Геофизические и археологические исследования пещеры Бийка-1 на Алтае

Пещера Бийка-1 и гроты Бийка-2–6 составляют Бийкинский пещерный комплекс на территории Че-мальского р-на Республики Алтай. Пещера и гроты были открыты в 1989 г. Г.Я. Барышниковым. Археологические исследования на памятниках проводились в 1993 и 1994 гг. под руководством В.Т. Петрина и Т.И. Нохриной [Археология…, 1998]. Объекты комплекса приурочены к правому склону долины р. Бийка, которая является правым притоком р. Катунь. Карстовые поло сти выработаны по трещинам в известняковом массиве, имеют южную экспозицию, возвышаются на абсолютных отметках 720–730 м.

Наиболее перспективными для дальнейших исследований оказались пещера Бийка-1 и грот Бийка-2, в которых геологическими шурфами 1991 г. были вскрыты отложения, содержащие археологические материалы палеолитического облика [Там же]. Пещера Бийка-1 имеет вход высотой ~4 м и шириной ~6,7 м по капельной линии, длина всех ходов составляет 76 м. В 1993 г. в восточной половине устьевой зоны пещеры был заложен раскоп, вскрывший отложения ее предвходовой части. В стратиграфическом разрезе выделено шесть литологических слоев общей мощностью ок. 1,5 м. В процессе изучения рыхлой толщи было выделено четыре горизонта залегания находок, для которых получено несколько радиоуглеродных датировок. Контактная зона между горизонтами 3 и 4 датируется 37000 ± 1000 л.н. (Bln 4981), для кровли горизонта 3 получена дата 23480 ± 300 л.н. (Bln 4980) [Васильев, Рыбин, Нохрина, 2015]. Археологическая коллекция включает несколько сотен каменных артефактов, в т.ч. серию выразительных орудийных форм. По своему технико-типологи- ческому облику каменная индустрия пещеры соотнесена с периодами верхнего и среднего палеолита [Археология…, 1998]. Были также промыты все отложения из геологических шурфов. В отвале из шурфа № 2, расположенного в 7 м от входа в пещеру, обнаружен фрагмент ко стяной основы вкладышевого кинжала, который, наряду с радиоуглеродной датой 5235 ± 140 л.н. (СОАН-3614) по древесному углю из кострища № 1 [Нохрина, Чеха, 2013], свидетельствует о наличии в пещере неолитического комплекса.

В 2020 г. с целью выявления перспективных участков для будущих раскопок в пещере Бийка-1 были проведены геофизические исследования, основной задачей которых являлось определение мощно сти рыхлых отложений, заполняющих отдаленные от входа галереи, а также обнаружение аномалий, связанных с антропогенной деятельностью. Исследования выполнены методом электротомографии в двумерной (2D) и трехмерной (3D) модификациях. Измерения проводились с помощью многоканальной аппаратуры Скала-64к15, количество электродов – 64, шаг между электродами – 0,5 м, максимальная глубинность исследований составила 5 м. Последовательность подключения электродов соответствовала трехэлектродной прямой и обратной установке.

Профили 2D-электротомографии расположены по длинной оси галереи (рис. 1, 1 ), длина профилей составила 15,5 м. Перед входом в галерею была разбита площадка для 3D-измерений электрического поля. Предполагалось, что в этом месте может находиться погребение. Зондирования были выполнены по сети 0,5 × 0,5 м, размер площадки составил 3,5 × 3,5 м (рис. 1, 2 ). Обработка данных проводи-

Рис. 1. План пещеры Бийка-1 (по: [Археология…, 1998]) и схема расположения профилей электротомографии и площадки 3D-измерений ( 1) ; схема расположения электродов на площадке трехмерного зондирования ( 2) .

лась с помощью программ двумерной и трехмерной инверсии Res2Dinv и Res3Dinv.

На полученных геоэлектрических разрезах (рис. 2) вдоль профилей № 1 и № 2 отчетливо проявилась граница между породами низкого (менее 100 Ом·м) и высокого (более 500 Ом·м) удельного электрического сопротивления (УЭС). Породы низкого УЭС представлены рыхлыми пещерными отложениями. Их сопротивление изменяется в пределах от 7 до 300 Ом·м в зависимости от влажности и гранулометрического состава. Наиболее низкие значения УЭС отмечены на увлажненных участках, где осадки смачиваются водой высокой минерализации, капающей со свода пещеры. Повышенное УЭС рыхлых отложений означает преобладание щебня в их составе. Коренные породы имеют очень высокое электросопротивление, достигающее нескольких десятков тысяч Ом·м.

