Археометаллурги Тюмени и Миасса апробировали методику сканирующей электронной микроскопии для аналитического исследования металла петровской культуры Южного Зауралья.
Раскопки на Южном Урале / ©Getty images
Данные исследования особенно актуальны в связи с открытием и изучением рудников, поселений металлургов петровской и алакульской культур на Южном Урале (Воровская Яма, Новотемирский Новониколаевский, Стародубцева Яма и другие), в Центральном Казахстане (Талдысай).
Статья «Возможности использования сканирующей электронной микроскопии с энергодисперсионным анализатором в изучении металла эпохи бронзы: к постановке проблемы» ученых Анны Дегтяревой (Тюменский научный центр СО РАН), Алексея Губина (ТюмГУ), Дмитрия Артемьева (Ильменский заповедник, Челябинская область, Миасс) вышла в сетевом издании «Вестник археологии, антропологии и этнографии».
Сканирующая электронная микроскопия с энергодисперсионным анализатором (СЭМ-ЭДА) позволяет расширить элементный ряд исследуемого металла, включая серу, селен, теллур и ряд других элементов. Сопоставление микроструктурных данных с электронными снимками и результатами РФА отдельных фаз дает возможность выявить химический состав включений и определить характер используемых для металлургического передела руд.
Концентрации серы в составе металла и соотношение с другими элементами во включениях также позволяет проводить идентификацию окисленных или сульфидных руд, более точно указывать тип минерального сырья. В процессе сопоставления результатов металлографического, РФА и рентгеноспектрального микроанализа (РСМА) возможно получение результатов по распределению элементов на поверхности шлифов и фазового состава металла.
Аналитическая методика была апробирована на 11 медных и бронзовых изделиях – слитках и орудиях труда: вислообушный топор, обломки ножа и серпа) из материалов поселений и могильников петровской культуры Южного Зауралья. Изделия представлены несколькими металлургическими группами: чистой окисленной меди, сульфидной меди, оловянно-мышьяковой и мышьяковой бронзы.
Проведя исследование, ученые констатировали, что возможности различных аналитических методов в археометаллургии часто бывают ограничены в силу выполняемых задач, доступности аппаратуры, предела обнаружения элементов. Металлографическим методом невозможно установить химический состав, а также состав включений. РФА и спектральный анализы показывают усредненный химический состав, но не определяют состав фазовых составляющих. В результате использования СЭМ-ЭДА при изучении поверхности шлифов слитков и орудий петровской культуры в сочетании с металлографическими, РФА, АЭСА, спектральными анализами констекстуализация археологического фона артефактов, безусловно, возрастает.
Так, подтверждена возможность успешного восстановления оксидно-карбонатных руд без участия сульфидных минералов в начале II тысячелетия до нашей эры, сделан вывод о соответствии наличия оксидов и сульфидов в структуре чистой меди для определения характера используемых для плавки руд – окисленных или окисленных в смеси с сульфидами. Апробирована методика выявления элементов-маркеров типов используемых руд, к которым отнесены мышьяк, никель, сурьма, железо, селен, теллур. С определенной долей вероятности определены типы используемых при плавке минералов.
Для памятников Южного Зауралья, где располагался основной металлургический очаг с рудниками и поселениями металлургов, помимо плавки оксидно-карбонатных руд, характерно использование в шихте халькозин-ковеллиновых руд. На территории Среднего Притоболья, на поселениях которого осуществлялась переработка металла, использовалась медь, полученная как из оксидных руд, так и с использованием халькозина и ковеллина зоны цементации сульфидных месторождений.
Производственная деятельность металлургов петровской культуры носила в известной мере характер эксперимента, целью которого было устранение недостатков плавки оксидных руд с низкой жидкотекучестью и пористостью меди, поиски оптимальных составов шихты для выплавки меди. Выводы работы носят предварительный характер, необходима более полная выборка аналитических данных.
