ЛИТЕРАТУРА
1. Замов В. В. Геологическое строение и полезные ископаемые заповедника Аркаим. Отчет. Фонды ЛАЙ ЧелГУ, 1989-1994.
2. Прокаев В. И. Физико-географическое районирование. М., 1983.
3. Сигов А. П., Шуб B. C. Комплексное геолого-геоморфологическое картирование Урала с целью поисков гипергенных полезных ископаемых. Саратов, 1968.
______________________
ВИКТОР ВЛАДИМИРОВИЧ ЗАЙКОВ,
заслуженный деятель науки Российской Федерации, доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией Института минералогии Уральского отделения Российской академии наук. Область научных интересов – история использования медных руд и горных пород древними обществами, существовавшими на Урале в бронзовом веке; комплексное геолого-минералогическое изучение археологических памятников.
КАМЕННАЯ ЛЕТОПИСЬ АРКАИМА И "СТРАНЫ ГОРОДОВ"
Каменная летопись – образное название комплекса горных пород и минералов, которыми сложены слои земной коры и по которым воссоздается история геологических процессов, история освоения человечеством минеральных ресурсов.
Для Аркаима и "Страны городов" эти вопросы являются принципиальными. Понимание геологического строения и минеральных богатств обширных пространств Южного Урала, на которых кипела в бронзовом веке жизнь, проясняет многие интересные детали древней цивилизации. Прежде всего, это мотивы выбора мест укрепленных поселений, причины концентрации их на определенных территориях. Важные итоги геологических исследований – выяснение источников добычи медных руд и других полезных ископаемых, определение родины импортных изделий.
С 1991 года Институт минералогии Уральского отделения Российской академии наук начал планомерные исследования геологии и минерального сырья для Центра "Аркаим". В них, кроме автора статьи, участвуют А. М. Юминов, Е. В. Зайкова, А. Ф. Бушмакин, И. В. Синяковская, С. П. Масленникова, О. С. Теленков, О. В. Трофимов, В. А. Котляров, Н. И. Кашигина, Т. М. Рябухина. Кратковременно в наших работах принимали участие Е. К. Теленкова, Д. Ю. Голованов, О. М. Волошин. Техническую помощь оказывали школьники из археологических и геологических кружков Миасса, Аргаяша, Самары. Нами проведена работа по изучению геологии и полезных ископаемых, района заповедника Аркаим и начато изучение минерального сырья "Страны городов". Познакомьтесь с некоторыми итогами этих исследований, которые выполнены при участии Г. Б. Здановича, И. М. Батаниной и С. Я. Зданович.
Многие сведения нами почерпнуты из фондовых материалов Челябинской геологоразведочной экспедиции, проводившей в районе Аркаима геологическую съемку и поиски полезных ископаемых. Наиболее детальные геологические карты составили Г. И. Чайко, А. В. Яркова, Э. В. Шалагинов, Ю. С. Глызин, а наиболее важные поисковые результаты получены Н. А. Скопиной, А. Д. Штейнбергом, Г. Ф. Селиверстовым. В целом по "Стране городов" материалы предшественников нами еще обобщены не полностью ввиду колоссального количества выполненных работ.
Рис. 1. Схема размещения древних медных рудников в геологических структурах Южного Урала. Рудники: I – Никольский и Таш-Казган; II – Усть-Кабанский; III -Самарский и Каменский; IV -Бугодак; V – Воровская яма; VI -Бакр-Узяк; VII – Ишкининский; VIII – Еленовский; IX – Уш-Катты. 1 – Магнитогорская палеоострово-дужная система; 2 – Восточно -Уральское поднятие ("гранитная ось" Урала); 3 – Главный Уральский разлом; 4 – 10 – медные рудники, в которых разрабатывались зоны окисления: 4 – сульфидизированных серпентинитов и пироксенитов, 5 – колчеданных месторождений, 6 – сульфидизированных родингитов, 7 – сульфидно-кварцевых жил, 8 – сульфидизи-рованных турмалин-хлоритовых пород, 9 – сульфидизированных гематит-кварцевых пород, 10 -неясного типа; 11 – Аркаим
С основными данными по геологии и полезным ископаемым Южного Урала можно познакомиться в монографиях [6; 3; 4; 13], а также работах Д. Н. Салихова, А. В. Ярковой [14], В. В. Зайкова и др. [10], Я. П. Баклаева с соавторами [2].
Геологические структуры Южного Урала. Геологические структуры "Страны городов" принадлежат к Уральскому складчатому поясу. Это уникальное для Евразии сооружение включает реликты палеоконтинентов, древних океанических бассейнов, вулканических цепей, мелководных внутренних морей. Каждый из этих элементов имеет определенный набор горных пород, формировавшихся в определенных условиях и в определенной последовательности, присущие только им полезные ископаемые.
