Каменное сырье и его источники в верхнем палеолите Алтая через призму бифасиальных технологий

Каменное сырье и его источники являются одними из важнейших объектов при изучении палеолитических памятников Алтая [Постнов, Анойкин, Кулик, 2000; Кулик, Постнов, 2001; Кулик, Шунь-ков, Петрин, 2003; Деревянко и др., 2003, 2015; Рыбин и др., 2018; Кулик, Козликин, Шуньков, 2023]. Большая часть обнаруженных зде сь стоянок каменного века расположена в пределах единой геологической макро структуры – Ануйско-Чуйской структурно-фациальной зоны [Кузнецов, 1963; Государственная геологическая карта…, 2019], сложенной комплексами морских отложений и вулканитов венд-палеозойского возраста. Для этой области характерна полисырьевая минеральная ресурсная база; преобладание на местонахождениях того или иного типа каменного материала, как и его качество, определяется локальными особенностями геологии и геоморфологии [Деревянко, Кулик, Шуньков, 2000]. Основным источником сырья для каменных индустрий служил галечник водотоков, в меньшей степени использовались коренные породы [Постнов, Анойкин, Кулик, 2000; Белоусова, 2018]. Отсутствие в регионе универсального высококачественного материала вынуждало человека заниматься тщательным отбором сырья, адаптироваться к локальным геологическим проявлениям или импортировать сырье [Постнов, Анойкин, Кулик, 2000; Кулик, Постнов, 2001; Деревянко и др., 2015].

Целью исследования является реконструкция на основе анализа каменного сырья тонких листовидных бифасов сырьевых и адаптационных стратегий сообществ людей, осваивавших территорию Алтая на ранних этапах верхнего палеолита. Основные верхнепалеолитические объекты сосредоточены на северо-западе региона – в долине верхнего течения р. Ануй (стоянки Усть-Каракол-1, Ануй-1, -3, Дени- сова пещера) или в его центральной части – Еловская котловина в бассейне р. Урсул (стоянки Кара-Бом, Тю-мечин-4). В начальном и раннем верхнем палеолите эти районы обживались одними и теми же группами людей – ок. 45–40 тыс. некал. л.н. – создателями ка-ра-бомовского варианта индустрии, ок. 30–35 тыс. некал. л.н. – усть-каракольской [Белоусова, 2018]. Природные условия в Еловской котловине предполагали широкий доступ к однородному тонкозернистому качественному сырью, в долине Ануя – напротив, ограниченный. Вопрос о том, какое влияние оказывали локальные сырьевые базы на облик индустрий одной культурной традиции, является принципиальным. Ответ на него позволит не только расширить представления о культурной динамике верхнего палеолита, но и пролить свет на предпосылки технологической и типологической вариабельности индустрий. В представленном исследовании данный вопрос решается с помощью анализа каменного материала, который отбирался человеком для изготовления тонких листовидных бифасиальных наконечников. Эти требовательные к качеству сырья и сложные в исполнении изделия создавались на стоянках в долинах Урсула и Ануя, поэтому они могут являться важным источником информации при оценке характера использовавшихся сырьевых баз, а также устойчивости поведенческих и производственных стереотипов у носителей бифасиальных традиций.

Определение сырья двусторонне обработанных изделий и его источников проводилось методами, которые не повреждают образцы и подходят для работы с тонкозернистыми породами (размер отдельных зерен 2–15 мкм), которым отдавалось предпочтение при изготовлении тонких бифасов. Диагностика подобных пород классическим методом петрографического анализа в прозрачных шлифах существенно затруднена, поскольку толщина препарата составляет ок. 30 мкм, что превышает размер зерен породы. Это делает невозможным измерение оптических свойств минералов, а иногда – определение их формы и характера срастаний. Кроме того, если породы не имеют особых текстурно-структурных признаков (слоистость, флюидальность, пятнистость и т.п.), то их нельзя разделить по классам и однозначно идентифицировать.

По этим причинам диагностика сырья проводилась на основе комплексного анализа петрографических и петрохимических характеристик, полученных методами, не разрушающими исследуемый объект [Вишневский и др., 2023]. Была создана база петрографических и петрохимических признаков материала для изготовления бифасов и галек из ближайших водотоков, а также выработаны петрохимические критерии для дифференциальной диагностики пород, включая трудноразличимые тонкозернистые. Работа опиралась на обширный опыт геолого-археологических изысканий последних десятилетий и проводилась в соответствии с данными геологических карт и объяснительных записок к ним [Государственная геологическая карта…, 2001, 2019], с учетом характеристики состава аллювия местных водотоков и горных пород в коренном залегании.

Материалы исследования

Работа базируется на археологических коллекциях двух групп памятников Северо-Западного и Центрального Алтая – ануйской в бассейне Ануя и урсульской в бассейне Урсула, на которых обнаружены тонкие двусторонне обработанные орудия ранних этапов верхнего палеолита. Для решения задач исследования помимо археологических материалов использовались группы образцов галечных отдельно стей из Ануя и Урсула: экспериментальные группы образцов из каждого водотока, в которые вошли выборки пород с высокими потребительскими характеристиками, и петрографическая группа образцов из Ануя, отражающая сырьевое разнообразие в целом.

Археологическая колл екция. Включает 28 бифа-сиальных орудий и их заготовок (рис. 1, табл. 1), что составляет ок. 90 % от общего количества обнаруженных к настоящему времени и доступных для изучения изделий. В коллекцию входят артефакты со стоянок на реках Урсул (Тюмечин-4, n = 6; Кара-Бом, n = 5) и Ануй (Денисова пещера, n = 9; Усть-Каракол-1, n = 4), датированные ранними этапами верхнего палеолита, а также изделия, близкие по морфометрии к верхнепалеолитическим артефактам, но требующие уточнения хронологической позиции (Ануй-3, n = 4). Орудия созданы на основе техники вторичного утончения – специализированного вида двусторонней обработки, который наиболее эффективен при использовании однородных тонкозернистых пород с изотропией физикомеханических свойств и позволяет изготавливать тонкие симметричные бифасы с максимальным сохранением ширины изделия. Длина орудий могла составлять 15–20 см. Культурно-хронологический контекст, морфология и технология изготовления артефактов рассмотрены ранее [Белоусова и др., 2019, 2022].

