Текст книги "Теория и практика экспериментально-трасологических исследований неметаллического инструментария раннего железного века – средневековья (на материалах южно-таежной зоны Средней Сибири)"

Рис. 10. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Первые пробы работы каменным молотом в рукояти с использованием металлической наковальни

Рис. 11. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов (разогрев заготовки)

Рис. 12. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Ковка железного прута с использованием каменных молота и наковальни

В данном случае определяющей стала задача получения абсолютных (идеальных) эталонов каменных инструментов с диагностируемыми признаками износа, которые могут получиться лишь при обработке материала без примесей, обладающего конкретными химическими и физическими свойствами. Такую возможность дает только чистая медь – мягкий, ковкий, тягучий металл, обработка которого возможна как в горячем, так и холодном виде. Физические свойства бронзовых сплавов будут различны в зависимости от пропорций содержащихся в них металлов. Менее ковкие и более твердые они будут давать отличный от меди износ, тем не менее, более близкий по характеристикам к меди, чем к железу.

Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов состояли из горячей ковки железных и медных заготовок с использованием каменных молотов и наковален (рис. 13), для меди проводилась и холодная ковка. Важной частью работ явилось соотнесение следов износа на археологических гладилках по черному металлу с конкретными операциями и кинематикой движения, их места и роли в технологическом процессе горячей обработки железа. Кроме того, для сравнительного анализа следов износа, а также характера воздействия и эффективности подобных орудий были проведены эксперименты по выглаживанию медных заготовок (в горячем и холодном виде).

В ходе экспериментов по горячей ковке железа в качестве молотов использовались гальки и валуны весом 950–1 900 г. вытянутой эллипсоидной или призматической формы из алевролита, кварцита, диорита и яшмоидов, соответствующие археологическим находкам на средневековых поселениях Нижнего Приангарья. Археологические образцы молотов часто сохраняют на поверхности своеобразные «пояса» изготовленных с помощью техники пикетажа желобков [Гладилин, 1985; Князева и др., 2010]. Это позволило предположить систему крепления орудий к Т-образной рукояти как наиболее приемлемую в данном случае [Сунчугашев, 1969; Килейников, 1984] и использовать ее для изготовления экспериментальных образцов (рис. 14).

Каменные молоты такого вида весьма эффективно показали себя при горячей обработке некрупных железных заготовок. Орудия с округлым выпуклым рабочим торцом очень удобны при разгонке, т. е. уплощении и увеличении заготовки в ширину. Они глубже проникают в обрабатываемый материал и обеспечивают быстрое расплющивание заготовки (рис. 15). Молоты с плоским рабочим краем хорошо использовать для придания заготовке нужной формы.

Качество воздействия каменных молотов без рукояти на горячую металлическую заготовку мало отличается от описанных примеров. И в целом такое использование орудия при ковке возможно. Изменяется только концентрация силовых усилий: с предплечья к запястью; удары получаются точнее и в некоторых моментах эффективнее. Однако долго работать таким орудием проблематично.

Рис.13. Экспериментальные работы по кузнечнойобработке металлов. Горячая протяжка медного прута22
  На рис. 13, 16–19, 21, 22 показаны эксперименты, которые проводились автором на базе Центра исторического моделирования (Самарская область) в ходе второй международной экспериментальной археометаллургической экспедиции под руководством кандидата исторических наук С. А. Агапова (июль 2013 г.).


[Закрыть]

Рис. 14. Экспериментальный молот с подготовленными «поясами» для крепления

Подобные молоты (весом от 880 до 1 560 г) с рукоятью и без нее использовались для горячей и холодной ковки медных заготовок. Так как по своим свойствам медь значительно мягче железа, ее обработка в горячем виде требует меньших усилий, хотя приемы обработки остаются те же, равно как и используемые особенности форм рабочих участков орудий (рис. 16–18). Холодная медь в процессе обработки требует применения более увесистых молотов, чем при горячей ковке. Но использование каменных орудий при этом остается очень эффективным.

