Бронзолитейное производство в переходное от бронзы к железу время на юге Западной Сибири (по материалам памятников лесостепного Обь-Иртышья)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук

Бронзолитейное производство в переходное от бронзы к железу время на юге Западной Сибири (по материалам памятников лесостепного Обь-Иртышья)

Специальность 07.00.06 - археология

выплавка керамика бронза

Пронин Алексей Олегович

Новосибирск-2008

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Проблема реконструкции древних производств является одним из стратегических направлений археологии Западной Сибири. Для ее решения характерно комплексное применение методов естественных наук, математической статистики, данных этнографии и экспериментальных исследований. Такой подход существенно повышает информативность археологических источников. Для наиболее полной реконструкции древнего бронзолитейного производства важно проследить всю технологическую цепочку с экспериментальным моделированием производственных процессов.

Специфическую сферу в изучении древнего литья бронз составляют технико-технологические аспекты. Здесь исследователи выделяют два направления: 1) визуально-диагностическое, с использованием техники физического моделирования и инструментального анализа с использованием методов естественных наук; 2) экспериментальная реконструкция производственных процессов на основе данных комплексного источниковедческого анализа. Оба направления интенсивно разрабатываются сибирскими археологами.

В настоящее время в археологии складывается тенденция комплексного изучения древних производств, в том числе, литейных.

Реконструкция древнего бронзолитейного производства от состава сырья до получения готового изделия дополняет типологический анализ и металлических изделий и технического инвентаря сведениями о разнообразных технологически приемах, операциях и традициях. Это позволяет решать проблемы связанные с развитием бронзолитейного производства и на высоком качественном уровне рассматривать вопросы историко-культурного плана.

Для интересующих нас памятников лесостепного Обь-Иртышья экспериментальная реконструкция процессов бронзолитейного производства практически не производилась. Таким образом, тема данного диссертационного исследования выглядит в высшей степени актуально. Данное исследование заполняет своеобразную лакуну в комплексном изучении древнего бронзолитейного производства, бронзовых изделий, технического инвентаря, сооружений и технологических следов литейного производства лесостепного Обь-Иртышья.

Актуальность исследования подтверждается характером памятников лесостепного Обь-Иртышья, рассмотренных в настоящей работе. Наличие однотипных металлических изделий, каменных и керамических предметов технического инвентаря, остатков теплотехнических сооружений позволяет отчетливее выделить и сопоставить приемы изготовления технической оснастки и литья бронзовых изделий, проследить технологическую цепочку бронзолитейного производства и выделить возможные вариации в рамках культур переходного времени. Обобщение данных источниковедческого анализа и сопоставление их с результатами экспериментального моделирования производственных процессов позволяет выйти на различные аспекты реконструкций и динамики древнего бронзолитейного производства.

Выявление в рамках данной работы различных способов формовки, особых рецептов формовочных масс и материалов, технических аспектов модельного производства, формовки, позволяют извлечь максимум данных и получить наиболее полную картину древнего бронзолитейного производства в лесостепном Обь-Иртышье в переходное время. Этот подход дополняется экспериментальным моделированием производственных процессов, с реконструкцией полного цикла изготовления конкретных изделий, ножа с арочным навершием рукояти и втульчатого двухлопастного наконечника стрелы с листовидным пером. В нашем распоряжении оказываются ценные наблюдения, касающиеся не только технологических приемов и операций, но и психомоторики производственных процессов, признаков и следов конкретных технологических операций.

Территориальные и хронологические рамки работы. Лесостепное Обь-Иртышье полностью лишено собственных источников сырья для организации обработки цветных металлов. Тем не менее, на памятниках данного региона отмечены следы развитого бронзолитейного производства. Оно базировалось на импортируемом в регион сырье. В ряде случаев, бронзолитейное производство характеризуется наличием широкой номенклатуры изделий и сложных технических приемов. Особенности водной системы указанного региона, наличие нескольких циклов изменения уровня вод в озерах дают нам один из вариантов существования путей снабжения (обмена) сырьем. Переходное от бронзы к железу время ознаменовано в Евразии переходом к так называемому скифскому времени, сопровождаемому революционными по своей сути социально-экономическими изменениями, в основе которых было освоение человеком железа. Конец бронзового века для юга Западной Сибири ознаменовался появлением памятников, имеющих плановую застройку протогородского типа, с выделением жилых зон, производственных участков и сложной системы фортификационных сооружений. Речь в первую очередь идет о современных исследованиях на памятнике Чича I в Барабинской лесостепи. Не менее интересными являются синхронные памятники Инберень 5 - 8 на Иртыше, выделяющиеся своей сложной организацией внутреннего пространства. Возникновение столь крупных центров невозможно без относительно высокой концентрации населения, достаточно продуктивной экономики и определенных социальных предпосылок предыдущей эпохи.

В таких центрах отчетливо прослеживаются участки, на которых концентрируются следы производственной бронзолитейной деятельности. Количество находок, связанных с литьем бронзовых изделий на таких памятниках является значительным и позволяет ставить вопрос о существовании особых производственных центров.

В то же время, в лесостепном Обь-Иртышье существуют более мелкие поселения, такие, например как Омь-1 и Новочекино-3, характеризующиеся меньшим масштабом производственной деятельности при наличии аналогичных технологий.

Источники. В настоящей работе проанализированы связанные с бронзолитейным производством материалы памятников переходного от бронзы к железу времени Чича-1, Инберень VI, Омь-1 Боровянка XVII, Новочекино-3. Общая ландшафтно-географическая ситуация, сходные возможности в обеспечении сырьевыми ресурсами и особенности культурно-исторического развития региона в исследуемый период обусловили возможность сопоставления найденных на них материалов. Обработана обширная коллекция предметов, связанных с бронзолитейным производством в лесостепном Обь-Иртышье. Исследовано 95 бронзовых изделий и 1716 единиц технического инвентаря. Сопоставление коллекций с указанных памятников позволило провести сравнение ряда технологических аспектов и выявить общие черты бронзолитейного производства для указанного региона.

