Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет
Южно-Уральский федеральный научный центр минералогии и геоэкологии УрО РАН
Челябинский государственный университет
Институт проблем освоения Севера Тюменского научного центра СО РАН
Доисторические технологии горного дела: рудник Новотемирский в Южном Зауралье
Полина Сергеевна Анкушева
Ирина Павловна Алаева
Максим Николаевич Анкушев
Наталья Сергеевна Батанина
Иван Александрович Блинов
Михаил Анатольевич Рассомахин
Ирина Юрьевна Чикунова
Анатолий Михайлович Юминов
г. Челябинск
г. Миасс
г. Тюмень
Аннотация
Освещаются результаты исследования древнего рудника Новотемирский в степной части Южного Зауралья (Чесменский район Челябинской области) в 2018 г. В результате топографической съемки и археологических раскопок исследована структура памятника, выявлены различные типы горных выработок, забутованные в древности. Объектом добычи древних горняков могли служить окисленные и сульфидные руды. Структура отвалов, артефактный набор и радиоуглеродное датирование органических материалов позволяют предположить несколько этапов разработки Новотемирского рудника, разделенных длительными перерывами.
Ключевые слова: древний рудник, Южное Зауралье, бронзовый век, кашинская культура, металлопроизводство
Abstract
Prehistoric technologies of mining: Novotemirsky mine in the Southern Trans-Urals
Polina S. Ankusheva, Irina P. Alaeva, Maksim N. Ankushev, Natalia S. Batanina, Ivan A. Blinov, Mikhail A. Rassomakhin, Irina Yu. Chikunova, Anatolij M. Yuminov
South Ural State Humanitarian Pedagogical University, Chelyabinsk, Russian Federation
South Ural Federal Research Center of Mineralogy and Geoecology, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences,
Miass, Russian Federation
Chelyabinsk State University, Chelyabinsk, Russian Federation
Tyumen Scientific Centre of Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Tyumen, Russian Federation
Metallurgical production in the Southern Trans-Urals gave a certain originality of the socio-economic component of the inhabitants of the Southern Trans-Urals for many millennia. One of the sites illustrating ancient mining technologies is the Novotemirsky mine (Chesma district, Chelyabinsk region, Russia). Its uniqueness lies in the fact that it was not disturbed by modern developments, as well as in the presence of a cultural layer with artifacts which can be dated. Until now, the ancient metal production in the Southern Trans-Urals was mainly studied only within the settlements, which precluded knowledge of the absolutely necessary and existing stages of mining. The overall aim is the study of the ancient mining technologies of the Southern Trans-Urals on the example of the ancient Novotemirsky mine. The tasks included the reconstruction of ore mining methods by studying the morphology of various objects of the site; mineralogical research of the ores; determination of the stages of field operation.
A detailed plan of the heights of the mine in its current state was created using topographic survey. The mine is a complex of objects: the main quarry, surrounded on three sides with sickle-shaped dumps. Archeological excavations have investigated the structure of the dumps. All of them are composed of various sized rubble of serpentinites, rodingites, brown iron ore and copper minerals and were formed during different periods. The excavations also allowed to reveal the pits buried by the waste rock in antiquity: a vertical shaft with a depth of more than 6 m, a winding manhole in the board of the main quarry, as well as small pits left after depletion of low-power surface ore veins.
The main objects of extraction were oxidized and semi-oxidized ores: malachite, azurite and chrysocolla. Primary ore mineralization has arsenic-nickel-copper specificity, which could give a natural admixture of arsenic in the metal. Massive macro-tools from sandstone, specially brought by the miners, used for splitting large pieces of rock during the primary enrichment. We can assume the seasonal nature of the field development (summer or summer-autumn period) due to the proximity of groundwater.