В качестве наковален в ходе исследования использовались массивные гальки и валуны уплощенных форм с ровной поверхностью из алевролита и диорита размерами от 9,4×11,2×4,0 до 13,2×14,8×6,4 см, весом от 880 до 2 410 г (рис. 19). При хорошей фиксации орудий из камня в неподвижном состоянии их использование не отличается от использования орудий из металла. Износ от обработки предметов из меди и железа на инструментах остается различный.

Рис. 15. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Ковка железного прута с использованием каменных молота и наковальни

Рис. 16. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Горячая разгонка медной пластины на начальном этапе

Рис. 17. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Горячая разгонка медной пластины на финальном этапе

Рис. 18. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Молоток для горячей ковки медных заготовок, рабочий участок

Целый ряд вопросов стоял в ходе исследования так называемых гладилок. Современные металлические гладилки представляют собой орудия ударного действия с рабочей частью в виде шлифованного квадрата со стороной от 50 до 110 мм [Шапиро, 1967]. В традиционной кузнечной технике обработки металлов они используются для выравнивания поверхностей металлических заготовок после разгонки, играя роль посредника между ними и молотом.

Рис. 19. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Наковальня для горячей ковки медных заготовок

Характер следов износа на археологических предметах, именуемых в трасологии также гладилками, никоим образом не может соотноситься с описанным способом использования. Характерная заглаженость микрорельефа, изредка фиксируемые линейные следы и царапины на рабочих участках каменных предметов уплощенной подпрямоугольной формы [Князева и др., 2010] полностью исключают ударные действия. Не похожи они и на гладилки для выглаживания фольги и листов металла ни по форме, ни по характеру утилизации [Коробкова, Шаровская, 1983; Коробкова, 2003]. На рабочих поверхностях археологических гладилок обязательно присутствуют следы прикипевшего металла, что отличает их от абразивов и свидетельствует об использовании в процессе горячей обработки железа.

В ходе работ возникла гипотеза о горячей доводке поверхностей железных изделий путем выглаживания (прямолинейными поступательными движениями) после ковки. Подобная мысль высказывалась В. В. Килейниковым при рассмотрении использования каменных орудий для обработки изделий из бронзы [Килейников, 1984].

Форма древних гладилок, а также характер расположения следов износа не позволяют говорить и о каком-либо варианте крепления орудий к рукояти. Поэтому при выборе экспериментальных образцов учитывались удобная конфигурация гальки, для того, чтобы можно было удерживать ее в руке, не соприкасаясь с раскаленной заготовкой; наличие ровной широкой плоскости; соответствие размерам обрабатываемой заготовки. Последнее условие выявилось уже в ходе работы, так как обработка небольшой заготовки с помощью очень крупной гальки не очень удобна и не всегда эффективна (в данном случае принцип работы опирается не на ударные действия, необходимость в значительном весе орудия тоже отпадает).

В ходе экспериментов в качестве гладилок были использованы гальки из алевролита и яшмоидов размерами от 6,5Ч6,8Ч4,8 до 7,2Ч15,5Ч7,8 см с ровными рабочими плоскостями (рис. 20). Уже первые опыты по выглаживанию горячих железных заготовок показали свою эффективность и целесообразность. Галька хорошо сглаживает неровности на нагретом металле, при этом заготовка приобретает яркий блеск. В выемки рельефа заготовок орудие не заходит, поэтому они остаются в первоначальном виде. Для полного выглаживания железной поверхности требуется повторять операцию необходимое количество раз с периодическим нагревом заготовки.

Обработка заготовок из меди в горячем состоянии еще более эффективна (рис. 21, 22). Все неровности сглаживаются намного быстрее, чем в случае с железом. Поверхность самого орудия, напротив, изменяется весьма слабо. В холодном состоянии медная заготовка выглаживается медленнее, но тоже достаточно эффективно (рис. 23).

В целом проведенные исследования показали большую эффективность использования каменных орудий в ходе различных операций при обработке неорганических материалов. Широкий спектр орудий ударного и терочного действия в эпоху раннего железного века – средневековья, вероятно, был обусловлен спецификой обрабатываемых материалов, которые требовали измельчения в ходе различных производственных операций. Молотки, терочники и песты использовались в металлургии и керамическом производстве. Применение шпателей и лощил для глиняных изделий отражает определенную специфику технологии изготовления керамики.