Методика исследования. Анализ металлических изделий, предметов технического инвентаря и следов бронзолитейного производства проводился на основе методов: сравнительно-типологического, аналогии, графической реконструкции, статистики. Технико-технический анализ базировался на методах естественных наук. Мы используем данные спектрального анализа 25 различных предметов из коллекции бронзовых изделий памятника Чича-1 и одного фрагмента шлака. Исследования выполнены в Проблемной лаборатории спектроскопии твердого тела КемГУ. Для сравнения привлечены данные спектрального анализа бронзовых предметов с памятника Завьялово-1 и находки наконечника стрелы с озера Баган, проведенного в спектральной лаборатории ЛОИА АН СССР кандидатом химических наук В.А. Галибиным, а также данные М.Б. Абрамовой и В.И. Стефанова по 30 спектральным анализам состава инберенского металла. Мы используем данные петрографического анализа каменного материала с городища Чича-1, предоставленные кандидатом геолого-минералогических наук Н.А. Кулик. В ходе анализа технической керамики были использованы данные Л.Н.Мыльниковой и М.А.Чемякиной по качественному и количественному составу формовочных масс с памятников Омь-1 и Чича-1, полученные в ходе бинокулярной микроскопии, петрографического и термического анализов, данные И.А.Дуракова о технической керамике. К цифровым и текстовым данным применены методы компьютерной обработки и хранения информации.

Реконструкцию древнего бронзолитейного производства дополняет источниковедческий анализ блока данных о различных технических приемах, процедурах и технологических традициях. Экспериментальное моделирование наиболее важных технологических моментов бронзолитейного производства стало ключевым этапом работы. В процессе эксперимента были воспроизведены важные этапы технологических процессов, получены ценные наблюдения, касающиеся особенностей использования различных материалов, оптимального сырья, режимов сушки и обжига, опасности технологических процессов и их психомоторики.

Проведение цикла экспериментальных работ потребовало выработки особого подхода и методов его реализации. Мы изначально ориентировались на комплексный подход к организации эксперимента. Постановка задач, определение типа реконструируемых изделий и используемых материалов, основных этапов, приемов и технологических процедур производственного процесса проводилось исключительно на основе анализа имеющегося в нашем распоряжении круга источников. Учитывались особенности района расположения базового памятника для нашего исследования - городища переходного времени Чича-1 - географическое расположение, климат, отсутствие каменного сырья, удаленность от возможных источников металла, почвы и т.д.

Цель и задачи исследования. Комплексное изучение материалов, связанных бронзовым литьем лесостепного Обь-Иртышья, имело цель реконструировать бронзолитейное производство древних жителей региона, и связанные с ним промыслы, выявить динамику, традиционные и новационные компоненты его развития. Достижение этой цели предполагало решение следующих задач: 1) на основе комплексного технико-технологического и сравнительно-типологического анализа материалов с памятников Чича-1, Инберень VI, Омь-1 Боровянка XVII, Новочекино-3, выявить основные традиции и новации в развитии бронзолитейного производства; 2) рассмотреть технологические аспекты, приемы и операции, проследить технологическую цепочку производственного процесса; 3) произвести экспериментальные реконструкции производственных процессов.

Научная новизна работы проявляется в комплексном методическом подходе к изучению коллекций металлических изделий, технического инвентаря, теплотехнических сооружений и следов производственной деятельности. Впервые вводятся в научный оборот в полном объеме результаты исследования комплексов предметов, связанных с бронзолитейным производством, в сочетании с описанием конструкций и датирующего инвентаря с указанных памятников. В работу включены новые данные по технико-технологическому анализу технического инвентаря, следов производственной деятельности, теплотехнических сооружений и металлических предметов. Выводы, сделанные в ходе изучения источников, проверены в ходе экспериментального моделирования производственных процессов. В научный оборот введен новый обширный блок данных, касающихся технологических аспектов, психомоторики производственных процессов, возможных вариантов их реализации. В ходе эксперимента получены образцы как самих металлических изделий и предметов технической оснастки, так и следов и признаков конкретных технологических операций. Введена новая информация относительно сплесков - капель пролитого в процессе заливки в форму металла.

Практическая значимость работы. Результаты настоящего исследования могут быть использованы при создании обобщающих работ, учебных пособий и спецкурсов по археологии Сибири. Представленные материалы и реконструкции, организованные в форме электронных таблиц и иллюстраций могут найти применение при обработке и сравнительном анализе новых комплексов предметов, связанных с древними бронзолитейными производствами, с помощью прикладных компьютерных программ и создания баз данных.

Апробация результатов исследования. Предварительные результаты работы были представлены автором на научных конференциях различного уровня в Новосибирске (2003, 2004, 2005, 2006, 2007 гг.), Кемерово (2004 г.), Алматы (2004 г.), на методических семинарах кафедры Археологии и этнографии Новосибирского Государственного университета (2003-2007 гг.). По проблемам, связанным с тематикой диссертации опубликовано 9 работ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложения.

2. Основное содержание работы

Во введении дается краткий историографический очерк, обосновываются актуальность темы, практическая значимость и новизна исследования, определяются ее цель, задачи, территориально-хронологические рамки, характеризуются источники и методы их изучения, приводятся характеристики археологических памятников Чича-1, Инберень VI, Омь-1 Боровянка XVII, Новочекино-3 и приводятся данные по апробации работы.

Глава 1. Бронзовые изделия. Источниковедческий анализ.

В главе приводятся данные источниковедческого анализа бронзовых предметов с памятников переходного от бронзы к железу времени Чича-1, Инберень VI, Омь-1, Боровянка XVII и Новочекино-3 в лесостепном Обь-Иртышье.

2.1 Бронзовые изделия с городища Чича-1.

Коллекция бронзовых изделий с городища Чича-1 насчитывает 65 предметов. Выделены следующие типы изделий: ножи, шилья, предметы упряжи, предметы вооружения, украшения.

