Хаврин С.В.

Для проведения спектрального анализа изделий из медных сплавов использованы материалы раскопанных М.Л. Подольским и Е.Д. Паульсом в Ширинском районе Хакасии могильников Катюшкино (раскопки 1989 г.), Жемчужный (раскопки 1998-99 гг.) и Топаново (раскопки 1997 г.). По сведениям авторов раскопок, курганы содержали погребения раннетагарского и позднетагарского (сарагашенский этап) времени. Результаты анализов представляют особый интерес, поскольку позволяют выявить изменения в рецептуре сплавов на протяжение тагарской эпохи. Кроме того, в данном случае имеется возможность сравнить состав медных сплавов изделий раннетагарского этапа из разных, но расположенных в одном микрорайоне могильников.

Материалы раскопок из рассматриваемых могильников включают довольно большое количество бронзовых изделий. Однако анализу были подвергнуты не все, а лишь предметы вооружения и орудия (ножи, чеканы, втоки, кинжалы, топоры, шило, наконечник стрелы), зеркала, ПННы и оленные бляшки. Остальные изделия, в основном украшения, мелки и имеют слишком высокую степень коррозии, искажающую результат. Метод, которым проводились исследования – рентгенофлюоресцентный анализ (РФА) поверхности. В последние годы, благодаря экспрессности и неразрушающему характеру, этот метод стал одним из наиболее часто используемых для исследования химического состава археологического металла.

К раннетагарскому времени относится 35 предметов: 16 из Топаново, 10 из Катюшкино и 9 из Жемчужного (таблица 1).

Подавляющее большинство проанализированных предметов имеет очень близкий химический состав, в котором медь составляет основу, а основными компонентами являются никель (от десятых долей процента до 2-3 %) и мышьяк (0,5-8 %). Такие элементы как олово, кобальт, сурьма, цинк, серебро либо отсутствуют, либо присутствуют в следах (менее 0,1 %). Свинец в большинстве изделий отсутствует или имеется в следах и только в бронзах из Жемчужного его концентрация несколько выше (< 0,5 %).

Наличие в значительных количествах мышьяка (иногда в ассоциации с сурьмой) является характерной чертой минусинского металла, что обусловлено его высоким содержанием в местной руде (Сунчугашев 1975:52-53, 128). Естественное происхождение мышьяка в минусинском древнем металле позволяет использовать для него, как для металла, в котором отсутствуют другие легирующие примеси, термин - мышьяковистая медь (Muhly 1985, Галибин 1990). Уже при количестве 0,5-1,5 % мышьяк снижает линейную усадку и повышает жидкотекучесть меди (Равич, Рындина 1984:114). Именно такой состав, в котором отсутствуют иные, кроме мышьяка, примеси, имеет единственный в рассматриваемой коллекции наконечник стрелы (Катюшкино, курган 6, м. 2). Интересно, что наконечники стрел в скифское время довольно часто отливали из чистой либо мышьяковистой меди (Богданова-Березовская 1963:129-130, Галибин, Матвеева 1989:109, Кузнецова, Тепловодская 1994:61, 92-94, Барцева 1993: 97, Троицкая, Галибин 1983:табл. 1).

Некоторое отличие от основной группы – наличие небольшого количества олова (в пределах 0,2-1,0 %) имеют кинжал и два ножа из кургана 2, м. 6 (№ 9а, 9б)¹ , а также нож из кургана 6 м. 6 (№ 16) могильника Топаново и два ножа из могильника Жемчужный. Столь небольшое количество олова существенно не меняет свойств металла (Троицкая, Галибин 1983:37) и является либо результатом совместной переплавки медных и бронзовых (с оловянной лигатурой) изделий, либо следствием его наличия в руде.

Кинжал из кургана 1, м. 2 могильника Топаново (№ 1) отлит из более качественного металла. В нем, в отличие от предшествующего типа сплава, в качестве примеси присутствуют олово (4-5 %) и свинец (1 %). Этот тип сплава особенно широко представлен в материалах более позднего (сарагашенского) времени, которые будут рассмотрены ниже.

К совершенно иному типу сплава – оловянистая бронза – относится металл, из которого отлит вток (Топаново курган 2, м. 1). Кроме наличия большого количества олова (10-12 %), его химический состав отличается отсутствием мышьяка (никель и свинец содержатся в следах), что выделяет его из массива рассматриваемых раннетагарских бронз, и пожалуй даже из минусинских. То есть в данном случае можно говорить об импортном характере изделия, либо, что менее вероятно, об импортном характере металла. Большая часть поверхности данной находки, несмотря на условия, в которых она находилась, не подверглась патинизации и имеет блестящий жёлтый цвет. Аналогичные, но меньшие по площади участки блестящей жёлтой поверхности имели и некоторые другие находки, как раннетагарские, так и сарагашенские, содержавшие в сплаве олово.

