Геохимия металлургической группы «Чистой» меди: индикатор источников медной руды на Урале в позднем бронзовом — раннем железном веках

Химический состав медных изделий широко изучается в мировой археометрии уже более 60 лет. Одними из основополагающих в России стали исследования Е.Н. Черных [1966, 1970], которые затем были продолжены и другими авторами [Черных, Кузьминых, 1989; Дегтярева, Кузьминых, 2003; Дегтярева, 2010; и др.]. В фундаментальной работе Е.Н. Черных [1970] приводятся результаты многолетних исследований химического состава металла, шлаков и руд Урала. Им впервые было проведено комплексное изучение металлургии металлоносных культур бронзового века и выделены основные металлургические группы, характерные для этой территории: «чистая» медь, оловянная и мышьяково-сурьмяная бронзы. С тех пор в отечественных археологических и археометрических исследованиях широко используется разделение на металлургические группы, легко идентифицируемые различными методами химического анализа. Для характеристики источников медного сырья было предложено свыше 10 химических групп меди (медистых песчаников, ташказганская, еленовско-ушкаттинская, волго-камская, волго-уральская, сосново-мазинская, алтын-тюбинская, сейминско-турбинские и др.), которые сопоставлялись с различными сообществами и ареалами их расселения.

Предложенная классификация химических групп, характеризующихся распределением тех и иных элементов, до сих пор широко применяется в российской археологии. Группу «чистой» меди в эпоху бронзы часто соотносят с медистыми пе счаниками Пред-уралья [Каргалы, 2007, с. 94], а в раннем железном веке – с Гумёшевским рудником [Бельтикова, 2005]. Мышьяковую медь Зауралья нередко сопоставляют с ташказганской группой [Черных, Кузьминых, 1989, с. 172]. При этом игнорируются сходные высоко-мышьяковистые месторождения, эксплуатация которых в эпоху бронзы подтверждается данными радиоуглеродного датирования [Ankusheva et al., 2022]. Приводимые в исследованиях таблицы химического состава медных и бронзовых артефактов в большинстве случаев никак не интерпретируются или рассматриваются субъективно без соотнесения с известными источниками и рудниками.

Предложенная классификация химических групп меди часто недостаточна для точного определения источников медного сырья, а ее реализация затруднена рядом факторов.

• 1.    Содержание элементов-примесей в меди зависит от типа используемых руд. Чистые карбонатные (азурит-малахитовые), карбонат-силикатные (+хри-зоколла и реликты вмещающих пород) или сульфидные (халькозин-ковеллиновые) руды зоны вторичного

• 2.    При сходстве генезиса и рудной формации месторождений их геохимические характеристики трудно разделить без дополнительных методов анализа (например, изотопных).

• 3.    Технологические особенности плавки меди, в т.ч. легирование и добавление флюсов, сильно искажают первоначальную геохимическую картину источников руды привносом или обеднением тех или иных элементов.

• 4.    Рафинирование меди, ее переплавка, смешивание медного лома разных источников или использование сложной шихты окончательно затрудняют идентификацию первоначальных источников медного сырья.

обогащения и их смеси даже с одного месторождения (на различных эксплуатационных срезах) могут давать разные концентрации примесей в медном сплаве.

При анализе состава металла древних артефактов металлургической группе «чистой» меди уделяется незначительное внимание, хотя она представлена во всех археологических культурах Евразии, а где-то доминирует. При первичном переделе руды в большинстве случаев также выплавляется «чистая» медь, что важно при анализе продуктов древней металлургии (шлаков, первичных слитков и др.). В археометаллургических исследованиях под «чистой» медью зачастую понимается металл с незначительным количеством элементов-примесей, определение содержания которых в большинстве случаев ограничено разрешающей способностью приборов

Лысая Гор;

.Челябинск жское

Степное/

Устье I

Кулевчи III

,У + ЗУ)

Юренбу|

в

г

Орск

Магиитогорск , . О * Бол. Березовая II Мал Березовая IV^f

Чебаркуль III Калачево I

Иткульское |

Иртяшское I / /

< Шатанов I. V*

Мал. Вишней1*!" (      '           LJcpccncoi

ТМ+ГУР/        )

' морозовка\

Палатки J.|

_      . О Екатеринбу!