Особое значение имеют эксперименты по обработке железа и меди. Полученные данные могут свидетельствовать о том, что использование каменных предметов в кузнечном деле раннего железного века – средневековья могло быть весьма широким, поскольку по своим производственным характеристикам они мало уступают железным инструментам.

Рис. 20. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Гладилка по горячему железу

Рис. 21. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Пластина из меди после горячего выглаживания

Рис. 22. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Гладилка для горячей обработки заготовок из меди

Рис. 23. Экспериментальные работы по кузнечной обработке металлов. Гладилка для холодной обработки заготовок из меди

Каменные молоты удобно использовать для обработки горячих и холодных металлов. В зависимости от формы рабочего края, плоского либо выпуклого, меняется их эффективность при выполнении различных операций, составляющих свободную ковку. Большое значение могло иметь выглаживание горячих заготовок с помощью каменных гладилок. Древняя технология этой операции, видимо, отличалась от принятой в современном традиционном кузнечном деле. В древности выглаживание производилось прямолинейными фронтальными движениями орудием продолговатой формы. Вероятно, такое применение гладилок естественным образом перекочевало из приемов обработки цветных металлов, что фиксируется наличием орудий с такими функциями и определенным износом на памятниках раннего железного века [Korobkovaetal., 2008].

Следующая часть экспериментальных исследований была связана с изучением использования орудий макрокомплекса в обработке органических материалов (рис. 24). Многие «традиционные» функциональные типы, существовавшие в период каменного – бронзового веков, постепенно исчезают. Среди них и значительное число орудий по обработке органики: мясные ножи, строгальные ножи и пилы по кости, рогу и дереву и т. п. В связи с этим внимание было сосредоточено исключительно на галечных инструментах, которые, как показывают археологические материалы южно-таежной зоны Средней Сибири, приходят им на смену в раннем железном веке.

Данный комплекс макроорудий характеризуется гальками и валунами разных форм без предварительной обработки, которые использовались для измельчения и растирания. Наличие на них разного рода признаков следов износа, представленных в различных комбинациях, обусловило выбор материалов для проведения экспериментов по обработке кости, зерна, сушеной черемухи, кедрового ореха, листьев и луковиц растений, сушеного мяса и рыбы.

Дробление и измельчение кости производилось с использованием галек эллипсоидной формы из кварцита и алевролита весом от 800 до 1 200 г. Сначала кости разбивались на мелкие конкреции, которые затем дробились до получения костной муки в емкостях с высокими бортами. Кость – материал очень твердый и в определенной степени упругий, поэтому измельчать ее легче с помощью ударных действий. Чем больше вес молотка, тем проще и быстрее идет работа, к тому же меньше физических сил вкладывается в удар.

Эксперименты по обработке зерна не являются новыми в экспериментально-трасологических исследованиях. Они проводились в ходе изучения раннеземледельческих обществ неолита – бронзового века Восточной Европы и Средней Азии, а также периода раннего железного века на Дальнем Востоке [Семенов, 1974; Коробкова, 1969; Кононенко, 1982; Ширинов, 1986 и др.] как всего земледельческого цикла, так и отдельных его этапов. В результате были выявлены определенные технологические особенности, обусловленные локальной культурно-хронологической ситуацией. Известно, что процесс обработки зерна в земледельческих районах включал несколько операций: 1) обмолот зерна после жатвы (извлечение зерна из колосьев, отделение зерен от плевел). Согласно археологическим и этнографическим свидетельствам данный процесс мог производиться разными способами: с помощью деревянных молотильных досок с каменными вкладышами, каменных молотилок, крепившихся к упряжи; с помощью перетирания колосьев руками; путем выбивания колосьев палками или вытаптывания и др. [Скакун, 2001]; 2) веяние, или так называемая сепарация зерна, – отделение зерна от шелухи с использованием потоков воздуха, например, подбрасывание зерна на ветру; 3) рушение – обдирание оболочки зерна, которое также могло производиться разными способами, например в ступке; 4) растирание на зернотерках, курантах или пестами [Семенов, 1974].

