CC BY
32В.В. Мингалев, М.В. Чирков ЭКСПЕРИМЕНТЫ ПО АРХЕОЛОГИЗАЦИИ РАЗНОТИПНЫХ КОСТРИЩ И ОЧАГОВ
Техническим заданием НТП Рособразования «Музей как центр образовательной и научной деятельности вуза» предусматривается проведение ряда археологических экспериментов. Настоящая статья является отчетом по одной из тем экспериментальной деятельности.
1. Введение
Одним из часто встречающихся при раскопках археологических памятников объектов являются следы очагов, кострищ, углистых ям и т.д. Интерпретация данных объектов чаще всего строится по аналогии с уже атрибутированными объектами, при этом никто не задумывается, не закралась ли ошибка в эту атрибуцию.
На основе данных выводов строятся культурные и хронологические маркеры для археологических культур, определяется характер памятника, тип хозяйственной деятельности или уровень хозяйственного развития, тип постройки.
Мы, вслед за Ф. Бэконом, считаем, что слепое следование за авторитетами без должного критического анализа обоснования их выводов приводит к сомнительности последующих научных построений
© Мингалев В.В., Чирков М.В., 2008
(работы проведены при финансовой поддержке НТП Рособразования № РНП 2.2.3.1.7936)
археологов.
Для получения более объективных выводов на основе анализа археологически фиксируемых следов разного рода объектов, и, в частности, очагов, мы считаем необходимым проведение экспериментов по археологизации. Под археологи-зацией понимается наблюдение над особенностями "превращения, которое происходит с остатками и следами в отложенном состоянии под воздействием естественных ... процессов в течение длительного времени — перемешивание, компрессия, истлевание, фоссилизация, окаменение и т.д." (Клейн 2004, с. 157). В своих экспериментах мы исходим из того, что в процессе горения происходят изменения состояния грунта, которые являются необратимыми. В противном случае следы очагов археологически не фиксировались.
Подобный эксперимент проводил в свое время П.В. Волков в Новосибирске, но он сосредоточил свое внимание на выявлении различий при археологической фиксации разных типов сложения кострищ ("домиком", "надья" и т.д.) (Волков 1994).
Нас же больше интересует интенсивность горения, длительность горения, подсчет КПД для разных типов кострищ, месторасположение кострищ (в постройке или за ее пределами).
Авторство первой попытки проведения подобных экспериментов в Прикамье принадлежит канд. ист. наук Д.А. Салангину (УдГУ), но, к сожалению, результаты его работ не были документально зафиксированы. В связи с этим можно считать наши экспериментальные работы первыми, удачно за-
вершенными в Прикамье.
Для подсчета КПД был использован экспериментальный способ, предложенный Н. Жеребцовым, студентом Пермского государственного технического университета. Для подсчета полезной мощности костра использовалась
формула Уq =— , где ^ — полезное тепло, а — время, за которое полезное количество тепла было передано нагреваемому телу, ДQ вычислялась по формуле =тс(Т1-Т2), где т — масса нагреваемого тела, с —удельная теплоемкость нагреваемого тела, Т1 — конечная температура нагреваемого тела, Т2 — начальная температура. $ получена экспериментально.
В качестве нагреваемого тела был использован котелок объемом 2 л, в который была налита вода температурой 1800С. После наполнения котелка водой его ставили на огонь экспериментального кострища на высоту 35 см от поверхности. Фиксировалось время постановки на огонь. С помощью термометра (-50—+1800) в течение всего процесса фиксировалась температура воды, пока она не достигала 10000С, после котелок снимался, и засекалось время завершения процесса. Таким образом, мы получили температурную разницу в 8200С и время нагрева. При проведении эксперимента по мощности костра мы старались использовать аналогичные условия горения (не более 2 слоев дров без подкладывания новых дров) и аналогичные природные условия.
Понятно, что данный метод не
дает абсолютные данные, но он хотя бы дает какое-то представление о соотношении мощностей разных типов костров.
Из-за отсутствия технических средств, таких как пирометр, нами для подсчета температуры около костра и внутри него использовались различные приборы и способы.