Приведено подробное описание металлических предметов, размеры, описание имеющихся на некоторых изделиях следов технических операций - литейных швов, скосов, отверстий и литейного брака. Особо выделены датирующие предметы - втульчатые и черешковый наконечники стрел, ножи с арочным, монетовидным и валиковым навершием рукояти, обломки ножей с закругленным и поднятым вверх кончиком, наподобие «ковровых» ножей, обойма-перекрестье ремней конской упряжи.

В ходе эксплуатации металлических изделий происходили их поломки. Из имеющихся в категории ножей 17 предметов 8 являются обломками. Использовать их по прямому назначению практически невозможно. Схожая ситуация с остальными категориями: хозяйственные орудия - из 23 предмета - 5 обломков шильев; предметы вооружения - из 7 предметов - 3 обломка наконечников стрел; украшения - из 13 предметов - 2 фрагмента украшений. На 65 предметов - 17 обломков и фрагментов изделий, не подлежащих дальнейшему использованию. Обломки и фрагменты металлических изделий составляли один из источников металла для производства новых изделий - вторичное сырье.

О практике переплавки лома металла говорит находка на территории раскопа №5, на одном из производственных литейных участков городища, ножа с арочным навершием рукояти. Нож изогнут в двух местах. На рукояти прослеживаются два надруба. Нож пытались расчленить на три небольших фрагмента, чтобы они вошли в тигель для дальнейшей переплавки.

2.2 Материалы синхронных памятников.

Материалы памятников переходного времени на юге Западной Сибири содержат интересный блок находок, сопоставимый с имеющейся в нашем распоряжении коллекцией с городища Чича-1.

Городище Инберень VI датируется VIII - VI в.в. до н.э. Выделено 11 металлических предметов, представленных 4 категориями: предметы вооружения (5 ед.); ножи (1); украшения (4); категория предметов с неопределенным назначением (1 обломок бронзовой втулки).

Во всех жилищах инберенской группы памятников найдены сплески, лом, капли застывшего металла и готовые бронзовые изделия. Находки руд отсутствуют.

Поселенческий комплекс Омь-1 также дал материалы, связанные с бронзолитейным производством. Памятник имеет сложную стратиграфию, для нас интерес представляют материалы позднеирменского и ирменского комплексов.

Материалы позднеирменского комплекса датируются IX - VII вв. до н.э., представлены бронзовым четырехгранным шилом с уплощенным задником, аналогичным найденным на городище Чича-1.

Ирменское поселение на памятнике Омь-1 датируется XIV - X вв. до н.э., металлические находки представлены кельтом и бронзовым ножом с кольцевым навершием рукояти.

Комплекс сооружений переходного времени на могильнике Боровянка-XVII в Среднем Прииртышье содержит интересные находки бронзовых изделий. Представлен 4 сооружениями в виде системы рвов в плане образующих разомкнутый в углах четырехугольник, ориентированный по сторонам света, связанными с погребально-поминальными обрядами. Коллекция бронзовых изделий данного комплекса содержит 4 категории находок: украшения (1 предмет); ножи (2); предметы вооружения (8), хозяйственные орудия (2).

По центральной линии втулки одного из втульчатых двухлопастных наконечников стрелы с широким ассимметрично-ромбовидным пером, проходит литейный шов. Каждая литейная створка данной формы формировала полностью одно из перьев наконечника. Подобный шов учтен во втульчатом двухлопастном наконечнике стрелы с узким листовидным пером и шипом с городища Чича-1. Этот прием изготовления перьев рельефа необычен, так как широкие перья наконечника проще формировать по два на каждой створке формы, помещая литейный шов по линии пера.

С переходом к раннему железному веку во второй четверти 1 тыс. до н.э. в военном деле на территории Западной Сибири произошли существенные изменения. В степных районах юга и запада Сибири с распространением кочевого скотоводства и освоением верховой езды резко возросла роль дистанционного боя в рассыпном конном строю с использованием лука и стрел. Признаком вооружения культур раннего железного века является распространение металлических наконечников стрел. Эти изменения в первые века эпохи раннего железа осуществлялись на базе бронзолитейной технологии. Основные виды металлического оружия изготавливались из бронзы.

В материалах поселения Новочекино-3 содержится 3 бронзовых изделия - четырехгранные шилья и игла с уплощенным нерабочим концом.

2.3. Особенности бронзолитейного производства на основе исследования бронзовых изделий.

Учтено 95 бронзовых предметов на 5 памятниках переходного от бронзы к железу времени. Отмечен факт ориентации всех рассмотренных памятников на привозной металл в условиях отсутствия собственной металлургической базы в регионе. Коллекции бронзовых артефактов с данных памятников содержат следующие категории предметов: хозяйственные орудия, ножи, предметы вооружения, украшения, а также предметы, чье назначение не определено.

Наиболее крупные категории - ножи (21), хозяйственные орудия (29), предметы вооружения (21) и украшения (18).

Все изделия имеют небольшие размеры (максимально 152 Х 28 мм) и небольшую массу. Форма изделий простая, преобладают плавные линии и отсутствуют сложные детали рельефа, углы, изгибы, усложняющие процесс заливки металла в форму.

Древние литейщики работали с небольшим количеством металла, которое можно было плавить без применения сложных теплотехнических сооружений. Небольшие размеры и простая форма изделий облегчали процесс подготовки литейных форм.

31 предмет имеет следы проковки. Проковка готовой отливки уплотняла структуру металла, устраняла литейные дефекты, окончательно придавала необходимую форму изделию, являлась дополнительным формообразующим воздействием на готовую отливку.

Большая часть изделий тщательно обработана, имеет гладкую поверхность, обеспечивавшую комфортную работу данными орудиями. Наличие необработанных орудий позволяет строить предположения об особенностях их повседневного использования. К этой группе относятся массивное гвоздевидное шило и наконечники стрел. Литейные швы четко прослеживаются на одном ноже и двух наконечниках стрел с городища Чича-1, наконечнике стрелы с городища Инберень-VI и наконечнике стрелы с памятника Боровянка-XVII. Они говорят об использовании двустворчатых форм, створки которых разнимались в одной плоскости. Шов проходит по средней линии изделия, каждая створка литейной формы имела оттиск модели изделия.

