Непластические добавки
Важным компонентом формовочной массы являются различные добавки к глине, улучшающие ее свойства. Примеси характеризуются как органическими, так и неорганическими включениями. Качественная и количественная характеристика добавок — это важный информационный блок в системе археологических и технологических знаний о древнем гончарстве.
В археологической литературе широко распространено представление об искусственных добавках как о культурно значимом признаке [Бобринский А. А., 1978; Жущиховская И.С., 1990; Ламина Е.В., Добрецов H.H., 1990; Глушков И.Г., 1990; Гребенщиков А.В., 1990; Peacock D.P.S., 1970; и др.]. Безусловно, любой гончарный акт в той или иной степени опосредован особенностями человеческого поведения и психологии, знаниями, навыками, уровнем технологической культуры. Вместе с тем, помимо культурного содержания природа непластических добавок, их гранулометрический и минералогический состав имеют функциональный контекст. Общеизвестно, что добавки вводятся в глину для изменения ее пластичности. Д. Браун конкретизировал это положение, определив основную задачу примесей — сопротивление растрескиванию на любом этапе производства сосуда ( а) появлению новых трещин; б) расширению имеющихся) [Brown D.P., 1983, р. 122].
Различные виды используемых гончаром примесей оказывали разное влияние на качество глиняного теста с целью придания ему определенных свойств при формовке, сушке, обжиге и в процессе эксплуатации. Функциональный подход в некоторых случаях настолько превалировал в выборе отощителя и его количественном соотношении с глиной, что в различные части одного и того же сосуда могло добавляться разное количество непластического материала. Так, по свидетельству Б. Сарасвати в изготовлении кухонной посуды в индийской гончарной традиции использовались различные формовочные массы. Для формовки днища в глину добавлялось до 50% песка, а для изготовления стенок только 10% [Sarasvati В., 1979, р. 78]. В Армении мне рассказывали (Данилян М.С., 1921 г.р.), что для производства сосудов большого объема на днище и придонную часть использовалась глина с большим количеством навоза, в то время, как в формовочной массе стенок навоз почти отсутствовал. Известные белорусские макатры в отличие от обычной посуды содержали большое количество «банного камня» для усиления абразивных свойств. В целом, для придания определенных свойств глиняному тесту в формовочную массу могли вводиться два и более вида неорганической добавки. Например, гончары юго-восточной Нигерии в глину добавляют одновременно шамот и мелкий песок [Nicklin K., 1981, p. 173].
Функциональный аспект характеризует также добавка в глину и органической примеси совместно с минеральной, так как оба вида включений решают различные технологические задачи.
Функции искусственных добавок
Функциональная классификация искусственных добавок базируется на качественной и количественной определенности включений. В археологической и технолого-керамической литературе искусственные добавки рассматриваются с различных позиций. Как точно подметила О. Рай: «Технологи-керамисты стараются объяснить поведение материалов, тогда как археологи используют материалы для реконструкции человеческого поведения» [Rye O.S, 1981, р. 41]. Мне представляется, что реконструкциям, раскрывающим целенаправленную деятельность гончара по производству сосудов, должен предшествовать функционально-технологический анализ материала, в том числе искусственной примеси. На решение этой задачи направлен целый ряд исследований американских археологов. Д. Браун проанализировал функции искусственных примесей с точки зрения сопротивления формовочному растрескиванию [Brown D.P., 1983, р. 122-124], Дж. Скибо и другие проследили зависимость физико-механических свойств керамики от качества добавок [Scibo J.M. & К, 1989], Г. Бронски и Р. Хамер провели серию экспериментов на определение прочности посуды, способности переносить температурные перепады в зависимости от качества и количества различных примесей (органических, неорганических, раковины)[Bronsky G., Hamer R., 1986; Bronsky G., 1989], K. Рейд исследовал образцы на морозоустойчивость [Reid К.С., 1984].
А. А. Бобринский выделил две категории добавок: примеси, уменьшающие отрицательное влияние усадки и примеси, усиливающие огнестойкость изделий [Бобринский А.А., 1978, с. 91]. Эта общая классификация предусматривает и более детальную функциональную систематику различных видов добавок. Большинство из них полифункциональны, т.е. обеспечивают изменение сразу нескольких свойств формовочных масс и готового изделия. Однако, почти все они, за исключением жидких суспензий, могут называться отощающими, так как это добавки, снижающие содержание глинистых частиц на единицу объема формовочной массы. Одни добавки в большей мере нацелены на отощение, другие имеют дополнительную нагрузку, связанную с изменением свойств керамики.
Пластификаторы. В качестве пластификаторов в древности использовались экскременты животных [Matson, 1956, р. 354-355; Rye O.S., 1981, p. 31; Ochsenschager E.L., 1974, p. 151]. В них содержится большое количество органического вещества с высокими бродильными (кислотность) свойствами. Экскременты — это переработанная под воздействием соляной кислоты и биологически активных веществ органика. При добавлении в глину она усиливает кислотность и улучшает формуемость (рис. 19, 4; 20, 1, 2, 4, 5). Обычно органику добавляли в тощие глины с высоким содержанием минеральных включений. В экспериментальной практике для формовки неолитических и раннебронзовых реплик мы часто добавляли в тесто навоз и птичий помет. Аналоги подобных формовочных масс широко представлены в посуде эпохи бронзы Западной Сибири. Из других видов органических добавок в качестве пластификатора использовалось прокисшее вино или морская вода, содержащая много растворенных солей. Так, гончары Новой Гвинеи при составлении формовочной массы поливали глину морской водой, улучшая ее пластичность [May R., Tuckson M., 1982, p. 30-37]. В экспериментальной практике этот прием был использован нами для производства сосудов в приморской экспериментальной экспедиции 1991 г.
Шамот. Под этим термином в технологии обычно имеется в виду огнеупорная отощающая добавка [Топоров Н.А., Булак Л.Н., 1953, с. 442]. В археологии под шамотом понимается чаще всего керамический бой (раздробленный обожженный черепок), обожженная измельченная глина, просто высушенная комковатая глина, глинистая порода и т.п. [Сайко Э.В., 1982, с. 13; Гребенщиков А.В., 1990, с. 127]. В связи с этим археологический шамот лишь отчасти можно назвать добавкой, увеличивающей огнестойкость изделий. Низкотемпературный археологический шамот по механизму взаимодействия с глиняным тестом аналогичен такой добавке, как сухая (иногда дегидратированная) глина (рис. 2,1, 2). В формовочной массе они играют роль отощителя и связаны с уменьшением пластичности, увеличением влагопроводности, уменьшением влагосодержания и воздушной усадки сосуда (инертный материал). Например, добавка в тесто шамота или сухой глины в количестве 30-50% снижает сроки сушки в 2-3 раза и коэффициент чувствительности глин к сушке в 1,5 раза [Бурлаков Г.С., 1972, с. 148]. Наличие этих примесей в тесте обеспечивает незначительную воздушную усадку и играет роль скелета в пластическом материале. Однако, как уже отмечалось, введение шамота в количестве менее 10% не изменяет свойств сосуда при сушке. Добавка в глиняное тесто крупного шамота в небольших количествах связана с усилением термостойкости сосудов — способностью не растрескиваться при резких температурных изменениях. Г. Зальманг отмечает по результатам экспериментальной практики: «В случае применения шамота одной только величины прочность массы в воздушно-сухом состоянии возрастала с увеличением фактора поверхности. В смесях зерен различной размерности зависимость оказывалась более сложной: в случаях преобладания крупных зерен прочность в воздушно-сухом состоянии возрастала с увеличением фактора поверхности, в случае же преобладания мелкого зерна — наоборот понижалась» [Зальманг Г, 1935, с. 173].
