О разработке методики определения температуры обжига древней керамики

Прежде чем обсуждать проблему изучения режимов обжига сосудов, следует остановиться на трех важных методических вопросах.

Первый – какая керамика в принципе пригодна для изучения по ней режимов обжига, второй – какова величина случайных колебаний температуры при обжиге в разных обжигательных устройствах, и третий – каково конкретное содержание понятия «культурная традиция термической обработки глиняной посуды».

Начнем с первого вопроса. Дело в том, что во время использования сосудов в быту, во время их разрушения и последующего отложения на древней дневной поверхности они часто подвергались дополнительному термическому воздействию. К таким видам воздействия относятся: использование посуды для приготовления горячей пищи на огне, попадание посуды или ее обломков в зону пожара, бытового или погребального костра и т. п. Все это ведет к частичному или полному искажению тех следов, которые возникли при первоначальном обжиге сосудов. Обломки сосудов, полностью прокаленные или подвергшиеся вторичному термическому воздействию, как правило, характеризуются одинаковым красно-коричневым цветом поверхностей и старых изломов. При этом полностью прокаленные черепки имеют такую одноцветность и на свежем изломе, а испытавшие вторичный нагрев могут сохранить многоцветность (из двух, трех и более слоев) на свежем изломе черепка.

Сосуды с целиком прокаленным черепком полностью не пригодны для изучения режимов обжига, а сосуды, побывавшие во вторичном огне, но сохранившие цветовую многослойность излома, пригодны для этого лишь частично ( Бобринский и др. , 1993. С. 14).

Второй вопрос – о величине случайных колебаний температуры при обжиге. В настоящее время по этнографическим и экспериментальным данным установлено, что при обжиге в кострище колебания температуры составляют 200–400 ºС, в очаге – около 200 ºС, в горне – около 100–150 ºС.

Третий вопрос касается содержания понятия «культурная традиция термической обработки керамики». Оно включает данные о: 1) температуре обжига; 2) газовой среде; 3) длительности выдержки сосудов при конечной температуре; 4) скорости поднятия температуры; 5) скорости остывания сосуда и 6) приемах послеобжиговой обработки изделий.

По керамике, пригодной для изучения обжига, сейчас методически доступно выяснение следующих аспектов этих традиций:

• 1.    Температура обжига : 350–400 °С (выгорание органических примесей, остаточная пластичность), 600–650 °С (начало температуры каления), 950 °С (начало плавления некоторых легкоплавких глин).

• 2.    Газовая среда обжига (рис. 1) – восстановительная (красные и белые глины дают черный или темно-серый цвет) или окислительная (красные глины приобретают различные красно-коричневые оттенки, белые глины – белый цвет).

• 3.    Продолжительность обжига (рис. 2) – короткая (при низких температурах сохраняется остаточная пластичность, при высоких – наблюдается поверхностная прокаленность черепка) или длительная (при низких температурах утрачивается остаточная пластичность, при высоких – происходит полная про-каленность черепка).

• 4.    Скорость остывания сосуда (рис. 3) – быстрая (резкая цветовая граница между поверхностными и центральным слоями излома) или медленная (размытая граница).

• 5.    Зависимость степени прокаленности черепка от состава формовочной массы (рис. 4) – возрастает при увеличении концентрации минеральных примесей.

• 6.    Приемы послеобжиговой обработки – обваривание, чернение, каление. Характерные признаки этих приемов подробно изложены в фундаментальном исследовании А. А. Бобринского (1978. С. 236–240).

Рис. 1. Образцы экспериментальных сосудов, обожженных в газовой среде а – восстановительной; б – окислительной

Данная небольшая статья посвящена обсуждению вопроса о доступных приемах определения температуры обжига сосудов. Она базируется на предложенном в свое время А. А. Бобринским методе ступенчатого анализа температуры ( Бобринский , 2006. С. 417, 418).

В основе этого метода лежит знание о том, что повторное нагревание обожженного черепка в муфеле в окислительной среде меняет окраску его поверхности и излома только в том случае, если температура этого нагрева выше предшествующей температуры обжига сосуда . Для определения температуры обжига от образца откалываются несколько небольших кусочков размером 2–2,5 см²,

Рис. 2. Образцы экспериментальных сосудов, обожженных при температурах каления глины (свыше 650 ºС)

а – с короткой выдержкой; б – с длительной выдержкой

Рис. 3. Экспериментальные образцы, демонстрирующие характер излома сосудов при остывании изделий после обжига

• а – быстром; б – медленном

каждый из которых получает свой номер. Сначала в лабораторном журнале описывается цвет обеих поверхностей и излома каждого образца. После этого они последовательно помещаются в муфельную печь, предварительно разогретую до 450 °С, и выдерживаются при разной температуре с шагом 100 °С в течение 10 мин. Соответственно, образец № 1 – при 450 °С, № 2 – при 550 °С, № 3 – при 650 °С и т. д. Затем эти вторично обожженные образцы сравниваются по цвету поверхности и излома с исходным образцом, от которого они были отколоты. При этом фиксируется, какой из образцов начал изменять свой первоначальный цвет. Именно этот образец и будет примерно характеризовать ту температуру обжига, которую испытал анализируемый сосуд.

