенные в таблице вещества могут находиться в образце в виде нерасплавленных включений или кристаллов, выкристаллизовавшихся из расплава. Последнее будет, как правило, означать, что температура в печи превысила температуру плавления данного вещества. Однако и здесь следует учитывать возможность выпадения тугоплавких составляющих из расплавов, образованных при более низкой температуре.

К сожалению, аналитические данные не всегда в состоянии дать достоверный ответ на вопрос о температурах, достигаемых в процессе плавки. Например, проведенные А.Хауптманном эксперименты со шлаками, полученными при плаке руды, относящейся к так называемым самофлюсующимся рудам, показали, что плавятся они при температуре 1130-1150°С. Однако построение фазовых диаграмм дало совершенно иной результат. В соответствии с ними шлаки должны плавиться при более высокой температуре – около 1200-1250°С. С другой стороны, точка возможного плавления шлака вовсе не является свидетельством того, что в ходе плавки не были достигнуты более высокие температуры. Поэтому подобные определения дают величины относительные и должны верифицироваться целым комплексом данных.

Расхождение по температуре все-таки весьма значительное, хотя вроде бы всего 8%…

Очень важно для последующей реконструкции технологии плавки определение атмосферы и скорости остывания расплава. Для первого диагностическим признаком являются соотношения меди и куприта, магнетита и гематита. Последнее соотношение, впрочем, зависит также и от температуры, поэтому на практике к определению атмосферы плавки применимо далеко не всегда. Более показательно количество куприта, присутствующего в шлаке.

Скорость остывания расплава определяется по величине выкристаллизовавшихся щерен того или иного минерала. В условиях медленного остывания успевают сформироваться достаточно крупные кристаллы. При быстром же остывании кристаллизация либо не происходит вовсе, либо кристаллы образуют мелкие игольчатые или дендритные структуры. Впрочем, бывают ситуации, когда успешной кристаллизации мешает не высокая скорость остывания расплава, а высокая кислотность шлака и отсутствие необходимого железистого компонента для образования фаялитового расплава.

При исследовании образцов оценивалось количество меди, осевшей в шлаке. Это было важным показателем, указывающим на совершенство или, напротив, несовершенство той или иной технологии.

Из приведенного выше описания исследовательских операций видно, что в результате обработки даже всем комплексом перечисленных методов нескольких образцов шлака полученные данные могут быть по-разному интерпретированы. Но работа с большими сериями, как показал опыт данного исследования, дает возможность прийти к верным заключениям и при меньшем арсенале физико-химических методов.

Таким образом, предложенная методика позволяет определить температуры, характер атмосфер в печи, скорость остывания расплава (при этом оценочно и относительно иных образцов), характер рудовмещающих пород. Крайне проблематично выяснение наличия флюсов. Выявляются химико-металлургические группы и определяются легированность на стадии плавки руды. Трудно реализуемой на данном этапе является возможность привязки древней рудной базы к конкретным месторождениям. Таковы основные возможности и ограничительные рамки данного метода.

Более проблематичны данные, полученные в результате исследования руды и шлака с помощью спектрального анализа. В западных историко-металлургических исследованиях полуколичественный спектральный анализ, весьма популярный в нашей стране, практически не применяется. Это обусловлено целым рядом обстоятельств. В первую очередь, этот аналитический метод недостаточно достоверен.

В нашей стране наиболее методически надежными были исследования, осуществляемые лабораторией естественно-научных методов ИАРАН. Однако повторное изучение с помощью современных методов химического анализа балканского металла, проанализированного в Москве, показало, что целый ряд диагностически важных элементов был определен недостаточно достоверно. В результате, из выделенных химических групп металла лишь отдельные группы совпали с группа, выделенными Е.Н.Черныхом.

Кроме проблем чисто аналитических, существуют проблемы анализируемого материала. Хорошо известно, что элементы-примеси распределены в руде весьма неравномерно, при этом возможно сопоставление образцов руды лишь на статистическом уровне и неприменимо при сопоставлении отдельных образцов. Эта ситуация сохраняется и при анализе черновой меди, на которую оказывают дополнительное воздействие флюсы. Это прекрасно сознают все исследователи, что отражено в ряде публикаций.

Очень показательные эксперименты были осуществлены У.Цвиккером. После плавки руды полученная медь была проанализирована. В результате этого анализа выяснилось, что примеси в металле распределены неравномерно. Для получения гомогенного сплава требовалась переплавка.

Однако относительно корректный результат можно получить лишь в том случае, если металл не смешивался с другим металлов сразу или впоследствии при переплавке лома. Нам, к сожалению, неизвестна степень утилизации металла той или иной древней культуры, но она была, по-видимому, достаточно велика.

Тоже весьма важное замечание!..

Однако этим проблемы не ограничиваются. Даже плавка взятой с одного месторождения руды с использованием одного типа флюсов и без последующих переплавок может дать в результате совершенно различную картину микропримесей в металле. Очень часто такие элементы в меди, как никель, мышьяк, сурьма и серебро, используются в качестве диагностирующих при определении источника исходного сырья. Однако исследование британских ученых показало, что в этом вопросе они не имеют никакого значения, поскольку их содержание в значительной степени зависит от характера технологии (главным образом от температуры) производства металла (Pollard et al., 1990, h. 135).

Важнейшее замечание!.. Надо учесть его.

Вероятно, далеко не все печи использовались исключительно в металлургических целях. Большинство из них было, по-видимому, полифункционально и служило также для приготовления пищи, обогрева и прочих домашних нужд. Подобные конструкции выявлены практически во всех исследованных синташтинского времени, где условия фиксации позволяли это сделать.

Все обнаруженные печи можно распределить по двум категориям: однокамерные и двухкамерные. Однокамерные печи могут быть углубленными и наземными.

Углубленных однокамерных печей было обнаружено всего четыре. Две из них – на поселении Синташта, и датируются они синташтинским временем, поскольку сопровождались соответствующим керамическим материалом, но относятся, по-видимому, к поздней фазе существования этого поселения, так как были сооружены в засыпанных колодцах первого строительного горизонта…

Аналогичные печи были зафиксированы на петровском поселении Семиозерки II. Это округлые в плане ямы диаметром 0,5 м и глубиной 0,3-0,4 м, с прямыми, слегка сужающимися ко дну стенками.

Однокамерные наземные печи могут быть круглыми, траншееобразными и прямоугольными…

Самым простым их типом являются круглые купольные печи без дымохода.

Основания печей на поселениях Аркаим и Синташта имели обычно диаметр 0,7-1 м.

Более сложной модификацией печей наземного типа являются печи, пристроенные к колодцам. Их было обнаружено двадцать две: 10 – на поселении Аркаим, 2 – на поселении Синташта и 10 – на поселении Устье. Основная особенность этих печей сводится к тому, что строились они около колодцев и были соединен с последними небольшим перекрытым каналом шириной около 15 см…

На печах этого типа была прослежена еще одна конструктивная особенность, свойственная, вероятно, всем печным сооружениям этого времени. На краю основания одной из печей поселения Аркаим на уровне материка было вмазано глиняной воздуходувное сопло; печи поселения Синташата имели небольшие канавообразные выступы, служившие, по-видимому, для той же цели. Эти факты примечательны тем, что они доказывают существование однокамерных мехов. В двухкамерных мехах сопло монтируется к верхней камере. Поэтому его нельзя разместить так низко без специального углубления под мехи.

Неравномерность дутья из однокамерных мехов компенсировалась подачей воздуха из колодца. Последняя была довольно интенсивной. Естественная тяга здесь создавалась за счет перепада температур в печи и колодце. Это предположение получило надежную экспериментальную проверку.

Вообще-то очень классное технологическое решение!..

В принципе, можно допустить, что двухкамерные мехи размещались на поверхности и соединялись с вмонтированным воздуходувным соплом гибким соединением из кожи. Однако обращает на себя внимание следующая тенденция: с появлением углубления под мехи резко повышаются температуры, достигаемые в печах в ходе плавок. Это совпадение, как представляется, обусловлено повышением интенсивности подачи воздуха пи переходе на двухкамерные мехи.

Таким образом, обнаружение воздуходувного сопла, вмонтированного в пол одной из печей поселения Аркаим, однозначно свидетельствует об использовании синташтинскими металлургами воздуходувных мехов. На более ранних стадиях металлургического производства нагнетание воздуха осуществлялось иным способом.

Прекрасно иллюстрирует этот процесс рельеф гробницы Анк-Ма-Хор в Сакаре, относящейся к периоду пятой династии (2450-2359 гг. до н.э.). На рельефе изображены три металлурга, которые дуют в трубки на тигель в небольшой куче угля. Мехи в Египте появляются только в первой четвертиII тыс. до н.э. с гиксосами. В степной Евразии, следовательно, они появляются в то же самое время.

