В.А. Галибин
Состав стекла как археологический источник.
[ аннотация: ]
Работа посвящена проблемам изучения и интерпретации химического состава археологических находок из стекла с целью получения данных об их происхождении и времени их изготовления. Предлагается оригинальная методика интерпретации состава на основании учёта нескольких сот признаков, для каждого из которых приводится хронологический интервал его использования. Методика интерпретации основывается на изучении состава нескольких тысяч образцов древнего стекла различного происхождения в хронологическом интервале от XXIII в. до н.э. до начала промышленного стеклоделия. Все образцы были подвергнуты автором количественному спектральному анализу, результаты его представлены в приложении, где в хронологическом порядке помещены 2774 анализа археологических находок из стекла из нескольких сот памятников, практически со всей территории бывшего Советского Союза и других стран, большинство из них публикуются впервые.
Оглавление
Глава 1. Возникновение стеклоделия. — 7
Глава 2. Химический состав археологических материалов. — 11
Глава 3. Стекло как твёрдое тело. — 18
Глава 4. Процесс варки стекла. — 21
Глава 5. Роль и источники различных элементов в стекле. — 24
Стеклообраэующие элементы. — 25
Элементы и соединения — технологические добавки. — 29
Элементы и соединения — красители и глушители. — 31
Элементы-примеси. — 46
Глава 6. Методы определения состава стекла. — 52
Глава 7. Интерпретация состава древнего стекла. — 60
Глава 8. Основные химические типы древнего и средневекового стекла. — 72
Древнейшее стекло Востока (XXIII-XV вв. до н.э.). — 73
«Киммерийское» стекло (XII-VII вв. до н.э.). — 74
Стекло на природной соде (финикийская и египетская школы). — 75
Средневековое содовое стекло (VI-X вв. н.э.). — 76
Китайское стекло (VI в. до н.э. — II в. н.э.). — 76
Стекло индийского происхождения (V в. до н.э. — III в. н.э.). — 77
Стекло дальневосточного происхождения (IV-XVI вв. н.э.). — 79
Древнерусское стеклоделие (X-XIII вв.). — 81
Стекло Западной и Центральной Европы (VII-XIX вв.). — 83
Глава 9. Хронологические критерии и критерии происхождения древнего и средневекового стекла, основанные на изучении его состава. — 86
Глава 10. Практическая интерпретация состава стекла. — 92
Литература. — 99
Список сокращений. — 103
Приложение I. Каталог результатов анализа. — 105
Приложение II. Каталог памятников. — 207
Введение. ^
В археологической литературе источник определяется как «объект, из которого можно извлечь информацию (сведения, знания) о другом объекте» [1, с. 27].
Исторический источник — это «объект, существующий к моменту исследовательского восприятия (доступного исследователю) и содержащий для этого восприятия информацию о фактах прошлого, имеющих познавательно-историческое значение (характеризующих исторический процесс)» [Там же, с. 38].
Понятие «археологический источник» во многих случаях совпадает с понятием «исторический источник», являясь его частью, добытой археологическим путём, например, в результате раскопок. Так, рукопись, найденная при раскопках, — археологический источник, а та же рукопись, находящаяся в архиве, — исторический источник. Археологические источники, способные прояснить или уточнить исторические факты и события, становятся историческими источниками при условии их адекватного истолкования.
Понятие «археологический источник», кроме исторической содержит в себе и чисто археологическую информацию, например, стратиграфию памятника, а также объекты, позволяющие определить или уточнить относительную или абсолютную хронологию памятника (пыльца, древесина, уголь, костные остатки).
Носителями археологической информации являются:
а) положение объекта в захоронении относительно других находок;
б) форма объекта или его фрагмента, определяющая его назначение и происхождение;
в) химический или биологический состав материала объекта.
Для извлечения информации, содержащейся в форме находок, служат типологические схемы различных категорий археологических находок, таких как керамика, изделия из металла (фибулы, наконечники стрел, оружие и т.д.), камня и дерева.
По мере накопления новых физических, химических и биологических методов определения состава появляются возможности получения новой информации о предмете, такой, какую нельзя извлечь, используя традиционные археологические приёмы.
