Минеральный и химический состав керамики бронзового века поселения Левобережное (Синташта II)

В последние годы традиционные методы типологического и технико-технологического анализа древней керамики все чаще дополняются результатами естественно-научных исследований, направленных на изучение исходного сырья керамических сосудов, их минерального состава, оценку температурного режима обжига и других показателей, позволяющих реконструировать технологию гончарного производства [Дребущак, Мыльникова, Дребущак, 2010; Дубовцева, Киселева, Пантелеева, 2016; Медведев, Филатова, 2017; и др.].

В качестве одного из таких методов для изучения лепной керамики бронзового века Южного Зауралья используется рентгенофазовый анализ, который позволяет идентифицировать в керамике целый ряд специфических минеральных фаз – как первичных (минералов, присутствующих в исходном глиняном сырье), так и новообразованных при обжиге, и вторичных, образовавшихся в процессе тафономизации керамики [Анку-шева, Климова, Хворов, 2020; Писарева и др., 2019].

Мы применили данный метод для изучения керамики разных культурных традиций из коллекции поселения Левобережное (Синташта II). Оно расположено в Брединском р-не Челябинской обл., на левом берегу р. Синташта, левого притока р. Тобол, и изучалось в 2015–2019 гг. В геологическом плане в районе поселения развиты раннекаменноугольные кайрактинские субвулканические образования, преимущественно, габбро-долериты. К западу от поселения обнажаются гнейсы и амфиболиты раннепротерозойской толщи. Также в геологическом разрезе присутствуют серпентиниты и пироксениты раннедевонского Каменнодольского комплекса, представленные одноименным массивом и мелкими телами. На востоке и юго-востоке от поселения развиты ранне-рифейские гнейсы и сланцы кусаканской толщи, раннедевонские вулканиты жетыкольской толщи, сланцы и песчаники кундыбаевской толщи. Интрузивные образования к северу, востоку и юго-востоку от поселе- ния представлены позднеордовикским Селинташским массивом гнейсо-плагиогранитов и диорит-плагио-гранитовыми массивами раннекаменноугольного Кок-пектысайского комплекса [Лисов и др., 2018].

На раннем этапе существования сам памятник представлял собой укрепленное поселение из 26 стандартных жилых помещений, выстроенных по двум сторонам центральной улицы; на позднем – неукрепленный поселок из 8 крупных жилищ, вытянутых в один ряд поверх остатков более ранних жилых строений [Носкевич и др., 2021]. В культурном плане ранний этап истории по селения связан с синташтинской и, отчасти, петровской культурами; поздний – с межовской культурой. Радиоуглеродное AMS-датирование органических образцов из культурного слоя поселения позволило датировать синташ-тинский этап существования поселения в пределах XX–XIX вв. до н.э., а межовский – в пределах XIV– XI вв. до н.э. [Епимахов, Петров, 2021].

Керамика синташтинской культуры (рис. 1, 7–9 ; 2, 3 , 5 ) в материалах поселения характеризуется широким использованием гребенчатого штампа в геометрических орнаментах и технологии каннелирования – формирования на поверхности сосуда нешироких желобков с отчетливыми краями, использующимися в качестве разделителей конструктивных зон сосуда и для нанесения т.н. «вертикального елочного» орнамента на внешнюю поверхность основного объема туловища сосудов [Петров, 2017, с. 327–328]. Технико-технологический анализ этой керамики показал, что в качестве исходного сырья преимущественно использовалась ожелезненная пластичная глина. Основной рецепт подготовки формовочных масс «глина + дресва + органика», где дресва представлена тальком (талькохлоритом) плотной структуры. По способу формообразования большинство сосудов были сконструированы на форме-основе и на их внутренней поверхности остались следы ткани, отделявшей форму-основу от формовавшегося сосуда. Полое тело

Рис 1. Поселение Левобережное (Синташ-та II), керамические сосуды и изделия, использованные для рентгеноструктурного анализа.