Наиболее значительными структурами региона являются Магнитогорский прогиб и Восточно-Уральское поднятие (Рис.1). Первая структура охватывает обширное пространство от широты города Челябинска до Мугоджар при ширине 50-150 км. Главенствующими здесь являются островодужные вулканогенные и осадочные породы, формировавшиеся на окраине Уральского палеоокеана. Возраст отложений палеозойский: силур, девон, карбон (440–300 миллионов лет). На многих участках сохранился фундамент, на котором возникли островные дуги. Такой фундамент вскрыт в офиолитовых зонах, сложенных ископаемой океани ческой корой – ассоциацией глубинных серпентинитов и габбро с окаменевшими базальтовыми лавами и кремнистыми илами.
Вторая структура имеет ширину около 100 км и протягивается вдоль всего восточного склона Уральского хребта. Ей дано образное название "Гранитная ось Урала" из-за широкого развития гранитных массивов. Эта структура имеет чрезвычайно сложное строение, что вызвано не только широким развитием глубинных пород, но и многоамплитудными тектоническими перемещениями блоков земной коры. В настоящее время здесь совмещены геологические комплексы, образовавшиеся в переходной зоне океан-континент в интервале времени от протерозоя до карбона (1 000 - 300 млн. лет). Активной силой, с помощью которой на современную поверхность выведены различные геологические образования, явилось воздымание земной коры внедряющимися из области плавления гранитными массивами.
Сложное геологическое строение территории обусловило обилие различных горных пород в ареалах поселений и многообразие полезных ископаемых. Природа запасла практически все необходимое минеральное сырье для повседневной жизни и военных походов жителей "Страны городов". Конечно, особенно благоприятным для расцвета протоцивилизации бронзового века оказалось обилие месторождений медных руд.
Не менее важное влияние геологические структуры оказали на характер рельефа, рисунок речной сети и, соответственно, природные условия обитания человека. Восточно-Уральское поднятие в геоморфологическом отношении в районе Аркаима является водоразделом бассейнов Урала и Оби. В итоге геологических процессов кайнозойского времени здесь возник ансамбль невысоких хребтов, холмов и увалов, в которых берут начало малые реки. Это идеальная географическая среда для возникновения древней степной цивилизации.
От взгляда геологов не скрылись коры выветривания, слагающие выровненные водораздельные пространства. Так называются рыхлые продукты разрушения горных пород под воздействием подземных вод, атмосферного кислорода, жизнедеятельности микроорганизмов. За 150 миллионов лет природа старательно измельчила скальные породы, преобразовала их химический состав, вырастила новые минералы. Среди них – малахит, крайне важный для древней металлургии, возникший за счет преобразования сульфидов меди. Не будь на Урале мощной коры выветривания – не возникли бы скопления медных руд, подвластные Аркаимцам.
Древние вулканы. На территории Южного Урала в прошлые эпохи неоднократно грохотали мощные вулканические извержения. Первые надежные свидетельства этих процессов сохранились для этапа формирования силурийской океанической коры. На дне океана, на глубинах в несколько километров по линейным расколам изливались потоки базальтовой магмы. Возникали вулканические гряды, разделенные депрессиями, в которых отлагались красные яшмы. В современной структуре такие сооружения сохранились фрагментарно в офиолитовых зонах.
Рис. 2. Вершина палеовулкана "Огненного". На южном склоне скальные обнажения – поток риолитов.
Второй крупный вулканический эпизод был связан с ростом островных дуг на периферии Уральского палеоокеана. Для этого периода характерны не только глубоководные "спокойные" излияния, но и катастрофические взрывные извержения на выросших вулканических островах. Состав лав в этих вулканах очень разнообразный – от базальтов до риолитов и, соответственно, содержание кремнезема меняется от 46 до 74 процентов. Островодухные палеовулканы, вмещающие уникальные по размерам залежи медноколчеданных руд, хорошо сохранились в западном борту Магнитогорской зоны и частично – в восточном, в Верхне-Уральском районе.
В карбоне вулканические извержения происходили в мелководном море с разнородным фундаментом. Для этого периода характерны субщелочные лавы с повышенным содержанием натрия и калия. Главное богатство ранних вулканов того времени – железорудные залежи типа Магнитогорского месторождения.
Один из вулканов карбонового возраста, извергавшийся около 350 млн. лет назад, сохранился в западной части заповедника Аркаим. Его высота была около 1 км, а поперечник порядка 8 км. Ему дано название "Огненный" из-за того, что на его вершине, выраженной округлой сопкой, по ночам часто горят огни современных поклонников Зороастра. Бытует и другое имя – Шаман-гора, как иногда называют эту сопку местные жители.
Цоколь палеовулканической постройки сложен чередующимися базальтовыми лавами и пластами песчаников. Эти породы можно видеть в 2, 5 км южнее протогорода Аркаим в одном из логов. Здесь располагаются скалы зеленовато-серых и серых песчаников, перекрытые лавами риолитов. Это светло-серые, зеленовато-серые породы однородного и порфирового сложения. Иногда в них видна полосчатость, возникшая при течении огненной магмы.
Интересной особенностью основания вулканического сооружения являются эпидозиты – светло-зеленые, зеленовато-серые породы, состоящие из эпидота с примесью амфиболов и других силикатов. Они возникли при метасоматическом изменении базальтов и вулканомиктовых песчаников под воздействием горячих растворов, циркулировавших в недрах вулкана.