Рис. 24. Экспериментальные работы по растиранию органических материалов

Ввиду природных условий южно-таежной зоны Средней Сибири в археологических материалах раннего железного века – средневековья работы, связанные с земледелием, не фиксируются. Общая система хозяйства местного населения была связана с другими отраслями [Мандрыка, 2003б; 2003в; 2008б; Мандрыка, Фокин, 2003; 2005; Сенотрусова, 2007 и др.]. Орудия труда, типичные для возделывания злаковых культур в степной и лесостепной зонах региона [Мартынов, 1979; Вадецкая, 1986; 1999; Сунчугашев, 1989; 1990; и др.], здесь не найдены. Поэтому опыты по измельчению (растиранию) уже подготовленного и очищенного зерна имели своей целью получение эталонных следов износа на терочниках для сравнения их со следами износа от растирания других органических и неорганических материалов (рис. 25, 26) в общем контексте опытов по обработке органических веществ. Это позволило выявить общие и специфические характеристики технологического процесса в сравнении с другими материалами, а также создать эталоны. Для опытов были использованы гальки и валуны уплощенных эллипсоидных и грушевидных форм из диорита, алевролита и кварцита от 570 до 1 100 г. В качестве образцов брали овес, ячмень и пшеницу. Орудия показали достаточную эффективность в обработке небольших объемов зерна (около 1 кг).

Рис. 25. Экспериментальные работы по растиранию органических материалов (овес)

Такие же эксперименты проводились с другими зернистыми и волокнистыми материалами. Растирание сухой черемухи имеет много общего с обработкой зерна, эти материалы в какой-то степени близки по твердости. Ягоды раздавливались и затем растирались в порошок. Твердая скорлупа и мягкая сердцевина кедровых орехов не позволяют равномерно измельчать материал, поскольку маслянистая кашица забивает рабочие участки орудий, и фрагменты скорлупок «проскальзывают». Использование терочников в данном случае оказалось неэффективным (рис. 27), наиболее целесообразно применение пестов с широким рабочим краем и длинной рукоятью, а также емкостей с бортами в качестве ступок. Изменение движений с терочных на преимущественно ударные облегчает задачу.

Рис. 26. Экспериментальные работы по растиранию органических материалов (ячмень)

Ряд экспериментов был связан с разминанием мягких волокнистых растительных материалов. С помощью каменных пестов и терочников небольших размеров – весом 250–400 г происходила обработка листьев черемши и луковиц сараны. Операция требовала применения комплекса ударных и круговращательных терочных действий.

Для обработки твердых волокнистых материалов, таких как сушеные рыба и мясо, требовались песты и терочники весом 600–1 000 г и значительные усилия. Полученные «рассыпчатые» конкреции волокон, в свою очередь, растирались в муку. Проведенные эксперименты показали эффективность применения орудий «комбинированного» действия, которые имели бы вытянутую форму песта, а также достаточно широкую и ровную боковую плоскость для проведения терочных действий на втором этапе обработки.

Рис. 27. Экспериментальные работы по растиранию органических материалов (кедровые орехи)

Несмотря на общий принцип обработки материалов данной группы, заключавшийся в их измельчении с использованием пестов и терочников, органические вещества имеют разные свойства. Это отразилось на определенных специфических чертах используемых орудий и операций, а также формировании следов утилизации. В ходе данной серии опытов были получены эталоны с различным характером сработанности, что позволило создать типологию признаков следов износа для орудий по обработке органических материалов раннего железного века – средневековья.

Еще одна серия экспериментов была связана с исследованием принципа работы и специфики утилизации абразивных инструментов. Выделение их в отдельный блок было условным, так как с помощью абразивов производилась обработка как органических (кость, дерево), так и неорганических (камень, металл) материалов. Оно было обусловлено, в первую очередь, определяющим значением свойств самого абразивного сырья.

В археологических коллекциях встречаются абразивы, роль которых главным образом выполняли песчаники разной зернистости, плотности и формы. Особенность такого вида сырья была выделена еще С. А. Семеновым. Она заключается в способности к «самозатачиванию», т. е. «выпадению затупившихся зерен и замещению их новыми, ниже лежащими» [Семенов, 1961]. Основатель экспериментально-трасологического метода подробно занимался проблемами технологии использования песчаников, их способности воздействовать на разные материалы при разных условиях и, главное, эффективности в тех или иных производственных процессах древности [Семенов, 1968].