Дальнейшей модификацией синташтинских печей можно считать тип сооружений с горизонтальными дымоходами. Они могли располагаться как у колодцев, так и автономно. Выявлены были подобные печи лишь на поселении Аркаим. Они состояли из купольной печи и дымохода. Купольная часть аналогична описанным выше. Дымоходы же представляли собой канавки глубиной 10 см, шириной 35 см и длиной 120-180 см. При раскопках в заполнении фиксировались небольшие обожженные камни. Вероятно, во многих случаях использовались дымоходы наземные без канавок…

Ориентированы дымоходы обычно по касательной к колодцам. В одном из хорошо сохранившихся комлпексов дымоходное отверстие вплотную примыкало к канавке, соединявшей колодец с печью. Практическая рациональность такой конструкции была выяснена экспериментальным путем. Если бы дымоход и колодец располагались напротив друг друга, потоки воздуха достаточно быстро проходили бы через центр печи непосредственно в дымоход. При имевшем же место размещении воздух шел по кругу, способствуя равномерному прогреванию всей полости печи и поддержанию более высокой температуры.

Этой металлургической конструкции близки канавообразные или прямоугольные вытянутые печи. На поселении Аркаим они представляли собой канавки длиной 2,2-2,5 м, шириной 0,3-0,5 м, глубиной 0,1-0.2 м.Дно их слегка прокалено, а в заполнении были обнаружены небольшие обожженные камни. На поселении Аркаим углубления под одной такой конструкцией не было, и она фиксировалась в виде вымостки из камней таких же размеров. Аналогичные сооружения были выявлены на поселениях Синташтаи Устье. Однако здесь они относятся, возможно, уже к петровско-акульскому горизонту. Примечательно, что на поселении Синташта такая печь примыкает к колодцу.

Следующая категория – двухкамерные печи. Для исследуемой эпохи их выявлено чрезвычайно мало. Это обстоятельство не позволяет пока провести типологическое членение внутри категории. Основной характеристикой этих печей является наличие двух камер – плавильной полости и углубления под мехи. Наличие последних, возможно, маркирует изобретение двухкамерных мехов, где воздух с помощью нижней камеры нагнетался в верхнюю, а оттуда, благодаря наличию утяжеленной крышки, через выходное отверстие поступал в плавильную полость.

Наиболее ранней подобной печью является печь поселения Аркаим. Она представляла собой близкое к овалу углубление размером 1,6х1,2 м. Западная его часть была углублена в материк на 35 см. В восточной фиксировалась овальная полость размером 75х55 см и глубиной 38 см, заполненная обожженными камнями. Мехи, таким образом, располагались в западной части. В восточной же осуществлялась плавка металла.

На поселении Синташта было обнаружено две печи подобного типа. Датируются они петровско-алакульским временем…

Печи этого типа характерны для петровского поселения Семиозерки II. Они располагались в углублениях размером 1х0,6-1 м, разделенных материковыми выступами на две части – углубление под мехи и плавильную полость. Размеры плавильной полости составляли обычно 0,4х0,5 м.

К сожалению, случаи, когда мы имеем ясную стратиграфическую ситуацию в виде перекрывания конструкции одного типа конструкцией другого, чрезвычайно редки. К тому же они не могут служить доказательством «генетической» преемственности. Следует учитывать также и то, что печи различных типов вполне могли сосуществовать.

Поскольку прообразом металлургической печи являлся обычный домашний очаг, то логично предположить, что наиболее ранними являются простые купольные печи. Впоследствии их начинают пристраивать к колодцам. Следующий этап – это появление дымоходов и углубления пода печи. Последнее приводит к появлению углубленных печей. В дальнейшем печи с дымоходами преобразуются в канавообразные, а печи без дымохода с изобретением мехов постоянного дутья – в двухкамерные.

Все строится лишь на логике заранее заданной схемы «от простого к сложному», а вовсе не на реальном археологическом материале (хотя, на первый взгляд, ему вовсе не противоречит).

В синташтинское время известны все типы печей. Однако двухкамерные и углубленные печи встречаются, скорее, как исключение. Основную же массу составляли круглые наземные печи различных типов. В петровское время печи с дымоходами известны в виде более поздней модификации – так называемых канавообразных печей. Зато резко возрастает процент углубленных и двухкамерных печей.

Вышесказанному не противоречат и стратиграфические наблюдения. На поселении аркаим было отмечено перекрывание простой купольной печи дымоходом. На поселении Синташта углубленные печи, отя и сопровождались синташтинским материалом, фиксировались в разрушенных синташтинских колодцах, к которым примыкали более ранние наземные печи. В синташтинских же колодцах фиксировались и петровские двухкамерные печи.

А можно предложить и другой сценарий – при освоении нового места сначала строится что попроще, но побыстрее сделать, а уже затем постепенно можно было строить и то, что требовало больше времени.

Сказанное позволяет выявить динамику развития теплотехнических сооружений исследуемого времени. Однако заметим, что пока, вследствие отсутствия дробного хронологического членения исследуемой эпохи, нижеприводимые выводы могут рассматриваться лишь в качестве гипотезы.

Синташтинское население практически не имело специализированных металлургических печей. Оно использовало полифункциональные печи. Эти сопровождаемые металлургическими остатками сооружения, как правило, являются единственными в жилище. Первоначально это были наземные купольные печи диаметром 0,7-1 м. Воздух в них нагнетался с помощью простых однокамерных мехов. Это мешало равномерности дутья. Важным шагом вперед являлось использование подачи воздуха из колодцев. Печи начали пристраиваться к ним, что сделало дутье равномерней и интенсивней. При использовании же печи в бытовых целях обеспечивалась хорошая тяга без разборки части печи.

До такого конструкционного решения еще надо было додуматься!..

Новым достижение синташтинских металлургов можно считать изобретение дымохода. Причины его появления нам удалось выяснить в ходе экспериментальных работ. При плавке окисленных руд необходимости в дымоходах нет. Горение древесного угля, который использовался в металлургическом производстве, дыма и огня практически не дает, а нагревание руды не приводит к выделению вредных газов. Однако стоит в печь поместить хотя бы незначительное количество сульфидной руды, как вокруг нее начинает распространяться характерный тяжелый запах сернистого газа. Необходимость его удаления и привела к появлению дымоходов.

Вообще-то сам автор ранее высказывал свои же соображения против более позднего использования сульфидной руды.

Специфика конструкции дымоходов была обусловлена тем, что в синташтинское время отсутствовала хорошая техника вертикальной кладки. Поэтому сначала сооружалась горизонтальная часть, проходя по которой газы остывали и параллельно обогревали помещение. Далее же сооружалась вертикальная часть из термически нестойкого материала, например, дерева.

А почему нужно списывать это на несовершенство технологии?.. Разве задача использования тепла для обогрева помещения не была актуальна и важна?.. Сбрасывать ее со счетов вообще нельзя.

Специализация в металлургическом производстве наметилась, вероятно, к концу существования синташтинской культуры. Первыми симптомами этого можно считать появление канавообразных печей. Основное отличие их от печей с дымоходами – уменьшенная плавильная полость, которая позволяла достигать более высоких температур. Та же задача реализовывалась и при сооружении углубленных печей. Однако оптимальная конструкция была создана, когда возникли двухкамерные мехи, обеспечившие равномерное дутье и достаточно высокие температуры. На синташтинских памятниках подобные конструкции единичны, но уже на петровских они составляют большую часть металлургических сооружений.

РРР: А можно привести и другую логику. При первичном размещении на месте городить специализацию смысла нет. Проще сделать полифункциональные печи. А вот когда налаживается поставка сырья и необходимо увеличить объемы выплавки на единицу времени, тогда уже без специализированных печей не обойтись. Хотя бы из тех соображений, что в одной и той же печи производить выплавку и приготавливать еду (что требует более низких температур) – расточительно, с точки зрения расходования топлива. Так что речь может идти вовсе не о стремлении к специализации, а о постепенном благоустройстве жизни.

Необходимо заметить, что в других регионах большинство изученных металлургических печей имели меньшие размеры. В Индии печи энеолитического времени (II тыс. до н.э.) сравнительно невелики: 35 см в высоту и 18 см в основании, 14 см в средней части. В Синае и Негеве печи XIV-XI вв. до н.э. обычно имели диаметр около 20 см. Известны, впрочем, и печи диаметром 40-60 см, но для получения необходимой для плавки температуры воздух в них нагнетался с помощью нескольких сопел. Энеолитические печи в Вади Араба в Израиле имели внутренний диаметр около 45 см, глубину 45-50 см. последние, таким образом, углубленные, что отличается их от основной массы синташтинских печей. Шлак из этих печей не выпускался. Атмосфера плавки была преимущественно окисленной, в результате чего в печах этого типа формировался шлак типа шпинели. Более поздние печи этого региона, датируемыеXIV-XII вв. до н.э., имели меньший диаметр (30-40 см) и яму для выпуска шлака. Между подом и углублением оставлялась грунтовая перегородка. Шлак, получаемый в печах этого типа, относится уже к фаялитовым шлакам. Не исключено, что такие конструкции сопоставимы с некоторыми печами петровского времени.

Большие размеры синташтинских печей можно объяснить главным образом их полифункциональностью, в то время как все вышеописанные конструкции относятся к специализированным металлургическим печам.

Малые размеры древних печей надо учитывать при версии толкования чульп в Силустани. При использовании их в качестве плавильных установок уж очень большие объемы получаются.