Гора Думная .      ;

Каменный Ам1

Левобережное'^’

X ^д

100 км а б для неразрушающих методов анализа (рентгенофлуоресцентный, микрозондовый и др.). Высокопрецизионные разрушающие методы (спектральный, масс-спектрометрический и др.) имеют преимущество, поскольку фиксируют значительно более низкие концентрации, что важно при идентификации источников медной руды, выявлении корреляций и маркеров смешивания руд или металла из нескольких источников.

Целью данной работы стало установление в металлургической группе «чистой» меди индикаторных ассоциаций элементов-примесей, маркирующих тот или иной источник медной руды в Уральском регионе. Это позволило разделить медные артефакты позднего бронзового и раннего железного веков на геохимические группы, отражающие использование руды различных геолого-генетических типов. Актуальность работы заключается в том, что впервые в российских археометрических исследованиях предложена методика идентификации источников меди и определения уровня смешивания медных сплавов при вторичной переплавке медного лома.

Материалы и методы исследования

Объектами исследований стали медные изделия, слитки, сплески и капли с различных памятников эпохи бронзы (II тыс. до н.э.) и раннего железного (I тыс. до н.э.) века, отно сящихся к синташтинской, петровской, алакульской, срубной, черкаскульско-межовской, федоровской, саргарино-алексеевской, иткульской и сарматской культурам (рис. 1; см. таблицу ). К группе «чистой» меди отнесены медные артефакты, в составе которых примеси As, Sn, Fe составляют <0,5 мас. %, т.е. с большой вероятностью легирующие компоненты преднамеренно не добавлялись. Итоговая выборка составила 117 экз.

Пробоподготовка заключалась в отборе путем высверливания или отпиливания небольших фрагментов (до 1–3 мм), которые затем помещались в шашки из эпоксидной смолы и полировались на алмазных пастах. Для установления геохимиче ских особенностей элементов-примесей в медных артефактах

Рис. 1. Расположение опорных памятников бронзового и раннего железного веков Урала с изученными артефактами.

а – границы основных геологических структур Урала: ПУ – Пред-уралье, ЦУ+ЗУ – Центрально- и Западно-Уральская мегазоны, ТМ+ГУР – Тагило-Магнитогорская мегазона и Главный Уральский разлом, ВУ – Восточно-Уральская мегазона, ЗаУ – Зауральская; б – поселения позднего бронзового века (ПБВ); в – местонахождения артефактов ПБВ; г – поселения раннего железного века (РЖВ); д – известные древние рудники ПБВ–РЖВ.

использовался метод масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и лазерным пробоотбором. Все измерения выполнялись с применением ультрафиолетового Nd:YAG-лазера (213 нм; плотность потока 4,0–5,5 Дж/см2, частота 10 Гц; газ-носитель в ячейке – He, скоро сть потока 0,6–0,7 л/мин; газ-носитель в масс-спектрометре – Ar, скорость потока 0,9–0,95 л/мин).

Анализ проводился с использованием линейного режима (диаметр пучка лазера 100 мкм, длина прожигаемой линии 600 мкм, скорость движения пучка 10 мкм/с), а при небольших размерах исследуемого образца – точечного (диаметром 100 мкм). Калибровка масс-спектрометра осуществлялась по эталонным международным стандартным образцам NIST SRM-610 и SRM-612. При этом количе ство молекулярных оксидных ионов (232Th16O/232Th) не превышало 0,4 %. Соотношение 238U/232Th было близко к 1:1. Расчет химического анализа проводился в программном комплексе Iolite [Paton et al., 2011] с применением стандартных подходов [Longerich, Jackson, Günther, 1996] и использованием в качестве внутреннего стандарта 65Cu с нормализацией до 100 % общего количества компонентов. Содержание элементов было откалибровано по эталонным материалам NIST SRM-610 и SRM-500 (нелегированная медь). Калибровочный стандарт анализировали через каждые 10–18 точек для учета инструментального дрейфа лазера и масс-спектрометра. По результатам обработки спектров были определены элементы и рассчитано их содержание с использованием NIST SRM-500 в качестве внешнего стандартного образца: 57Fe, 59Co, 60Ni, 65Cu, 66Zn, 75As, 77Se, 107Ag, 118Sn, 121Sb, 125Te, 197Au, 208Pb и 209Bi. Измеренные в меди концентрации 118Sn и 197Au являются «информативными», потому что не сертифицированы в NIST SRM-500. Дополнительно они рассчитывались по NIST SRM-610.

