Revising the issue of the transitionfrom the bronze age to the iron age(the technological aspect)

Проблемы открытия и освоения черного металла давно привлекают внимание ученых как в историко-техническом, так и в социально-экономическом аспекте.

Вопрос о причинах перехода от бронзы к железу до настоящего времени остается дискуссионным ( Waldbaum , 1980). Существуют три основные гипотезы обоснования этого перехода ( Авилова, Терехова , 1989. С. 295).

Одна из них, «экологическая», связывает переход к железу с обезлесением Средиземноморья в результате вырубки лесов для расчистки полей при террасном земледелии и производством топлива для цветной металлургии. По мнению приверженцев этой гипотезы, металлургия железа требовала меньше топлива и поэтому была более экономичной.

В основе «экономической» гипотезы лежит факт сокращения в конце II тыс. до н. э. поставок олова в ремесленные центры Ближнего Востока и, как следствие, уменьшение количества производимой бронзы. Считается, что нехватка бронзы побудила металлургов увеличить производство железа.

«Технологическая» гипотеза объясняет переход от производства бронзовых орудий к индустрии железа открытием специфических приемов (цементация и термообработка), в несколько раз повышавших механические свойства черного металла по сравнению с бронзой.

На наш взгляд, положения «экологической» гипотезы не выдерживают критики. По теоретическим расчетам, подтвержденным экспериментальными данными, металлургия железа требовала не меньше топлива, чем металлургия меди. Не подтверждают эту гипотезу и письменные источники, в которых отсутствуют свидетельства о дефиците древесины в позднем бронзовом веке ( Moorey , 1994. P. 286). Таким образом, если бы «экологический» фактор играл существенную роль, он в равной мере препятствовал бы развитию как цветной, так и черной металлургии.

«Экономическая» гипотеза рядом исследователей в настоящее время ставится под сомнение: по последним данным, залежи олова существовали на самой территории Юго-Восточной Анатолии. Правда, нет веских доказательств, что эти руды разрабатывались во II тыс. до н. э. Но против «экономической» гипотезы, по мнению Дж. Вальдбаум, свидетельствует и тот факт, что отсутствуют сведения об уменьшении содержания олова в изделиях, датируемых позже 1200 г. до н. э. ( Авилова, Терехова , 1989. С. 295).

Хотелось бы особо остановиться на «технологической» гипотезе. Можно согласиться с тем, что такой фактор в переходе от бронзы к железу сыграл определяющую роль. Но связано это было, как нам представляется, прежде всего не с механическими свойствами железа, а с освоением самого металлургического производства, позволявшего получать в достаточных объемах черный металл. Считается, что как продукт сыродутного процесса железо по своим качествам уступало бронзе. И только с открытием способов улучшения его механических свойств (цементация) оно смогло вытеснить бронзу из сферы производства орудий труда и оружия. Однако данные, которыми мы в настоящее время располагаем, позволяют утверждать, что черный металл, получаемый древнейшими металлургами, по твердости вполне мог быть сопоставим с бронзой. По существу это было не чистое железо (структурная составляющая – феррит), а сырцовая (неравномерно науглероженная) сталь. Об этом свидетельствуют результаты многочисленных экспериментов и металлографических анализов древнейших железных изделий (Crew, Salter, 1991. P. 21; Killick, 1996. P. 259, 260; Kmošek, 2015; Moorey, 1994. P. 278; P. 29; Pleiner, 2000. P. 132; 2006. P. 226; Snodgrass, 1980. P. 338; Wang, Crew, 2013. P. 400). Так, по данным Р. Ф. Тилекота, «клинок из неравномерно науглероженной малоуглеродистой стали тверже, чем отлитый из бронзы» (Tylecote, 1976. P. 40). Следует подчеркнуть, что само получение «чистого» железа в ходе сыродутного процесса сопряжено с определенными сложностями: необходимостью учитывать соотношение руды и угля, время засыпки шихты, температурные режимы на разных стадиях процесса, силу и интенсивность дутья, время и периодичность выпуска шлака и многое другое. Разумеется, металлурги могли получить эти знания только в ходе накопления большого опыта, и, скорее всего, процесс целенаправленного получения чистого железа осваивается лишь ближе к эпохе средневековья.