Первоначально интерес сотрудников заповедника к этим породам был вызван тем, что эпидозиты употреблялись жителями Аркаима для изготовления молотков, молотов и др. ударных орудий. Поэтому велика была радость, когда зеленоватые непривлекательные породы были встречены в одном из маршрутов. Впрочем, их непривлекательность компенсируется девдритами марганца, создающими красочные лесные узоры.
Вторая особенность эпидозитов была обнаружена при промывке шлихов из рыхлых отложений в русле лога. "Зацепкой" послужили находки крупных кубических кристаллов бурого цвета поперечником до 1-3 см, которые являются псевдоморфозами лимонита по пириту. Поскольку такие образования часто сопровождают золоторудную минерализацию, мы стали искать в рыхлых отложениях зерна золота. Наше предположение подтвердилось. В шлихах, промытых с помощью школьников, обнаружено 8 золотин размером 0,1–0,5 мм. Они располагаются как в почвенно-растительном слое, так и в суглинках на глубине 0,5-0,8 м. Форма зерен разнообразна: округлая, крючковатая с отпечатками граней кристаллов пирита, пластинчатая, проволковидная. Хотя золотины и невелики, но сам факт присутствия самородного золота в наносах заслуживает внимания и дальнейшей проверки. В окрестностях Аркаима обнаружено много выходов эпидозитов, которые ранее не рассматривались как потенциальные источники золота.
Во время экскурсий всегда возникает вопрос: "Где находится подводящий канал, по которому поднималась расплавленная магма?" Ответить на этот вопрос сложно, так как нижняя граница палеовулкана закрыта наносами и строение магмоподводящей системы распознается с большим трудом. Лишь при составлении детальной геологической карты удалось обнаружить признаки подводящего канала в виде отдельных выходов риолитов. На карте канал выглядит как "ножка", из которой выросло вулканическое сооружение.
Основной объем палеовулкана сложен преимущественно потоками риолитовых лав, имевших большую вязкость. В ограниченном количестве присутствуют потоки базальтов и трахибазальтов. Эта часть сооружения обнажена плохо, лишь по отдельным выходам можно судить о его строении. Приятное исключение представляет карьер по добыче щебня возле полевой дороги. В карьере вскрыты пепельно-серые дациты и риолиты однородного сложения. Они покрыты по трещинам многочисленными девдритами марганца и пронизаны тонкими жилками кварца. В кварце и по трещинам в риолитах находятся псевдоморфозы лимонита по пириту.
Скалы риолитов располагаются на северном склоне гряды, возвышающейся над городком археологов. Высота скал около 10 метров, и на них видны потоки лав с перлитовой отдельностью. Так геологи называют текстуру горных пород, состоящих из шариков и округлых обособлении, возникших при переохлаждении вулканического стекла. При полировке такие образцы имеют эффектный вид.
Две силы вскрыли горные породы, слагающие вершину палеовулкана. Первая – это движения земной коры, или тектонические процессы. Благодаря им образовался раскол, по которому опустилась Аркаимская долина, и сформировались скалы на правом берегу Большой Караганки севернее туристического лагеря. На фотографиях, сделанных с дельтаплана С. А. Батаниным, этот раскол выглядит как прямолинейный след гигантского ножа, которым рассечен вулкан.
Вторая сила – техническая деятельность человека. При строительстве водохранилища была прорыта глубокая траншея, предназначенная для слива паводковых вод (гидротехники такие сооружения называют прораном). Для этого пришлось с помощью взрывов удалить часть склона. Проект этот не осуществился, и на память потомкам осталась выемка, в которой можно видеть внутреннее устройство вершины вулкана. Здесь на риолито-вом куполе залегает горизонт вулканических бомб причудливой конфигурации величиной до 1-2 м. Они возникли при катастрофических, сопровождавшихся взрывами извержениях островного вулкана. Подводящие каналы фиксируются по вертикальным дайкам базальтов, заполнившим гигантские трещины. Вдоль одной из даек в проране вскрыта жила барита с вкрапленностью галенита, пирита, халькопирита, примазками малахита и азурита. Это довольно большая редкость для вулканизма карбонового возраста.
Можно надеяться, что наш "домашний" вулкан мы со временем изучим досконально и поймем законы, царствовавшие в этом храме Плутона.
Минералы – путешественники. Не секрет, что геология – дитя путешествий наших предков. Многими поколениями студентов экспедиции первопроходцев воспринимались как романтические истоки естественных наук. Но "взрослых" геологов больше волнуют таинственные пути минералов и горных пород, их судьба. Причины путешествий минералов многолики: это и естественные геологические процессы, и лабиринты человеческой истории.
