Российские нанотехнологии, 2023, T. 18, № 5, стр. 636-644

ВВЕДЕНИЕ

Общей тенденцией развития археологии является насыщение исследований инструментальными методами естественно-научных дисциплин. Решение огромного перечня археологических задач стало возможным с применением разнообразных методов, пришедших из радиофизики, геологии, геохимии, палеонтологии и др. Многое становится доступным для познания. Археология неуклонно превращается в интегральную дисциплину, организующую разнонаправленную научную деятельность. Одним из перспективных методов определения состава вещества из археологических памятников является рентгенофлуоресцентный анализ (РФлА) [1–5]. В [6] этот метод помог в определении идентичности вещества артефактов, происходящих из удаленных друг от друга археологических местонахождений. Таким образом, было инструментально подтверждено наличие коммуникации между двумя удаленными группами населения (Коврижка I, Нижний Витим и Усть-Каренга XVI, Верхний Витим, около 6.7–7.0 тыс. л.н.). В [7] РФлА применен для исследования черного алеврита из наброса на кострище в жилище 6 культурного горизонта Коврижки IV и из круглого диска диаметром 12 см и толщиной 2 см у очага 2Б культурного горизонта. Установление идентичности вещества обоих образцов позволило выделить специфическую культурную традицию, смысл которой до конца еще не понятен. Радиоуглеродное датирование обоих культурных горизонтов показало существование этой традиции в течение ~400 лет. Еще одним направлением применения РФлА является изучение цветового пигмента – охры и его отпечатков на используемых человеком изделиях из камня.

Охра как пигмент имела и имеет широкое применение в ритуальной, культурной и утилитарной деятельности человека [8–14]. Исследование остатков данного пигмента в ритуальных ямах, жилищах или на орудиях (артефактах или отщепах) позволяет больше узнать о деятельности человека и его быте в прошлом. В данной работе с помощью микро-РФлА в режиме картирования изучены следы охры на артефактах из верхнепалеолитической стоянки Коврижка IV (рис. 1), Байкало-Патомское нагорье, Забайкалье. Исследованию подвергнуты скребок и микронуклеус из 6 и 2Б культурных горизонтов возрастом около 19.0 и 18.6 тыс. л.н. (рис. 2а, 2б). Пример визуально видимых пятен охры и в последующем исследуемых с помощью микро-РФлА картирования на поверхности отщепа из 2Б культурного горизонта представлен на рис. 3.

Рис. 1.

Карта-схема расположения стоянки Коврижка IV на р. Витим в Байкало-Патомском нагорье в Восточной Сибири (Забайкалье, Россия).

Рис. 2.

Планы 6 и 2Б культурных горизонтов стоянки Коврижка IV c указанием мест обнаружения обсуждаемых артефактов: а, б – 6 и 2Б культурные горизонты соответственно.

Рис. 3.

Отщеп из 2Б культурного горизонта с визуально видимыми пятнами охры на поверхности.

МЕТОДЫ

Микро-РФлА проводили с использованием спектрометра Tornado M4+ (Bruker, Германия), оснащенного рентгеновской трубкой MCB-50-0.7G W (rtw Dr.Warrikhoff Röntgentechnik, Германия) с вольфрамовым анодом и бериллиевым выходным окном (максимальное напряжение 50 кВ, ток 700 мкА, максимальная мощность трубки 35 Вт, трубка оснащена сменными коллиматорами диаметром 0.5, 1.0, 2.0 и 4.5 мм). Для управления спектрометром и первичной обработки данных использовали программное обеспечение Esprit M4 (Bruker, Германия), поставляемое в комплекте со спектрометром. Дополнительную обработку данных проводили в программном пакете Hyperspy 1.6.2 (Open Source). Параметры съемки карты приведены в табл. 1.

Метод микро-РФлА может быть использован как для анализа в пятне диаметром 0.05–0.5 мм, так и для построения карт распределения элементов по поверхности образца. Согласно рекомендациям разработчиков оборудования [15] поверхность образца должна быть плоской и желательно отшлифованной. Анализ образцов с неплоской поверхностью затруднен, так как глубина резкости микро-РФлА-карты при использовании трубки с поликапиллярной оптикой не превышает 1–2 мм. Однако при использовании трубки с коллиматорной оптикой глубина резкости существенно выше, что позволяет получать карты распределения элементов для рельефных объектов.