Статистическая обработка итоговых результатов определения содержания элементов-примесей проводилась в программном комплексе SAS JMP Pro. Использованы метод главных компонент и факторный анализ. Содержание выбранных 13 примесных элементов в меди (Fe, Co, Ni, Zn, As, Se, Ag, Sn, Sb, Te, Au, Pb, Bi) было нормализовано с помощью логарифмического преобразования Дж. Айчисона [Aitchison, 1982], позволяющего группировать данные, которые отличаются на несколько порядков. Все эти элементы, кроме Fe, могут быть использованы для определения происхождения металла, т.к. они переходят из руды в металл без существенного снижения концентрации [Pernicka, 2014, tabl. 11.1]. Однако стоит учитывать, что такие элементы, как Zn, As, Sb, подвержены возгонке и их содержание будет снижаться при переплавке меди.

Выборка артефактов из «чистой» меди с различных памятников бронзового и раннего железного веков Урала

Памятник / район обнаружения	Период	Археологическая культура	n	m
Устье I	ПБВ	Ст, П	38	25
Кулевчи III	ПБВ	П, А	23	20
Чебаркуль III	ПБВ–ФБВ	А, ЧМ	12	8
Каменный Амбар	ПБВ–ФБВ	Ст, П, Ср, А, ЧМ	5	5
Малая Березовая IV	ПБВ–ФБВ	А, ЧМ, СА	5	2
Большая Березовая II	ПБВ–ФБВ	А, Ф, ЧМ, СА	4	1
Кыскайкуль	ПБВ	А	3	2
Старокумлякское	ФБВ	ЧМ	3	3
Калачево I	ФБВ	ЧМ	1	1
Морозовка, с.н.	ФБВ	ЧМ	1	1
Приуралье, с.н. (слитки)	ПБВ	Ср, А	10	10
Иртяшское I	РЖВ	И	8	8
Гора Лысая	РЖВ	И	7	7
Гора Думная	РЖВ	И	6	6
Иткульское I	РЖВ	И	4	4
Шатанов V	РЖВ	И	2	2
Шатанов I	РЖВ	И	3	1
Малый Вишневый	РЖВ	И	1	1
Петрогром	РЖВ	И	1	1
Приуралье, с.н.	РЖВ	См	12	9

Примечания : n – количество изученных артефактов, m – количество артефактов из «чистой» меди. ПБВ – поздний бронзовый век, ФБВ – финал бронзового века, РЖВ – ранний железный век; с.н. – случайные находки.

Ст – синташтинская, П – петровская, А – алакульская, ЧМ – черкаскульско-межовская, Ср – срубная, СА – сарга-рино-алексеевская, Ф – федоровская, И – иткульская, См – сарматская.

Результаты и обсуждение

Элементы-примеси в меди. Даже химически чистая медь иногда содержит множество примесных элементов в значимом количестве, которые могут являться индикаторами источников руды, легирующих примесей, флюсов, а также методов и технологий плавления. Часть из них растворяется в медном расплаве, входя в структуру меди, другие (например, Sn, As, Pb) при большом содержании могут формировать собственные минеральные фазы и фазы с медью. Некоторые элементы (Bi, S, Se, Te) нахо- дятся в меди в виде микровключений собственных минеральных фаз, и при валовых методах анализа химического состава это может давать их повышенные концентрации.