Экспериментальная коллекция. Включает 37 образцов каменного сырья с повышенными потребительскими характеристиками, отобранных в 2020–2022 гг. для реализации программы по экспериментальному моделированию расщепления [Белоусова и др., 2022] (табл. 2). Источником материала служил современный и древний галечник из бассейна Урсула в устьях рек Алтайры и Ниж. Тюмечин (n = 28, база стоянок урсульской группы) и бассейна Ануя (n = 9, база стоянок ануйской группы).

Петрографическая коллекция . Для расширения анализируемого спектра каменного сырья из бассейна Ануя использована коллекция (n = 152), собранная в 1997 г. канд. геол.-мин. наук Н.А. Кулик. Она включает образцы гальки современного аллювия Ануя и его притоков выше по течению (Каракол, Турата, Мута и др.), а также образцы древнего аллювия Ануя и Каракола, вскрытого в процессе золотодобычи. Особое значение для данного исследования имеют 28 образцов вулканических (эффузивных) пород (табл. 2). Сырье этого типа широко использовалось обитателями местных палеолитических стоянок, но не представлено в экспериментальной коллекции.

Образцы отдельностей высококремнистого сырья, аналогичного тому, из которого изготовлены некоторые бифасы, в данном исследовании не рассматриваются, поскольку такой материал не обнаружен в речном аллювии, склоновых отложениях и коренных выходах в бассейнах Ануя и Урсула.

Методы исследования

В работе задействован комплекс геолого-минералогических методов, ориентированных на изучение петрографических характеристик пород и их химического состава. Из образцов экспериментальной и петрографической коллекций были изготовлены стандартные петрографические шлифы для изучения в проходящем свете, а также полированные препараты из кусочков породы, вмонтированных в эпоксидную смолу для работы на сканирующем электронном микроскопе. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) применялась для детального изучения структуры пород и диагностики минералов с помощью интегрированного энергодисперсионно-

5 cм

Т4-321

КБ-3982

Рис. 1. Листовидные бифасы со стоянок Усть-Каракол-1 ( 1 ), Денисова пещера ( 2 , 4 , 5 , 8 ), Ануй-3 ( 3 , 7 ), Тю-мечин-4 ( 9 , 10 ), Кара-Бом ( 6 , 11 ).

1 – кислый эффузив ануйского типа или туф кара-бомовского типа; 2 , 5 – кислые эффузивные породы каракольского типа без вкрапленников; 3 – кислая эффузивная порода ануйского типа; 4 , 8 – высококремнистые породы; 6 , 10 , 11 – вулканические туфы и игнимбриты; 7 , 9 – ороговикованные (метаосадочные) породы, алевролит .

го спектрометра (EDS) при стандартных параметрах в Центре коллективного пользования научным оборудованием для многоэлементных и изотопных исследований СО РАН на приборе Tescan Mira 3 со спектрометром Oxford X-Max 50.

Для определения химического состава применялся портативный рентгенофлуоресцентный (pXRF) анализатор Olympus Vanta M с родиевым анодом мощностью 4 Вт и дрейфовым кремниевым детектором в модификации, специализированной для изучения

Таблица 1 . Химический состав материала бифасов * со стоянок в бассейнах рек Ануй и Урсул по данным pXRF, мас. %

Образец Si Ti Al Fe Mg Ca Mn K S Zr** Nb** Денисова пещера, Ануй ДП-944 29,62 0,40 7,88 4,82 1,45 1,42 0,09 2,82 0,03 262 5 ДП-65 46,25 0,04 1,51 0,60 0,41 0,19 0,09 0,59 Нпо*** 18 Нпо ДП-901 42,64 0,14 2,40 3,59 0,50 0,26 0,23 0,35 0,02 41 » ДП-9 39,52 0,08 2,90 1,63 Нпо 0,24 0,08 0,16 0,04 31 » ДП-277 41,7 0,05 1,26 0,07 0,6 0,32 0,01 0,32 0,13 67 » ДП-919 23,51 0,54 6,49 6,02 1,50 3,05 0,10 1,46 0,07 171 9 ДП-87 21,89 0,22 4,40 3,85 Нпо 2,86 0,36 1,49 0,01 47 Нпо ДП-672 30,45 0,17 7,34 3,02 » 0,70 0,03 2,25 Нпо 288 » ДП-166 33,31 0,20 7,46 2,15 » 0,74 0,05 3,42 0,03 330 7 Усть-Каракол-1, Ануй УК-622 27,84 0,11 5,55 0,78 Нпо 0,60 0,02 3,93 0,09 161 Нпо УК-655 36,52 0,10 6,78 0,50 » 0,47 0,01 4,18 0,03 143 » УК-443 34,56 0,09 6,05 3,58 0,49 0,25 0,09 5,61 Нпо 238 5 УК-369 29,69 0,41 8,43 4,17 1,33 5,73 0,06 2,01 » 181 8 Ануй-3, Ануй А3-18,1 31,49 0,06 5,91 1,61 Нпо 0,25 0,04 4,13 0,12 387 8 А3-18,2 30,21 0,41 7,38 4,02 0,91 4,93 0,05 1,58 0,03 163 5 А3-18,3 37,50 0,07 6,00 0,37 Нпо 0,26 0,01 2,72 0,04 168 Нпо А3-31,1 35,37 0,16 6,89 1,20 » 0,64 0,03 1,27 0,07 346 17 Кара-Бом, Урсул КБ-04 37,17 0,09 6,55 1,59 0,59 0,31 0,03 4,28 0,02 468 27 КБ-20 31,54 0,07 4,45 1,36 Нпо 0,14 0,04 5,04 0,02 494 22 КБ-5231 34,05 0,08 6,36 1,42 » 0,31 0,07 3,95 0,07 624 29 КБ-3982 36,52 Нпо 6,20 0,62 » 0,45 0,02 3,17 0,02 110 Нпо КБ-92 37,73 0,07 5,99 1,41 » 0,24 0,03 6,40 0,04 369 21 Тюмечин-4, Урсул Т4-435 33,17 0,07 5,45 1,14 Нпо 0,27 0,02 3,85 0,07 650 28 Т4-321 38,19 0,09 6,01 1,53 » 0,21 0,04 4,04 0,03 456 26 Т4-2.15 33,87 0,06 5,35 1,56 » 0,24 0,04 3,82 0,06 536 27 Т4-2.12 2,13 0,51 8,97 5,71 1,93 6,03 0,11 1,48 0,05 158 8 Т4-426 35,50 0,08 6,54 1,60 Нпо 0,29 0,07 4,40 0,08 517 24 Т4-419 36,18 0,05 6,11 0,68 » 0,34 0,02 3,29 0,07 106 5 горных пород. Он является неразрушающим и при использовании не требует пробоподготовки, что важно при изучении археологических объектов. Для работы было до статочно участка относительно ровной однородной чистой поверхности. Прибор не требует соз- дания вакуума и короткопериодической калибровки. Встроенная камера дает возможность выбрать участок для проведения анализа.