Скосы на одном из ножей и ланцетовидном орудии с городища Чича-1, ноже с монетовидным навершием, обломке ножа и миниатюрном кинжале с памятника Боровянка-XVII, говорят об использовании двустворчатой формы с оттиском модели только на одной створке.

Остаток литника встречается на гвоздевидном шиле с городища Чича-1 и на ноже с кольцевым навершием рукояти с поселения Омь-1. У шила остаток литника расположен на одной из сторон края шляпки вместе с облоем - излишним приливом металла. Остаток литника ножа с поселения Омь-1 обработан. Древними мастерами городища Чича-1 и поселения Омь-1 применялась литниковая система «литниковая воронка - стояк».

Следы литейного брака - раковины, недоливы имеются на 2 наконечниках стрел с городища Чича-1. Образование раковин связано с недостаточной газопроницаемостью применявшихся при их отливке литейных форм. Подобные дефекты отрицательно сказываются на прочности и износостойкости изделий.

25 предметов из коллекции бронзовых изделий памятника Чича-1 и один фрагмент шлака были исследованы в Проблемной лаборатории спектроскопии твердого тела КемГУ в ходе первичного химического анализа состава сплавов. Массовая доля меди в предметах, подвергшихся спектральному анализу (за исключением четырех изделий) не опускается ниже 99%. Такой состав металла для памятников рассматриваемого периода является уникальным. Анализ показал значительные расхождения в составе лигатур. Существует два объяснения данному явлению:

1. Производство металлических изделий на городище Чича-1 базировалось на привозном сырье. На городище поступал готовый металл (медь), а не руда. Сырьем для добавления лигатур литейщики городища не располагали. Особенности поступавшего сырья отражались в составе металла изделий.

2. Важную роль, помимо привозного сырья, играла переработка лома бронзовых изделий. В условиях недостатка металла вторичное сырье имело большое значение для литейщиков городища Чича-1. Обломки металлических изделий пускались в переплавку. Это объясняет разнообразие примесей в исследованных изделиях. При переработке в одном тигле оказывались фрагменты разного по составу металла, что приводило к появлению нового соотношения лигатур.

В условиях переработки лома металлических изделий можно предполагать и искусственное очищение металла для получения нужных свойств, как расплава, так и готовых изделий. Оно могло быть достигнуто за счет неоднократной переплавки металла, в ходе чего примеси возгонялись и получался чистый металл. Проведение таких операций связано со значительными затратами.

В лаборатории спектрального анализа Института археологии РАН выполнено 30 спектральных анализов состава инберенского металла. Они показали большое расхождение в составах лигатур. Часть предметов изготовлена из комплексного мышьяково-оловянного сплава, возможно полученного в результате многократной переплавки лома. Отмечено высокое содержание олова - до 21%, мышьяка - до 4,6% и свинца - до 12%. Наконечники стрел, ножи, кельты и орудия изготавливались из сплавов с низким содержанием олова. Это объясняется легкой заточкой изделий из бронз с низким содержанием олова.

Обращает на себя внимание корелляция количества примесей мышьяка и сурьмы в составе металла 10 изделий с городища Чича-1. Данные примеси не были введены специально, а попали туда вместе с медью из медной руды с высоким содержанием мышьяка и сурьмы.

Глава 2. Технологические остатки бронзолитейного производства. Источниковедческий анализ.

3.1. Комплекс технологических остатков бронзолитейного производства на городище Чича-1.

Найдено 22 всплеска бронзы - кусочки пролитого в процессе заливки в форму металла - свидетельство существования бронзолитейного производства на территории городища. Находки сплесков встречены на участках 11 раскопов памятника, имеют небольшие размеры, шарообразную или подовальную форму. В ходе исследования памятника найдено 15 фрагментов бронзолитейного шлака (оплавившаяся до стекловидного состояния глина с фрагментами бронзы). Это оплавившиеся фрагменты стен теплотехнических сооружений, или технической керамики. Рудных шлаков не найдено.

Спектральный анализ фрагмента шлака с участка раскопа 5 показал 99,8% меди и примеси - свинец (0,06%) и мышьяк (0,06%). Данный фрагмент представляет собой шлак от плавки меди. Примеси свинца и мышьяка содержатся в малой концентрации, отмечается их положительная корелляция, что говорит об их естественном характере.

Коллекция технической керамики с памятника Чича-1 насчитывает 1328 экземпляров. На разных участках памятника обнаружено 1219 фрагментов глиняных литейных форм. На 227 из них сохранились участки рабочих камер. Учтен фрагмент каменной литейной формы. Практически все обломки глиняных литейных форм найдены большими скоплениями на производственных участках. Выделены следующие группы литейных форм:

1) формы для отливки ножей (60 экземпляров); 2) фрагмент литейной формы для отливки кельта; 3) фрагменты литейной формы для отливки копья, либо кинжала с обоюдоострым клинком; 4) формы для отливки шильев и небольших коротких стерженьков (28 экземпляров; как двухстворчатые разъемные, так и неразъемные одноразовые формы). В одном случае это неразъемная многопредметная форма для отливки не менее двух изделий. Реконструирован процесс изготовления шильев и стерженьков. 5) Формы для отливки втульчатых орудий (23 экземпляра). 6) Формы для отливки наконечников стрел (2 экземпляра). 7) Формы для отливки украшений (10 экземпляров). 8) Многопредметные формы (4 экземпляра). Одна из них каменная, для одновременной отливки не менее двух круглых бляшек. Две другие многопредметные литейные формы являются керамическими. К категории многопредметных форм относится и упомянутая выше неразъемная глиняная форма для отливки двух стерженьков.

