Палеоэкология и хозяйственная деятельность человека на основе изучения культурных слоев и палеопочвы Тульского кремля

Совместная работа археологов и представителей естественных наук на археологических объектах взаимно обогащает, а получаемые результаты и выводы в каждой из наук зачастую более углубленные и разносторонние, чем если бы изучение проводилось раздельно и независимо. Выработанные совместные подходы и методы к изучению археологических объектов реализуются в такой отрасли науки, как геоархеология, или археологическое почвоведение. Здесь почвоведение выступает в роли прикладной науки, которая стремится решить проблемы археологии. И хотя во многих такого рода исследованиях получаемые почвоведами результаты выходят далеко за рамки прикладных аспектов, все же побудительным мотивом к приглашению почвоведов на археологические объекты служат возникающие у археологов конкретные вопросы, на которые они не могут ответить в рамках исключительно археологического изучения.

Примером такого исследования явилось изучение почвоведами культурных слоев ( КС ) и погребенной почвы ( ПП ) на территории Тульского кремля. В 2019 г. Подмосковная археологическая экспедиция Отдела сохранения археологического наследия Института археологии РАН под руководством А. В. Энговато-вой провела раскопки на территории объекта культурного наследия федерального значения «Ансамбль Тульского кремля». Работы проводились в связи с подготовкой к празднованию 500-летия Тульского кремля. Властями были инициированы поиски места точного расположения первого здесь каменного храма – Успенского собора XVII в. Целью предпринятых раскопок было изучение культурного слоя кремля и сохранившихся под землей следов храма для их последующей музеефи-кации. Перед почвоведами были поставлены следующие вопросы:

– Крепость начала XVI в. была построена на, казалось бы, низком, неудобном для застройки столь важными сооружениями месте, очень близко к реке. Кажущаяся нелогичность подобного решения до сих пор вызывает споры среди историков и краеведов.

– Характеристика участка расположения Тульского кремля: описание КС и ПП городища с отбором проб и проведением анализов для более точной характеристики сформированных КС, относящихся к разным периодам жизни этого участка, и выяснения свойств ПП для сравнения с современным периодом.

– Использовался ли людьми участок на этом берегу р. Упы до строительства на нем крепости: была ли здесь пашня (или луг), и если была, то как долго.

Историческая и археологическая информация

Изначально Тульское городище располагалось к северу от ныне существующей крепости на правом берегу Упы в устье реки Тулицы. Этот участок своей геоморфологической позицией на высокой террасе реки Упы отвечает всем классическим примерам расположения средневековых поселений (Лаврентьев, 2020. С. 8). Археологически он не исследовался, так как с XVIII в. находится на территории Оружейного завода и застроен производственными зданиями.

В 1514–1520 гг. на противоположном берегу Упы возводится небольшая, прямоугольная в плане каменная крепость, куда перемещается центр, а в месте пересечения двух улиц, идущих от ворот крепости, возводятся деревянные храмы – холодный во имя собора Архангела Гавриила с приделом Василия Па-рийского и зимний Успенский. Во второй половине XVII в. эти храмы сменила каменная пятиглавая, двустолпная Успенская церковь с приделами собора Архангела Гавриила и Тихона Амафунтского. Это был первый храм города, возведенный из камня, что положило начало перестройке деревянных посадских церквей.

Вокруг собора существовало кладбище, древняя часть которого, относящаяся к изначальному собору, ко второй половине XVII в., видимо, уже частично оказалась в границах жилой застройки. Здесь погребали служилых людей и жителей Тулы, пока с распространением города во второй половине XVI в. за пределами крепости не появились приходские церкви и кладбища при них.

Местоположение каменного храма на территории крепости отображено на плане 1772 г., фиксирующем направление продольной оси, значительно отклоненной к северу. За почти столетнее существование первый каменный собор пришел в ветхость и был разобран, а следующее по времени здание заложено в 1762 г. на новом месте. Участок, где находилась Успенская церковь второй половины XVII в., более не застраивался.

Регулярные археологические раскопки на территории тульской крепости велись с 1978 г., но перед археологами не ставилась задача исследования Успенского собора XVII в. Находки отдельных небольших фрагментов этого здания и погребений его некрополя были единичными и случайными.

В августе 2019 г. Подмосковной экспедицией ИА РАН под руководством А. В. Энговатовой заложен раскоп площадью 400 м, в котором выявлены нижние части фундаментов здания, местоположение и ориентация стен которого соответствуют зафиксированным на плане города 1772 г. На отдельных участках фундаменты разобраны полностью, а их трассы сохранились в виде фундаментных рвов, дно которых было укреплено деревянными сваями. Кладка фундаментов выполнена из постелистых плит белого камня на глине и известково-песчаном растворе. В раскопе выявлены погребения, некоторые из них перерезаны фундаментными рвами собора, т. е. относятся к более раннему периоду (XVI – первая половина XVII в.). Ориентировка ранних могил отличается от более поздних, которые расположены уже параллельно стенам каменного храма.