Существует довольно много экспериментальных исследований, моделирующих процессы получения меди в древности. На основании этих исследований предполагается, что условиями успешной плавки являются сравнительно небольшой диаметр печи (20-40 см) и использование до шести воздуходувных сопел одновременно. При большем диаметре не удается добиться проникновения воздуха в центральную часть печи и горения угля. Однако наши эксперименты с конструкциями печей синташтинского типа показали, что даже при большем диаметре печей и использовании всего одного сопла удается добиться прогрева всей полости печи с температурным максимумом в центральной его части. В синташтинских печах этому способствовал поддув воздуха из колодца. Печи, не пристроенные к колодцам, обычно несколько меньше, но все же более 40 см. Успешным плавкам в таких печах способствовал, вероятно, правильный подбор размеров угля, что облегчало проникновение воздуха в центр печи.

Немаловажна также форма укладки топлива. Что явно используется и в современных перуанских печах при обжиге кирпича. А ведь температура обжига, например, керамического кирпича достигает 1000 градусов!..

Одним из наиболее сложных вопросов историко-металлургических исследований является выявление источников, формировавших рудную базу той или иной археологической культуры или поселения. Для его освещения были использованы преимущественно методики, введенные в археологический арсенал Е.Н.Черныхом. Значительную помощь также оказали минералогические определения больших серий руды. Однако работа была чрезвычайно затруднена отсутствием информации по геохимии большинства уральских медных рудников. Поэтому пришлось ограничиваться выделением химических групп руды, обнаруженной на памятниках, и отказаться от попыток увязать ее с конкретными месторождениями.

Впрочем, и выделенные группы далеко не всегда будут привязываться впоследствии к различным месторождениям. Их различие может быть обусловлено не только геохимическим фоном региона, где располагался рудник, или геологическим типом месторождения, но и глубиной разработки, а также причинами технологического характера. Так, геохимическая картина одного месторождения может существенно меняться в зависимости от того, с како глубины получен данный образец. Поэтому пришлось ограничиться констатацией наличия тех или иных групп, не пытаясь определенно говорить об их характере.

На первом этапе были выстроены гистограммы распределения концентраций примесей различных элементов в рудах зауральских памятников (Рис. 6). Обращает внимание асимметричная гистограмма серебра, двухвершинные гистограммы никеля, цинка и свинца, трехвершинная – кобальта. Это свидетельствует о неоднородности всей выборки и возможности выделения групп по этим элемента, что и нашло свое отражение в корреляционных графиках.

Корреляционный график Pl-Cr позволил разделить руду на две группы, различавшиеся содержанием свинца. При этом на графике была видна неоднородность обеих групп.

Более очевидно это было на графиках Pb-Ni и Pb-Co, что позволило выделить группу с пониженным содержанием серебра и повышенным содержанием прочих элементов.

Корреляционный график Co-Ni благодаря трехвершинной гистограмме кобальта и двухвершинной никеля позволил разбить весь массив материала на три группы (Рис. 7).

Судя по рисунку, все сильно смахивает на слишком субъективные махинации.

В I группу с высокими концентрациями кобальта и никеля вошло большинство образцов поселения Синташта и рудника Майлы-Юрт, а также единичные образцы Аркаима и Устья. К группе II о средними содержаниями этих элементов относятся преимущественно образцы Устья, а также серия образцов Аркаима и Синташты. Наконец, к группе III с пониженным содержанием кобальта и никеля были отнесены образцы рудника Таш-Казган, стоянки Бурли, поселений Сергеевка, родники и отдельные образцы Аркаима и Устья.

Однако следует учитывать, что образцы с Сергеевки и Бурлей (III-1) содержат несколько больше свинца, чем образцы Таш-Казгана и Родников (III-2). Минералогически эти образцы тоже различаются. Месторождение Таш-Казган является типичным уральским месторождением в кварцевых жилах. Образцы же с Сергеевки и Берлей представлены малахитом в кварцевых жилах. Поэтому возможны два варианта решения проблемы.

Первый сводится к тому, что население казахстанских раннебронзовых поселений использовало руду верхней, насыщенной охрами зоны таш-казганского месторождения. Этим объясняются и несколько повышенные концентрации свинца. Второй вариант: они использовали местные казахстанские месторождения, которым присущи повышенные концентрации свинца и мышьяка. В настоящее время ни один из этих вариантов нельзя считать окончательным из-за малого количества материалов, происходящих с этих памятников.

На поселениях Южного Урала синташтинского времени самыми распространенными находками, связанными с металлургическим производством, являлись шлаки. Они присутствовали на все участках культурного слоя, однако большая их часть концентрировалась в хозяйственных частях жилищ, где располагаются печи и колодцы. Отдельные образцы встречались в могильных ямах. На памятниках Северного Казахстана их значительно меньше.

По внешним формалным признакам шлак можно разделить на две группы. К I относятся округлые, реже подпрямоугольные шлаковые лепешки диаметром 10-17 см. Все образцы представлены фрагментами, так как лепешки после остывания печи разбивались, чтобы освободить заключенный в них металл…

Во II группу входят бесформенные комочки шлака. Покрыты они всегда тонкой оплавленной коркой.

Образование шлаковых лепешек связано с жидкотекучим шлаком. Среди всего просмотренного материала он составляет 64%. С чисто синташтинских памятников его происходило несколько больше – 76,5%. На памятниках петровских подобного шлака содержалось лишь 38%. Эта закономерность наблюдается и в материале памятников, содержавших как синташтинские, так и петровские слои. На них лепешкообразные шлаки составляли 70%, что несколько меньше, чем на однослойных синташтинских поселениях. Закономерность эта, вероятно, не столько хронологического, сколько территориального характера, поскольку на абашевском поселении Тюбяк доля лепешкообразных шлаков не превышала 30%. Причины этого явления были выяснены с помощью минералогического анализа образцов.

Еобходимо отметить, что форма синташтинских лепешкообразных шлаков для Северной Евразии уникальна. Среди значительного количества шлака эпохи поздней бронзы подобный шлак не встречался. Вместе с тем такой шлак был найден при раскопках поселений в Восточной Анатолии, Северном Ираке и Иране. Идентичные по форме шлаки были обнаружены на поселениях Невали Чори, Шахр-и-Сохта, Чайоню-Тепеси, Телль Хуэйре. Эти шлаки очень специфичны и очень четко отличаются как от ранних энеолитических, так и от шлаков периода поздней бронзы.

Шлаки Невали Чори, датируемые периодом РБВ, имеют вес от 150 до 250 г, что несколько меньше веса синташтинских экземпляров. Однако присутствие здесь обломков тиглей свидетельствует, по-видимому, о сохранении традиций тигельной плавки.

В Мургуле диаметр шлаковых лепешек составлял 15-20 см, толщина – 4-5 см, вес – 1,5-3 кг. Эти шлаки толще и тяжелее синташтинских, что объясняется использованием на этом поселении флюсов, приводившем к увеличению объема шихты. Но в остальном шлак типологически близок к синташтинскому. На одной стороне фиксируется отпечаток слитка, другая – гладкая.

В результате минералогического анализа полировок шлака образцы были разбиты на несколько минералогических групп.

Диагностирующим признаком для отнесения шлака к первой (I) минералогической группе явилось наличие в его составе зерен хромита. Содержание его обычно невелико и колеблется в пределах 1-5%. Однако этот минерал указывает на принадлежность исходной руды к ультраосновным породам. Зерна эти достаточно крупные. Часто по краям их фиксируется магнетитовая кайма, поскольку хромит обычно замещается магнетитом.

Основным включением в шлаке этой группы являются кристаллы оливина…

Количество оливина довольно значительное. В большинстве образцов содержание его колеблется в пределах 50-70%, доходя порой до 80%. Лишь в небольшой серии образцов оливин присутствует в количестве 35-45%…

Снижение содержания оливина в шлаке ведет к повышению вязкости расплава и как следствие, к росту потерь металла. Так при наличии 24% оливина в образце №198 (поселение Устье) в шлаке наблюдается 2,7% содержания металла в виде корольков меди и куприта. Возрастают потери меди и в тех случаях, когда оливин представлен скелетными и игольчатыми структурами, маркирующими высокую скорость остывания расплава. Это ведет к тому, что медь попросту не успевает осесть.

Оливин в шлаке образуется из серпентинитов и ультраосновных пород. На это указывают и включения хромитов.

Вторым ведущим компонентом в шлаках этой группы является магнетит… Содержание магнетита обычно колеблется в пределах 1-7%. Лишь в единичных образцах выявлено до 20% магнетита… Замечено, что на участках, содержащих значительное количество магнетита, увеличивается и количество корольков меди, что обусловлено повышением вязкости расплава.

Потери металла в шлаке той группы обычно невелики и составляют 0,1-1:. Крайне редко эта цифра достигает 2%. Медь содержится в шлаке в виде мелких корольков. Куприта немного.

Рудные минералы в подавляющем большинстве образцов представлены окисленными рудами – малахитом и купритом. Лишь в некоторых образцах поселения Аркаим выявлены вторичные сульфиды в виде зерен ковеллина и халькозина. В образцах из могильника Кривое Озеро эти минералы представлены корольками. В образцах с поселения Тюбяк малахит обнаружен в ассоциации с халькозином, купритом, ковеллином и борнитом. В двух образцах из поселений Аркаим и Тюбяк обнаружены зерна халькопирита.