Песок (рядовой), дресва (имеются в виду археологические термины — И.Г.) — добавки, которые также выполняют роль отощителя (рис. 5; 7). По этнографическим наблюдениям гончары не воспринимают в качестве отощителя песок размерностью менее, чем 0,4-0,5 мм, называя его «пылью» (Белоруссия). Действительно, пылевидная песчаная фракция мельче 0,25 мм снижает связность глины, что автоматически приводит к снижению прочности изделия (тощие или запесоченные глины с малой водопотребностью и малой формуемостью). Крупная фракция песка в малом количестве играет такую же роль как и шамот — увеличивает термостойкость.
Гончары обычно различают речной и карьерный песок. В Белоруссии мне встретились такие определения песка, как «жесткий» и «мягкий». Под «мягким» песком подразумевался окатанный речной песок с заполированной поверхностью, покрытой пленкой окислов железа (рис. 4,1; 6,1, 4, 5). «Жесткий» песок — это карьерный песок, состоящий из остроугольной обломочной фракции кварца и полевых шпатов. Карьерный песок — химически активная ассоциация, в то время, как речной песок химически нейтрален и имеет плохую связанность с глиняным тестом, что приводит к увеличению пористости, микрорастрескиванию и т.д. Все эти факторы благоприятствуют быстрому разрушению сосуда. Аналогичные процессы характеризуют и дресвяную добавку: свежие минералы (рис. 5) являются предпочтительной добавкой в отличие от выветрелых пород (рис. 1,3,4).
Органические выгорающие (порообразующие) добавки (кора, трава, солома, шерсть или волос, экскременты)(рис. 15; 18) известны во многих культурах мира [Hodges H.W.M., 1965, р. 115-116; Linne S., 1965, p. 22; Ochsenschager E.L., 1974, p. 151; Амангалиева C.M., 1979, с. 74]. Помимо отощающих функций, обеспечивающих сушку, эта категория примесей несет значительную функциональную нагрузку при обжиге. Топливо (органика), находящееся в керамической массе, начинает окисляться с выделением тепла (беспламенное горение) в результате каталитических процессов уже при температуре 350-400°, в то время как нормальная температура его воспламенения в обычных условиях 400-550° [Бурлаков Г.С., 1972, с. 160]. Вследствие этого уменьшается время обжига и увеличивается температурное воздействие.
После обжига образуется пористый каркас coсуда, в котором температура и длительность обжига стенок пор выше, чем температура обжига основного черепка. Это очень важное свойство для обжига и эксплуатации сосудов, так как поры предотвращают образование трещин («гасят» трещины).
Костная мука (дробленый костный материал) изучен относительно слабо (рис. 19,5). Многие его свойства в сочетании с глиной можно лишь предполагать. Например, У. Уоррел предполагает, что он сообщает глиняной массе некоторую пластичность в связи с остаточной органикой. Кость состоит из гидроксилапатита (Са(ОН)(РО)), который является плавнем [Глушков И.Г., 1990, с. 64-65; Blakeslee D.J., Dunn R.K., 1988, p. 810]. Кроме того, после обжига костной муки (кальцинированная кость) создается щелочная среда водной суспензии, которая, как и зола (см. далее), способна раскислить глину [Уоррел У., 1978, с. 223].
Неорганические выгорающие (порообразующие) добавки (зола, раковина, тонкий известняк) характеризуются образованием пор при выгорании. Наличие раковины (в небольших пропорциях) в формовочной массе (рис. 8, 1, 2, 7) придает черепку прочность и жесткость: сосуд становится термостойким. Это объясняется присутствием кальцита. Определенное количество раковины в тесте создает хорошую арматуру и увеличивает прочность изделия, то же происходит и при увеличении размеров раковинных включений [Feathers J.K., 1989, р. 586-587].
Зола представляет собой аллотропическую модификацию углерода (карбонат калия К СО). При взаимодействии с водой образуется гидрокарбонат калия (осадок) и щелочная среда. Добавление золы к влажной глине вызывает мгновенную «сушку» теста (карбонат калия забирает воду) и уменьшает кислотность глины.
Тальк можно отнести к отощающим добавкам. Вместе с тем, при добавлении талька создается керамическая масса с низкой влагоемкостью (то есть требующая небольшого количества воды, что очень важно для определенных типов глин, например, монтмориллонита), что усиливает эффект формуемости. Керамическая посуда, содержащая тальк, имеет небольшую усадку и значительную механическую прочность. Такая посуда способна выдерживать резкие температурные скачки [Уоррел У. 1978, с. 208].
Таким образом, зная функции искусственных добавок, можно реконструировать исходные свойства глин, формовочной массы, некоторые приемы обработки сырья, а также цели, которые ставил перед собой мастер, работая с глиной. Широко распространенная в отечественной археологии точка зрения о смешении различных рецептур примесей как отражении процессов культурного смешения [Бобринский А.А., 1978; Цетлин Ю.Б., 1982] требует уточнения и серьезного доказательства в каждом конкретном случае, исходя из функциональной характеристики примесей. По всей видимости, о смешении можно говорить лишь в том случае, если формовочная масса состоит из добавок, функционально дублирующих свойства друг друга. В остальных случаях необходимо рассматривать и альтернативные версии, сопоставляя их с обшими культурными процессами и естественно-географическими условиями существования традиций.
Диагностика непластических добавок
Анализ непластических фракций можно проводить на нескольких уровнях в зависимости от задач и квалификации исследователя.
Визуальная информация. При первоначальном знакомстве с керамикой определенная информация может быть получена из наблюдений над характером изломов черепков. Текстурно-структурные характеристики излома — это суммарный косвенный признак, позволяющий судить о наиболее общих свойствах формовочной массы и отчасти обжига (рис. 18,3; 31,4, 5). Данный признак часто используется в археологической литературе для общей технологической характеристики керамики.
Можно выделить несколько условных модификаций изломов:
1. тонкослоистый — характерный для формовочных масс из глин с дисперсной фракцией без грубых непластических включений. Часто такая глина богата органическими остатками естественного происхождения. Слоистость, по всей видимости, образуется за счет органического компонента;
2. зернисто-ровный, характерный для формовочных масс, включающих значительное количество непластических добавок средней и крупной зернистости (рис. 30, 2, 3). Обжиг может быть самым разнообразным;
3. плотно-ровный, характерный для формовочных масс тонкого помола, О. Рай называет такой излом конхоидальным и связывает с высокими температурами [Rye O.S., 1981, p. 130];
4. комковато-обломочный (рис. 31,2, 4, 5). Для него допустимо самое разнообразное сырье. В глину добавлялась в значительном количестве крупная и средняя фракция отощителя. Обжиг чаще всего низкотемпературный.