Благодаря раскопкам 2019 г. удалось также получить информацию о первоначальном заселении территории, где затем возник Тульский кремль. Люди пришли сюда еще в каменном веке, о чем свидетельствуют находки кремневых отщепов и обломка каменного тесла. К раннему железному веку относятся фрагменты лепной глиняной посуды, датирующиеся I в. до н. э. – I в. н. э., некоторые из них имеют орнамент в виде насечек. Видимо, на этой территории было небольшое поселение, но его КС был переработан полностью в результате активного строительства и функционирования кладбища XVI–XVII вв.

Среди находок эпохи Средневековья особый интерес представляет серебряная монета рязанского князя Олега Ивановича, которая датируется концом XIV в. Ранее артефактов этого периода на территории Тульского кремля выявлено не было. Видимо, находка подобной монеты может косвенно говорить о наличии какой-то активности на этом участке в XIV в., например о существовании брода через реку.

При исследовании культурного слоя, сформировавшегося после строительства каменной крепости в начале XVI в., собрана коллекция находок XVI–XVII вв., в которой преобладают бытовые предметы: фрагменты круговой посуды, муравленые изразцы XVII в., ножи, ключи, замки, рыболовные грузила. Найдены также детали костюма (пуговицы, обувные подковы), предметы христианского культа (нательные кресты и их фрагменты), наконечники стрел.

Объекты и методы

Объектами палеопочвенного исследования являлись КС и ПП на территории Тульского кремля (рис. 1), который находится на цокольной террасе реки Упы. Уровень воды в реке рядом с крепостью – 153 м над ур. м., раскоп – 160 м над ур. м. с учетом КС и мостовых. Цокольная терраса сложена водораздельными лёссовыми отложениями (покровными суглинками), подстилаемыми древнеаллювиальными отложениями первой и второй надпойменных террас (Геологическая карта…, 1998). Согласно Государственной почвенной карте СССР М 1:1000000, лист N-37, непосредственно к долине реки Упы на правобережье примыкает массив светло-серых лесных почв, а на левобережье – серых лесных.

Первоначальный этап исследования – полевые работы, проведенные на разрезе, заложенном в 23-м квартале археологических раскопок, в ходе которых было получено морфологическое описание изучаемых КС и ПП и проведен отбор образцов. Почва описывалась и классифицировались по «Классификации и диагностике почв России» ( Шишов и др. , 2004), цвет горизонтов ПП и КС определили по шкале Манселла (Munsell Soil Color Charts, 2014). Шлифы для микроморфологического анализа были изготовлены из ненарушенных почвенных монолитов и изучены на оптическом микроскопе Carl Zeiss HBO 50(AC) в Центре коллективного пользования ИФХиБПП РАН.

Далее в лабораторных условиях были определены физико-химические свойства КС и ПП. Почвенные образцы для изучения подготавливались к анализу по стандартной методике ( Аринушкина , 1970). В лаборатории были выполнены следующие анализы: содержание органического и карбонатного углерода; рН водной вытяжки; гранулометрический состав; формы железа по Мера – Джексону (Fe дит) и по Тамму (Fe окс) ( Водяницкий , 2003). С учетом данных по содержанию валового железа, Feо и Fe окс получили ряд расчетных показателей для характеристики состояния железа в почве. Измерения концентраций макро- и микроэлементов в породах и почвах выполнены методом

Рис. 1. План Тульского кремля с обозначением места раскопок в 2019 г. Карта взята с сайта: https://google-maps рентгеноспектрального флуоресцентного анализа (РФА) по методикам НСАМ ВИМС на вакуумном спектрометре последовательного действия Axios Max Advanced, производитель «MalvernPanalytical» (Нидерланды) в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН. На основании данных валового состава рассчитаны геохимические коэффициенты. Также были отобраны образцы и проведен микробиоморфный анализ по стандартной методике (Голье-ва, 2008). С целью получения корректных количественных данных подсчет фитолитов проводился в едином объеме, соответствующем примерно 1,9 куб. мм. Поскольку изначально берутся равные по весу образцы, полученные итоговые значения позволяют проводить сравнительный количественный анализ. Для более точной морфологической характеристики отдельные образцы рассматривались при помощи электронного сканирующего микроскопа. Морфологическое описание форм фитолитов сделано согласно правилам ICPN 2.0 (Neumann et al., 2019), а биоценотическая характеристика выделенных форм дана согласно: Golyeva, 2007. В табл. 1 приведено соответствие фитолитных морфотипов и их биоценотической характеристики.