1. Термометр УХЛ №1 (-500 -+ 18000С),
2. Печной термометр (+1200 -+70000С),
3.Индикаторами температуры внутри костра являлись куски металлов, положенные в центр костра. В данном случае мы использовали разницу температуры плавления металлов. Внутрь костра были положены фрагменты алюминия (1 (плавления) = 66 000С), латуни (1=900-105000С) и меди (1=108500С).
Замеры при эксперименте проводились в соответствии с требованиями ГОСТ 8.011-72.
1.1. Этапы проведения эксперимента:
1. Фиксация природных условий проведения (температура, направление и скорость ветра, атмосферное давление, влажность воздуха, характер грунта).
2. Фиксация технических условий (объем использованных дров, характер использованных дров).
3. Складывание дров.
4. Закладка в центр костра (на дрова) кусков алюминия, меди и латуни.
5. Разведение огня.
6. Фиксация времени начала эксперимента.
7. Присоединение приборов для измерения температуры горения.
8. Котелок с объемом воды 2 л
литра с начальной температурой воды 1800С ставится на огонь и доводится до кипения.
9. После завершения горения фиксируется время завершения горения.
10. Кострище забрасывается стерильным грунтом (материковым).
11. В закопанном состояние место проведения эксперимента оставляется на 48 часов.
12. По истечении 48 часов проводятся раскопки;
13. Фиксируется планиграфия.
14. Определяется место (или места) профиля следа от костра.
15. Делается профиль.
16. Фиксируется стратиграфия.
Все этапы эксперимента фото-
фиксировались и описывались в дневнике эксперимента. Планы на археологизированные объекты исполнялись на миллиметровке в масштабе 1:10.
Эксперимент проводился на базе археологического лагеря у д.Чашкино под г.Березники.
Общее руководство проведением эксперимента осуществлял проф. д-р. ист. наук A.M. Белавин, ответственным исполнителем являлся заведующий кабинетом археологии и этнографии ПГПУ В.В. Мин-галев.
Технический состав экспериментальной группы:
учащийся "Школы юных археологов" ГДДЮТ г.Перми М. Чирков;
учащийся «Школы юных археологов» ГДДЮТ г.Перми М. Ове-рин;
студент 4 курса аэрокосмического факультета Пермского государственного технического университета Н. Жеребцов;
студент 5 курса исторического факультета Пермского государственного педагогического университета А. Ощепков.
1.2. Предполагаемые резуль-та ты:
Мы планируем создание базы данных планиграфии и стратиграфии костров с четкими техническими параметрами, что позволит более адекватно интерпретировать следы очагов и кострищ, получаемые в результате археологических раскопок.
2. Описание экспериментов
2.1. Экспериментальный очаг №1. "Открытый" очаг (рис.1, 1).
Эксперимент проводился на специально подготовленной площадке с относительно стерильным песком. Время горения 2 ч. 15 мин.
Тип используемых дров: сухая ель, сосна.
Природные условия эксперимента:
Температура воздуха 100С.
Ветер переменный, северо-западный 3 м/с.
Влажность воздуха - 92%.
Тип грунта: серо-коричневый песок средней и мелкой фракции.
Ход эксперимента:
Огонь был разожжен на земле в 13:40 и горел в течение 2 ч. 15 мин., при этом выкладывалось не более 2 слоев дров. Также нами были взяты 2 палки с вбитыми в основание гвоздями для измерения бокового порога тепла. Верховая температура огня была до 19000С. Алюминиевый индикатор потерял форму, и спекся в аморфный кусок, термопар показал максимально возможную температуру 70000С, на
5 5
медном и латунном индикаторах не было замечено температурных изменений, следовательно, температура внутри костра достигала 7000-80000С.
Планиграфия:
В результате мы получили хорошо просушенный участок земли примерно в 30 см по окружности, насыщенный углем и золой, также наблюдается узкая полоска розового песка в юго-восточной части. Зола и уголь также концентрировался в южной и юго-восточной части кострища.