Увлекательной задачей для нас стало изучение путей движения минералов из рыхлых отложений района заповедника Аркаим. Прежде всего это наносы речных долин Караганки и Утяганки, коры выветривания водораздельных пространств. Их минералогия изучена С. П. Масленниковой и А. М. Юминовым. Из береговых обнажении и шурфов, вскрывающих главные типы отложений, были отобраны пробы весом 20-40 кг и отмыты с помощью лотков. Затем полученный шлих исследовался под микроскопом, определялся минеральный состав, а некоторые трудно диагностируемые зерна изучались с помощью рентгено-фазовых и электронно-микроскопических методов. Таким образом было определено около 30 минералов, слагающих пески и глины. Часть из них является остаточными, извлеченными из разрушавшихся горных пород, а часть – новообразованными, обязанными своему рождению процессам формирования кор выветривания. К остаточным относятся породообразующие минералы, слагающие основной объем горных пород (кварц, полевые шпаты, пироксены, амфиболы, слюды, эпидот, пирофиллит) и редкие, так называемые акцессорные, содержащиеся в породах в мизерных количествах. В их число входят гранат, циркон, сфен, турмалин, магнетит, гематит, рутил, ильменит, анатаз, хромит, разнообразные сульфиды, барит, золото.
Сопоставление набора этих минералов из отложений речных долин и склонов гор показало некоторые отличия состава этих образований. В отложениях речных долин они соответствуют тем акцессориям, которые характерны для пород, слагающих бассейны Караганки и Утяганки. Это и граниты, и вулканогенные породы, и осадочные. На примере магнетита можно видеть, какие сложные пути были у этого минерала. Часть кристаллов имеет хорошую огранку, аналогичную магнетитам из гранитоидов, часть окатана, что типично для рудоносных песчаников, выходы которых располагаются за многие десятки километров восточнее района.
В глинисто-щебнистых отложениях склонов ассоциация минералов более ограниченная, хотя иногда более интересная. Она определяется теми породами, которые именно здесь разрушаются. Например, в местах развития зон гидротермальной минерализации отмечены барит, самородное золото, псевдоморфозы гематита по эпидоту.
Новообразованные минералы представлены монтмориллонитом, гидроксидами железа и марганца, каолинитом. Особенно интересен в практическом отношении последний, поскольку каолинитовые глины кор выветривания являются огнеупорным и керамическим сырьем. Уникальными для Урала являются пирофиллит-каолинитовые глины, выявленные нами на Амурском цинковом месторождении.
Интересен набор минералов из рыхлых отложений раскопа Аркаим. Вблизи металлургических печей в них присутствует малахит и корольки чистой меди, а также минералы-спутники медных руд. По их набору можно судить, какие руды использовались металлургами Аркаима. Интересен и прозаический магнетит, поскольку он важен для интерпретации данных микромагнитной съемки, с помощью которой исследуется поселение. Оказалось, что содержание этого минерала различно в материале стен и лола жилищ, чем обусловлены их различные магнитные свойства. А особенно богаты магнетитом отложения из прокалов металлургических печей. Это дает возможность по магнитометрическим картам реконструировать структуру поселения до начала раскопок, наметить четкий план работ.
А вот почти детективная история, связанная с минералогическими исследованиями. Из кургана в районе села Аландского Оренбургской области А. Д. Таировым был извлечен колчан с самоцветными украшениями. На золотой пластине в три ряда укреплены полированные гранаты, которые были исследованы А. Ф. Бушмакиным. По химическому составу и свойствам они относятся к ряду пироп-альмандин. Такие гранаты в древности добывались из россыпей Индии и других стран Юго-Восточной Азии. А по особеностям технологии изготовления пластины и способу огранки камней можно предположить, что украшение было изготовлено в Иране. Это лишь первый штрих в определении импортных путей минералов, и грядущие работы дадут много интересного в познании истории украшений.
Интересная находка сделана Т. С. Малютиной со студентами в раскопе поселения Куйсак – ровеснике Аркаима. Представьте себе скрученный обрывок толстой проволоки из серого металла длиной почти 10 см. Велика была надежда археологов, что это кусок олова. Ведь давно было высказано предположение, что на Урал олово поступало из Алтайских месторождений и в сплаве с местной медью давало бронзу. Но А. Ф. Бушмакин и В. А. Котляров установили, что металл является практически чистым свинцом. Основанием для такого заключения послужили микрохимические реакции и исследование на рентгеновском микроанализаторе. География возможного источника этого металла гораздо шире, чем олова, ввиду многочисленности месторождений. Во-первых, залежи свинцовых руд есть и на Урале, а во-вторых, крупные полиметаллические рудные районы известны в Центральном Казахстане, на Тянь-Шане и на том же Алтае. Нам предстоит детально изучить микропримеси в куйсакском свинце, чтобы определить его вероятный источник. Вторая задача – найти свинцовые бронзы, либо изделия и украшения из этого металла.
Минеральные богатства "Страны городов". Сводную картину минерального сырья "Страны городов" можно нарисовать только в самом общем виде. На этой территории разрабатываются такие гиганты, как железорудные месторождения Магнитогорское и Малый Куйбас, медно-колчеданные месторождения Учалинского и Верхне-Уральского рудных районов, золоторудные жилы вблизи города Пласта, каолиновые залежи Еленовки и никеленосные коры выветривания близ Субутака, хризотил-асбест Джетыгоры и Киембая. Отработаны десятки золотых россыпей практически по всем рекам, а на некоторых и сейчас можно видеть старательские артели и даже драги. Яркой страницей предвоенных и военных лет была проходка шахт на золото-вольфрамовых рудных полях в бассейне реки Гумбейки. На всю Россию славятся залежи мрамора, яшм и хрусталеносные жилы. Крупными по объемам добычи являются многие карьеры для извлечения строительного щебня, а малых карьеров вдоль трасс и возле поселков не счесть.