Стекло — это искусственный материал, не существующий в природе. Так называемое вулканическое стекло — обсидиан — подобно искусственному лишь по кристаллической структуре, но их легко отличить по химическому составу и по внешнему виду, так как обсидиан — это расплавленная и застывшая силикатная порода, которой он и соответствует по составу. Стекло же обязательно должно содержать достаточное количество легкоплавких компонентов — щелочей и свинца, а также элементы технологических добавок.
Разработаны подробные типологические классификации различных категорий археологических объектов из стекла, таких как бусы, украшения, сосуды различного назначения, относящиеся к разному времени и имеющие различное происхождение [2-11]. При этом часто типологическая классификация объединяет предметы одного назначения, изготовленные из разных материалов, например, бусы из стекла, янтаря, металлов, камня, гагата и др.
Дополнительную информацию от стеклянных предметов можно получить, изучая приёмы, которые применялись при их изготовлении и обработке в горячем (вытягивание, выдувание, навивание, прессование) и в холодном виде (шлифование, резьба, полировка, сверление). Разработана, например, стройная система приёмов, применявшихся при изготовлении стеклянных бус [2, 12].
Специфические особенности химического состава стекла заключаются в том, что в нём отражается состав исходного стеклообразующего сырья и технологических добавок, использованных для придания ему заданных свойств — различной степени прозрачности, цвета, температуры плавления. Поскольку в разное время в различных центрах производства стекла использовались определённое сырьё и определённый набор технологических приёмов и элементов добавок, то существует реальная возможность определять происхождение и время изготовления стеклянных находок, ориентируясь на их химический состав. Эта информация бывает единственной пригодной для интерпретации, когда найденный предмет из стекла представляет собой бесформенный обломок и
(5/6)
реконструкция его невозможна или сама форма слишком проста и не имеет каких-либо отличительных типологических признаков.
Исследователь археологических объектов из стекла должен помнить, что в химическом составе стекла заключён некоторый объём информации, доходящей до нас полностью и в неискажённом виде, пока остаётся хотя бы небольшой кусочек стекла, достаточный для проведения анализа. Но для того чтобы извлечь эту информацию и использовать её, необходимо выполнить несколько обязательных условий:
1. Собрать коллекцию образцов древнего стекла разного происхождения, которые можно было бы использовать в качестве эталонов.
2. Использовать методику определения состава стекла, обладающую достаточной информативностью.
3. Иметь в своём распоряжении достаточно большой банк данных о составе образцов стекла различного происхождения.
4. Использовать оптимальную систему интерпретации состава древнего стекла, которая учитывала бы связь состава стекла с исходными сырьевыми материалами и давала бы возможность выявления как хронологических критериев, так и критериев происхождения, то есть его принадлежности к тому или иному центру стеклоделия.
5. Изучать состав не только стекла, но и других стеклоподобных материалов, таких как фритта, фаянс, глазурь, эмаль, а также сырьё, особенно золы различных видов растений и почвенно-климатических зон как возможных источников, используемых в стеклоделии.
Изучение состава древнего стекла интересно и само по себе, так как позволяет понять связь между составом и свойствами стекла, уяснить роль и источники различных элементов в стекле, определить, какие из них вводились в стекло сознательно, а какие попали вместе с сырьевыми материалами и технологическими добавками, почему одни стёкла в условиях захоронения разрушаются почти полностью, а другие остаются неповреждёнными.
Автору посчастливилось посвятить себя изучению состава археологических материалов, среди которых стекло занимает особое место. За время работы в стенах ЛОИА-ИИМК РАН удалось выполнить свыше 10 000 количественных спектральных анализов стекла, глазури, фаянса из нескольких сот археологических памятников на территории бывшего Союза до его распада — от Львова на западе до Командорских островов (стоянка Беринга) на востоке и от острова Вайгач на севере до границы с Афганистаном на юге страны, а также из некоторых памятников за пределами страны — в Болгарии, Польше, Англии, Сирии, Южном Йемене, Вьетнаме. Хронологический интервал исследуемых образцов — от второй половины III тыс. до н.э. до начала промышленной эры стеклоделия (XIX в.). Значительное большинство исследованного стекла происходит из датированных комплексов и получено непосредственно из рук авторов раскопок и находок, без благожелательного отношения, заинтересованности и постоянной помощи которых эта работа была бы невозможна.
