Экспериментальная археометаллургия - это подраздел экспериментальной археологии , который конкретно включает в себя прошлые металлургические процессы, чаще всего связанные с копированием медных и железных предметов, а также тестированием методологии производства древних металлов и металлических предметов. Металлы и элементы, используемые в основном в качестве легирующих материалов, такие как олово , свинец и мышьяк , также являются частью экспериментальных исследований.
Теория, лежащая в основе экспериментальной археологии, основана на новой археологической технике 1950-х годов, которая использовала современные примеры в форме экспериментов и этнологий в качестве аналогов прошлых процессов. [1] Экспериментальная археометаллургия считается частью общей экспериментальной археологии и редко выделяется в литературе, поэтому многие принципы остаются прежними, хотя большее внимание уделяется одному предмету.
Археометаллургия является хорошей областью для экспериментального воспроизведения, поскольку доказательства, полученные в результате раскопок, являются хорошей отправной точкой для реконструкции. Металлургические остатки представляют собой долговечный продукт, который имеет относительно надежные доказательства таких методов производства, как шлак и остатки огнеупорной керамики . [2] Экспериментирование принимает различные формы, включая репликацию объектов, репликацию системы, репликацию поведения и репликацию процессов. [3]
Археометаллургические эксперименты обычно проводятся в контролируемых лабораториях или стараются оставаться как можно более аутентичными, проводясь с использованием только тех материалов и оборудования, которые были доступны субъектам, чью технологию пытаются реконструировать. Однако независимо от места эксперименты всегда проводятся с другим мышлением, выходящим за рамки того, что было изначально задумано. [4] Постоянной проблемой любого типа экспериментальной археологии является культурная дистанция между археологом и человеком, который изначально занимался металлургией. Эта разница в мышлении может привести к недопониманию процессов, лежащих в основе металлургии. [5] Во-вторых, не все эксперименты успешны, и трудно определить, является ли это ошибкой используемых методов или человека, проводящего эксперимент. [6]
Этноархеология широко использовалась в сочетании с экспериментальной археологией, используя методы современных народов как аналоги процессов прошлого. Попытка использования этнологии в археологии пытается противодействовать культурной дистанции исследователя от процесса путем изменения контекста экспериментирования. Африка сыграла большую роль в реконструкции печей для выплавки меди и цветного железа, поскольку до сих пор есть несколько мест, где практикуется цеховое производство железа. [7] [8] Киллик [8] был одним из таких археологов, который использовал сохранившиеся производства железа в Африке, чтобы получить дальнейшее представление о том, как могли быть построены другие печи со всего мира.
Горное дело является одним из первых этапов производства металла и, как таковое, является одним из центров экспериментальной археометаллургии. Однако экспериментальные исследования в области горного дела в основном ограничиваются поджогами, а также воспроизводством и использованием горных орудий.
Поджигание — это процесс воздействия на скалу высоких температур, вызывающий растрескивание, растрескивание и общее повышение хрупкости породы, чтобы сделать ее более восприимчивой к процессам добычи полезных ископаемых. [9] Понимание процесса поджога стало решающим элементом в развитии археологической истории горного дела и, как таковое, стало предметом нескольких экспериментов по воспроизведению этой техники. [10] [11] [12] [13] [14] Обычно эксперименты по поджогу проводятся путем разжигания огня рядом с заранее определенной скалой и измерением количества и типа используемого топлива, температуры огня и скалы. , количество сколов до и после раскопок, а также количество времени, необходимое для различных процедур. [14] [15] [16] [17] [18] Это исследование позволяет сделать несколько возможных выводов о процессе добычи полезных ископаемых, включая общее количество топлива, которое может потребоваться для завершения добычи, и его влияние на окружающую среду. а также о том, как мог быть организован горный труд. Одним из результатов экспериментов по поджогу является осознание того, что закалка или обливание скалы водой после нагрева не является необходимой для облегчения раскопок скалы. [19] Процесс тушения был стандартным этапом в большинстве экспериментов с поджогом, [14] [15] [16] [18] , но теперь необходимы дополнительные исследования, чтобы ответить на новый вопрос о том, почему использовалось тушение, если оно не было эффективным. .
Об экспериментальной реконструкции инструментов, использовавшихся в доисторической добыче полезных ископаемых, часто пишут в связи с использованием инструментов после процесса поджога. [14] [15] [16] [17] [18] Экспериментальный набор горных инструментов в основном состоит из молотков и рогов, которые реконструируются с использованием ивовых и орешниковых палочек, сыромятной кожи и пеньковой веревки для реализации различных техник и методов работы. использования. [20]
Плавка или восстановление руды до металлического состояния является основным источником экспериментов в археометаллургии. [14] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] В самой простой форме плавку можно осуществить, поместив образец руды между двумя кусками горящего древесного угля в кислородно -восстанавливающую камеру. атмосферу с источником сжатого воздуха для поддержания горения и достижения температуры, достаточно высокой для плавления металла. [29] Но для достижения этого конечного металлического состояния сначала необходимо сделать несколько вещей, включая обработку руды для удаления отходов или пустого материала, возможный обжиг руды, плавку руды, а затем появляется возможность очистка металла посредством серии переплавок. Затем посредством химического или микроскопического анализа продукты выплавки анализируются и сравниваются с результатами археологических раскопок, чтобы изучить вероятность различных производственных процессов. [30] [31]
Первая зарегистрированная экспериментальная работа с медью была проведена Кушингом в 1894 году, чтобы продемонстрировать, что медная пластина, найденная в курганах Хоупвелла в Огайо , могла быть произведена людьми Хоупвелла, а не получена в результате европейской торговли. [32] [1] [33] В своих экспериментах Кушинг использовал роговые и каменные инструменты, чтобы вырезать листы меди и прокалывать в них круглые отверстия методом давления и шлифования. [34] В дополнение к экспериментам с медными листами, Кушинг также проводил эксперименты по плавке, реконструированные на основе раскопок пуэбло в долине Саладо, штат Аризона, для воспроизведения медных артефактов. [33] [34]
Экспериментальная археометаллургия железа возникла позже, чем археометаллургия меди, и по большей части не изучалась широко до середины 20 века. [35] [36] Это можно объяснить тем, что современная выплавка кованого железа все еще производилась как отрасль вплоть до 1900 года, когда последнее крупномасштабное производство закрылось, а также среди исследователей было убеждение, что многие из тех же самых методы передавались из поколения в поколение с момента появления цветного железа. [36] [37] Статическая техника просто не существовала, поскольку технология, используемая для изготовления железа римской эпохи, показала использование технологии, которая уже давно исчезла. [36] [37] При этом исследования железа продвинулись дальше исследований меди из-за большего количества исторических текстов и сохранившихся остатков производства железа.