Прибор не используется для измерения содержания элементов легче магния. Прежде всего это каса-

Таблица 2. Типичный состав образцов пород из современного галечника рек Ануй и Урсул по данным pXRF, мас. %

Образец Si Ti Al Fe Mg Ca Mn K S Zr* Nb* Экспериментальные коллекции Вулканогенно-осадочные породы долины Урсула Эксп-3 33,87 0,04 5,81 2,48 0,43 1,39 0,05 4,18 0,15 491 19 Эксп-9 39,20 0,07 5,27 0,84 0,32 0,14 0,05 5,01 0,12 454 20 Эксп-10 38,40 0,04 6,50 1,28 Нпо** 0,16 0,03 4,65 0,09 469 25 Эксп-11 31,61 0,10 6,17 1,55 » 0,34 0,07 5,33 0,57 183 7 Эксп-16 37,14 0,06 6,00 1,40 » 0,34 0,03 3,74 0,15 544 36 Эксп-19 38,23 0,08 6,31 1,38 » 0,21 0,06 3,79 0,18 527 23 Эксп-55 30,80 0,09 4,95 1,41 » 0,25 0,04 2,75 0,05 589 32 Метаосадочные породы долины Ануя (устье Каракола) Эксп-14 20,80 0,33 4,87 3,61 0,98 5,12 0,07 3,11 Нпо 145 Нпо Эксп-27 21,60 0,46 7,27 6,91 1,96 5,19 0,10 1,48 0,17 154 7 Эксп-29 30,71 0,36 7,05 3,85 1,38 4,96 0,06 1,61 0,03 160 6 Эксп-36 27,47 0,44 7,93 4,84 1,58 5,18 0,06 1,07 Нпо 173 6 Эксп-45 27,73 0,35 7,21 3,28 1,14 4,91 0,06 3,56 » 190 9 Петрографическая коллекция Н.А. Кулик Кислые эффузивные породы долины Ануя, ануйский тип Ан-127 38,67 0,13 5,84 1,18 Нпо 0,28 0,01 3,33 Нпо 192 Нпо Ан-124а 30,88 0,06 4,74 0,20 0,37 0,12 0,01 1,56 » 138 3 Ан-122а 39,89 0,06 6,13 0,59 Нпо 0,16 0,01 4,52 » 152 Нпо Ан-8 36,99 0,07 7,98 1,15 » 0,25 0,01 0,38 » 181 » Ан-10 34,64 0,30 6,48 2,95 » 0,66 0,01 3,85 » 238 » Ту-98а 36,21 0,07 6,69 1,29 » 0,17 0,01 3,66 » 443 10 Кислые эффузивные породы долины Ануя, каракольский тип Кк-40 35,84 0,16 7,53 1,59 Нпо 1,10 0,03 2,80 Нпо 301 9 Кк-50 35,15 0,40 6,79 3,63 0,52 1,96 0,09 2,71 » 241 6 Кк-52 31,42 0,50 8,46 5,20 0,85 2,75 0,09 1,77 0,01 261 5 Кк-88 34,95 0,26 7,53 1,97 Нпо 1,76 0,06 2,85 Нпо 251 6 ется натрия, типичный диапазон содержания которого для вулканогенных, как и для осадочных пород составляет 0,3–3,0 мас. %. Натрий играет значительную роль в составе многих горных пород, следовательно, при отсутствии данных о его содержании невозможно прямое использование петрохимических пересчетов и многих классификационных диаграмм.

Olympus Vanta M хорошо зарекомендовал себя при проведении аналитических работ на геологических объектах и показал стабильно сть результатов при многократных измерениях [Wawryk, Hancock, 2022]. Проводившиеся ранее исследования доказали, что его применение эффективно при решении задач диагностики каменного сырья, а полученные значения допустимо использовать для прямого сопоставления химического состава материала сколовой поверхности артефактов и современных обнажений без пришли-фовки артефакта [Вишневский и др., 2023].

Для каждого исследуемого образца были получены как минимум два спектра, численные результаты обсчета которых усреднялись. Диаметр пятна возбуждения поверхности составлял ок. 3 мм, напряжение 10/40 кВ, время набора спектров по 15 сек. (суммарно 30 сек.).

Петрография и минеральный состав образцов экспериментальной и петрографической коллекций

Осадочные и метаосадочные породы аллювия Ануя. Для экспериментальной коллекции на речных косах вблизи стоянки Усть-Каркол-1 отобрано девять образцов (табл. 2). Большая часть пород представлена массивными и комковато-полосчатыми серыми и темносерыми до черных (нередко с коричневатым оттенком) алевролитами с зернами размером 20-50 мкм. Некоторые породы, с долей зерен размером ~100 мкм, можно классифицировать как алевропесчаники и мелкозернистые песчаники. Зерна плохо сортированы и слабо окатаны (рис. 2, 1 ), преобладают обломки магматических пород среднего и основного состава, зерна кварца и плагиоклаза.

Все изученные породы несут в разной степени проявленные признаки перекристаллизации под температурным (метаморфическим) и/или гидротермальным воздействием, соответственно, являются метаосадочными. Многие образцы имеют слабовыра-женные текстурно-структурные особенности, в частности, мелкопятнистые текстуры, характерные для роговиков. Среди новообразованных минералов наиболее распространены альбит и эпидот. Последний формирует как мелкие идиоморфные зерна, так и довольно крупные пойкилитовые кристаллы диаметром до 100-150 мкм (рис. 2, 1 , BSE). Структура породы при этом характеризуется извилистыми границами сросшихся зерен, что придает материалу повышенную прочность и однородность. Помимо эпидота, в межзерновом пространстве некоторых пород отмечаются серицит и хлорит, их доля составляет до 20 об. %. Ранее такое широкое развитие новообразованных минералов исследователи связывали с низкими ступенями регионального метаморфизма, которому подвергнуты осадочные породы бассейна Ануя [Государственная геологическая карта ^, 2001; Постнов, Анойкин, Кулик, 2000]. Однако широкое распространение гидротермально преобразованных пород и низкотемпературных контактово-метаморфических ореолов в данном районе [Государственная геологическая карта^, 2001] позволяет предполагать связь наблюдаемых изменений с магматизмом.

