Корреляция стратиграфических разрезов памятника Дарвагчай-залив-1 по геохимическим данным

Стоянка Дарвагчай-залив-1 была открыта в 2007 г. в ходе разведочных археологических изысканий, проводившихся Кавказским палеолитическим отрядом ИАЭТ СО РАН на правом берегу Геджухского водохранилища (Дербентский р-н Республики Дагестан).

Памятник (координаты: 42° 07’ 36,7” с.ш., 48° 01’ 51,2” в.д.) расположен на крутом юго-западном склоне останца третьей древнекаспийской террасы. Верхняя часть террасы имеет неровную, распаханную поверхность, абсолютная высота колеблется в пределах 150–167 м. Высота склона от уреза водохранилища в районе памятника составляет ок. 40 м. В нижней части террасы, на высоте 11–14 м от уреза, прослеживается прерывистая линия глыб монолитного органогенного известняка (ракушняк), переходящих далее в структурный уступ высотой до 4–5 м [Рыбалко, 2014]. Раскоп 1 расположен у подножия склона трассы, а раскоп 2 – на вершине. В разрезе каждого раскопа было выделено по пять слоев [Там же].

Разрез раскопа № 1. Слой 1. Дерна нет, современная почва отсутствует. Слой представлен светло-коричневым легким суглинком с примесью дресвы, мелкого щебня, гравия и хорошо окатанных галек. Состав обломков: известковистый и окремненный мелкозернистый песчаник и алевролит. Плоские гальки и щебень ориентированы параллельно склону. Мощность слоя – 0,20–0,25 м. Подошва слоя нечеткая, слабоволнистая, падает параллельно современному склону, что указывает на преобладание делювиального процесса осадконакопления.

Слой 2а. Коричневый суглинок с большим содержанием обломочного материала – дресвы, щебня, средне и хорошо окатанных галек. Встречаются плоские глыбы ракушняка (до 0,8 м). Плоский щебень, галька и глыбы преимущественно ориентированы параллельно склону. В тоще слоя много мелких карбонатных стяжек. Мощность – 0,3–0,5 м. Подошва слоя четкая, неровная. Генезис склоновый.

Слой 2б. Аналог слоя 2а. Отличается значительным осветлением и минерализацией заполнителя, прослеживается в виде большой линзы мощностью до 110 см. Ориентировка обломков отсутствует. В подошве слоя крупных обломков значительно больше (особенно глыб ракушняка). Отложения с явным перерывом (размывом) перекрывают нижележащие.

Слой 3. Тонкозернистый желтовато-серый песок мощностью до 0,55 м. Непосредственно на поверхности слоя залегают очень крупные глыбы и плиты ракушняка, что, по всей видимости, связано с мощным тектоническим процессом. В подошве залегают хорошо окатанные валуны эллипсоидных и уплощенных форм (до 0,4 м). Подошва слоя четкая, не всегда ровная: видны промоины в нижележащих отложениях.

Слой 4. Зеленовато-коричневый алеврит с большим содержанием солей Ca и Na. Текстура пятнистая, видимая мощность слоя – до 1,3 м.

Каменные изделия среднепалеолитического облика обнаружены в слоях 1, 2а и 2б [Там же, с. 74].

Разрезраскопа № 2. Слой 1а. Серо-коричневый лессовидный легкий суглинок с неоднородной, комковатой текстурой. Техногенная толща (пашня). Мощность – 0,3–0,4 м.

Слой 1 б. Светло-коричневый лессовидный суглинок с неоднородной текстурой. По-видимо-му, изменен в ходе хозяйственной деятельности человека (выравнивание поверхности террасы). Мощность – 0,3–0,4 м.

Слой 2. Лессовидный серо-коричневый суглинок. Плотный, умеренно пористый. Генезис эоловоделювиальный. Текстура слоя пятнистая из-за кар-бонатизированных пятен. В средней части и в подошве слоя встречаются немногочисленные ходы землеройных животных. Мощность – 0,60–0,85 м.

