Аннотация
В статье предметом исследования являются керамические сопла, обнаруженные при изучении поселения бронзового века Талдысай в Улытау-Жезказганском горно-металлургическом центре. На поселении найдены неплохо сохранившиеся остатки металлургических печей двух разновидностей: шахтного типа и наземных печей отражательного типа действия, имевшие небольшие размеры и использовавшиеся для плавки окисленных руд. Становление металлообрабатывающего производства на территории Казахстана является одной из дискуссионных проблем древней истории. Среди свидетельств металлопроизводства эпохи бронзы Евразии наиболее выразительными и массовыми являются наконечники воздуходувных устройств фурмы – сопла. Обнаруженные изделия изготовлены преимущественно из глины, кости и редко – из камня. По мнению специалистов, появление этих изделий может указывать на использование теплотехнических сооружений и демонстрировать высокий уровень металлообработки.
Археологическими и геологическими исследованиями установлено, что в эпоху бронзы во втором тысячелетии до нашей эры металлургия и металлообработка стали определяющим родом занятий для племен, населяющих в это время Центральный Казахстан. В 70-80-е годы прошлого столетия металлургические комплексы были выявлены на памятниках атасуского микрорайона в Северной Бетпакдале [1, 1992]. В 90-е годы прошлого столетия подобные теплотехнические сооружения были открыты при раскопках на поселении Талдысай Улытау-Жезказганского региона [2, 2013, с. 135-172]. На поселениях обоих регионов обнаружены и простые, и сложные тепловые агрегаты, в которых комплексно проводились все металлургические операции.
На территории Улытау-Жезгазганского региона в эпоху бронзы действовал один из крупных металлургических центров древнего мира, в котором Жезказганскоеместорождение меди обеспечивало сырьем целый ряд металлургических очагов Евразии. На его территории в настоящее время исследуется поселение Талдысай, расположенное в одноименном урочище на слиянии рек УлькенЖезды и Бала Жезды.
На поселении найдены неплохо сохранившимися остатки печей двух типов: шахтного типа, представлявшие собой ямы, углубленные в землю на два с лишним метра, которые использовались для обогащения и плавки сульфидной руды, а также – наземные печи отражательного типа действия, имевшие небольшие размеры и использовавшиеся для плавки окисленных руд. Плавильные печи разных типов соседствовали или находились непосредственно в жилищах древних металлургов, что позволяет сделать вывод о появлении в эпоху бронзы специализирующихся на металлургии поселений.
Для древнего металлурга необходимы были четыре вещи: руда, топливо, дутье и собственно агрегат для плавления. Выплавка меди из окисленных руд в огромном большинстве случаев производилась в печах небольших размеров. Непосредственно в процессе металлопроизводства был задействован целый комплекс орудий, использовавшихся в плавильном и литейном производствах, прямыми свидетельствами которых являются остатки таких изделий, как сопла, тигли, льячки, литейные формы и т.д.(рис. 1, 1-9).
Среди свидетельств металлопроизводства эпохи бронзы Евразии наиболее выразительными и массовыми являются наконечники воздуходувных устройств фурмы – сопла. Обнаруженные изделия изготовлены преимущественно из глины и редко – из кости и камня.Сопла встречены и в материалах поселений эпохи бронзы Волго-Уральского региона, в том числе из Синташты и Аркаима. Сопла эпохи поздней бронзы степи и лесостепи Евразии представлены единичными фрагментами. Обычно к ним относятся керамические обломки с остатками цилиндрических отверстий. Наиболее полные сведения по находкам сопел Евразийской металлургической провинции содержатся в статьях Д.В. Валькова.и С.В. Кузьминых [3, 2000] и С.Ф. Кокшарова [4, 2014].