Было проведено несколько экспериментов по воспроизведению цветущего железа. [38] [39] [40] [41] [42] [43] Клаф [44] представляет средний пример экспериментального изделия из железа с возможным воспроизведением римских чашовых печей. Клаф [44] обнаружил, что воспроизводящие чашечные печи неэффективны из-за производства небольших количеств железа низкого качества, что по сравнению с раскопанными находками гораздо более крупных кусков железа более высокого качества привело к выводу, что римляне не использовали чашечные печи.
Экспериментальная работа с драгоценными металлами ограничена стоимостью экспериментов и хорошо изученными техническими процессами. Золото и серебро производятся аналогично меди с дополнительным процессом купелирования . Платина в основном является проблемой в Южной Америке и обычно не используется в экспериментальной археометаллургии из-за ее традиционного использования в виде порошкообразного металла в качестве добавки для производства сплавов . [45]
В ходе экспериментального процесса плавки можно собрать несколько наборов данных, включая показатели расхода топлива, [43] [46] [47] влияние изменения расхода воздуха в печи, [43] [48] [49] температуры, [42] производство. время, [42] и химический состав. [50]
Воспроизведение технологии производства меди включает в себя огромное количество возможностей в попытках воссоздать то, что было найдено в ходе археологических раскопок. Тайлекот и Бойделл [47] экспериментировали с возможными объяснениями уровней железа, обнаруженных в некоторых медных предметах, и с возможностью удаления избытка железа путем переплавки меди. Команда [51] также провела экспериментальную работу с железом, чтобы показать возможную потерю массы железа из-за процессов, связанных с обработкой металла от блюма до заготовки, которая завершилась потерей 75% шлака, примесей и металлического железа.
Сплавы, кроме бронзы и латуни , мало представлены в литературе по археометаллургии. В основном это связано с отсутствием интереса или доказательств в археологических записях. Мышьяковистая медь является одной из таких ограниченных тем исследований, некоторые экспериментальные работы были проведены Поллардом, Томасом и Уильямсом. [52] В ходе нескольких экспериментальных плавок медных руд, включая мышьяк, Поллард, Томас и Уильямс обнаружили, что мышьяк в меди сохраняется в более высоких уровнях при использовании более низкой температуры плавки, подразумевая, что мышьяковистая медь могла быть результатом ранних технологий плавки. где температура не могла преодолеть определенную точку.
Эксперименты со свинцом были ограничены главным образом из-за простоты его производства. Руду, содержащую свинец, можно легко выплавить, переплавить и обработать, поэтому нетрудно понять, как в прошлых обществах могли производить свинец. [53] Когда проводятся эксперименты со свинцом, они проводятся во многом так же, как и эксперименты по плавке меди, с записью количественных элементов, таких как время завершения, скорость воздушного потока, расход топлива, а также полученное количество и состав металла из плавки. [54] Кроме того, свинец является токсичным элементом, и эксперименты с ним требуют особой осторожности, что налагает ограничения на эксперименты. [55]
Репликация артефактов играет важную роль в сравнении использования артефактов. Часто объекты создаются не только для того, чтобы доказать производственный процесс или выставить их на витрину, но и для того, чтобы показать, что данный объект будет иметь признаки износа, аналогичные тем, которые присутствуют в археологических записях. Робертс и Оттауэй [56] провели такие экспериментальные реконструкции, отливая бронзовые топоры, используя их заранее, а затем сравнивая результаты с известными археологическими находками. Результаты, полученные в результате таких экспериментов, показали, что предметы имеют сопоставимые характеры износа, и существуют европейские топоры с втулками, которые были сданы на хранение как использованными, так и неиспользованными. [56] Идентификация следов инструмента также может идти противоположным путем, используя экспериментальную реконструкцию, чтобы показать разницу между различными материалами и характерами износа, которые они оставляют. Гринфилд [57] приводит один такой эксперимент, в котором исследуются следы стальных, бронзовых и каменных орудий на кости и приводятся примеры того, как их можно увидеть в археологических записях.
Потребление энергии и эффективность — еще одна тема, представляющая интерес для археометаллургии. Эксперименты по вырубке деревьев и расчистке земли, включающие сравнение каменных, бронзовых и стальных топоров, популярны среди ряда археологов [58] [59] [60]. В экспериментах такого типа учитываются такие факторы, как время, затраченное исследователями, и потребление кислорода исследователями. принимаются во внимание, чтобы попытаться найти сходство в способах использования энергии прошлых жизней. [58] [59] [60]