Заключение. ^
Среди исследователей древнего стекла сейчас уже стало общепринятым мнение, что определение его химического состава имеет столь же важное значение, как и классификация по типологическим признакам — форме, цвету, декоративным деталям. Более того, можно с уверенностью сказать, что химический состав древнего стекла содержит в себе обширную информацию, которая существенно дополняет сведения, получаемые с применением традиционных археологических методов — учёта стратиграфии находки, комплекса с другими находками, этнографических признаков и т.д. В тех же случаях, когда такие методы извлечения информации бессильны (для случайных находок и бесформенных обломков), химический состав даёт зачастую единственную возможность получить данные о происхождении и времени изготовления находок из стекла. При этом полученная таким образом информация является независимой от других методов определения происхождения и хронологии объекта.
Объём информации в объекте из стекла содержится в нетронутом виде до тех пор, пока сохраняется хотя бы небольшой кусочек стекла, не затронутый процессами его разрушения (латинизации). Чтобы максимально эффективно получить и использовать эту информацию, необходимо оптимально решить три проблемы:
1. Использовать методику анализа объекта из стекла, позволяющую определять содержание максимально большего числа химических элементов одновременно и из небольшой навески.
2. Использовать рациональную методику интерпретации состава древнего стекла, основанную на объективном определении роли и источников составных элементов стекла — стеклообразующих и стабилизаторов, красителей, осветлителей, обесцвечивателей и глушителей, а также элементов-примесей, сопутствующих компонентам сырья.
3. Собрать и обобщить данные о составе археологических и музейных объектов древнего и средневекового стекла, как опубликованные в литературе, так и хранящиеся в архивах аналитиков и исследователей состава стекла, с целью создания компьютерного банка данных, в котором были бы учтены все хронологические и другие признаки состава, происхождения, принадлежности к той или иной школе или центру стеклоделия, а также важнейшие типологические признаки — форма и категория предмета и техника его изготовления.
Информативность состава древнего стекла — этого уникального искусственного материала — определяется важной особенностью технологии его изготовления. Содержание многих компонентов его состава, особенно их соотношение, отражает состав исходных сырьевых материалов — песка и растительной золы в первую очередь. Соотношение главных стеклообразующих компонентов натрий/калий и кальций/магний — определяет химический тип стекла, который отражает характер щелочного сырья, используемого определённым центром стеклоделия в определённое время.
Информативность состава объектов из стекла по мере усовершенствования методов анализа и интерпретации, а также с увеличением банка данных за счёт анализа новых образцов разного происхождения и времени изготовления неуклонно возрастает.
Для определения состава стекла используются разнообразные химические и физические методы анализа (РФА, НАА, ААА, ПФА и др.), однако ни один из них не может считаться универсальным и единственным, так как каждый из них имеет свои достоинства и недостатки, свой круг определяемых элементов. Поэтому в большинстве случаев для получения наиболее полной информации о составе стекла используются два или более разных методов анализа — мокрый химический и спектральный, рентгенофлюоресцентный и пламенно-фотометрический и т.д. В результате резко снижается производительность анализа и возрастает его стоимость и величина навески пробы. Именно этим объясняется медленное пополнение данных о составе древнего стекла разного происхождения. Кроме того, применение разнообразных методов анализа с различным кругом определяемых элементов, среди которых зачастую отсутствуют некоторые важные элементы-индикаторы, затрудняет сравнение результатов анализа, получаемых в разных лабораториях, и создание единого банка данных.
По мнению автора, основанному на многолетнем опыте работы в области анализа минерального сырья, а также различных археологических материалов — фаянса, глазури, стекла, керамики, цветных и благородных металлов, наиболее
(95/96)
близким к оптимальному методу анализа стекла является количественный эмиссионный спектральный анализ с фотографической регистрацией по методу трёх эталонов с построением аналитических графиков для каждой фотографической пластинки. Этот метод позволяет одновременно из одной навески (10 мг) определять за редким исключением все элементы, необходимые для определения химического типа стекла и сырьевых материалов, — стеклообразующие элементы и элементы — технологические добавки, а также многие элементы-примеси — с достаточной чувствительностью и точностью. Относительно низкая чувствительность определения калия и фосфора и невозможность определения серы и галогенов в большинстве случаев не является существенным недостатком и искупается высокой производительностью и небольшой стоимостью анализа.