Слой 3. Буро-коричневый гумусированный тяжелый суглинок (погребенная почва). Текстура слоя пятнистая. Нижняя часть горизонта имеет более темный черно-бурый оттенок. По всему слою отмечаются многочисленные кротовины разнообразной формы и размеров, заполненные вышележащим серо-коричневым суглинком. Мощность – 0,8–1,5 м.

Слой 4. Плотный тяжелый желтовато-коричневый суглинок. Верхняя часть слоя (первые 20–25 см) имеет светло-бурый оттенок (контактная зона). Генезис делювиально-эоловый. Текстура пятнистая. Видимая мощность – 0,4 м.

Для сопоставления разрезов на вершине террасы с отложениями у ее подножия был проведен корреляционный анализ микроэлементного состава слоев. Для этого из стратиграфического разреза раскопа 2, находящегося на вершине холма, и разреза раскопа 1, располагающегося у подножия, были отобраны образцы грунта из трех слоев для каждого разреза. Из каждого слоя было взято по одной пробе. Выбор слоев был не случайным: в каждом из разрезов присутствуют культурные слои (раскоп 2, слой 3 и раскоп 1, слои 1, 2а, 2б). Пробы отбирались непосредственно из самих культурных слоев, а также из выше- и нижележащих горизонтов.

Микроэлементный состав проб изучался методом рентгенофлуоресцентного анализа с синхротронным излучением (РФА-СИ). Рентгенофлуоресцентный элементный анализ проводился согласно инструкциям на станции элементного анализа VEPP-3 (Институт ядерной физики СО РАН).

Для нахождения геохимических взаимосвязей были проведены корреляционные исследования. Взаимная связь двух случайных величин называет- ся корреляцией; корреляционный анализ позволяет определить наличие такой связи, оценить, насколько эта связь существенна. Коэффициент корреляции (rxy) – это математическая мера корреляции двух величин, он показывает силу и направление связи между переменными. Его значения находятся в диапазоне от –1 до +1. Положительное значение коэффициента говорит о прямой зависимости. Отрицательное – показывает существование обратной зависимости. Значение коэффициента корреляции, близкое к нулевому, свидетельствует о том, что связи не существует. Рассчитывается коэффициент по следующей формуле:

xy – xy rxy = σx ⋅ σy , где x, y – сравнимые величины, σx = √ x2 – x2, σy = √ y2 – y2.

Геохимические исследования микроэлемент-ного состава проб показали, что в целом разрезы очень близки по составу (табл. 1).

Таблица 1. Усредненный геохимический состав разрезов 1 и 2 *

Химический элемент	Раскоп 2				Раскоп 1
	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Статистическое отклонение	Среднее значение	Минимальное значение	Максимальное значение	Статистическое отклонение
K	1,8	1,7	1,9	0,1	1,4	0,83	1,7	0,5
Ca	5,6	1,2	11	5,1	16,3	14	18	2
Ti	0,4	0,31	0,47	0,1	0,3	0,24	0,27	0,02
Mn	0,1	0,051	0,067	0,01	0,1	0,054	0,1	0,04
Fe	3,1	2,7	3,6	0,5	3	2	4,24	1,2
V	71	58	88	15	45	27	55	16
Cr	60	49	72	11	36,5	20	55	17
Ni	46	43,4	47	2,1	38	22	49	14
Cu	29	27	32	2,6	20	12	26	7
Zn	69	61	78	8,6	47	26	61	18
Ga	12,8	11,2	14,3	1,6	7,4	5,2	8,9	2
Ge	1,7	1,5	2	0,3	1,9	1,7	2,2	0,3
Br	5,4	1,7	11	5,2	5,3	0,76	11	5,4
Rb	82	71	94	11	41	25	51	14
Sr	220	161	256	51	479	276	839	313
Y	25	24	26	1	18	11	23	7
Zr	203	157	235	41	126	71	167	49
Nb	12	10	14	2,0	6,4	4	8	2,2
Mo	3	2	4	1,4	4,8	4	6	1,5
As	10	10	11	0,2	15	13	16	1,7
Pb	15	13	16	1,5	11,2	6,7	16	4,4
Th	8,5	6,9	11	2,3	5,5	4,9	5,9	0,5
U	1,8	1,3	2,1	0,4	0,3	0	0,9	0,5

*Концентрации K, Ca, Ti, Mn, Fe приведены в процентах, концентрации остальных элементов – в граммах.