1 , 3 ‒ 6 ‒ межовская культура; 2 ‒ петровская культура; 7 ‒ 9 ‒ синташтинская культура. Полевые шифры (соответствуют нумерации в табл. 1‒3): 1 ‒ 2374; 2 ‒ 1785; 3 ‒ 2242; 4 ‒ 2580; 5 ‒ 1843 ; 6 ‒ 2261; 7 ‒ 2513; 8 ‒ 1211; 9 ‒ 1839.

сосудов синташтинской культуры было изготовлено спирально-лоскутным нале-пом в один или в два слоя. Поверхность синташтинской керамики поселения обработана преимущественно заглаживанием твердым гладким инструментом, с помощью которого также моделировалась верхняя часть сосуда [Гутков, 2020, с.205–206].

Рис 2. Поселение Левобережное (Синташ-та II), керамические сосуды и изделия, использованные для рентгеноструктурного анализа.

1 ‒ 2 , 6 ‒ 7 ‒ межовская культура; 3 , 5 ‒ синташтин-ская культура; 4 ‒ петровская культура. Полевые шифры (соответствуют нумерации в табл. 1‒3): 1 ‒ 2242; 2 ‒ 1843; 3 ‒ 2513; 4 ‒ 1785; 5 ‒ 1270; 6 ‒ 2261; 7 ‒ 1080.

Керамика межовской культуры (рис. 1, 1 , 3–5 ; 2, 1–2 , 7 ) представлена в коллекции поселения фрагментами и развалами крупных частей сосудов с невысокой, зачастую – довольно сильно отогнутой шейкой. Орнаментация сосудов, как правило, сводится к одиночным или повторяющимся бордюрам, образованным т.н. «горизонтальной елочкой» или рядами наклонных вдавлений; в верхней части сосуда иногда присутствует уплощенный орнаментированный валик [Петров, 2017, с. 330]. По данным техникотехнологического анализа, керамика межов-ской культуры на поселении, как правило, изготовлялась из ожелезненной пластичной глины с преобладающим рецептом формовочных масс «глина + шамот + органика». По способу формообразования почти все сосуды межовской культуры были сконструированы как формы-емкости, полое тело сосудов изготовлено спирально-лоскутным налепом в один слой. Поверхность межовской керамики поселения обработана преимущественно с помощью заглаживания мягкими материалами [Гутков, 2020, с. 212–213].

Кроме сосудов, керамическая коллекция межовской культуры с поселения Левобережное также включает двояковыпуклые диски –

приплюснутые «шары» или «лепешки», четыре целых изделия и фрагменты еще как минимум трех предметов (рис. 1, 6 ; 2, 6 ). Их отличает низкотемпературный обжиг и обилие песка в формовочных массах. Подобные предметы спорного предназначения широко представлены в поселенческих комплексах эпохи финальной бронзы на территории Западной Сибири, Урала, Поволжья и Северного Казахстана [Марченко, 2009].

Для изучения с помощью рентгенофазового и химического анализов из керамической коллекции поселения Левобережное было отобрано 17 образцов, происходящих с раскопов 2017–2019 гг. из культурного слоя жилища 10 и прилегающих к нему участков межжилищного пространства. Семь из них – фрагменты сосудов синташтинской культуры, один – фрагмент сосуда петровской культуры, восемь – фрагменты сосудов межовской культуры и один – фрагмент керамического диска межовской культуры. В составе формовочных масс всех отобранных образов керамики синташтин-ской культуры визуально фиксировалось наличие дресвы талька; в формовочной массе образца керамики петровской культуры установлена слюда; в большинстве образцов керамики межовской культуры фиксировалось наличие кварцевого песка, в отдельных образцах также была обнаружена дресва лимонита, дробленые раковины пресноводных моллюсков и следы выгоревшей при обжиге органики (табл. 1).