По мере развития трасологического метода, появления типологии следов износа для разного сырья и обрабатываемых материалов на основе коллекций эпох палеолита – ранних металлов стали подниматься вопросы характера утилизации песчаников в ходе работы с камнем, металлами и др. [Коробкова, Шаровская, 1983; Килейников, 1984; Шаровская, 1992]. Г. Ф. Коробковой и В. В. Килейниковым было исследовано следообразование на песчаниках в ходе работы с металлическими изделиями: заточки и заострения лезвий топоров и тесел, направки лезвий ножей и кинжалов, заточки шильев и др. Т. А. Шаровская сравнила и типологизировала особенности характера сработанности песчаников от обработки костяных, металлических и каменных изделий. Последнее десятилетие отмечено развитием трасологических исследований материалов железного века, где также фиксируется проблема использования песчаников [Korobkovaetal., 2008].

Экспериментальные работы настоящего исследования были посвящены проблемам изменения поверхности песчаников в процессе использования, формирования визуально наблюдаемых следов сработанности (макроизнос), а также микроследов утилизации, фиксируемых исключительно под бинокуляром [Князева, 2011а]. В ходе экспериментов были использованы песчаники размерами от 5,0×7,0×1,5 см до 5,5×16,0×4,0.

Основу экспериментального исследования шлифования камня составила работа с ангарским сланцем. Сырье это не очень твердое и достаточно легко подвергается абразивной обработке. В результате истирания поверхностей песчаника и сланцевой заготовки образуется традиционно фиксируемый порошок (или пульпа) [Семенов, 1961], который забивает все неровности микрорельефа песчаника и значительно уменьшает эффективность работы (рис. 28). Поэтому нами практически сразу был воспринят способ «влажного» шлифования с использованием воды, которая смывает порошок и обнажает новые зерна кварца. Таким же образом производилось шлифование более твердых кремнистых и кварцитовых пород. Такие заготовки обрабатываются медленнее сланца, при этом песчаник истирается намного интенсивнее.

Обработка кости песчаниковым абразивом очень эффективна. Поверхность ее выравнивается и заглаживается довольно быстро. При обработке кости также образуется порошок, состоящий из очень мелких частиц, который покрывает поверхность абразива и очень плохо смывается водой. Необходимость использования воды в данном случае обусловливается в меньшей степени, чем в предыдущем.

Абразивная обработка дерева также весьма эффективна, позволяет с легкостью выравнивать поверхность выструганного изделия. Образуемые в ходе работы опилки в меньшей степени забивают зерна песчаника.

Рис. 28. Рабочая поверхность точильного камня для обработки каменных изделий

Исследование песчаниковых абразивов для обработки металлических изделий сопряжено с определенными технологическими аспектами. Первая особенность абразивной обработки связана с процессом расточки лезвий и поверхностей металлических изделий. Металлическое лезвие располагается поперек продольной оси орудия, движение вперед-назад также производится поперек оси. Поверхность абразива в процессе сильно стачивается, приобретает некоторую поперечную «ступенчатость». Расстояние между своеобразными «уступами» и «ступенями» непосредственно связано с шириной обрабатываемой металлической поверхности. При заточке шильев и игл на песчанике образуются глубокие прямые борозды, один конец которых заострен, а другой расширен.

При направке лезвий ножей нами был использован другой принцип кинематики движения. Лезвие в таких случаях располагалось также поперек продольной оси абразива, но двигалось вдоль. При таком способе затачивания нож обычно каждый раз поворачивают другой стороной, обеспечивая таким образом равномерное заострение. Поверхность песчаника при этом равномерно выравнивается и заглаживается (рис. 29). При долгом использовании средняя часть орудия могла стачиваться интенсивнее торцов. Следует отметить, что этот способ характерен для двухсторонней заточки изделия. В случае односторонней заточки более приемлемым видится первый способ обработки.

Рис. 29. Рабочая поверхность точильного камня для обработки железных изделий

Таким образом, при исследовании песчаников мы наблюдаем абсолютно разные приемы и характер работы. Эксперименты позволяют изучить визуальные и микрохарактеристики следов сработанности на орудиях, которые помогают реконструировать технологические операции древности.