К полностью растворимым в меди элементам относятся Ni, Au, Rh, Pt, Pd и Mn, которые образуют с ней непрерывный ряд твердых растворов вследствие схожей кристаллической структуры [Дриц, Бочвар, Гузей, 1979, с. 5]; к хорошо растворимым (в скобках указана предельная растворимость в меди, ат. %) – Zn (38,3), Ga (20,3), Al (19,7), Co (13), Ge (11,4), In (10,9), Ti (9,6), Sn (9,1), Ir (8), As (6,8), Sb (5,8), Hg (5), Ag (4,9), P (3,4), Fe (2,94), Cd (2,1) [Диаграммы…, 1996, т. 1, с. 37, 135, 265, 837; 1997, т. 2, с. 15, 240, 243, 249, 256, 259, 263, 287, 306, 323, 337, 352]; к слаборастворимым – Cr (0,89), V (0,8), Tl (0,27), Pb (0,09), O (0,036), S (0,017), Se (0,009), Bi (0,006), Te (0,004); ничтожно малой растворимостью в меди обладают Mo, Os, Re, Ru и C [Там же, 1996, т. 1, с. 636, 713; 1997, т. 2, с. 112, 275, 285, 287, 288, 299, 301, 311, 331, 341, 345]. Большинство элементов последних двух групп чаще всего содержатся в медном сплаве в виде собственных минеральных микровключений, которые определяются методами оптической и сканирующей электронной микроскопии. Например, высокая концентрация кислорода будет связана с оксидными фазами (куприт, тенорит); S, Se, Te – с сульфидными (халькозин, ковеллин); Bi – с висмутином или самородной формой; Pb – с собственной несмешиваемой фазой. Содержание в медном сплаве литофильных элементов, практически нерастворимых в меди, ничтожно мало и может быть связано с захватом металлом шлаковых силикатных фаз. Большинство же примесных элементов часто присутствует в древней меди в значительно меньшем количестве, чем могло бы раствориться (In, Ga, Co, Cd и др.), что связано с составом руд и слабовосстановительными условиями металлургического передела.

Еще один важный вопрос – разделение элементов на группы, отражающие источники вещества и связанные с технологиями металлургического передела. Э. Перницка [Pernicka, 1999] к первой группе отнес Au, Ag, Bi, Ir, Ni, Os, Pd, Pt, Rh, Ru; ко второй – Al, B, Be, Ca, Cr, Cs, Fe, Ga, Ge, Hf, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Nb, P, Rb, S, Sc, Si, Sr, Ta, Ti, Th, U, V, W, Y, Zr и редкоземельные элементы, которые при переделе медной руды чаще всего уходят в силикатный шлак. Ряд элементов может отражать как источник, так и технологии: As, Cd, Co, In, Hg, Re, Sb, Se, Te, Tl, а также Sn, Zn, Pb при низких содержаниях. Однако, по нашему мнению, при используемом виде анализа из маркерных элементов следует исключить незначительно растворимые Os, Rh, Ru, Re и добавить Ba, характерный для медистых песчаников Приуралья [Artemyev,

Ankushev, 2019]; Ga и Ge как возможные редкие примеси в колчеданных рудах; U, отмеченный в металле с Кавказа [Рындина, Равич, 2012]; Se и Te – важные маркеры в зонах окисления многих медных месторождений. Особое ме сто занимают буферные элементы S и Fe. С одной стороны, они отражают технологическую сторону медного передела, например стадийность, температуры и окислительно-восстановительные условия; с другой – указывают на использование различных типов руд: оксидно-карбонатных, сульфидных халькозиновых или халькопиритовых.

Для металла Урала в качестве индикаторных элементов нами выбраны Fe, Co, Ni, Zn, As, Se, Ag, Sn, Sb, Te, Au, Pb и Bi. Zn, который содержится в «чистой» меди древних артефактов из Уральского региона в небольших количествах, как и отсутствующие в ней Os, Hg и Cd, не характерны для местных медных руд, обладают высокой летучестью в металлургическом процессе, вследствие чего их содержания ничтожны и не могут отражать геохимический тип используемого месторождения. Содержания редкоземельных элементов, платиноидов, U, Mn, Tl, Cr, Mo, Ge, Ti, V в большинстве исследуемых образцов находятся ниже предела обнаружения.

Анализ главных компонент и источники «чистой» меди

Анализ химиче ского со става изделий из «чистой» меди методом главных компонент показал разделение на несколько основных групп. Часто они пересекаются по одной компоненте, но разделяются по другим (рис. 2).

Несмешанные группы. Au-Te-Bi. Три артефакта с памятников эпохи бронзы Зауралья относятся к одной из основных групп «чистой» меди, не «загрязненной» металлом из других геолого-генетических источников руды. Эта же ассоциация в сочетании с другими встречается еще как минимум в четырех группах (см. ниже). Таким образом, вместе с ними она является самой распространенной вариацией в выборке. Группа характеризуется низким содержанием Fe (<0,015 мас. %) и высоким – Bi (до 0,1 мас. %), Au (до 70 ppm) и Te (до 40 ppm). На бинарной диаграмме ее часто можно выделить по более высоким концентрациям Au и Te и низким Fe. Ассоциация Au-Te-Bi, вероятно, связана с рудами золото-порфировых месторождений Восточно-Уральской мегазоны [Серавкин, Минибаева, Родичева, 2011], которые содержат эпитермальную жильную медную минерализацию с вис-мутидами и теллуридами золота.