Таблица 1. Соотношение фитолитных морфотипов и их биоценотической характеристики

ICPN 2.0 Морфотипы		Растительное сообщество
Полное название	Сокращенное название
Elongate entire	ELO_ENT	Двудольные и некоторые однодольные травы (разнотравье)
Blocky restangular Blocky velloate	BLO_RES BLO_VEL	Хвойные (иглы)
Acute bulbosus_1*	ACU_BUL_1	Лесные злаки и лесные осоки
Acute bulbosus_2* Bilobate Elongate sinuate Polylobate	ACU_BUL_2 BIL ELO_SIN POL	Луговые злаки
Rondel conical Rondel trapeziform	RON_CON RON_TRZ	Степные злаки
Elongate dendritic	ELO_DEN	Культурные злаки
Acute bulbosus_3*	ACU_BUL_3	Сорная флора
Bulliform flabellate	BUL_FLA	Тростник
Cross	CRO	Мхи

* 1 – с массивной основой; 2 – с небольшой основой; 3 – полые, с заостренным сильно вытянутым кончиком.

Результаты и обсуждение

Изучаемый разрез (рис. 2) состоит из:

• 1.    Мостовой XIX в.

• 2.    Покровных суглинков из котлована для строительства Оружейного музея (XIX в.). Эти два слоя в дальнейший анализ не брались, поскольку не представляли интереса для выяснения исторического прошлого исследуемого объекта.

• 3.    КС1 (+ 50 – + 80 см), XVIII–XVII вв., белесый, включает в себя кирпичи, щебень, известь. Этот слой представлен обломками (преимущественно известняк) разрушенной в XVIII в. церкви из известняка.

• 4.    КС2 (0 – + 50 см) возник во время строительства и разрушения первого деревянного храма (XVI–XVII вв.). Был разделен на более темный и более светлый прослои: КС2 (0 – + 20 см) и (+ 20 – + 50 см) (рис. 2: а ), из них отобраны отдельные образцы.

• 5.    Практически ненарушенные горизонты почвы, погребенной в XV– XVI вв. Мощность около 1 м (рис. 2: б ). Ее морфологическое описание приведено в табл. 2.

Рис. 2. Почва, погребенная под культурными слоями А – общий вид раскопа; Б – профиль погребенной почвы

Описанный набор признаков позволяет классифицировать ПП как агро-темно-серую урби-стратифицированную постагрогенную среднесуглинистую на покровных суглинках, подстилаемых флювиогляциальными отложениями.

Микроморфологический анализ показал, что для КС1 (+ 50 – + 80 см) характерно присутствие сравнительно крупных углей древесной и травянистой растительности, осколков костей, зерен крупного песка (рис. 3: а, б ). Обнаруживается большое количество и разнообразие растительных остатков (рис. 3: а ), в том числе сохранивших клеточное строение (рис. 3: б ). Слой окарбоначен – зерна первичных минералов и растительные остатки окружены микритово-микроспаритовой массой вторичных карбонатов (рис. 3: б ), а также множество зерен известняковой щебенки разбросано в мелкодисперсной массе – осколки известняков.

В КС2 (0 – + 50 см) больше педогенных признаков – округлые зернистые агрегаты, признаки деятельности зоофауны, растительные остатки, внедренные