Наличие в большинстве раннетагарских изделий достаточно высоких концентраций никеля (0,1-3 %), позволяет ставить вопрос о выделении группы меди с естественной примесью никеля. Медно-никелевые изделия с высоким содержанием мышьяка или мышьяка и олова были отмечены уже в работах И.В. Богдановой-Березовской, как вариант соответствующих групп бронз, либо металла, находящегося вне выделенных ею типов. Среди десятков анализов тагарских бронз, проведенных Н.Ф. Сергеевой, также отмечено высокое содержание никеля (0,72 и 0,32 % содержат два долота из погребения у с. Бельтыры – Сергеева 1981: АМ 92, 94). В слитках, шлаках² и обломке ножа, найденных на основных тагарских рудниках (Темир, Посельщик, Юлия) она определила ещё более высокие концентрации никеля доходящие до 5,7 % (Сергеева 1981: № 481-497).

Я.И. Сунчугашев также подверг спектральному анализу руды, шлаки и слитки, найденные на минусинских рудниках и определил (но только для Темира) относительно высокое содержание никеля в слитках при низком его количестве в шлаке. По его мнению, это свидетельство искусственного введения древними металлургами в медный сплав никеля (Сунчугашев 1975:124-125). На самом деле, нет оснований предполагать намеренное легирование никелем. Скорее, состав найденных слитков – результат деятельности древних металлургов выплавлявших недостаточно чистый металл. Наряду с никелем, в нем имелся целый ряд других «лишних» элементов: (железо, цинк, свинец, мышьяк, сурьма), которые не полностью отшлаковывались в процессе выплавки, а дальнейшее рафинирование меди не проводилось³. Перед древними металлургами стояли совершенно иные задачи, нежели перед современными, что немаловажно, поскольку, именно отличие состава древних слитков и шлаков от современных слитков для Юлинского месторождения привело к тому, что Я.И. Сунчугашев счел результаты своих анализов ошибочными (Сунчугашев 1975:127, 148). Технологически для рассматриваемого времени искусственное легирование никелем едва ли было возможно, и ближе к истине исследователи, считающие, что его повышенное содержание свойственно определенному рудному месторождению (Богданова-Березовская 1963:118, 128-129, Аванесова 1991:80). Таким образом, можно говорить о том, что медно-никелевый сплав получен тагарскими металлургами без специального введения никелевой лигатуры, в результате недостаточной очистки первичного металла.

Изделия, содержащие 0,5-1,5 % количество никеля, встречаются на территории Минусинской котловины уже в карасукское время (из опубликованных – могильники Федоров улус, Устинкино и некоторые случайные находки). Ближайшая область распространения «медно-никелевых» изделий в тагарское время – Тува и Северная Монголия – и здесь наряду с никелем в составе также отмечается повышенное содержание мышьяка (Сергеева 1981:табл. Ж., Сунчугашев 1969: приложение I и III, Пяткин 1983:табл.). Видимо, это результат того, что комплексное медь-никель-кобальтовое месторождение Хову-Аксы в Туве, активно разрабатываемое в предскифское и скифское время (Сунчугашев 1969: 20-42), содержит никелин, смальтин, шмальтан-хлоанит и другие минералы, содержащие никель и мышьяк. Это не значит, что для получения металла тагарскими металлургами использовалась руда хову-аксинского месторождения, скорее, подобная руда с повышенным содержанием никеля добывалась на одном из минусинских рудников.

По набору примесей с большинством изделий сходно и зеркало с рельефным орнаментом (Катюшкино к. 3, м. 2, № 11), однако количество никеля здесь несколько выше (2-5 %). Это, возможно, объясняется очень неравномерным распределением примесей в отливке, так количество мышьяка на лицевой стороне составляет 5-8 %, в то время как на оборотной стороне, то есть там, где имеется изображение – 2-3%⁴. Это единственный случай существенного расхождения результатов при анализе различных точек одного изделия в данной серии.

К сарагашенскому времени относится 71 предмет из могильника Катюшкино и одна случайная находка – нож найденный в окрестностях могильника (табл. 2, 3).

Большинство из них имеет характерные для минусинских бронз высокие концентрации мышьяка, но при этом уже почти все изделия (за исключением четырех ножей) легированы оловом. Металл для этой группы имеет, возможно, иное рудное происхождение по сравнению с раннетагарскими бронзами, рассмотренными выше, так как концентрации никеля здесь значительно ниже (от следов до десятых долей процента), а свинца – довольно высокие (до нескольких процентов), чаще отмечается присутствие висмута, цинка и серебра.