Вся описанная минералогическая группа относится к лепешкообразным шлакам и является результатом плавки серпентитовой руды.

Микроструктура этой группы синташтинских шлаков для Северной Евразии очень специфична. Шлаки эпохи поздней бронзы, содержащие хромиты с хорошо выкристаллизовавшимися кристаллами оливина, здесь не обнаружены. Параллели этому шлаку есть в Юго-Восточной Анатолии, на поселении Норшун-Тепе, что указывает на идентичное сырье и технологию плавки.

Во вторую (II) группу включены шлаки, образовавшиеся после плавки руды, связанной с кварцем. Кварц представлен преимущественно небольшими частицами. Растрескавшиеся и оплавленные зерна кварца иногда содержат включения куприта и меди. В ряде случаев кварц идет в ассоциации с малахитом. В отдельных образцах расплав перенасыщен кварцем. В первую очередь это касается образцов, получены на руднике Таш-Казган.

Хромит в образцах второй группы отсутствует. Значительно хуже прошла и оливиновая кристаллизация. Здесь оливин образовывался в ходе реакции железосодержащих минералов с кварцем. Это хорошо заметно, поскольку зерна кварца обычно окружены оливиновой реакционной каймой.

Оливин представлен обычно удлиненно-скелетными и игольчатыми структурами. Часто это лишь зародыши кристаллизации. На многих участках оливиновая кристаллизация не прошла вовсе. Обычно содержание оливина колеблется в пределах 15-25%, очень редко поднимаясь выше, до 40-50%. Лишь в двух образцах с поселения Аркаим содержание его достигает 60-70%.

Почти все образцы этой группы относятся к типу бесформенных шлаков. Исключение составляют образцы с повышенным содержанием оливина. В этих случаях расплав менее вязок, и шлак, застывая, образует лепешкообразную форму.

Магнетит в образцах этой группы крайне редок. Представлен он мелкими скелетами, дендритами и едва заметной сыпью. Только в нескольких образцах поселения Аркаим наблюдаются более крупные кристаллы. Обычно количество его не превышает 1-5%.Свыше 10% магнетита содержится лишь в нескольких образцах Аркаима. Заметно, что сформировался он здесь путем замещения какого-то железосодержащего минерала, возможно лимонита. Присутствие магнетита и оливиновая кристаллизация указывают на возможность использования флюсовых железосодержащих добавок для уменьшения вязкости шлака при плавке кварцсодержащей руды. Благодаря этому потери металла в виде корольков меди незначительны (0,2-2%).

Куприта в шлаке ненамного больше. Он присутствует в виде корольков и зерен, заполняет трещины и замещает рудные минералы. Крайне редко встречаются дендриты силиката меди и иголки делафоссита. Аномально выглядят лишь четыре образца поселения Устье, где содержание куприта достигает 3,5-7,5%.

Руда во всех образцах этой группы представлена малахитом. Только в трех образцах поселения Устье обнаружены корольки и зерна халькозина и ковеллина.

Надо учитывать, что металлурги, скорее всего, умели выплавлять металл из разных руд. Посему на одном и том же поселении должны встречаться разные варианты и руд, и шлаков. Мастер просто мог варьировать технологию (в виде тех же самых добавок и флюсов) в зависимости от той руды, которую ему привезли.

В третью (III) группу включены образцы, содержащие наряду с зернами кварца зерна хромита. Можно предположить, что при компоновке шихты в этом случае использовалась руда в серпентинитах, к которой добавлялся кварц в качестве флюсов. Однако в ряде случаев видно, что оруденение связано и с кварцем. Это позволяет предполагать двухкомпонентный состав шихты с использованием руды в серпентинитах и кварцевых жилах.

Изучение анализов шлака под микроскопом иногда не позволяет уверенно отчленить зерна кварца от зерен серпентинита. Поэтому не исключено, что часть образцов этой группы следует включить вI минералогическую группу. Однако принципиально это ситуацию не меняет.

Основным включением в шлаках этой группы являются кристаллы оливина в стекле… Содержание оливина составляет обычно 40-60%, реже – 20-40%. В нескольких образцах городища Аркаим оливина значительно больше – 60-70%…

Количество магнетита в шлаке этой группы невелико. Обычно оно не превышает 1% и крайне редко достигает 3%. Объясняется это тем, что магнетит взаимодействуя с кварцем, образует оливиновый расплав, что приводит к образованию кристаллов оливина. В нескольких случаях содержание магнетита в шлаке превышает 8-15%. Однако большая его часть образуется не замещением хромита, а путем отделения от крупных раздробленных магнетитовых тел, сформировавшихся, вероятно, в результате металлургических реакций из лимонита.

Корольки меди в шлаках этой группы встречаются редко. Потери колеблются в пределах 0,1-1%. Куприта тоже немного…

Рудные минералы представлены прежде всего малахитом. В одном из образцов поселения Устье обнаружены зерна и слиток халькозина. Несколько шире рудный спектр на Аркаиме. Помимо часто встречающихся малахита и халькозина, здесь выявлены теннантит, борнит и халькопирит, но в единичных случаях.

Четвертую (IV) минералогическую группу составляет серия сильно купритизированных шлаков. Кристаллизация в образцах этой группы прошла довольно слабо. Стекло очень насыщено корольками куприта и мелкими зародышами купритовой кристаллизации, различимыми лишь при увеличении х950. Иногда присутствуют дендриты силиката меди и купритовая кайма вокруг корольков меди.

Наибольшее количество куприта содержится в образцах с поселений Синташта XIII и Устье. Здесь его содержание вместе с силикатами меди достигает 50%. Несколько меньше его (30-50%) присуствует в образцах других памтников. Минимальное количество куприта (10-15%) выявлено в четырех образцах поселения Синташта.

Особенность шлака поселения Тюбяк состоит в том, что куприт в нем не образует кристаллов. Он замещает рудные минералы, заполняет трещины, образует корольки. Не исключено что на Тюбяке куприт носит вторичный характер. Несколкь отличается куприт и в образцах поселения Семиозерки II…

Меди в шлаке IV группы значительно больше, чем в образцах других групп (3-5%). Корлльки меди значительно деформированы, что указывает на большую вязкость расплава. Зерна магнетита и зародыши оливиновой кристаллизации выявлены только в некоторых образцах поселения Синташта.

Удивляет полное отсутствие частиц руды в этих образцах, а также в образцах поселения Синташта XIII. Поэтому нельзя исключать того, что эти шлаки были получены при металлообработке. Кристаллы куприта в них тоже более мелкие и насыщают раствор более густо…

Зато в образцах с других памятников рудный материал представлен хорошо. В первую очередь это малахит, которому на поселении Тюбяк сопутствуют также халькозин и ковеллин.

Определить рудную базу этой группы довольно сложно. Вероятно, она неоднородна. В шлаках поселении Синташта, СинташтаXIII и Тюбяк рудовмещающие породы не выявлены. Встречены лишь отдельные кварцевые песчинки. В шлаках же поселений Устье и Семиозерки II обнаружены включения кварца.

Вся описанная минералогическая группа относится к типу бесформенных шлаков.

Очень похоже на банальный брак. Ну должны же были мастера когда-то и ошибаться!..

Технологические характеристики шлаковI-III минералогических групп достаточно близки. Все они характеризуются наличием хорошо выкристаллизовавшихся кристаллов оливина. Это указывает на температуры, превышавшие 1209оС.

Во всех образцах помимо расплавленной меди присутствует расплавленный куприт, в ряде случаев и корольки халькозина и ковеллина. Корольки эти хорошо оформлены, имеют правильную округлую форму, что указывает на низкую вязкость расплава и свидетельствуют о перегреве куприта, который обычно наступает, если температуры, достигаемые в ходе плавки, превышали 1300оС.

Обращает на себя внимание отсутствие в шлаке иного оксида меди – тенорита (CuO), который при температуре 1026оС переходит в куприт.

Наличие в шлаке кристаллизующегося магнетита, по-видимому, не позволяет говорить о более высоких температурах, поскольку магнетитовые кристаллы образуются прежде всего за счет замещения зерен хромита или лимонита. Некоторое количество дендритов. Скелетов и зародышей магнетитовой кристаллизации связано с выпадением из оливинового расплава при более низких температурах, чем точка плавления магнетита. В пользу этого свидетельствуют и небольшие размеры кристаллов. Подтверждается это предположение также и тем, что в шлаках этих групп хорошо представлен тридимит, но полностью отсутствует кристобалит. Температуры, следовательно, не могли превысить 1470оС.

Все сказанное позволяет заключить, что температурные пределы плавок колебались в промежутке 1300-1400оС. Причем в зоне высоких температур плавка велась непродолжительное время, поскольку наряду с тридимитом во всех образцах представлен также кварц, не успевший полностью перейти в более высокотемпературную модификацию.