Источники . Программа по изучению обжига осуществлялась нами в 2013–2015 гг. в Самарской экспериментальной экспедиции по изучению

Рис. 4. Экспериментальные образцы, показывающие зависимость степени прокаленности черепка от концентрации минеральных примесей

Верхний ряд – образцы из красной глины; нижний ряд – образцы из белой глины древнего гончарства и на базе Рыбинской археологической экспедиции (Волкова, 2014; 2015; Волкова, Цетлин, 2015).

Всего нами было проведено 18 обжигов, в том числе: а) 4 обжига – в кострище и 5 – в очаге в полувосстановительной среде с использованием разных видов топлива; б) 5 низкотемпературных обжигов в очаге в восстановительной среде; в) 2 обжига в очаге в окислительной среде с восстановительной средой на заключительном этапе с целью чернения сосудов; г) 2 обжига в гончарном горне в окислительной среде с медленным и быстрым подъемом температуры и разной выдержкой сосудов при максимальной температуре.

Результаты экспериментальных исследований . Проведенные эксперименты позволили сделать следующие наблюдения:

• 1)    При обжиге сосудов в кострище и очаге в условиях нестабильной (по-лувосстановительной) газовой среды было выяснено, что различия в цвете поверхностей и изломов сосудов не зависят от вида обжигательного устройства и характера топлива. Исключение представляет собой только обжиг в навозе, в результате которого происходит дополнительное осветление сосудов, изготовленных из красной глины.

• 2)    При низкотемпературном обжиге в очаге в восстановительной среде выяснилось, во-первых, что если использовать в качестве «изолятора» слой песка толщиной 10 см или слой золы свыше 20 см, то сосуды остаются полностью необожженными даже при температуре горения топлива 900–1000 °С; во-вторых,

  Лабораторная 759 "с оценка

  
  

  температуры

  
  

950 °C

850 °C

750 °C

650 °C

550 °C

450 °C

Исходный цвет ок. 650 °C

750-850 "С

850-950 °C

550-650 "С коричневый серо-черн.

| серо-черн. |

| серо-черн. |

Результаты прямого измерения температуры

Обжиг № I 750 °C

Обжиг № 2 800 °C

Обжиг № 3 ок. 900 ° С

Обжиг №4 ок. 600 °C

Обжиг № 5 600-670"С

Рис. 5. Результаты лабораторного определения температуры обжига экспериментальных сосудов в кострище и очаге в полувосстановительной газовой среде при использовании в качестве «изолятора» слоя золы толщиной не более 10–15 см температура нагрева сосудов не превышает 500 °С, несмотря на температуру горения топлива около 1000 °С.

• 3)    При обжиге сосудов в окислительной среде с последующим чернением за счет создания восстановительной среды на заключительном этапе сосуды изменяют окраску поверхности с красно-коричневой на черную с серыми пятнами. Длительная выдержка сосудов в восстановительной среде ведет к тому, что не только поверхности, но и излом черепка полностью окрашивается в черный или серый цвет. Все это делает такие сосуды неотличимыми по внешнему виду от сосудов, длительно обжигавшихся в восстановительной среде при температуре до 500 °С.

• 4)    При обжиге сосудов в гончарном горне в окислительной среде при быстром (за 40 мин.) и медленном (за 3 часа 12 мин.) подъеме температуры до 700 °С во всех случаях сохраняется полная или частичная трехслойность излома. Толщина осветленного слоя зависит от длительности выдержки сосудов при конечной температуре. При этом слабая остаточная пластичность в центральной части черепка сохраняется в том случае, если сосуды выдерживаются при 700 °С не более 10 мин. (при медленном подъеме температуры) и не более 20 мин. (при быстром ее подъеме).

Практическое применение методики . Теперь в качестве примера рассмотрим результаты лабораторного определения температуры обжига по некоторым экспериментальным и археологическим образцам сосудов. Начнем с экспериментальных данных.