Много полезных ископаемых пока только разведано, и они в будущем могут отрабатываться. Это марганцевые руды возле Обручевки, медно-порфировая минерализация в районе города Карталы, медно-колчеданные месторождения восточнее Магнитогорска и у станции Айдырля, цинковое месторождение возле поселка Амурского. В последние годы усиленно ведутся поиски алмазов и платины, золото-серебряных руд и хромитов.
Среди полезных ископаемых, разрабатывавшихся в новое время в районе заповедника, наибольшее значение имели строительные материалы, преимущественно каменные плиты, и глины. Такие разработки в виде карьеров, траншей и ям известны в районе всех сел. Белоснежный мрамор стал добываться возле села Полоцкого. Непосредственно на территории заповедника располагаются карьеры, ще добывался щебень, песок, глина. В настоящее время эти разработки закрыты. Из более отдаленных времен сохранились следы добычи россыпного золота вблизи поселка Александровского и кварцевых жил возле поселка Амамбайка, хрусталеносных жил возле поселка Новинка.
Для бронзового века надежными свидетельствами разработок медных руд являются древние карьеры нескольких месторождений, о которых будет сказано ниже. О сырьевой базе каменной индустрии можно судить по предметам и орудиям из поселений и могильников. С использованием богатой аркаимской коллекции, подготовленной С. Я. Зданович, проведено петрографическое изучение изделий, собранных при раскопках. Всего было исследовано 192 предмета, представленных 18 разновидностями, для изготовления которых применено 26 типов горных пород. Наша работа, которую специалисты называют изучением петрофонда каменных изделий, привела к трем выводам.
Во-первых, все изделия изготовлены из местных горных пород, выходы которых известны в исследуемом районе. Тальковые и тальк-карбонатные породы извлекались в борту лога Сосновый дол; эпидозиты – в русле сухого лога в 2-3 км южнее Аркаима; яшмы – в районе Лисьих гор западнее поселка Александровского; кварцитопесчаники – вблизи поселка Черкасы.
Во-вторых, выделяются породы строго функционального назначения, из которых сделаны совершенно определенные предметы. Например, наконечники стрел и сверла изготовлены из кремнистых пород с острыми режущими гранями. Для абразивов использованы исключительно обломочные породы с зернами кварца. Литейные формы сделаны из тальковых пород с высокой огнеупорностью. Ударные орудия изготовлялись из пород с высокой прочностью и вязкостью – эпидозитов, силицитов, яшм.
В-третьих, использование пород определялось не только их физико-механическими свойствами, но и ориентировкой систем трещин. Именно эта причина обусловила использование "вязких" эпидозитов, в которых развита призматическая отдельность, для изготовления молотков, а базальтовых и риолитовых лав с клиновидной системой трещин – для мотыг.
Очень эффектным минералом, который использовался в древности, является горный хрусталь. Прозрачные кристаллы и изделия из них археологи неоднократно находили в захоронениях на Южном Урале. Несколько лет назад академик Н. П. Юшкин с соавторами описал хрустальный шар из Кизильского кургана. В могильнике близ Аркаима кристалл хрусталя найден перед глазницами усопшего. Видимо, это был его любимый камень. Возник вопрос о коренном источнике этого дошерала. Таким местом, вероятно, являются кварцевые жилы в 20 км восточнее Аркаима, у поселка Новинка.
Древние рудники Южного Урала. История изучения древних рудников и древней металлургии меди на Южном Урале охватывает почти 200 лет.
Первые сведения о следах древних горных разработок сообщили еще в конце XVIII в. – начале XIX в. классики геологии И. И. Лепехин, П. С. Паллас, Н. П. Рычков. Ими были отмечены "чудские копи" вдоль восточных склонов Уральских гор в верховьях реки Уй, на реках Багаряк, Увелька, Санарка, Кабанка и Каменка.
В 1884 г. И. Р. Аспелин систематизировал эти данные, а в первой половине XX века в работах М. В. Малахова, Д. Кашинцева, Л. П. Левитского, А. А. Иессена опубликованы материалы по происхождению древней уральской металлургии, ее рудной базе и связях с соседними горно-металлургическими центрами. В двадцатые и тридцатые годы при проведении поисковых работ на медь были выявлены древние разработки в виде карьеров на месторождениях Бакр-Узяк (А. Х. Иванов), Еленовка (А. С. Новиченко, И. Л. Рудницкий), Уш-Каттын (А. И. Рыбалкин, С. К. Нечитайло).
Большая работа по описанию и систематике древних разработок выполнена в 50-х годах Н.П.Кипарисовой и И. А. Талицкой. Эти работы сыграли свою роль при последующих обобщениях. К их числу относится монография Б. Г. Тихонова [16]. В ней подведен итог предыдущему изучению древнейшей металлургии Урала и сделана попытка осветить ее рудную базу, пути развития и связи с соседними горно-металлургическими областями.
Классическая работа О. Н. Бадера "Древнейшие металлурги Приуралья" [1] раскрывает особенности металлических изделий и технологии их производства.