Определение температуры является довольно сложной задачей, однако большинство специалистов, занимавшихся этим вопросом, понимает, что само достижение высоких температур проблемой для древних металлургов не являлось. Более сложно было создать восстановительную атмосферу плавки. Экспериментальные работы, проведенные в Анатолии, показали, что можно получить даже температуру около 1600оС.

Фиксируемые в синташтинских шлаках расплавление и перегрев куприта как будто позволяют говорить об очень высоких температурах, достигавших или превышавших 1300оС. Однако этому противоречит наличие мышьяка в шлаке, не сохраняющегося при высоких температурах. В этом случае мы можем говорить о температурах порядка 1200-1300оС с предпочтением все же нижней части данного интервала. Это, в целом, соответствует современным представлениям историков металлургии о температурах, достигаемых в древности в плавильном производстве.

А может, мышьяк просто не весь испарился?.. Только и всего… Ведь вроде его в образцах не так уж и много.

Снижение температуры проходило постепенно, так как скорость остывания расплава в большинстве случаев была явно невелика. Об этом можно судить хотя бы по тому, что оливин выкристаллизовался очень хорошо. Синташтинские шлаки, судя по микроструктуре, формировались непосредственно в печи. Технологически это стадия более ранняя, чем металлургический процесс с выпуском шлака. Последний был зафиксирован в Палестине на объектах XIV-XI вв. до н.э.

На материалах памятников ранней и средней бронзы Анатолии был реконструирован способ плавки, близкий синташтинскому. Шлаки поселения Мургул, например, содержали довольно крупные кристаллы фаялита, свидетельствующие о достаточно медленной скорости остывания расплава и о формировании этих шлаков непосредственно в печи при температуре около 1200оС. И хотя при прекращении дутья температура резко понижается, скорость остывания расплава все же значительно уступает скорости остывания выпущенного шлака и крупные кристаллы фаянита успевают оформиться.

Плавка проходила в восстановительной атмосфере. О последнем свидетельствует отсутствие в шлаке гематита, а также незначительное количество куприта и хорошо представленный магнетит.

Предполагается, что перед началом плавки требовался длительный, около 1,5 часов, предварительный разогрев печи. Наши экспериментальные работы показали, что этот процесс может быть значительно ускорен, если использоваться будет не уголь, а дерево.

Технологию плавки можно оценить как достаточно совершенную. Потери меди были очень невелики. Обычно они колеблются в пределах 0,1-1%. Шлаки РБВ из Мургула содержат оксидов меди в пределах 1-2,7%. Лишь в синташтинских шлаках II группы потери меди несколько более высокие и достигают 2%. Объясняется это тем, что этот расплав был более вязок из-за присутствия в нем силикатов. Уменьшение вязкости достигалось путем добавления железистых флюсов, вероятно, лимонита. Не исключена также возможность, что добавлялся кальцит, обнаруженный возле одной из печей поселения Аркаим. В других случаях кальцит заменялся мелкими костями. Они также повсеместно встречались в заполнениях печей.

И это в эпоху ранней (!) бронзы. Ничего себе результат!!!

Пока нет каких-либо оснований утверждать, что при компоновке шихты синташтинские металлурги широко пользовались флюсами, хотя мы можем предполагать, что в ряде случаев использовался в таком качестве лимонит. При этом надо отметить, что чисто теоретически это вполне допустимо, поскольку флюсы в металлургии стали применяться, возможно, сIV тыс. до н.э. Однако эта ситуация не была всеобщей. Все зависело, по-видимому, от характера поступавшей в плавку руды. Так, в районе Фенана в Палестине в энеолитическое время в плавку шел малахит в лимонитовой породе, флюсовые добавки не использовались. Железистый компонент поступал в шихту непосредственно из руды. В РБВ этого региона начали эксплуатировать медно-марганцевые руды, которые тоже можно было рассматривать как самофлюсующиеся.

Экспериментальная плавка, проведенная из руды, собранной в районе Арслан-Тепе в Восточной Анатолии, позволила сделать вывод о том, что эту руду можно плавить без каких-либо флюсов. Поэтому в случае использования руды в лимоните (а таковая была зафиксирована, например, на Аркаиме) флюсы могли и не добавляться.

Ну и как бы тогда вообще сообразили, что надо добавлять какие-то еще флюсы, когда в них возникла нужда?..

Вместе с тем исследования металлургических остатков Синайского полуострова и пустыни Негев, датируемых XIV-XI вв. до н.э., позволили сделать вывод о том, что здесь, в зависимости от характера руды, в качестве флюсов использовались силикаты или оксиды железа. Добавки кварца и окислов железа для создания фаялитового расплава имели место и в энеолитическом слое поселения Мургул в Северо-Восточной Анатолии. В синташтинской металлургии использование  в качестве флюса кварца сомнительно, поскольку в шлаках II иIII минералогических групп кварц часто ассоциируется с рудой. А это указывает на то, что он был рудонесущей породой.

На другом восточноанатолийском поселении Норшун-Тепе использовался в качестве флюса хлорид. Использование выпущенного кнебелитового шлака, происходящего с юга Палестины, позволило выявить употребление марганцевых флюсов, которые позволяли получать жидкотекучий шлак при температуре около 1300оС. Поэтому, в принципе, не исключено, что обнаружение на поселении Синташта большого количества марганецсодержащего песчаника связано с тем, что на это поселении руда была более серпентинизирована, а это вело к более высокой ее тугоплавкости и необходимости использовать флюсы.

И откуда такая стандартизация в выборе флюсов?!.

Низкая вязкость расплава была подтверждена расчетами. На вязкость оказывают влияние практически все компоненты, принимающие участие в плавке. При добавках Fe,MnO, CaO вязкость снижается, при добавках SiO2,Al2O3 вязкость растет. Существует множество способов ее расчета, основанных на использовании химического соотношения различных компонентов и температуры. Результаты получаются довольно приблизительными, поскольку в расчетах не учитываются наличие и влияние нерасплавленных компонентов, зависящих как от продолжительности плавки, так и от ее условий.

Форма шлака I иII групп позволяет высчитывать массу загружаемой в печь шихты и получаемого конечного продукта. При значительном количестве фрагментов шлака на поселениях не было обнаружено ни одной целой шлаковой лепешки, поскольку металл извлекался после полного остывания печи, когда шлак успевал застыть и захватить краями слиток. Поэтому для извлечения металла шлаковые лепешки приходилось разбивать. Обломки имеют разные размеры и толщину. Однако удалось выяснить, что диаметр шлаковых лепешек чаще всего колебался в пределах 13-15 см, иногда – в пределах 10-17 см, вес колебался от 300 до 900 г, но, как правило, составлял 400-600 г. Диаметр и толщина медных слитков были получены путем вычитания из величин диаметра и толщины шлака соответствующих показателей валиковых утолщений по краям. Диаметр медных слитков колебался в пределах 8-13 см, а толщина – 0,5-1 см. Вес слитков, исчисленный с учетом того, что плотность меди составляет 8,9 г/куб.см, варьировался от 50 до 130 г. Суммируя его с весом шлака, мы можем констатировать, что вес шихты колебался в пределах 0,5-1 кг. Таким образом, медь составляла 10-15% шихты. Поскольку помимо руды в шихту добавлялись флюсы, руда могла содержать до 15% меди. Безусловно, руда до обогащения была значительно беднее. Условия минерализации серпентинитов таковы, что оруднение является прожилково-вркалпенным.

С учетом всех этих оценок получается, что в процессе плавки терялось всего лишь порядка 10% меди даже на самых ранних этапах!..

Выше уже было упомянуто, что идентичные по форме шлаки известны на Ближнем Востоке. Некоторые из них, например шлаки из Мургула в Восточной Анатолии, отличаются большей толщиной и весом, доходящим до 1,5-3 кг, что обусловлено интенсивным использованием флюсов. Однако сам объем получаемой в Мургуле меди вполне сопоставим с объемом меди, получаемой синташтинскими металлургами. Он составлял около 100 г.

Выянив объем шихты, мы можем предположительно говорить и о количестве угля, необходимого для одной плавки. Экспериментальные плавки в печах небольшого диаметра показали, что соотношение руды и топлива должно быть 2:1. Следовательно, для одной синташтинской плавки в печах большего диаметра требовалось около 0,3-0,7 кг древесного угля.

Таким образом, шлаки I-III минералогических групп можно отнести к одному технологическому типу. На их фоне резко отличаются шлаки IV минералогической группы, характеризующиеся насыщенностью расплава купритом. Это свидетельствует об окислительной атмосфере в печи и более высокой интенсивности дутья, что приводило к большим потерям меди. Мириться с подобными потерями можно было лишь в случае использования более богатых руд.

Температуры плавок достигали 1200-1300°С. На это указывают зародыши оливиновой кристаллизации и расплавленный куприт. Однако в некоторых случаях они не превышали 1000°С. Подтверждением этому служит то, что в двух образцах поселения Синташта рентгеноструктурным анализом не были выявлены высокотемпературные модификации кварца. На низкие температуры некоторых плавок Синташты и Синташты XIII указывает также то, что медь и куприт здесь редко образуют правильные корольки. Чаще они деформированы или представлены частицами…

Вязкость шлака была более высокой. Для шлаков поселения Синташта это объясняется более низкими температурами, для шлаков других памятников – наличием более тугоплавких составляющих виде куприта и силикатным расплавом. Это вело и к более высокой скорости затвердевания расплава.