Вулканогенные породы аллювия Ануя. Отобраны 20 образцов. В русле Ануя в районе Денисовой пещеры встречаются два типа эффузивных пород: наиболее распространены афировые риолиты, реже - редкопорфировые и риодациты с массивной, пятнисто-полосчатой и флюидальной текстурой и фельзитовой, сферолитовой или микропой-килитовой структурой основной массы, т.н. кислые эффузивы ануйского типа (рис. 2, 2). Основная масса этих пород состоит из тесного срастания очень мел- ких зерен (1-5 мкм) кварца, плагиоклаза (альбита), калишпата. Акцессорные минералы представлены чаще всего магнетитом, апатитом, цирконом, реже -титанитом. В некоторых образцах порода сильно изменена - альбитизирована и хлоритизирована, но ее зернистость при этом остается чрезвычайно тонкой. Эти породы имеют светлую (бежево-серую, зеленовато-серую, желтоватую), реже красноватую до бурой окраску. Их галька типична для правых притоков Ануя - рек Черга, Турата, Хулуста.

В меньшем количестве в аллювии Ануя встречаются дациты (до андезитов) с порфировой и гломе-ропорфировой структурой, обычно без выраженной флюидальности - т.н. эффузивы каракольского типа (рис. 2, 3 ). Эти породы темноокрашенные, серого, зеленовато-серого или зеленовато-коричневого цвета, иногда с красновато-фиолетовым оттенком. Вкрапленники представлены средним плагиоклазом, хлорити-зированным темноцветным минералом - амфиболом или клинопироксеном, магнетитом и ильменитом (рис. 2, 3 , BSE). В основной микрозернистой массе преобладают кварц, альбит и калиевый полевой шпат. В гораздо больших количествах, по сравнению с породами ануйского типа, содержатся акцессорные минералы - ильменит, магнетит, апатит и титанит. Широко распространены вторичные - хлорит и серицит. Главным поставщиком таких пород в долину Ануя является Каракол - крупный левый приток, впадающий в Ануй в 2 км выше по течению от Денисовой пещеры. Однако вариабельность состава и текстурно-структурных характеристик эффузивных пород в данном случае весьма велика: в галечнике Ануя выше впадения Каракола так же отмечаются порфировые эффузивы, а в аллювии Каракола - разности, практически лишенные вкрапленников.

Вулканогенно-осадочные породы бассейна Урсула. Для экспериментальной коллекции отобраны 28 образцов из аллювия р. Алтайры, в 200 м от ее устья, и из конуса выноса р. Ниж. Тюмечин, который размывается Урсулом в районе памятников Тюмечин-1-3 [Белоусова и др., 2022]. Они представляют собой пирокластические (вулканогенно-осадочные) породы кислого состава, образовавшиеся за счет диспергирования магматического материала во время вулканического извержения и его последующего отложения, т.е. являются уплотнившимися тонкозернистыми пепловыми туфами (рис. 3, 1 , 2 ) и игнимбритами с массивной или слабовыраженной полосчатой, прерывисто-линейной или неравномерно-пятнистой текстурой, обусловленной реликтами фьямме (рис. 3, 3 ). Обычно они полностью девитрифицированы и частично перекристаллизованы под воздействием либо низкоградного регионального, либо контактового метаморфизма при внедрении малых магматических тел, широко распространенных в данном районе [Государ-

100 мкм

Рис. 2. Петрографические особенности метаосадочных и вулканогенных пород аллювия Ануя. Фотографии сделаны с помощью электронного микроскопа: в плоскополяризованном свете (ppl) – левая колонка, в скрещенных николях (xpl) – центральная, в отраженных электронах (BSE) – правая.

Ap – апатит; Chl – хлорит; Ep – эпидот; Kfs – калиевый полевой шпат; Mag – магнетит; Pl – плагиоклаз; Qu – кварц; Sph – сфалерит.

1 – Эксп-29, типичная метаосадочная порода, визуально диагностируемая как алевролит. Слева хорошо видно тонкозернистое строение с равномерным распределением слабоокатанных зерен. На BSE-изображении отчетливо фиксируется разрастание новообразованного эпидота – формирование роговиковой структуры; 2 – Ан-2-97, афировый риолит «ануй-ского» типа с ярко выраженной флюидальностью и микропойкилитовой структурой основной массы, сформированной пойкилокристами калиевого полевого шпата; 3 – Кк-50-97, порфировый дацит «каракольского» типа с большим количеством разноразмерных вкрапленников измененных полевых шпатов, хлоритизированных зерен темноцветных минералов, магнетита и апатита.

Рис. 3. Петрографические особенности вулканогенных и вулканогенно-осадочных пород аллювия Урсула. Фотографии сделаны с помощью электронного микроскопа: в плоскополяризованном свете (ppl) – левая колонка, в скрещенных николях (xpl) – центральная, в отраженных электронах (BSE) – правая.

Aln – алланит; Ap – апатит; Bt – биотит; Kfs – калиевый полевой шпат; Py – пирит; Qu – кварц; Ttn – титанит; Zrn – циркон. 1 – Эксп-9, тонкозернистый мелкопятнистый туф с массивной текстурой, не содержащий крупных (порфировых) кристаллов или их обломков – витрокластический туф. Хорошо видны сростки зерен новообразованного титанита и алланита, а также закономерная параллельная ориентировка чешуек биотита; 2 – Эксп-10, порода, цемент которой аналогичен Эксп-9, но содержит при этом обломки кристаллов кварца и калиевого полевого шпата – кристалловитрокластический туф. Наряду со вкрапленниками часто встречается новообразованный ксеноморфный пирит. Вкрапленники калиевого полевого шпата частично перекристаллизованы по краям в зернистый агрегат; 3 – Эксп-11, игнимбрит с характерной прерывисто-линейной текстурой, напоминающей текстуру течения в лавах, которая обусловлена пламеподобными обособлениями (фьямме). Прослеживается согласная ориентировка фьямме и чешуек биотита.