Для анализа фрагменты керамики размером 1,5 × × 1,5 см были измельчены до состояния ~10 мкм в фарфоровой ступке. Рентгенофазовый анализ проводился на дифрактометре SHIMADZU XRD-6000 (ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН, аналитик П.В. Хворов), Cu-анод, графитовый монохроматор; расчет содержания минералов проведен методом Ритвельда в программе SIROQUANT V4. Количественный химический анализ проводился по стандартным методикам № 172-С, 502-С, 50-Х, 118-Х, 120-Х, 138-Х, 197-Х (ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН, аналитик О.Д. Мендецкая).

Результаты рентгенофазового анализа показали значительные различия в минеральном составе керамики синташтинской и межовской культур и, в то же время, близость в составе образцов синташтинской и петровской керамики (табл. 2). Так, во всех образцах синташ-тинской и петровской керамики был определен тальк

Таблица 1. Характеристика проанализированной керамики

Культурная принадлежность Шифр Предмет Год раскопа Участок, глубина, м; полевой № Объект Примеси в тесте по данным визуал. осмотра синташт. 1122 Венчик орнаментир. 2017 Г8-4; –91; 5.73 Жилище 10 тальк синташт. 1211 Венчик орнаментир. 2017 Д8-3; –36; 5.87 Межжилищное простран-ство к западу от жилища 10 тальк синташт. 1270 Сосуд орнаментир. 2017 Д8-3, яма 1; –55; 5.76 Межжилищное простран-ство к западу от жилища 10 тальк синташт. 1441 Венчик орнаментир. 2017 Г8-1; –38; 5.90 Межжилищное простран-ство к западу от жилища 10 тальк синташт. 1476 Венчик, не ясно – ор-наментир. или нет 2017 Д9-1,3; –91 – –100 Жилище 10 тальк синташт. 1839 Сосуд орнаментир. 2017 Ж9-2, яма 3 (колодец); –253; 7.48 Жилище 10 слюда синташт. 2513 Венчик орнаментир. 2019 Б9-2; –21; 10.32 Жилище 10 тальк петровская 1785 Венчик неорнамент. 2017 Д9-1; 110; 8.98 Жилище 10 слюда межовская 1080 Венчик неорнамент. 2017 Д8-2; –90; 5.28 Жилище 10 лимонит межовская 1518 Венчик неорнамент. 2017 Е9-2; –110; 7.27 Жилище 10 песок межовская 1843 Венчик орнаментир. 2017 Д9-2; –133; 8.109 Жилище 10 песок, органика межовская 2242 Верх. часть неорна-менти. сосуда 2018 В10-2, ямка от столба 150; –97; 9.221 Жилище 10 песок межовская 2261 Керамический диск 2018 В10-2, ямка от столба 155; –100; 9.202 Жилище 10 песок межовская 2269 Придонная неорнам. 2018 В10-2; –71 – –80 Жилище 10 песок межовская 2374 Стенка орнаментир. 2019 Б10-2; +6; 10.76 Жилище 10 раковина, песок, органика межовская 2580 Венчик орнаментир. 2019 В11-1; –31; 10.178 Жилище 10 песок межовская 2883 Венчик неорнамент. 2019 Б10-4; –77; 10.88 Жилище 10 песок в количестве от 2 до 60 %, в большинстве случаев – не менее 19 %. Во фрагментах с невысоким содержанием талька фиксировалось повышенное содержание слюды (до 34 %). В составе керамики межовской культуры тальк присутствует только в половине образцов, где его содержание значительно ниже, чем в керамике синташтинской культуры – от 1 до 11 %, в основном не более 4 %. При этом слюда встречается в межовской керамике значительно чаще, чем в синташтинской – она отсутствует только в одном межовском образце.

Кварцевый песок визуально фиксируется в керамике межовской культуры значительно чаще и в большем количестве, чем в керамике синташтинской и петровской культур. Результаты рентгенофазового анализа это подтверждают: кварц встречен во всех исследованных образцах, но при этом в синташтинской и петровской керамике его массовая доля составляет от 7 до 33 %, а в межовской керамике – от 16 до 65 %.