The exploitation of a copper deposit on Novotemirsky mine began in the Late Bronze Age. This is evidenced by a fragment of ceramics found on the buried soil in the mound of the quarry dump. The development of the mine by Sintashta metallurgists is also indicated by the type of host rock, correlated with the slags of fortified settlements, the proximity of morphology and geology with the dated Vorovskaya Yama mine and the typological similarity of stone mining tools. Copper ore mining could be resumed at the turn of the era, as indicated by the vessels of the Kashino culture. Finally, it cannot be ruled out that the final stage of the field development falls on New Time.
Keywords: ancient mine, Southern Trans-Urals, Bronze Age, Kashino culture, metallurgy
Введение
Минеральные богатства Южного Урала на протяжении многих тысячелетий придавали жизни его обитателей своеобразие, а порой и существенно определяли хозяйственно-экономический уклад. Наличие здесь многочисленных выходов медной руды создало предпосылки для возникновения крупных металлургических очагов задолго до русской колонизации. Металлургическое производство в Южном Зауралье получило распространение на рубеже III-II тыс. до н. э., с появлением носителей традиций синташтинской культуры. Согласно мнению специалистов [1; 2; 3. С. 4], именно наличие сырьевой базы для медной металлургии определило систему расселения и экономический облик популяций бронзового века. В раннем железном веке формируется новый очаг медной металлургии, связанный с иткульской культурой горно-лесной и лесостепной полосы Южного Зауралья [4]. Металл иткульского происхождения являлся базовым для лесостепных и степных культур Западной Сибири (от Урала до Ишима) и Приуралья [5. С. 209-210; 6]. Можно сказать, на протяжении II-I тыс. до н. э. металлургия в Южном Зауралье имела характер ключевой, системообразующей отрасли хозяйства.
Горнодобывающие технологии населения Южного Зауралья как в эпоху бронзы, так и в век раннего железа исследованы слабо. Активная промышленная деятельность в Новое и Новейшее время на территории современной Челябинской области кардинально нарушила древний ландшафт и уничтожила большинство доисторических выработок. Поэтому каждый непотревоженный современными разработками древний рудник представляет собой уникальный источник информации для изучения металлопроизводства на ранних стадиях его возникновения и тенденций его развития в ходе нескольких тысячелетий.
Одним из таких памятников, содержащим в себе неоспоримые свидетельства разработки в древности, является рудник Новотемирский. В данной статье отражены результаты раскопок 2018 г. и геологических изысканий, освещающие новые аспекты горнометаллургической деятельности бронзового и раннего железного веков в Южном Зауралье.
Методы исследования
При исследовании площадки памятника и вещевого комплекса из культурного слоя был использован комплекс археологических и естественно-научных методов. Топографический план памятника был снят тахеометром TRIMBLE M3 5» DR контекстуальным методом в прямоугольной системе координат, в балтийской системе высот с шагом от 1 до 5 м. За ось Y выбрано направление север-юг (север истинный), ось Х - линия запад - восток. За направление на север на местности была принята сетка раскопа. Первичная обработка данных производилась в среде Golden Software Surfer 13. Сетка покрытия формировалась методом триангуляции с линейной интерполяцией. В качестве вспомогательного при построении сетки был использован геостатистический метод Криге. Редактура и подготовка к печати топографических планов осуществлялись с помощью графического редактора Corel Draw X3.
Раскопки культурного слоя памятника производились по методике, рекомендованной для раскопок древних поселений: ручным инструментом по стратиграфическим горизонтам, не превышающим 20 см [7. С. 18-28]. Геологические рекогносцировочные траншеи выполнены ручным способом и при помощи землеройной техники.
Радиоуглеродное датирование образцов выполнено с использованием ускорительной масс-спектрометрии (AMS) в лаборатории Университета Адама Мицкевича (Познань, Польша). Калибровочная программа: OxCal 4.2.3; калибровочная кривая: IntCal 13 atmospheric curve.