И.В. Богданова-Березовская, также выявившая наличие среди некоторых минусинских бронз повышенное содержание свинца, выделила их в подтипы Iа, IIа, IIIа (Богданова-Березовская 1963:157). Спектральный анализ руд, расположенного неподалеку от исследуемых могильников, Юлинского месторождения, а также слитков тагарского времени, найденных там же, показал повышенные концентрации свинца (Сунчугашев 1975:127). По мнению В.А. Галибина «очень трудно определить, когда свинец добавляется в сплав сознательно…, при выплавке меди часто несколько процентов свинца могло попадать в металлическую медь естественным путем» (Галибин 1990:181). Столь же осторожно к определению искусственного легирования свинцом относилась и И.В. Богданова-Березовская (Богданова-Березовская 1963:136). Но в данном случае в катюшкинском металле содержание свинца достигает 5-8%, а это скорее свидетельствует о его искусственном введении в сплав, для некоторых изделий. Оловяно-свинцовые бронзы близкого рассматриваемым состава⁵ имеют хорошие литейные качества (Селимханов 1970: 73, Сунчугашев 1975:147), к тому же «свинцовые месторождения Среднего Енисея, расположенные рядом или почти рядом с древними медными рудниками, были, без всякого сомнения, известны древним литейщикам…» (Сунчугашев 1975:148).

В целом сарагашенский металл из могильника Катюшкино имеет достаточно однородный состав – более 60 % изделий отлито из бронзы, содержавшей в качестве основных компонентов мышьяк, олово и свинец⁶. В основном это инвентарь из трех могил могильника Катюшкино: курган 3, м. 3 и 4, курган 4, м. 1 – все они содержат коллективные погребения. По составу металла к этой же группе относится и кинжал из кургана 1, м. 2 могильника Топаново (№ 1), однако авторами раскопок он отнесен к изделиям раннетагарского типа.

Выделив три основных типа минусинских сплавов на основе меди, И.В. Богданова-Березовская отмечала, что все они содержат свинец в количествах от следов до 0,7 % (Богданова-Березовская 1963:157, табл. 3). Для рассматриваемых сарагашенских оловянистых бронз наряду со свинцовистыми можно выделить группу низкосвинцовистых бронз, содержащих свинец в количестве менее 1 %. В нее входят, в основном, находки из могил с 1-2 погребенными – курганы 2 и 5 (кроме ПННа), курган 3, м. 1 и отдельные предметы из могил с коллективными погребениями – курган 3, м. 3 и 4, курган 4, м. 1. Кроме того, содержание олова в бронзах из склепов в среднем выше. Такие различия легче всего можно было бы объяснить более поздней датировкой склепов по сравнению с могилами, содержавшими малое количество погребенных.

Среди оловянистых бронз обычно выделяют подгруппы в соответствии с количеством содержащегося олова, отражающие определенную рецептуру сплавов. И здесь как будто, можно выделить три подгруппы: менее 3 % - низкооловянистая бронза, 5-11 % - оловянистая, 12-16 % - высокооловянистая. При этом рецептура практически не связана с типами изделий. Наиболее однородный состав (около 1 % мышьяка, 0,5-5 % олова и до 5 % свинца) имеет группа изделий, которая относится к художественным бронзам. Это нож с навершием в виде фигурки кабана (курган 4, м. 1, № 9), ПНН с головками лосей на концах (курган 3, м. 3, № 32), чекан с обушком в виде фигурки козла (курган 3, м. 3, № 70) и три оленные бляшки (курган 3, м. 3, № 33, курган 3, м. 4, № 13, курган 4, м. 1, № 30).

Определенное сходство химического состава имеют пары чекан – вток в составе инвентаря м. 3 кургана 3: №№ 22 и 25; 10 и 15. То есть, чекан и вток могли отливаться одновременно из металла одной плавки.

Из четырех ножей, не легированных оловом, два (курган 1, м. 1, № 3 и курган 5, м. 1, № 1) отлиты из почти чистой меди (не более 1 % примесей), причем первый из них по наличию в его составе небольшой примеси никеля близок группе раннетагарских бронз. Еще два ножа (курган 3, м. 4, № 33 и курган 4, м. 1, № 6) изготовлены из металла, в котором содержалось 1-3 % мышьяка и 1-2 % свинца.