Более чем в половине образцов был отмечен хлорит в количестве от 1 до 7 %. В основном это образцы керамики синташтинской и петровской культур; в керамике межовской культуры хлорит был зафиксирован только дважды и его содержание не превышало 1 %. Напротив, глинистые минералы иллит и смектит зафиксированы в основном в межовской керамике (с содержанием от 4 до 17 %), и были выявлены только в одном синташтинском образце.

Расчет средних арифметических значений массовой доли тех или иных минералов в составе изученных образцов керамики, объединенных по культурной принадлежности, позволяет более наглядно представить отмеченные различия (табл. 3).

Химический со став керамики разных кул ьтур также различается (табл. 4). Синташтинская и петровская керамика отличаются от межовской повышенным содержанием MgO, связанным с большим количеством талька, и пониженным – SiO2, обязанным меньшему количеству кварцевого песка.

Минералого-геохимические особенности выделенных керамических комплексов наглядно отража-

Таблица 2. Результаты рентгенофазового анализа образцов керамики (прибл. мас. %)

Культурная принадлежность	Он о S 3	& m к	8 ¥ 6 S сЗ Ч С	В с ы	S §	§	ю S о сЗ	S ч о	S	о ч X	2	S i ч ч S	8 8 6 S с	сЗ со сЗ ^ О ^ -е Н а Щ О Рн сЗ
синташт.	1122	21	18	6	–	19	–	–	–	1	–	–	14	21
синташт.	1211	19	–	–	8	29	–	–	–	2	–	–	–	42
синташт.	1270	23	8	3	15	3	–	–	–	1	33	6	–	8
синташт.	1441	33	5	3	–	2	–	–	–	2	34	–	–	21
синташт.	1476	5	3	–	–	30	–	–	–	7	12	–	3	39
синташт.	1839	26	7	4	–	30	–	–	–	3	7	–	–	23
синташт.	2513	7	4	6	–	60	–	–	–			–	–	23
петровская	1785	29	14	2	–	19	2	–	–	3	9	–	–	22
межовская	1080	23	9	4	–	–	–	–	–	1	35	17	–	12
межовская	1518	65	6	3	–	4	–	–	–		5	8	–	10
межовская	1843	40	12		–	–	–	2	–		13	11	–	22
межовская	2242	48	12	6	2	1	–	–	–	1	13	–	–	17
межовская	2261	57	14	5	–	–	1	–	–	–	6	4	–	13
межовская	2269	41	4	5	–	–	2	–	–	–	12	9	–	27
межовская	2374	16	4	2	47	3	–	–	–	–	19	4	–	5
межовская	2580	38	12	11	–	11	–	–	4	–	–	–	–	23
межовская	2833	49	14	11	5	3	1	–	–	–	12	–	–	5

Примечание: прочерк – ниже предела обнаружения

Таблица 3. Обобщение данных рентгенофазового анализа керамики по культурам (прибл. мас. %)

Культурная принадлежность	Количество	кварц	плагиоклаз	КПШ	тальк	амфибол	слюда	иллит- смектит	Рентгеноаморфная фаза
синташт. и петровская	8	20,3	7,4	3,0	24	2,25	11,9	0,75	24,9
межовская	9	41,8	9,6	5,2	2,4	0,2	12,7	5,8	14,9

Примечание: содержания кальцита, амфибола, цеолита, гематита, пироксена не усреднялись ввиду недостаточного количества данных