Характер излома — это совокупность признаков глины и непластических добавок. Выделенные модификации являются наиболее общими, «чистыми» моделями, которые могут в значительной степени меняться в зависимости от изменений каких-либо условий. Например, если в тонкодисперсных глинах присутствует небольшое количество крупной примеси, то, безусловно, меняется и характер излома, но не настолько, чтобы не прочитать слоистость глиняной массы между крупными включениями. В целом, существует множество текстурных и температурных условий, способных изменить модели, но эти условия поддаются учету только при анализе конкретного материала.
Одним из визуальных признаков теста грубого текстурного состава являются звездчатые растрескивания («вороньи лапки») (рис. 48, 2в) [Hammer G., 1975, p. 84). Трещины образуются на поверхности сосудов и расходятся лучиками из центра (диаметр до 1 см). В центре, рядом с поверхностью обычно располагается крупная непластическая фракция (рис. 154, 2-4). Подобные растрескивания образуются только в формовочной массе с тонкими текстурными характеристиками. Для запесоченной глины в связи с повышенной пористостью подобные трещины не характерны.
Фактура поверхности черепка (рис. 17а) — категория признака, часто зависимая от способов механической обработки поверхности. Тем не менее, в тех случаях, когда это возможно, фактура поверхности отражает текстурные характеристики формовочной массы (количество песчаной добавки — наждачная поверхность, гранулометрический состав, окатанность фракций, мыльная поверхность — тальк и т.п.).
Петрографический анализ
С позиции петрографа всякие непластические минеральные добавки к глине называются «песком». Петрографический песок может быть представлен шамотом, обычным песком, тальком, дресвой, органогенным песком и т.д. Во всех случаях ему дается качественная и количественная характеристика. Для археолога и технолога термин «песок» имеет иное содержание и характеризует прежде всего качественную определенность добавки. Под «песком», как правило, понимается ассоциация минералов различных по составу (полимиктовый, олигомиктовый или мономинеральный песок), по происхождению (аллювиальный, делювиальный и др.), по гранулометрическому составу (мелкий — 0,05-0,25 мм, средний — 0,25-0,5 мм, крупный — 0,5-1,0 мм и очень крупный -1,5-3,0 мм). Для археологической технологии как области, занимающейся реконструкцией производственных процессов древнего общества, важно знать прежде всего видовую характеристику примеси, а затем уже ее особенности, связанные с обработкой, подготовкой и т.п. Это дает возможность охарактеризовать специфику технологической традиции, реконструировать не только производственные, но и этнокультурные процессы. Поэтому, используя термин «песок», я буду подразумевать рядовой песок (термин технологический). Вместе с тем, для его характеристики удобно воспользоваться списком петрографических признаков для анализа качественного состояния непластических добавок.
В археолого-петрографических исследованиях доминирует следующая схема описания непластических добавок [Жущиховская И.С., Залищак Б.Л., 1986; Сайко Э.В., Жущиховская И.С., 1990; Shepard А.О., 1956]:
1. состав материала;
2. характер распределения в шлифе;
3. цвет;
4. форма зерен материала;
5. размерность;
6. внешние особенности (трещиноватость, пелитизация, серицитизация и т.п.);
7. примерное количество от объема.
Х.-А. Нордстрем вслед за Ф. Петиджоном [Nordstrom Н.-А., 1972, р. 40-41; Pettijohn F., 1956, f. 17] придерживается следующей схемы описания:
1. текстура;
2. форма;
3. степень окатанности;;
4. распределение;
5. ориентация.
О. Рай в качестве значимых выделяет признаки [Rye O.S., 1981, p. 60-62] (1) текстуры и (2) состава минералов.
Описание текстуры: а) уровень стеклования; б) размеры и форма частиц; в) ориентация.
Описание состава: а) определение количества каждого минерала; б) определение уровня трансформации минералов; в) определение высокотемпературных новообразований.
Таким образом, большинство исследователей используют такие признаки:
1. размерность частиц, состоящая из таких характеристик, как максимальная, минимальная и преобладающая фракция;
2. количество непластической фракции (общее и преобладающее);
3. характер распределения (равномерное, неравномерное) ;
4. форма, характеризующая степень окатанности фракций от угловатой до хорошо окатанной. Нордстрем выделяет: а) угловатую, б) субугловатую, в) слабоокатанную, г) окатанную, д) хорошо окатанную фракции [Nordstrom Н.-А., 1972, р. 43, fig. 3]. Вероятно, это очень дробная классификация и для характеристики степени окатанности можно выделить четыре категории признаков: а) угловато-обломочную, б) слабоокатанную, в) окатанную, г) хорошо окатанную фракции. Для уточнения степени окатанности минералов в шлифе целесообразно использовать критерии количества (процентное соотношение от общего числа фракций);
5. ориентация частиц по длинной оси относительно поверхности сосуда;
6. минералогический состав. Помимо описания и идентификации каждого минерала, определения исходной породы и установления количественного содержания следует определять выветрелость минералов (пелитизация калиевых полевых шпатов, серитизация кислых плагиоклазов, сосюритизация основных плагиоклазов и т.п.), физическое состояние, новые высокотемпературные кристаллообразования (муллит, геленит, шпинель и т.д.), трансформацию минералов (помутнение биотита, разрушение кальцита и т.д.).
Безусловно, квалифицированное описание и диагностику минералогического состава лучше всего провести петрографу. Все перечисленные признаки и их варианты петрографического описания непластических добавок в различных сочетаниях являются критериями для реконструкции формовочных масс и некоторых гончарных приемов.
Определение естественного и искусственного песка
Диагностика естественного и искусственного песка всегда вызывала значительные сложности даже для петрографического анализа, не говоря уже о бинокулярной микроскопии. Существует несколько различных версий для распознавания этих двух категорий добавок.
А.А. Бобринский приводит три диагностирующих признака, сочетание которых может свидетельствовать об искусственности песчаных включений: окатанность минералов, значительная концентрация, а также размерность (не менее 0,5 мм) [Бобринский А.А., 1978, с. 108]. Однако, работа под бинокуляром с песчаными фракциями от 0,4 до 0,7 мм в количестве более 30% от объема глиняной массы представляет значительные трудности, как в определении окатанности, так и в определении степени концентрации [Глушков И.Г., 1989]. Вероятность ошибки превышает вероятность корректного заключения. Вместе с тем, на уровне визуально-ассоциативной оценки такое сочетание, как «много крупного песка» может навести на мысль об его искусственном происхождении в черепке.
С большей долей уверенности позволяет судить о характере песчаной примеси петрографический анализ. Между тем, археологи-керамисты не едины в критериях различения искусственного и естественного песка.