Почти полное отсутствие оливина говорит о том, что флюсовые добавки почти не употреблялись, хотя плавка кварцевых пород, в отличие от плавки ультраосновных, этого требует.

В целом об этой технологии можно говорить как о несовершенной. Переход на новое, более тугоплавкое сырье привел к попытке решить проблему интенсификации дутья и увеличения температуры, что вызывало большие потери меди.

Металлургам петровских поселений Северного Казахстана, по-видимому, удалось решить эту проблему. Достигаемые здесь температуры очень велики, поскольку во всех образцах присутствует кристобалит. Они превышали, вероятно, 1500оС. Это было возможно лишь при очень интенсивном дутье. Тем не менее атмосфера в печи была восстановительная. Куприт практически не выявлен. Шихта была хорошо подобрана. Соотношение окислов железа и кремнезема давало возможность формировать хороший фаялитовый расплав. Благодаря этому, а также высоким температурам, печи остывали очень медленно, позволяя выкристаллизовываться крупным кристаллам фаялита и оседать частицам меди. Потери меди в результате оказывались мизерными. Чуть выше (2,98%) они на Петровке II, где это объясняется слишком высоким содержанием кремнезема (53,46%). Однако и в этом случае из-за высоких температур расплав был не слишком вязким.

Самой представительной во всем массиве материала является группа I (43,1%).Образцов других групп значительно меньше. Так, группа II представлена 15,5% образцов, группа III – 22,7%, группа IV – 16,9%.Преобладание групп I и III в этой выборке обусловлено преобладанием их на синташтинских памятниках, где образцы группы I составляют 60%, а вместе с образцами группы III, тоже содержащих хромиты, – 82%. Шлаки минералогической группы IV на чисто синташтинских памятниках не были выявлены.

На абашевских и синташтинско-петровских поселениях соотношение минералогических групп изменяется. До 35-36% уменьшается количество шлака I группы. Между тем как объем шлака II и III групп либо не изменяется, либо даже слегка возрастает. Это можно объяснить нарастающим дефицитом серпентинитовой руды. Металлурги вынуждены были все больше обращаться к руде в кварце. Она мола быть представлена как отдельными рудными источниками, так и включениями на серпентинитовых месторождениях. Этот вопрос очень сложно разрешить, однако выявленная тенденции очевидна. На нее же указывает и появление на абашевских и синташтинско-петровских памятниках шлаков минералогической группы IV, перенасыщенных купритом (соответственно 30 и 18%).

Использование иных источников сырья начинается на петровских поселениях. С эксплуатацией серпентинитовых руд здесь связано 14,5% шлаков. Остальная руда происходит из кварцевых пород.

Выявленная тенденция распределения сырьевых групп, вероятно, оказала влияние на развитие определенных технологических схем, тяготеющих к определенным культурным типам памятников. Наиболее однородны в этом отношении синташтинские памятники. Практически все образцы шлака (97,3%) этих поселений получены при плавках, относимых к I технологическому типу. На абашевских поселениях, а также на поселениях, содержащих как ситаштинские, так и петровские слои, технологияI типа остается преобладающей, но возникает технология II типа со стремлением увеличить температуру за счет интенсификации дутья. На абашевских памятниках таких материалов 30%, на синташтинско-петровских – 18%, причем, по-видимому, можно утверждать, что относятся они к петровскому периоду существования поселения. На петровских же памятниках технологическая схема II типа становится основной. Однако можно говорить и о дальнейшем развитии металлургического производства, связанного с появлением на петровских памятниках Северного Казахстана технологии III типа.

В качестве основного рудного источника в синташтинское время эксплуатировались месторождения в ультраосновных серпентинизированных породах. Наряду с этим на всех поселениях региона использовались руды из небольших рудных источников в кварце, а на поселении Устье – и в охристых породах.

Металл исследуемого хронологического горизонта в настоящее время исследователи делят на две химико-металлургические группы – ТК и МП. При этом количество предметов, относимых к той и другой, примерно одинаково. Однако поскольку из меди МП производились преимущественно украшения, а из меди ТК – орудия и оружие, в весовом отношении будет наблюдаться иная картина.

Основанием для дальнейших рассуждений является вывод Е.Н.Черныха о том, что содержание мышьяка при металлургических переделах увеличивается на один порядок в металле и, соответственно, уменьшается в шлаке. Очень интересные исследования поведения мышьяка при плавке руды были осуществлены Р.Ф.Тиликотом.

В результате экспериментальной плавки окисленной руды содержание As и Ni в меди возросло. При плавке сульфидов содержание всех примесей уменьшается. Даже As почти весь ушел из металла. В этом причина чистоты металла периода ПБВ в Западной Европе. При большей загрязненности сульфидных руд чистота металла объясняется более высокими температурами и последующим рафинированием в тигле.

Важные наблюдения сделала также и группа английских исследователей. Экспериментальным путем было выяснено, что при температуре до 950оС содержание мышьяка в меди по сравнению с рудой сильно не меняется. Далее оно начинает резко расти. При температуре 1300оС почти весь мышьяк переходит в металл.

Косвенным образом этот вывод оказывает влияние и на наши выводы о температурах, достигаемых в процессе плавки. Присутствие мышьяка в шлаке свидетельствует, по-видимому, о том, что температуры не превышали все же 1300оС. Наиболее приемлемыми их пределами будет являться 1200-1300оС. Однако минералогическая структура шлака указывает на то, что температуры все же не могли быть опущены ниже этого предела. Поэтому в шихте должно было присутствовать довольно значительное количество мышьяка.

В соответствии с вышеизложенным, в руде приблизительной границей содержания мышьяка, необходимого для получения естественной мышьяковистой бронзы, будет 0,1%. Из исследованных рудных образцов этому соответствуют лишь образцы Таш-Казгана и лимонитовая руда Аркаима. Все прочие руды (Майлы-Юрт, Аркаим, Устье, Синтата, Ягодный Дол) содержат мышьяк в количестве меньшем этого порога.

По гистограмме руды можно заметить, что почти все образцы, за исключением образцов Таш-Казгана и лимонитовых образцов Аркаима, содержат мышьяк в пределе 0-0,03%, что при переплавке не может дать металл, в котором концетрации мышьяка будут превышать 0,3%. Однако анализы металла выглядят иначе. На поселении Синташта предметы из мышьяковистых бронз составляют 53,9%, а на могильнике достигают 67,3%. Сходную картину выявили и другие исследования, причем подавляющая часть металла, не отнесенного к группе мышьяковистых бронз, содержит все же повышенные концентрации мышьяка. Это соответствует той картине, которая наблюдалась при обсуждении химического состава шлаков. На поселении Устье мышьяковистых бронз значительно меньше – 17%.

Наличие мышьяковистых бронз на синташтинских памятниках на фоне отсутствия руды с примесью мышьяка может быть объяснено только применением соответствующих лигатур. На то, что эти бронзы производились на месте, указывает наличие мышьяка в шлаке. Это же обстоятельство является свидетельством того, что легирование производилось на стадии плавки руды.

Вопрос же происхождения мышьяксодержащих минералов пока остается открытым, но на уральских месторождениях они представлены достаточно хорошо. В частности, рядом с зоной расположения синташтинских памятников находится одной из крупнейших в мире Кочкарское месторождение арсенопирита.

Содержание мышьяка в синташтинском металле не слишком велико. Это позволяет задаться вопросом о самой необходимости подобного легирования. Дело в том, что при легированности мышьяком 1-2% твердость металла мало отличается от меди. Только 4% дают параметры, приближающиеся к оловянистой бронзе. Но для древних технологий проблематично добиться легированности мышьяком более 8%. Кроме того, содержание мышьяка при легировании трудно контролировать. Поэтому не исключено, что причиной подобных добавок был стремление получить более жидкотекучий металл, так как они способствуют уменьшению температуры плавления меди до 830оС.

Однако в случае с синташтинской металлургией речь должна все же идти, по-видимому, о стремлении повысить рабочие качества изделия, поскольку в металле этого времени наблюдается отчетлива зависимость между типом изделия и наличием легированности. При этом зависимость между типом изделия и содержанием мышьяка выражена менее четко, что обусловлено характером легирования на стадии плавки руды.

Получается, что хотели улучшить качество изделий по известному рецепту, но не дотянули?..

Сделанный вывод позволяет нам обратиться к проблеме мышьяковых бронз в целом. Данная проблема давно обсуждается в археометаллургии и формулируется именно так, как это изложено выше применительно к синташтинской металлургии. Иными словами, вопрос сводится к следующему: являются ли мышьяковые бронзы результатом преднамеренного легирования или они получены в результате плавки медных руд, содержащих повышенные концентрации мышьяка. Довольно детально суть этой проблемы была изложена Риденером, который привел аргументы для обоих вариантов решения вопроса.

Аргументы в пользу легирования медной руды мышьяковой рудой в его изложении следующие: высокое содержание мышьяка в некоторых объектах; соответствие определенного содержания мышьяка группам объектов; улучшение качества меди при добавках мышьяка; распространенность мышьяковых сульфидов в Анатолии прилегающих областях.