Таблица 2. Морфологическое описание профиля погребенной почвы

Индекс слоя / горизонта, глубина, см Цвет по Манселлу Описание КС3/PUur, 0–10 Gley 1 2/5N Влажный, пористый, комковато-ореховатый, равномерно окрашенный, с синеватым оттенком. Корней нет. Встречаются фрагменты строительных материалов – известковый щебень, крупный песок. КС3, вероятно, времени строительства первой деревянной церкви (XV–XVI вв.), сформирован в гумусовом бывшем пахотном горизонте погребенной почвы, что отражено в его индексе АUВT, 10–27 10YR 3/2–4/2 Темно-серый, влажный, цвет неоднородный, темнеет к верхней части горизонта, тяжелый суглинок, пористый, комковато-ореховатый с зернистостью, кутаны по граням педов, корней нет, признаки деятельности мезофауны – копролиты. Видны немногочисленные пятна ожелезнения BTAU, 27–49 10YR 4/1 Бурый с сизоватым оттенком, влажный, тяжелый суглинок, мелкоореховатый, с глянцевыми кутанами, корней нет ВT, 49–71 10YR 5/2–5/3 Влажный, тяжелый суглинок, пористый, ореховатомелкопризматический, с острыми гранями, корней нет ВTС, 71–87 10YR 4/2–4/3 Влажный, бурый с сизоватым оттенком, тяжелый суглинок, пористый, ореховато-призматический, с острыми гранями. Корней нет. Переход заметный по цвету, граница ровная. В горизонте выделена сеть мелких криогенных трещин, заполненных гумусо-железисто-глинистым материалом С, 87–97 10YR 5/4 Влажный, тяжелый суглинок, пористый, бесструктурный, с редкими сероватыми кутанами. Корней нет в тонкодисперсную почвенную массу (рис. 3: в). Также присутствуют следы деятельности человека: нарушенность почвенного слоя, угольная пыль и сравнительно крупные угольки древесной растительности, песчаные зерна размером > 0,25 мм, специфические фрагменты строительного материала – темно-бурые плотные глинистые конгломераты (рис 3: в, стрелка). В отличие от КС1 растительных остатков в КС2 существенно больше, но они практически не сохранили клеточное строение. Масштаб окарбоначивания по сравнению с КС1 здесь существенно меньше. Карбонатные аккумуляции – фитоморфные, представлены псевдоморфозами кальцита по растительным остаткам, приурочены к выбросам

Рис. 3. Микростроение: КС1 (+ 50 – + 80 см)

а – крупные угли травянистой (внизу слева) и древесной (вверху слева) растительности, фрагменты костей (внизу справа), обилие бурых и темно-бурых растительных остатков, наличие зерен кварца размером среднего и мелкого песка (в самом верху в середине), PPL; б – растительный остаток с сохранившимся клеточным строением (в середине), почвенная масса вокруг этого остатка и всех минеральных зерен окарбоначена, XPL; КС2 (0 – + 50 см); в – крупный фрагмент ожелезненного и оглиненного конгломерата ярко бурого цвета, строительный материал, PPL; г – фитоморфное карбонатное новообразование по растительному остатку в поре, XPL; КС3/PUur (0–10 см); д – микрозоны обугленной почвенной массы вокруг угловатых агрегатов, оконтуренных порами – трещинами, ожелезненный конгломерат (обломок строительного материала, зеленая стрелка), PPL; е – выбросы мезофауны, зерна крупного песка в тонкодисперсной массе и железисто-марганцевая конкреция, PPL; горизонт АUВT (10–27 см); ж – включение строительного материала с пятнами ожелезнения по краю, PPL; горизонт ВТАU ( 27–49 см); з – ярко-бурые железисто-глинистые кутаны в порах и тонкодисперсной массе, PPL; горизонт ВT (49–71 см); и – железисто-глинистые кутаны в порах и трещинах, PPL. PPL – снято без анализатора в проходящем свете, XPL – с анализатором в поляризованном свете мезофауны (рис. 3: г). Подобные карбонатные аккумуляции были описаны нами ранее в почвах Байкальского региона (Голубцов и др., 2019), и мы связывали их со специфическим криогенным воздействием на почвы. Появление таких аккумуляций в КС Тульского кремля, как мы полагаем, обусловлено доступностью карбонатного вещества в КС (обломки известнякового щебня) и перекристаллизацией первичных карбонатов во время суровых морозных зим, свойственных малому ледниковому периоду, когда формировался этот КС. По данным работы (Soon, Baliunas, 2003), в Центральной России (50–60 °N и 30–50 °E) в период с 1620 по 1680 г. были экстремально холодные зимы.

КС3/PUur (0–10 см) в поле был описан как остаток (нижняя часть) гумусового горизонта ПП, но в процессе исследования выяснилось, что он является еще одним культурным слоем (КС3), поскольку состоит из значительной доли угольной пыли, здесь наблюдается небольшая примесь крупного песка и также встречаются включения строительного материала – конгломераты более ожелезненного и оглиненного уплотненного материала (рис. 3: д , стрелка), похожие на таковые в КС2. Педогенные признаки: зоогенное измельчение почвенной массы (рис. 3: е ), единичные Fe-Mn пятна и нодули (рис. 3: д, е ). Слой необычно для этого почвенного горизонта уплотнен, разбит сетью трещин на плоские угловатые агрегаты, что больше похоже на плужную подошву, некоторые микрозоны имеют черный оттенок в окраске, указывающий на обугленность, которая могла возникнуть при выжигании растительности. Перекристаллизованные карбонаты в КС3 отсутствуют, хотя имеются единичные зерна литогенной известковой щебенки, характерной для покровных суглинков этого региона. Это слой почвы, на котором строили первый деревянный храм, многие антропогенные включения были брошены и затем втоптаны в него. Не исключено, что на этом участке перед погребением строительным мусором выжигался травянистый покров (пашенный период развития этой почвы). Вместе с тем слой недостаточно гомогенный, чтобы можно было говорить о длительной распашке, т. е. перед началом строительства пахали совсем недолго.