В коллекцию входят формы для изготовления блях, стержней-застёжек, фрагмент формы для изготовления плоского круглого зеркала или крупной бляхи. Найдена часть формы выпуклой бляхи или зеркала, и форма для отливки трубчатого стерженька. Пуговицы в виде трубчатого стерженька известны в позднебронзовых материалах центрального Казахстана. Выделены две формы для отливки стерженьков с грибообразным навершием и две формы для отливки колец или кольцеобразных деталей более сложных изделий. Имеются обломки форм с отпечатками деревянной фактуры модели и подмодельной плиты; с сохранившимся слоем внешней глиняной обмазки.

В коллекции технической керамики с городища Чича-1 насчитывается 21 экземпляр тиглей двух типов:

1) Толстостенная (0,6 -0,9 см) круглодонная чашечка объёмом 37 - 77 смі., 13 единиц. Тигель овальной формы нетипичен для литейного инвентаря рассматриваемого периода.

2) Плоскодонный сосуд, в форме усечённого конуса или цилиндра. Толщина стенок 0,6 - 1см., объём 35 - 75 смі., 8 единиц.

Все тигли первого типа найдены в пределах цитадели и площадки IIIа, в южной и юго-западной части городища. Все тигли второго типа происходят из раскопа 10 расположенного в более поздней периферийной зоне IV на северной окраине городища. Отмечена разная степень ошлаковки поверхности тиглей. Тигли первого типа ошлакованы преимущественно внутри, что указывает на то, что сопло при нагнетании воздуха было направлено непосредственно в рабочую полость. Ошлаковка тиглей второго типа прослежена снаружи. Наиболее сильно нагревалась внешняя сторона тигля, куда струя воздуха из сопла подавалась в первую очередь. Производственные участки северной и южной частей городища отличались не только традициями изготовления тиглей, но и устройством теплотехнических сооружений.

В литейном производстве городища широко применялась столовая керамика. Выделено 99 ошлакованных обломков. Часть столовой керамики использовалась в качестве тиглей. Также крупные фрагменты сосудов использовались для удаления мусора с поверхности расплавленного металла. Судя по характеру ошлаковки, эти осколки применялись как скребок, которым с поверхности расплава удаляли инородные частицы. Керамика поднеирменского типа.

На участке раскопа 3 найден крупный фрагмент льячки с толстыми (7-8 мм) стенками высотой 27 мм и дном округлой формы. Рабочий объем чаши льячки составлял 23-24 смі.

Сопла для мехов. Выявлено 2 экземпляра, в обоих случаях представляют собой массивные керамические трубки с диаметром канала 3,7 - 3,9 см и толщиной стенок 0,9 - 1 см. Сопло позволяло создать направленный поток воздуха и подавать его в строго определенный участок теплотехнического сооружения.

Численность каменных предметов 281 экз., зафиксированных практически на всех исследованных участках городища. Каменные орудия, разделены на две группы.

Абразивы - наиболее распространенный тип каменных орудий. Из 143 каменных предметов, имеющих следы работы, к подгруппе абразивов относится 102 единицы.

Выделены две разновидности абразивов: 1) крупнозернистые, такие как кварцитовидные кварцевые песчаники; 2) мелкозернистые породы. Камни первой группы более жесткие, обычно имеют форму грубо обработанных брусков. Их крупнозернистая структура позволяет проводить грубую обработку поверхности изделий, когда требуется снять большой слой материала.

Камни второй группы более мягкие, имеют произвольную форму. Их мелкозернистая структура позволяет производить заточку, шлифовку изделий.

Из 7 рассмотренных камней со следами металла 5 относятся к категории абразивов. Два остальных имеют следы обработки металлическими орудиями. 4 из рассмотренных 7 камней имеют остатки галечной поверхности, исходным материалом для них была галька.

Ударных орудий (песты) насчитывается всего 2. Их длина 100-150 мм. При своих миниатюрных размерах, они пригодны к мелким ударным работам, или к растиранию какого-либо вещества.

На исследованной территории городища отсутствуют остатки руды. Найдена лишь пластина черновой меди. Вероятно, это фрагмент слитка сырьевого металла, который импортировался на городище.

Производство металлических изделий осуществлялось из уже выплавленного в другом месте металла, в сочетании с утилизацией имеющегося вторичного сырья - лома металлических изделий, что объясняет отсутствие крупного каменного инвентаря для дробления руды.

Всплески и шлаки зафиксированы на многих участках памятника, что говорит о широком распространении литейной технологии среди обитателей городища. Выделено не менее семи производственных участков на городище, связанных с бронзовым литьем: один в пределах цитадели, два на жилой площадке IIIa, два в жилищных камерах зоны IIIb, ещё один на территории зоны IVа.

Участки отличаются по планиграфии, конструктивным особенностям печей, масштабам производства. Сохранность их так же не одинакова. Часть участков вследствие интенсивной строительной и хозяйственной активности сильно разрушена.

Выделено два типа производственных участков: внутрижилищные и внежилищные. Внутрижилищные площадки чаще всего занимали угол в предвходовой части котлована. В двухкамерных постройках следы литейного производства прослеживаются только в первой камере.

Внежилищные состоят из ямы и связанного с ней очага. В некоторых случаях можно предположить наличие лёгкого навеса. Горн старались разместить в небольшом углублении. В двух случаях (участки №1 и 4) в этом качестве использовался заброшенный ров, в остальных - углубление строилось специально. Возможно, это способ укрыть горн от господствующих в этом районе ветров.

Большинство выявленных производственных участков связано не с отдельными жилищами, а со всем городищем в целом. Они располагались на общественной территории - в заброшенных рвах, или специально выделенной и включённой в планировку городища производственной зоне.

Прослежено три типа плавильных очагов по конструкции и технологии выплавки:

1) Восьмеркообразная в плане яма, разделённая материковой перегородкой на две камеры. Её сечение - сужающаяся к верху трапеция. Дно уплощено. В качестве топлива использовали древесный уголь и кость. Очаги такого типа встречены на территории участка №5 и №6.