Таблица 4. Химический состав образцов керамики

Культурная принадлежность Шифр SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 P2O5 FeO MnO MgO CaO Na2O K2O H2O- п.п.п. Сумма Синташт. 1122 56,04 0,63 8,61 5,71 0,52 2,44 0,05 10,32 5,85 1,16 3,73 1,20 3,48 99,74 Синташт. 1211 52,32 1,12 14,23 5,07 0,25 1,23 0,04 9,04 5,59 1,54 3,76 0,84 4,08 100,11 Синташт. 1270 49,78 0,54 10,86 3,75 0,30 1,24 0,09 2,69 10,60 1,19 2,07 1,46 15,44 100,01 Синташт. 1441 61,00 0,60 10,61 7,15 0,61 0,60 0,12 1,71 3,45 2,10 2,82 2,20 6,82 99,79 Синташт. 1476 55,14 0,33 6,51 3,93 0,58 2,73 0,02 21,11 0,24 1,16 1,20 0,92 6,00 99,87 Синташт. 1839 60,38 0,68 10,50 3,47 0,47 1,10 0,08 6,75 2,55 1,81 1,20 2,18 8,84 99,96 Синташт. 2513 57,96 0,43 10,91 2,71 0,30 1,70 0,02 15,10 0,26 1,37 1,20 0,74 6,94 99,64 Петровская 1785 58,54 0,80 12,56 4,85 0,96 1,05 0,12 5,29 1,95 2,05 1,59 2,72 7,26 99,74 Среднее 56.40 0.64 10.60 4.58 0.50 1.51 0.07 9.00 3.81 1.55 2.20 1.53 7.36 Медиана 57.00 0.62 10.74 4.39 0.50 1.24 0.07 7.90 3.00 1.46 1.83 1.33 6.88 Межовская 1080 53,86 0,75 15,85 7,24 0,49 1,20 0,04 1,46 2,58 0,97 1,64 3,28 10,76 100,12 Межовская 1518 63,74 1,04 9,26 3,64 0,52 0,50 0,04 0,84 0,25 1,54 3,69 2,98 11,90 99,94 Межовская 1843 67,34 0,44 16,25 1,60 0,25 0,68 0,01 0,63 0,06 1,11 3,71 2,06 5,68 99,82 Межовская 2242 70,48 0,57 10,48 3,82 0,17 0,60 0,11 1,21 3,20 1,46 2,07 0,84 4,92 99,93 Межовская 2261 71,48 0,57 9,77 3,25 0,25 0,81 0,25 1,21 5,83 1,86 2,22 0,34 2,04 99,88 Межовская 2269 62,06 1,12 14,66 4,15 0,63 1,38 0,03 0,98 2,56 1,40 1,40 2,32 7,32 100,01 Межовская 2374 45,30 0,35 10,37 2,71 0,39 0,59 0,09 1,26 10,90 1,51 1,52 1,52 23,14 99,65 Межовская 2580 63,62 0,86 13,74 5,96 0,28 1,69 0,12 5,30 2,97 1,19 1,61 0,28 2,32 99,94 Межовская 2883 64,92 0,63 9,73 3,64 0,18 0,97 0,11 1,26 5,31 2,16 2,07 1,00 7,80 99,78 Среднее 62.53 0.70 12.23 4.00 0.35 0.94 0.09 1.57 3.74 1.47 2.21 1.62 8.43 Медиана 63.74 0.63 10.48 3.64 0.28 0.81 0.09 1.21 2.97 1.46 2.07 1.52 7.32 ются при статистической обработке результатов рентгенофазового и химического анализа методом главных компонент (рис. 3). Поля значений синташтинско-пе-тровского и межовского комплексов явно разделяются. При этом выделяются 3 основных комплексных вектора, которые можно условно обозначить как «ультрабазитовый» (MgO, FeO; тальк, хлорит, рентгеноаморфная фаза), «слюдистый» (Al2O3, CaO, H2O-, п.п.п.; слюда, иллит-смектит) и «песчаный» (SiO2, Na2O; MnO; кварц, плагиоклаз, полевой шпат).