Fe-Co-Ni-As-Sb. В эту группу, соответствующую металлу из одного источника, вошло три артефакта позднего бронзового века из Южного Зауралья. Ве-

о а

△ б

□в

г

Рис. 2. Анализ главных компонент химического состава артефактов из «чистой» меди.

а – артефакты позднего бронзового века (ПБВ); б – слитки ПБВ; в – артефакты и слитки раннего железного века; г – промежуточные составы меди иткульской культуры.

роятными источниками меди для корреляционной ассоциации Fe-Co-Ni-As-Sb служили меднорудные месторождения, связанные с ультрабазитами (например, Ишкининское [Геология…, 2009, с. 168]), отнесение которых к определенному геолого-генетическому типу (колчеданному, порфировому или скарновому) пока затруднительно. При увеличении выборки возможно более точно установить конкретный источник.

Se-Co-Fe. Небольшая группа предметов позднего бронзового века из Южного Зауралья (5 экз.) характеризуется высокими концентрациями железа (которое также коррелирует с кобальтом и ни- келем) и селена. Большое содержание последнего является довольно хорошим индикатором, редко встречающимся в медных месторождениях Уральского региона. Высокие концентрации Se в шлаках (в халькозине, ковеллине и связанной с ними восстановленной меди) были зафиксированы на укрепленных поселениях Каменный Амбар и Коноплянка I, расположенных недалеко друг от друга на р. Кара-гайлы-Аят, а также на поселении Сарлыбай в Му-годжарах [Artemyev, Ankushev, 2019; Ankushev et al., 2021]. Вероятным источником меди для изделий этой группы являлась зона вторичного сульфидного обогащения неустановленного пока медно-пор- фирового месторождения в вулканогенных толщах Восточно-Уральской мегазоны. Претендентами могут быть расположенные рядом с укрепленными поселениями отрабатываемое Михеевское меднопорфировое месторождение или Новониколаевское медно-скарновое с известным рудником бронзового века [Ankusheva et al., 2022, p. 7–9].

Au-Se-Sb-Te. Для этой корреляционной ассоциации (металл иткульской и сарматской культур, два слитка с поселения Каменный Амбар) достоверно известен источник медной руды – Гумёшевское медно-скарновое месторождение, которое активно разрабатывалось в раннем железном веке. Металл характеризуется высокими концентрациями Se и Te. Данная ассоциация присутствует в шлаках и медных изделиях с памятников иткульской культуры: поселений на горе Думной (рядом с Гумёшевским рудником), Иткульском I, Палатки I, городищ на оз. Иртяш (Иртяшское I и Шатанов I). Одним из свидетельств более раннего использования такого металла в бронзовом веке могут оказаться два слитка с поселения Каменный Амбар и шлаки межовско-черкаскульско-го времени на Левобережном (неопубликованные данные).

К данной группе относится также большинство случайно найденных сарматских предметов, которые хранятся в Чесменском историко-краеведческом музее [Alaeva et al., 2023], что доказывает высказанную ранее точку зрения об основной роли иткульской металлургии в снабжении кочевых обществ Южного Урала [Таиров, 2019, с. 198].

Ag-Pb-Ni. Достоверно установленная ассоциация характерна для медных слитков Приуралья (10 экз.), которые чаще всего выплавлены из карбонатно-суль-фидных конкреций медистых песчаников, широко распространенных на территории Оренбургской обл. [Лурье, 1988, с. 29; Artemyev, Ankushev, 2019]. Медь отличается значительной чистотой, в высоких концентрациях присутствуют только S, Ag и Pb, что обусловлено наличием многочисленных капель сульфидов с микровключениями самородного серебра и галенита; содержание остальных элементов-примесей не является значимым.