Разрез раскопа 2 по химическому составу более однороден, т.е. разброс концентраций элементов (стандартное отклонение) небольшой. Концентрации химических элементов во втором разрезе в значительной мере варьирует (табл. 1). Это связано с тем, что нижний слой второго разреза длительное время находился в контакте с водой, он периодически подмывался, и часть микроэлементов в растворимых формах выносилась из слоя.

Что же касается сопоставления самих разрезов, об их взаимосвязи может свидетельствовать содержание кальция и стронция. Это подвижные химические элементы, которые к тому же имеют геохимическое родство. Их концентрации в верхнем разрезе на порядок меньше, чем в нижнем. То есть во время осадконакопления эти элементы вместе с атмосферными осадками сносились вниз по склону, где переотлагались в виде своих нерастворимых форм. А галлий и ниобий, традиционно инертные элементы, сносились лишь частично, преимущественно с обломками минералов и осадочных пород, поэтому мы наблюдаем их высокие концентрации (на порядок выше) в верхнем разрезе.

Расчет коэффициентов корреляции показал, что по средним значениям разрезы соотносятся достаточно хорошо. Коэффициент корреляции в данном случае составил 0,8, т.е. поведение элементов совпадает на 80 %. Также разрезы сравнивались послойно (табл. 2). Из табл. 2 видно, что и послойно разрезы хорошо коррелируются друг с другом. Для некоторых слоев значения коэффициента корреляции достигают 0,97–0,99. Особенно хорошо соотносятся слои 2 и 4 из верхнего разреза со слоями 1 и 2а из нижнего разреза. Сила корреляционных связей ослабевает только для нижнего слоя второго разреза (слой 2б), поскольку, как уже говорилось выше, он подвергался гидрогеологическим изменениям. Но в большей степени он соответствует слою 4 из верхнего разреза.

Вычисленные коэффициенты корреляции показывают, что делювиальные процессы (раскоп 1) происходили одновременно с процессом осадконакопления (раскоп 2). Культурный слой из раскопа 1 (слой 2а) весьма схож по геохимическим показателям с культурным слоем из раскопа 2 (слой 3). Что же касается вышележащих слоев (раскоп 1, слой 1; раскоп 2, слой 2), их коэффициент корреляции составил 0,97. Таким образом, они совпадают на 97 %. Нижележащие слои (раскоп 1, слой 2б; раскоп 2, слой 4) схожи на 84 %. В табл. 2 серым

Таблица 2. Коэффициенты корреляции, рассчитанные послойно для разрезов 1 и 2

Раскоп 2 Раскоп 1 Слой 1 Слой 2а Слой 2б Слой 2 0,97 0,93 0,74 Слой 3 0,87 0,80 0,52 Слой 4 0,99 0,98 0,84 обозначены ячейки, содержащие значения с максимальной вероятностью соответствия слоев.

Проведенные исследования дали следующие результаты. Предложена и апробирована методология комплексного геохимического исследования памятника. Исследование широкого круга элементов, впервые проведенное для археологического памятника Дарвагчай залив-1, позволило установить геохимические взаимосвязи между стратиграфическими разрезами двух раскопов и сделать выводы о характере выноса и накопления элементов. В целом породы, слагающие верхнюю и нижнюю часть памятника, весьма однородны по химическому составу. Различия найдены для Ca, Sr, подвижных элементов, которые легко выносились из верхней части террасы и накапливались в нижней. Инертные Ga и Nb, наоборот, выносились из системы очень слабо и накапливались преимущественно в верхней части террасы. Статистический корреляционный анализ геохимических данных показал, что по микроэлементному составу разрезы совпадают на 80 %. Коэффициенты корреляции, вычисленные послойно, говорят о том, что в обоих разрезах осадконакопление происходило в схожих условиях в одном хронологическом интервале.