За время работы в области археологии автором выполнено свыше 10 000 количественных анализов древнего и средневекового стекла из более чем 500 памятников и музейных коллекций со всей территории бывшего Союза и многих других стран — Англии, Болгарии, Южного Йемена, Вьетнама, Сирии, Польши. В результате появилась возможность определить особенности состава древнего стекла самого различного происхождения начиная с середины III тыс. до н.э. до начала промышленного стеклоделия. Кроме стекла анализировались также и другие стеклоподобные материалы — глазурь, фритта и щелочное сырьё, зола растений различных видов.
Второй не менее важной стороной проблемы изучения состава стекла является способ его интерпретации. Существует несколько таких способов. Некоторые из них основаны на определении химического типа стекла как набора компонентов, превышающих фиксированный уровень концентрации (Безбородов, Абдуразаков, Брилл). Другие используют соотношение щелочных компонентов или сумм некоторых компонентов (Щапова, Гирдвойн, Декувна). Сэйр и Смит выделяют группы по использованию в них некоторых компонентов — калия, магния, сурьмы, свинца и марганца. Брилл использует для обозначения химических типов качественные оценки — «много калия, мало магния» и т.п.
Система автора основана на определении химических типов как комбинаций гео- и биохимических подтипов, соответствующих стеклообразующему сырью определённых видов. Подтип определяется по соотношениям главных пар стеклообразующих компонентов — калий/натрий и кальций/магний. Геохимические подтипы песка с разными содержаниями алюминия определяются граничными концентрациями — 3 и 5% Al2O3. При определении химического типа свинцовощелочного стекла важно правильно определить роль свинца, когда он выступает в виде стеклообразующего компонента, стабилизатора или красителя.
К сожалению, попытки некоторых исследователей древнего стекла [168] создать единый банк данных не увенчались успехом, хотя проектируемый Каталог анализов древнего стекла включает только стекло Восточной Европы и Закавказья от древнейших времён до XIII в. Работа над Каталогом, начатая в 1975 г., замедлилась и была через несколько лет прекращена из-за невозможности найти общий подход к выбору принципов отбора образцов, методов классификации и интерпретации состава. Возможно, в то время ещё не было подходящих условий для создания такого Каталога, так как использование карт с краевой перфорацией неэффективно для больших массивов данных, а применение компьютеров тогда ещё не имело широкого распространения. В настоящее время положение изменилось. Накоплено уже достаточно большое количество аналитических данных. Автор попытался создать такой Каталог результатов анализа древнего стекла (см. приложение к настоящей работе). Этот Каталог и составленная на его основе таблица хронологических признаков и признаков происхождения (табл. 35) показывают эффективность накопленных аналитических данных для идентификации хронологии и происхождения археологических объектов из стекла.
Очевидно, уже сейчас можно создать компьютерную систему экспертной оценки результатов анализа древнего стекла на основе учёта выявленных особенностей его химического состава, если не стремиться учитывать абсолютно все археологические, этнографические, типологические, технологические, химические признаки отдельных образцов, а ограничиться учётом только данных, обычно указываемых при публикации результатов анализа. Можно перечислить сведения, которые необходимо учитывать при составлении банка данных:
1. Название памятника и места находки.
2. Датировка памятника по археологическим признакам и его культурно-этническая принадлежность.
3. Категория предмета (бусы, браслеты, посуда и т.д.).
4. Цвет стекла и степень его прозрачности.
5. Степень сохранности (латинизация).
6. Результаты анализа.
7. Химический тип стекла и характерные признаки состава (эти признаки могут определяться программно, так же как датировка и принадлежность к той или иной школе или центру стеклоделия).
8. Фамилия автора раскопок, местонахождение объекта анализа (музей), фамилия автора анализа с указанием метода.
(96/97)
Conclusion. ^
The chemical composition of the ancient glass bears a certain amount of information. The more precise is the method of analysis and the wider is the range of elements under study the more vast is the information obtained.
One aspect of the problem lies in selecting the most informative and efficient methodics of analysis which requires a minimal quantity of substance for the analysis. Another aspect of studying the composition of the ancient glass lies in applying the effective methodics of interpreting the analytical information obtained which as a result yields a new information supplementing and making more precise the data got by means of the conventional archaeological methods. The efficiency of the interpretation depends upon the composition of the ancient glass of various origin and chronological range.