Анализ разрезов показал, что мощность рыхлых отложений в галерее не превышает 1 м. Максимальная глубина кровли коренных пород на профиле № 1 (рис. 2, 1 ) достигает 0,7 м в интервале 0–4 м (кв. Ж–И/17). В глубине галереи мощность рыхлых осадков составляет 0,3–0,4 м. Повышение УЭС отложений на этом участке связано, скорее всего, с увеличением содержания щебня.

На профиле № 2 (рис. 2, 2 ) в интервале 0–12 м мощность осадочного чехла составляет 0,7 м с ло-126

кальным углублением до 1 м в интервале 2–3 м (кв. Б-13 и В-14). Выявленное углубление в коренных породах, возможно, является перспективным для обнаружения археологических и фаунистических материалов, что в дальнейшем будет верифицировано в ходе раскопочных работ. В интервале 13,0– 15,5 м профиля № 2 коренные породы практически выходят на поверхность.

Анализ карт распределения УЭС (рис. 3) показал, что до глубины 0,7 м центральная часть исследованной площадки сложена низкоомными рыхлыми отложениями, породы высокого УЭС выступают лишь по бокам и отражают строение коренных стен пещеры. На карте изоом по глубине 0,3 м (рис. 3, 1 ) в квадрате З-16 выделена локальная аномалия повышенного УЭС. На картах изоом по глубинам 0,7 и 1,0 м (рис. 3, 2, 3 ) доля осадков высокого УЭС возрастает, что связано с преобладающим распространением коренных пород на этих высотных отметках. На кв. Е-15 и И-16 аномалии низкого УЭС показывают участки углубления в скальном ложе.

Общее представление о поверхности скального основания под толщей рыхлых отложений дает 3D-модель удельного сопротивления среды (рис. 4). Серая изоповерхность 100 Ом·м определяет границу между рыхлыми отложениями и коренными породами. В районе точек 7–10, 23–26, 39, 40 поверхность коренных пород погружается. В обла-

Рис. 2. Геоэлектрические разрезы по результатам 2D-инверсии.

1 – профиль № 1; 2 – профиль № 2.

Рис. 3. Карты удельного электрического сопротивления на глубине 0,3 м ( 1 ), 0,7 м ( 2 ), 1 м ( 3 ) и 1,4 м ( 4 ).

сти точек 21, 28, 37 выделен перешеек между противоположными стенками пещеры, который отмечен полосой повышенного УЭС (см. рис. 3, 3 ).

Трехмерная томография показала, что в галерее присутствуют зоны с мощно стью рыхлых отложений до 1,0–1,5 м (квадраты Е-15, И-15, Д-16, И-16). На участке в пределах кв. З-16, где была зафиксирована одна из аномалий УЭС, заложен шурф площадью 0,5 × 1,0 м для установления ее генезиса. Раскопочные работы показали, что зона повышенного УЭС здесь не связана с антропогенной деятельностью. Аномалия была вызвана литологическими факторами – обогащением слоя щебнем и глыбами. Вскрытые шурфом отложения мощностью до 1 м состоят из четырех стратиграфических под- разделений.

Слой 1 (5–20 см) – суглинки серо-коричневые, светлые, с включением известнякового щебня и глыб, с тонкими линзами железомарганцевой цементации.

Слой 2 (5–10 см) – суглинок серый, в верхней части слоя обогащенный обломочным щебнистым

материалом с отдельными глыбами до 30 см в максимальном измерении. Во включениях отмечены также единичные фрагменты костей.

Слой 3 (50–60 см) – суглинок коричневый, с включением известнякового щебня в верхней части слоя, в нижней – многочисленных фрагментов костей.

Рис. 4. 3D-модель распределения удельного электрического сопротивления.

Слой 4 (5–10 см) – суглинок коричневый, плотный, тяжелый, без обломочного материала, с редкими фрагментами ко стей. Покрывает скально е дно пещеры.