Стратиграфия:
На стратиграфии очага №1 было выявлено два слоя.
Слой №1 - темно-серая зола с углем, мощностью 0,02 м.
Слой №2 - желто-серый песок, мощностью 0,02-0,03 м.
Результаты:
Экспериментальный очаг показывает, что при боковом ветре про-кал образуется в противоположной стороне от направления ветра и за границами костра. Обесцвеченный (оподзоленный) песок находится ниже, чем песок, смешанный с золой и углем, и образует почти правильную овальную линзу. Граница кострища неровная, волнистая. Образование прокала на песке не требует ни длительности горения (2 часа достаточно), ни большой температуры.
2.2. Экспериментальный очаг №2, очаг в яме (рис.1, 2).
Очаг был разведен в яме 0,60 х 0,55 м, глубиной 0,30 м. Время горения 3 часа 46 минут. По краям ямы были вбиты колья во избежание осыпания грунта во время горения костра и возможности после археологизации определить гра-
ницы ямы.
Тип используемых дров: сухая ель, сосна.
Природные условия эксперимента:
Температура воздуха 20-210С.
Ветер западный, 1-2 м/с.
Влажность воздуха - 60%.
Тип грунта: серо-коричневый песок средней и мелкой фракции.
Ход эксперимента:
Дрова были сложены колодцем для улучшения горения, а внутрь костра положена алюминиевая, латунная, медная проволока. Через 5 мин. после начала эксперимента над костром повесили котелок с водой. Через 18 минут вода достигла 10000С. Через 20 мин. после начала эксперимента алюминиевая проволока начала плавится, т. е. температура внутри костра достигла 65000С. Температура верхового огня в среднем равнялась 1900-20 000С. По окончанию эксперимента индикаторы температуры внутри костра были исследованы; алюминиевый индикатор потерял форму и спекся в аморфный кусок, на медном и латунном индикаторах не было замечено температурных изменений, следовательно, температура внутри костра достигала 7000-80000С.
По окончанию горения яма была засыпана серо-коричневой супесью и оставлена на 2 часа.
Планиграфия:
При зачистке было выявлено подквадратное пятно серо-коричневой супеси с вкраплениями угля, размером 0,64-0,80 м.
Стратиграфия:
Было сделано 3 профиля.
Профиль А-Б располагался в центральной части пятна серо-коричневой супеси и делил пятно на
равные части. На стратиграфии было выявлено 5 слоев.
Слой №1 - коричнево-желтый супесчаный пестроцвет, мощностью 0,24 м.
Слой №2 - углистый слой, мощностью 0,07-0,11 м.
Слой №3 - бурый рыхлый песок, мощностью до 0,07 м.
Слой №4 - темно-коричневый песок, мощностью до 0,06 м.
Слой №5 - бело-желтый опод-золенный песок, мощностью до 0,05 м.
Разрез В-Г был сделан в 0,34 м к северо-востоку от профиля А-Б. На профиле В-Г было выделено 5 слоев.
Слой №1 - коричнево-желтый супесчаный пестроцвет, мощностью до 0,18 м.
Слой №2 - углистый слой, мощностью до 0,03 м.
Слой №3 - красно-бурый песок со следами спекания, мощностью до 0,07 м - прокал.
Слой №4 - темно-коричневый песок, мощностью до 0,06 м.
Слой №5 - бело-желтый опод-золенный песок, мощностью до 0,06 м.
На профиле В-Г был выявлен слой прокала, уходящий в юго-восточную стенку, для выявления стратиграфии был сделан разрез, соединивший разрезы А-Б и В-Г.
Разрез Д-Е. Нами было четко выявлено 5 слоев.
Слой №1 -коричнево-желтый супесчаный пестроцвет, мощностью до 0,08 м.
Слой №2 - углистый слой, мощностью до 0,02 м.
Слой №3 - темно-коричневый песок, мощностью до 0,06 м.
Слой №4 - бело-желтый опод-золенный песок, мощностью до
0,11 м.
Материк на всех профилях являлся стерильный желтый песок.