ственная геологическая карта…, 2019]. Сохранившиеся вкрапленники/обломки зерен кварца и полевых шпатов позволяют разделять туфы на исходно ви-трокластические (практически не содержащие вкрапленников) (рис. 3, 1 ) и кристалловитрокластические (рис. 3, 2 ).

Основной объем породы (размер зерен 5–25 мкм) сложен агрегатом кварца, калиевого полевого шпата, кислого плагиоклаза и биотита (иногда с хлоритом), придающим породе серый или зеленоватый оттенок. Более крупные зерна, в основном калиевого полевого шпата, составляют обычно не более 5 об. % породы, редко до 20–25 %. Зерна чаще всего неправильной формы, иногда остроугольной. По их границам иногда видны резорбция и перекристаллизация с уменьшением зернистости (рис. 3, 2 ). Часто встречаются эпидот, алланит и титанит, образующие тесные срастания и отдельные метакристаллы диаметром 50–500 мкм, редко до 1,5 мм (рис. 3, 1 , BSE), которые воспринимаются невооруженным глазом как белые пятнышки. Заметно реже отмечаются апатит и циркон. В некоторых образцах в значительных количествах присутствует макроскопически заметный пирит, слагающий ксеноморфные зерна и скопления, обычно до 200 мкм, но иногда и до нескольких миллиметров, значительно реже встречаются мелкие выделения сфалерита и галенита.

Химический состав материала из галечника и бифасов

Анализ полученных с помощью pXRF-данных о химическом составе галечников и бифасов позволил выявить группы составов и определить петрохимические критерии различий каменного материала разных типов (рис. 4). На графиках выделены поля составов для горных пород из экспериментальной и петрографической коллекций (за исключением туфов Еловской котловины), с которыми сопоставлены результаты исследования материала орудий (рис. 4).

Экспериментальная и петрографическая коллекции. Вариативность пропорций минералов и разнородных обломков в метаосадочных породах из аллювия Ануя подтверждается данными об их химическом составе, полученными с помощью pXRF и EDS (площадное сканирование по участкам ок. 400 × 400 мкм); они показывают хорошую сходимо сть в пределах 1σ. Содержания всех петрогенных элементов варьируют. Так, содержание кремния составляет от 20,8 до 30,7 мас. %, титана – от 0,33 до 0,57 мас. % (данные pXRF; рис 4, а, б; табл. 2). Позиции точек этих элементов на классификационных диаграммах обломочных осадочных пород, например, log(SiO2/Al2O3) к log(Fe2O3/K2O) [Herron, 1988], позволяет хорошо их различать. В данном исследовании для иллюстрации особенностей состава горных пород был использован модифицированный вариант диаграммы в координатах log(Si/Al) – log(Fe/K) (рис. 4, г). Содержание циркония в метаосадочных породах Ануя варьирует в узких пределах 150–200 ppm, ниобия – 5–10 ppm (рис. 4, в; табл. 2).

Содержание кремния в вулканогенно-осадочных породах из аллювия бассейна Урсула со ставляет в среднем 36,4 мас. %, калия – 4,65 мас. % (рис. 4, а ). Значимых закономерностей отклонения состава, коррелирующих с текстурными особенностями породы (витрокластические, кристалловитрокластиче-ские туфы и игнимбриты), на имеющейся выборке не прослежено. По сравнению с метаосадками, породы характеризуются более низким содержанием кальция, железа и титана (рис. 4, б ; табл. 2), что соответствует кислым эффузивным породам ануйского типа. В некоторых образцах отмечается повышенная концентрация серы за счет пирита и других сульфидов. На диаграмме log(Si/Al) к log(Fe/K) точки состава вулканитов образуют компактное поле в районе значений от -0,25 до -0,75 log(Fe/K) и от 0,7 до 0,85 log(Si/Al). Высоким значением log(Si/Al) > 1 отличается только состав образца Эксп-25 (рис. 4, г ), имеющего нетипичную пятнистую текстуру. По содержанию циркония отчетливо выделяются две группы: основная (n = 24) – с концентрациями >400 ppm, малочисленная (n = 3) – со значениями концентрации в диапазоне 150–250 ppm (рис. 4, в ). Содержание ниобия в целом показывает те сную связь с цирконием; величина этого показателя для большинства пород находится в диапазоне 20–35 ppm, а в группе с низкими содержаниями циркония – 3–8 ppm (рис. 4, в ; см. табл. 1).

Кислые эффузивные породы из аллювия долины Ануя характеризуются наиболее широкими вариациями состава, обусловленными больше не своей исходной природой, а наложенными вторичными процессами. Тем не менее, комплекс признаков, как правило, позволяет отличать по составу эти породы от кислых туфов Еловской котловины, которые бывают весьма сходными по облику. Для эффузивов ануйского типа свойственно низкое содержание кальция – до 0,66 мас. % (в среднем 0,2), тогда как среднее значение для каракольского – 1,5 мас. %. Отличие проявляется также в содержании титана – 0,05–0,3 (среднее 0,1) мас. % для ануйского и 0,16–0,5 (среднее 0,3) мас. % для каракольского, оно выражается в появлении значительного количества ильменита, определяющего, в частности, более темную окраску породы. По остальным компонентам различия не особенно существенны – более широкое поле значений состава эффузивов ануйского типа полностью перекрывает поле каракольского (рис. 4, а , в ; см. табл. 1). Значения

7 Г

Высококремнистые породы

Метаосадочные породы экспериментальной коллекции

Эффуэивы Каракол

Рис. 4. Варианты химического состава материала бифасов, метаосадочных и эффузивных пород из современного руслового аллювия Ануя (в устье Каракола), а также вулканогенно-осадочных пород Урсула (в устье Ниж. Тюмечина), по данным pXRF. Выделены поля составов метаосадочных и кислых эффузивных пород ануйского и каракольского типов. Цифрами обозначены точки состава поверхности материала некоторых бифасов.

1 – туфы и игнимбриты Еловской котловины (Урсул); 2 – метаосадочные породы (Ануй); 3 – эффузивы из аллювия Ануя; 4 – эффузивы из аллювия Каракола; 5 – Денисова пещера; 6 – Усть-Каракол-1; 7 – Ануй-3; 8 – Кара-Бом; 9 – Тюмечин-4.