Sb-Pb-Zn-As. Корреляционная ассоциация может быть связана со стратиформными месторождениями в осадочных и вулканогенно-осадочных толщах. Артефакты с этой ассоциацией (3 экз.) найдены на степных и лесостепных памятниках позднего бронзового века, а также южного ареала иткульской культуры. Источник медной руды достоверно не установлен, но им может быть Колпаковское месторождение, имеющее медные, полиметаллические, бурожелезняковые рудо-проявления в Зауральской мегазоне [Сначёв В.И., Сна-чёв А.В., 2018]. По данным И.А. Талицкой, в долине р. Багаряк были известны многочисленные «чудские копи» [1953, с. 291–294], которые могут быть соотнесены с этими рудопроявлениями. В отличие от стра-тиформных месторождений Приуралья металл характеризуется низкими концентрациями Ag и более высокими Pb, Zn и Sb.

Смешанные группы. Представлены сплавами, полученными в результате переплавки меди разного происхождения или использования руды из нескольких источников.

Sn-Pb. Это самая большая группа изученных артефактов из «чистой» меди (23 экз.). Она характерна для памятников бронзового века Южного Урала, относящихся к петровской, алакульской, черкаскульской и межовской культурам: Кулевчи III (8 экз.), Устье I (6 экз.), Старокумлякское (3 экз.), Чебаркуль III (2 экз.), Большая (1 экз.) и Малая (2 экз.) Березовые, Калачево I (1 экз.). Медь характеризуется повышенным содержанием Sn и Pb (от 0,01 до 0,3 мас. %) и их взаимной корреляцией. Вероятно, это отражает непреднамеренное смешение лома оловянных бронз и медного при переплавке изделий. Содержание олова довольно высоко для всех известных уральских медных руд (в полученном из них металле и медных металлургических шлаках оно обычно составляет не более 10 ppm, лишь в единичных случаях 50–80 ppm), но не настолько, чтобы значительно повлиять на физико-механические свойства готового металла и свидетельствовать о преднамеренном введении оловосодержащего компонента.

Мы провели анализ главных компонент химического состава предметов данной группы, исключив из рассмотрения Sn и Pb, оказывающие наибольшее влияние на кластеризацию. В результате выделились четыре подгруппы, три из которых имеют аналогии в медных изделиях других групп (рис. 3). Ассоциация Au-Te-Bi, как было сказано выше, соответствует медным рудам эпитермальных золото-порфировых месторождений Восточно-Уральской мегазоны. Ассоциация Au-Ni-Co-As характерна для орогенных золоторудных месторождений в ультрабазитах многочисленных сутурных зон Южного Урала, самой крупной из которых является зона Главного Уральского разлома. Ассоциация Fe-As-Co-Ni родственна предыдущей, но отличается отсутствием золота и повышенным содержанием железа. Вероятно, она отражает использование руд из медно-железо-скарновых месторождений в ультрабазитах, где всегда высокие концентрации магнетита. Ассоциация Fe-Zn-Ag не характерна для медных руд Урала. Она отражает те геохимические маркеры, которые связаны с примесью оловянных бронз, импортированных из других регионов (Алтай или Центральный Казахстан) [Берденов, 2008].

Fe-Co-Ni-Zn + Sn. Группа (два предмета с поселения Кулевчи III) характеризуется смешением меди,

Рис. 3. Анализ главных компонент химического состава артефактов, относящихся к кластеру Sn-Pb.

связанной с зоной окисления медноколчеданных месторождений, с небольшим количеством оловосодержащих сплавов. Наличие цинка свидетельствует скорее о вулканогенно-осадочном генезисе медных руд. Тот факт, что относительное количество цинка выше, чем в большинстве других артефактов, говорит о не слишком частой переплавке металла, при которой он хорошо возгоняется. Медноколчеданные месторождения широко представлены в структурах Урала. Наиболее известный древний рудник бронзового века в базальтоидах описан на месторождении Бакр-Узяк [Черных, 1970, с. 40].

Fe-Co-Ni + Au-Te-Bi + Sn. В группу входят артефакты с поселений Чебаркуль III (3 экз.) и Устье I (3 экз.). Их химические составы вследствие высокого содержания олова близки к группе Sn-Pb, но включают дополнительные корреляционные ассоциации (Fe-Co-Ni и Au-Te-Bi). Пересечение ассоциаций Fe-Co-Ni и Au-Te-Bi, вероятно, говорит о смешении металла как минимум из трех источников, связанных с медно-скарновыми и золото-медно-порфировыми месторождениями. Металл характеризуется высоким содержанием Fe (до 0,9 мас. %).