Лабораторная оценка температуры

450-550 °C

950 °C

850 °C

750 °C

650 °C

550 °C

450 °C

Исходный цвет

Результаты прямого измерения температуры

Обжиги в очаге № 1 и № 2 476-479 °C

Рис. 6. Результаты лабораторного определения температуры обжига экспериментальных сосудов в очаге в восстановительной среде

Лабораторная	Обжиг-ок. 700 "С	Обжиг-ок. 700 "С	Обжиг-ок. 900 °C	Обжиг-ок. 900 °C
опенка температуры	Чернение-ок. 500 "С	Чернение - ок. 600 "С	Чернение- ок. 500 “С	Чернение-ок. 700 “С
950“С			| красно-коричн. |	| красно-коричн. |
850 “С			| коричневый	| коричневый
750 ”0	коричневый	| коричневый	| коричневый	| серо-коричн. |
650 "С	| светло-коричн. |	| темно-коричн. |	| коричневый	черный
550 °C	| темно-коричн. |	серо-коричн. |	серо-коричн. |	черный
450 "С	черный	черный	черный	черный
Исходный цвет
	черный     |	черный |	|     черный	| серо-черн. излом |

Результаты прямого Обжиг №3 (2014 г.)             Обжиг №4 (2014 г.)

изменения температуры Максимальная температура 750 С Максимальная температура 820-920"С

Рис. 7. Результаты лабораторного определения значений высокотемпературного обжига экспериментальных сосудов в очаге в окислительной среде и температуры последующего чернения сосудов

Лабораторная 650-750 "С опенка

650-750 С

температуры

бежевый излом

Результаты    Обжиги        Обжиги пря мого    № 2 и № 3     № 2 и № 3

изменения в горне 700°C п горне 700°С температуры 5 мин.          20 мин.

Температура завышена на 150-200 "С

| светло-кор, | I светло-кор | | бежевый излом | [бежевый излом| | бежевый излом | [бежевый шлом|

[бежевый излом)

Обжиги №2 и№3 пгорне 700"С 60 мин.

Обжит №2и№3 в горне 700"С 24 часа

Рис. 8. Результаты лабораторного определения температуры экспериментальных сосудов в гончарном горне в окислительной среде с быстрым и медленным подъемом температуры и разной выдержкой

Лабораторная температуры ок.500*С ок. 500°С ок. 500 °С(63% сосудов) ок 650 °С( 18%) ок. 750 °С( 16%)

950‘С

850 "С

750 °C

650 °C

550 °C

450 °C Исходный цвет

| свет ю-коричн.

| светло-коричн.| | коричневый

| коричневый | | коричневый | (свет-среднс-корич^ | серо-коричнев | | темно-корнчн

| темно-корнчи, I |темно-корнчн | | темно-сер.излом | | темн-сср, из л ом | (теми.-сер,излом

|корнчнево-чср.| |темно-коричн. | | темно-сер.излом | |темн.-сер.излом| [темн.-сер.нзлом мЖрнй Шереметьево

Малышево-1

Рис. 9. Результаты лабораторного определения температуры обжига керамики малышевской неолитической культуры

• 1)    При обжиге сосудов в кострище и очаге в условиях нестабильной (полу-восстановительной) газовой среды результаты лабораторной реконструкции температуры практически полностью совпадают с реальной температурой обжига сосудов (рис. 5).

• 2)    При низкотемпературном обжиге в очаге в восстановительной среде лабораторные данные о температуре также соответствуют непосредственным измерениям температуры обжига с помощью термопары (рис. 6).

• 3)    При обжиге сосудов в очаге в окислительной среде с последующим чернением удалось в ходе лабораторных исследований выделить два температурных уровня: первый – более низкий, характеризующий температуру, при которой происходило чернение сосудов; и второй – более высокий уровень, который фиксирует температуру предшествующего обжига изделий (рис. 7).

• 4)    При обжиге сосудов в гончарном горне в окислительной среде с быстрым и медленным подъемом температуры до 700 °С лабораторные испытания дали совпадение с реальной температурой обжига сосудов в случае медленного подъема температуры, а при быстром ее подъеме и длительной выдержке (60 мин. и 24 часа) результаты лабораторных определений температуры оказались завышенными примерно на 150–200 °С (рис. 8). Причина такого эффекта пока не выяснена.

Попытка определения температуры обжига археологической керамики пока проводилась только на небольшом материале. В качестве примера приведем определение температуры обжига малышевской неолитической керамики Дальнего Востока, относящейся к VII–IV тыс. до н. э. (рис. 9). В общей сложности исследованию были подвергнуты образцы от 38 сосудов с трех памятников. Выяснилось, что 63 % сосудов обжигались при температуре около 550 ºС, 18 % сосудов – при 650 ºС, 16% сосудов – при 750 ºС.

Перспективы исследования. В дальнейшем планируется изучения двух вопросов: 1) влияния длительного приготовления пищи на искажение температуры обжига сосудов и 2) дополнительная проверка методики отделения случаев длительного низкотемпературного обжига сосудов в восстановительной среде от случаев высокотемпературного окислительного обжига с последующим чернением изделий.