Результаты:
Особенностью выявления данного типа очага является четко очерченная яма, заполненная пес-троцветом с углистыми включениями, по краям будет фиксироваться прокал или углистый слой. Эксперимент показал, что археологически выявляемые следы ямы не соответствуют реальным размерам очажной ямы, это связано с тем, что под воздействием температуры происходит изменение цветности грунта вокруг ямы и деформация стенок. Как и в случае с экспериментальным очагом №1, огромное значение имеет ветер, прокал образуется по направлению ветра, в нашем случае ветер дул с северо-запада, а прокал тяготел к северо-восточной части ямы.
Максимальная температура, достигнутая в очаге 65000С. Мощность костра 37 кДж/мин.
2.3. Экспериментальный очаг №3, очаг на глинобитной площадке (рис.1, 3).
Глинобитная площадка была сложена из местной стерильной красной глины, залежи которой были найдены недалеко от поселка Чашкино. Толщина глиняной площадки - 0,07-0,10 м. Время горения костра 2 ч. 7 минут.
Тип используемых дров: сухая сосна.
Природные условия:
Температура воздуха 30-320С.
Ветер западный, 1-2 м/с.
Влажность воздуха - 52%.
Тип грунта: глина красная.
Тип подстилающего грунта:
серо-коричневый песок средней и мелкой фракции.
Ход эксперимента:
Через 28 минут верховая температура достигла 65000С, в дальнейшем ее колебания были незначительны. Через 49 мин. над костром был повешен котелок с 2 л воды. Вода достигла температуры 10000С через 7 минут.
По окончанию эксперимента индикаторы температуры внутри костра были исследованы; алюминиевый и медный индикаторы потеряли форму и спеклись в аморфный кусок, на латунном индикаторе имелись следы воздействия температуры, но кусок не потерял форму, следовательно, температура внутри костра достигала 100000С.
Планиграфия:
После проведения эксперимента глиняная площадка прокалилась до ярко-красного цвета и потрескалась. На периметре 30 см от площадки прокаленная территория. На площадке выделялось 3 слоя: 1 слой - красно-коричневая спекшаяся глина (керамика) с углем, 2 слой - красная потрескавшаяся глина, 3 слой - коричневая потрескавшаяся глина. После снятия глинобитной площадки, которая потеряла целостность и потрескалась, под ней было выявлено пятно светло-желтого песка.
Стратиграфия:
Слой №4 - светло-желтый песок с фрагментами глиняных черепков от глинобитной площадки, мощностью 0,03 м.
Слой №5 - светло-желтый песок, по краю пятна золы и угля, мощностью 0,03- 0,04 м.
Слой №5 - бело-желтый обесцвеченный песок, мощностью 0,04 м.
Материк на профиле - стерильный желтый песок.
Результаты:
В планиграфии нами была выделена потрескавшаяся, прокаленная глиняная площадка, превратившаяся в керамику. Для получения не одноразовой глинобитной площадки необходимо применять присадки в глину. Из-за низкой температуропроводности керамики, температурных изменений на песке фактически не было заметно. При увеличении толщины глинобитной площадки и использования в тесте присадок, под площадкой изменений цветности песка не будет происходить. Данный эксперимент может объяснить отсутствие планиграфически фиксируемых очагов на селище Запоселье I. Фиксация на данном селище большого количества обмазки, крупных прокаленных кусков глины и пятен обесцвеченного песка, указывает на существования примитивных печей, типа "чувала", которые после разрушения на песке оставили пятна подзола, от печи остались лишь фрагменты обмазки.
Максимальная температура, достигнутая в очаге, 100000С. Мощность костра 92,5 кДж/мин. Глинобитная площадка является своеобразным тепловым экраном, из-за низкой температуропроводности керамики.
2.4. Экспериментальный очаг №№4, долговременныш "открытыш" очаг (рис.1, 4).
Костер жгли на специально подготовленной площадке стерильного желтого песка в течение 2 дней по 2 часа с перерывом в 3 часа. Два часа - это средняя продолжительность варки еды на открытом огне (Су-
хомлинов, 1993, с.23).