Иными словами, в победе нового металла решающим был фактор овладения металлургией железа (т. е. получение железа из руды): как только мастера научились производить железо (сырцовую сталь) в достаточном количестве, черный металл начинает активно вытеснять бронзу из сферы производства орудий труда и оружия.

В вопросе о первоначальном знакомстве человека с металлургическим железом общепринятой является гипотеза о случайном получении черного металла в ходе плавки сульфидных медных руд. Плавка этих руд сопряжена со сложностями отделения металла от пустой породы. В результате различных экспериментов древние мастера могли заметить, что процесс ошлакования проходит успешнее, если добавлять в шихту железную руду (гематит или лимонит) ( Wheeler, Maddin , 1980. P. 115–116). В ходе металлургического процесса железо в виде незначительных включений могло восстанавливаться до металлического состояния ( Charles , 1980. P. 166–167; Pleiner , 2000. P. 12; Wertime , 1980. P. 13; Yalçin , 1999. P. 185). Такая возможность была обоснована в ходе экспериментов плавки свинцовых и медных руд Т. Вертаймом ( Wertime , 1980. P. 14) и Н. Гейлхардом ( Gailhard , 2012. P. 153).

Однако трудно представить, что получаемые частички железа были пригодны для изготовления даже миниатюрного изделия, не говоря уже об артефактах крупных форм . Попробуем восстановить алгоритм действий на пути познания нового металла. Скорее всего, первоначально металлурги принимали частицы железа за уже знакомый им белый металл (олово? серебро?). Можно допустить, что для получения куска металла достаточного объема древние мастера могли пытаться сплавить собранные частицы железа и при этом заметить, что частицы не плавились, но спекались в монолитное образование, пригодное для выковки небольших по объему предметов (ножей, шильев и т. п.). Несомненно, для освоения металлургического производства черного металла необходим был многовековой опыт проб и ошибок.

Обратимся непосредственно к древнейшим изделиям из черного металла. Наиболее полная сводка железных артефактов эпохи бронзы приведена в работах Дж. Вальдбаум (Waldbaum, 1978; 1980). Следует заметить, что интерпретация и хронология целого ряда предметов из этого списка в последние годы были пересмотрены. Так, до недавнего времени древнейшими изделиями из черного металла считались предметы из Месопотамии (четырехгранный инструмент из могилы А в Самарре, около 5000 г. до н. э.), Ирана («шарики» из Тепе Си-алк, 4600–4100 гг. до н. э.) и Египта (бусы из могильника Герзех, 3200–3100 гг. до н. э.). Однако оказалось, что орудие из Самарры являлось артефактом, связанным с более поздним (Исламским) периодом, случайно попавшим в слои бронзового века. К этому выводу пришел сам автор раскопок Э. Херцфельд (Herzfeld, 1932) через два года после первой публикации. Но долгое время на это не обращалось внимания, и предмет фигурировал в литературе как древнейшая находка из черного металла. Только в 2013 г. в публикации группы археоме-таллургов (Rehren et al., 2013. P. 4785) этот артефакт был приведен как пример ошибочной интерпретации. Шарики из Тепе Сиалка, как показали современные аналитические исследования, оказались изготовленными не из металла (железа), а из руды (магнетита) (Pigott, 1984). Таким образом, на сегодняшний день древнейшими находками из черного металла остаются девять пронизок из Гер-зеха, но откованы они из метеоритного железа1.

К эпохе ранней бронзы (3000–2000 гг. до н. э.)2 отнесено девять предметов из Анатолии, девять из Месопотамии и четыре из Египта. Двенадцать предметов были подвергнуты аналитическим исследованиям. Сразу оговоримся, что на основании полученных результатов часть из этих предметов приходится исключить из списка: как показали анализы, они либо оказались более поздними, либо не подтвердилось, что они изготовлены из металла.