Синташтинско-петровский комплекс тяготеет к «ультрабазитовой» части диаграммы, компоненты которой характерны для ультраосновных пород. Повышенное количество рентгеноаморфной фазы, вероятно, можно объяснить большим содержанием в формовочной массе некристаллических продуктов выветривания ультрабазитов (опала), разложением минералов группы серпентина и пленчатых гидроксидов железа (переход в тонкодисперсный гематит) при обжиге керамики. Использованные температуры обжига не привели к раскристаллизации опала, а тонкодисперсный гематит из-за малых размеров и низких содержаний не зафиксирован рентгенофазовым методом. Отметим, что два сосуда синташтинской культуры с большой примесью слюды накладываются на поле состава межовской керамики.

Межовский комплекс по составу примесей ближе к гранитоидам, при этом он разделяется на два комплексных вектора. «Слюдистый» вектор включает в себя характерные компоненты слюд и глин, сюда же можно отнести связанную воду (H2O-) и потери при прокаливании (п.п.п.), в которые входят CO2, летучие компоненты, а также органика. «Песчаный» вектор включает в себя компоненты кварц-полевошпатовых песков, в это поле попадают фрагменты сильно запе-соченной керамики. Наличие MnO в числе компонентов пока дискуссионное, можно предположить его привнесенность при добавках ила вместе с песком из водоемов или обогащенность марганцем использованной глины.

Различия между синташтинско-петровским и межов-ским комплексами наблюдаются и при приблизительной оценке температур обжига. В синташтинской и петровской керамике при относительно высоком количестве талька не фиксируются минералы группы серпентина, разрушение структуры которых происходит при температуре ок. 600 ºС [Иванова и др., 1974]. Напротив, в межовской керамике сохранились иллит и смектит, температура разрушения кристаллической решетки и частичной аморфизации которых составляет ок. 600 ºС. Таким образом, можно предположить, что для синташтин-ской и петровской керамики температура обжига была выше 600 ºС, для межовской – ниже 600 ºС.

Основная причина зафиксированных систематических различий между минеральным составом керамики синташтинской и петровской культур с керамикой межовской культуры – это разница в рецептах формовочных масс, г.о. минеральных добавок. Керамике сишташтинской и петровской культуры более свойственна примесь талька, керамике межовской культу-

Рис 3. Диаграмма на основе метода главных компонент с точками состава керамики поселения Левобережное. Цифрами при точках обозначен шифр образца.

ры – песка и слюд. Геологическое строение района поселения Левобережное весьма разнообразно, примеси скорее всего имеют местное происхождение. Источником талька и хлорита могли выступать серпентинизи-рованные гипербазиты Каменнодольского комплекса, где отмечены эти минералы [Лисов и др., 2018]. Кварц-полевошпатовые пески и слюды могут происходить из аллювиальных отложений, образующихся при разрушении массивов гранитоидов к востоку от поселения.

Сравнение результатов анализа формовочных масс при помощи технико-технологического анализа и рентгенофазового анализа показывает, что они не противоречат, а дополняют и согласуются между собой. При помощи технико-технологического анализа поддается наблюдению большее количество качественных признаков, однако рентгенофазовый анализ способствует фиксации небольших концентраций примесей, которые не всегда доступны определению визуально, и позволяет с довольно высокой точностью определять их массовые доли, т.е. получать количественные данные, которые могут быть сопоставлены на больших выборках с помощью статистических процедур.

При этом метод рентгенофазового анализа имеет большое значение не только в рамках изучения технологий керамического производства. Также он позволяет уверенно вычленять культурно-технологические комплексы в составе коллекции даже по сильно фрагментированному, немногочисленному или нестратифицированному керамическому материалу, что расширяет возможности по уточнению культурно-хронологической позиции как отдельных объектов и сооружений, так и памятников в целом.

Аналитические работы выполнены в рамках бюджетной темы ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН № 122062100023-5.

Авторы благодарят Е.В. Белогуб и Д.А. Артемьева за помощь в интерпретации результата анализов.