Есть в литературе данные о находках фрагментов керамических и костяных сопел на поселениях металлургов в Казахстанских горно-металлургических центрах Евразийской металлургической провинции [1, 1992]. На поселениях Атасуского микрорайона (Атасу, Мыржик) найдены три сопла, изготовленные из глины и трубчатой кости животного, из которых наиболее представительным является фрагмент сопла из поселения Мыржик [1, 1992, с. 144-145]. Сопло имело удлиненно-коническую форму длиной 23 см, со сквозным фигурным отверстием, имеющим диаметр на концах трубки 4,7 и 2,2 см (рис. 1, 3).
Наиболее явными показателями использования сопел в металлургическом и металлообрабатывающем производстве относится длина фурмы-сопла, которая находится во взаимосвязи с параметрами теплотехнических конструкций. Особенно это существенно в металлургии.Вторым важным показателемявляется форма воздуходувного канала сопла и диаметр его выходного отверстия. Эти параметры влияют на создание оптимального потока воздуха, скорость его подачи и как следствие – на необходимый температурный режим и поэтому должны быть согласованы с диаметром огневой камеры теплотехнического сооружения или же с диаметром и формой плавильных чаш.Третьим важным параметром является диаметр входного отверстия сопла. В сопоставлении этого параметра с формой входного и диаметром выходного отверстий сопел возможно найти решение одной из важных задач – использовались сопла с мехами или же с воздуходувными трубками.Четвертым технологическим параметром является диаметр изделий у выходного отверстия, что имеет существенное значение для определения опорных площадок сопел при сопоставлении с диаметром носиков-сливов, имеющихся нередко на производственных сосудах [5, 2005, с.261-263].
На поселении Талдысай найдено шесть керамических наконечников сопел, четыре из которых имеют привязку к теплотехническим сооружениям петровской культуры (рис. 1, 1-2, 5-8). Один целый наконечник соплапредставлял собой глиняную трубочку конусовидной формы с отверстиями диаметром 1,2 см и 5 мм. Технико-технологическим анализом установлена технология изготовления наконечника сопла и состав глиняного теста: исходное сырье: кварц окатанный – 1-2мм. Обработка исходного сырья: органика, жирный (металлический?) блеск, шамот 2-3мм. Формовочная масса: исходное пластичное сырье + органика + шамот. Поверхность сопла заглажена и сформована рукой, на ней встречаются следы лощености в результате использования. Обжиг костровой, в восстановительной атмосфере. Внутренняя часть черного, внешняя – коричневого цвета (рис. 1, 5; фото 1, 1-3). Остальные три орнаментированных наконечника сопел представлены фрагментами. У одного наконечника сопла сохранилась часть входного отверстия, диаметр которого составил 1,3 см, а в срединной части 1,5 см (рис. 1, 8). Два других фрагментированных наконечника сопел с орнаментомимеют в срединной части диаметр 1,4 см (рис.1, 1,2).Остальные два фрагментированных наконечника сопел происходят из объектов андроновской культурной общности (рис.1, 6, 9). Один из них был с орнаментом (рис.1, 9). Технико-технологическим анализом установлена технология изготовления наконечника соплаи состав глиняного теста: исходное сырье: кварц окатанный мелкий 0,5– 1мм. Обработка исходного сырья: органика, жирный (металлический?) налет, блеск. Формовочная масса: ИПС + органика. Конструирование полого тела: в ручную. Поверхность заглажена и сформована рукой, встречаются следы заглаживания. Обжиг костровой в восстановительной атмосфере. Обе поверхности черные (рис. 1, 6).
Обычно в состав формовочной массы, изготовленной для сопел, добавляли песок для особой огнеупорности но для талдысайских керамических сопел в формовочную массу добавлялась органика, скорее всего навоз жвачных животных,так как органика, в том числе навоз, дает большую огнестойкость (определение технолога-керамиста Ж.Калиевой).