К таковым относится навершие из Трои. Как железный этот предмет был определен автором раскопок Г. Шлиманом ( Waldbaum , 1978. P. 20). Однако недавние исследования, проведенные Э. Перницкой, показали, что материалом для навершия послужил шлак или железная руда ( Pernicka , 1990; Yalçin , 1999).

Горячие споры вызвала пластина из пирамиды Хеопса. Артефакт был найден в 1837 г. Дж. Р. Хиллом у входа в южную вентиляционную шахту. Размеры предмета 26 х 8,6 см при толщине до 0,4 см. Автор раскопок письменно удостоверил соответствие находки раскопанным напластованиям, и она была признана «древнейшим железным предметом». В 1874 г. проведено механическое испытание пластины (сверление отверстия), и ее материал определен как «мягкое железо» ( Sayed et al ., 1989). Однако в ходе современных исследований с использованием электронного сканирующего микроскопа и рентгенофлюоресцентного анализатора было убедительно доказано, что пластина откована из передельного металла, то есть данный артефакт не является древним ( Craddok, Lang , 1993. P. 59).

В контексте обсуждаемой проблемы особую важность приобретает тот факт, что достоверно доказано металлургическое происхождение по крайней мере пяти предметов, относимых ко второй половине III тыс. до н. э. Это кинжалы (Телль Асмар и Аладжа Хююк), неопределенный фрагмент (Телль Чагар Базар) и два корродированных фрагмента из Египта (Гиза и Абидос). Особого внимания заслуживают такие предметы крупных форм, как кинжалы. Это, несомненно, свидетельствует о целенаправленном получении в достаточных объемах черного металла, то есть о зарождении металлургии железа не позднее середины III тыс. до н. э.

В настоящее время большинство специалистов связывают прародину черной металлургии и металлообработки с территорией Анатолии (Pleiner, 2000; Buchwald, 2005. P. 78; Snodgrass, 1980; Waldbaum, 1978; 1980). Для этого в указанном регионе существовали все необходимые предпосылки: целенаправленный поиск и осознание свойств рудных минералов, способных превращаться в металл, пиротехнические сооружения, достижение высоких температур за счет искусственного дутья, освоение углежжения. В пользу мнения об Анатолийской прародине металлургии железа свидетельствуют и следующие аргументы: именно из Анатолии, по данным Дж. Вальдбаум, происходит около трети находок из железа, датируемых ранним и средним бронзовым веком (Waldbaum, 1978. P. 23). Но самое существенное, что именно с этой территории происходят древнейшие железные артефакты, изготовленные из металлургического железа. Что же касается других территорий, где найдены синхронные артефакты (Месопотамия и Египет), то нет веских оснований считать их продукцией местного производства. Так, Месопотамия, по данным исследователей, не имела традиций металлургического производства, она не располагала собственными рудными источниками и в бронзовом веке развивалась «за счет привозного металла» (Авилова, 2008. С. 70, 90–91; Moorey, 1994. P. 280). Иными словами, мастера Междуречья не обладали металлургическим опытом, чтобы осознать случайно получавшиеся при плавке медных сульфидных руд отходы как новый металл, оценить его преимущества и перейти к целенаправленному его производству. В этой связи можно присоединиться к мнению П. Р. С. Мури о том, что древнейшие железные артефакты из Месопотамии следует признать импортами из Анатолии (Moorey, 1994. P. 287).

В отношении Египта большинство авторов сходятся во мнении о позднем начале местного железопроизводства. Это связывают с ограниченностью железных рудопроявлений и общим консерватизмом египетского общества ( Snodgrass , 1980. P. 365; Merwe , 1980. P. 465, 466). Вполне вероятно, что ранние находки из металлургического железа на территории Египта также являются импортами из Малой Азии.