Тип используемых дров: сухая сосна, береза и ель.
Природные условия:
Температура воздуха 25-300С.
Ветер западный, 1 м/с.
Влажность воздуха - 38-64%.
Тип грунта: желтый песок средней фракции.
Ход эксперимента:
Интенсивность огня поддерживалась на среднем уровне, который обычно используется для приготовления еды. Через 1 час 20 минут (во время первого разведения костра) над огнем был повешен котелок с 2 л воды. Вода достигла температуры 10000С и закипела через 27 минут. Всего за время эксперимента костер разводился 6 раз на одном месте. По окончанию эксперимента индикаторы температуры внутри костра были исследованы; ни один индикатор не имел следов воздействия температуры, лишь на алюминии имелись следы легкого оплыва металла, следовательно, температура внутри костра достигла не выше 60000С.
После завершения эксперимента место было засыпано желтым песком и оставлено на 4 дня.
Планиграфия:
В результате длительного прожигания дров при средней интенсивности горения огня нами была получена хорошо просушенная площадка, покрытая зольником с углистыми вкраплениями.
Стратиграфия:
Разрез зольника был произведен в центральной части пятна по линии А-Б, на стратиграфии было выделено 3 слоя.
Слой №1 - углистый слой, мощностью до 0,06 м.
Слой №2 - золистый слой, мощ-
ностью до 0,05 м.
Слой №3 - светло-желтый песок, оподзоленный слой, мощностью до 0,06 м.
Материк на профиле - стерильный желтый песок.
Результаты:
При достаточном времени горения в примитивном "открытом" очаге прокал на песчаных грунтах не образуется.
2.5. Экспериментальный очаг №5, долговременный "открытый" очаг (рис.1, 5).
Костер жгли на специально подготовленной площадке стерильного желтого песка в течение 10 часов.
Тип используемых дров: сухая сосна, береза и ель.
Природные условия:
Температура воздуха 20-220С.
Ветер западный, 1 м/с.
Влажность воздуха - не зафиксирована.
Тип грунта: желтый песок средней фракции.
Ход эксперимента:
Костер жгли в течение 10 часов без перерыва при высокой интенсивности горения огня. Через 2 часа 32 минуты над огнем был повешен котелок с 2 л воды. Вода достигла температуры 10000С через 21 минуту. По окончанию эксперимента индикаторы температуры внутри костра были исследованы; алюминиевый индикатор потерял форму и спекся в аморфный кусок, на медном и латунном индикаторах не было замечено температурных изменений, следовательно, температура внутри костра достигала 7000-80000С.
Планиграфия:
После проведения эксперимен-
та нами была получена площадка с четко выделенным прокалом в середине очага. По краям белый зольник с углем. В левой части очага также имеется отдельный фрагмент прокала.
Стратиграфия:
Разрез был сделан в середине пятна прокала по линии А-Б.
Слой №1- красно-бурый песок - прокал, мощностью 0,07 м.
Слой №°2- углистый слой, мощностью до 0,02 м.
Слой №3 - зольник, мощностью до 0,02 м
Слой №4 - бело-желтый обесцвеченный песок, мощностью 0,08 м.
Материк на профиле - стерильный желтый песок.
Результаты:
При высокой интенсивности горения после археологизации выявляется слой прокала, даже при невысокой температуре внутри костра - 7000-80000С.
Максимальная температура, достигнутая в очаге, 100000С. Мощность костра 33,6 кДж/мин.
3. Заключение.
Эксперименты показали зависимость количества угля и золы от времени горения. Большое значение при образовании прокала имеет интенсивность и время непрерывного горения костра. В свою очередь, костер, разводимый на одном месте лишь с целью приготовления еды, не дает прокала. Максимально пригодный для обогрева жилища является очаг на глинобитной площадке, он же дает максимальную мощность костра. Получены пять экспериментальных планиграфий и стратиграфий очагов с известными условиями.
В дальнейшем планируется проведения подобных экспериментов на глиняных грунтах.
Рис. 1. Планиграфия и стратиграфия экспериментальных очагов
