В Лаборатории ядерной и инновационной медицины Физического факультета Новосибирского государственного университета (ЛЯИМ ФФ НГУ) продолжаются исследования археологических находок из фондов музея Института археологии и этнографии СО РАН с использованием компьютерного томографа. Ранее КТ-сканированию подвергались в основном органические археологические находки: черепа и костные останки людей и животных, челюсти шерстистого носорога, дефектные бивни мамонтов, композитные костяные и роговые составные орудия. Полый металлический предмет с деревянным вкладышем был исследован с помощью КТ-томографа впервые. Был просканирован втульчатый топор — кельт, — относящийся к тагарской археологической культуре и датированный 7-6 вв. до н.э. Данный предмет был взят для исследования из музейной коллекции Института археологии и этнографии СО РАН.
Изучением кельтов эпохи бронзы и раннего железного века занимается научный сотрудник отдела археологии палеометалла Института археологии и этнографии СО РАН Дмитрий Ненахов в рамках работы над диссертационным исследованием.
— В отличие от привычных классических проушных топоров, у которых есть сквозное отверстие — проушина — для насаживания на топорище, втульчатые топоры-кельты внутри полые: рукоятка вставляется не в сквозное отверстие в теле топора, а в специальную полость (втулку). Кельты насаживали на цельное Г-образное деревянное топорище. У многих бронзовых кельтов сбоку есть небольшое литое «ушко». Оно служит для привязывания шнурком топора к топорищу. У исследуемого нами топора имеется два ушка на узких его гранях, одно из них с остатками тонкого кожаного ремешка, а во втулке сохранилась часть топорища. Поскольку каждый такой кельт является коллекционным музейным предметом, ученые не имеют права производить с ними какие-либо механические манипуляции, кроме поверхностных неповреждающих. В данном экземпляре остаток топорища свободно выходит из втулки, и мы видим, как выглядит этот деревянный вкладыш. Но очень часто в таких топорах деревянный вкладыш жестко зафиксирован, и мы не можем его достать, не повредив предмет, а это категорически запрещено. И вот перед нами стоит задача — не повреждая предмет (не извлекая остатков рукоятки), с помощью КТ-сканирования «увидеть» полость втулки, текстуру рукоятки, насколько она погружена во втулку топорища, читаются ли при КТ-сканировании полости от «шпеньков-выступов», а также другие важные детали, скрытые внутри предмета. А еще мы хотели бы посмотреть разницу материалов на рентгеновских изображениях. В нашем случае это бронза и дерево, — рассказал Дмитрий Ненахов.
Данный проект был впервые апробирован весной текущего года на базе Института археологии и этнографии СО РАН. Соответствующие работы выполняются с использованием приборной базы ЦКП «Геохронология кайнозоя». Дмитрий Ненахов выражает искреннюю признательность заведующей лабораторией «Цифра» доктору исторических наук Ксении Колобовой, а также кандидату исторических наук Дарье Кожевниковой за оказанную помощь и участие в работе.
Однако получить КТ-изображения внутренней структуры данного артефакта не удалось, и ученый обратился в ЛЯИМ ФФ НГУ, располагающую томографом большей мощности. Пока для исследования предоставлен только один кельт, но, если опыт окажется удачным, будет получена серия КТ-изображений целого ряда таких предметов. Часть из них будет взята из фондов Музея археологии и этнографии СО РАН и др.
Исследуемый кельт был обнаружен в кургане №12 могильного комплекса Казановка-6 (Аскизский район, Республики Хакасия) во время раскопок, производимых под руководством научного сотрудника Института археологии и этнографии СО РАН, кандидата исторических наук Антона Выборнова.
— Данный кельт был найден на дне погребальной камеры возле руки погребенного, которая сохранилась in situ и в анатомическом порядке. Это очень важно, потому что в таких случаях мы можем, опираясь на специфику погребального обряда и сопроводительного инвентаря, точно определять, к какой культуре или общности принадлежал погребенный и весь курган в целом. По данным антропологического анализа, в могиле №8 были захоронены как минимум двое мужчин возрастом 40-50 лет. Среди сопроводительного материала был найден бронзовый кельт с боковыми ушками у обушка и сквозным отверстием для прочного закрепления на деревянной рукояти. В полости кельта сохранился фрагмент этой рукояти. Лезвие кельта овально-выпуклое. Через одно боковое ушко был дважды продет сыромятный кожаный ремешок и завязан узлом.