Х.-А. Нордстрем вслед за А. Шепард и Д. Пикоком полагает, что основным критерием различения можно считать размерность: фракции от 60 мк до 250 мк относятся к естественным включениям в глинистое вещество; фракции свыше 250 мк относятся к искусственным добавкам, так как в глинах в естественном состоянии крупная фракция составляет незначительный процент [Nordstrom Н.-А., 1972, р. 40-44; Shepard А.О., 1963, р. 25; Peacock D.P.S., 1969]. Окатанность, по мнению Нордстрема, не является обязательным атрибутом искусственного характера песка, а относится скорее к физическим условиям образования песка. Ф. Бетанкур в качестве критерия называет стандартизированные размеры фракций в сочетании с высокой степенью концентрации песчаной добавки [Betancourt F., 1984, p. 54]. М. Маджетти указывает такие диагностирующие признаки, как гранулометрический состав и форма фракции. Диагностика окатанных фракций базируется на характере распределения групп различной текстуры. Нормальное распределение в большей степени характеризует песок как искусственную добавку [Shepard А.О., 1965, р. 118; Maggeti M., 1982, р. 130-131]. К этой же точке зрения присоединился О. Рай [Rye O.S., 1981, p. 62]. Вместе с тем он полагает, что окатанная фракция характеризует вид эрозии и условия перемещения песка, а угловатая фракция — результат дробления и, вероятно, была добавлена гончаром [Rye O.S., 1981, p. 62], хотя «первично отложенный песок», также, как и дробленый характеризуется остроугольной формой зерна [Зальманг Г., 1935, с. 173]. Э.В. Сайко и И.С. Жущиховская рассматривают проблему искусственного песка в довольно широких пределах, отмечая, что определение характера непластической минеральной примеси требует не только «согласования с возможно более широким кругом признаков, известных по работам исследователей древней керамики, но и учета специфики керамического сырья (глинистого и неглинистого) изучаемого района» [Сайко
Э.В., Жущиховская И.С., 1990, с. 37].
Таким образом, диагностика искусственного и естественного песка представляет значительную методологическую сложность. По своей природе все указанные признаки имеют различную степень достоверности. Так, стандартизованная фракция песка может являться искусственно добавленной, а может характеризовать естественное состояние глины (например, менее 0,25 мм). Окатанные минералы мелкой и средней зернистости вполне могут характеризовать естественный песок, тогда как остроугольная обломочная фракция — дробленую искусственную породу. Характер окатанности зависит от размеров обломков: чем крупнее включение, тем сильнее выражена окатанность (в песках). В лессах обломки кварца будут всегда неокатанными. В лессовидных суглинках следы окатанности несут только крупные зерна. По всей видимости, только сочетание самых различных вариантов признаков делает вывод о характере добавок корректным и уменьшает вероятность ошибочного заключения. Например, об искусственности песка свидетельствует прежде всего его гранулометрический состав: характер концентрации в поле шлифа — неокатанная преобладающая фракция размером > 0,25 мм равномерно распределенная, с большей вероятностью будет свидетельствовать об искусственном характере песка. При этом выветрелость и минералогия добавок не играют большой роли. В западносибирской керамике, например, это, в основном, кварцевый и кварц-полевошпатный кластический материал. Вероятность естественного характера песка повышается, если степень окатанности крупных фракций минимальна или совсем отсутствует (рис. За, 1, 4). Кроме того, в пользу естественного характера песка свидетельствует нормальное распределение частиц в графике или гистограмме, указывающее на равновероятное присутствие всех гранулометрических групп с явным преобладанием одной или нескольких из них (рис. За, 3).
Признаки искусственного песка гораздо более представительны. Так, если наблюдается двувершинное распределение текстурных групп, то речь идет об искусственном песке (рис. 4,1).
Размерность искусственных добавок превышает 0,25 мм. Как уже отмечалось выше, гончары за «песок» считали примесь с преобладающей фракцией не менее 0,4-0,5 мм [Бобринский А.А., 1978, с. 108; полевые материалы 1990 г. (Белоруссия)]. Поэтому, если размерность зерен превышает 0,4 мм и они неравномерно расположены в поле шлифа, средняя или преобладающая фракция окатаны (окатанность крупных фракций может быть естественной), то песок может иметь искусственный характер. Если наряду с окатанными частицами и перечисленными выше признаками встречаются частицы в форме сектора и сегмента, то песок считается искусственной добавкой (рис. 4, 2).
В диагностике искусственного песка большую роль играет минералогический состав и степень выветрелости пород. Для равнинных районов Западной Сибири характерны чистые кварцевые и кварц-полевошпатные пески с выветрелыми минералами. Поэтому, если выветрелость сочетается с окатанностыо, крупной и среднезернистой структурой минералов кварц-полевошпатного состава, то можно говорить об искусственно введенном в формовочную массу речном песке.
В целом, минералогия песка — это скорее фоновый, косвенный признак, эффективный лишь в том случае, когда известны минералогический и гранулометрический состав песков и глин региона. Так, исследования И.С. Жущиховской в Приморье показали, что минералогия и размерность песчаных фракций служат индикаторами для диагностики характера песка в сопоставлении с петрографическими особенностями имеющихся сырьевых источников [Сайко Э.В., Жущиховская И.С., 1990, с. 35].
Шамот, сухая глина (рис. 2, 1, 2). Диагностика шамота не представляет больших сложностей как под бинокуляром, так и под петрографическим микроскопом. Этот признак достаточно хорошо описан A.A. Бобринским (бинокулярная микроскопия) и И.С. Жущиховской, Б.Л. Залищаком и О. Рай (петрографический анализ) [Бобринский A.A., 1978, с. 106-108; Жущиховская И.С., Залищак Б.Л., 1986, с. 58; Rye O.S., 1981, p. 43]. Микроскопическое исследование шамота включает такие же характеристики в описании, как и исследование основного сырья и песка (рис. 3; 10; 13; 17).
Интересным методическим приемом изучения состава формовочных масс является анализ так называемых «шамотных цепочек» [Гребенщиков A.B., 1990, с. 129]. Шамотные цепочки — это сопоставление теста основного черепка и теста шамота с одной стороны, теста шамота и шамота в шамоте — с другой. Иногда такое сопоставление позволяет на основании одного черепка и его шамотных включений выделить две и более принципиально различные рецептуры формовочных масс (рис. 2,4, 5; 13) или зафиксировать постепенные изменения (эволюцию) в характере искусственных добавок. Объяснительных моделей может быть множество. В качестве примера приведу некоторые особенности гончарной технологии у индейцев навахо. Отощителем для традиционной посуды являлся шамот, который изготавливали из старой (археологической) керамики пуэбло. Женщины со специальным ритуалом (поклонение духам мертвых) собирали ее на заброшенных стоянках пуэбло. Затем черепки тщательно дробились и перетирались на шамот [Tschopik H.J., 1941, р. 17-18]. Таким образом, формовочная масса сосудов навахо отражает две технологические традиции в составлении формовочных масс: шамотную (навахо) и песчано-органическую (пуэбло) [Suthe C.E., 1925, р. 18-21]. Археологическое изучение «шамотных цепочек» позволило бы выделить эти рецептуры.
Диагностирующие признаки шамота различны в связи с температурным воздействием. Наиболее хорошо различается в шлифах и изломах высокотемпературный шамот (более 600-700°), который имеет угловатую форму обломков с резкими отчетливыми границами. Низкотемпературный шамот характеризуется формой с различной степенью «окатанности», округленными углами (следствие дробления черепка с невысоким показателем твердости и прочности) (рис. 10; 13; 15). В шлифах он выделяется по цветовым участкам (результат вторичного обжига) оконтуренным иногда тонкими трещинами. Трещины образуются за счет уплотнения шамота в результате вторичного обжига. По гранулометрическому составу низкотемпературный шамот, если он не просеян, имеет много мелкой, «пылевидной» фракции.