По данным Дж. Вальдбаум, в первой половине II тыс. до н. э. происходит расширение географии встречаемости железных артефактов: к уже упоминавшимся регионам прибавляются Крит и Кипр ( Waldbaum , 1980. P. 74). Нельзя не отметить, что отдельные находки фиксируются и на территории Восточной Европы ( Шрамко , 1991. С. 106; Шрамко, Машкаров , 1993. С. 165). Подчеркнем, что именно к началу II тыс. до н. э. относятся первые упоминания нового металла в письменных источниках (месопотамские и эламские тексты), из которых следует, что железо ценилось в несколько раз дороже серебра ( Арешян , 1976. С. 88; Waldbaum , 1980. P. 75).

Вторая половина II тыс. до н. э. отмечена резким возрастанием количества находок и расширением географии находок (Греция, Эгейские острова, Балканы, Левант, Закавказье) ( Кашуба , 2013. С. 239; Pleiner , 2006. P. 226; Waldbaum , 1978). Общее число артефактов, датируемых второй половиной II тыс. до н. э., превышает тысячу единиц. При этом следует заметить, что абсолютное большинство находок этого периода приходится на XII–X вв. до н. э. Заметно расширился ассортимент железной продукции. Наряду с украшениями и вотивными предметами появляются такие категории, как топоры, серпы, мечи, ножи, наконечники стрел. Таким образом, во второй половине II тыс. до н. э. черный металл становится «рабочим железом» ( working iron ) по Э. Снодграссу ( Snodgrass , 1980. P. 336–337).

На наш взгляд, взрывной характер количественного роста железных артефактов в ряде различных регионов связан с освоением способа металлургического производства железа. Подтверждением этому является обнаружение достоверно обоснованных металлургических производственных комплексов в Средиземноморье и Причерноморье.

В качестве одной из сенсационных находок последнего времени можно назвать открытый на территории Сербии в бассейне Моравы, за пределами цивилизаций позднего бронзового века, металлургический центр в Хисаре (Hisar) на юге Сербии (Leskovac). Памятник относится к культуре Брньица (Brnjica) и датируется XIV–XIII вв. до н. э. В ходе археологических раскопок 2000–2005 гг. в древнейших слоях памятника (середина XIV в. до н. э.) были обнаружены остатки многочисленных сыродутных горнов, скопления шлаков, несколько килограммов железного спека (вероятно, конгломерата), сопла, несколько сотен каменных жерновов для размельчения руды, угольные ямы, бесформенные куски железа ( Stojić , 2006. P. 108). Самих находок железных изделий сравнительно немного (зубильца и проколки). К сожалению, памятник опубликован далеко не полностью: нет подробного описания остатков металлургических горнов, планов и профилей раскопов и объектов. Судя по данным публикации, назначением центра в Хисаре было производство металлургического сырья, а не готовых изделий.

По мнению автора исследования, знания о металлургии железа, видимо, попали в Поморавье из ареала микенской культуры, влияние которой прослежено и в архитектурных формах, выявленных на памятнике, и в находках расписной керамики. Интерес к территории Центральных Балкан со стороны микенского общества был связан с возможностью получения железа в качестве сырья извне, а не производства его на собственной территории из-за ограниченности энергетических ресурсов (Ibid. P. 109).

К XIII в. до н. э. относится древнейший в Палестине металлургический горн на поселении Телль Йиньям (Tel Yin’am). Датировка основана на анализе керамического комплекса, в котором среди местной керамики XIV–XIII вв. до н. э. присутствует микенская посуда XIII в. до н. э. Памятник расположен в Галилее в 8 км к югу от Тивериадского озера. Раскопки, проведенные в 1976, 1977 и 1979 гг. экспедицией Техасского университета, открыли сооружение, интерпретируемое авторами как примитивный углубленный сыродутный горн без шлаковыпуска с полусферическим сводом³ ( Liebowitz, Folk , 1984. P. 267). К югу от горна выявлен слой шлака толщиной 20 см и несколько эллипсовидных обожженных пятен длиной около 1 м. Внутри помещения, где располагался горн, обнаружен плоский камень (базальт) длиной около 70 см, который авторы раскопок определяют как наковальню (Ibid. P. 271, 272). Анализ шлаков показал, что в основе это застывший расплав силикатов, содержащий значительное количество кальция, алюминия и железа. При этом в шлаках отсутствует медь, что позволило исследователям подтвердить свой вывод о том, что шлаки являются отходами черной, а не цветной металлургии ( Liebowitz, Folk , 1984. P. 273).