Важной вехой в изучении металлургии бронзового века на Южном Урале является монография К. В.Сальникова "Очерки древней истории Южного Урала" [15]. В ней рассмотрены горное дело и металлургия андроновской культуры.
Длительные исследования по древней металлургии региона и особенно геохимии медных руд проведены Е. Н. Черныхом [17]. Им было обследовано около 30 месторождений и рудопроявлений меди, располагающихся вдоль восточного склона Урала. Он выделил Зауральский горно-металлургический центр с тремя группами месторождений: Мугоджарскими, Южноуральскими, Среднеуральскими.
Большой материал по металлическим изделиям эпохи бронзы содержится в монографии Г. Б. Здановича "Бронзовый век Урало-Казахстанских степей" [12] и каталоге "Древности Урало-Казахстанских степей" [9]. При характеристике петровских культурных слоев автор употребляет термин "металлоносные слои" из-за обилия в них бронзовых предметов. В новой работе В. Ф. Генинга, Г. Б. Здановича и В. В. Генинга по поселению Синташта [5] дана обстоятельная характеристика этого памятника и металлических орудий труда.
Последние сведения о металлургии меди на Южном Урале приведены С. А. Григорьевым [7; 8]. Они непосредственно касаются меднорудного дела в "Стране городов".
Важным итогом наших работ явилось открытие, совместно с Г. Б. Здановичем, ранее неизвестного рудника бронзового века "Воровская яма" близ поселка Зингейского. Отрадно, что после почти полувекового перерыва, со времени выявления древних рудников в Оренбургской области, появилась очень важная находка вблизи Аркаима.
Сложность изучения древних рудников обусловлена в первую очередь тем, что при позднейших разработках добыча руд производилась путем расчистки, расширения и углубления древних карьеров. Нет никаких сомнений в том, что имеющиеся сейчас сведения о рудниках бронзового века на территории Урала являются крайне неполными. Безусловно, их существовало в то время значительно больше, чем ныне известно.
Отличительной чертой сырьевой базы древней металлургии меди на Южном Урале является использование многочисленных мелких месторождений окисленых сульфидных руд, в составе которых преобладают карбонаты меди – малахит и азурит. Выделяется несколько главных типов рудных объектов.
1. Зоны окисления прожилково-вкрапленных сульфидных руд в глубинных породах ультраосновного и основного состава, входящих в состав земной коры океанического типа. Минерализация представлена прожилками и пленками малахита и азурита, имеет линейное и гнездовое распределение. Мощность таких зон – от нескольких метров до первых десятков метров. Примером является месторождение Уш-Каттын (Оренбургская область), где руды добывались из котактовой зоны пироксенитового массива. Главный карьер имеет длину 120 м при ширине 10-20 м и глубине 1-3 м. Кроме того, сохранилось три округлых выемки поперечником 3-5 м. Руды близкого происхождения установлены в серпентинитах Главного Уральского разлома и подобных структур восточного склона Урала. Обломки таких руд отмечены С. А. Григорьевым возле металлургических печей в поселении Синташта.
2. Зоны окисления массивных медноколчеданных руд в девонских карбонатно-вулканогенных толщах. Месторождения формировались главным образом у подножья островных дуг на периферии Уральского палеоокеана. Основным компонентом таких рудных тел являются гидроксиды железа (бурые железняки) с гнездами карбонатов меди, возникшие уже во время формирования коры выветривания. Рудные залежи имеют плащеобразную или линзовидную форму, мощность – десятки метров. В их подошве обычно располагаются первичные сульфидные руды. Примером таких месторождений является Бакр-Узяк, расположенный в 80 км к северо-западу от Аркаима. Здесь еще 30 лет назад были видны контуры древнего карьера и отвалы вскрышных пород с остатками металлургических шлаков. По данным Е. Н. Черныха, окисленные руды Бакр-Узяка имеют высокое содержание сурьмы.
3. Зоны окисления медьсодержащих гематито-кварцевых пород, отлагавшихся на морском дне в местах выхода горячих минерализованных растворов. Один из таких участков (Бугодак), на котором установлены признаки древних разработок, располагается на западе Магнитогорской зоны вблизи поселка Аслаевского. Подобные породы описаны западнее Аркаима в районе Лисьих гор [II].
4. Зоны окисления прожилково-вкрапленных руд в гранитоидных и габброидных массивах девонского возраста, рассеченных телами порфирового сложения, преимущественно кислого состава. Первичные руды представлены сульфидами меди и получили название "медно-порфировые руды" из-за ассоциирующих пород. Форма рудных тел изометричная, линейная или кольцевая, поперечником в сотни метров, а первые -километров. К таким месторождениям относятся Вознесенское и Салаватское вблизи оси Уральского хребта, Верхне-Уральское в восточном борту Магнитогорской зоны. Формирование месторождений происходило на поздних стадиях развития островных дуг. Точных данных о разработке этих объектов в бронзовом веке пока не получено.