Иногда низкотемпературный шамот можно спутать с комочками сухой глины, «бинокулярные» признаки которой подробно описаны А. А. Бобринским [Бобринский А.А., 1978, с. 108]. В шлифах сухая глина часто имеет более светлую окраску по сравнению с цементом. Граница включений слабо выражена и размыта, иногда оконтурена концентрическими трещинами. Это объясняется тем, что частицы сухой глины являются своеобразными фрокулами, которые лишь частично используют воду для затворения, но полностью не распускаются. По минералогическому составу фракции сухой глины могут быть аналогичны основному цементу черепка, но обладать большей пористостью. Они отличаются также от керамического теста, полученного в результате смешения глин, во-первых, иной минералогией, во-вторых, гранулометрией и формой включений. Плохо промешанное тесто, состоящее из двух глин, имеет самую разнообразную форму со свилеватой линией соприкосновения двух различных глин и различные по площади и размерам участки смешанной глиняной пасты. В целом, диагностирующие признаки сухой глины под поляризационным микроскопом весьма слабые.
Дресва и дробленая порода. Дресвой называются пески, состоящие из определенных минералов естественного происхождения с угловатой формой зерен. Дробленые породы — это искусственно обработанная в результате дробления, размельченная порода. Под бинокулярным микроскопом их различить практически невозможно. Некоторые диагностирующие признаки могут быть выделены только с помощью петрографического анализа.
Признаки сходства. Дресва и дробленая порода имеют много схожих черт: минералогический состав, остроугольный характер частиц с частичными сростками минералов. Как дресва, так и искусственные породы могут состоять из свежих или выветрелых минералов.
Признаки различия. Прежде всего различия заключаются в форме обломков и характере разломов. В дресве преобладающая фракция имеет форму сглаженно-угловатых очертаний (большинство тупых и прямых углов в формах минералов), разломы, в основном по спайности, (рис. 6; 7; 8, 3-6). Форма частиц дробленой породы имеет большое количество острых углов в геометрических контурах минералов (серповидные, зигзагообразные, резкоугловатые формы), трещиноватость не только по спайности [Жущиховская И.С., Залищак Б.Л., 1986]. Для отдельных районов большое значение имеет степень выветрелости минералов. Так, для западносибирских материалов характерно использование выветрелых (Новосибирское Приобье) или свежих (Томское Приобье) пород. Помимо указанных характеристик можно использовать признаки различения искусственного и естественного песка. В целом же, даже для опытного петрографа различение дресвы и дробленной породы вызывает определенные сложности. Для археолога различить их важно, так как в зависимости от диагностики меняется схема целенаправленных производственных операций на уровне подготовки сырья и добавочных материалов.
Зола. По археологическим данным известна мне только в качестве подсыпки на днищах сосудов. Диагностировать ее в изломе почти невозможно. По крайней мере, мне не удавалось зто сделать ни разу (исключая изучение экспериментальных образцов, в которых фиксируются заведомо известные следы). На поверхности сосудов зола характеризуется углубленными мелкими точечными пустотами, часто без резких границ с оплывшими краями. А.А. Бобринский отмечает, что пустоты имеют характерную для дерева структуру [Бобринский А.А., 1978, с. 99]. Х.-А. Нордстрем характеризует поры от древесной золы как дисковидные, сферические, размерами от 60 до 250 мк, иногда больше — от 250 до 600 мк [Nordstrom Н.-А, 1972, р. 41].
Кость. Кальцинированные включения кости можно наблюдать в кротовской керамике Черноозерья-IV. Это очень редкая примесь. Признаки кости под бинокулярным микроскопом выделены А.А. Бобринским. В шлифах они представлены изотропными включениями, в основном, с овальными углами серых тонов. Границы четкие, отчетливые; плеохроизм отсутствует. Для диагностики кальцинированных костей в черепке целесообразно использовать бинокулярную микроскопию и иные методы химического и инструментального анализов.
Раковина. Диагностика данного вида добавок не представляет сложности, как под бинокулярным, так и под поляризационным микроскопом. Признаки раковины очень устойчивы. При высокотемпературном обжиге — это поры на поверхности, имеющие «чешуйчатую» форму, плоское основание, неглубокие. В изломе поры ориентированы параллельно поверхности. При низкотемпературном обжиге сохраняются обломки створок раковины жемчужно-серого цвета [Бобринский A.A., 1978, с. 104; Жущиховская И.С., Залищак Б.Л., 1986, с. 38-39].
Дробленую раковину можно спутать с толченой скорлупой. Различен характер их расщепления: раковина расщепляется (слоится) на тонкие прослойки, параллельные плоскости. Яичная скорлупа не расщепляется.
Большое значение имеет определение особенностей раковинной добавки — с моллюском или без него. Для этого можно воспользоваться реакцией с молибденовокислым аммонием, который выявляет в образце наличие фосфатов (желтый цвет), являющихся индикатором костно-тканевой органики животного происхождения [Жущиховская И.С., 1991, с. 38-39].
Органические примеси
Реконструкция вида органических примесей базируется, как правило, на наблюдении под бинокулярным микроскопом характерных особенностей пор и каверн. В основу аналитической методики положен сравнительный анализ со следами на эталонных образцах [Бобринский A.A., 1987, с. 99-104; Васильева И.Н., Салугина Н.П., 1991, с. 76-83]. В настоящей работе вряд ли целесообразно подробно останавливаться на признаках органических примесей по двум причинам: наиболее характерные уже описаны в археологической литературе [Бобринский A.A., 1978; Rye O.S., 1981]; в идентификации органических добавок простое перечисление атрибутов без работы с эталонами вряд ли даст читателю необходимую для реконструкции информацию. Это все равно, что словесно описывать как завязывать галстук.
Вместе с тем, мне хотелось бы сделать несколько общих замечаний по проблеме диагностики органики. Прежде всего органические включения — поры — могут быть описаны по схеме характеристики неорганических добавок. Форма и размерность пор и каверн может служить устойчивыми признаками органики (рис. 18; 19,1,2). Так, Х.-А. Нордстрем, характеризуя различия между навозом крупного рогатого скота, рубленной травой и соломой, отмечал, что растительные остатки в экскрементах отличаются от собственно растительных остатков только своими размерами: следы в экскрементах — от 250 мк до 2-3 см; следы рубленой травы и соломы при схожей форме и распределении — от 3 до 6 мм (рис. 20, 3)[Nordstrom Н.-А., 1972, р. 41-42].
Экспериментальные исследования доказали, что растительная пища, перетираясь челюстями и проходя через желудок и кишечник животных, становится более однородной массой (в отличие от рубленой тpaвы)[Matson F.R., 1956]. В экспериментальной лаборатории ТГПИ было проведено изучение экскрементов лошади и коровы в составе формовочных масс.
Следы экскрементов животных (навоз лошади) в глинистой массе были проанализированы под поляризационным микроскопом. Преобладающая форма пор — прямоугольная, реже — овальная и линзовидная со срезанными концами. Размеры колеблются от 0,4 до 3 мм. Крупные поры часто заполнены углистым веществом. В целом, возможности поляризационного микроскопа в определении органики значительно уступают возможностям бинокуляра. Последний наиболее предпочтителен в диагностике органических добавок.