Cинхронны сыродутным горнам из Хисара и Телль Йиньяма металлургические объекты на территории Юго-Восточного Причерноморья. Здесь в 50–80-х гг.

XX в. выявлено около 400 металлургических объектов, расположенных в четырех территориальных районах, обозначенных Д. А. Хахутайшвили как производственные очаги (1987. С. 40).

Металлургический комплекс X–IX вв. до н. э. открыт на поселении Телль Хамех (Tell Hammeh) в Иордании ( Veldhuijzen , 2003). Памятник исследовался Иордано-нидерландской экспедицией под руководством ван дер Стеена в 1996, 1997 гг. и К. Велдхейзена в 2000 и 2009 гг. Производство железа документировано значительным скоплением различного по типу шлака (общий вес – около 500 кг), фрагментами фурм, соплами, скоплениями древесного угля. Металлургический процесс проходил со шлаковыпуском. Такой вывод был сделан на основании химического состава шлаков. Есть предположение, что в качестве флюса для понижения температуры плавления шлака использовались обломки керамики ( Veldhuijzen, Rehren , 2006. P. 247). Применявшийся металлургами из Телль Хамеха процесс со шлаковыпуском свидетельствует о развитой технике производства железа. Сырьем для железоделательных горнов служили гематитовые руды расположенного в непосредственной близости рудопроявления в Мухарет аль-Варда (Mugharet al-Warda).

Суммируя приведенные данные, можно определенно говорить о существовании в конце II – начале I тыс. до н. э. нескольких центров металлургического производства железа. Это, в свою очередь, свидетельствует о начале распространения знаний о способе получения железа из руд.

Благодаря успешному внедрению в археологию методов естественных наук (в частности, металлографии) мы получили возможность не только фиксировать время появления железных артефактов, но и реконструировать технологию их изготовления. И таким образом проследить время открытия важнейших приемов обработки черного металла.

Металлографическому анализу было подвергнуто несколько артефактов позднего бронзового века из Анатолии ( Muhly et al ., 1985. P. 77–79). На образцах (нож и острие с втульчатой рукоятью из Аладжа Хююка, проушной топор и гвоздь из Богазкея) была обнаружена структура феррита со следами перлита, то есть сырцовая сталь (на отдельных участках содержание углерода доходило до 0,6–0,7 %).

Исследовано четыре предмета XI–X вв. до н. э. из поселения Киннерет на юго-западном берегу Тивериадского озера ( Fritz et al ., 1991. P. 97). Это нож, серп, наконечник стрелы и наконечник копья. Все эти предметы, кроме наконечника копья, были процементированы. Нож дополнительно подвергся термообработке (закалке на мартенсит) (Ibid. P. 99).

Серия металлографических анализов железных артефактов XI–X вв. до н. э. из Палестины опубликована в работе Т. Вилер и Р. Маддина ( Wheeler, Maddin , 1980. P. 121–123). Все исследованные предметы (кирка из Монт Адира, инструмент из Таанаха, топор из Хазореи, нож из Тель ел-Фарах) оказались подвергнутыми цементации.

Значительной серией металлографических анализов представлены железные артефакты конца II тыс. до н. э. из памятников Кипра ( Fritz et al ., 1991. P. 101, 102) (20 ножей, меч, два кинжала, два стержня и шило). Результаты анализов продемонстрировали широкое применение приема цементации (Ibid. P. 100).

Исследователи предполагают применение термообработки для одного ножа и одного кинжала.