Следы обугливания почвенной массы еще немного видны в следующем горизонте, AUBT (10–20 см), но в целом горизонт имеет обычное «почвенное» строение: более уплотненное микросложение, чем в КС3/PUur, местами зернистые агрегаты, выбросы мезофауны, пятна ожелезнения. Единично встречаются включения строительного материала: крупные (размер среднего песка) зерна кварца замешаны и сцементированы в тонкодисперсном материале, включения имеют признаки ожелезнения – пленки оксидов железа по краю включения (рис. 3: ж ).

Наиболее ярким признаком нижележащих почвенных горизонтов BTAU, BT, BTC являются хорошо морфологически выраженные слоистые железисто-глинистые кутаны, как приуроченные к порам, так и расположенные в межпоровом пространстве (рис. 3: з, и ). Пятна ожелезнения в почвенной массе тоже отчетливы. Описанные признаки являются характерными для текстурно-дифференцированных почв, каковыми являются зональные серые лесные почвы.

Физико-химический анализ отобранных образцов показал, что по данным гранулометрического анализа (рис. 4: а ) КС отличаются от почвенных горизонтов заметно бóльшим содержанием фракции среднего песка (1–0,25 мм) и меньшим – ила (< 0,001 мм). Аккумуляция илистой фракции, фиксируемая в горизонтах BTAU, BT, BTC, – характерная черта текстурно-дифференцированных почв.

По данным измерения рН вод , весь изученный профиль характеризуется слабощелочной реакцией среды, значения от 7,3 до 7,9, не характерной для окружающих лесостепных почв (рис. 4: б ). Все КС более кислые по сравнению с ПП. Слабощелочная реакция среды горизонтов ПП, по-видимому, обеспечена проникновением растворов из верхних карбонатных КС. То есть рН ПП изменен за счет диагенетических процессов.

Cодержание органического углерода увеличивается с глубиной в КС, а в ПП постепенно уменьшается вглубь по профилю (рис. 4: в ). Максимальные значения приходятся на КС3/PUur, 2,0 %, а в КС2 и AUBT содержание еще довольно высокое, 1,6–1,8 %. Довольно высокое содержание органического углерода во всех КС, в особенности в КС2 и КС3, может быть связано с привносом органических материалов, что отмечалось при морфологических и микроморфологи-ческих наблюдениях. Во время строительства первого деревянного храма растительные остатки могли поступить в значительном количестве, например, кора от использованных бревен, щепа.

Наибольшее содержание карбонатов , 16,1 %, обнаружено в КС1 (рис. 4: г ), который содержал остатки известняков после разрушения второго храма, построенного из известняковых блоков. Далее происходит резкое уменьшение данного показателя. Минимальные значения приходятся на горизонты BТ и C (0,3 %), в которых имеется незначительная примесь литогенных известняков девона и карбона (коренные породы региона).

В целом содержание валового железа увеличивается вниз по разрезу (табл. 3). КС, с одной стороны, и горизонты ПП, начиная с ВТА, с другой – контрастно отличаются друг от друга: КС и горизонт АUВT содержат 1,8–3 % валового железа, а все почвенные горизонты, начиная с ВТАU, – более 4 %. Валовые формы железа представлены в основном силикатными (первичными) формами железа (Fec в табл. 3), в целом по разрезу его количество составляет от 79 до 89 % от валового. Закономерно, что КС имеют меньшие величины Fec, чем горизонты ПП, эта разница может достигать двух и более раз. Fea в рассматриваемом разрезе очень мало, не более 0,4 %, при этом в КС величины содержания Fea примерно в два раза выше, чем в почвенных горизонтах. Feнс тоже немного в разрезе (максимальная величина 0,7 %). В средней и нижней частях профиля ПП содержание Feнс выше, чем в гор. АUВT и КС. Коэффициент Швертмана, который используется для оценки степени гидроморфизма почв ( Зайдельман , 1991), в целом снижается вниз по профилю, что указывает на снижение в этом же направлении степени гидроморфизма. Максимальные значения (0,9 и 0,8) приходятся на КС1 и КС2 соответственно, а минимальные (0,2) – на горизонты ВТС и С. Но и максимальные значения этого коэффициента недостаточно высоки, чтобы говорить, что в изучаемом профиле наблюдаются процессы длительного застоя влаги, т. е. реально гидроморфные процессы. Весь профиль развивался и развивается в автоморфных условиях.