Эффузивь

log(Fe/K) для пород каракольского типа варьируют в диапазоне от 0,47 до -0,25 (среднее – 0) , для ануй-ского – от 0,48 до -1,11 (среднее – -0,5).

В некоторых образцах эффузивных пород ануй-ского типа наблюдается резкое падение содержаний калия – до 0,3–0,7 мас. % против средних 3,5 мас. %; оно вызвано, как показало исследование на SEM, альбитизацией – замещением изначального агрегата альбита, кварца и калиевого полевого шпата очень тонкозернистым вторичным альбитом. Твер- дость породы и характер скола при этом заметно не меняются.

Важным критерием для дифференциальной диагностики является содержание ниобия, которое в вулканитах из аллювия Ануя не превышает 20 ppm, а в основной группе исследованных туфов из Елов-ской котловины не опускается ниже этой величины (рис. 4, в). Средние значения содержания циркония также показательны: для пород ануйского типа – 185 ppm, для каракольского – 265 ppm, для основной группы туфов – 480 ppm. Эти критерии позволяют с высокой степенью достоверности идентифицировать материал, принесенный в долину Ануя.

Сырье для бифасов. Поверхность артефактов, подвергавшаяся длительное время воздействию грунтовых вод и других экзогенных факторов, может изменяться по цвету и, следовательно, по химическому составу. Это связано с тем, что выветривание вызывает неравномерное разрушение минералов, слагающих горную породу. Большое влияние оказывают процессы окисления и осаждения минералов из грунтовых вод. В результате на поверхности образуются пленки оксидов железа и марганца, кальцитовые корочки и т.п. Проведенный ранее анализ статистических данных, относящихся к материалам стоянок открытого типа, выявил незначительное смещение концентрации этих элементов под влиянием внешних факторов [Вишневский и др., 2023]. На отдельных участках Денисовой пещеры таким важным фактором являлась миграция поровых растворов через слои, обогащенные продуктами жизнедеятельности летучих мышей, которые вызывали изменения поверхности артефактов и образование разнообразных фосфатов [Sokol et al., 2022]. Среди представленных в данном исследовании изделий следы таких изменений несет только артефакт ДП-87.

Большая часть точек состава материала бифасов, которые изготовлены из пород, макроскопически определяемых как осадочные, несмотря на широкие вариации концентраций петрогенных элементов (см. табл. 1), находится преимущественно в поле состава отобранных из аллювия долины Ануя метаосадоч-ных пород экспериментальной коллекции (рис. 4, б). Наиболее типичный состав, тяготеющий к центральной части поля, имеет материал изделий со стоянок Ануй-3, Усть-Каракол-1 и Денисовой пещеры – А3-18.1 (см. рис. 1, 7), УК-369 и ДП-919 соответственно (см. рис. 4, в), хотя по следний характеризуется немного повышенной концентрацией титана. Бифас ДП-944 отличается пониженным содержанием кальция и повышенным алюминия, которое не компенсируется калием (формирующим калиевый полевой шпат), что можно объяснить распространенным процессом альбитизации с привносом натрия, не диагностируемого pXRF. Изготовленный из мета-осадочной породы артефакт ДП-87 из долины Ануя имеет выраженные признаки вторичной фосфатной минерализации и низкие показатели концентрации большинства компонентов, кроме железа, кальция и фосфора; доля последнего превышает 5 мас. %, что связано с преобразованием поверхности богатыми фосфором растворами [Ibid.]. Такие данные мало пригодны для прямого сравнения – на бинарных диаграммах (рис. 4, а–в) точка состава образца ДП-87 сдвигается по диагонали в левый нижний угол, бли- же к нулевым значениям. Однако в целом пропорции компонентов сохраняются: на диаграмме логарифмических соотношений точка состава образца ДП-87 находится в поле метаосадочных пород. Стоит отметить, что для образцов с такими выраженными поверхностными изменениями необходимы не только тщательный петрографический контроль, но и методика выявления тенденции преобразования состава, которую следует создать.

В поле состава метаосадочных пород экспериментальной коллекции укладывается также сырье бифаса Т4-2.12 (см. рис. 1, 9 ) со стоянки Тюмечин-4 – единственного изготовленного не из туфа (9,1 %) среди обнаруженных на памятниках урсульской группы. Верховья р. Ело, как и притоки Ануя, в т.ч. Каракол, размывают комплексы кембро-ордовикских и силурийских осадочных пород, так что использование такого материала из галечников рек Ело и Урсул вполне возможно.

Значения петрохимических показателей преобладающей части (63,6 %, n = 7) бифасов с Урсула на диаграмме перекрываются основной областью таковых состава сырья экспериментальной коллекции этой долины (туфы и игнимбриты) по всем компонентам – это образцы КБ-20, КБ-04 (см. рис. 1, 6 ), КБ-5231, Т4-426, Т4-321, Т4-2.15, Т4-435. При этом повышенные потребительские характеристики отдельных образцов породы (например, КБ-04) определяются не вариациями химического состава, а особенностями строения минерального агрегата.

Материал бифасов КБ-3982 (см. рис. 1, 11 ) и Т4-419 имеет более низкие, по сравнению с другими изделиями этого типа на Урсуле, концентрации циркония и по этому показателю тяготеет к отдельной малочисленной группе составов туфов, а также более низкое содержание железа (вдвое ниже среднего) и титана (в КБ-3982 – ниже предела обнаружения pXRF). Образец КБ-92 занимает промежуточную позицию по концентрации циркония между двумя группами экспериментальной коллекции; кроме того, ему соответствуют максимальные содержания калия – 6,4 мас. %.

Таким образом, сырье восьми из десяти бифасов со стоянок Кара-Бом и Тюмечин-4 заметно отличается по петрохимическим критериям от нередко сходных по облику эффузивных пород из бассейна Ануя.

Половина бифасов, обнаруженных на стоянках ануйской группы (50 %, n = 8), выполнена из кислых эффузивных пород. Материал изделий УК-622, УК-655, А3-18.3 (см. рис. 1, 3) и А3-18.1 (см. рис. 1, 7) по всем характеристикам соответствует типичным риолитам и риодацитам ануйского типа. Иной подтип эффузивных пород ануйского типа представлен орудием А3-31.1. Для него характерна существенная обе-дненность калием, которая с учетом количества алю- миния может быть компенсирована альбитизацией. Об этом также свидетельствуют белые хлопьевидные включения в породе, чаще всего зеленовато-серой. Интересной особенностью являются повышенные концентрации ниобия и циркония – 17 и 367 ppm, которые находятся на пределе значений, полученных для образцов соответствующих пород петрографической коллекции.