При анализе органических примесей необходимо помнить, что малая концентрация органики (экскрементов животных и птиц) вызывает значительные трудности в их распределении, вероятность ошибочного заключения резко увеличивается. Поэтому можно характеризовать органические включения по функциональному признаку: органика в сочетании с минеральной примесью в большей степени пластификатор (рис. 15, 3, 4); органика в сочетании с глиной — пластифицирующая и, главное, порообразующая добавка (рис. 18, 4); органика в сочетании с запесоченной глиной без искусственной минеральной примеси также является пластификатором.
В целом, диагностика органических примесей требует постоянного общения с эталонными образцами, в процессе которого сопоставление всех компонентов формовочной массы, включая органику, определяет функции органических остатков.
Обработка минеральных примесей
Из видов обработки, поддающихся диагностике, можно выделить дробление и сортировку минеральных добавок.
Дробление обычно используется для увеличения удельной поверхности включений, получения остроугольной формы зерен, увеличения сцепляемости глин с минеральной фракцией [Shepard А.О., 1965, р. 27]. Для диагностики операции, связанной с дроблением, обычно используется такой признак, как форма минералов.
Дробленый речной песок (рис. 4, 2) характеризуется наличием большого количества обломков серповидной формы, в форме полусферы, сегментов, секторов.
Дробленой породе (рис. 5, 2) свойственна зигзагообразная, кометообразная, резкоугловатая форма минералов и их сростков. Минералогический состав обломочного материала соответствует, как правило, какой-то определенной породе (граниты, гранодиориты, диабазы и т.д.)
Эксперименты по дроблению гранитов с нагреванием и без него показали в первом случае микрорастрескивание кварца. В обычном черепке также можно наблюдать растрескивание кварца, как результат обжига и быстрого охлаждения. По наблюдениям А.И. Баженова, их различает местоположение в изломе относительно поверхности. Если растрескавшиеся кварцевые включения расположены рядом с поверхностью — это может быть результатом обжига изделий. Если трещиноватость кварца наблюдается и на центральных участках черепка (в шлифе) — это может являться признаком дробления минеральной примеси с использованием огня [Гражданкина Н.С., Рахимов М.К., Плетнев И.E., 1968, с. 50]. Вероятность последнего заключения повышается, если наблюдаются признаки дробления в форме непластических фракций.
Сортировка (просеивание) материала широко используется в традиционном гончарстве [Rye O.S., Evans C., 1976, p. 7; Агаширинова С.С., 1974, с. 39; Агамалиева С.М., 1979, с. 68; Ellen R.F., Glover I.C., 1974, p. 354]. В Армении я наблюдал специальные сита, сделанные из редкой ткани (мешковины) для просеивания песка. В экспериментах мы также применяли сита, сделанные из мешковины. Критерием сортировки является соотношение максимальной, минимальной и преобладающей фракций. Так, если преобладающая размерность составляет 60% и более всех добавок, то можно предполагать сортировку с целью получения необходимой текстуры примеси. Если преобладающая размерность составляет около 80% (при условии установления искусственного характера добавки), то можно предполагать многократное просеивание через сито с различными размерами ячеи. В тех случаях, когда гранулометрические группы имеют нормальное распределение, добавочный материал не просеивался. Асимметрия графика распределения фракций также может быть интерпретирована на содержательном уровне (табл. 62). Правосторонняя асимметрия свидетельствует об одноразовом просеивании с целью получения необходимой мелкокалиброванной примеси (до определенного размера). Левосторонняя асимметрия может быть объяснена задачами получения крупной фракции (от определенного размера и более).
Замес — это смешивание глины, воды и непластических добавок до однородного пластического состояния. Чем лучше промешано тесто, тем лучше качество формовочной массы. Диагностика замеса по археологическим образцам имеет ограниченное количество признаков.
Косвенным атрибутом качества замеса является распределение непластической фракции в керамическом тесте (поле шлифа). Равномерное распределение характеризует хороший промес теста (длительное и тщательное перемешивание глины и примесей), неравномерное — плохой (быстрый) замес. О. Рай предлагает считать мерой замеса присутствие пор в керамическом тесте. Большое количество пор различных размеров — это индикатор слабого замеса. Небольшое количество пор с преобладающей малой размерностью — показатель хорошего замеса [Rye O.S.,1981, p. 50].
Оценка физического состояния пор также может интерпретироваться с позиции качества замеса. Слабый промин теста характеризуется присутствием замкнутых пор. Для тщательного вымешивания глины характерно малое количество замкнутых пор. Однако, здесь следует учитывать и температурное воздействие, которое также увеличивает количество замкнутых пор [Heimann R.B., 1982, р. 215].
Определение количества минеральных добавок
Количество искусственной минеральной примеси в формовочной массе играет большую роль как технологический и культурный индикатор. Количество добавок — это косвенный показатель пластичности исходного сырья, оценки жирности глины. Например, большое количество примеси говорит об использовании пластичной, жирной глины.
Количество минеральных добавок указывает также на функции примеси: большое количество свидетельствует об отощении керамической массы; малое количество крупной фракции увеличивает термостойкость изделий. От гранулометрического состава и количества добавок зависит кривая пористости, а, следовательно, прочность черепка. Например, тонкая формовочная масса имеет меньший объем пор, чем грубая [Maggeti М., 1982, р. 124].
В практике технологического изучения керамики существуют различные методы определения объема минеральных добавок. В традиционном гончарстве, в отличие от современной индустриальной технологии, нет строго соблюдаемого стандарта в добавлении минерального отощителя. Как правило, гончары добавляли примеси по объему, а не по весу [Rye O.S., 1981, p. 49], хотя в некоторых гончарных культурах использовался критерий веса по отношению к непластичным добавкам [Arnold E.J., 1991, р. 39]. Для мерила (по объему) использовались собственные ладони или кучи глины и примесей на земле, оценивавшиеся визуально. Поэтому признак «объем отощителя» в формовочной массе имеет большую вариативность, которая еще сильнее увеличивается в зависимости от методов определения объема наполнителя.
Наиболее точная диагностика количества примесей может быть проведена на интеграционном столике поляризационного микроскопа, где концентрация добавок определяется через площадь (в %), занимаемую включениями и цементом. Таким методом можно рассчитать процентное содержание нескольких видов добавок в одном прозрачном шлифе.
А. А. Бобринский рассчитывает концентрацию песчинок на 1 см2, сравнивая это количество с известными эталонами, которые уже классифицированы по текстуре формовочной массы [Бобринский А.А., 1978, с. 111]. Метод эталонно-текстурной диагностики был предложен еще Ф. Метсоном [Matson F.R., 1963, р. 492]. Его методика основана на визуальном сопоставлении археологического экземпляра с эталонным образцом без подсчета песчинок. Аналогичную программу для шлифов предложил Р. Смит [Smith R.H., 1972]. Определение количества примеси на основе расчета обломков обладает слишком большой вероятностью ошибки и зависит от гранулометрического состава и объема наполнителя в черепке.
Для определения области допустимых значений метода, предложенного А.А. Бобринским, была проведена серия экспериментов, целью которых являлось построение графической (экспериментальной) и алгебраической (теоретической) кривых зависимости количества фракции на 1 см2 от объема наполнителя (рис. 20а) [Глушков И.Г., 1989, с. 71-73]. В качестве непластической добавки использовался шамот с размером фракции 1- 2 мм в соотношении 1:20 (5%); 1:10(10%); 1:6(15%); 1:5 (16%); 1:4 (20%); 1:3 (25%); 1:2 (33%); 2:3 (40%). Добавки к глине осуществлялись по объему. Из тщательно перемешанной формовочной массы изготовлялся брусок длиной 30 см. Затем брусок ломался в 10-14 местах и подсчитывалось количество фракций на 1 см2.
Результатом явился статистический материал, давший возможность построить экспериментальную кривую зависимости количества единиц примеси от объема отощителя. Пик графика приходится на значение объема, равное 33%. Для анализа экспериментального распределения была построена теоретическая кривая по формуле n = l/d X xl/3, где X — объем наполнителя; n — количество фракций на 1 см2; d — диаметр фракций. По характеру она сильно отличается от экспериментальной, но пересекает последнюю в интервале 20-30%. На графике можно выделить по крайней мере две зоны. Первая зона (от 5 до 20%) — зона большой ошибки, в которой одна и та же концентрация примеси может быть выражена в интервале от 6 до 11 фракций на 1 см2. В этом случае целесообразно давать величину интервала, в которой варьирует концентрация добавок. Например, если при подсчете получилось 12 фракций, то разброс может составлять от 6 до 13%, если 17 фракций, то от 17 до 22%. Теоретически объем добавок можно рассчитать, зная диаметр преобладающей фракции (d) и количество фракций на 1 см2 (п) по формуле: х = dn.
Во второй зоне (более 33%) диагностика концентрации примеси также содержит определенную ошибку. Такая ситуация объясняется тем, что на «поведение» фракций действуют два основных фактора: 1) неравномерность распределения (особенности промеса); 2) сложность визуального наблюдения большого количества фракций при значительных объемах. При малых объемах отощителя наблюдать количество фракций не составляет труда. Следовательно, в этом случае второй фактор практически не реализуется. Вместе с тем, неравномерность распределения примеси, т.е. действие первого фактора уменьшает вероятность появления каждой отдельной фракции на случайном изломе черепка. В силу этого ошибка в интервале 5-15% определяется неравномерностью распределения единиц отощителя.
При больших объемах, когда ослабевает действие первого фактора за счет резкого увеличения частоты встречаемости, усиливается действие второго и в связи с этим увеличивается вероятность ошибки подсчета большого количества фракций. В интервале 15-30% незначительное увеличение или уменьшение количества фракций в пределах определенного вариационного размаха не влечет за собой резкого увеличения или уменьшения объема наполнителя. В этом случае ошибка в определении незначительна. Теоретическая кривая пересекает экспериментальную также в интервале 20-30%.
Не случайно в археологической литературе существуют эмпирические керамические тесты, интервалы которых совпадают с экспериментальной проверкой метода. Р. Брайдвуд и Л. Брайдвуд предлагают следующую классификацию концентрации примеси в керамическом тесте: 1) 0-15% — слабая концентрация; 2) 15-30% — средняя; 3) 10% и более — сильная концентрация [Вrаidwood R.F., Braidwood L.S., 1960]. В целом, такая классификация характеризует различные зоны ошибок: 1 — интервал большой ошибки; 2 — интервал минимальной ошибки; 3 — интервал большой ошибки.
В отечественной археологии и англоязычной археологии существуют классификации формовочной массы в зависимости от гранулометрии и объема [Бобринский А.А., 1978, с. 110] или только от гранулометрического состава [Bennet A., 1974, p. 28; Franken H.J., 1974, p. 56]. В классификации А.А. Бобринского суммарно оцениваются качественные характеристики глины (пластичность, связующая способность). В классификации А. Беннет и X. Франкена текстура выступает как формальный признак систематики.
А. Беннет: частицы <1 мм - средние массы; частицы 1 мм и несколько больше - грубые массы; частицы 1 мм и много больше - очень грубые массы. A.A. Бобринский: тонкие массы с размерами частиц 0,5-0,9 мм; среднегрубые массы с размерами частиц 1,0-1,9 мм; очень грубые массы с размерами частиц 2,0-2,9 мм; X. Франкен: частицы 0,05-0,1 мм - очень тонкая текстура; частицы 0,1-0,25 мм - тонкая текстура; частицы 0,25-0,5 мм - средняя текстура; частицы 0,5-1,0 мм - грубая текстура; частицы 1,0 мм и более - очень грубая текстура. На мой взгляд, А.А. Бобринский совершенно справедливо положил в основу качественной характеристики формовочной массы размерность частиц и их концентрацию. Предложенный им способ определения объема примеси целесообразно использовать лишь при определении небольших объемов отощителя (до 30-35%)[Глушков И.Г., 1989, с. 70-73]. Наблюдение было проверено серией экспериментов с подсчетом количества фракций на известный объем по аншлифам (рис. 16). График повторяет характер первой экспериментальной кривой с той лишь разницей, что после пика (33%) зависимость перестала существовать. Это, на мой взгляд, еще раз указывает на наличие критического интервала для определения объема наполнителя в зависимости от количества фракций (30-35%). Кроме того, в корреляционном поле второй график расположен ниже первой экспериментальной кривой, что свидетельствует о большей точности подсчетов. Действительно, при изломе в результате неровностей поверхности увеличивается реальная площадь, а в подсчетах учитывается только номинальная площадь - 1 см2. Это приводит к тому, что искусственно увеличивается количество фракций на единицу номинальной площади. В пришлифовках за счет ровного среза устраняется погрешность увеличения площади, но продолжают действовать факторы неравномерности распределения и сложности подсчетов при больших объемах. Сходный механизм их действия определяет и сходный характер кривой. Таким образом, при диагностике концентрации отощителя следует учитывать возможную ошибку. Данное положение приобретает особое значение в связи с сопоставлением гранулометрического состава и концентрации примеси различных культурных комплексов и выделением на этом основании различных культурных традиций [Жущиховская И.С., Залищак Б.Л., 1986, с. 62-63].
Технологические испытания как общий критерий технологической классификации керамики
Технологическая классификация керамического материала предполагает различные уровни целостности и глубины проникновения в структуру выборки. Наиболее общая систематика всегда носит визуальный характер с такими ассоциативными оценками керамики, как: «плотная», «пористая», «прочная», «хрупкая» и т.п. Все эти определения отражают физические и механические свойства черепка.
В археологической литературе известны разные способы измерения и оценки свойств материала при помощи технологических испытаний. Например, В.Ф. Генинг предлагал измерять водопоглощение в выборке до 1 кг [Генинг В.Ф., 1973, с. 129]. A.B. Виноградов оценивал гигроскопичность глиняного черепка в сравнении со стеклом [Виноградов A.B., 1982]. В.А. Посредников и некоторые другие исследователи использовали методы современных строительных ГОСТов [Посредников В.А., 1972; Гражданкина Н.С., 1963; 1965; Глушков И.Г., 1990; Молодин В.И., Глушков И.Г., 1989]. Применение стандартных методов определения физико-механических свойств черепка (ГОСТ 473-72) принятых в строительной инженерии наиболее целесообразно, так как появляется возможность сравнить самые разнообразные материалы без особых процедурных погрешностей.
