Слитки орихалка из мифа об Атлантиде рассказали о технологиях древних металлургов
Древние металлические изделия могут выглядеть однородными снаружи, но иметь разный состав внутри. Изучение таких различий помогает погрузиться в историю изготовления предметов, даже если сами мастерские давно исчезли, а письменных свидетельств почти не осталось.
Орихалк — медно-цинковый сплав, который в Античности считали редким и ценным металлом. Он известен в том числе по диалогу Платона «Критий», где его связывают с легендарной Атлантидой. Теперь археологические находки позволили исследовать не мифический металл, а реальные древние сплавы.
Ученые из Университета Палермо (Италия) вместе с коллегами из Франции и Великобритании решили проанализировать внутреннюю структуру слитков орихалка, поднятых со дна Средиземного моря, и обнаружили признаки неоднородности, которые помогают раскрыть некоторые особенности их производства. Статью с результатами опубликовали в журнале Scientific Reports.
В 2015 году у побережья портового города Джела на юго-западе острова Сицилия нашли затонувший корабль VI века до нашей эры. Среди находок оказалось 80 слитков орихалка — необычно большая коллекция и удача для археологов. Команда сосредоточилась на 11 слитках из этой коллекции.
Для анализа применили дифракцию нейтронов по времени пролета. Этот метод позволяет исследовать структуру металла в объеме, не разрезая и не повреждая важную находку. Нейтроны проникают внутрь предмета, а по характеру их рассеяния ученые могут определить, какие кристаллические фазы входят в состав сплава и как устроена его внутренняя структура.
Основой изученных слитков оказалась альфа-латунь — сплав меди и цинка. Ученые не обнаружили в них признаков бета-латуни, другой структурной разновидности медно-цинкового сплава. Зато во всех образцах выявили металлический свинец, в основном в виде отдельной фазы, то есть он не был равномерно растворен в медно-цинковой основе.
Количество свинца различалось. В некоторых случаях его содержание было выше, чем показывали прежние исследования поверхности металлов. Это указывает на то, что внутренний состав мог заметно отличаться от наружного слоя.
По мнению авторов научной работы, такая картина согласуется с сегрегацией свинца при затвердевании: во время охлаждения расплавленного металла отдельные компоненты могли распределяться неравномерно и скапливаться в определенных участках. Добавили ли свинец в сплав намеренно, или он попал туда вместе с исходным медным либо цинксодержащим сырьем — неизвестно.
Неоднородность также проявилась в распределении меди и цинка. В отдельных участках ученые нашли области с повышенным содержанием цинка и обогащенные медью. Подобные различия могли возникнуть во время затвердевания сплава: при охлаждении расплава состав формирующегося металла может меняться на небольшом участке.
При исследовании небольшого фрагмента одного из слитков с помощью электронной микроскопии и рентгеновского анализа в нем обнаружили области, обогащенные цинком и серой. Такое сочетание совместимо с присутствием остатков цинксодержащих минералов, связанных с производством сплава. Один из возможных вариантов — использование подобных материалов при получении цинка или при цементации, давнем способе изготовления латуни, когда медь нагревают вместе с цинксодержащим веществом.
На особенности изготовления указали и другие параметры внутренней структуры металла. Низкая микродеформация — небольшие искажения кристаллической решетки — вместе с оценками размеров кристаллитов согласуется с относительно медленным охлаждением слитков и последующей термической обработкой.
Различия между группами образцов могут отражать неодинаковые условия литья или обработки. Однако восстановить точную последовательность действий древних мастеров, как и происхождение сырья или маршрут его перевозки, по доступным данным нельзя. Главный результат нового исследования в том, что ученые показали: даже внешне похожие древние слитки могут иметь сложную внутреннюю структуру, а для ее изучения можно применять методы, не повреждающие ценные артефакты.
Telegram 
Дзен 
VK 