5. Зоны окисления базальтовых лав с прожилково-вкрапленным медно-цеолитовым оруденением и самородной медью. Такие руды образовались в процессе карбонового вулканизма в континентальных условиях. Отметим два участка, на которых предположительно добывались в древности медные руды такого типа: Черный бугор близ Верхне-Уральска и Соколки в окрестностях поселка Кизильского.
6. Зоны окисления прожилково-вкрапленных сульфидных руд в турмалинсодержащих породах вблизи контактов гранитоидных массивов. Типичный пример – месторождение Еленовка в Оренбургской области. Здесь располагается древний карьер поперечником около 40 м и глубиной 6-8 м, в котором вскрыты кварц-турмалиновые и хлорит-кварц-альбитовые породы с прожилками и вкрапленностыо малахита. Аналогичными породами выложено несколько могильников восточнее карьера. В одной из вскрытых могил был обнаружен керамический сосуд со следами плавки медных руд. На борту реки Киембай, в 700 м севернее, располагается отвал измельченной медной руды, по-видимому, обогащенной перед плавкой.
7. Зоны окисления сульфидно-кварцевых и сульфидно-карбонатно-кварцевых жил и штокверков, обычно сопровождающих гранитоидные массивы с повышенной щелочностью. Такие пункты минерализации невелики по параметрам, но очень многочисленны. Как правило, кроме меди, эти жилы содержат золото, серебро, вольфрам, молибден и другие металлы. Представителями такого типа объектов являются золото-серебряные месторождения Таш-Казган и Никольское в верховьях реки Уй и Буранное золото-вольфрамовое месторождение вблизи Магнитогорска. Образование этих объектов связано с мощными тектоническими процессами, сопутствовавшими столкновению Восточно-Европейской и Казахстанской платформ.
8. Зоны окисления гранатсодержащих скарнов в контактах гранитоидных массивов, а также родингитов (продуктов гидротермального метаморфизма ультраосновных пород). Таким объектом является рудник "Воровская яма" в 40 км севернее Аркаима. Руды в нем представлены родингитами с обильными карбонатами меди. Диаметр карьера 30-40 м, глубина 5-6 м. Располагается этот интересный объект, на котором в 1994 году проведены
комплексные геологические и археологические исследования, в подошве крупной офиолитовой пластины. Канавами вскрыты отвалы, в которых по прослоям погребенных почв реконструировано три этапа отработки месторождения. Принадлежность к эпохе, современной Аркаиму, установлена по обломкам керамических сосудов в сопровождающем рудник культурном слое.
9. Зоны окисления мелистых песчаников, формировавшихся в мелководных бассейнах. Классическим примером такого типа являются Карга-линские месторождения на западе Оренбургской области, давшие огромное количество меди в бронзовом веке [17].
Практика геолого-археологических исследований показывает, что на Южном Урале вполне реально выявить ранее неизвестные рудники древности. Они выражены в рельефе оплывшими углублениями округлой и удлиненной формы, окаймленными заросшими отвалами, на которых присутствуют обломки пород с вторичными минералами меди.
Состав металлических изделий. Первые опыты по исследованию состава металлических изделий из Аркаима (серп, рыболовный крючок, бусина) показали, что они не бронзовые, а медные. Примеси составляет менее 0,5 %, а параметры кристаллической решетки металла аналогичны таковым технической меди. В то же время, проведенный Е. В. Зайковой анализ геохимической информации по металлическим изделиям Синташты показал, что жители этого поселения использовали пять типов металла: три типа меди (1 – чистая, с примесью мышьяка, олова и серебра в количествах менее 0,1%; 2 – мышьяковистая, содержащая мышьяк в пределах 0,1-1%; 3 – серебристая медь с содержанием серебра 0, 1-1%) и два типа бронзы (мышьяковая, в которой содержание мышьяка 1-4%, и оловянная бронза с содержанием олова 1-7%).
Основное количество предметов получено из мышьяковой бронзы (48%) и мышьяковистой меди (34%). Это свидетельствует либо о преобладании среди использованных руд мышьяксодержащих разновидностей, либо о легировании меди мышьяковыми минералами. Ответ на этот вопрос могут дать специализированные геолого-минералогические исследования в районе Синташты. Что касается оловянной бронзы, из которой сделаны украшения, ее источником являются другие горно-металлургические центры, вероятнее всего Алтайский.
Изучение А. Ф. Бушмакиным продуктов коррозии медных изделий, обнаруженных на Аркаиме, позволило установить, что они сложены преимущественно хлоридами меди: атакамитом, паратакамитом, нантокитом; кроме этого, встречаются малахит, куприт и тенорит. Широкое развитие хлоридов меди, особенно агрессивного нантокита, требует определенных мер предосторожности при хранении медных изделий из Аркаима: в музейных условиях может продолжаться их коррозия и разрушение. Целесообразно химическим путем перевести хлориды в карбонаты или сульфаты.