Такие орудия бывают еще асимметричной формы с лезвием, изогнутым в одну сторону, — их использовали как тесло, например, для выдалбливания лодок или корыт, другие кельты применяли в качестве копательного инструмента («кельты-лопатки»). Кельты на длинных — до 2-2,5 метра — рукоятках использовали как боевое оружие, чтобы стащить конного противника с седла, находясь на безопасном от него расстоянии. В данном случае мы целенаправленно выбрали предмет, о котором мы знаем достаточно много.
По своей архитектуре — устройству курганной ограды, характеру внутримогильных и надмогильных конструкций, положению умерших в могилах и сопроводительному инвентарю (керамические сосуды, бронзовые бляшки, зеркало, кельт и пр.) — данный курган и погребение в частности может быть отнесён к подгорновским памятникам тагарской археологической культуры VII–VI вв. до н. э., — пояснил Дмитрий Ненахов.
Результаты КТ-исследования ученым еще предстоит интерпретировать, сканированию подверглись втулка и деревянный вкладыш как отдельно, так и в совокупности. Предварительно установлено, что структура металла неоднородна — в ней отчетливо просматриваются каверны с песчинками внутри и области неоднородной плотности.
— Прежде всего, следует признать, что искомый результат не был достигнут. Сильный фон от бронзы не позволил отчетливо рассмотреть втулку кельта, а, следовательно, ни глубину насада, ни полости, ни внутреннее устройство мы не увидели. Однако удалось зафиксировать иное. На аксиальных послойных срезах в структуре металла были выявлены полости, оставшиеся после заливки кельта. Обратило на себя внимание прежде всего то, что ни с внешней, ни с внутренней стороны «газовых раковин» не наблюдалось. Следовательно, технология литейного производства была соблюдена: металл имел необходимую температуру, литейные створки были прогреты, газ выходил полностью. При детальном рассмотрении в газовых полостях читаются инородные частицы. Что это — нерасплавленный металл или шлак, случайно попавший в отливку? Возможно, именно поэтому мастеру-литейщику не хватило металла, чтобы долить второе ушко кельта. Полагаю, дальнейшие исследования и анализ шкалы Хаунсфилда помогут пролить свет на особенности литейного производства мастеров раннего железного века. Особый интерес представляют результаты КТ-анализа остатков рукояти. На снимках отчетливо видны все растрескивания древесины, их направления и глубина. Подобная информация представляет исключительную ценность для музейных реставраторов, — рассказал Дмитрий Ненахов.
КТ-сканирование внутренней структуры металлических предметов осложняется большим количеством артефактов, которые могут препятствовать визуализации полученных изображений, однако при тщательном подборе режимов работы аппарата с этой задачей удалось справиться.
— Мы провели несколько серий КТ-сканирования с применением различных протоколов. К сожалению, полностью устранить артефакты на изображениях из-за высокой плотности материала не удалось, однако в верхних слоях предмета удалось визуализировать пузырьки газа, а также внутреннюю полость кельта. Следует отметить, что археологический артефакт такого рода мы исследовали впервые, — сказала лаборант-исследователь ЛЯИМ ФФ НГУ Ульяна Кречетова.
— Для нас проведение кт-сканирование такого объекта — огромный шаг вперед с точки зрения обретения специфического опыта археологического и историографического исследования, а также с точки зрения материаловедения, потому что контакты «органика-неорганика» или металлы различного состава, их поведение в рентгеновском пучке и те данные, которые мы получаем на выходе, безусловно, являются крайне важными в формировании базы данных, которой мы уже обладаем и на расширение которой мы работаем в настоящее время. Судя по первым отзывам наших коллег, им удалось найти нечто значимое, что с сугубо научных археологических позиций расширит наше представление и о культуре того периода, и о тех технологиях и возможностях цивилизации позапрошлого тысячелетия, артефакты которой мы подвергли КТ-исследованию, — пояснил заведующий ЛЯИМ ФФ НГУ Владимир Каныгин.