Необычным по химическому составу является материал бифасов ДП-166 (см. рис. 1, 5 ) и ДП-672 (см. рис. 1, 2 ) – он выделяется более высокими значениями концентрации железа, алюминия, титана и циркония (см. рис. 4, б , в ), чем у большинства эффузивов ануйского типа, т.е. его характеристики, близки к таковым эффузивов каракольского типа, за исключением низких значений содержаний кальция. Однако кальций в породах каракольского типа сконцентрирован преимущественно во вкрапленниках плагиоклаза, которые отсутствуют в ДП-166 и ДП-672. Можно предположить, что материалом для них служила эффузивная порода каракольского типа без вкрапленников. С учетом вариативности структуры и состава горных пород куяганской свиты, являющейся источником материала, это вполне вероятно.

Спорным следует счит ать материал бифаса УК-443 (см. рис. 1, 1 ), имеющий высокое содержание калия (5,61 мас. %), типичное для туфов Еловской котловины, и относительно низкие концентрации ниобия и циркония (см. рис. 4, в ; см. табл. 1). Вместе с тем для этого сырья характерно высокое содержание железа (4,82 мас. %), свойственное метаосадочным породам и эффузивам каракольского типа, но при этом неприсущее им низкое содержание титана. Материал имеет зеленовато-серый цвет и пятнистую текстуру, вкрапленники отсутствуют. Таким образом, он может представлять собой как метасоматизированный (оже-лезненный и калишпатизированный) кислый эффузив ануйского типа, так и ожелезненный туф кара-бомов-ского типа. К сожалению, достоверно установить это без применения разрушающих методов не представляется возможным.

Отдельную группу образуют высококремнистые породы бифасов из Денисовой пещеры – ДП-65, ДП-901 (см. рис. 1, 8), ДП-9 (см. рис. 1, 4) и ДП-277. Содержание кремния в них наиболее высоко – 46,3; 42,6; 39,5 и 41,7 мас. % соответственно. Данные породы выделяются закономерно низкими значениями концентрации всех остальных элементов, по сравнению с осадочными породами (см. табл. 1). Эти особенности хорошо видны на диаграммах, в частности, значения log(Si/Al) для них в 2 раза выше, чем для пород других типов (см. рис. 4, г). Кроме того, отличительной чертой высококремнистых пород являются очень низкие концентрации циркония – 18, 41, 31 и 67 ppm соответственно, что практически на поря- док меньше значений, типичных как для осадочных пород, так и для вулканитов (см. рис. 4, в). Соотношения концентрации химических элементов для подобных пород обычно малоинформативны, т.к. ошибка в определении становится больше, а сами породы могли претерпевать значительное метасоматическое преобразование с привносом и (или) выносом различных компонентов. Установить их исходное происхождение можно только с использованием комплексного подхода, предполагающего привлечение разрушающих методов.

Источники сырья

Значительную роль в геологическом строении центральной и северо-западной частей Российского Алтая играют вулканогенные и вулканогенно-осадочные горные породы девонского возраста, представленные в районах исследования куяганской (бассейн Ануя) и куратинской (бассейн Урсула) свитами [Государственная геологическая карта…, 2001, 2019]. Вместе с другими формациями этого возраста они налегают на более древние, преимущественно осадочные породы, которые отлагались на континентальном склоне, а позднее – на шельфе древнего океанического бассейна, где накапливались толщи мергелей и известняков [Ёлкин и др., 1994]; за счет последних в четвертичное время сформировались многие карстовые пещеры Алтая. Все эти осадочные, вулканогенно-осадочные и вулканогенные толщи прорваны многочисленными магматическими интрузиями разного возраста. Среди них – как мелкие жилообразные тела и подводящие каналы вулканов, так и огромные гранитные массивы площадью в десятки квадратных километров. Такие масштабные внедрения магмы приводили к разогреву окружающих осадков, а также вызывали гидротермальную активность и метаморфизм, который выражался в изменении структуры и минерального состава пород. В результате этих процессов вокруг многих крупных массивов возникли метаморфические ореолы (рис. 5) [Государственная геологическая карта…, 2001, 2019], представленные роговиками разного минерального состава и строения, зависящего от температуры прогрева и химического состава исходных пород.

Установлено, что большая часть бифасов (n = 10) из памятников урсульской группы изготовлена из местного сырья – горных пород среднедевонской вулканогенно-осадочной куратинской свиты, обнажающихся по западным склонам г. Аптырга и в больших количествах присутствующих в русловом аллювии Алтайры и Ниж. Тюмечина. Данное сырье представляет собой темные зеленовато-серые до зеленовато-черных плотные вулканические

12³ □ 45   ⁶ [од] ⁷

Рис. 5. Геологические карты районов верхней части бассейна Ануя (Денисова пещера, Усть-Каракол-1, Ануй-3) ( а ) и Еловской котловины в долине Урсула (Кара-Бом, Тюмечин-4) ( б ). Составлены по: [Государственная геологическая карта…, 2001, 2019].

1 – магматические интрузивные тела и контактовые метаморфические (роговиковые) ореолы вокруг них; 2 – кембрийско-ордовикские осадочные формации; 3 – ордовикско-силурийские осадочные формации, в т.ч. с карбонатными породами; 4 – девонские отложения куяганской и куратинской свит, включающие кислые вулканические и вулканогенно-осадочные породы; 5 – прочие девонские осадочные и вулканогенно-осадочные формации; 6 – четвертичные аллювиальные отложения и основные тектонические нарушения; 7 – населенные пункты и палеолитические стоянки.