Данные валового анализа элементного состава изученных слоев и горизонтов позволили рассчитать индексы минерального выветривания , которые показывают соотношения элементов с различными скоростями выщелачивания, т. е. более выветриваемых катионов оснований Ca, Mg, K и Na и менее растворимых Al.

80  100 %

КС1 (+50-+80)

KC2 (+20-+50)

KC2 (0-+20)

KC3/PUur(0-10)

AUBT (10-27)

BTAU (27-49)

ВТ (49-71)

BTC (71-87)

C (87-97)

Q 1,0-0,25 мм Q 0,25 - 0,05мм VA 0,05 - 0,01 mm

20 |      33 I 23 I 9 | 11,14]

I | 0,01 -0,005 мм U3 0,005 -0,001 мм □< 0,001 мм a

Рис. 4 (с. 368–369). Физико-химические свойства изученных КС и ПП а – гранулометрический состав; б – рН водный; в – содержание органического углерода, %; г – содержание СаСО3, %; д – CIA, %; е – TiO2/Al2O3; ж – MnO/Fe2O3; з – (CaO + MgO)/ Al2O3; и – (K2O + Na2O)/Al2O3; к – S, %; л – P2O5, %

Таблица 3. Формы соединений железа

Слой/горизонт, глубина, см	Feвал, %	Feа, %	Feнс	Feа/ Feнс	Feс	Feо
КС1, + 50 – + 80	1,77	0,31	0,37	0,85	1,40	0,06
КС2, + 20 – + 50	2,78	0,22	0,37	0,59	2,41	0,15
КС2, 0 – + 20	2,99	0,42	0,53	0,80	2,46	0,10
КС3/PUur, 0–10	2,68	0,18	0,34	0,51	2,34	0,17
АUВT, 10–27	2,88	0,12	0,33	0,37	2,55	0,21
BTAU, 27–49	4,66	0,12	0,51	0,23	4,15	0,39
ВT, 49–71	4,42	0,14	0,58	0,24	3,84	0,44
ВTС, 71–87	4,64	0,12	0,68	0,18	3,96	0,56
С, 87–97	4,36	0,13	0,57	0,22	3,79	0,44

Feвал – валовое железо; Feа – аморфное (оксалаторастворимое, по Тамму) железо; Feнс – несиликатное (по Мера – Джексону) железо; Feа/ Feнс – коэффициент Швертмана; Feс – силикатное железо (расчетное); Feо – окристаллизованное железо (расчетное)

CIA = (Al₂O₃ /(Al₂O₃ + CaO* + Na₂O + K₂O))*100 % (CaO бескарбонатный). Отражает соотношение первичных и вторичных минералов в валовом образце. Значения индекса выветривания CIA увеличиваются вниз по профилю. Минимальное значение индекса CIA (29,2) соответствует КС1, максимальное (71,4) – горизонту С (рис. 4: д ).

Соотношение TiO₂/Al₂O₃ позволяет оценить степень однородности материала, в данном случае – почвообразующего субстрата ( Бушинский , 1963; Schilman et al ., 2001). Все КС отличаются от остальных горизонтов ПП более высокими значениями этого индекса (рис. 4: е ). Это еще раз подтверждает отличия культурных слоев от почвенных горизонтов за счет внесения в КС строительных материалов.

Отношение MnO/Fe₂O₃ характеризует уровень биологической активности и биологической продуктивности в автоморфных почвах и уровень окисления в гидроморфных (заболоченных) почвах ( Piete et al. , 2004). В изученном профиле этот индекс был в целом высоким во всех КС с максимумом значений 0,042 MnO/Fe2O3 в КС2 (0 – + 20 см) (рис. 4: ж ), что свидетельствует о более высокой биопродуктивности в КС, чем в ПП. Это может быть связано с визуально видимым при микроморфологических наблюдениях высоким содержанием растительных остатков в КС.

Отношение (CaO + MgO)/Al₂O₃ отражает накопление почвенного кальцита и доломита ( Tohru, Hiroyoshi , 2007) и для изучаемого разреза полностью коррелирует с распределением СаСО₃ (рис. 4: з сравнить с 4: г ).

Отношение (K2O + Na2O)/Al2O3 характеризует поведение легкорастворимых солей (Retallack, 2008). КС демонстрируют бóльшие величины этого индекса по сравнению с ПП, за исключением гор. AUBT (рис 4: и). Последний показывает величины, близкие к КС, что опять-таки говорит о том, что этот горизонт испытал или испытывает значительное влияние вышележащих КС, откуда в него могут вмываться различные подвижные вещества. Распределение величины индекса засоления по профилю коррелирует с распределением серы (рис. 4: к), что указывает на антропогенное засоление культурных слоев вплоть до гор. AUBT.