Влияние геологической среды и минерально-сырьевой базы на уклад жизни древних обществ. Отстранимся немного от конкретных вопросов геолого-археологических исследований и посмотрим шире на их значение. Роль влияния геологического строения территорий на судьбу народов относится к области взаимодействия живой и неживой природы. Эти вопросы волновали многие поколения ученых, волнуют и сейчас. Вспомним взгляды ученых "географической школы" и приверженцев антропогеографии, считающих природные условия главными факторами развития обществ, вспомним концепцию геополитики, согласно которой история государств определяется природными ресурсами. Несмотря на некоторую ограниченность таких представлений, в них имеется изрядная доля истины. Не зря первыми апостолами этих воззрений были Демокрит, Гиппократ и Геродот. Они подчеркивали влияние окружающей среды не только на физический тип, обычаи и нравы людей, но и на образ правления, уровень культурного и хозяйственного развития народов.
Большинство людей не задумывается над вопросом: "Чем обусловлено появление обширных равнин типа Восточно-Европейской или горных хребтов ранга Кавказа?" Но геологи еще в прошлом веке неопровержимо доказали, что рельеф определяется геологическим строением территорий. Существуют два контрастных типа структур: платформы и складчатые пояса. На первых горообразовательные процессы завершились сотни миллионов лет назад и сформировались гигантские равнины. На вторых и до наших дней происходят движения блоков земной коры, а в ряде случаев вспыхивает вулканизм. Как правило, складчатые пояса соответствуют горным странам. Нет нужды доказывать, что рельеф влияет на рисунок речной сети, пути сообщения, распределение растительности. Все это в совокупности влияет на выбор мест заложения древних городов, для которых необходимы водные ресурсы, удобные пути сообщения с соседями, строительные материалы. Безусловно, рельеф сказывается на возможности открытия и добычи полезных ископаемых.
Особенно важна роль геологического строения для минерально-сырьевой базы древних обществ, влиявшей в свою очередь на судьбы народов. Покажем это на нескольких примерах. На равнинах Европейской платформы обширные пространства покрыты пластами мела, накопившегося в мелководных морях. Но нашим предкам не нужен был мел, а нужны включенные в него кремневые конкреции, из которых делались великолепные каменные топоры. Трудно себе представить размах рудников, в которых в каменном веке добывался кремень. На территории Франции, Германии, Голландии, Польши, Белоруссии, Украины, Европейской части России действовали тысячи шахт по добыче ценного для первобытных племен сырья. Упадок этой индустрии связан с освоением меди и бронзы, когда на смену каменным орудиям пришли металлические. Можно только догадываться, как мощно повлияло на жизнь племен угасание рудников.
А в странах, где происходили вулканические извержения, большим подарком судьбы в каменном веке стали залежи обсидиана. Это стекловатая лава, пригодная не только для изготовления ножей, наконечников стрел и копий, но и для различных украшений. По Малой Азии, Месопотамии, Средиземноморью прослеживается так называемый обсидиановый путь.
Начало он берет на вулканах Армении и островов Средиземного моря. Еще один путь, но исключительно связанный с украшениями, разгадан в Средней Азии. Это лазуритовый путь, обязанный шахтам Памира, где добывался этот небесно-голубой минерал.
Век бронзы родил новые рудники, которые располагались в складчатых поясах, но только в тех, где успели сформироваться коры выветривания. Таким местом явился Урал, вмещающий многочисленные месторождения медных руд. От разработок малых скоплений медных руд древние общества "Страны городов" постепенно перешли к добыче малахита из довольно крупных карьеров. По предварительным подсчетам из многих были извлечены десятки тысяч тонн руды, при переработке которой получены тонны меди. Эта индустрия влияла на формирование человеческих отношений, влияла на развитие ремесел и торговли.
Во время последнего научного семинара на Аркаиме возникло предположение, что интенсивность отработки медных рудников зависела и от климатического фактора. Смена засушливого периода влажным в конце суббореального периода, как подчеркнул Ю. А. Лаврушин, сопровождалась появлением больших лесных массивов. Это привело к тому, что в таких неблагоприятных для поисков руд условиях затормозилось выявление новых медных месторождений. Кроме того, на некоторых рудниках отработка была осложнена грунтовыми водами, приток которых, естественно, выше во влажные периоды.
В железном веке значение горно-металлургических центров Урала становится весьма скромным. Железо научились выплавлять из "болотных" руд, широко развитых на платформах. Снова переместились центры промышленной жизни.
Особый вопрос – влияние минерально-сырьевой базы на строительство. Архитектура сооружений во многом определяется материалами, из которых возводятся города. При этом такое влияние оказывают даже локальные особенности распространения строительных материалов, удаленность выходов соответствующих горных пород от поселений. При повсеместном использовании в "Стране городов" глин и суглинков для возведения оборонительных стен и жилищ, в некоторых районах употребляется каменная кладка. В исследуемом районе это, прежде всего, плиты гранитов, песчаников, базальтов, габбро.
Сходное с этим влияние распространяется и на погребальные сооружения. В период Аркаима привлекательными для этих целей являлись крупные плиты горных пород. В одних случаях, например, на Александровском кургане, такие плиты единичны. Они представлены граносиенитами и привезены за несколько километров из массива горы Кудрявой. В других случаях, например, на Аландских курганах в Оренбургской области, в захоронениях присутствует сложная система из гранитных плит, включая погребальные ящики.
Таким образом, понимание геологических особенностей среды, минерально-сырьевой базы древних обществ вносит существенный вклад в понимание взаимодействия природы и человека.
|
