Влияние фосфатной минерализации отложений на сохранность каменных артефактов (по материалам Денисовой пещеры)

На материалах из голоценовых и плейстоценовых отложений Денисовой пещеры впервые на территории России была изучена аутигенная фосфатная минерализация. Установлено, что формирование фосфатов в восточной галерее связано с процессами биодеградации горизонтов гуано насекомоядных летучих мышей, обитавших в пещере [Шуньков и др., 2018]. Помимо рыхлого осадка и обломков коренного известняка, геохимическому изменению подверглись каменные артефакты и костные остатки, залегавшие в зонах развития фосфатов. Участки минерализации сосредоточены в центральной части галереи, в то время как отложения возле стен пещеры практически не подверглись этому процессу. Наиболее интенсивное преобразование связано с верхней частью плейстоценовой толщи, представленной слоями 9, 11.1 и 11.2, содержащими артефакты средней, ранней и начальной стадий верхнего палеолита соответственно. Каменные артефакты из зон фосфатной минерализации имеют мощную белую реакционную кайму, неплотную и хрупкую, разрушение которой приводит к сильному сглаживанию поверхности артефакта, что не позволяет определить характер дорсальной огранки скола (см. рисунок , 1 ).

Поскольку ранее установлено, что источником фосфатов была толща гуано летучих мышей, деградировавшая на уровне слоя 8 [Там же], изменения, наиболее выраженные на каменных артефактах из подстилающего слоя 9, рассматриваются в качестве «модельных» для характеристики преобразования силикатных пород в процессе постседиментационной фосфатизации в целом. Для детального анализа использовалась выборка из 33 экз., включающая нуклеусы, сколы и изделия с вторичной обработкой.

Посредством наблюдений под бинокулярной лупой установлено, что изменение артефактов распространялось от их поверхности вглубь силикатной породы с образованием в ее приповерхностной части белой зоны толщиной от 0,2 до 1,0–2,0 мм

(см. рисунок , 4–6 ), реже – более мощной каймы (см. рисунок , 2 ). Белая зона зачастую окаймляет весь артефакт, что сильно затрудняет, а часто делает невозможной бинокулярную диагностику исходного каменного сырья. Поэтому для определения последнего использовались наблюдения в петрографических шлифах и рентгенофазовый анализ (РФА), которым диагностировался также минеральный состав новообразований в белой кайме измененной породы.

В анализируемой выборке четыре артефакта изготовлены из кислых эффузивов. Материалом для 28 изделий служили тонко- и мелкозернистые осадочные породы: алевролиты, песчанистые алевролиты и мелкозернистые песчаники, преимущественно олигомиктовые (главные минералы – кварц и полевые шпаты), с разным содержанием амфибола-актинолита, хлорита и слюды (мусковита и хло-ритизированного биотита) – минералов, характерных для зеленосланцевой фации метаморфизма осадочных пород района Денисовой пещеры [Природная среда…, 2003]. Белая кайма отмечена и на артефакте из мелкопятнистого роговика, возникшего из тех же осадочных пород в контактовом ореоле Бащелакского гранитоидного интрузива. Наиболее интенсивное преобразование зафиксировано на изделиях из олигомиктовых осадочных пород. Для его более детального изучения в шлифах и методом РФА использовались малоинформативные с археологической точки зрения продукты расщепления из этого сырья.

На свежих фасетках (см. рисунок , 2, 4–6 ) на от-щепах c наружной белой зоной видно, что она имеет резкую, но неровную границу с темно-серой породой внутренней части артефакта. Мощность зоны варьирует даже в одном образце. По артефактам, для которых зафиксировано положение относительно направления силы тяжести, заметно, что толщина зоны на их верхней стороне значительно больше, чем на нижней (см. рисунок , 2 ). Это служит объективным подтверждением поступления реагентов,

Образцы каменных артефактов с реакционной каймой из зон фосфатной минерализации в слое 9 восточной галереи Денисовой пещеры.

вызвавших изменение, сверху. В случае изменения с образованием более мощной каймы, в ней отмечаются включения очень мелких зерен остаточных минералов исходной породы, а новообразованное белое вещество, помимо равномерно тонкодисперсного агрегата, иногда наблюдается в виде коротких микрошестиков или волокон.

В эффузивных породах интенсивного образования белой каймы нет или же она проявлена лишь в отдельных полосах флюидальной текстуры, создавая при максимальном развитии контрастный серо-белый пятнистый узор на поверхности артефакта (см. рисунок , 3 ). Кроме того, изменения наблюдались вокруг порфировых вкрапленников кварца и особенно – полевого шпата, который также белеет со снижением твердости.

Поскольку материал из приповерхностных белых зон отщепов представлял собой смесь тонкодисперсных новообразований и остаточных минералов исходной силикатной породы, наиболее информативным для диагно стики продуктов изменения оказался метод РФА. С его помощью 144

было проанализировано 13 артефактов, преимущественно из средней части измененного фосфа-тизацией слоя 9, а также из его кровли и подошвы (см. таблицу ).

Рентгенофазовому анализу предшествовала проверка проб белой каймы на наличие фосфора, а также карбонат-иона, чтобы исключить присутствие материала отлагавшихся поверх артефактов карбонатных корочек. В результате установлено, что от кальцитовых новообразований белый материал, образованный за счет силикатной породы, отличается отрицательной реакцией с НСl на СО3-ион и отчетливой положительной реакцией с молибдатом аммония на фосфор. При этом кроме (или вместо) специфичного для фосфора желтого окрашивания наблюдалось интенсивное синее окрашивание, указывающее на присутствие в пробе не только фосфора, но еще и его восстановителя – органического вещества, восстанавливающего образующуюся в реакции фосфорно-молибденовую соль аммония до молибденовой сини [Пешкова, Громова, 1976].

Состав исходной породы и новообразований в образцах каменных артефактов из зон фосфатной минерализации в слое 9 восточной галереи Денисовой пещеры