Over the last 16 years the author has made about 10 000 quantitative spectrochemical analyses of glass finds unearthed on more than 500 archaeological sites of the USSR and some foreign sites (England, Poland, Bulgaria, Syria, South Yemen, Viet-Nam) as well as taken in museum collections. The greatest part of the finds is attributed to the dated complexes covering the chronological space since 2nd half of the 3. cent. B.C. up the beginning of the industrial glassmaking. Analysed also were hundreds of samples of the ancient faience, glaze, frit, slag and ash of plants of various species and soil-climatic zones i.e. the most important source of raw materials of the ancient glassmaking side by side with the natural soda.
While processing the analytical data both of his own and taken from the published sources there arise a problem of developing the methodics for interpreting the composition of the glass. All the scientists who analyse and study the composition of the ancient glass come across this problem of (Sayre and Smith, Brill, Bezborodov, Dekowna, Szczapowa). The system developed by the author verifyed up on the analytical material applies rational moments of the interpretation systems of the other authors. It is based upon a specific feature of the manufacturing process of the ancient glass when the composition of the glass-forming components (chemical type) is inherited in the glass which permits to determine the character and even varieties of the initial raw materials. For all this not the absolute contents of the type-forming components is a determinating factor as is the case of Bezborodov’s rule but the proportion of the main pairs of the glass-forming element — Si/Al, Na/K, Ca/Mg. Szchapowa this principle is also taken into account but it is not attashed great importance and the preference is given to using (which in our opinion is not quite good for the interpretation) the concept of a «prescription norm» under which they imply the ratio of contents of alkaly and alcaly-earths elements which are believed to be always introduced into the charge separately and in given proportions.
The system of chemical types, proposed by the author, is based upon the following principles:
a). Chemical type of the ancient glass determines by the selection of glass-forming elements (Si, Al, Na, K, Ca, Mg, Pb and Ba).
b). Elements used as technological admixtures (colorants, opacifiers, decolorizers, fining agents) do not determine the chemical type.
c). Sistem of chemical types of alkaline glass is to take into consideration the proportion of the main pairs of glassmaking elements. This proportion reveals the kind of alkaline raw materials and quality of sand.
d). While determining the lead and lead-alcaline glass one should distinctly single out the role of the lead in those cases when it acts in the glass as a glass- forming element bat not as a colorant (in combination with Sb or Sn).
e). Singled out are bio-geochemical subtype adequate to the specific features of the alkaline raw materials an sand. These features have an effect on glass composition.
f). Chemical type is determined as a combination of subtypes corresponding to the raw materials of one type — the natural soda, potash, vegetable ash of a certain soil-climatic zone etc.
The chemical type of the glass to a great extent determines to what centre or school of glass-making based upon the raw materials of a certain type it appertains i.e. it points out its origin. As far as the chronological limits of using and occuring the glass of a certain chemical type ar restricted it makes it possible to date the finds of the glass.
While classifying the ancient glass (Sayre and Smith) the main attention is paid to the elements of the technological admixtures the application of which for improving and changing the quality of the glass
(97/98)
and for imparting a required colour and the degree of transparency side by side with the preferential selection of the glass-making raw materials adds to the characteristics of the school or the centre of glassmaking allowing considerably to make more precise the chronology of the finds made of glass. The most important element of such kind ar Sb, Mn, As, Çu, Fe, Sn, Co, Pb, Ag, Au, Çr. Subject to the degree of oxydation, the kind of composition, the chemical type of the glass, the conditions for making the pietal, and the combination with other elements they can be used (or are not used) in a various way in those or other centres of glass-making, and this fact or the feature of the composition of the glass is a criterion both of the period of the matufactuie and the origin of the Unearthed sample of glass.
All the elements enumerated above (except Si) may be found in the glass as chance admixture when the main influence upon their contents in an indirect way selecting and applying different components of the charge or the technological additions. Besides the elements mentioned above we can pertain also Ni, Mo, Ge, Be, P, Bi, By and some others. Their availability in the glass points out the specific variety of the raw materials.
In due course the informative ability of the stored bank of data increases owing to finding out some new regularities of the composition while comparing the old data with the ones obtained anew. In prospect mhile accumulating and processing the data bank on the composition of the ancient glass it becomes quite real to develop programs for the automatic processing of the analysis results and for the determination of the period and the origin of particular samples of the glass finds based upon the purely formal features of the composition and naturally with taking into consideration their typological and other features as well.
наверх
|