Фрагменты керамических сосудов исследованы при помощи технико-технологического анализа, который способствовал получению данных о приспособительных навыках труда гончаров: отборе, добыче и подготовке исходного пластичного сырья, составлении формовочных масс, обработке поверхностей сосудов, обжиге изделий [8. С. 243-244].
Петрографический анализ шлифов каменных орудий проведен на оптическом микроскопе Olympus BX 51 (Институт минералогии УрО РАН, аналитик Л.Я. Кабанова). Состав минералов руд определен на электронном микроскопе Tescan Vega 3 SBU c ЭДС Oxford Instruments X-act (Институт минералогии УрО РАН, аналитик И.А. Блинов).
Общая характеристика рудника Новотемирский и основные археологические объекты
Рудник Новотемирский расположен в 1,5 км от одноименного поселка на юго-западе Чесменского района Челябинской области. Эта территория входит в современную степную ландшафтную зону приподнятого Зауральского пенеплена и представляет собой холмистую равнину, в достаточной мере насыщенную березовыми колками. Новотемирское проявление приурочено к центральной части Куликовского ультрабазитового массива, который, в свою очередь, вместе с Чебаркульским и Казбаевским поясами входит в состав Куликовского комплекса. Массив имеет сложное строение и состоит из тектонически совмещенных блоков апогарцбургитовых и аполерцолитовых серпентинитов, габброидов и вмещающих вулканогенно-осадочных пород [9].
Новотемирское проявление находится на контакте апогарцбургитовых серпентинитов с родингитами. Серпентиниты образуют брекчированные блоки поперечником 2,5-8 м, отделенные друг от друга тонкорас - сланцованным материалом мощностью 1-2 м. Породы хлоритизированы и оталькованы. В отдельных местах по трещинам и плоскостям рассланцевания наблюдается выделение вторичных медных минералов. Родингиты представлены мелкозернистыми породами светло-серого цвета. Они имеют однородное строение и разбиты сетью кливажных трещин на небольшие блоки. В составе пород преобладают гранат андрадитового ряда и пироксены, при небольшом содержании хлорита. На поверхности фиксируются выходы бурых железняков, иногда с медной минерализацией [10].
Древняя выработка локализована в 250 км к югу от русла реки Темир-Зингейка (бассейн р. Урал) на высоте около 10 м от уреза воды, в ложбине между двумя всхолмлениями. В ходе первичного обследования были обнаружены археологические объекты, указывающие на разработку месторождения в древности (рис. 1).
Рис. 1. Рудник Новотемирский. Вид с северо-запада на площадку основного карьера
Рис. 2. План высот и объектов рудника: 1 - граница отвалов; 2 - предполагаемые объекты шахт; 3 - пикеты раскопа и точек привязки; 4 - штольня в южном борту карьера; 5 - опорные реперы
Основной карьер занимает центральное место площадки и представляет собой овальное углубление 40 х 25-30 м глубиной до 2,5 м в центральной части, окруженное отвалами. Карьер ориентирован по направлению СЗ-ЮВ, что, вероятно, было обусловлено залеганием отработанного рудного тела (рис. 2). В весеннелетний период дно карьера заполнено водой. Периодически вода пересыхает, обнажая уплощенное дно, заполненное илистыми отложениями, глубина которых (по результатам зондирования) в центральной части превышает 1,5 м.
Карьер с трех сторон окружен четырьмя оплывшими отвалами серповидной формы: северо-восточным, северо-западным, западным и южным. Между собой они разделены узкими проходами, поверхность (особенно внешняя часть) задернована. Длина отвалов от 10 до 30 м, ширина в подошве от 2-4 до 8-10 м, максимальная высота 1,5 м. Юго-восточный борт карьера лишен отвалов и хорошо задернован. На нем зафиксировано небольшое понижение овальной формы размером 4 х 10 м, глубиной до 0,2 м. При раскопках данного понижения впоследствии выявлен Объект № 1 - шахта.