Fe-Co-Ni + Au-Te-Bi-Ag. Группа по корреляционным рядам близка к предыдущей. В нее входят 12 предметов с поселений Кулевчи III (2 экз.) и Устье I (10 экз.). В последнем случае большое число артефактов этой группы на одном памятнике с развитым металлопроизводством [Древнее Устье…, 2013] свидетельствует о близости источников медной руды, характеризующихся такими корреляционными рядами. Как уже было показано, один из них может быть связан с многочисленными золото-медно-порфировыми эпитермальными месторождени- ями в вулканитах и ультрабазитах (березит-листве-нитовая формация).

Чистая медь. Металл этой группы характеризуется относительно высокой чистотой по сравнению со всей изученной выборкой: содержания элементов-примесей не превышают 0,01 мас. %, а элементов-микропримесей (Co, Zn, Sb, Se, Te, Au, Bi) – 0,001 мас. %. Группа включает слитки и изделия с поселений позднего бронзового века в степном Зауралье (7 экз.). Чистота меди, скорее всего, обусловлена использованием сортированных карбонатных (азурит-малахитовых) руд, которые менее изоморфноемки относительно многих примесных элементов, в отличие от силикатной и сульфидной составляющих рудной шихты. Такой металл трудно соотнести с конкретными источниками руды.

Выводы

Химический состав артефактов с памятников бронзового и раннего железного веков Уральского региона, относящихся к металлургической группе «чистой» меди, имеет геохимические маркеры, позволяющие выделить несколько геолого-генетических групп месторождений – источников медной руды. Нам удалось выявить семь основных корреляционных ассоциаций: Au-Te-Bi, Fe-Co-Ni-Zn, Fe-Co-Ni-As-Sb, Se-Co-Fe, Au-Se-Te-Sb, Ag-Pb-Ni, Zn-Pb-Sb-Ni.

В составе большинства исследованных артефактов позднего бронзового века наблюдается смешение меди из месторождений разных типов. Самую большую выборку составляет кластер Sn-Pb, указывающий на смешение местных медных сплавов и импор- тированной оловянистой меди или бронзы. В меди, выплавленной из руд месторождений Урала, содержание олова обычно не более 0,005 мас. %. В ряде изученных медных артефактов оно выше, но недостаточно для изменения физических свойств получаемого металла (0,01–0,5 мас. %), а значит, олово преднамеренно не добавляли. Вероятно, это отражает сплавление медного и бронзового лома при переплавке меди из разных источников.

Редко встречающаяся в нашей выборке корреляция As-Sb-Co-Ni-Au-Te-Bi, характерная для мышьяковистых бронз синташтинско-абашевского времени, может указывать на их сплавление (в виде лома) с более чистой медью.

По со ставу «чистой» меди иткульской культуры раннего железного века определяются два основных источника медной руды, один из которых соотносится с Гумёшевским месторождением, а другой пока не установлен. Эксплуатация гумёшевских руд также подтверждается включениями граната (андрадита) в медных шлаках, обнаруженных на Думной горе и поселении Иткульском I [Stepanov et al., 2023]. Химический состав иткульской меди соответствует таковому металла сарматских кочевых сообществ Южного Урала и находит геохимические аналогии в материалах памятников позднего бронзового века.

Перспективы исследования мы видим в расширении выборки с созданием базы данных в совокупности с географической привязкой исследованных памятников и соотносимых с ними медных артефактов, что позволит более точно предполагать местоположение источников медной руды месторождений различных геолого-генетических типов. Одним из методических выводов является ожидаемая низкая результативность поиска возможных источников медных руд с помощью изотопии свинца. Это связано с большой долей изделий из переплавленного лома меди, происходящей из различных рудных источников, что продемонстрировало наше исследование. Высокая концентрация свинца особенно сильно искажает сигнал медного источника руды.

Исследование медных артефактов бронзового века Южного Урала выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проект № 20-59-56007), изучение металлургии иткуль-ской культуры и металла кочевых сообществ Южного и Среднего Зауралья – за счет гранта РНФ (проект № 2118-00576).