Распределение валового фосфора , являющегося маркером при определении характера и интенсивности человеческой деятельности, в целом повторяет закономерность распределения органического углерода: в КС его в несколько раз больше, чем в горизонтах ПП (рис. 4: л ), и достигает максимума в КС 2 (0 – + 20). В КС3/PUur (0–10 см) наблюдается снижение содержания фосфора, однако его концентрация все равно более чем в два раза больше, чем в нижележащих горизонтах ПП. Этот факт еще раз подтверждает предположение о том, что данный слой является КС, а не гумусовым горизонтом ПП.

Микробиоморфный анализ показал, что образцы КС обогащены древесным детритом, особенно КС1 (+ 50 – + 80 см) (табл. 4). Этот же образец содержит минимальное количество фитолитов из всех рассмотренных (табл. 5). Максимальное количество данных частиц выявлено в самом нижнем образце из КС3/ PUur (7–10 см) (рис. 5). Подобная инверсия количественного распределения фитолитов (увеличение количества частиц сверху вниз в пределах гумусированного горизонта) типична для пахотных горизонтов с так называемой плужной подошвой ( Golyeva, Svirida , 2017).

Содержание частиц, диагностов повышенного увлажнения (диатомовые водоросли и спикулы губок) во всех образцах мало, они единичны. Скорее всего, эти частицы попали в образцы случайно, например вместе с гидрофильной флорой (тростник).

КС1 (+ 50 – + 80 см) и КС2 (0 – + 20 см) содержат большое количество грибных гифов, корней трав, копролитов почвенной фауны, пыльцевые зерна и споры. Данный набор микробиоморф характерен для поверхностных горизонтов почв. Скорее всего, эти слои какое-то время были поверхностными, на них росли травы, шли процессы почвообразования. Обилие крупного древесного детрита в самом верхнем слое позволяет предположить, что здесь было что-то из дерева – настил, строение и т. п.

КС2 (0 – + 20 см) резко выделяется абсолютным преобладанием фитолитов мхов – 40 % от общего количества. Подобный состав, учитывая большое количество фитолитов и наличие диатомовых водорослей, часто встречается в отложениях, представляющих собой навоз, смешанный с подстилками для животных ( Гольева , 2010). Присутствие значительных по мощности отложений навоза в составе средневековых КС достаточно частое явление, например, навоз был выявлен в КС Московского Кремля ( Гольева , 2010; Golyeva , 2012).

КС3/PUur (0–2 см) отличается от остальных отсутствием признаков почвообразования – в нем нет грибных гифов, корней, копролитов, детрит преимущественно мелкий, т. е. переотложенный. Следовательно, данный слой не является поверхностным почвенным горизонтом – это один из антропогенных прослоев, причем достаточно быстро перекрытый другим материалом.

Все остальные нижележащие слои различаются незначительно. В основном общим количеством фитолитов – оно возрастает с глубиной практически в два раза. В этих слоях встречаются формы, характерные для сорной растительности – крапивы или конопли, а также фитолиты культурных злаков (рис. 5). То есть все эти слои являются культурными слоями поселения, все созданы искусственно.

Таблица 4. Сравнительное полуколичественное содержание микробиоморф

Образец, глубина, см		Детрит	Аморфная органика	Диатомовые водоросли// Спикулы губок	Фитолиты	Другие частицы	Примечание
КС1, (+ 50 – + 80)		+++	+++	–	++	Корни, гифы, пыльца, копролиты	Детрит крупный, преимущественно древесный
КС2, (0 – + 20)		+++	+++	Ед//–	+++
5 о	0–2	+++	+	–	+++		Детрит мелкий
	2–5	+++	+	–	+++		Детрит преимущественно древесный
	5–7	+++	+	–//Ед.	+++
	7–10	+++	+	–//Ед.	+++		Детрит обуглен

Примечание : Крестиками показано сравнительное содержание микробиоморф: +++ много – более 100 частиц на стандартный объем; ++ средне – 50–100 частиц; + мало – 5–50 частиц; Ед. – единично (1–4 частицы); – отсутствуют.