Аргументы в пользу мышьяксодержащих руд: колебание содержания мышьяка внутри большинства групп; часто содержание от 0,5 до 1%, что недостаточно для легирования; всеобщность подобного легирования от древности до Нового времени; мышьяксодержащие руды встречаются чаще, чем реальгар или аурипигмент; эмпирические знания руд, что позволяло подбирать подходящие.

Первые два «аргумента» вполне объясняются трудностью контролирования содержания мышьяка. Два последних – просто притягивание фактов к заранее выбранной модели естественного развития. А вот третий «аргумент» указывает как раз на обезьянничание без глубокого понимания смысла.

Сам Риденер склоняется ко второму варианту. При этом нетрудно заметить, что приводимые им аргументы в пользу именно этой позиции более убедительны. Кроме того, в месопотамских источниках в качестве лигатур упоминаются только свинец и олово. Последнее, впрочем, не может являться достаточным аргументом в этом вопросе, поскольку в случае, если легирование осуществлялось на стадии плавки руды (а в Месопотамию поставляли уже металл), в источниках не могли отразиться упоминания об этих лигатурах.

По всей вероятности, повсюду, даже внутри какого-либо отдельного региона, могли использоваться различные схемы легирования. Например, на некоторых испанских поселениях был найден малахит с примесями мышьяка. В изделиях концентрации мышьяка, как правило, составляют менее 1%. Очень редко они превышают 2%. Положительной корреляции между концентрацией мышьяка и типом изделия нет. Эти факты довольно недвусмысленно говорят в пользу того, что мышьяк привносился с рудой.

Вместе с тем в той же Испании на поселении и некоторых других, датируемых III тыс. до н.э., количество мышьяка в руде весьма незначительно. Однако в ошлаковке тиглей содержание мышьяка очень высоко. Это указывает на легирование мышьяком в руду или металл. Более вероятно все же легирование в руду, поскольку в тигельной ошлаковке был выявлен делафоссит – оксид меди и железа, характерный для шлаков архаичных стадий плавки руды. Кроме того, тигли подвергались гораздо большему термическому воздействию, чем того требовала переплавка металла.

В Иране ситуация представляется более однородной. На ряде памятников рубежа IV-III тыс. до н.э. (Геой-Тепе, Шах-Тепе, Гиссар, Сиалк, Гийян) было обнаружено много медно-мышьяковых минералов – домейкит, алгодонит. По всей вероятности, источников этой руды служило месторождение Анарак, медные минералы которого содержат много мышьяка. Содержание его в руде месторождения сильно колеблется, что вызывало и колебания содержания мышьяка в медных изделиях.

Не исключено, что эти колебания в руде просто нивелировали возможность обнаружения излишнего мышьяка в изделиях.

Ситуация в Анатолии более сложна. При исследовании материалов поселения Икиз-Тепе зафиксирована положительная корреляция между типом изделия и содержанием мышьяка, что указывает на преднамеренное легирование. С другой стороны, в слое СБВ поселения Ачем Хёйюк была выявлена руда с высоким содержанием мышьяка.

Анализ материалов поселения Арслан-Тепе в Восточной Анатолии также выявил положительную корреляцию между типом изделия и содержанием мышьяка. Так, копья содержали 2,5-3% мышьяка, а мечи – 4,5-5%. Вместе с тем мышьяк фиксировался и в руде этого поселения. Встречены и минералы с повышенным содержанием сурьмы и никеля. При этом содержание мышьяка в металле достигает 3-10%, чего невозможно добиться без искусственных добавок минералов с мышьяком. Все это указывает на плавку медно-мышьяковых минералов и легирование подобными минералами плавок иных руд. Однако руда из слоя РБ IB этого поселения мышьяка не содержала, хотя мышьяксодержащая медь в нем была обнаружена, что является следствием легирования металла.

А ведь речь идет о ранней бронзе!..

Аналогична ситуация в районе Малатьи или Трапезунда, где в собранных минералах содержалось незначительное количество мышьяка, а на поселениях было выявлено много мышьяковых бронз.

Очень показательными являются данные, полученные на поселении Норшун-Тепе, где обнаружено два типа руды: руда в кварце, содержавшая значительные примеси мышьяка и сурьмы, и руда в печанике, в которой подобные примеси почти отсутствовали. При этом в шлаках поселения повышенные концентрации этих элементов выявлены не были, поскольку шлак образовался при плавке руды в песчанике. Руду же в кварце из-за очень высоких концентраций сурьмы плавить и вовсе было нельзя. Она годилась лишь в качестве лигатуры к руде в песчанике. Собственно, в случае подобной легированности эти элементы частично могли остаться в шлаке, но если температуры были не слишком высоки.

То есть одновременно речь идет и о том, что плавка производилась при высоких температурах!..

Таким образом, в отличие от Ирана, для Анатолии мы можем предполагать не только плавку медно-мышьяковых минералов, но и способ легирования медно-мышьяковыми и мышьяковыми минералами. Мышьяковые минералы в Анатолии приурочены к районам Карса и Сиваса. Именно они и могли служить источником подобных лигатур.

Использование для плавок медно-мышьяковых минералов, как это видно на примере Норшун-Тепе, представляется не безусловным.

Из огромного количества кавказских месторождений (около 500) археологически было обследовано менее 10%, но данных о разработке медно-мышьяковых месторождений нет. При этом искусственный характер медно-мышьяковых сплавов Кавказа, получаемых начиная с энеолита не вызывает сомнений.

Таким образом. Синташтинская металлургия по признаку способа легирования была очень близка металлургии Анатолии Кавказа. Менее ясно, каким образом это легирование в данных районах осуществлялось. Мы можем обсуждать два способа: в руду и в металл.

А.М.Палмиери, К.Сертоки и Е.Н.Черных полагают, что применялись оба эти способа, но легирование в медь осуществлялась чаще, поскольку это способствует снижению температуры ее плавления. На наш взгляд, это не столь существенно, так как если до этого в процессе плавки руды была получена мышьяксодержащая медь, температура плавление ее будет тоже несколько ниже, а такой элемент, как сера, содержащаяся в мышьяковых минералах, будет способствовать повышению температуры в процессе плавки руды, но при добавках в металл может ухудшить его качество. Можно, вероятно, добиться и полного удаления серы из металла, но это приведет к неоправданному увеличению времени переплавки.

Этот вопрос, по все видимости, требует специального изучения, но наиболее вероятным представляется все же тот способ легирования, который применяли синташтинские металлурги – при компоновке шихты. Этот способ также более оправдан с точки зрения логики. Возникнуть подобное легирование могло из плавок медно-мышьяковых минералов. Поэтому у нас нет оснований отделять синташтинскую технологию легирования от анатолийской.

На синташтинских памятниках были обнаружены также два металлических изделия, необычные для этого региона. Это изделие из никелевой бронзы, обнаруженное на Аркаиме (1,1% Ni), и свинцовая проволока, найденная на поселении Куйсак.

Для металлургии слишком мало, а вот для торговли вполне достаточно.

Предполагается, что наиболее ранними свинцовыми изделиями на Ближнем востоке являются бусы из Чатал Уйюка и браслет из Ярым-Тепе I. Есть, впрочем, информация о том, что свинцовые изделия с Чатал Уйюка сделаны из галенита. Поэтому не исключено, что браслет из Ярым-Тепе тоже выполнен из этого же материала. Уверенности в этом нет поскольку определение проводилось с помощью спектрального анализа.

Однако можно говорить вполне уверенно о существовании металлургии свинца в энеолите и РБВ на Ближнем Востоке. При этом свинец часто использовался как лигатура к меди. Знаменитая фигурка льва периода Джедет Наср из Урука содержит 9% свинца. Подобный сплав часто употреблялся вIV-III тыс. до н.э.

Повышенное содержание свинца фиксируется в медных изделиях из Кушуры В и Трои II в Анатолии. В отдельных случаях легированность свинцом была очень высока. Так, в комплексе РБВ2 анатолийского могильника Хассек Хёйюк одна цилиндрическая печать содержала 27,5% свинца.

В месопотамских источниках свинец часто упоминается в качестве лигатуры. Вместе с тем на Ближнем Востоке достаточно рано стали известны и свинцовые изделия. Три свинцовых предмета было найдено в уже упомянутом выше могильнике Хассек Хёйюк.

Изделия с повышенным содержанием никеля часто встречаются на Ближнем Востоке. Наиболее известна в этом плане коллекция медных изделий, происходящих из слоя Амук F, которые содержали от 0,39 до 2,73% никеля, а некоторые из них – до 10% этого металла.

Повышенное содержание никеля зафиксировали исследования металла изделий из таких анатолийских памятников, как Хассек Хёйюк, Тарсус и Тепечик, а на Икиз-Тепе в одном украшении его присутствовало даже 22,7%.

Помимо Анатолии, подобные изделия были найдены в знаменитых израильских кладах Кфар Монаш и Нахал Мишмар, в Сузе, Хабубе, Египте, Луристане и Мохенджо-Даро.

