Археология. В начале

Железные руды в естественном состоянии имеются в большем количестве, чем медные. Ее можно добывать в готовом виде на поверхностных обнажениях пород и в залежах торфяника. Когда был осознан потенциал железа, камень и бронза превратились во второстепенные материалы, часто их использовали в декоративных целях.

Влияние железа было огромным, так как оно сделало доступными земледельческие орудия труда с твердой режущей кромкой. Железные орудия облегчили расчистку лесов, и человек в большей степени подчинил себе окружающую среду. Обработка железа оказала большое влияние на развитие цивилизаций, обладавших письмом. Некоторые народы, например австралийские аборигены и американские племена доколумбовой эпохи, никогда не знали металлургии.

Технологии металла

Технология обработки меди началась с холодной ковки руды в простые артефакты. Возможно, что плавка меди началась со случайного расплавления медной руды в домашнем очаге или печи. При плавке руда плавится при высокой температуре в маленькой печи — кильне, далее расплавленный металл стекает сквозь горящий древесный уголь в сосуд в основании печи. Потом медь при высокой температуре раскисляется (reduced), затем медленно охлаждается и ковкой ей придается нужная форма. Такой отжиг добавляет металлу крепость. Расплавленный металл разливают в самые различные литейные формы.

Медные руды добывались из обнаженных ветрами залежей, но лучшие материалы получались из подземных руд, которые добывались опытными копателями. Медные рудники имелись во многих частях Старого Света, и они представляют собой обширное поле для изучения. Наиболее совершенные выработки были в районах Тироля и Зальцбурга, где во многие овальные разработки сверху вели шахты (Канлифф — CunlifTe, 1997). В Миттербурге, Австрия, горняки медными кирками прорубали шахты в склонах холмов и добывали медь с помощью сложных методов прожигания грунтов.

Много древних разработок меди было найдено в Южной Африке, где горняки двигались под землей вдоль рудоносных жил (см. рис. 11.13) (Биссон — Bisson, 1977). К счастью, информация о традиционных процессах плавления меди в Центральной и Восточной Африке была зафиксирована. Руду помещали в маленькую печь с чередующимися слоями древесного угля и плавили в течение нескольких часов при высокой температуре, которую поддерживали с помощью мехов из козлиной кожи. После каждой плавки печь разрушали, а расплавленная медь стекала в верхнюю часть заполненного песком горшка, находящегося под топкой. Технология бронзы зависела от легирования, смешения с медью небольших количеств таких веществ, как мышьяк и олово. Имея низкую точку плавления, бронза скоро вытеснила медь в большей части металлообработки. Некоторые из самых сложных работ из бронзы были созданы китайскими мастерами, которые отливали в глиняных формах сложные горшки с ножками и менее крупные сосуды с характерной формой и украшениями (рис. 11.14).

^{Рис. 11.13. Раскопки доисторического рудника в Кансанши, Замбия, Центральная Африка. Рудокопы двигались вдоль залежи руды по узким шахтам глубоко в земле; в вынутом из шахт грунте были обнаружены радиоуглеродные образцы и артефакты, оставленные рудокопами}

^{Рис. 11.14. Ритуальный бронзовый сосуд эпохи династии Шань, приблизительно XII век до н. э., и схемы глиняных форм для отлива таких сосудов. Размеры 52,8 х 30,5 см}

Выработка железа является сложной технологией, требующей температуры плавления, по крайней мере, в 1537 °C. (О традиционных африканских технологиях см. у Шмидта (Schmidt, 1996a), а также очерки Норбаха (Norbach, 1997).) Древние кузнецы обычно использовали сложные печи, заполненные чередующимися слоями угля и железной руды, высокая температура на протяжении нескольких часов поддерживалась в них с помощью мехов. При одном цикле сжигания получался только один кусок губчатого железа, называемый блюмом (bloom), из которого далее нужно было выковать артефакт. Потребовалось некоторое время, чтобы мастера узнали, что рабочие края можно сделать более твердыми посредством закаливания орудия в холодной воде. Этот процесс придавал твердость, но также делал предмет хрупким. Процесс отпуска, повторного нагревания до температуры ниже 727 °C, восстанавливал прочность. Технология обработки железа развивалась так медленно, что приблизительно с 600-го года до н. э. до Средних веков в основном оставалась неизменной (Пигготт — Piggott, 1985).

Анализ артефактов из металла