Структура отвалов изучена по геологическим траншеям, прорезающим каждый из них до материка: траншея № 1 (юго-западный отвал), траншея № 2 (северо-западный отвал), траншея № 3 (северо-восточный отвал), траншея № 5 (южный отвал). Все отвалы сложены преимущественно из разноразмерного щебня серпентинитов, бурого железняка, родингитов, магнетитовых и медных руд. Отвалы рудника были отсыпаны на уровне древней поверхности (погребенной почвы). Структура отвалов различается гумусированностью слоев, размерностью и составом щебня. В южном, югозападном и северо-западном отвалах между слоями щебня отмечены прослойки (до 5 см) черного гумуса, которые можно интерпретировать как погребенные почвы. Выделение нескольких прослоек погребенной почвы (от двух до четырех) в стратиграфии отвалов может указывать на длительные временные промежутки в разработке основного карьера. На уровне погребенной почвы в слое отработанной породы бурого оттенка в наиболее ранней части первого пласта отвала обнаружен фрагмент керамики, по совокупности характеристик отнесенный к бронзовому веку (см. ниже). Эта находка говорит о начале разработки карьера в данный период.
Рис. 3. План раскопа на материке (А); Восточный профиль раскопа (Б):
I - темно-серая гумусированная супесь; 2 - серая гумусированная супесь; 3 - темно-коричневая гумусированная супесь; 4 - погребенная почва; 5 - участки прокаленного грунта с древесным углем; 6 - желтая супесь с мелким щебнем серпентинитов (1-3 см); 7 - серая гумусированная супесь, обильно насыщенная крупным (в среднем 5-10 см) щебнем серпентинитов (выкид из шахты); 8 - серая гумусированная супесь с мелким (3-5 см) щебнем серпентинитов; 9 - светло-серый мелкий (2-4 см) щебень серпентинитов; 10 - серый песок;
II - нечеткая граница слоя; 12 - борт раскопа; 13 - материк (светло-серый коренной выход серпентинитов); 14 - материк (желтый песок с мелким щебнем серпентинитов)
Для изучения морфологии шахты (Объекта № 1), вскрытой траншеей № 4 в 2018 г. был заложен раскоп в юго-восточной части памятника общей площадью 64 кв. м. (16 х 4 м) (рис. 3, А). Раскоп охватывал западную половину шахты, а также культурный слой между шахтой и основным карьером.
Стратиграфическую ситуацию на исследованном раскопом участке можно охарактеризовать следующим образом (рис. 3, Б):
- под дерном локализовался черный гумусированный супесчаный грунт, слабо насыщенный мелким серым щебнем серпентинитов (верхний гумусированный слой);
- в южной части раскопа (квадраты 3Д, 4Д) на уровне современной поверхности присутствовал неза - дернованный слой гумусированного супесчаного грунта серо-коричневого оттенка, сильно насыщенного щебнем серпентинитов, родингитов, оксидов и гидроксидов железа. Аналогичен верхнему заполнению южного отвала (пола южного отвала);
- - в северной части раскопа (квадрат 6Д, северовосточный угол квадрата 5Д) под дерном залегал слой серого гумусированного супесчаного грунта с крупным щебнем серпентинитов. Слой лежал на тонкой
- прослойке гумуса и «сползал» в заполнение шахты до уровня -370, поэтому получил предварительную интерпретацию как выкид из шахты. На нижней границе обнаружено каменное орудие из песчаника (см. ниже), фрагменты костей животных, древесный уголь и фрагмент керамического изделия (см. ниже);
- в северной части раскопа (северный борт квадрата 6Д), под выкидом из шахты (Объект № 1), отделенный от него тонкой прослойкой гумусированного грунта (погребенной почвы), локализовался лишенный гумуса пласт мелкого светло-серого щебня серпентинитов. Аналогии пласта прослеживаются в верхних горизонтах северо-восточного отвала, поэтому он получил предварительную интерпретацию как пола восточного отвала;