Столь широкая распространенность металла, обогащенного никелем, заставила искать источники подобной меди, поскольку в Турции и на Кипре подобных месторождений нет. Считалось, что повышенные концентрации никеля являются надежным признаком происхождения меди из Омана. Однако последние исследования показали, что в Омане подобные руды тоже отсутствуют. Поэтому источник этой меди неизвестен, но южное ее происхождение безусловно.

А в Эфиопии, судя по всему, искать не пробовали…

…возможность внезапного расцвета металлургического производства в Южном Зауралье без воздействия внешнего импульса не допускается, хотя при этом нельзя игнорировать факты, которые могут этому противоречить.

Металлургия на Южном Урале возникает в ямное время. Формируется она в результате достаточно заметного влияния кавказской металлургии и базируется на медистых песчаниках Каргалинских рудников. Ямный металлургический очаг являлся северо-восточной окраиной Циркумпонтийской провинции, воспроизводя основные ее типы изделий, но был в значительной степени обособлен, что отразилось в использовании химически «чистой» меди без мышьяковистых лигатур, столь свойственных ЦМП. Восточнее и севернее Западного Оренбуржья этот очаг не распространялся.

К сожалению, остатки металлургического производства(печи и шлаки), датируемые этим временем, на сегодняшний день неизвестны. Это не позволяет пока более определенно говорить о металлургии ямного времени. Однако она дала, вероятно, импульс к возникновению в Приуралье металлургического производства, остатки которого фиксировались на памятниках средневолжского и нижнекамского энеолита. Базировалось оно на местных медистых песчаниках и было чрезвычайно ограниченным.

Более определенно можно говорить о производстве гаринско-борского и фатьновско-балановского металлургических очагов этой зоны. Они предшествовали формированию абашевской металлургии и могли оказать не нее некоторое воздействие, степень и формы которого мы оценить пока, к сожалению, не в состоянии.

Восточнее, в районе последующего распространения баланбашской и синташтинской металлургии, металлургические остатки фиксируются лишь в единичных случаях. В первую очередь следует указать на выделенный Е.Н.Черныхом кысыкульский металлургический очаг. Выделение его основано на небольшой серии слитков меди и нескольких достаточно аморфных металлических изделий, найденных на суртандинских памятниках в районе Магнитогорска и собственно кысыкульских – на севере Челябинской области. Остатков, связанных с металлургическим производством, на этих стоянках не обнаружено. Однако близость химического состава отдельных изделий с геохимией рудников Таш-Казган, Бакр-Узяк и Вознесенское позволяет говорить о наличии здесь как металлообработки, так и металлургии.

На наличие в Зауралье а энеолитическое время металлургического производства указывает обнаружение на стоянке Бурли в Кустанайской области кусочка руды и небольшого фрагмента шлака. Проведенный спектральный анализ показал повышенное содержание свинца и цинка, что, вероятно, может свидетельствовать об их местном происхождении…

Наконец, мы располагаем информацией о существовании металлургического производства на сопредельных территориях лесостепного Притоболья и Приишимья. Об этом свидетельствуют в первую очередь обломки тиглей, ошлакованных сосудов и мелкие капли меди на поселении ТашковоII. Встречались они во всех жилищах, что «свидетельствует об отсутствии выделившихся внутри коллектива специалистов-металлургов» (Ковалева, 1988). Обращает на себя внимание наличие в меди олова. Упомянутый комплекс находок говорит о том, что здесь занимались только металлообработкой.

Значит, где-то рядом кто-то занимался и выплавкой из руды (возможно, прямо на рудниках). А это вполне могло быть специализированное поселение.

Иная ситуация наблюдалась на поселении Сергеевка, исследованном в Петропавловском Приишимье Н.С.Татаринцевой. Здесь было найдено несколько мелких кусочков руды и шлака, которые можно связать с месторождением Таш-Казган. Однако скудость этих находок отражает очень ограниченный объекм выплавки. Единственный крупный фрагмент шлака металлургического производства происходит с поселения ВишневкаI. Технологически он близок шлакам синташтинского времени.

Эти находки позволяют выделить на базе раннебронзовых памятников лесостепного Тоболо-Ишимья зарождающийся очаг металлургии. Он был весьма маломощным и не был независимым от более развитых металлургических очагов.

На синхронность вишневской и синташтинской металлургии указывает близость технологической схемы, а также возможное использование в Поишимье руды уральских источников. В пользу подобной синхронизации также свидетельствует перекрывание как вишневских, так и синташтинских слоев петровскими, хотя для синташты этот тезис справедлив лишь в отношении развитой и поздней петровки, а для вишневки – ранней.

Процесс формирования металлургии первой фазы ЕАМП не был распространением «чистой идеи», а имел конкретных носителей и сопровождался масштабными миграционными процессами, в результате которых в Зауралье возникают памятники синташтинского типа с очень развитой металлургией. Начинают эксплуатироваться как известные суртандинскому населению месторождения, так и серия новых. При этом, вероятно, не был обойден вниманием и рудник Таш-Казган, дававший готовую мышьяковистую медь. Однако основная масса руды добывалась на иных месторождениях.

В синташтинское время большую долю руды давало месторождение в ультраосновных серпентинизированных породах… Руда в серпентинизированных ультраосновных породах привлекала древних металлургов тем, что она давала при довольно низких температурах жидкотекучий шлак, что способствовало очень малым потерям меди. Месторождение в серпентинитах подобного масштаба пока не выявлено. Не исключено, что это может быть серия месторождений с близкой геохимией.

Однако необходимо указать и на один существенный недостаток руды этого типа. Поскольку она является прожилково-вкрапленной, содержание меди в ней не слишком велико. Поэтому, используя для плавки богатые окисленные руды с месторождений иных типов, которыми очень богат Урал, можно было добиться более впечатляющих результатов. В эпоху поздней бронзы подобного широкого использования этих руд не было. В досинташтинское время такие руды тоже не эксплуатировались. В иных горно-металлургических центрах эксплуатации руд в серпентинизированных породах встречается тоже сравнительно редко. Исключением являются районы Восточной Анатолии.

Так, на месторождении Эргани в шахте Анайатак медная руда сочеталась с пиритом геотермального происхождения. Месторождение было приурочено к контакту с серпентинитами. В районе Малатьи тоже известна минерализация в виде малахита, гематита и лимонита в серпентините. В районе Карса и Сиваса известны месторождения мышьяковых минералов в брекчиевидных серпентинитах и габбро.

Это может служить свидетельством связей синташтинской металлургии с этим регионом, но приведенные для этого данные являются пока слишком ограниченными. Однако подобную избирательность синташтинских металлургов, ориентировавшихся прежде всего на этот тип руды, надо будет как-то объяснять.

А по мне, так все очевидно – что знали, то и использовали. И никакими экспериментами не занимались!.. Великолепный пример !!! Целая огромная область занимается довольно совершенным и отработанным занятием, но не использует более удобные местные возможности, требующие определенного изменения технологии.

Наряду с рудами в ультраосновных породах населением каждого городища использовалась местная руда в кварцевых породах. Руда в плавку поступала окисленная. Впоследствии, по мере выработки месторождений, началось использование вторичных сульфидов. Последнее обстоятельство повлекло за собой некоторые изменения в технологической схеме. Легирование мышьяком производилось на стадии плавки руды.

Технология плавки была довольно устойчивой. Отклонения наблюдается чрезвычайно редко.

Плавка производилась в округлых наземных купольных печах диаметром 0,7-1 м. Как правило, они пристраивались к перекрытым колодцам, что обеспечивало дополнительный приток воздуха за счет разницы температур в печи и колодце. Дополнительный поддув осуществлялся с помощью однокамерных воздуходувных мехов. В качестве топлива служил древесный уголь.

Шихта подготавливалась следующим образом. Руда в количестве 0,5-1 кг дробилась на небольшие кусочки, смешивалась с флюсами (рыбьи кости, кальцит, дробленые кости животных, иногда лимонит) и помещалась в печь. Печь, как показали наши экспериментальные исследования, предварительно разогревали дровами.

После загрузки шихты и угля начиналось дутье. В ходе плавки достигались температуры около 1200-1300оС. Хорошее качество угля способствовало восстановительной атмосфере в печи и малым потерям меди в виде куприта.

После расплавления и восстановления руды дутье прекращалось, все отверстия закрывались, что усиливало восстановительную атмосферу, и печь начинала постепенно остывать. После остывания продукт плавки извлекался из печи, шлаковая корка разбивалась. Освобожденный слиток меди обычно весил 50-130 г.

Впоследствии, с началом плавки вторичных сульфидов, начались и некоторые преобразования в технологии. С одной стороны, плавка смешанных окисленных и сульфидных руд идет лучше, поскольку сера вторичных сульфидов забирает кислород из окислов, давая при этом и более высокую температуру. Но с другой стороны, встает необходимость удаления из помещения сернистого газа. Это привело к возникновению горизонтальных дымоходов.

Последним изобретением синташтинских металлургов являются двухкамерные мехи постоянного дутья. В связи с этим появляются так называемые восьмеркообразные печи. Однако этому новшеству предстоит распространиться уже в последующую эпоху.

Иллюстрации: