Ковнурко Г.М. К изучению свойств кремня

К содержанию 92-го выпуска Кратких сообщений Института археологии

Среди множества естественных минеральных образований, обработанных рукой человека, в большинстве археологических памятников чаще других встречается кремень, который сравнительно легко поддается обработке. Неравномерность в распределении на земной поверхности залежей этого удачно сочетающего механические свойства камня послужила причиной того, что, начиная с верхнего палеолита, он стал предметом обмена. Пути и размеры обмена, часто важно выяснить для познания взаимосвязей между различными культурами во времени и в пространстве.

В последние годы при идентификации одновозрастных кремневых изделий успешно используются не только данные, полученные в результате изучения типологии предметов, но и сведения о естественных местонахождениях кремня, знание состава, структуры и, следовательно, свойств этого камня. Действительно, пути обмена сходятся у места добычи сырья, обладающего иногда какими-либо отличительными признаками. Установить эти отличительные признаки материала в готовых изделиях — значит высказать предположение о месте их производства. Эти предположения затем следует подтвердить результатами изучения техники обработки камня.

Источниками необработанного материала для первобытного человека часто служили аллювиальные и ледниковые отложения, содержащие кремень. В первичном залегании (т. е. в горных породах дочетвертичного возраста) он встречается в виде желваков, линз и прослоев среди осадочных пород главным образом карбонатного состава — в известняках, реже в доломитах.

Формы и размеры выделений кремня разнообразны и непостоянны. Желваки, которые в обнажении можно наблюдать в виде цепочек, ориентированных параллельно слоистости известняка, обычно неправильных очертаний, отдельные элементы которых повторяются в стяжении одной цепочки. Размеры желваков колеблются в пределах от нескольких сантиметров до 1—1,5 м. Линзы и прослои отличаются более устойчивыми формами и крупными размерами. Вопросу происхождения кремня и причинам разнообразия его выделений посвящено большое количество специальной геологической литературы 1, что освобождает нас от необходимости на этом останавливаться.

В истории земной коры можно выделить периоды интенсивного отложения кремнезема и образования кремня. На территории Европейской части СССР, например, большое количество кремня содержат горные породы доманиковой фации, отложения каменноугольного и верхнемелового времени, но можно встретить его и в горных породах другого возраста. Схема распространенности кремня усложнена в четвертичное время.

Важно, что отсутствуют какие-либо отличительные черты, общие для кремня того или иного возраста, за исключением остатков фауны, о которых будет сказано ниже. Не обладает такими свойствами и так называемый «меловой» кремень 2.

Объяснение механических свойств кремня следует искать в особенностях состава и структуры. Кремень — минеральное образование, сложенное халцедоном, опалом и кварцем. Обычен халцедоновый состав с небольшой примесью опала или кварца. Размеры отдельных минеральных частиц, плотно прилегающих одна к другой, изменяются от 0,001 мм до 0,1 мм, причем эти изменения могут быть в пределах одного стяжения. Встречаются равномернозернистые разновидности. Чем меньше размер отдельных зерен, чем однороднее они по величине, тем ровнее излом камня, тем удобнее он для обработки.

Малые, часто произвольные колебания структуры однородного по составу кремня, наблюдаемые в шлифах под микроскопом, затрудняют идентификацию образцов. Однородность нарушается в некоторых случаях следами жизни организмов, существовавших в момент образования известняка, в котором залегают конкреции, и теперь заключенных в кремень. Они обычно микроскопических размеров и присутствуют в непостоянных количествах. Скелеты этих организмов первоначально были сложены кальцитом или опалом, но во многих случаях процессы замещения и перекристаллизации изменили состав остатков и стерли диагностические признаки.

Геологи исследуют минеральный состав, структуру, микрофауну и химический состав осадочных горных пород. Используя спектральный метод анализа, можно обнаружить в составе кремня Ті, Al, Fe, Мп и некоторые другие химические элементы. Они входят в состав минералов примесей, количество которых редко превышает 5%. Второстепенные минералы представлены кальцитом, силикатами со слоистой структурой (глинистыми и слюдистыми минералами), сульфидами железа и т. п. Зерна этих минералов близки по величине зернам халцедона и в виду малых размеров с трудом определяются под микроскопом. Кроме того, гидроокислы железа в аморфном состоянии тонкой пленкой обволакивают кристаллы халцедона, а иногда присутствует органическое вещество. Некоторые из этих примесей окрашивают кремень в тот или иной цвет; особенности окраски зависят от количества примесей и структуры кремня.

Замечено, что второстепенные минералы менее устойчивы по отношению к агентам выветривания по сравнению с халцедоном. Следовательно, грунтовые воды, действию которых подвергается свежесколотая поверхность кремня, находящегося в почве, разрушает в первую очередь примеси. Процессы окисления, гидратации и выщелачивания приводят к увеличению пористости поверхностного слоя и изменению его цвета. Образуется слой патины. Толщина последнего увеличивается со временем по мере проникновения растворов между минеральными частицами. Следовательно, измерив толщину латинизированного слоя кремня и определив скорость патинизации, можно вычислить дату захоронения орудия и практически дату его изготовления.

Толщина слоя измеряется под микроскопом в шлифе, плоскость которого ориентирована перпендикулярно патинизированной поверхности.

Скорость патинизации определяется при измерении толщины латинизированного слоя кремня, время обработки которого установлено каким- либо другим методом археологической датировки (главным образом радиоуглеродным). Однако разработка методики вычисления скорости патинизации и, в конечном счете, методики определения возраста орудий требует знания факторов, определяющих эту скорость. Если влияние каждого из факторов, от которых зависит скорость гидратации обсидиана, достаточно хорошо изучено 3, то исследование процесса патинизации кремня лишь начинается. Американские ученые Хэрст и Келли 4 считают, что скорость патинизации кремня зависит от следующих факторов: 1) структуры и микротекстуры кремня, 2) его пористости, 3) качества, количества и характера распределения в кремне примесей, 4) окружающей среды — температуры и химии растворов.

Добавим, что большую помощь в разработке методики датировки предметов из кремня по данным измерения толщины латинизированного слоя может оказать эксперимент, в особенности при определении влияния на скорость патинизации температуры окружающей среды и химии растворов. Уже опубликованы сведения о возможности получения патины в лабораторных условиях 5.

В заключение отметим, что в настоящее время использование методов исследования кремня, основанных на знании его свойств, возможно в двух направлениях.

1. Идентификация орудий, материалом для которых послужил кремень, с целью выяснения путей обмена полуфабрикатами и готовыми орудиями в каменном веке.

2. Разработка и использование методов определения времени изготовления орудий по результатам измерений толщины патизированного слоя.

По-видимому, идентификация кремневых орудий возможна с использованием не одного, а нескольких методов естественных наук, среди которых немаловажное значение получит исследование содержания в кремне малых элементов с помощью спектрального анализа. Подобная работа даст наиболее эффективные результаты, когда предметом изучения будет продукция крупных разработок сырья и мастерских. С использованием результатов изучения особенностей технологии обработки камня работа по идентификации орудий труда с применением методов естественных наук дополнит и обогатит типологический метод.

Разработка методики абсолютной датировки кремневых орудий возможна лишь при сочетании полевых наблюдений, петрографических исследований и эксперимента с целью выяснения влияния каждой из особенностей структуры, состава кремня и внешних условий на скорость его патинизации.

К содержанию 92-го выпуска Кратких сообщений Института археологии

Notes:

  1. Г. И. Бушинский. Литология меловых отложений Днепоовско-Донецкой впа¬дины. Тр. Ин-та Геол. наук АН СССР, вып. 156, сер. геол. (№ 67) 1954; С. Г. Вишняков. Кремнистые образования в карбонатных породах нижнего и среднего карбона севеоо-западного крыла Подмосковного бассейна. Изв. АН СССР, сер. геол., 1953, № 4, стр. 80—90: сб. «Методы изучения осадочных пород», 1957, т. 2, Госгеолтехиздатг Л. В. Пусто.в ало в. Петрография осадочных пород, ч. II, 1940; Г. И. Теодорович. О кремнистых образованиях верхнего палеозоя западного склона Южного Урала. Бюлл. МОИП, 1935, отд. геол., № 4; М. С. Швецов. Петрография осадочных пород. М., 1948, Госгеолиздат.
  2. Следует заметить, что термин «меловой» было бы целесообразнее заменять кратким описанием макроскопически различимых свойств камня — цвета и особенностей структуры.
  3. I. Friedman and R. Smith. A new dating method using obsidian. American antiquity, 1960, vol. 25, N 4, pp. 476—493.
  4. V. Hurst and A. Kelly. Patination of cultural flints. Science 1961, vol. 134, N 3474, pp. 251—256.
  5. R. F. Sсhmalz. Flint and the patination of flint artifacts. Proceedings of the Prehistoric Society, 1960, new series, vol. XXVI.

В этот день:

  • Дни рождения
  • 1928 Родился Эдуард Михайлович Загорульский — белорусский историк и археолог, крупнейший специалист по памятникам средневековья, доктор исторических наук, профессор.
  • 1948 Родился Сергей Степанович Миняев — специалист по археологии хунну.
  • Дни смерти
  • 1968 Умерла Дороти Гаррод — британский археолог, ставшая первой женщиной, возглавившей кафедру в Оксбридже, во многом благодаря её новаторской научной работе в изучении периода палеолита.
  • Открытия
  • 1994 Во Франции была открыта пещера Шове – уникальный памятник с наскальными доисторическими рисунками. Возраст старейших рисунков оценивается приблизительно в 37 тысяч лет и многие из них стали древнейшими изображениями животных и разных природных явлений, таких как извержение вулкана.

Метки

Свежие записи

Рубрики

Updated: 10.02.2016 — 19:36

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Яндекс.Метрика