При металлографическом анализе 12 древнейших изделий конца II тыс. до н. э. с территории Восточной Грузии (могильники Самтавро, Бешташени, клад у селения Удэ) установлено, что все они изготовлены из стали ( Тавадзе и др ., 1977). Аналогичная картина наблюдалась и при исследовании синхронных орудий из Триалети ( Абрамишвили , 1961; Абрамишвили, Микеладзе , 1970). Отмечено, что использовались различные сорта стали: сырцовая, средне- и высокоуглеродистая, полученные в ходе сквозной цементации готовых изделий. Использовались и другие виды цементации – поверхностная и локальная. Наблюдается дифференциация технологических схем в отношении ряда категорий изделий. Так, из мягкой стали без каких-либо приемов по повышению механических свойств готовых изделий откованы наконечники копий, нож, булавка, кольцо. При изготовлении кинжалов и меча использованы специальные приемы по получению высококачественной стали.

Несколько предметов второй половины II тыс. до н. э. с территории Восточной Европы также были подвергнуты металлографическому анализу. Это нож из поселения Любовка (XIV–XII вв. до н. э., Харьковская обл. Украины), шило из поселения Ташлык 1 (XIII в. до н. э., Николаевская обл. Украины) и ножи из Оскольского поселения и поселения Червонный Шлях-1 (бондарихинская культура, XI–IX вв. до н. э., бассейн Северского Донца). Предметы изготовлены из сырцовой стали и не имеют признаков использования дополнительных приемов для повышения механических свойств ( Бидзиля и др ., 1983. С. 15, 18; Буйнов , 2003. С. 6; Радзiевська , Шрамко , 1980. С. 103).

Приведенные данные свидетельствуют, что уже в конце II тыс. до н. э. на территории Ближнего Востока были освоены такие специфические для обработки черного металла приемы, как цементация и термообработка. В то же время синхронные изделия с территории Восточной Европы демонстрируют более простые приемы обработки черного металла.

Обобщая имеющиеся на сегодняшний день сведения о раннем периоде развития металлургии железа, можно сделать следующие заключения.

• 1.    Соглашаясь с мнением большинства исследователей о том, что знакомство с металлургическим железом проходило в рамках цветного металлопроизводства, должны заметить, что получаемые как отходы производства частички нового металла не были пригодны для изготовления даже миниатюрных артефактов. То есть мы считаем, что при выплавке меди невозможно было получить черный металл в объеме, достаточном для производства каких-либо артефактов.

• 2.    Привлечение аналитических данных позволило отнести начало металлургического производства железа ко второй половине III тыс. до н. э. Именно к этому времени относятся достоверно определяемые изделия крупных форм, имеющие металлургическое происхождение.

• 3.    Основной причиной перехода от эпохи бронзы к эпохе железа мы считаем открытие и освоение металлургического способа получения черного металла, а не освоение приемов по улучшению механических качеств железных артефактов (цементация, термообработка). Как было отмечено, древнейшие ар-

• тефакты из черного металла представляли собой не чистое железо (структурная составляющая – феррит), а сырцовую сталь, по твердости сопоставимую с оловянной бронзой.

• 4.    Не позднее XII–XI вв. до н. э. человеком были открыты важнейшие свойства черного металла улучшать механические свойства за счет таких дополнительных операций, как цементация и термообработка.

• 5.    В XI–X вв. до н. э. на территории Восточного Средиземноморья железо становится основным материалом при производстве орудий труда и оружия (« working iron » по Э. Снодграссу). В начале I тыс. до н. э. железная индустрия распространяется в Закавказье, на Северном Кавказе, Балканах, в Центральной и Западной Европе, Северном Причерноморье, Иране, Индии. Это маркирует наступление эры железа.

• 6.    Динамика развития черной металлургии ярко иллюстрирует общую закономерность в истории познания человеком процесса превращения веществ под воздействием высоких температур, то есть переход из одного состояния (руда) в другое (металл).