В настоящей работе для съемки карт использовали трубку с коллиматором диаметром 1 мм. Так как излучение трубки падает на поверхность образца под углом 50°, при съемке карты с рельефного объекта присутствуют геометрические искажения, на конкретный вид которых влияет положение объекта на столике спектрометра. По этой причине осуществляли съемку образца несколько раз, поворачивая его на 90°. На рис. 4 и 5 приведены наиболее информативные ракурсы. Количественная интерпретация результатов микро-РФлА-картирования затруднена тем, что на интенсивность сигнала от конкретного участка образца влияет не только элементный состав этого участка, но и расстояние этого участка от трубки и детектора. В связи с этим проводили только качественную интерпретацию результатов картирования. Отметим, что микро-РФлА позволяет получить данные о содержании элемента, но не о его химической форме. Поэтому интерпретировать высокую интенсивность сигнала железа именно как высокое содержание охры на поверхности объекта нужно с осторожностью, подкрепляя результаты микро-РФлА данными визуальной микроскопии.

Рис. 4.

Скребок из 6 культурного горизонта, пикет 36, квадрат 19, № 16: а, б – микро-РФлА-карты интенсивности линии железа для обоих фасов скребка, в – фото скребка, г – технический рисунок скребка.

Рис. 5.

Клиновидный нуклеус из 2Б культурного горизонта, пикет 44, квадрат 1, № 28: а – технический рисунок нуклеуса, б – фото положения нуклеуса на слое, в–д – микро-РФлА-карты интенсивности линии железа для обоих фасов скребка.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Стоянка Коврижка IV расположена в центральной части Байкало-Патомского нагорья на правом берегу р. Витим (Бодайбинский район Иркутской области) (рис. 1). Памятник обнаружен на 11-метровой террасе. Культурные остатки залегают в 16 культурных горизонтах, из которых 14 нижних – в отложениях пойменной фации аллювия возрастом ~18.4–19.1 тыс. л.н. Это время приходится на позднюю фазу последнего ледникового максимума сартанского стадиала (MIS-2). На местных антракологических и палеонтологических материалах климат реконструируется как тундро-степной [16].

Отличительной особенностью стоянки Коврижка IV является феномен широкого использования охры, наблюдаемый в разнообразных контекстах [7, 17]. Культурные горизонты Коврижки IV характеризуются наличием остатков охры как в виде мелких частиц, так и в виде кусочков до 1 см, распространенных в приочаговой зоне (рис. 2а, 2б). Проведенный в [17] рентгенофазовый анализ образцов охры показал, что она связана с двумя разными видами минеральных ассоциаций. Охра первого вида представлена кварц-гематитовой ассоциацией. Она обнаружена в 2Б, 2Г и 6 культурных горизонтах Коврижки IV. Охра второго вида отличается значительным содержанием кальцита и хлорита, полевого шпата и слюды. Она обнаружена только в 2Г культурном горизонте. Разница охры по минеральному составу означает разные источники и пути доставки вещества. Сопоставление с составами руд известных месторождений, а также образцов охры из неолитических могильников рек Лена и Витим показало, что население Нижнего Витима в рассматриваемое время ~19.1–18.4 тыс. л.н. доставляло охру из северных районов как Западного, так и Восточного Прибайкалья, удаленных на расстояние более 500 км по речной сети вниз (на запад) и вверх (на восток) по течению от археологической стоянки Коврижка.

Микро-РФлА-исследования отпечатков охры на артефактах стали продолжением начатой тематики. Они позволили выявить новый аспект обращения людей с охрой. При раскопках 2Б и 6 культурных горизонтов Коврижки IV получены большие коллекции каменных артефактов, в том числе предметы со следами охры. Среди последних для микро-РФлА были отобраны скребок и клиновидный нуклеус из бифаса (рис. 2, 4, 5). При их осмотре под бинокулярным микроскопом охра видна в виде прокраса на поверхности, в трещинах и западинах исследуемых образцов (рис. 3).

2Б культурный горизонт

С помощью микро-РФлА-картирования исследован клиновидный нуклеус из бифаса (рис. 5а, 5б). Здесь микро-РФлА-карты демонстрируют высокую интенсивность линии железа на ребрах на обеих латералях микронуклеуса, включая ребра между фронтом и латералью (рис. 5в–5д). В том числе охра есть на ребрах сопряжения латералей с ударной площадкой. То есть артефакт несет на выпуклых участках и плоскостях своих поверхностей следы охры в результате длительного трения о красящее вещество. Это означает, что в том готовом, обработанном виде, в котором он предстал пред нами, нуклеус был уже принесен на стоянку и транспортировался вместе с охрой.