Таблица 5. Содержание кремниевых микробиоморф и распределение диагностических групп фитолитов (%)

		Всего (шт./%)	Диатом// Спикулы (%)	Фитолиты (шт./%)	1*	2*	3*	4*	5*	6*	7*	8*	9*	10*
КС1, (+50 – + 80)		62/100	–	62/100	38	10	18	32	–	2	–	–	–	–
КС2, (0 – + 20)		339/100	3/1//–	336/99	38	4	2	10	–	3	3	–	40	–
5 Cu 0	0–2	138/100	–	138/100	50	7	7	26	–	–	1	–	2	7
	2–5	220/100	–	220/100	54	5	6	25	–	1	3	1	5	6
	5–7	391/100	–//3/1	388/99	49	5	4	38	1	1	4	2	2	–
	7–10	419/100	–//3/1	416/99	39	4	6	31	–	3	5	2	10	–

Примечание : * Цифрами показаны следующие растительные сообщества: 1 – двудольные травы (ELO_ENT); 2 – иглы хвойных (BLO_RES; BLO_VEL); 3 – лесные злаки (ACU_ BUL_1); 4 – луговые злаки (ACU_BUL_2: BIL: ELO_SIN; POL); 5 – степные злаки (сухие луга) (RON_CON: RON_TRZ); 6 – культурные злаки (ELO_DEN): 7 – тростник (BUL_FLA); 8 – сорная флора (крапива или конопля) (ACU_BUL_3); 9 – мхи (CRO); 10 – обломки.

Рис. 5. Морфотипы фитолитов из слоя 7–10 см разреза КС3/PUur 1 – BLU_RES; 2 – ACU_BUL_1; 3 – POL; 4 – BIL; 5 – BUL_FLA: 6 – ELO_DEN

Заключение

Проведенный анализ позволяет ответить на вопросы, поставленные археологами. Выявлено, что динамика реки на изученном участке не вызывала паводковых разливов. Поверхность представляет собой цокольную террасу, сложенную древними флювиогляциальными отложениями, перекрытыми плащом водораздельных отложений (покровных лёссовидных суглинков). Привноса аллювиального материала не обнаружено. Почвы на покровных (лёссовидных) отложениях характеризуются строением профиля, типичным для окружающих водораздельных пространств. Признаки оглеения (переувлажнения) в ПП выражены слабо или не выражены вовсе. Микробиоморфный анализ также подтверждает, что содержание частиц, диагностов повышенного увлажнения (диатомовые водоросли и спикулы губок) мало во всех слоях изученного разреза, они единичны. Таким образом, можно заключить, что опасности затопления участка не было, строители кремля неслучайно выбрали это место. Этот вывод подтверждают и упомянутые выше сделанные здесь ранние находки, относящиеся к эпохе камня и РЖВ.

Для всех КС изучаемого объекта характерно:

– Заметная доля частиц среднего и мелкого песка в гранулометрическом составе, что связано с использованием песка в качестве строительного материала.

– Повышенное содержание карбонатов, которое коррелирует с повышенными величинами геохимического индекса накопления кальцита и доломита. Это объясняется привносом в КС известняковых блоков, из которых был построен первый каменный храм.

– Повышенное содержание органического углерода за счет привноса растительного сырья (кора, щепа – при строительстве деревянного храма, а также навоз, подстилки для животных).

– Пониженные величины геохимического индекса выветривания CIA и повышенные – индекса однородности почвообразующего субстрата по сравнению с горизонтами ПП, что говорит о привносе человеком специфических материалов, например строительных.

– Максимальное содержание валового фосфора, что является результатом воздействия деятельности человека.

– Признаки наличия легкорастворимых солей, что проявляется в повышенных величинах индекса засоления и валового содержания серы. Такие соли могли появиться в почвах и грунтах изучаемого участка только за счет антропогенного привноса.

В КС3/PUur проявляются как все вышеуказанные черты, так и признаки того, что некоторое время до начала строительства этот горизонт использовался как агрогенный (пахотный либо огородный): неоднородность микростроения, обу-гленность некоторых зон, специфическая уплотненность и оструктуренность, наличие культурных злаков и сорняков в составе фитолитов. Слабая гомогенность этого слоя свидетельствует о том, что пахали не более 5–7 лет.

В изученных КС наблюдаются педогенные признаки, позволяющие отчасти охарактеризовать климатические условия во время формирования того или иного КС. В КС1 присутствуют сильно преобразованные растительные остатки и кости; карбонатные включения растворены, вторично перекристаллизованы, включены в основу почвенного материала; в почвенной массе много пятен Fe-глинистого состава, здесь самый высокий коэффициент Швертмана. Можно предположить, что слой формировался в сравнительно влажных условиях. Во время развития КС2 климатические условия были немного суше, поскольку все перечисленные свойства и признаки не достигали той степени выраженности или тех величин, как в КС1, но и холоднее. Возможно, были экстремально морозные зимы, поскольку только в КС2 обнаружены фитоморфные карбонатные аккумуляции, для образования которых необходимо воздействие криогенных процессов.