Небольшая коллекция каменных артефактов, насчитывающая 17 экз., обнаружена в слое 3. От-щепы (11 экз.) представлены сколами мелкого и среднего размера с фасетированной (рис. 5, 4 ) или двухгранной, в единичных случаях с гладкой, точечной или линейной остаточной ударной площадкой с прямой или обратной редукцией карниза. Дорсальная огранка – продольная однонаправленная, бинаправленная (рис. 5, 7 ) или неопределимая. В числе сколов – крупный треугольный отщеп с выпуклой тщательно фасетированной площадкой и конвергентной огранкой (рис. 5, 9 ), схожий с ле-валлуазскими остриями. Половина изделий имеет изогнутый профиль, остальные – прямые. Одним экземпляром представлен медиальный фрагмент пластины. Технический скол представлен полуре-берчатым снятием (рис. 5, 2 ). Дополняют коллекцию три осколка и плитка сланца.

Изделия с вторичной обработкой включают боковой скребок на техниче ском сколе (рис. 5 , 2 ), проколку на дистальном фрагменте удлиненного скола (рис. 5, 3 ), отщепы с мелкой дорсальной краевой эпизодической ретушью (рис. 5, 1, 6–8 ), фрагмент пластины с мелкой регулярной дорсальной ретушью по краям (рис. 5, 5 ). Каменная индустрия в полной мере соответствует комплексу, исследо-128

ванному на предыдущих этапах работ на памятнике, где также отмечены пластинчатые изделия и сколы леваллуазского облика [Васильев, Рыбин, Нохрина, 2015; Нохрина, Смычагина, Лбова, 2015].

За исключением плитки из хлоритового сланца с твердостью 4,5 по шкале Мооса, все остальные отдельности в коллекции 2020 г. представлены однотипными осадочными высококремнистыми породами с твердостью не ниже 6,5 по шкале Мооса. Эти породы имеют окраску от темно-серой, почти черной, до светло-серой, массивную текстуру, тонкозернистую или скрытокристаллическую структуру и связаны между собой промежуточными по цвету и структуре разностями, что позволяет рассматривать их как принадлежащие к единой осадочной толще. Более точная диагностика кремнистых пород артефактов требует дальнейших исследований с изготовлением петрографических шлифов.

Расположение пещеры в районе, сложенном терригенными отложениями кембро-ордовикской горноалтайской свиты (песчаниками, аргиллитами, глинистыми сланцами, с редкими линзами гравелитов и конгломератов) и тектоническими блоками венд-нижнекембрийской эсконгинской свиты, в составе которой преобладают известняки и доломиты, силицитолиты, алевролиты и глинисто-кремнистые сланцы, однозначно свидетельствует в пользу местного источника каменного сырья артефактов – си-лицитолитов эсконгинской свиты.

Рис. 5. Каменный инвентарь из слоя 3 пещеры Бийка-1.

1, 6–8 – отщепы с ретушью; 2 – скребок; 3 – проколка; 4 – отщеп; 5 – пластина с ретушью; 9 – леваллуазское острие.

Помимо каменных артефактов в пределах слоя 3 обнаружены фаунистические материалы. Определимые остатки (определения выполнены канд. биол. наук С.К. Васильевым) включают в основном целые или фрагментированные зубы, реже – кости посткраниального скелета. Хищники представлены отдельными зубами волка Canis lupus и пещерной гиены Crocuta spelaea . Наиболее многочисленны в коллекции остатки сибирского горного козла Capra sibirica (14 экз.), одним экземпляром представлен зуб архара Ovis ammon , кости и зубы Capra или Ovis насчитывают 30 экз. От лошади Equus ovodovi найдено два зуба. Характерная сохранность и видовой состав фауны, в первую очередь наличие остатков пещерной гиены, указывают на плейстоценовый возраст вмещающих отложений. В целом полученная коллекция полностью соответствует палеофаунистическому спектру, изученному на предыдущем этапе работ на стоянке [Васильев, Рыбин, Нохрина, 2015].

Проведенное геофизическое зондирование показало высокую перспективность использования этого метода для определения конфигурации скального основания в пещерных археологических объектах. С большой точностью была установлена мощно сть рыхлых отложений на одном из отдаленных участков стоянки. Дальнейшей разработки требует проблематика интерпретации различного рода аномалий, которые могут быть как связаны с антропогенной деятельностью, так и обусловлены свойствами осадка. Раскопочные работы, проведенные на небольшой площади, показали высокую концентрацию археологических и палеонтологических материалов в плейстоценовых отложениях в глубине пещеры.

Полевые археологические исследования и геофизические работы выполнены при поддержке проектов РФФИ № 17-29-04122 офи-м и МК-2790.2019.6, лабораторные исследования выполнены по проекту НИР № 0329-2019-0001 «Заселение первобытным человеком Северной Азии: культурный и экологический контекст».