Некоторые сарагашенские бронзы содержат незначительную примесь цинка (до 1 %, а одно из зеркал – 1-2 %), что однако, не является свидетельством его преднамеренной присадки (Craddock 1981:22). Но даже столь малое содержание цинка иногда вызывает сомнение в подлинности вещи (естественно, если она относится к категории случайных находок), поскольку на территории большинства регионов медно-цинковые сплавы (латуни) начинают использовать только с 1-го тыс. н. э.⁷ (см. например, исследования Коллекции Артура Саклера – Bunker et al. 1997:306-340). Исключения редки, но все-таки встречаются. Для территорий к югу и востоку от Минусинской котловины в скифское время – это кельт из Метляевского клада в Прибайкалье, Закаменский клад в Забайкалье (Сергеева 1981: табл. Г, Д). Для Минусинской котловины – отдельные предметы из карасукских и лугавских памятников: Абакан, Бейская шахта, Кривая VI, Лугавское III, Малые Копены III, Улус Фёдоров (Сергеева 1981: табл. Е, Зяблин 1977). Для более западных регионов – отдельные предметы из поселений эпохи поздней бронзы Мыржик, Саргары, из могильников эпохи раннего железа Тасмола I, II, V в Центральном Казахстане (Кузнецова, Тепловодская 1994: табл.2), несколько предметов из погребений эпохи поздней бронзы Таласской долины в Семиречье (Дегтярева 1985: 92). Во всех этих случаях количество цинка в сплаве невелико (до 1-3 %) и существенно не влияет на свойства сплава.

Если подытожить результаты проведенного анализа металла изделий, найденных в трех могильниках тагарского времени, то можно сделать следующие выводы.

1. Группа бронз раннетагарского времени по спектральному составу достаточно однородна и существенно отличается от металла сарагашенского этапа. Основа раннетагарского сплава – медь с естественной примесью никеля и мышьяка. Незначительное отличие имеет металл раннетагарского могильника Жемчужный, содержавший естественную примесь свинца.

2. Для сарагашенского времени наиболее характерен сплав меди (с природной примесью мышьяка), олова и свинца. Это подтверждает точку зрения Б.Н. Пяткина: «В тагарское время … наиболее ранние вещи по своему химическому составу мало чем отличаются от карасукских. Основной тип сплава – мышьяковистая бронза, бытующая приблизительно до середины тагарской эпохи, а около V века до н.э. опять в изделиях появляется олово в концентрациях до 15 %» (Пяткин 1977:32).

3. Внутри сарагашенской группы наблюдается зависимость состава сплава от характера погребений: коллективные (табл. 2) и индивидуальные (табл. 3). Более 80 % изделий из коллективных могил (склепов) содержит повышенное количество свинца (более 0,5 %), в то время как в индивидуальных погребениях количество таких бронз составляет менее 15 %. Характер происхождения свинца в сарагашенском металле (естественный или искусственный) не ясен. Лишь в нескольких случаях, когда предметы из склепов, содержат более 3-4 % свинца можно говорить о намеренном легировании свинцом. По количеству олова разница между металлом из индивидуальных могил и склепов менее выражена, но концентрация этой лигатуры в предметах из склепов также несколько выше.

При использовании полученных результатов необходимо учитывать, что в данном исследовании практически не изученной осталась такая крупная категория изделий как украшения. Кроме того, сарагашенские изделия представлены главным образом, уменьшенными копиями предметов, а при их изготовлении перед мастером стояли несколько иные задачи, чем при изготовлении полноразмерных предметов. Для литья уменьшенных копий, значительно важнее литейные свойства сплава (легкоплавкость, повышенная жидкотекучесть, то есть способность хорошо заполнять литейные формы), нежели рабочие свойства металла полученного изделия (ковкость, твердость). Именно улучшение литейных качеств полученного сплава является одним из возможных факторов, объясняющих распространение на сарагашенском этапе трёхкомпонентной бронзы (Cu-Sn-Pb). Другим фактором стал приток олова в Минусинскую котловину в сарагашенское время. Источник его в настоящее время не определен, но можно приблизиться к решению этой задачи, если провести исследования спектрального состава бронз всех сопредельных территорий на протяжении всего скифского периода.