2) Купольная печь. На территории городища найден один такой очаг, на производственной площадке №3 раскопа 19. Купольные печи известны на памятниках раннескифского времени Западной Сибири. При явных конструктивных параллелях, печь с городища Чича-1 по размеру значительно больше своих аналогий. Судя по значительной ошлаковке внутренней поверхности купола, температурный режим в печи с городища Чича-1 тоже был более значительным.

3) Наземный очаг, прослеживающийся в виде прокала, наиболее распространённый на территории городища. Известно не менее 7 таких сооружений, в некоторых случаях использовался вместе с горном-ямой первого типа.

Наличие крупных производственных участков не противоречит возможности мелкого производства в пределах жилой зоны.

3.2. Технологические остатки бронзолитейного производства в материалах синхронных памятников.

Коллекция материалов с городища Инберень-VII содержит несколько мелких обломков тиглей.

Более значимыми для реконструкции древней бронзолитейной технологии являются материалы городища Инберень-VI в следующих категориях: 1) литейные формы, 2) обломки тиглей, 3) литник, 4) каменный инвентарь.

Коллекция литейных форм с городища Инберень-VI насчитывает 7 крупных фрагментов и целых форм и 150 мелких обломков. Выделены формы наконечника стрелы, кельта, ножей, наконечника дротика, многопредметная форма для отливки двух наконечников стрел.

На производственной площадке жилища 1 было найдено три створки глиняных литейных форм кельтов. Из двух створок реконструируется одна форма. Все створки изготовлены по одному образцу, что прослеживается в близких размерах, одинаковых отливок, орнаменте отливаемых предметов и рельефе створок. Наличие у древнего мастера общего образца для нескольких форм говорит о выработке им особого алгоритма их изготовления, оптимизации всей технологической цепочки под производство малой серии одинаковых предметов.

Обломки тиглей найдены во всех трех исследованных жилищах. Точное количество не определено. Наиболее крупный представлен находкой с участка производственной площадки, имеет размеры 87 Х 45 мм, высоту стенок около 30 мм и толщину дна 15 мм.

Каменный инвентарь представлен находкой обломка каменного оселка прямоугольной формы, с отверстием для подвешивания диаметром 8 мм.

Большой интерес представляет комплексы производственных площадок на участке жилища 1 и жилища 2.

В материалах поселения Омь-1 зафиксировано 23 обломка литейных форм и 28 фрагментов оплавленных тиглей. Выделена форма для отливки кельта с болваном, формировавшим полость втулки. Здесь применялся особый тип заливки металла в форму.

Остатки технического инвентаря с поселения Омь-1 включают в себя 18 мелких фрагментов литейных форм.

Выделено 28 мелких фрагментов тиглей, все оплавлены и изнутри ошлакованы. Два фрагмента имеют толщину 9 - 10 мм, толщина остальных не превышает 5-6 мм. В материалах памятника выделено сопло.

В материалах поселения Новочекино-3 содержится группа предметов, связанных с бронзолитейным производством: 2 обломка глиняных тиглей с сильно ошлакованной внутренней поверхностью (тигли - небольшие приземистые чаши, высота стенки 30-32 мм); обломки от 5 литейных форм, выполненных из глины, обожженных и предназначавшихся для отливки крупных предметов; целая литейная форма для отливки украшения. Наличие литника и равных по высоте плоских бортиков говорит о том, что она является частью двустворчатой формы, где рельеф отливки имела только одна створка, а другая была плоской. Выделен обломок массивного навершия болвана для формирования полости кельта, подобного болвану с поселения Омь-1; 2 абразивных камня со следами пришлифовки.

3.3. Особенности бронзолитейной технологии на основе исследования технического инвентаря и технологических следов производственной деятельности.

Изучена обширная коллекция технологического инвентаря и следов бронзолитейного производства (1716 единиц с 4 памятников). Редкость каменных находок в материалах данных памятников (каменных орудий - 14, каменных литейных форм - 2) и географические особенности рассматриваемого региона говорят об импорте каменного сырья, или каменных орудий. Это совпадает с импортом металла на поселения данного региона. Находка на городище Чича-1 пластины черновой меди говорит о том, что могла импортироваться и медь. Изучение каменного материала с памятника Чича-1, позволило проследить одно из направлений пространственных связей его жителей. Присутствие довольно крупной и хорошо окатанной гальки прочных пород (гнейсов, песчаников), говорит о том, что доставка такого галечного материала местными реками Каргат и Чулым, впадающими в оз. Чаны, невозможна. Сравнение петрографического состава каменного материала Чичи-1 и пород, встречающихся на р. Иртыш на участке от г. Семипалатинска до г. Омска, обнаруживает их большое сходство. Источником каменного сырья была территория среднего Прииртышья, расположенная на территории современного Северного Казахстана [Кулик, Молодин, 2003, с. 283-290].

Импортируемое каменное сырье использовалось древними мастерами региона в ограниченном количестве. Основной тип каменных орудий - абразивы. Отмечено редкое использование каменных литейных форм, несомненно, имевших большую ценность. Они использовались для решения трудоемких задач, организации мелкосерийного производства определенных типов изделий. Обе находки происходят из крупных городищ - Чича-1 и Инберень-VI. Там же обнаружены фрагменты многопредметных форм, предназначенных для упрощения отливки мелких серий изделий.

Анализ литейных форм с городища Чича-1 позволяет сделать ряд выводов о приемах формовки. Изготовление литейной формы проводилось с использованием модели, створки двустворчатых форм изготовлялись как при помощи подмодельной плиты, так и без нее.

Первый способ связан с использованием прочной плиты, где фиксировалась модель будущей отливки, что позволяло добиться ровной плоскости створок формы. Второй способ позволял использовать в качестве подмодельной плиты при формовке второй створки уже подсушенную первую створку. Рабочая поверхность створок формы была неровной, неровности были симметричными и обеспечивали правильную сборку формы. Формы, изготовленные вышеописанными способами, требуют осторожной и тщательной сушки, при неравномерной усадке или малейшем короблении створки не будут подходить друг к другу.