туфы кислого состава и игнимбриты с массивной или прерывисто-полосчатой текстурой, которые ранее рассматривались как роговики [Деревянко и др., 1998], кислые эффузивные породы [Кулик, Шунь-ков, Петрин, 2003] или силициты [Рыбин и др., 2018]. По типу материала орудия КБ-92, КБ-3982 (см. рис. 1, 11 ) и Т4-419 отвечают диапазону вариаций состава пород куратинской свиты [Государственная геологическая карта…, 2019]. Показательно, что материал некоторых бифасов стоянки Кара-Бом, например, КБ-04 (см. рис. 1, 6 ), первоначально определенный как окремненный алевролит [Белоусова и др., 2019], при более тщательном исследовании оказался туфом. Однако один из артефактов со стоянки Тюмечин-4 (см. рис. 1, 9 ) выполнен из местного урсульского алевролита, типичного по составу и для аллювия из долины Ануя.

Тонкие листовидные бифасы, обнаруженные на памятниках в долине Ануя, изготовлены из сырья трех типов – метаосадочных пород (n = 5, с учетом образца ДП-87), кислых эффузивов (n = 8) и высококремнистых пород (n = 4). Все породы, кроме высококремнистых, находят соответствие в местном галечнике современных водотоков. Постседиментационный ме- таморфизм пород и ороговикование детально описаны при картировочных работах [Государственная геологическая карта…, 2001]. Следы метаморфических или гидротермальных преобразований во всех образцах, включенных нами в экспериментальную коллекцию, указывают на то, что многие породы такого типа, использовавшиеся для изготовления палеолитических орудий, являются метасоматитами или роговиками разной степени прогрева. Река производит природное «обогащение» материала: менее прочные, не затронутые этими процессами разности в виде крупных галек в аллювии практически отсутствуют, т.к. зерна минералов в них не срастаются друг с другом в общий каркас, а сами породы более мягкие и анизотропны по физическим свойствам.

Эффузивные породы в аллювии Ануя представлены двумя типами – более светлыми низкокальциевы-ми и низкожелезистыми (ануйский тип), источником которых является куяганская свита – формационный аналог куратинской, обнажающаяся в верховьях правых притоков реки, и темными более высококальци-евыми и титанистыми породами каракольского типа, выходящими на поверхность в верховьях левых притоков Каракола и Муты. Эти породы, несмотря на род- ство и иногда визуальное сходство с материалом кара-бомовской индустрии, различаются по соотношению большинства химических элементов.

Можно предположить, что часть артефактов с палеолитических стоянок Северо-Западного Алтая, материал которых был диагностирован ранее как афировая кислая эффузивная или даже как порфировая кислая эффузивная порода, изготовлена из туфов и иг-нимбритов. В этом случае их тонкая зернистость и, соответственно, хорошие утилитарные характеристики объясняются не быстрым затвердением излившихся пород, а формированием из данного расплава пепловых частиц, которое сопровождалось дроблением вкрапленников и частичной дифференциацией частиц по размеру при стратификации. Это предполагает наличие иных источников такого сырья для палеолитической индустрии.

Заключение

Неразрушающий и не требующий особой пробопод-готовки метод анализа с помощью современных портативных рентгенофлуоресцентных спектрометров, специализированных для изучения горных пород, показал себя высокопроизводительным инструментом, который позволяет вместе с макро- и микроскопическим изучением поверхности с высокой степенью надежности проводить типизацию тонкозернистого сырья палеолитических индустрий. В результате исследования с помощью pXRF-анализатора из 24 первоначальных петрографических определений бифа-сов были подтверждены: полно стью – 16, уточнены – 3 и переведены в другую группу сырья (из осадочных – в вулканогенно-осадочные) – 5, из которых 4 изначально вызывали сомнения.

Установлено, что тонкие листовидные орудия из памятников в Еловской котловине были изготовлены из местного сырья преимущественно вулканогенного происхождения, широко распространенного в аллювии притоков Урсула – Алтайры и Ниж. Тюмечина. Этот материал представляет собой темные зеленоватые вулканические туфы и игнимбри-ты кислого состава; ранее они рассматривались разными авторами как роговики, силициты или кислые эффузивные породы. Бифасы со стоянок в долине Ануя выполнены из иного материала, как правило, местного происхождения, обладающего более низкими потребительскими характеристиками, чем орудия из памятников в Еловской котловине. Большая часть изготовлена из кислых эффузивных пород, меньшая – из метаосадочных, возможно ороговикован-ных. На стоянках в верховьях Ануя выявлены также единичные сравнительно небольшие и часто асимметричные бифасиальные орудия из отсутствующего в аллювии и коренных отложениях качественного высококремнистого материала – яшмовидных пород и микрокварцитов. Косвенные признаки позволяют предположить, что такое сырье относится к кремнистым образованиям засурьинской (марчетинской) свиты, распространенной к западу от этого района, в бассейне р. Чарыш, либо каимской, каянчинской и эсконгинской свит или песчанской толщи, которые выходят на поверхность к востоку от долины Ануя – по притокам р. Песчаная, в бассейнах рек Сараса, Сема и Катунь.

Полученные результаты указывают на то, что для изготовления тонких и симметричных двусторонне обработанных орудий как в центральной, так и в северозападной части Алтая использовался преимущественно местный галечник, собранный в непосредственной близости от стоянок. Вероятно, минерального ресурса Ануя или Урсула было до статочно, чтобы удовлетворить основные потребности обитателей стоянок в сырье, пригодном для создания наиболее требовательных к его качеству изделий. Коллекция изученных бифасов свидетельствует о том, что в долинах Урсула и Ануя палеолитический человек, используя местное сырье, имел возможность воспроизвести наконечники необходимой формы, пропорций и размеров [Белоусова и др., 2022]. При этом в долине Ануя, где однородные тонкозернистые отдельности встречаются крайне редко (а такие, как на Урсуле, – никогда), для обеспечения процессов изготовления бифасов приходилось заниматься трудоемким отбором сырья, а иногда – использовать импортный материал. Решая сложные технологические задачи в новых местах обитания с худшей по качеству, чем на ранее освоенных территориях, ресурсной базой, ранние верхнепалеолитические обитатели региона проявляли высокую устойчивость поведенческих и производственных стереотипов. На основании полученных данных можно предположить, что сырьевая база, скорее всего, не оказывала значимого влияния на типологический облик каменных индустрий, но, без сомнения, определяла их структуру.

Исследование выполнено при поддержке гранта РНФ № 2078-10125. Авторы выражают благодарность заведующему лабораторией рудообразующих систем Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН канд. геол.-мин. наук П.А. Неволько за предоставленную возможность определить состав горных пород с помощью портативного XRF-анализатора Olympus Vanta M.