¹ Здесь и далее указываются номер кургана, номер могилы и инвентарный номер находки согласно отчетам М.Л. Подольского и Е.Д. Паульса о раскопках.
² Правда, данные о составе "шлаков", которые приводятся в таблице (ММ 486, 489, 491-494), сомнительны – в шлаках медь не может составлять основу - скорее всего либо это опечатка, либо анализировались вкрапления металла в шлаке.
³ «В древности, видимо, рафинировка меди являлась необязательной. Черновая медь со множеством примесей имела перед очищенной даже ряд преимуществ, так как была тверже» (Черных 1972:153).
⁴ Сравнение спектрального состава металла этого зеркала показало значительное отличие от металла его ближайшего типологического аналога – зеркала из Бухтармы (Алтай).
⁵ Сплав, содержащий 20-23 % олова и 1-4 % свинца называется колокольной бронзой, сплав с 5-8 % олова и 1-3% свинца – художественная бронза (Онаев, Жакибаев 1983:47-48).
⁶ Исследователями свойств медных сплавов отмечено, что «присутствие мышьяка в сплаве парализует вредное действие свинца и висмута, которые попадают в медь из руды и также существенно влияют на ее пластичность» (Равич, Рындина 1984:115).
⁷ Более раннее использование латуней выявлено в материалах Тулхарского могильника, датируемого последней третью II до н.э. – первой половиной I в. н.э. (Богданова-Березовская 1966).

Список литературы:

1. Аванесова Н.А. 1991. Культура пастушеских племен эпохи бронзы Азиатской части СССР (по металлическим изделиям). Ташкент, - 200 с.
2. Барцева Т.Б. 1993. Сарматский металл с территории Нижнего Дона (по материалам Донской экспедиции 1975-1978 гг.) // Вестник Шелкового пути. Археологические источники. М., вып. 1, с. 90-121
3. Богданова-Березовская И.В. 1963. Химический состав металлических предметов из Минусинской котловины // Новые методы в археологических исследованиях. М.-Л., с. 115-158.
4. Богданова-Березовская И.В. 1966. Химический состав металлических предметов из Тулхарского могильника // В кн.: Мандельштам А.М., 1966. Кочевники на пути в Индию // МИА, № 136. М.-Л., с. 225-230.
5. Галибин В.А. 1990. Древние сплавы на медной основе (основные принципы интерпретации) // Древние памятники Кубани. Краснодар, с. 175-182.
6. Галибин В.А., Матвеева Н.П. 1989. Спектральный анализ цветного металла из Среднего Притоболья // Актуальные проблемы методики западносибирской археологии. Новосибирск, с. 106-109.
7. Дегтярева А.Д. 1985. Металлообработка в эпоху поздней бронзы на территории Семиречья // Вестник Московского университета. Серия 8, история, № 3. М., с. 90-96.
8. Зяблин Л.П. 1977. Карасукский могильник Малые Копены 3. М., - 141 с.
9. Кузнецова Э.Ф., Тепловодская Т.М. 1994. Древняя металлургия и гончарство Центрального Казахстана. Алматы, - 207 с.
10. Онаев И.А., Жакибаев Б.К. 1983. Медь в истории цивилизации. Алма-Ата, - 158 с.
11. Пяткин Б.Н. 1977. Некоторые вопросы металлургии эпохи бронзы Южной Сибири // Археология Южной Сибири. Кемерово, вып. 9, с. 22-33.
12. Пяткин Б.Н. 1983. Результаты спектрального анализа бронз кургана Аржан // Древние горняки и металлурги Сибири. Барнаул, с. 84-96.
13. Равич И.Г., Рындина Н.В. 1984. Изучение свойств и микроструктуры сплавов медь – мышьяк в связи с их использованием в древности // Художественное наследие, № 9 (39), М., с. 114-124.
14. Селимханов И.Р. 1970. Разгаданные секреты древней бронзы. М., - 79 с.
15. Сергеева Н.Ф. 1981. Древнейшая металлургия меди юга Восточной Сибири. Новосибирск, - 152 с.
16. Сунчугашев Я.И. 1969. Горное дело и выплавка металлов в древней Туве // МИА, № 149. М., - 140 с.
17. Сунчугашев Я.И. 1975. Древнейшие рудники и памятники ранней металлургии в Хакасско-Минусинской котловине. М., - 173 с.
18. Троицкая Т.Н., Галибин В.А. 1983. Результаты количественного спектрального анализа предметов эпохи раннего железа Новосибирского Приобья // Древние горняки и металлурги Сибири. Барнаул, с. 35-47.
19. Черных Е.Н. 1972. Металл – человек – время. М., - 208 с.
20. Bunker E.C., Kawami T.S., Linduff K.M., Wu En 1997. Ancient bronzes of the eastern Eurasian steppes from the Arthur M. Sackler Collections. New York.
21. Craddock P.T. 1981. The copper alloys of Tibet and their background // Occasional paper of British Museum, № 15, London, pp. 1-32.
22. Muhly J.D. 1985. Sources of tin and the beginnings of bronze metallurgy // American Journal of Archaeology. Vol. 89, № 2, p. 275-291.