Собранную форму обмазывали слоём глины, в верхней части формы вылепливали литейную чашу в виде массивной воронки. Неразъёмные формы вылепливались из цельного куска глины. Формовочную массу наносили на модель, оформляли спинку после чего извлекали модель и просушивали форму. После заливки металла такую форму или разбивали или извлекали отливку, стараясь сохранить рабочую камеру.

По находке целого болвана для формирования полости втулки кельта на поселении Омь-1 и обломка навершия болвана такого типа на поселении Новочекино-3 реконструируется заливка металла через литниковые каналы, проточенные в массивном навершии болвана.

Отмечен единичный характер находок сопла (3 шт.) при обилии других следов бронзолитейного производства. Ничтожно малая доля находок сопел отмечены исследователями в других районах. Сопла в наименьшей мере подвергаются разрушительным воздействиям температуры и физическим нагрузками и воздействиям. В отличие от тиглей и глиняных литейных форм, внешняя поверхность сопел в процессе плавки полностью ошлаковывается, что придает им дополнительную прочность. Стационарное положение сопел внутри теплотехнического сооружения оберегает их от повреждений.

Специфика литейного производства выдвигает ряд требований к технической керамике. Для литейных форм это способность выдерживать механические нагрузки, резкие перепады температур, высокие температуры и напряжения в процессе заливки металла в форму. Применяемые при их изготовлении материалы должны сократить риск растрескивания и деформации, быть устойчивым к явлению объемной усадки. Тигли, льячки и сопла должны обладать высокой прочностью, выдерживать температуры плавки металла и перепад температур. Частично эти качества достигались за счет конструктивных особенностей таких изделий - формы, толщин, расположения литниковой системы, обвязки, выпоров и т.д. Главным средством для получения качественного технического инвентаря оставался выбор подходящего материала, из которого он изготовлялся.

Выделено две тенденции в составе формовочных смесей для технической керамики: 1) близость по составу к смесям для поселенческой керамики; 2) особые рецепты. Обе эти тенденции прослеживаются в рассмотренных нами материалах.

По результатам комплексных исследований керамики с городища Чича-1, выделены следующие рецептуры формовочных масс для поселенческой керамики: глина; глина + шамот; глина + шамот + песок + органика; глина + шамот + породные обломки + органика; глина + песок + шамот + органика; глина + шамот + песок; глина + шамот + породные обломки + органика. Существовали вариации рецептур по соотношению компонентов [Мыльникова, Чемякина, 2002, с. 61-62]. Определение рецептур формовочных масс технической керамики не проводилось.

Керамика городища Инберень-VI и городища Инберень-VII изготовлена из формовочной массы глина + песок + шамот [Абрамова, Стефанов, 1985, с. 130-130]. Определение рецептур формовочных масс технической керамики не проводилось.

Литейщики поселения Омь-1 для изготовления технического инвентаря пользовались формовочными массами особого состава, отличными от поселенческой керамики. Основными органическими примесями служили яичная скорлупа, кость и органика растительного происхождения [Мыльникова, Чемякина, 2002, с. 61-62].

В Барабе источником сырья для формовочных масс керамики служили озерные и речные отложения, глины и суглинки которых содержали в большом количестве песок. Отмечено искусственное подмешивание песка в состав формовочных масс [Дребущак, Мыльникова, Дребущак и др., 2006, с.66-67]. Для поселенческой керамики с городища Чича-1 отмечены пустоты и присутствие растительных остатков околоводного характера, что говорит об использовании илистых глин. Применение в формовочных массах Чичи-1 в качестве примеси породных обломков, и отсутствие каменного сырья в Барабинской лесостепи говорит об импорте каменного сырья (гранитоидов) еще и для использования в приготовлении формовочных масс. Перечень компонентов формовочных масс для поселенческой и для технической керамики может совпадать, но соотношение компонентов, скорее всего, будет различаться, как и состав органических примесей.

Глава 3. Экспериментальная реконструкция технологических процессов литья бронз.

Получена информация о трудозатратах на изготовление моделей, литейных форм и отливок, психомоторике этих процессов. Применявшиеся в экспериментах материалы практически идентичны материалам доступным в окрестностях городища Чича-1. Сплав по основным показателям близок к составу сплавов изделий найденных в ходе исследования данного памятника. Доминирующей примесью является олово.

Приготовление сплава, идентичного применявшимся в найденных изделиях, реконструкция теплотехнических сооружений и процесса плавки в них металла в качестве задач не ставились.

Проведено 19 экспериментов, реконструированы процессы изготовления бронзового ножа с арочным навершием рукояти и втульчатого двухлопастного наконечника стрелы с листовидным пером.

4.1. Изготовление деревянной модели изделия

Модель ножа была изготовлена из сухого дерева (сосна). Оно хорошо фиксирует получаемую форму и не искажает ее при нагрузках и напряжениях модели в процессе формовки.

Модель является первым и очень важным элементом технологического процесса и определяет отливку. Хорошо отполированная модель без дефектов может минимизировать обработку готовой отливки.

4.2. Изготовление и подготовка к заливке металла глиняных литейных форм. Заливка металла в глиняную литейную форму

Процесс формовки по результатам опыта разделен на 14 операций. Приведено их подробное описание.

При изготовлении модели для подготовки глиняной формы, необходимо учитывать процесс усадки формовочной смеси. Для получения отливки требуемых размеров, необходимо подготовить модель большего размера.

В нашем эксперименте наблюдается дефект - деформация створок формы. При попытке совместить створки и сжать их при помощи тканевой ленты, одна створка обломилась по навершию.

В процессе сушки происходили усадка и деформация формы. Мы сушили створки по отдельности, и каждая из них деформировалась самостоятельно. Сушка литейной формы в разобранном виде недопустима. Форму необходимо сушить в собранном виде (без модели внутри), чтобы процесс коробления и усадки протекал равномерно относительно всех ее частей.