Физико-механические свойства керамики [Августиник А.И., 1975]
Пористость — степень заполнения материала порами. Пористость характеризуется двумя категориями: кажущейся пористостью и общей пористостью. В строительной инженерии технические свойства определяются, в основном, через кажущуюся пористость.
Водопоглощение — свойство материала впитывать и удерживать в себе воду, характеризуемое степенью заполнения пор водой в процентах к весу в сухом состоянии.
Удельный вес (плотность) — вес единицы объема абсолютно плотного материала.
Предел прочности (при сжатии, изгибе, разрыве, ударе, проверке на истирание) — способность материала к сопротивлению, разрушению, характеризующая самые различные свойства (разрушение от внутренних напряжений, вязкость, хрупкость и т.д.).
Физические свойства керамики зависят от многих причин: минералогического и гранулометрического состава, концентрации непластического материала, наличия органики, температуры обжига (табл. 60). Оценка физических свойств — это наиболее общая суммарная характеристика всех перечисленных условий производства керамики. Часто трудно и невозможно выделить какое-то одно определяющее условие, оказывающее влияние на количественный показатель испытаний физических свойств. Например, предел прочности при ударе зависит от категории добавок. Д. Скибо, М. Шиффер и К. Рейд проводили испытания прочности изделия в зависимости от вида добавки и температуры обжига. В результате экспериментов были установлены различия в вариациях прочности в зависимости от качества примеси (табл. 60). Ими выделено три группы материалов в связи с видовыми характеристиками примесей: тесто с органикой, с песком, без примесей. С увеличением температуры происходило увеличение и вариации в пределах прочности при ударе между группами [Skibo J.M., Shiffer М.В., Reid К.С., 1989, p. 124-125]. Наличие органики увеличивало коэффициенты прочности.
В классических исследованиях по технологии керамики отмечается, что прочность повышается с повышением температуры обжига [Shepard А.О., 1956, р. 113; Rye O.S., 1981, p. 121]. Однако это общий тезис, требующий серьезной методической проработки. В частности М. Маджетти отмечал, что кроме температуры на пористость и плотность
влияет состав глины [Maggeti M., 1982, р. 121-122]. А. Саймон и У. Коглэн делают попытку установить шкалу твердости (прочности) в зависимости от температуры обжига, используя сферические штампы [Simon A.W., Coghlan W.A., 1989, p. 112]. Аналогичные испытания проводили Дж. Мэбри, Дж. Скибо и другие, определяя некоторые механические свойства керамики (ударную вязкость) с использованием маятникового прибора. Они нашли зависимость между ударной вязкостью и температурой обжига. Причем различия в высоте свободного падения плеча маятника настолько пропорциональны, что статистически значимыми оказались даже различия в температурном интервале 550-650°, что очень важно для исследования низкотемпературной керамики [Mabry J.M., Skibo J.M., Schiffer М.В., Kvamme K., 1988, p. 836]. Аналогичный метод применяется в России для определения прочности бетона (универсальный маятниковый прибор — УМП) [Лещинский М.Ю., 1980, с. 112-116].
Экспериментальное исследование М. Маджетти продемонстрировало, что у грубозернистых глин объем пор уменьшается с увеличением их количества; у тонкодисперсных глин зависимость между концентрацией пор (в %) и их размерами довольно слабая. Причем эта корреляция характерна почти для всех температурных режимов (от 500 до 1100°) [Maggeti M., 1982, р. 124]. Оценка пористости и плотности зачастую является одним из культурнозначимых признаков, интерпретируемым на уровне историко-культурных реконструкций. Так, в работах Б. Велкмана и его коллег изменение плотности средневековой керамики Германии объяснялось изменением ее технологии.
Отечественные археологи также используют результаты технологических испытаний для суммарной технологической оценки древней керамики. На сибирских материалах подобную корреляцию построил В.А. Посредников, доказывая качественное различие самусьской и гребенчато-ямочной керамики [Посредников В.А., 1972]. Аналогичная работа проведена автором для оценки качества самусьской и кротовской керамики [Глушков И.Г., 1986; Молодин В.И., Глушков И.Г., 1989, с.109].
Таким образом, результаты технологических испытаний (физические свойства) можно использовать для общей качественной оценки археологической керамики [Фильчаков Е.Г., 1989]. Вместе с тем, возникает вопрос: характеризуют ли коэффициенты технологических испытаний в большей степени природные свойства глин или в них заложена определенная культурно-технологическая информация? Возможно ли технологические испытания интерпретировать как суммарные показатели, отражающие культурную окраску природного материала?
1. Если единокультурные материалы (различные глины, но аналогичный по качественным и количественным характеристикам состав формовочной массы, обжиг), взятые из памятников разных районов, достаточно далеко удаленных друг от друга, будут группироваться в строго определенной области, то технологические коэффициенты несут большую культурную нагрузку и во многом зависят от культурных производственных факторов. Если разброс значений будет очень большим без явных модальных интервалов, то в определении физических свойств доминирует природный фактор.
2. С другой стороны, если разнокультурные материалы, взятые с одного или нескольких близко расположенных памятников демонстрируют близкие или аналогичные модальные интервалы, то природный фактор доминирует в содержании результатов технологических испытаний. Если коэффициенты распределяются по различным интервалам соответственно культурным группам, то в содержании коэффициентов преобладает культурный фактор и они могут быть использованы как критерий культурной классификации технологических традиций.
Тест 1. Для проверки первой гипотезы были проанализированы (на пористость, плотность, водопоглощение) керамические материалы лозьвинской и сузгунской культур. Из различных достаточно удаленных (до 500 км) памятников. Все полученные результаты вошли в одни и те же интервалы, характерные для каждой культуры (табл. 43; 46; 50).
Тест 2. Для проверки второй гипотезы анализу подвергались разнокультурные и разновременные материалы из одного микрорайона (удаленность памятников 100-200 м) и из одних и тех же комплексов (неолит, ранняя бронза, поздняя бронза, ранний железный век). Все результаты распределились в различные интервалы, соответствующие в целом разным культурно-хронологическим группам (табл. 55-57).
Таким образом, экспериментальная проверка результатов технологических испытаний показала, что они могут являться суммарными критериями оценки технологических (культурных) традиций. В их интерпретации еще очень многое неясно, в первую очередь — зависимость от количества и качества добавок, которая позволила бы построить шкалу коррекций разного по составу материала.
Заключая главу, хотелось бы отметить, что разнообразие используемых методик с четкой постановкой задач исследования и соответствующим выбором методов и приемов анализа существенно расширяет интерпретационные возможности изучения формовочных масс. Особую роль играют экспериментальные методы, которые дают самую запоминающуюся, предметно-чувственную информацию (опыт) о керамическом производстве.
Значительную возможность имеет экспериментальная петрография как область, адаптирующая специальную естественнонаучную информацию к специфике исторических дисциплин. По всей видимости методические разработки в археологии превратятся в особый раздел науки, включающий в себя археологическую и метаархеологическую проблематику с широкой экспериментально-опытной базой.