В решении вопросов по развитию теплотехники с использованием фурм – сопел на твердом топливе, большое значение имеет форма факела горения и его параметры, поэтому основным технологическим показателем у сопел будет являться форма выходного отверстия-канала. Все известные сопла разделяются на две основные группы: 1. сопла с конусовидным каналом, 2. сопла с цилиндрическим каналом. Для выявления формы выдуваемого воздуха (факела) у сопел, использовались экспериментальные данные, в результате которого определились два типа факела. Для сопел с конусовидным каналом характерен короткий факел в форме расширяющегося конуса, а для сопел с цилиндрическим каналом– более узкий и длинный факел линзовидной формы. Полученные данные позволили сопоставить параметры факела сопел с имеющимися объемами и формой плавильных чаш.
Более эффективный процесс дутья можно было обеспечить лишь при меньшем объеме подаваемого воздуха. Воздух, подаваемый через сопло с коническим каналом, создавал охват разогреваемой площади, близкий к диаметру чаши. Сопло с цилиндрическим каналом создавало более узкую площадь разогрева и более высокую температуру, Но металл расплавился лишь с применением двух сопел, создающих непрерывный поток воздуха.
Как показывают проведенные исследования диаметры выходных каналов сопел и их форма являются важными параметрами, с которыми согласуются объемы самих воздуходувных устройств. Проявляется четкая взаимозависимость, выраженная в том, что увеличения диаметров выходных каналов сопел ведет к увеличению объемов воздуха в резервуарах воздуходувных устройств. Следовательно, результаты сопоставления диаметров отверстий в соплах дают возможность предоставить развитие воздуходувных устройств.
Сопла эпохи бронзы Евразии имеют диаметры отверстий в пределах 5-10 мм. Важно подчеркнуть, что преобладают изделия, диаметр выходных отверстий которых находится в пределах 5-6 мм, а изделия с отверстием в пределах 10 мм единичны. Оценивая полученные данные, можно с уверенностью считать, что в названный период преобладало дутье при помощи воздуходувных трубок и происходило внедрение дутья при помощи мехов.
В эпоху поздней бронзы намечаются существенные изменения в системе дутья, возможно в это время произошел и переход от употребления керамических сопел к металлическим. По сравнению с керамическими изделиями, рабочие окончания которых из-за соприкосновения с золой и углем ошлаковывались и деформировались, медное сопло лишь покрывалось пленкой побежалости и тончайшим слоем окалины [5, 2005, с. 263-265].
В целом, находки сопел встречаются в значительный хронологический период развития древнего металлопроизводства в степи и лесостепи Евразии и являются важнейшей составной частью источниковой базы для решения вопросов развития теплотехники в металлопроизводстве.
Работа выполнена при поддержки грантов МОН РК: грант № 2977/ГФ4 «Комплексные исследования технологии древних производств в эпоху камня и бронзы»; грант № 2984/ГФ4 «Историкотехнологические исследования металлопроизводства на поселениях Казахстана финальной бронзы переходного периода к раннему железу (на материалах поселений металлургов Восточного и Центрального Казахстана)»
- Кадырбаев М.К., Курманкулов Ж. Культура древних скотоводов и металлургов Сары-Арки (по материалам Северной Бетпак-Далы). – Алма-Ата: Галым, 1992. – 247 с.
- Ермолаева А.С., Ержанова А.Е. Характеристика раскопанных объектов нижнего слоя поселения Талдысай // Артюхова О.А., Курманкулов Ж., Ермоланва А.С., Ержанова А.Е. Комплекс памятников в урочище Талдасай. Т.1. – Алматы, 2013. – 400 с.
- Вальков Д. Н., Кузьминых С. В. Сопла евразийской металлургической провинции (к проблеме одной археологической загадки) // Проблемы изучения энеолита и бронзового века Южного Урала. Орск, С. 73-77.
- Кокшаров С.Ф. Сопла бронзового века с севера Западной Сибири // Вестник НГУ. Серия: История, филология. 2014. Т. 13, вып. 3: Археология и этнография. С. 78-87.
- Саврасов А.С. Сопла эпохи бронзы – источник для реконструкции технологии металлопроизводства // Проблеми гiрничоi археологii: Матерiали II-го мiжнародногоКартамиськогопольового археологiчного семiнару. Алчевськ, 2005. – С.262-266.