Учитывая имеющийся большой объем затрат на изготовление формы - около 20 часов с учетом сушки - эксперимент был продолжен. Задачей стало восстановление сломанной створки и преодоление последствий брака - деформации. Тем более что слом не затронул оттиск модели.

Исправление брака состоит в «приклеивании» более пластичной глиной отломившейся части створки на место. Исправление деформации заключается в наращивании при помощи глиняных валиков отклонений от основной линии рабочей плоскости. Исправление дефектов заняло около 1-1,5 часа работы. Подобные дефекты литейной формы можно устранять, не затрачивая усилия и время на переделывание всей работы.

Собранная форма подготовлена к заливке металла, расположена в 50 - 70 см от плавильной печи. Расплавленный металл (температура 1150 - 1180*С) в тигле был поднесен к форме и вылит в нее. В момент заливки произошел мощный вскип и выброс части залитого металла из формы.

Выброс металла и вскип - следствие ошибок при сушке формы. Мы использовали не высушенную, сырую форму, что небезопасно для литейщика - «капли» металла летели на значительное расстояние.

В процессе разборки формы произошло разрушение одной из ее створок, но место «приклеивания» отломавшегося участка было в том же состоянии, что и перед отливкой. При разборке формы его отделили от основной части створки. Обломился противоположный литнику торец формы, снова не повредив оттиск модели. Торцевые концы формы мы сделали слишком вытянутыми, что и привело к этим двум поломкам. Форма с исправленными дефектами выдержала сильную нагрузку, возникшую в момент заливки металла и его выброса. Это говорит о большой устойчивости глиняных форм и возможности их неоднократного использования.

Несмотря на плотную стягивающую обмотку, в одном месте створки разошлись и в это пространство затек металл. Это произошло в месте наложения дополнительного валика глины. Здесь он был несколько тоньше, чем на других участках.

Отливка, извлеченная из формы, представляет собой брак. Практически перед нами один большой вскип. Можно увидеть и большой недолив - пустое пространство в районе предполагаемой рукояти ножа. Он образовался в момент выброса металла.

Одним из важнейших процессов изготовления и подготовки к заливке глиняной формы является ее сушка. Она должна обеспечивать равномерное высыхание створок формы, прочность формы и отсутствие в ней влаги.

Литейщик должен бережно хранить свой инвентарь, особенно техническую керамику, и не допускать ее к использованию без предварительного отжига с целью удаления влаги.

Сломанную форму, если не поврежден оттиск модели, можно неоднократно использовать.

Изготовление и подготовка к заливке глиняной формы - сложный, трудоемкий процесс, требующий значительных затрат времени и труда. На доведение до отливки формы, с учетом времени на сушку, затрачено около 25 часов.

4.3. Изготовление и подготовка к заливке металла односторонней открытой литейной формы в обожженной глине. Заливка металла в форму

В качестве материала была взята пластина обожженной глины. Вместо обожженной глины материалом для подобной формы может стать камень (например, аркозовый песчаник и габбродиабаз), легкий в обработке и устойчивый к резким перепадам температуры. При отсутствии доступного каменного сырья его можно заменить пластинами обожженной глины.

Изготовление формы разделено на 2 операции: разметку и вырезание контр рельефа изделия. Приводится подробное их описание. Для формовочных работ изготовлены вспомогательные орудия из медной пластины - небольшой резак, и узкий плоский скребок. Для подчистки углов использовалась острая деревянная палочка.

Используемый здесь формовочный материал уже изначально сухой, отсутствует опасность деформации формы при сушке и время на сушку не тратится. При подготовке такой формы мастер применяет безмодельный способ формовки - контррельеф изготовляется им вручную. Модель может использоваться на этапе разметки формы, но даже неспециалист, способен произвести разметку без модели, нарисовав или процарапав контур желаемого изделия. Изготовить такую форму можно в короткий срок - 1,5-2 часа. Используя те же приемы подобную форму можно также изготовить в камне.

Подготовка формы к заливке металла заключалась в ее отжиге и нанесении слоя вещества-разделителя. В качестве разделителя выбрана сажа.

Заливка металла осуществлялась в тех же условиях. Возможно многократное использование подобных форм.

После остывания формы отливку легко извлекли. На рукояти и ближе к концу клинка находятся небольшие раковины. В ряде мест поверхность отливки покрыта мельчайшими раковинками. Отливка получилась массивной, гораздо толще модели. При заливке металла в форму не удалось уловить момент заполнения емкости формы, и металл частично вытек на бортики формы. Умение определить момент остановки приходит с опытом. Отливка из открытой формы всегда требует значительной дополнительной обработки. До проковки изготовленного нами ножа, необходимо убрать излишки металла с внешней стороны отливки, провести сложную и трудоемкую работу. Этот недостаток открытых форм перевешивает их достоинства: простоту устройства и отсутствие необходимости подготовки литниковой системы.

4.4. Изготовление и подготовка двустворчатой литейной формы в обожженной глине. Заливка металла в форму

Форма изготовлялась из того же материала, что и открытая односторонняя форма. Приемы, инструменты и операции сходны с предыдущими.

В ходе изготовления второй створки необходимо было решить усложнившуюся задачу разметки рабочей плоскости. Если с совмещением створок при заливке металла проблем не возникало - по форме и размерам пластины створок идентичны друг другу, их можно точно совместить, то контррельеф противоположной стороны модели должен быть «зеркальным», и по своему расположению относительно краев створки точно соответствовать уже изготовленной первой полуформе.

Задача была решена путем проведением 6 операций, приведено подробное их описание. Далее изготовление контр рельефа было продолжено такими же способами, как при изготовлении предыдущей формы.

После подготовки контррельефа на обеих створках прорезана литниковая система с выпорами-газоотводами. Двустворчатая форма из данного материала обладает малой газопроницаемостью, что может привести к литейному браку.

...