Еще один артефакт из культурного горизонта 2Б в виде тесловидно-унифасиальной заготовки клиновидного нуклеуса (рис. 6) несет охру на своих поверхностях, что видно без увеличения объекта. Этот артефакт залегает в самой нижней и ранней микростратиграфической позиции: под очажным камнем и под линзой кострища, под собой имея стерильный песок. Отдельно можно обсуждать вопрос, не намеренно ли эта заготовка была помещена под очаг, в смысле использования приема термообработки камня при расщеплении. Но сама ситуация отнесения изделия к самому началу обитания на месте указывает, что охрой он мог быть “заражен” в процессе совместной транспортировки.

Рис. 6.

Заготовка клиновидного нуклеуса из 2Б культурного горизонта, пикет 44, квадрат 7, № 140: а–б – положение заготовки нуклеуса под очажным камнем и под угольной линзой кострища, в – фото заготовки нуклеуса с визуально видимым охристым окрасом, г – стерильный песок, подстилающий заготовку нуклеуса; а, б, г – указывают на попадание артефакта на слой в самом начале поселения, до разведения огня и сложения очага; д – технический рисунок.

ОБСУЖДЕНИЕ

В 2Б и 2Г культурных горизонтах Коврижка IV охрой окрашена практически вся приочажная площадка, причем в самом начале поселения людей на площадке. В 6 культурном горизонте этот вывод об окрасе охрой площадки также возможен, но не категоричен [17]. Кроме того, в 6 культурном горизонте охра была нанесена пятнами на одну антропоморфную фигуру и высыпана в изголовье другой [7]. В 3/2 горизонте пятно охры было найдено только под одной из плит обкладки жилища. Следы охры наблюдались и отмечались на многих артефактах. Установлено, что получалась она механическим дроблением и истиранием горной породы, содержащей большое количество гематита. Содержание гематита в некоторых образцах достигало 96% от общего минерального состава [17]. Минералогический анализ состава гематитсодержащих пород показал два возможно разнонаправленных геологических источника. Обсуждалось значение охры как элемента знаково-символической культуры либо как части хозяйственной деятельности. В этом контексте проведенные в данной работе микро-РФлА-исследования дают новый сюжет “зараженности охрой” предметов (запасов поделочного камня) в результате переноса вместе с гематитом. Полученные микро-РФлА-карты указывают на проникновение охры в поверхности артефактов, что возможно в результате длительного трения. Обстоятельства расположения пятен на артефактах и артефактов на слое указывают на то, что вещи появились на стоянке уже в таком виде, т.е. были принесены вместе с охрой. Иными словами, охру и каменный запас люди на стоянку приносили вместе, в одних “мешочках”. Другим выводом является то, что каменный “запас” мог быть и отщепом, и заготовкой нуклеуса, и практически готовым микронуклеусом из бифаса. Судя по разнице датировок и возраста 6 и 2Б культурных горизонтов, охру вместе с поделочными камнями на Коврижку IV принесли около 19.0 тыс. л.н. и, спустя более 400 лет, около 18.6 тыс. л.н. (медианные значения калиброванных дат).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Разнообразные данные о цветовых пигментах дают немногочисленные эталонные памятники, составившие классику палеолита Северо-Восточной Азии – Мальта, Янская стоянка, Ушки [18–21]. Классические памятники позднего палеолита Русской равнины Костенки, Зарайская стоянка, Хотылево 2 и др. также дают богатые знания об использовании охры древними [8, 22–25]. Известны пятна охры в культурных горизонтах палеолитических стоянок Восточной Сибири Мальта-Мост I, Усть Кяхта 17, Усть-Менза-3 [26–28]. Представленные в работе результаты микро-РФлА-исследования артефактов Коврижки IV со следами охры приводят к выводу о совместной, т.е. в одних емкостях, транспортировке охры и каменных артефактов на место поселения. Для позднего верхнего палеолита Восточной Сибири этот вывод получен впервые. В этом смысле каждые новые результаты, расширяющие представление о культурном феномене охры в палеолите, неоспоримо важны. Также важно, что мало-помалу археологические наблюдения подкрепляются инструментальным изучением артефактов, что способствует исследованию древней культуры во всех ее аспектах, в том числе и этом. Рентгенофлуоресцентные исследования, без сомнения, здесь имеют большую перспективу.

Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант № 19-78-10084, https://rscf.ru/project/19-78-10084/). М.А. Статкус и И.В. Абдрашитова провели исследование на спектрометре Bruker Tornado M4+ благодаря Программе развития МГУ.